Λύσεις — Κεφάλαιο 5: Σκληρές Συγκολλήσεις Βαρέων Μετάλλων (σελ. 135) – ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ Γ΄ ΕΠΑΛ
Λύσεις — Κεφάλαιο 5: Σκληρές Συγκολλήσεις Βαρέων Μετάλλων
Λύσεις στις 25 ερωτήσεις του κεφαλαίου 5: τα είδη των σκληρών κολλήσεων (μπρουντζοκολλήσεις, ασημοκολλήσεις, ο συμβολισμός ISO-3677 και ο καθαρός χαλκός ως κόλληση σε ειδικές περιπτώσεις βαφής), τα υλικά χημικού καθαρισμού (βόρακας, βορικό οξύ, χλωρίδια-φθορίδια, φωσφορούχες ενώσεις) και τα εύρη θερμοκρασιών εφαρμογής τους, τη συσκευή οξυγόνου-ασετιλίνης (φιάλες, κλείστρα, μανομετρικούς εκτονωτές, ελαστικούς σωλήνες, φλογοπαγίδες, καυστήρα, οικονομητή μείγματος) και τα μέτρα ασφαλείας της, τον εξοπλισμό του οξυγονοκολλητή, τα προβλήματα και τα ελαττώματα των οξυγονοκολλήσεων (φλογοεπιστροφή και τα συμπτώματά της), τις μεθόδους αποφυγής παραμορφώσεων και τις οξυγονοκολλήσεις προς τα αριστερά/δεξιά, καθώς και την κοπή με φλόγα οξυγονοασετιλίνης (πυροκόφτες, ασφάλεια, κατανάλωση αερίων). Περιλαμβάνονται και πέντε ερωτήσεις κρίσεως που εφαρμόζουν τη θεωρία σε πρακτικά σενάρια επιλογής κόλλησης, εξήγησης της αποθήκευσης αερίων και αντιμετώπισης καταστάσεων κινδύνου.
Κύρια συστατικά των μπρουντζοκολλήσεων
Ερώτηση: Ποια είναι τα κύρια συστατικά των μπρουντζοκολλήσεων;
Απάντηση:
- §5-1. «Οι μπρουντζοκολλήσεις είναι κράματα χαλκού (Cu) και ψευδαργύρου (Ζn), που περιλαμβάνουν στη σύνθεσή τους μικρά ποσοστά κασσίτερου (Sn), αργύρου (Ag), νικελίου (Νi) κτλ., τα οποία δίνουν στην κόλληση χαμηλότερο σημείο τήξης, μεγαλύτερη αντοχή και βελτίωση της ρευστότητάς της.»
Σύνοψη: Οι μπρουντζοκολλήσεις είναι κράματα χαλκού (Cu) και ψευδαργύρου (Zn), τα οποία αποτελούν τα κύρια συστατικά τους. Στη σύνθεσή τους περιλαμβάνουν επίσης μικρά ποσοστά κασσίτερου (Sn), αργύρου (Ag), νικελίου (Ni) κτλ., τα οποία δίνουν στην κόλληση χαμηλότερο σημείο τήξης, μεγαλύτερη αντοχή και βελτίωση της ρευστότητάς της.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Μπρουντζοκόλληση = κράμα Cu-Zn + μικρά ποσοστά Sn, Ag, Ni κ.λπ.
Σκοπός προσθήκης αργύρου/νικελίου στις μπρουντζοκολλήσεις
Ερώτηση: Ποιο σκοπό εξυπηρετεί η προσθήκη αργύρου ή νικελίου στις μπρουντζοκολλήσεις;
Απάντηση:
- §5-1. «...που περιλαμβάνουν στη σύνθεσή τους μικρά ποσοστά κασσίτερου (Sn), αργύρου (Ag), νικελίου (Νi) κτλ., τα οποία δίνουν στην κόλληση χαμηλότερο σημείο τήξης, μεγαλύτερη αντοχή και βελτίωση της ρευστότητάς της.»
Σύνοψη: Η προσθήκη αργύρου ή νικελίου (όπως και κασσίτερου) στις μπρουντζοκολλήσεις εξυπηρετεί τρεις σκοπούς: δίνει στην κόλληση χαμηλότερο σημείο τήξης, μεγαλύτερη αντοχή και βελτιώνει τη ρευστότητά της, ώστε να απλώνεται καλύτερα στις προς συγκόλληση επιφάνειες.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Χαμηλότερο σημείο τήξης, μεγαλύτερη αντοχή, καλύτερη ρευστότητα
Σκοπός χρήσης αντιοξειδωτικών στη σκληρή συγκόλληση
Ερώτηση: Ποιος ο σκοπός της χρήσης αντιοξειδωτικών πριν από τη σκληρή συγκόλληση;
Απάντηση:
- §5-2. «Ο χημικός καθαρισμός των προς συγκόλληση επιφανειών στις σκληρές συγκολλήσεις γίνεται με αντιοξειδωτικά υλικά που σκοπός τους είναι: Να καθαρίσουν τις προς συγκόλληση επιφάνειες από τις υπάρχουσες οξειδώσεις. Να εμποδίσουν το σχηματισμό νέων οξειδίων κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης. Να διευκολύνουν την ομοιόμορφη εξάπλωση της συγκόλλησης μεταξύ των επιφανειών που θα συγκολληθούν.»
