Najverjetneje ste opazili, da je normalno delovanje vsakdanje družbe močno odvisno od trdnih kovinskih konstrukcij: na primer nosilci v stavbah in mostovih ter jeklo v premičnih elementih, kot so letala in avtomobilov. A čeprav sta moč in sama trdnost jekla in drugih težkih kovin očitna, ste se kdaj vprašali, kako je kovina združena?
Poleg vijakov, ki lahko na svoje mesto vežejo vsakodnevne kovinske predmete, so potrebne tudi druge metode za dejansko spajanje kovin - to pomeni, da jih spremenimo v obliko, ki v učinek jih naredi isti predmet, z zglobom, ki vključuje fizikalne in kemijske lastnosti obeh predmetov (če je na spoju iz različnih materialov položaj.)
Varjenje vključuje spajanje kovinskih predmetov s segrevanjem obeh na stičišču, dokler se vsak od njih ne stopi, in ko se zmes ohladi in ponovno strdi, pride do taljenja med njimi. Varjenje kisika in acetilenaali samo varjenje z oksi acetilenom, je znan primer postopka varjenja.
- Ste morda že slišali za to spajkanje, ki vključuje tudi vezavo kovin med segrevanjem. Pri spajkanju pa se segreje le kovina, ki se uporablja kot spoj, medtem ko spojene kovine ne. V tem smislu je spajkanje bolj podobno uporabi žvečilnih gumijev kot "spajanje".
Kratka zgodovina varjenja
Varjenje sega vsaj 3000 let nazaj. Dokazi o varjenju v bronasti dobi najdemo v obliki 2000 let starih okroglih zlatih škatel, ki jih drži izjemno ogrevanje. Že pred tem so se kulture v Sredozemlju naučile variti železo in izdelovati orodja s tem postopkom, od katerih nekateri segajo v leto 1000 pr.
Leta 1836 je Edmund Davy odkril acetilen, čeprav njegova uporaba pri varjenju še približno 70 let ni postala razširjena. Prihod električnega generatorja sredi in v drugi polovici 19. stoletja je utrl pot obločno varjenje, ki se opira na električno iskro ter za tehnike varjenja in rezanja s plinom.
V osemdesetih letih prejšnjega stoletja so bili v ZDA zavarovani prvi patenti za obločno varjenje, zlasti varjenje z ogljikovim oblokom, naslednjih nekaj desetletij pa je bila to priljubljena oblika varilne industrije. V zgodnjih 1900-ih je bil hiter napredek v tehnologiji elektrod, ki se uporabljajo za obločno varjenje, skupaj z razvojem področja uporovno varjenje.
V dvajsetih letih so se uvedli avtomatski varilni stroji. Desetletje kasneje je bila uvedena tehnika varjenja čepov, ki je hitro našla močno sidro v ladjedelniški industriji, ki je v tistem času naraščala. Od takrat se v varjenju uporablja vedno več plinov, varjenje s plazmo pa je postalo bolj priljubljeno v začetku 21. stoletja.
Kaj je oksi acetilen?
"Oksi acetilen" je pravzaprav zmes, ne pa kemična spojina. To pomeni, da ne boste videli posode z "oksiacetilenom", ki sedi okoli. Izraz se nanaša na hlapno mešanico, ustvarjeno za določen namen (pregrevanje) iz kombinacije čistega kisikovega plina (O2) in plin acetilen (C2H2).
Acetilen, ki je sestavljen iz dveh atomov ogljika, ki sta trojno vezana drug na drugega in na en sam atom vodika, je znan tudi kot etin. Je brezbarven plin in lahko diši nekoliko prijetno. Ko se segreje, se zlahka razgradi na ogljik in vodik, vendar lahko to povzroči eksplozije in čisti acetilen pod pritiskom (15 funtov na kvadratni palec ali približno tako, da komaj presega atmosferski tlak) lahko eksplodira neizzvan.
