مقدمه
بشر از ابتدای تمدن سعی می‌کرد که با اتصال اجسام برخی از نیازهای خود را برطرف کند . این اتصالات از به هم بستن شاخه‌های درختان و دوختن تکه‌های پوست حیوانات شروع شد و با گذشت زمان فن اتصال اجسام مختلف پیشرفته‌تر شد . کشف فلزات و وابسته‌های آنها یعنی آلیاژ ها ، با خواص متنوع نیاز بشر را در متصل کردن قطعات فلزی بیشتر کرد و روشهای تازه ابداع شد . از جمله اتصالاتی که بیش از دو قرن پیش مورد استفاده بوده می‌توان پرچ ، پیچ و جوشکاری کوره ای را نام برد.
استفاده از حرارت ناشی از سوختن گاز و ذوب موضعی محل اتصال (درز) قطعات فلزی باعث تحول بزرگ در این فن شد و بر این اساس روشهای جوشکاری زیادی به وجود آمد .
جوشکاری را می‌توان جز صنایع مادر به حساب آورد، زیرا کمتر کارخانه یا مؤسسه تولیدی و صنعتی را می‌توان یافت که در آن حداقل یک کارگاه جوشکاری فعال وجود نداشته باشد . سرعت عمل ، ارزانی ، کیفیت خوب اتصال در مقایسه با پرچ و پیچ ، سبکی اتصال تمام شده و سادگی اجرای اتصال باعث پیشرفت و گسترش روزافزون صنعت جوشکاری شد .
دست‌اندرکاران این صنعت از شخصیت شغلی بالایی برخوردارند ، زیرا به طور مداوم با پیشرفت و تکامل همگام هستند . مؤسسات و انجمنهای جوشکاری در تمام نقاط جهان در این زمینه به کار تحقیق و بررسی می‌پردازند و نتایج یافته‌های علمی و عملی خود را به صورت نشریات مختلف در دسترس علاقه‌مندان قرار می‌دهند .
جوشکاری گاز
1- تعریف جوشکاری گاز :
حرارت لازم برای ذوب لبه قطعات مورد جوشکاری را می‌توان از سوختن گاز تأمین کرد که به این روش اصطلاحاً جوشکاری گاز می‌گویند .
در این نوع جوشکاری به گازهای روبه‌رو نیاز داریم :
الف) گاز قابل احتراق
ب) اکسیژن عامل احتراق
- گاز های قابل احتراق :
گازهای مختلفی در جوشکاری به عنوان گاز مشتعل شونده مورد استفاده قرار می‌گیرند که مهمترین آنها عبارتند از :
1- ئیدروژن H2
2- پروپان C3H8
استیلن C2H2
4- گاز مَپ Maap
5- گاز طبیعی – شهری ، و گاز زغال
گازهای فوق می‌توانند به عنوان گاز سوختن در جوشکاری مورد استفاده قرار گیرند . هرکدام از آنها ویژگی دارند و حرارت حاصل از احتراق آنها با هم فرق دارد. در این میان استیلن بهترین گاز از نظر حرارتی است و جوشکاری اکسی استیلن متداولترین و عمومی‌ترین روش جوشکاری گاز در ایران است .
2- استیلن C2H2
گاز استیلن هیدروکربوری است که 3/92 درصد کربن و 7/7 درصد ئیدروژن دارد . بهترین حلال آن مایع استون است که می‌تواند در حرارت 15 درجه سانتیگراد و فشار معمولی ، 25 حجم استیلن را در خود حل کند. هر لیتر این گاز 16/1 گرم وزن دارد .
مخلوط استیلن با هوا یا اکسیژن در بعضی موارد حتی بدون شعله قابلیت انفجار دارد . در صنعت برای رهایی از خطر انفجار استیلن را در مایع استون حل و به صورت مایع در کپسولها نگهداری می‌کنند .
هنگام سوختن استیلن با اکسیژن خالص حرارتی معادل 3200 – 3100 درجه سانتیگراد تولید میشود و با این درجه حرارتی اکثر فلزات و آلیاژهای صنعتی را می‌توان ذوب کرد .
طرز تهیه استیلن
در صنعت از ترکیب سنگ کاربید با آب گاز استیلن تولید میشود ، این فعل و انفعالات تند و گرمازا است . ترکیب کاربید یا کربور کلسیم ( CaC2 ) با آب در دستگاهی به نام مولد استیلن صورت می‌گیرد . این دستگاه انواع مختلفی دارد. در بازار به مولدهای استیلن دیگ استیلن هم گویند .
3- ژنراتور یا مولد استیلن :
برای ترکیب سنگ کاربید با آب به منظور تولید گاز استیلن و ذخیره آن جهت مصرف از دستگاهی به نام مولد استیلن استفاده می‌کنیم . مولدها از نظر نحوه رسیدن آب به کاربید به سه دسته تقسیم میشود :
الف) سقوطی
ب) ریزشی
پ) تماسی
علاوه بر آن از لحاظ تولید فشار گاز در داخل مولد نیز به سه دسته تقسیم می‌شوند :
الف) فشار ضعیف تا 1/0 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع .
ب) فشار متوسط تا 5/0 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع .
پ) فشار قوی از 5/1 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع به بالا .
