Ви, швидше за все, помітили, що нормальна робота повсякденного суспільства сильно залежить від твердих металевих конструкцій: балки в будівлях і мостах, наприклад, і сталь, що міститься в рухомих елементах, таких як літаки та автомобілі. Але хоча потужність і твердість сталі та інших важких металів може бути очевидною, ви коли-небудь замислювались, як метал з’єднується?
Окрім гвинтів, якими можна скріпити повсякденні металеві предмети, потрібні й інші методи, щоб насправді з’єднати метали - тобто змінити їх у форму, яка в ефект робить їх одним і тим же об'єктом, із з'єднанням, що включає фізичні та хімічні властивості обох предметів (якщо вони зроблені з різних матеріалів на стику позиція.)
Зварювання передбачає з’єднання металевих предметів шляхом нагрівання їх на стику до тих пір, поки кожен з них не розплавиться, і виникнення плавлення між ними, коли суміш охолоджується і повторно твердне. Кисневе ацетиленове зварювання, або просто оксиацетиленове зварювання, є відомим прикладом процесу зварювання.
- Ви, мабуть, чули про пайка, що також передбачає зв’язування металів між собою нагріванням. Однак у випадку пайки нагрівається лише той метал, який використовується в якості місця з'єднання, а з'єднані - ні. У цьому сенсі пайка більше схожа на використання жувальної гумки, ніж на «приєднання».
Коротка історія зварювання
Зварювання датується щонайменше 3000 років. Докази зварювання в епоху бронзи знайдені у вигляді круглих золотих коробок віком 2000 років, склеєних між собою при екстремальному нагріванні. Ще до цього культури Середземномор'я навчилися зварювати залізо та виготовляти інструменти за допомогою цього процесу, деякі з яких датуються 1000 роком до н. Е.
У 1836 році Едмунд Дейві відкрив ацетилен, хоча його використання в зварюванні не набуло б широкого поширення ще близько 70 років. Поява електричного генератора в середині та другій половині 19 століття відкрила шлях до цього дугове зварювання, який покладається на електричну іскру, а також для зварювання та різання з використанням газу.
У 1880-х роках перші патенти на дугове зварювання, зокрема вугільне дугове зварювання, були забезпечені в США, і протягом наступних кількох десятиліть це було популярною формою зварювальної промисловості. На початку 1900-х років відбувся швидкий прогрес у технології електродів, що використовуються для дугового зварювання, поряд з розвитком галузі опірне зварювання.
У 1920-х роках було представлено автоматичні зварювальні апарати. Через десять років була впроваджена техніка зварювання шпильок, і вона швидко знайшла потужний якір у суднобудівній промисловості, що на той час зростала. З тих пір у зварюванні застосовується все більше газів, а плазмове зварювання стає більш популярним на початку 21 століття.
Що таке окси ацетилен?
"Оксиацетилен" насправді є сумішшю, а не хімічною сполукою. Тобто ви не побачите ємності з «оксиацетиленом», що сидить навколо. Цей термін стосується летючої суміші, створеної для певної мети (перегрівання) із комбінації чистого кисневого газу (O2) та газ ацетилену (C2H2).
Ацетилен, який складається з двох атомів вуглецю, потрійно зв'язаних один з одним і з одним атомом водню, також відомий як етину. Це безбарвний газ, і він може пахнути трохи приємно. При нагріванні він легко розщеплюється на вуглець і водень, але це може спричинити вибухи і чистого ацетилену під впливом достатнього тиску (15 фунтів на квадратний дюйм або близько того, ледь перевищує атмосферний тиск) може вибухнути нічим не спровокований.
Суміші повітря і ацетилену вибухонебезпечні в різному ступені, залежно від відсотка залученого повітря. Але належним чином використано та модульовано, це згоряння може виробляти не тільки тепло, але світло, і давно використовувалось для цього в буях тощо. У пристрої для зварювання окси-ацетилену ацетилен поєднується не з повітрям (яке містить близько 20 відсотків кисню), а чистим киснем, що призводить до надзвичайного тепловиділення.
Фізика зварювання
У 1980-х професор Массачусетського технологічного інституту (MIT) дуже детально досліджував фізику та хімію зварювання. До цього часу зварювання окси-ацетиленом існувало вже понад 80 років. Було відомо, що пікова температура, досягнута при згорянні чистого ацетилену, значно перевищувала 3000 градусів Цельсія або близько 6000 градусів за Фаренгейтом. Як це трапляється, це найвища відома температура, яка може бути досягнута при згорянні будь-якого газу з киснем.
Папір MIT підкреслив практичні межі зварювання як такої, тому, незважаючи на дату його публікації, деякі його висновки залишаються позачасовими. Одним з таких практичних обмежень є поверхня зварюваних матеріалів; їх можна зробити привабливими для склеювання та звільнити від забруднень лише до остаточної міри.
Крім того, хоча абсолютна температура життєво необхідна, час впливу максимального тепла може замінити нижчу температуру стелі. Отже, хоча при зварюванні окси-ацетиленом температура піднімається до 3,480 ° С, дугове зварювання є більш ефективним, оскільки до 50 відсотків тепла, яке створюється, теоретично доступне для зварювання, порівняно з лише 10 відсотками для оксиацетилену зварювання.
У статті викладено інші важливі міркування фізичного та хімічного характеру, що не обов'язково припускають, що будь-який один процес перевершує інший, але може допомогти передбачити поведінку нещодавно введеного технологій. Сюди входять швидкість руху іскри, вибір питомої площі поверхні та вартість обладнання.
Киснево-ацетиленове зварювальне обладнання
Винахідник на ім'я Томас виготовив перший апарат з оксиацетиленовим пальником у 1903 році. Однак цей Томас був не Едісон, який був зайнятий тим, що вигадував на той час все інше, а Вільсон. Томас Уілсон використовував суміш «чистого» кисню (насправді 99,5 відсотка кисню, настільки гарного, наскільки він міг генерувати на той час), щоб створити полум’я з температурою, досить гарячою для спалювання сталі. До цього часу оксиацетилен залишається єдиною газовою сумішшю з такою здатністю, і його навіть можна використовувати під водою.
На практиці оксиацетилен поставляється в різних сумішах, не тільки найпотужніших. Це може регулювати оператор на ходу, оскільки кисень і ацетилен зі зрозумілих причин зберігаються в інший танки. У т.зв. нейтральний Постановка, найпоширеніша для зварювання, суміш становить приблизно рівні частини кисню та ацетилену. У т.зв. окислювальний налаштування, що використовується для різання, вихід О2 газу в суміш збільшується, а в вуглецювання налаштування, потік ацетилену збільшується.
Незважаючи на небезпеку, пов’язану з утриманням цих двох газів близько, і з незалежними небезпеками, пов’язаними зі зберіганням ацетилену ( небезпеки яких були зазначені раніше) та кисню (вибухонебезпечний під впливом полум’я), зберігання та транспортування оксиацетиленового зварювального обладнання легко. Зрештою, ацетилен - це невелика та легка сполука, і його небезпеки добре задокументовані, а отже, добре контролюються в будь-якому професійному, контрольованому середовищі.
Саме обладнання має два сталевих балони, по одному на кожен газ і обидва під тиском. Вони оснащені шлангами та регулювальними клапанами, і трубопроводи в підсумку ведуть до тієї частини пристрою, про яку ви думаєте найбільше, коли думаєте про зварювання, - продувної труби. Кілька запобіжних пристроїв запобігають зворотній удар у напрямку оператора.