קרוב לוודאי ששמת לב כי הפעולה הרגילה של החברה היומיומית תלויה מאוד במבני מתכת מוצקים: הקורות בבניינים ובגשרים, למשל, והפלדה שנמצאת באלמנטים נעים כמו מטוסים ו מכוניות. אבל בעוד שהעוצמה והמוצקות העצומה של פלדה ומתכות כבדות אחרות עשויות להיות ברורות, האם אי פעם תהיתם כיצד מתכת מחוברת זו לזו?
מלבד הברגים שיכולים לקשור חפצי מתכת יומיומיים במקום, יש צורך בשיטות אחרות בכדי לחבר מתכות - כלומר לשנות אותן לצורה שב ההשפעה הופכת אותם לאותו אובייקט, עם מפרק הכולל תכונות פיזיקליות וכימיות של שני האובייקטים (אם עשויים מחומרים שונים בחיבור עמדה.)
ריתוך כולל חיבור של חפצי מתכת באמצעות חימום שניהם בצומת עד שכל אחד מהם נמס, וקיימת מיזוג ביניהם כאשר התערובת מתקררת ומתמצקת מחדש. ריתוך חמצן אצטילן, או רק ריתוך אוקסי אצטילן, היא דוגמה מפורסמת לתהליך הריתוך.
- שמעת אולי על הַלחָמָה, הכוללת גם קשירת מתכות יחד באמצעות חימום. אולם במקרה של הלחמה רק המתכת המשמשת לצומת מחוממת ואילו המתכות המחוברות אינן. במובן זה הלחמה דומה יותר לשימוש במסטיק מאשר "הצטרפות".
היסטוריה קצרה של ריתוך
ריתוך מתחיל לפחות 3000 שנה. עדויות לריתוך בתקופת הברונזה נמצאות בצורה של קופסאות זהב עגולות בני 2000 שנה המוחזקות יחד על ידי חימום קיצוני. עוד לפני כן, תרבויות בים התיכון למדו לרתך ברזל וליצור כלים באמצעות תהליך זה, שחלקם מתחיל בשנת 1000 לפני הספירה.
בשנת 1836 גילה אדמונד דייוי אצטילן, אם כי השימוש בו בריתוך לא היה נפוץ עוד כ- 70 שנה לערך. הופעתו של הגנרטור החשמלי באמצע ובאחרון של המאה ה -19 סללה את הדרך ל ריתוך קשת, הנשען על ניצוץ חשמלי, ועל טכניקות ריתוך וחיתוך הכרוכות בגז.
בשנות השמונים של המאה העשרים הובטחו בארצות הברית הפטנטים הראשונים לריתוך קשת, ובמיוחד ריתוך קשת פחמן, ובמהלך העשורים הבאים זו הייתה סוג פופולרי של תעשיית הריתוך. בתחילת המאה העשרים חלה התקדמות מהירה בטכנולוגיה של האלקטרודות המשמשות לריתוך קשת, יחד עם התפתחות תחום ריתוך התנגדות.
בשנות העשרים של המאה העשרים הוצגו מכונות ריתוך אוטומטיות. עשור לאחר מכן הוצגה הטכניקה של ריתוך הרבעה, והיא מצאה במהרה עוגן חזק בתעשיית בניית הספינות, שהתפתח באותה תקופה. מאז, יותר ויותר גזים שימשו לריתוך, וריתוך פלזמה הפך פופולרי יותר בתחילת המאה ה -21.
מהו אצטילן אוקסי?
"אוקסי אצטילן" הוא למעשה תערובת, ולא תרכובת כימית בפני עצמה. כלומר, לא תראה מיכל של "אוקסי אצטילן" יושב מסביב. המונח מתייחס לתערובת נדיפה שנוצרה למטרה מסוימת (התחממות-על) משילוב של גז חמצן טהור (O2) וגז אצטילן (ג2ה2).
אֲצֵיטִילֵן, המורכב משני אטומי פחמן המשולשים זה לזה ול אטום מימן יחיד כל אחד, מכונה גם אתין. זהו גז חסר צבע, והוא עשוי להריח נעים מעט. כאשר הוא מחומם, הוא מתפרק בקלות לפחמן ומימן, אך זה יכול לגרום לפיצוצים, לאצטילן טהור נתון ללחץ מספיק (15 פאונד לאינץ 'מרובע בערך, בקושי עולה על לחץ אטמוספרי) יכול להתפוצץ ללא התגרות.