Σύνοψη: Ο σκοπός της χρήσης αντιοξειδωτικών (υλικών χημικού καθαρισμού) πριν από τη σκληρή συγκόλληση είναι τριπλός: να καθαρίσουν τις προς συγκόλληση επιφάνειες από τις υπάρχουσες οξειδώσεις, να εμποδίσουν το σχηματισμό νέων οξειδίων κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης και να διευκολύνουν την ομοιόμορφη εξάπλωση της συγκόλλησης (κόλλησης) μεταξύ των επιφανειών που θα συγκολληθούν.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- 3 σκοποί: καθαρισμός υπαρχόντων οξειδίων, αποτροπή νέων, ομοιόμορφη εξάπλωση της κόλλησης
Συνηθέστερα υλικά χημικού καθαρισμού σκληρών συγκολλήσεων
Ερώτηση: Ποια είναι τα πιο συνηθισμένα υλικά χημικού καθαρισμού (αντιοξειδωτικά) που χρησιμοποιούνται στις σκληρές συγκολλήσεις;
Απάντηση:
- §5-2. «Τα πιο συνηθισμένα υλικά καθαρισμού στις σκληρές συγκολλήσεις είναι: Ο βόρακας, Το βορικό οξύ, Ενώσεις χλωριδίων και φθοριδίων, Ενώσεις φωσφόρου.»
Σύνοψη: Τα πιο συνηθισμένα υλικά χημικού καθαρισμού (αντιοξειδωτικά) που χρησιμοποιούνται στις σκληρές συγκολλήσεις είναι τέσσερα: ο βόρακας, το βορικό οξύ, οι ενώσεις χλωριδίων και φθοριδίων και οι ενώσεις φωσφόρου. Κάθε ένα από αυτά είναι κατάλληλο για διαφορετικό εύρος θερμοκρασιών εργασίας (Πίνακας 5-3).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- 4 υλικά: βόρακας, βορικό οξύ, χλωρίδια-φθορίδια, ενώσεις φωσφόρου
Επιλογή αντιοξειδωτικού για θερμοκρασίες κάτω των 800°C
Ερώτηση: Τι είδους αντιοξειδωτικό υλικό θα επιλέγατε στις περιπτώσεις σκληρών συγκολλήσεων, σε θερμοκρασίες εργασίας κάτω των 800°C και γιατί;
Απάντηση:
- §5-2, Πίνακας 5-3. «Τα χλωρίδια και φθορίδια... είναι υλικά καθαρισμού κατάλληλα για θερμοκρασίες συγκόλλησης μικρότερες των 800°C (συνήθως χρησιμοποιούνται σε θερμοκρασίες από 600 έως 800°C). Στις περιοχές αυτές των θερμοκρασιών... δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο βόρακας ή το βορικό οξύ, των οποίων η αντιοξειδωτική δράση αρχίζει σε θερμοκρασίες πάνω από τους 850°C.»
Σύνοψη: Θα επέλεγα χλωρίδια-φθορίδια, διότι είναι το μόνο από τα συνήθη αντιοξειδωτικά υλικά που είναι κατάλληλο για θερμοκρασίες εργασίας κάτω των 800°C (συνήθως 600-800°C). Ο βόρακας και το βορικό οξύ δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αυτό το εύρος θερμοκρασιών, γιατί η αντιοξειδωτική τους δράση (διάλυση οξειδίων) αρχίζει μόνο πάνω από τους 850°C, ενώ οι φωσφορούχες ενώσεις χρησιμοποιούνται σε θερμοκρασίες άνω των 1000°C.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κάτω των 800°C → χλωρίδια-φθορίδια (μόνα κατάλληλα σε αυτό το εύρος)
Σκοπός μανομετρικών εκτονωτών και φλογοπαγίδων
Ερώτηση: Ποιος ο σκοπός των μανομετρικών εκτονωτών και ποιος των φλογοπαγίδων (βαλβίδες αντεπιστροφής);
Απάντηση:
- §5-3(γ),(ε). «Σκοπός των μανομετρικών εκτονωτών (οξυγόνου και ασετιλίνης) είναι να μειώνουν την υψηλή πίεση του αερίου που βρίσκεται στις φιάλες, σε χαμηλή και σταθερή πίεση εργασίας.» και «Σκοπός των βαλβίδων αντεπιστροφής (φλογοπαγίδων)... είναι να μην επιτρέπουν επιστροφή της φλόγας προς τις φιάλες (Ο-Α).»
Σύνοψη: Ο σκοπός των μανομετρικών εκτονωτών (οξυγόνου και ασετιλίνης) είναι να μειώνουν την υψηλή πίεση του αερίου που βρίσκεται στις φιάλες σε χαμηλή και σταθερή πίεση εργασίας, μέσω δύο μανομέτρων (υψηλής και χαμηλής πίεσης) και ενός ρυθμιστή πίεσης εργασίας. Ο σκοπός των φλογοπαγίδων (βαλβίδων αντεπιστροφής), που τοποθετούνται αμέσως μετά τους μανομετρικούς εκτονωτές ή λίγο πριν τον καυστήρα, είναι να μην επιτρέπουν την επιστροφή της φλόγας προς τις φιάλες (Ο-Α), εξασφαλίζοντας έτσι την ασφάλεια του χειριστή.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Μανομετρικοί εκτονωτές: μειώνουν πίεση φιάλης→εργασίας· Φλογοπαγίδες: εμποδίζουν επιστροφή φλόγας προς τις φιάλες
Ρόλος της ακετόνης στις φιάλες ασετιλίνης
Ερώτηση: Ποιος ο ρόλος της ακετόνης που περιέχεται στις φιάλες ασετιλίνης;
Απάντηση:
- §5-3. «Για να αποφευχθεί αυτός ο κίνδυνος, οι φιάλες στις οποίες αποθηκεύεται ασετιλίνη περιέχουν ακετόνη. Η ακετόνη έχει την ιδιότητα να διαλύει την ασετιλίνη σε μεγάλη ποσότητα. Περίπου 150 φορές μεγαλύτερη ποσότητα από τον όγκο της. Έτσι, μια φιάλη ασετιλίνης 40 L περιέχει 40 × 150 = 6000 L.»
