Você provavelmente notou que o funcionamento normal da sociedade cotidiana depende fortemente de estruturas de metal sólidas: as vigas em edifícios e pontes, por exemplo, e o aço encontrado em elementos móveis, como aviões e automóveis. Mas embora a força e a solidez absoluta do aço e de outros metais pesados possam ser óbvias, você já se perguntou como o metal é unido?
Além dos parafusos que podem prender objetos de metal do dia a dia no lugar, outros métodos são necessários para realmente unir metais - isto é, transformá-los em uma forma que em efeito os torna o mesmo objeto, com uma junção que inclui propriedades físicas e químicas de ambos os objetos (se feito de materiais diferentes na junção posição.)
A soldagem envolve a união de objetos de metal por meio do aquecimento de ambos em uma junção até que cada um deles derreta, e a fusão entre eles ocorre quando a mistura esfria e se solidifica novamente. Soldagem de oxigênio acetileno, ou apenas soldagem oxi acetileno, é um exemplo famoso do processo de soldagem.
- Você talvez já tenha ouvido falar de de solda, que também envolve a ligação de metais por meio de aquecimento. No caso da soldagem, entretanto, apenas o metal usado como junção é aquecido, enquanto os metais unidos não são. Nesse sentido, soldar é mais como usar goma de mascar do que "unir".
Uma breve história da soldagem
A soldagem data de pelo menos 3.000 anos. Evidências de soldagem na Idade do Bronze são encontradas na forma de caixas circulares de ouro de 2.000 anos mantidas juntas por aquecimento extremo. Mesmo antes disso, as culturas no Mediterrâneo aprenderam a soldar ferro e a fazer ferramentas por meio desse processo, algumas das quais datam de 1.000 a.C.
Em 1836, Edmund Davy descobriu o acetileno, embora seu uso na soldagem não se generalizasse nos próximos 70 anos. O advento do gerador elétrico em meados e no final do século 19 abriu o caminho para soldagem a arco, que conta com faísca elétrica e para técnicas de soldagem e corte envolvendo gás.
Na década de 1880, as primeiras patentes para soldagem a arco, especificamente soldagem a arco de carbono, foram garantidas nos Estados Unidos e, nas décadas seguintes, essa foi uma forma popular da indústria de soldagem. O início de 1900 viu rápidos avanços na tecnologia dos eletrodos usados na soldagem a arco, juntamente com o desenvolvimento do campo de soldagem por resistência.
A década de 1920 viu a introdução de máquinas de solda automáticas. Uma década depois, a técnica de soldagem de pinos foi introduzida e rapidamente encontrou uma âncora poderosa na indústria de construção naval, florescente na época. Desde então, cada vez mais gases têm sido empregados na soldagem, e a soldagem a plasma se tornou mais popular no início do século XXI.
O que é oxi-acetileno?
O "oxi acetileno" é, na verdade, uma mistura, não um composto químico por si só. Ou seja, você não verá um recipiente de "oxiacetileno" por aí. O termo se refere à mistura volátil criada para uma finalidade específica (superaquecimento) a partir da combinação de gás oxigênio puro (O2) e gás acetileno (C2H2).
Acetileno, que consiste em dois átomos de carbono com ligações triplas entre si e a um único átomo de hidrogênio cada, também é conhecido como etino. É um gás incolor e pode ter um cheiro ligeiramente agradável. Quando aquecido, é facilmente dividido em carbono e hidrogênio, mas isso pode causar explosões e acetileno puro submetido a pressão suficiente (15 libras por polegada quadrada ou mais, mal em excesso da pressão atmosférica) pode explodir não provocado.
As misturas de ar e acetileno são explosivas em diferentes graus, dependendo da porcentagem de ar envolvida. Mas devidamente controlada e modulada, essa combustão pode produzir não apenas calor, mas luz, e foi usada para esse propósito em bóias e similares há muito tempo. Em um dispositivo de soldagem de oxi-acetileno, o acetileno não é combinado com ar (que contém cerca de 20% de oxigênio), mas com oxigênio puro, resultando no potencial de liberação extrema de calor.
A Física da Soldagem
Na década de 1980, um professor do Massachusetts Institute of Technology (MIT) pesquisou detalhadamente a física e a química da soldagem. Nessa época, a soldagem de oxi-acetileno já existia há mais de 80 anos. Era sabido que o pico de temperatura alcançado durante a combustão do acetileno puro estava bem acima de 3.000 graus Celsius, ou perto de 6.000 graus Fahrenheit. Acontece que esta é a temperatura mais alta conhecida que pode ser alcançada usando a combustão de qualquer gás com oxigênio.
O artigo do MIT ressaltou os limites práticos da soldagem em si, portanto, apesar da data de sua publicação, algumas de suas descobertas permanecem atemporais. Uma dessas limitações práticas está na superfície dos materiais a serem soldados; eles podem ser tornados atrativos para ligação e livres de contaminantes apenas em uma extensão finita.
Além disso, embora a temperatura absoluta seja vital, o tempo de exposição ao calor máximo pode substituir as temperaturas de teto mais baixas. Assim, enquanto a soldagem de oxiacetileno vê as temperaturas subirem para até 3.480 C, a soldagem a arco é mais eficiente porque até 50 por cento do calor criado está teoricamente disponível para soldagem, em comparação com apenas 10 por cento para oxi acetileno Soldagem.
O documento delineou outras considerações importantes de natureza física e química, que não necessariamente sugerem que qualquer processo é superior a outro, mas podem ajudar a prever o comportamento de recém-introduzidos tecnologias. Isso inclui a velocidade de deslocamento da centelha, a escolha da área de superfície específica e o custo do equipamento.
Equipamento de soldagem de acetileno com oxigênio
Um inventor chamado Thomas produziu o primeiro aparelho de maçarico de oxiacetileno em 1903. Este Thomas, no entanto, não era Edison, que estava ocupado inventando tudo o mais na época, mas Wilson. Thomas Wilson usou uma mistura de oxigênio "puro" (na verdade, 99,5% de oxigênio, o melhor que ele poderia gerar na época) para produzir uma chama com temperatura quente o suficiente para queimar aço. Até hoje, o oxi acetileno continua sendo a única mistura de gás com essa capacidade e pode até ser usado debaixo d'água.
Na prática, o oxi acetileno vem em diferentes misturas, não apenas a mais potente. Isso pode ser ajustado pelo operador em trânsito, já que o oxigênio e o acetileno são, por razões óbvias, armazenados em diferente tanques. No chamado neutro configuração, a mais comum para soldagem, a mistura é cerca de partes iguais de oxigênio e acetileno. No chamado oxidante configuração, usada para corte, a saída de O2 o gás na mistura é aumentado, e no cementação configuração, o fluxo de acetileno é aumentado.
Apesar do perigo associado com a manutenção desses dois gases juntos, e com os riscos independentes associados ao armazenamento de acetileno (o perigos dos quais foram descritos anteriormente) e oxigênio (explosivo quando exposto a uma chama), o armazenamento e transporte de equipamentos de soldagem de oxi acetileno é fácil. Afinal, o acetileno é um composto pequeno e leve, e seus riscos estão bem documentados e, portanto, bem sob controle em qualquer ambiente profissional supervisionado.
O próprio equipamento possui dois cilindros de aço, um para cada gás e ambos sob pressão. Eles são equipados com mangueiras e válvulas de controle e, em última análise, a tubulação leva à parte do dispositivo em que você mais pensa quando pensa em soldar - o tubo de sopro. Vários dispositivos de segurança evitam o retorno na direção do operador.