Mešanice zraka in acetilena so eksplozivne v različnih stopnjah, odvisno od odstotka zraka. Toda pravilno izkoriščeno in modulirano to izgorevanje lahko proizvede ne samo toploto, temveč tudi svetlobo in je bilo v ta namen že dolgo uporabljano v bojah in podobno. V napravi za varjenje s kisikom acetilena acetilen ni kombiniran z zrakom (ki vsebuje približno 20 odstotkov kisika), temveč s čistim kisikom, kar ima za posledico izjemno sproščanje toplote.
Fizika varjenja
V osemdesetih letih je profesor na Massachusetts Institute of Technology (MIT) zelo podrobno raziskoval fiziko in kemijo varjenja. V tem času je bilo varjenje oksi acetilena že več kot 80 let. Znano je bilo, da je bila najvišja temperatura, dosežena med zgorevanjem čistega acetilena, precej večja od 3.000 stopinj Celzija ali blizu 6000 stopinj Celzija. To je najvišja znana temperatura, ki jo lahko dosežemo z zgorevanjem katerega koli plina s kisikom.
MIT je poudaril praktične omejitve varjenja kot takega, zato kljub datumu objave nekatere njegove ugotovitve ostajajo brezčasne. Ena takšnih praktičnih omejitev je na površini varjenih materialov; lahko postanejo privlačni za lepljenje in se sprostijo onesnaževalcev le do konca.
Čeprav je absolutna temperatura ključnega pomena, lahko čas izpostavljenosti največji vročini nadomesti nižje stropne temperature. Torej, medtem ko se pri varjenju z oksi acetilenom temperature dvignejo na celo 3.480 C, je obločno varjenje učinkovitejše, saj do Teoretično je 50 odstotkov ustvarjene toplote na voljo za varjenje, v primerjavi z le 10 odstotki za oksi acetilen varjenje.
Prispevek je orisal druge pomembne vidike fizikalne in kemijske narave, kar pa ne bi bilo nujno nakazujejo, da je kateri koli postopek boljši od drugega, vendar bi lahko pomagal napovedati vedenje novopečenih tehnologije. Sem spadajo hitrost potovanja iskre, izbira določene površine in stroški opreme.
Oprema za varjenje kisika in acetilena
Izumitelj po imenu Thomas je leta 1903 izdelal prvi aparat za oksi acetilen. Ta Thomas pa ni bil Edison, ki je bil takrat zaposlen z izumljanjem vsega drugega, ampak Wilson. Thomas Wilson je uporabil mešanico "čistega" kisika (pravzaprav 99,5-odstotnega kisika, kolikor ga je takrat lahko ustvaril), da je ustvaril plamen s temperaturo, ki je dovolj vroča za izgorevanje jekla. Do danes ostaja oksi acetilen edina mešanica plinov s to sposobnostjo in se lahko uporablja celo pod vodo.
V praksi ima oksi acetilen različne zmesi, ne le najmočnejše. To lahko upravljavec prilagodi na poti, saj sta kisik in acetilen iz očitnih razlogov shranjena v drugačen cisterne. V tako imenovanem nevtralno nastavitev, najpogostejša za varjenje, mešanica je približno enaka deli kisika in acetilena. V tako imenovanem oksidira nastavitev, ki se uporablja za rezanje, izhod O2 plin v mešanico se poveča, v uplinjanje nastavitev se pretok acetilena poveča.
Kljub nevarnosti, ki je povezana z držanjem teh dveh plinov blizu in neodvisnimi nevarnostmi, povezanimi s skladiščenjem acetilena ( nevarnosti, ki so bile opisane prej) in kisik (eksploziven, kadar je izpostavljen plamenu), skladiščenje in transport opreme za varjenje oksi acetilena je lahko. Acetilen je navsezadnje majhna in lahka spojina, njene nevarnosti so dobro dokumentirane in zato dobro nadzorovane v katerem koli strokovnem, nadzorovanem okolju.
Sama oprema ima dve jekleni jeklenki, po eno za vsak plin in obe pod pritiskom. Ti so opremljeni s cevmi in regulacijskimi ventili, cevovodi pa navsezadnje vodijo do dela naprave, na katerega najbolj pomislite, ko pomislite na varjenje - do pihalne cevi. Več varnostnih naprav preprečuje povratni udarec v smeri uporabnika.