Σύνοψη: Η ακετόνη μέσα στις φιάλες ασετιλίνης έχει την ιδιότητα να διαλύει την ασετιλίνη σε πολύ μεγάλη ποσότητα, περίπου 150 φορές μεγαλύτερη από τον όγκο της. Έτσι, μια φιάλη 40 L περιέχει τελικά 40 × 150 = 6000 L ασετιλίνης, χωρίς να χρειάζεται να αποθηκευτεί υπό πολύ υψηλή πίεση (η ασετιλίνη σε πιέσεις άνω των 15 bar μπορεί να εκραγεί). Ο ρόλος της ακετόνης είναι, επομένως, να επιτρέπει την ασφαλή αποθήκευση μεγάλης ποσότητας ασετιλίνης σε σχετικά χαμηλή πίεση (15 bar), αποτρέποντας τον κίνδυνο έκρηξης.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ακετόνη: διαλύει ασετιλίνη ~150× τον όγκο της → αποθήκευση σε χαμηλή, ασφαλή πίεση (15 bar)
Μέτρα ασφαλείας για τις φιάλες οξυγόνου και ασετιλίνης
Ερώτηση: Αναφέρατε τα μέτρα ασφαλείας σχετικά με τις φιάλες οξυγόνου και ασετιλίνης.
Απάντηση:
- §5-3(α). «Μέτρα ασφαλείας σχετικά με τις φιάλες (Ο-Α): 1. Οι φιάλες (Ο-Α) πρέπει να στερεώνονται σε τοίχο και να ασφαλίζονται με αλυσίδες... 2. Η μετακίνηση των φιαλών (Ο-Α) δεν πρέπει ποτέ να γίνεται με κύλιση σε οριζόντια θέση... 3. Οι φιάλες δεν πρέπει να εκτίθενται στον ήλιο ή κοντά σε άλλες πηγές θερμότητας... 4. Οι φιάλες ασετιλίνης δεν επιτρέπεται να χρησιμοποιούνται σε οριζόντια θέση... 5. Στους χώρους εργασίας θα πρέπει να υπάρχουν μόνο οι φιάλες που χρησιμοποιούμε... 6. Κατά τη μεταφορά και τη φύλαξη των φιαλών θα πρέπει να τοποθετούνται τα χαλύβδινα προστατευτικά καλύμματά τους.»
Σύνοψη: Τα μέτρα ασφαλείας σχετικά με τις φιάλες οξυγόνου και ασετιλίνης είναι: (1) στερέωση σε τοίχο ή σε αυτοκίνητο με αλυσίδες ή άλλο κατάλληλο μέσο· (2) απαγόρευση μετακίνησης με κύλιση σε οριζόντια θέση στο δάπεδο — χρήση ειδικού καροτσιού· (3) προστασία από έκθεση στον ήλιο ή κοντά σε πηγές θερμότητας, λόγω αύξησης της εσωτερικής πίεσης· (4) απαγόρευση χρήσης της φιάλης ασετιλίνης σε οριζόντια θέση, γιατί η ακετόνη μπορεί να παρασυρθεί προς τον καυστήρα· (5) αποθήκευση φιαλών μόνο σε ειδικά διαμορφωμένους χώρους, με στους χώρους εργασίας να υπάρχουν μόνο οι φιάλες που χρησιμοποιούνται· (6) τοποθέτηση των χαλύβδινων προστατευτικών καλυμμάτων κατά τη μεταφορά και φύλαξη.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- 6 μέτρα: στερέωση, όχι κύλιση, μακριά από θερμότητα/ήλιο, ασετιλίνη μόνο όρθια, μόνο οι απαραίτητες φιάλες στο χώρο εργασίας, καλύμματα κατά τη μεταφορά
Άμεσες ενέργειες σε πυρκαγιά φιάλης ασετιλίνης
Ερώτηση: Αναφέρατε τις άμεσες ενέργειες στις οποίες θα πρέπει να προβείτε, αν εκδηλωθεί πυρκαγιά σε φιάλη ασετιλίνης.
Απάντηση:
- §5-3(α), Προσοχή. «Να διακόψει αμέσως την παροχή της ασετιλίνης κλείνοντας το κλείστρο της. Αν δεν μπορεί να φτάσει γρήγορα στο κλείστρο... μπορεί να χρησιμοποιήσει πυροσβεστήρα διοξειδίου του άνθρακα... Όταν όμως στο εσωτερικό της φιάλης έχει αρχίσει η διάσπαση της ασετιλίνης, θα πρέπει να εκτοξεύεται από μακριά μεγάλη ποσότητα νερού... για την ψύξη των φιαλών, ώστε να αποφευχθεί η έκρηξη.»
