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焊接历史和方法图标"src=几千年来,锻造焊接是镇上唯一的焊接游戏。铁匠把两块金属加热到极热,然后把它们锤在一起。

1836年,埃德蒙·戴维爵士发现了乙炔,这成为焊接方法变革的先兆。大约在同一时间,在俄罗斯,瓦西里·彼得罗夫开发了连续电弧。这花了几十年时间,但在这两个概念融合之后,焊接技术开始发展。

战争的矛盾性

一战期间的费城造船厂"src=20世纪初,制造业处于一个过渡时期。今天被认为理所当然的概念和技术在当时还没有得到验证。亨利·福特的装配线是新的;为了安全消费,食品工业开始更新,锻造焊接仍然是两种金属结合的主要方式。

历史上一个残酷的讽刺是,如此具有破坏性的灾难性事件如何推动了改善我们生活的技术。第一次世界大战就是这样一个事件。在战争开始之前,船只都是用铆钉建造的,这一过程对于不断增长的船队发展需求来说太慢了。铆接不仅仅是缓慢的;它是巨大的!船只建造带铆钉的t可能重达300吨以上,仅铆钉一种。

气焊

在造船过程中,由于速度和质量的提高,焊接超过了铆接。在前面提到的三种焊接技术中,由于电弧和电阻焊的可用技术有限,气焊跃居生产线的前列。除了可用的技术外,气焊还提供了以下几个优点:其他方法,如:

  • 设备更便宜
  • 它可以焊接所有类型的金属
  • 需要更少的维护
  • 它是可移植的

尽管气焊具有这些优点,但也存在腐蚀和脆性问题。

弱化焊缝

在其历史早期,有人在气焊过程中发现了问题。氧气和氮气不断渗入焊缝,导致过度腐蚀和过度脆性。这些问题直接导致焊缝退化,并对船舶、飞机和桥梁造成重大损坏。

在花时间研究这一问题后,人们发现大气中的气体是罪魁祸首。当金属处于液态时,其表面具有极强的多孔性。这意味着,没有任何屏障可以防止大气污染。用于焊接的有害气体包括使我们的世界变得宜居的气体:氧气、二氧化碳、氮气和水蒸气。

消除侵入气体成为焊接的优先事项。研究人员开始利用化学家完善的技术,研究惰性气体作为保护剂,防止化合物入侵。20世纪20年代,科学家开始测试各种气体,发现惰性气体家族提供了最好的保护。

惰性气体

元素周期表上的稀有气体"src=稀有气体占据了元素周期表的最右边。英国化学家和物理学家亨利·卡文迪什(Henry Cavendish)花了大量时间研究各种气体,计算地球的密度和质量。卡文迪什专注于气动化学,这导致了一项发现,他以发现他称之为“易燃空气”或我们称之为氢气而闻名。

在这项工作中,他检测到一种未知的惰性氮成分,他得出结论,

如果我们的大气中有任何部分与整体不同于其他部分……它不超过整体的1/120。

然而,这一发现被遗忘或忽视了125多年。在19世纪90年代早期研究氮的密度时,瑞利勋爵发现,从大气中获取的天然氮比化学产生的氮密度更高。

有几个理论试图解释这种差异;然而在1894年,瑞利勋爵和威廉·拉姆齐表明天然氮是氮气和一种更重的,未知气体的混合物。这种新气体产生了一种新元素,由于它的化学不活性,被称为“氩”。

在六年内,其他五种惰性气体被分离出来并被鉴定出来。

焊接行业现在有了一种保护焊缝的方法。

保护气体

保护气体是一种吹到焊接池顶部的气体,在它周围创造一种人造气氛。它的主要工作是保护焊缝池免受大气气体(如氧气、氮气和氢气)的污染。

焊接保护气体大多为惰性气体,在极端焊接条件下具有较好的稳定性,是焊接保护应用的理想选择。根据使用的气体的不同,保护气体也以不同的方式保护焊缝。一些保护气体提供更多的流动性;其他的提供更好的渗透;不过,也有一些提供了更光滑的表面。