الف ) مولدهای سقوطی :
در این نوع مولدها کاربید در آب سقوط می‌کند و با آب ترکیب میشود . گاز استیلن در بالای آب جمع میشود و ئیدرات کلسیم حاصل از فعل و انفعالات در ته ظرف رسوب می‌کند . این رسوبات از مجرای مخصوص خارج و به چاه یا حوضچه‌هایی هدایت میشود . در این این مولدها چون کاربید همیشه با مقدار زیادی آب برای ترکیب روبه‌رو میشود حرارت حاصل از ترکیب آب با کاربید به آب داخل مولد انتقال می‌یابد و از بروز خطر جلوگیری میشود . این مولد در دو نوع دستی و اتوماتیک وجود دارد که در دستگاه خودکار از کاربید دانه‌بندی شده استفاده میشود .
ب) مولد ریزشی :
در این نوع مولد آب روی کاربید می‌ریزند و با آن ترکیب میشود و یکی از ساده‌ترین و متداولترین مولدها در الران است که در اغلب کارگاهها مورد استفاده قرار می‌گیرد . با بازکردن شیر آب به طور اتوماتیک و مداوم هر بار مقدار آب له درون مخزن کشو مانند محتوی سنگ کاربید می‌ریزد و گاز استیلن تولید شده از طریق لوله به قسمت بالای مخزن اصلی آب می‌رسد و در آنجا ذخیره میشود . فشار گاز ذخیره شده به وسیله فشارسنج دستگاه مشخص میشود این فشار نباید هیچگاه از 5/1 اتمسفر تجاوز کند . مصرف آب در این مولدها کم است ولی حرارت حاصل از فعل و انفعال در منطقه کاربید ظرف ( ظرف کشو مانند ) متمرکز است ، لذا دستگاه طوری طراحی میشود که محفظه طوری طراحی میشود که محفظه کاربید به وسیله آب احاطه شده و همواره خنک شود و خطر انفجار به حداقل ممکن برسد .
پ) مولدهای تماسی :
در این مولدها کاربید در سبدی توری بالای مخزن آب قرار دارد که به وسیله دست یا به طور اتوماتیک با آب تماس پیدا می‌کند و دوباره این تماس قطع میشود و زمانی که فشار گاز داخل مولد کم شد مجدداً با پایین آمدن سطح آب در جداره و بالا رفتن سطح آب در قسمت وسط سطح آب به کاربید موجود در سبد رسیده و مقداری گاز تولید میشود . گاز تولید شده به سطح آب فشار می‌آورد و آب را به جداره می‌فرستد و مجدداً تمام تماس آب با کاربید قطع میشود .
4- کپسول حفاظتی :
خروج گاز از مولد یا از خط لوله و قبل از ورود به شیلنگهای لاستیکی اجباراً مسیر استوانه حفاظتی ( کپسول حفاظتی ) را طی می‌کند . این امر موجب میشود که از برگشت اکسیژن ( در اثر نقص فنی یا بد کار کردن مشعل ) به داخل مولدها و یا مسیر لوله استیلن ممانعت شود . در اصطلاح برگشت اکسیژن را پس زدن شعله می‌گویند . از طرف دیگر چنانچه شیلنگ‌ها آتش بگیرند از رسیدن شعله و آتش به مولد ویا خط لوله استیلن جلوگیری میشود.
معمولاً گاز موقع خروج از مولد از یک سوپاپ یک طرفه عبور می‌کند، از آب می‌گذرد و وارد کپسول حفاظتی میشود و تا حدودی تصفیه شده به طرف مشعل جوشکاری هدایت میشود .
5- کپسول استیلن :
چنانکه قبلاً اشاره شد استن بهترین حلال استیلن است و جسم متخلخل موجب میشود استن در سطح بزرگی پخش و گاز استیلن با بیشتری در استن حل شده و در موقع مصرف راحت‌تر از آن جدا شود . علاوه بر آن وضعیت داخل کپسول موجب میشود استیلن به واحدهای کوچک تبدیل شود و خطر انفجار خود به خود و یا تجزیه استیلن منتفی گردد .
کپسول معمولی استیلن محتوی 4 متر مکعب استیلن است که با فشار 15 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع در استن حل شده در این فشار هر لیتر استن قادر است 375 لیتر گاز استیلن را در خود حل کند . با یک حساب ساده معلوم میشود که کپسول استیلن با این ظرفیت دارای تقریباً 10 لیتر استن است .
چون استیلن به آرامی از استن جدا میشود نباید از کپسول استیلن در هر ساعت بیشتر از یک چهارم 1|4 ظرفیت کل کپسول گاز به مصرف رساند ، در غیر این صورت استن همراه با گاز استیلن خارج میشود و در کار مشکلاتی ایجاد میشود .
در کارگاههایی که مصرف استیلن آنها زیاد است غالباً چند کپسول استیلن را به نام پست مرکزی مجتمع می‌کنند و به وسیله لوله‌های فولادی آنها را به هم وصل می‌نمایند و به وسیله لوله‌های فولادی آنها را به هم وصل می‌نمایند و به هم وصل می‌نمایند و به شبکه لوله‌کشی استیلن مرتبط می‌شوند .
6- کپسول اکسیژن :
اکسیژن در استوانه‌های فولادی مخصوص بسیار مقاوم که مقاومت آن 80 کیلوگرم بر میلیمتر مربع با فشار 150 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع معادل 150 بار یا حدود 220 پوند بر اینچ مربع در حرارت 21 درجه سانتیگراد معادل 70 درجه فارنهاید متراکم و به بازار عرضه می‌کنند که به کپسول اکسیژن موسومند .
کپسولها بدون درز ساخته می‌شوند . قطر داخلی آنها 204 میلیمتر و ضخامت جداره آن 75/8 میلیمتر است .