Σύνοψη: Αν εκδηλωθεί πυρκαγιά σε φιάλη ασετιλίνης, πρέπει άμεσα: να διακοπεί η παροχή ασετιλίνης κλείνοντας το κλείστρο της φιάλης· αν αυτό δεν είναι εφικτό γρήγορα, να χρησιμοποιηθεί πυροσβεστήρας διοξειδίου του άνθρακα (για λίγα μόνο λεπτά από την εκδήλωση της πυρκαγιάς)· αν όμως έχει ήδη αρχίσει η διάσπαση της ασετιλίνης στο εσωτερικό της φιάλης, πρέπει να εκτοξεύεται από απόσταση μεγάλη ποσότητα νερού (με λάστιχο) για την ψύξη της φιάλης, ώστε να αποφευχθεί η έκρηξη, λαμβάνοντας μέτρα προφύλαξης, καθώς τα θραύσματα μπορεί να εκτιναχτούν σε απόσταση εκατοντάδων μέτρων.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κλείσιμο κλείστρου → πυροσβεστήρας CO2 → αν έχει αρχίσει διάσπαση, ψύξη με νερό από μακριά + μέτρα προφύλαξης
Επιλογή ακροφυσίου (μπεκ) συσκευής Ο-Α
Ερώτηση: Με ποια στοιχεία επιλέγεται το ακροφύσιο (μπεκ) μιας συσκευής οξυγονοασετιλίνης;
Απάντηση:
- §5-3(στ). «Το μέγεθος του μπεκ που θα χρησιμοποιηθεί κάθε φορά, θα εξαρτηθεί από το πάχος των ελασμάτων. Στον πίνακα (5-4), φαίνεται το απαιτούμενο μέγεθος ακροφυσίου για κάθε πάχος ελασμάτων που πρόκειται να συγκολληθούν.»
Σύνοψη: Το ακροφύσιο (μπεκ) της συσκευής οξυγονοασετιλίνης επιλέγεται με βάση το πάχος των προς συγκόλληση ελασμάτων: κάθε καυστήρας συνοδεύεται από ένα σετ ακροφυσίων (4-6 τεμάχια) διαφορετικού μεγέθους, τα οποία χαρακτηρίζονται από την κατανάλωση ασετιλίνης σε L/h (π.χ. ακροφύσιο 100 δίνει φλόγα κατανάλωσης 100 L/h). Όσο μεγαλύτερο είναι το πάχος του ελάσματος, τόσο μεγαλύτερης παροχής ακροφύσιο απαιτείται (Πίνακας 5-4).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Επιλογή ακροφυσίου βάσει πάχους ελάσματος (Πίνακας 5-4)· χαρακτηρίζεται από παροχή ασετιλίνης σε L/h
Μέσα ατομικής προστασίας του οξυγονοσυγκολλητή
Ερώτηση: Ποια είναι τα κύρια εξαρτήματα ατομικής προστασίας του οξυγονοσυγκολλητή;
Απάντηση:
- §5-4, Σχήμα 5.12. «(7) Μέσα προστασίας: γυαλιά, μπότες, δερμάτινο σακάκι και γάντια» και ΠΕΡΙΛΗΨΗ: «να χρησιμοποιήσει τα μέσα ατομικής προστασίας του (γάντια, ποδιά, γυαλιά οξυγονοσυγκολλητή κτλ.).»
Σύνοψη: Τα κύρια εξαρτήματα ατομικής προστασίας του οξυγονοσυγκολλητή είναι: ειδικά γυαλιά οξυγονοσυγκολλητή, γάντια, δερμάτινο σακάκι (ή ποδιά) και μπότες.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Γυαλιά, γάντια, δερμάτινο σακάκι/ποδιά, μπότες
Αιτίες επιστροφής φλόγας προς τους μανομετρικούς εκτονωτές
Ερώτηση: Ποιες αιτίες μπορεί να δημιουργήσουν επιστροφή φλόγας προς τους μανομετρικούς εκτονωτές;
Απάντηση:
- §5-5, Πίνακας 5-5. «Επιστροφή της φλόγας (ακούγεται ένα χαρακτηριστικό σφύριγμα και θερμαίνεται η λαβή του καυστήρα): Το ακροφύσιο είναι βουλωμένο ή ακάθαρτο. Η πίεση οξυγόνου είναι πολύ χαμηλή. Το ακροφύσιο έχει υπερθερμανθεί. Μικρή παροχή ασετιλίνης προς τον καυστήρα.»
Σύνοψη: Οι αιτίες που μπορεί να προκαλέσουν επιστροφή (αναστροφή) της φλόγας προς τις φιάλες/μανομετρικούς εκτονωτές (φλογοεπιστροφή) είναι: το ακροφύσιο να είναι βουλωμένο ή ακάθαρτο, η πίεση οξυγόνου να είναι πολύ χαμηλή, το ακροφύσιο να έχει υπερθερμανθεί, ή να υπάρχει μικρή παροχή ασετιλίνης προς τον καυστήρα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Βουλωμένο/ακάθαρτο ακροφύσιο, χαμηλή πίεση Ο2, υπερθέρμανση ακροφυσίου, μικρή παροχή ασετιλίνης
Αιτίες εκρηκτικού ήχου στο άναμμα της φλόγας
Ερώτηση: Ποιες αιτίες μπορεί να δημιουργούν εκρηκτικούς ήχους κατά το άναμμα της φλόγας στο ακροφύσιο;
Απάντηση:
- §5-5, Πίνακας 5-5. «Εκρηκτικός ήχος στο ακροφύσιο κατά το άναμμα της φλόγας: Η πίεση του οξυγόνου ή της ασετιλίνης δεν είναι σωστή. Η εσωτερική ανάμειξη των αερίων στον καυστήρα δεν είναι πλήρης (ατελής). Το ακροφύσιο (μπεκ) είναι πολύ μεγάλο. Το ακροφύσιο (μπεκ) είναι ακάθαρτο.»