焊接气体

气焊规"src=焊接中使用的气体有两类:惰性气体和反应性气体。惰性气体是上面解释的不反应气体。活性气体与其他元素或化合物发生反应。就本文的目的而言,重点是惰性气体。

虽然通常只使用四种惰性气体,但有总共十种气体用于焊接。

惰性气体

这些气体是无味的,非化学反应性的,无色的。

氩(Ar)

氩是地球上第三种最常见的气体,因此使用起来很便宜。除了在极高的温度下,氩不会与大多数物质发生反应。作为保护气体,它通常用于铝和不锈钢焊接应用。然而,氩有助于金属从电极持续转移到熔池,提高电弧稳定性。

焊接应用如TIG焊接特别不耐氧和氧化合物,采用氩气或氦气,或两者都作为其保护气体。现在,由于氦的高成本和稀缺性,氩在这些应用中通常是首选。

氦(He)

氦相对来说比其他惰性气体更贵,因为它很难生产,而且地球上的可用性有限。它改善了热输入并提供了更深的金属穿透,但电弧的一致性很难保持。然而,当与氩气结合时,氦气的启动不一致性大大改善。

氦的事实:氦不会冻结;它可以液化气体,但不能冻结气体。

半惰性气体

这些气体用作混合气体或纯气体。如果使用正确的百分比,它们会提高焊接质量。

二氧化碳(CO2)

二氧化碳比氩气便宜,但你可以得到你所付出的;质量降低,飞溅增加。由于这些缺陷,二氧化碳通常与其他气体混合。

氧气(O2)

氧气通常与其他气体混合使用,改变熔融金属的流动性,提高焊接速度。将其与乙炔混合会增加火焰中的热量,其高度足以焊接钢。

氮(N)

氮是地球大气中最常见的气体。将其与其他惰性气体混合,可以进行一些专门的焊接操作。氮与富氮金属配合很好,但与碳钢不配合。

想想兴登堡,氢是一种非常活泼的气体。如果少量使用,则使用安全,并增加混合物的热量。

压缩空气

压缩空气是最便宜的惰性气体。当与其他气体混合时,与氧燃料火焰相比,它在较低温度下产生更强的火焰。这使得焊工能够更好地控制施加到焊缝上的碳涂层厚度。

以下气体用于氧燃料焊接,且极易燃烧。

乙炔气体罐"src=乙炔

乙炔生产容易,使用便宜。当与氧气结合并用作某些焊接类型的燃料来源时,它会产生足够热的火焰来切割或焊接大多数金属。

丙烷

丙烷也被称为液化石油气(LPG),用作燃料来源,但它很危险,因为它会烧伤裸露的皮肤。丙烷不会产生还原区,所以不能用于气焊。相反,它被用于钎焊。

丙烯

丙烯是氧气的混合物,燃烧时比丙烷和氧气要热得多。这个属性允许非结构熔焊,加热,钎焊等。因为它是一次性的,小罐供应,丙烯不适合焊接大型物品。

保护气体效应

除了在熔池上方形成人工气氛外,还应使用保护气体也会影响焊接过程在几个方面。这包括:

弧Stabilization:焊接一致,飞溅减少

珠概要文件控制:高二氧化碳混合物产生更高的珠状轮廓或凸起,而氩气控制轮廓,使其更平坦。

渗透率:增加的二氧化碳增加了进入焊接池的热量,造成更深的渗透。

总而言之

中国的圣人老子,写了, "燃烧两倍的火焰燃烧一半的时间。

在许多方面,这句格言适用于气焊。气焊成为远离锻造焊接的第一步。它提供了机动性,并能够与锻造焊接无法使用的金属一起工作。

然而,在第一次世界大战期间,它的出现正好及时帮助造船厂,它的使用被其他焊接方法取代。

尽管出现了其他焊接方法,但气体焊接仍然是各个工业部门的主要方法。

对我来说,这种焊接方法最奇怪的方面是,它都是从一位化学家无法解释的测试结果开始的。

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