Највероватније сте приметили да нормално функционисање свакодневног друштва снажно зависи од чврстих металних конструкција: греде у зградама и мостовима, на пример, и челик који се налази у покретним елементима као што су авиони и аутомобиле. Али иако моћ и пуна чврстоћа челика и других тешких метала могу бити очигледне, да ли сте се икад запитали како се метал спаја?
Осим вијака који могу да вежу свакодневне металне предмете на месту, потребне су и друге методе за стварно спајање метала - то јест, њихова промена у облик који у ефекат их чини истим предметом, са спојем који укључује физичка и хемијска својства оба предмета (ако су направљени од различитих материјала на споју положај.)
Заваривање укључује спајање металних предмета загревањем оба на споју док се сваки од њих не отопи, а долази до фузије између њих када се смеша охлади и поново учврсти. Кисеоничко заваривање ацетиленом, или само окси ацетилен заваривање, познати је пример поступка заваривања.
- Можда сте чули за лемљење, што такође укључује везивање метала грејањем. У случају лемљења, међутим, загрева се само метал који се користи као спој, док спојени метали нису. У том смислу, лемљење више личи на употребу жвакаће гуме него на спајање.
Кратка историја заваривања
Заваривање датира најмање 3000 година. Докази о заваривању у бронзаном добу налазе се у облику кружних златних кутија старих 2000 година, које су међусобно држане екстремним загревањем. Чак и пре тога, културе на Медитерану научиле су заваривање гвожђа и израду алата путем овог процеса, од којих неки датирају још од 1.000 п.
1836. Едмунд Дави је открио ацетилен, иако његова употреба у заваривању неће постати широко распрострањена још око 70 година. Појава електричног генератора средином и другом половином 19. века отворила је пут за то заваривање, који се ослања на електричну искру, и за технике заваривања и резања који укључују гас.
1880-их, први патенти за електролучно заваривање, посебно заваривање угљеничним луком, осигурани су у Сједињеним Државама, а наредних неколико деценија ово је био популаран облик индустрије заваривања. Почетком 1900-их брзо је напредовао у технологији електрода које се користе за електролучно заваривање, заједно са развојем поља отпорно заваривање.
Двадесетих година 20. века уведене су аутоматске машине за заваривање. Деценију касније, уведена је техника заваривања клина, која је брзо пронашла моћно сидро у бродоградњи, која је у то време бујала. Од тада се све више гасова запошљава у заваривању, а заваривање плазмом постаје популарније почетком 21. века.
Шта је окси ацетилен?
„Окси ацетилен“ је заправо смеша, а не хемијско једињење само по себи. Односно, нећете видети контејнер са „оксиацетиленом“ како седи около. Израз се односи на испарљиву смешу створену за одређену намену (прегревање) из комбинације чистог гаса кисеоника (О2) и гаса ацетилена (Ц.2Х.2).
Ацетилен, који се састоји од два атома угљеника међусобно троструко везана и за сваки по један атом водоника, такође је познат као етхине. То је безбојни гас и може мирисати помало пријатно. Када се загреје, лако се разграђује на угљеник и водоник, али то може проузроковати експлозије и чисти ацетилен подвргнути довољном притиску (15 килограма по квадратном инчу или тако некако, једва да је вишак атмосферског притиска) може експлодирати ничим изазван.
Смеше ваздуха и ацетилена су експлозивне у различитим степенима, у зависности од процента ваздуха. Али правилно искоришћено и модулисано, ово сагоревање може да произведе не само топлоту већ и светлост, и давно је у ту сврху коришћено у плутачама и слично. У уређају за заваривање окси ацетиленом, ацетилен се комбинује не са ваздухом (који садржи око 20 процената кисеоника) већ са чистим кисеоником, што резултира потенцијалом за екстремно ослобађање топлоте.
Физика заваривања
Осамдесетих година прошлог века професор Масачусетског технолошког института (МИТ) врло је детаљно истраживао физику и хемију заваривања. У то време заваривање окси ацетиленом постојало је више од 80 година. Било је познато да је вршна температура постигнута сагоревањем чистог ацетилена знатно премашила 3.000 степени Целзијуса или близу 6.000 степени Фахренхеита. Случајно је ово највиша позната температура која се може постићи сагоревањем било ког гаса са кисеоником.
МИТ-ов документ је нагласио практичне границе заваривања пер се, тако да, упркос датуму објављивања, неки од његових налаза остају безвременски. Једно од таквих практичних ограничења је површина заварених материјала; могу се учинити привлачним за везивање и ослободити загађивача само у коначној мери.
Поред тога, иако је апсолутна температура витална, време излагања максималној топлоти може заменити ниже температуре плафона. Дакле, док заваривање окси-ацетиленом доводи до пораста температуре до 3.480 Ц, електролучно заваривање је ефикасније јер до 50 процената створене топлоте је теоретски доступно за заваривање, у поређењу са само 10 процената за окси ацетилен заваривање.
У раду су изложена друга важна разматрања физичке и хемијске природе, која не би нужно била сугеришу да је било који процес супериорнији од другог, али би могао помоћи у предвиђању понашања новоуведених технологије. То укључује брзину путовања варницом, избор специфичне површине и трошкове опреме.
Опрема за заваривање кисеоником ацетиленом
Изумитељ по имену Томас произвео је први апарат за бакље са окси ацетиленом 1903. године. Овај Томас, међутим, није био Едисон, који је у то време био заузет измишљањем свега осталог, већ Вилсон. Томас Вилсон је користио мешавину „чистог“ кисеоника (заправо 99,5 процента кисеоника, онолико колико је могао да генерише у то време) да би створио пламен температуре довољно вруће да сагоре челик. До данас, окси ацетилен остаје једина смеша гасова са овом способношћу, а може се користити и под водом.
У пракси, окси ацетилен долази у различитим смешама, не само најмоћнијим. Ово може прилагодити оператер у покрету, јер се из очигледних разлога кисеоник и ацетилен складиште у различит тенкови. У тзв неутралан подешавање, најчешће за заваривање, смеша је око једнаких делова кисеоника и ацетилена. У тзв оксидирајући подешавање, користи се за сечење, излаз О.2 гас у смешу је повећан, а у карбурирање подешавањем, проток ацетилена је повећан.
Упркос опасности која је повезана са држањем ова два гаса близу, и са независним опасностима повезаним са складиштењем ацетилена ( чије су опасности претходно описане) и кисеоник (експлозиван када је изложен пламену), складиштење и транспорт опреме за заваривање окси ацетиленом је лако. Ацетилен је, на крају крајева, мало и лагано једињење и његове опасности су добро документоване и стога добро под контролом у било којем професионалном, надгледаном окружењу.
Сама опрема има две челичне боце, по једну за сваки гас и обе под притиском. Они су опремљени цревима и контролним вентилима, а цевоводи на крају воде до дела уређаја на који највише мислите када заваривате - до дувачке цеви. Неколико сигурносних уређаја спречава повратни ударац у смеру руковаоца.