Σύνοψη: Οι εκρηκτικοί ήχοι στο ακροφύσιο κατά το άναμμα της φλόγας μπορεί να οφείλονται στο ότι: η πίεση του οξυγόνου ή της ασετιλίνης δεν είναι σωστή, η εσωτερική ανάμειξη των αερίων στον καυστήρα δεν είναι πλήρης (ατελής), το ακροφύσιο είναι πολύ μεγάλο, ή το ακροφύσιο είναι ακάθαρτο.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Λάθος πίεση αερίων, ατελής ανάμειξη, μεγάλο ή ακάθαρτο ακροφύσιο
Συμπτώματα φλογοεπιστροφής
Ερώτηση: Ποια είναι τα συμπτώματα της φλογοεπιστροφής;
Απάντηση:
- §5-5. «Τα συμπτώματα της φλογοεπιστροφής είναι: Ισχυρό ζέσταμα της λαβής του καυστήρα. Ασυνήθιστο χαρακτηριστικό σφύριγμα στο ακροφύσιο.»
Σύνοψη: Τα συμπτώματα της φλογοεπιστροφής είναι δύο: το ισχυρό ζέσταμα της λαβής του καυστήρα και ένα ασυνήθιστο χαρακτηριστικό σφύριγμα στο ακροφύσιο.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ζέσταμα λαβής καυστήρα + χαρακτηριστικό σφύριγμα στο ακροφύσιο
Στοιχεία που επηρεάζουν την ποιότητα σκληρής συγκόλλησης
Ερώτηση: Ποια είναι τα κύρια στοιχεία που επηρεάζουν την ποιότητα μιας σκληρής συγκόλλησης;
Απάντηση:
- §5-7. «Τα κύρια στοιχεία που επηρεάζουν την ποιότητα συγκόλλησης είναι: Η επιλογή της μεθόδου συγκόλλησης, Η ρύθμιση της πίεσης των αερίων και η σωστή ρύθμιση της φλόγας, Η σωστή επιλογή του μεγέθους του ακροφυσίου, Το είδος και η διάσταση της κόλλησης, Η δεξιοτεχνία του οξυγονοκολλητή.»
Σύνοψη: Τα κύρια στοιχεία που επηρεάζουν την ποιότητα μιας σκληρής συγκόλλησης είναι πέντε: η επιλογή της μεθόδου συγκόλλησης, η ρύθμιση της πίεσης των αερίων και η σωστή ρύθμιση της φλόγας, η σωστή επιλογή του μεγέθους του ακροφυσίου, το είδος και η διάσταση της κόλλησης, και η δεξιοτεχνία του οξυγονοκολλητή.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- 5 στοιχεία: μέθοδος, πίεση/ρύθμιση φλόγας, μέγεθος ακροφυσίου, είδος/διάσταση κόλλησης, δεξιοτεχνία τεχνίτη
Ελαττώματα οξυγονοκολλήσεων και αιτίες
Ερώτηση: Αναφέρατε μερικά από τα ελαττώματα (σφάλματα) που παρατηρούνται στις συγκολλήσεις φλόγας οξυγονοασετιλίνης και τους λόγους που τα προκαλούν.
Απάντηση:
- §5-7, Πίνακας 5-6. «Συγκόλληση με αυλακώσεις στη ραφή: Επιλογή μεγάλου ακροφυσίου, μικρή απόσταση του ακροφυσίου από μέταλλα. Συγκόλληση με ελλιπή διείσδυση της κόλλησης: Επιλογή μικρού ακροφυσίου... Ρωγμές στη ραφή συγκόλλησης: Ακατάλληλο συγκολλητικό υλικό, απότομη ψύξη της συγκόλλησης, τάσεις που αναπτύσσονται μέσα στα μεταλλικά τεμάχια.»
Σύνοψη: Ενδεικτικά ελαττώματα των οξυγονοκολλήσεων και οι αιτίες τους: (1) αυλακώσεις στη ραφή — από επιλογή μεγάλου ακροφυσίου ή μικρή απόσταση ακροφυσίου-μετάλλου· (2) ελλιπής διείσδυση της κόλλησης — από μικρό ακροφύσιο, πολύ γρήγορη συγκόλληση, μεγάλη απόσταση φλόγας-μετάλλου ή μικρό διάκενο αρμού· (3) υπερυψωμένη ραφή — από βέργα κόλλησης μεγαλύτερης διαμέτρου ή υπερβολική εναπόθεση κόλλησης· (4) εγκλωβισμός φυσαλίδων/πόρων — από ακάθαρτες επιφάνειες, κόλληση κακής ποιότητας, κακή ρύθμιση φλόγας ή μη ομαλή ψύξη· (5) εμφανής έλλειψη συγκολλητικού υλικού — από μικρότερη ποσότητα κόλλησης από την απαιτούμενη· (6) ρωγμές στη ραφή — από ακατάλληλο συγκολλητικό υλικό, απότομη ψύξη ή αναπτυσσόμενες τάσεις στα τεμάχια.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- 6 τυπικά ελαττώματα (Πίνακας 5-6): αυλακώσεις, ελλιπής διείσδυση, υπερύψωση, φυσαλίδες/πόροι, έλλειψη κόλλησης, ρωγμές — καθένα με τις αιτίες του
Φαινόμενο της κοπής μετάλλου με οξυγονοκόφτη
Ερώτηση: Εξηγήστε το φαινόμενο της κοπής ενός μετάλλου με οξυγονοκόφτη.
