Cum să sudăm oxiacetilena

Cel mai probabil ați observat că funcționarea normală a societății de zi cu zi depinde în mare măsură de structurile metalice solide: grinzile din clădiri și poduri, de exemplu, și oțelul găsit în elementele mobile, cum ar fi avioanele și automobile. Dar, deși puterea și soliditatea oțelului și a altor metale grele pot fi evidente, v-ați întrebat vreodată cum este îmbinat metalul?

În afară de șuruburile care pot lega obiecte metalice de zi cu zi la locul lor, sunt necesare alte metode pentru a uni metalele de fapt - adică a le schimba într-o formă care în efectul le face același obiect, cu o îmbinare care include proprietăți fizice și chimice ale ambelor obiecte (dacă sunt realizate din materiale diferite la îmbinare poziţie.)

Sudarea implică îmbinarea obiectelor metalice prin încălzirea lor atât la o joncțiune până când fiecare dintre ele se topește și are loc o fuziune între ele când amestecul se răcește și se solidifică. Sudarea cu oxigen acetilenă, sau doar sudarea oxietilenică, este un exemplu renumit al procesului de sudare.

• Poate ați auzit de lipire, care implică, de asemenea, legarea metalelor împreună prin încălzire. În cazul lipirii, totuși, numai metalul utilizat ca joncțiune este încălzit, în timp ce metalele îmbinate nu. În acest sens, lipirea seamănă mai mult cu utilizarea gumei de mestecat decât cu „îmbinarea”.

Sudarea datează de cel puțin 3.000 de ani. Dovezile sudării în epoca bronzului se găsesc sub forma unor cutii de aur circulare vechi de 2.000 de ani, ținute împreună prin încălzire extremă. Chiar înainte de aceasta, culturile din Mediterana au învățat să sudeze fierul și să fabrice unelte prin acest proces, dintre care unele datează din 1.000 î.Hr.

În 1836, Edmund Davy a descoperit acetilena, deși utilizarea acesteia la sudare nu s-ar fi răspândit pentru încă 70 de ani. Apariția generatorului electric în mijlocul și ultima parte a secolului al XIX-lea a pregătit calea pentru sudarea cu arc, care se bazează pe o scânteie electrică și pentru tehnici de sudare și tăiere care implică gaz.

În anii 1880, primele brevete pentru sudarea cu arc, în special sudarea cu arc cu carbon, au fost asigurate în Statele Unite, iar pentru următoarele câteva decenii aceasta a fost o formă populară a industriei de sudare. La începutul anilor 1900 s-au înregistrat progrese rapide în tehnologia electrozilor utilizați la sudarea cu arc, împreună cu dezvoltarea domeniului sudare prin rezistență.

Anii 1920 au văzut introducerea mașinilor de sudat automat. Un deceniu mai târziu, a fost introdusă tehnica sudării cu știfturi, care a găsit rapid o ancoră puternică în industria construcțiilor navale, înflorind în acel moment. De atunci, s-au folosit tot mai multe gaze în sudare, iar sudarea cu plasmă a devenit mai populară la începutul secolului XXI.

„Oxi acetilena” este de fapt un amestec, nu un compus chimic în sine. Adică nu veți vedea un recipient cu „oxiacetilenă” așezat în jur. Termenul se referă la amestecul volatil creat pentru un scop specific (supraîncălzire) din combinația de oxigen gazos pur (O₂) și acetilenă gazoasă (C₂H₂).

Acetilenă, care constă din doi atomi de carbon legați triplu între ei și la un singur atom de hidrogen fiecare, este, de asemenea, cunoscut sub numele de etină. Este un gaz incolor și poate mirosi ușor plăcut. Când este încălzit, este ușor descompus în carbon și hidrogen, dar acest lucru poate provoca explozii și acetilenă pură supus unei presiuni suficiente (aproximativ 15 kilograme pe inch pătrat sau cam așa, abia depășind presiunea atmosferică) poate exploda neprovocat.