תערובות אוויר ואצטילן נפיצות בדרגות שונות, תלוי באחוז האוויר המעורב. אך רתומה ומווסתת כהלכה, בעירה זו יכולה לייצר לא רק חום אלא אור, ושימשה למטרה זו במצופים וכדומה לפני זמן רב. במכשיר ריתוך אצטילן אוקסי, האצטילן אינו משולב עם אוויר (המכיל כ -20 אחוז חמצן) אלא חמצן טהור, וכתוצאה מכך פוטנציאל לשחרור חום קיצוני.
הפיזיקה של הריתוך
בשנות השמונים, פרופסור במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) חקר את הפיזיקה והכימיה של הריתוך בפירוט רב. בשלב זה, ריתוך אצטילן אוקסי היה קיים למעלה מ -80 שנה. היה ידוע שטמפרטורת השיא שהושגה במהלך הבעירה של אצטילן טהור הייתה הרבה מעבר ל -3,000 מעלות צלזיוס, או קרוב ל -6,000 מעלות פרנהייט. כשזה קורה, זו הטמפרטורה הגבוהה ביותר הידועה אליה ניתן להגיע באמצעות בעירה של כל גז עם חמצן.
נייר ה- MIT הדגיש את הגבולות המעשיים של הריתוך כשלעצמו, ולכן למרות מועד פרסומו, חלק מממצאיו נותרים נצחיים. מגבלה מעשית כזו היא במשטח החומרים שיש לרתך; ניתן להפוך אותם למושכים להדבקה ולשחררם מזהמים רק במידה סופית.
בנוסף, בעוד שהטמפרטורה המוחלטת היא חיונית, זמן החשיפה לחום מרבי יכול להחליף את טמפרטורות התקרה הנמוכות יותר. לכן, בעוד שריתוך אוקסי אצטילן רואה את הטמפרטורות עד 3,480 צלזיוס, ריתוך הקשת יעיל יותר כי עד 50 אחוז מהחום הנוצר זמין תיאורטית לריתוך, לעומת 10 אחוז בלבד עבור אצטילן אוקסי הַלחָמָה.
העיתון התווה שיקולים חשובים אחרים בעלי אופי פיזיקלי וכימי, אשר לא בהכרח מציע כי כל תהליך אחד עדיף על אחר, אך יכול לעזור לחזות את התנהגותם של החדשות שהוצגו לאחרונה טכנולוגיות. אלה כוללים מהירות נסיעה של ניצוץ, בחירת שטח פנים ספציפי ועלות הציוד.
ציוד לריתוך חמצן אצטילן
ממציא בשם תומאס ייצר את מנגנון לפיד האצטילן האודי הראשון בשנת 1903. אולם תומאס הזה לא היה אדיסון, שהיה עסוק בהמצאת כל השאר באותה תקופה, אלא וילסון. תומאס ווילסון השתמש בתערובת של חמצן "טהור" (למעשה, 99.5 אחוז חמצן, טוב ככל שיכול היה לייצר באותה תקופה) כדי לייצר להבה עם טמפרטורה חמה מספיק כדי לשרוף פלדה. עד עצם היום הזה נותר אוקסי אצטילן תערובת הגז היחידה עם יכולת זו, ואף ניתן להשתמש בה מתחת למים.
בפועל, אצטילן אוקסי מגיע בתערובות שונות, לא רק זו החזקה ביותר. זה יכול להיות מותאם על ידי המפעיל בדרכים, שכן החמצן והאצטילן מאוחסנים מסיבות ברורות שונה טנקים. במה שנקרא ניטראלי ההגדרה, הנפוצה ביותר לריתוך, התערובת היא בערך בחלקים שווים של חמצן ואצטילן. במה שנקרא מחמצן הגדרה, המשמשת לחיתוך, את הפלט של O2 הגז לתוך התערובת גדל, ובתוך carburizing הגדרת, זרימת האצטילן מוגברת.
למרות הסכנה הכרוכה בשמירה על שני גזים אלה זה בזה, והסיכונים הבלתי תלויים הקשורים לאחסון אצטילן הסכנות שבהן תוארו בעבר) וחמצן (חומר נפץ בחשיפה ללהבה), אחסון ושינוע של ציוד לריתוך אוקסי אצטילן זה קל. אצטילן, אחרי הכל, הוא תרכובת קטנה וקלת משקל, והסיכונים שלה מתועדים היטב ולכן הם בשליטה טובה בכל סביבה מקצועית ומפוקחת.
בציוד עצמו שני גלילי פלדה, אחד לכל גז ושניהם בלחץ. אלה מצוידים בצינורות ובשסתומי בקרה, והצנרת מובילה בסופו של דבר לחלק של המכשיר שאתה חושב עליו ביותר כשאתה חושב על ריתוך - צינור המכה. מספר התקני בטיחות מונעים נפילה לכיוון המפעיל.
