Hogyan hegesszük az oxi-acetilént

Valószínűleg észrevette, hogy a mindennapi társadalom normális működése erősen függ a szilárd fémszerkezetektől: például az épületek és hidak gerendái, valamint az olyan mozgatható elemekben található acél, mint a repülőgépek és a autók. De bár nyilvánvaló lehet az acél és más nehézfémek hatalmas és szilárdsága, elgondolkodott már azon, hogy a fém hogyan kapcsolódik össze?

A mindennapi fémtárgyakat a helyükön megkötő csavarokon kívül más módszerekre van szükség a fémek tényleges összekapcsolásához - vagyis olyan formára változtatásához, amely A hatás ugyanazon objektummá teszi őket, olyan kötéssel, amely mindkét tárgy fizikai és kémiai tulajdonságait tartalmazza (ha az összekötéskor különböző anyagokból készülnek) pozíció.)

A hegesztés magában foglalja a fémtárgyak összekapcsolását azáltal, hogy mindkettőt egy csomópontban melegítik, amíg mindegyik meg nem olvad, és fúzió jön létre közöttük, amikor a keverék lehűl és újra megszilárdul. Oxigén-acetilén hegesztés, vagy csak oxi-acetilén hegesztés, a hegesztési folyamat híres példája.

• Talán hallottál már róla forrasztás, amely magában foglalja a fémek hevítés útján történő összekapcsolását is. Forrasztás esetén azonban csak a csomópontként használt fémet melegítik, míg az összekapcsolt fémeket nem. Ebben az értelemben a forrasztás inkább hasonlít rágógumihoz, mint "csatlakozáshoz".

A hegesztés legalább 3000 éves múltra tekint vissza. A hegesztés bizonyítékai a bronzkorban 2000 éves kör alakú arany dobozok formájában találhatók, amelyeket rendkívüli melegítés tart össze. A mediterrán térség kultúrái már ezt megelőzően megtanultak vasat hegeszteni és szerszámokat készíteni e folyamat révén, amelyek közül néhány Kr. E.

1836-ban Edmund Davy felfedezte az acetilént, bár hegesztési alkalmazása még körülbelül 70 évig nem terjedt el. Az elektromos generátor megjelenése a 19. század közepén és második felében megnyitotta az utat ívhegesztő, amely elektromos szikrára támaszkodik, valamint gázzal kapcsolatos hegesztési és vágási technikákra.

Az 1880-as években az Egyesült Államokban biztosították az ívhegesztés, elsősorban a szénhegesztés első szabadalmait, és a következő néhány évtizedben ez a hegesztőipar népszerű formája volt. Az 1900-as évek elején az ívhegesztésben használt elektródák technológiája gyors fejlődésen ment keresztül, a ellenálláshegesztés.

Az 1920-as években bevezetésre kerültek az automatikus hegesztőgépek. Egy évtizeddel később bevezették a csaphegesztés technikáját, amely gyorsan megtalálta a hajóépítő iparban egy akkoriban növekvő erős horgonyt. Azóta egyre több gázt alkalmaznak a hegesztésben, a plazma hegesztés pedig egyre népszerűbb a 21. század elején.

Az "oxi-acetilén" valójában keverék, nem pedig önmagában vegyi vegyület. Vagyis nem fog látni egy "oxiacetilén" tartályt ülve. A kifejezés a tiszta oxigéngáz (O₂) és acetiléngáz (C₂H₂).

Acetilén, amely két szénatomból áll, amelyek hármas kötéssel kapcsolódnak egymáshoz és egyetlen hidrogénatomhoz, más néven etin. Színtelen gáz, és kissé kellemes illata lehet. Hevítve könnyen szénre és hidrogénre bomlik, de ez robbanást és tiszta acetilént okozhat megfelelő nyomásnak kitéve (kb. 15 font per négyzet hüvelyk, alig haladja meg a légköri nyomást) felrobbanhat indokolatlan.