Απάντηση:
- §5-8. «Η μέθοδος αυτή βασίζεται στην ιδιότητα του οξυγόνου να οξειδώνει τα μέταλλα με μεγάλη ταχύτητα, όταν είναι πυρακτωμένα. Έτσι, αν θερμάνουμε ένα μέταλλο μέχρι να πυρακτωθεί και εμφυσήσουμε στο πυρακτωμένο σημείο καθαρό οξυγόνο με μεγάλη πίεση, θα σχηματισθούν οξείδια, τα οποία απομακρύνονται με την πίεση με την οποία παρέχεται το οξυγόνο... επέρχεται διάσπαση της συνοχής του μετάλλου, με αποτέλεσμα την κοπή του.»
Σύνοψη: Η κοπή μετάλλου με οξυγονοκόφτη βασίζεται στην ιδιότητα του οξυγόνου να οξειδώνει τα μέταλλα με μεγάλη ταχύτητα, όταν αυτά είναι πυρακτωμένα. Πρώτα θερμαίνεται το μέταλλο (με το μείγμα οξυγόνου-ασετιλίνης) μέχρι να πυρακτωθεί, και έπειτα εμφυσάται στο πυρακτωμένο σημείο καθαρό οξυγόνο με μεγάλη πίεση· σχηματίζονται οξείδια, τα οποία απομακρύνονται με την ίδια την πίεση του παρεχόμενου οξυγόνου. Στο σημείο αυτό, μετά την απομάκρυνση των οξειδίων, επέρχεται διάσπαση της συνοχής του μετάλλου, με αποτέλεσμα την κοπή του.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Πυράκτωση μετάλλου → καθαρό Ο2 υπό πίεση → οξείδωση+απομάκρυνση οξειδίων → διάσπαση συνοχής = κοπή
Κύρια εξαρτήματα οξυγονοκόφτη χειρός
Ερώτηση: Αναφέρατε τα κύρια εξαρτήματα ενός οξυγονοκόφτη χειρός.
Απάντηση:
- §5-8(α). «Ο πυροκόφτης αποτελείται από: Τις υποδοχές σύνδεσης των σωλήνων του οξυγόνου και ασετιλίνης, Τις δικλείδες (διακόπτες) οξυγόνου και ασετιλίνης, Τη χειρολαβή, Τους ρυθμιστικούς διακόπτες οξυγόνου και ασετιλίνης θέρμανσης, Το χειρομοχλό της βαλβίδας παροχής οξυγόνου κοπής, Το σωλήνα αερίου θέρμανσης, Το σωλήνα οξυγόνου κοπής, Το ακροφύσιο (μπεκ).»
Σύνοψη: Τα κύρια εξαρτήματα ενός οξυγονοκόφτη χειρός (πυροκόφτη) είναι: οι υποδοχές σύνδεσης των σωλήνων οξυγόνου και ασετιλίνης, οι δικλείδες (διακόπτες) οξυγόνου και ασετιλίνης, η χειρολαβή, οι ρυθμιστικοί διακόπτες οξυγόνου και ασετιλίνης θέρμανσης, ο χειρομοχλός της βαλβίδας παροχής οξυγόνου κοπής, ο σωλήνας αερίου θέρμανσης, ο σωλήνας οξυγόνου κοπής και το ακροφύσιο (μπεκ).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- 8 εξαρτήματα: υποδοχές σύνδεσης, δικλείδες, χειρολαβή, ρυθμιστικοί διακόπτες θέρμανσης, μοχλός Ο2 κοπής, σωλήνας θέρμανσης, σωλήνας Ο2 κοπής, ακροφύσιο
Παράγοντες μεγέθους ακροφυσίου πυροκόφτη
Ερώτηση: Από ποιους παράγοντες εξαρτάται το μέγεθος του ακροφυσίου ενός πυροκόφτη;
Απάντηση:
- §5-8(α). «Το μέγεθος του ακροφυσίου εξαρτάται από το πάχος του ελάσματος που πρόκειται να κόψουμε. Όσο μεγαλύτερο είναι το πάχος του μετάλλου, τόσο μεγαλύτερο (μεγαλύτερης παροχής) πρέπει να είναι το ακροφύσιο.»