Amestecurile de aer și acetilenă sunt explozive în grade diferite, în funcție de procentul de aer implicat. Însă exploatată și modulată corespunzător, această combustie poate produce nu numai căldură, ci și lumină și a fost folosită în acest scop în geamanduri și altele asemenea cu mult timp în urmă. Într-un dispozitiv de sudură cu oxi acetilenă, acetilena este combinată nu cu aerul (care conține aproximativ 20% oxigen), ci oxigen pur, rezultând potențialul de degajare extremă de căldură.

În anii 1980, un profesor al Institutului de Tehnologie din Massachusetts (MIT) a cercetat în detaliu fizica și chimia sudurii. În acest moment, sudarea cu oxi acetilenă exista de peste 80 de ani. Se știa că temperatura maximă atinsă în timpul arderii acetilenei pure depășea cu mult 3.000 de grade Celsius sau aproape 6.000 de grade Fahrenheit. După cum se întâmplă, aceasta este cea mai înaltă temperatură cunoscută care poate fi atinsă folosind arderea oricărui gaz cu oxigen.

Lucrarea MIT a subliniat limitele practice ale sudării în sine, astfel încât, în ciuda datei publicării sale, unele dintre descoperirile sale rămân atemporale. O astfel de limitare practică constă în suprafața materialelor de sudat; pot fi făcute atractive pentru lipire și eliberate de contaminanți numai într-o măsură finită.

În plus, deși temperatura absolută este vitală, timpul de expunere la căldură maximă poate înlocui temperaturile mai scăzute ale tavanului. Deci, în timp ce sudarea cu oxi acetilenă vede că temperaturile cresc până la 3.480 C, sudarea cu arc este mai eficientă, până la 50 la sută din căldura creată este teoretic disponibilă pentru sudare, comparativ cu doar 10 la sută pentru oxi acetilenă sudare.

Lucrarea a prezentat alte considerații importante de natură fizică și chimică, care nu ar fi neapărat sugerează că orice proces este superior altui, dar ar putea ajuta la prezicerea comportamentului celor nou introduși tehnologii. Acestea includ viteza de deplasare a scânteii, alegerea suprafeței specifice și costul echipamentului.

Un inventator numit Thomas a produs primul aparat de lanternă cu oxi acetilenă în 1903. Acest Thomas, însă, nu era Edison, care era ocupat să inventeze toate celelalte pe atunci, ci Wilson. Thomas Wilson a folosit un amestec de oxigen „pur” (de fapt, 99,5 la sută oxigen, pe cât de bine ar putea genera în acel moment) pentru a produce o flacără cu o temperatură suficient de fierbinte pentru a arde oțelul. Până în prezent, oxietilenul rămâne singurul amestec de gaze cu această capacitate și poate fi folosit chiar și sub apă.

În practică, oxi acetilena vine în diferite amestecuri, nu numai în cel mai puternic. Acest lucru poate fi ajustat de operator din mers, deoarece oxigenul și acetilena sunt, din motive evidente, stocate în diferit tancuri. În așa-numitul neutru setare, cea mai comună pentru sudare, amestecul este de aproximativ părți egale oxigen și acetilenă. În așa-numitul oxidant setare, utilizată pentru tăiere, ieșirea lui O₂ gazul în amestec este crescut, iar în carburare setarea, debitul de acetilenă este crescut.

În ciuda pericolului asociat cu menținerea acestor două gaze strânse între ele și cu pericolele independente asociate cu depozitarea acetilenei ( pericolele care au fost subliniate anterior) și oxigenul (exploziv atunci când este expus la flacără), depozitarea și transportul echipamentelor de sudare cu oxi acetilenă este usor. La urma urmei, acetilena este un compus mic și ușor, iar pericolele sale sunt bine documentate și, prin urmare, sunt bine controlate în orice cadru profesional, supravegheat.

Echipamentul în sine are doi cilindri de oțel, unul pentru fiecare gaz și ambii sub presiune. Acestea sunt echipate cu furtunuri și supape de control, iar conductele duc în cele din urmă la partea dispozitivului la care vă gândiți cel mai mult atunci când vă gândiți la sudare - conducta de suflare. Mai multe dispozitive de siguranță împiedică retragerea în direcția operatorului.