A levegő és az acetilén keverékei az érintett levegő százalékától függően különböző mértékben robbanóképesek. De megfelelően kiaknázva és modulálva ez az égés nemcsak hőt, hanem fényt is képes előállítani, és régen erre a célra használták bójákban és hasonlókban. Oxi-acetilén hegesztőberendezésben az acetilént nem levegővel (amely körülbelül 20% oxigént tartalmaz), hanem tiszta oxigént kombinálják, ami extrém hőfelszabadulást eredményezhet.

Az 1980-as években a Massachusettsi Műszaki Intézet (MIT) professzora nagyon részletesen kutatta a hegesztés fizikáját és kémiáját. Ekkorra az oxi-acetilén hegesztés már több mint 80 éve létezik. Ismert volt, hogy a tiszta acetilén elégetése során elért csúcshőmérséklet jóval meghaladta a 3000 Celsius-fokot, vagy közel 6000 Fahrenheit-fokot. Amint előfordul, ez a legmagasabb ismert hőmérséklet, amelyet bármely gáz oxigénnel történő elégetésével el lehet érni.

Az MIT-tanulmány önmagában is aláhúzta a hegesztés gyakorlati határait, így a megjelenés dátuma ellenére egyes megállapításai időtlenek maradnak. Az egyik ilyen gyakorlati korlát a hegesztendő anyagok felületén van; csak véges mértékben tehetők vonzóvá a kötéshez, és a szennyeződéstől mentesek.

Ezenkívül, bár az abszolút hőmérséklet létfontosságú, a maximális hőnek való kitettség ideje felülírhatja az alacsonyabb mennyezeti hőmérsékletet. Tehát, míg az oxi-acetilén hegesztésnél a hőmérséklet 3480 C-ra emelkedik, addig az ívhegesztés hatékonyabb, mert akár A keletkezett hő 50 százaléka elméletileg elérhető hegesztésre, míg az oxi-acetilén csak 10 százaléka hegesztés.

A cikk további fontos fizikai és kémiai jellegű szempontokat vázolt fel, amelyek nem feltétlenül szükségesek azt sugallják, hogy bármelyik folyamat jobb, mint egy másik, de segíthet megjósolni az újonnan bevezetett viselkedését technológiák. Ide tartozik a szikra haladási sebessége, a fajlagos felület megválasztása és a felszerelés költsége.

Thomas nevű feltaláló 1903-ban gyártotta az első oxi-acetilén fáklya-készüléket. Ez a Thomas azonban nem Edison volt, aki akkoriban minden más kitalálásával volt elfoglalva, hanem Wilson. Thomas Wilson "tiszta" oxigén keverékét használta (valójában 99,5% oxigént, olyan jó, amennyit annak idején képes volt előállítani), hogy olyan lángot termeljen, amelynek hőmérséklete elég forró volt az acél elégetéséhez. A mai napig az oxi-acetilén marad az egyetlen ilyen keverékű gázkeverék, amely akár víz alatt is használható.

A gyakorlatban az oxi-acetilén különböző keverékekben van, nem csak a legerőteljesebben. Ezt a kezelő menet közben is beállíthatja, mivel az oxigént és az acetilént nyilvánvaló okokból bent tárolják különböző tankok. Az ún semleges beállítás, amely a hegesztésnél a leggyakoribb, a keverék körülbelül egyenlő rész oxigént és acetilént tartalmaz. Az ún oxidáló vágáshoz használt beállítás, az O kimenete₂ a keverékbe jutó gáz megnövekszik, és a karburáló beállításnál az acetilén áramlása megnő.

Annak ellenére, hogy e két gáz egymás mellett tartása, valamint az acetilén (a amelyek korábban vázolták) és oxigén (láng hatására robbanásveszélyes), oxi-acetilén hegesztőberendezések tárolása és szállítása könnyű. Az acetilén végül is kicsi és könnyű vegyület, veszélyei jól dokumentáltak, és így minden szakmai, felügyelt környezetben jól ellenőrizhetők.

Maga a berendezés két acélpalackkal rendelkezik, egy-egy gázhoz és mindkettő nyomás alatt. Ezek tömlőkkel és vezérlőszelepekkel vannak felszerelve, és a csövek végül a készülék azon részéhez vezetnek, amelyre a hegesztésnél leginkább gondolsz - a fúvócsőhöz. Számos biztonsági berendezés megakadályozza az ütést a kezelő irányába.