Σύνοψη: Το μέγεθος του ακροφυσίου ενός πυροκόφτη εξαρτάται από το πάχος του ελάσματος (μετάλλου) που πρόκειται να κοπεί: όσο μεγαλύτερο είναι το πάχος του μετάλλου, τόσο μεγαλύτερης παροχής πρέπει να είναι το ακροφύσιο (Πίνακας 5-7). Το κατάλληλο μέγεθος επιλέγεται από τους πίνακες αντιστοιχίας των κατασκευαστών, οι οποίοι μπορεί να διαφέρουν μεταξύ τους.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Μέγεθος ακροφυσίου ↔ πάχος ελάσματος (Πίνακας 5-7)
Παράγοντες κατανάλωσης αερίων οξυγονοκοπής
Ερώτηση: Από ποιους παράγοντες εξαρτάται η κατανάλωση αερίων οξυγονοκοπής;
Απάντηση:
- §5-8(γ). «Θα πρέπει να γνωρίζουμε τα ακόλουθα στοιχεία: Την κατανάλωση οξυγόνου για κάθε μέτρο οξυγονοκοπής ελάσματος συγκεκριμένου πάχους, Την κατανάλωση ασετιλίνης για κάθε μέτρο οξυγονοκοπής ελάσματος συγκεκριμένου πάχους, Την ταχύτητα κοπής ελάσματος συγκεκριμένου πάχους.» και Πίνακας 5-8.
Σύνοψη: Η κατανάλωση αερίων (οξυγόνου και ασετιλίνης) κατά την οξυγονοκοπή εξαρτάται κυρίως από το πάχος του ελάσματος που κόβεται (όσο μεγαλύτερο το πάχος, τόσο μεγαλύτερη η κατανάλωση και των δύο αερίων, όπως φαίνεται στον Πίνακα 5-8) και από την ταχύτητα κοπής, η οποία με τη σειρά της εξαρτάται από την εμπειρία του συγκολλητή. Επίσης παίζει ρόλο η απαιτούμενη πίεση οξυγόνου, η οποία αυξάνεται με το πάχος του ελάσματος.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Πάχος ελάσματος, πίεση οξυγόνου, ταχύτητα κοπής (Πίνακας 5-8)
Επιλογή κόλλησης για τεμάχια που θα υποστούν βαφή στους 900°C
Ερώτηση: Δύο μεταλλικά τεμάχια μετά τη συγκόλλησή τους θα πρέπει να υποστούν βαφή στους 900°C. Ποιο είδος σκληρής κόλλησης θα ήταν, κατά τη γνώμη σας, το καταλληλότερο για τη συγκόλλησή τους και γιατί;
Απάντηση:
- §5-1. «Βέβαια, και ο καθαρός χαλκός μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως κόλληση, αλλά το σημείο τήξης του είναι πολύ υψηλό (1083°C)... Γι' αυτό χρησιμοποιείται μόνο σε ειδικές περιπτώσεις. Μια τέτοια περίπτωση είναι εκείνη που μετά τη συγκόλληση τα μεταλλικά τεμάχια θα πρέπει να υποστούν βαφή. Έτσι η θερμοκρασία βαφής (750-900°C) δε φτάνει στη θερμοκρασία τήξης του καθαρού χαλκού και, επομένως, δεν επηρεάζεται η συγκόλληση.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το καταλληλότερο θα ήταν να χρησιμοποιηθεί καθαρός χαλκός ως κόλληση. Παρότι το σημείο τήξης του καθαρού χαλκού είναι πολύ υψηλό (1083°C) και δύσκολο στη γενική χρήση, το βιβλίο αναφέρει ρητά ότι χρησιμοποιείται ακριβώς σε αυτή την ειδική περίπτωση: όταν τα συγκολλημένα τεμάχια πρόκειται να υποστούν στη συνέχεια βαφή σε θερμοκρασία 750-900°C. Επειδή η θερμοκρασία βαφής (900°C στην περίπτωσή μας) είναι πολύ μικρότερη από τη θερμοκρασία τήξης του χαλκού (1083°C), η μεταγενέστερη θερμική κατεργασία (βαφή) δεν φτάνει να λιώσει ξανά την κόλληση, οπότε η συγκόλληση δεν επηρεάζεται/καταστρέφεται. Αν χρησιμοποιούνταν μια συνήθης μπρουντζοκόλληση ή ασημοκόλληση με χαμηλότερο σημείο τήξης (π.χ. 700-900°C), υπάρχει κίνδυνος η ίδια η θερμοκρασία βαφής να επαναλιώσει ή να αποδυναμώσει τη ραφή.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Βαφή στους 900°C → κόλληση με σημείο τήξης πάνω από τη θερμοκρασία βαφής → καθαρός χαλκός (1083°C), ειδική περίπτωση αναφερόμενη ρητά στο βιβλίο
Κόλληση χάλκινων τεμαχίων χωρίς υλικά χημικού καθαρισμού
Ερώτηση: Υποθέστε ότι σε κάποια περίπτωση σκληρής συγκόλλησης χάλκινων τεμαχίων σας τέλειωσαν τα υλικά χημικού καθαρισμού. Με ποιο είδος κόλλησης θα μπορούσατε να πραγματοποιήσετε τη συγκόλληση χωρίς υλικά καθαρισμού και γιατί;
Απάντηση:
- §5-2, Σημείωση. «Οι σκληρές κολλήσεις που περιέχουν φώσφορο, όπως π.χ. η B-Cu92P-710 (με περίπου 8% φώσφορο), όταν χρησιμοποιούνται σε συγκολλήσεις χάλκινων τεμαχίων (φύλλα ή εξαρτήματα χαλκοσωλήνων), δε χρειάζονται υλικά χημικού καθαρισμού, επειδή οι ατμοί του φωσφόρου δεσμεύουν τα οξείδια του χαλκού και, επομένως, οι προς συγκόλληση επιφάνειες καθαρίζονται ικανοποιητικά για τις ανάγκες της συγκόλλησης.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Θα μπορούσα να χρησιμοποιήσω μια σκληρή κόλληση που περιέχει φώσφορο, όπως η B-Cu92P-710 (με περίπου 8% φώσφορο). Στην περίπτωση συγκόλλησης χάλκινων τεμαχίων, το βιβλίο αναφέρει ρητά ότι τέτοιες κολλήσεις δεν χρειάζονται υλικά χημικού καθαρισμού, επειδή οι ατμοί του φωσφόρου που απελευθερώνονται κατά τη συγκόλληση δεσμεύουν οι ίδιοι τα οξείδια του χαλκού, καθαρίζοντας ικανοποιητικά τις προς συγκόλληση επιφάνειες, χωρίς την ανάγκη πρόσθετου αντιοξειδωτικού.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Χάλκινα τεμάχια χωρίς καθαριστικά → κόλληση με φώσφορο (π.χ. B-Cu92P-710): οι ατμοί φωσφόρου δεσμεύουν τα οξείδια χαλκού
Γιατί οι φιάλες Ο και Α αποθηκεύουν ίδιο όγκο αερίου παρά τη διαφορά πίεσης
Ερώτηση: Δικαιολογήστε με ένα παράδειγμά σας γιατί οι φιάλες οξυγόνου και ασετιλίνης αποθηκεύουν αέριο ίδιου όγκου (σε L), παρά το γεγονός ότι η πίεση στη φιάλη του οξυγόνου είναι δέκα φορές μεγαλύτερη από την πίεση στη φιάλη της ασετιλίνης.
Απάντηση:
- §5-3. «Αποθηκεύεται σε χαλύβδινες φιάλες των 40 L με πίεση 150 bar (15MPa). Επομένως, μια φιάλη οξυγόνου περιέχει 40 × 150 = 6000 L οξυγόνου.» και «Αποθηκεύεται σε χαλύβδινες φιάλες των 40 L υπό πίεση 15 bar... οι φιάλες στις οποίες αποθηκεύεται ασετιλίνη περιέχουν ακετόνη. Η ακετόνη έχει την ιδιότητα να διαλύει την ασετιλίνη σε μεγάλη ποσότητα. Περίπου 150 φορές μεγαλύτερη ποσότητα από τον όγκο της. Έτσι, μια φιάλη ασετιλίνης 40 L περιέχει 40 × 150 = 6000 L.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το οξυγόνο είναι απλό συμπιεσμένο αέριο μέσα στη φιάλη του (40 L)· ο συνολικός όγκος του αερίου σε ατμοσφαιρική πίεση προκύπτει πολλαπλασιάζοντας τον όγκο της φιάλης επί την πίεση: 40 L × 150 bar = 6000 L. Η ασετιλίνη όμως δεν αποθηκεύεται ως ελεύθερο συμπιεσμένο αέριο (γιατί σε πιέσεις άνω των 15 bar κινδυνεύει να εκραγεί), αλλά διαλυμένη μέσα σε ακετόνη, η οποία βρίσκεται μέσα στη φιάλη. Η ακετόνη έχει την ιδιότητα να διαλύει ασετιλίνη σε ποσότητα περίπου 150 φορές μεγαλύτερη από τον δικό της όγκο. Έτσι, μια φιάλη ασετιλίνης 40 L, παρότι λειτουργεί μόνο στα 15 bar, περιέχει τελικά 40 L × 150 = 6000 L ασετιλίνης — δηλαδή τον ίδιο όγκο αερίου με τη φιάλη οξυγόνου, όχι επειδή έχει την ίδια πίεση, αλλά επειδή η ασετιλίνη είναι διαλυμένη στην ακετόνη και όχι απλά συμπιεσμένη. Η διαφορά στον μηχανισμό αποθήκευσης (απλή συμπίεση στο οξυγόνο, διάλυση σε ακετόνη στην ασετιλίνη) αντισταθμίζει ακριβώς τη δεκαπλάσια διαφορά πίεσης.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Οξυγόνο: 40L×150bar=6000L (απλή συμπίεση)· Ασετιλίνη: 40L×150(διαλυτότητα στην ακετόνη)=6000L, όχι με συμπίεση αλλά διάλυση — ίδιος τελικός όγκος, διαφορετικός μηχανισμός
Ανάποδη σύνδεση σωλήνων οξυγόνου-ασετιλίνης στον καυστήρα
Ερώτηση: Τι θα συμβεί, αν οι λαστιχένιοι σωλήνες οξυγόνου και ασετιλίνης συνδεθούν ανάποδα, στον καυστήρα;
Απάντηση:
- §5-3(δ). «Όπως όλα τα εξαρτήματα του οξυγόνου είναι δεξιόστροφα και της ασετιλίνης αριστερόστροφα, έτσι και το ρακόρ σύνδεσης του σωλήνα του οξυγόνου είναι δεξιόστροφο, ενώ της ασετιλίνης αριστερόστροφο.» και §5-5, Πίνακας 5-5: «Η ροή του οξυγόνου αναστρέφεται (το οξυγόνο κατευθύνεται προς τη δίοδο της ασετιλίνης)... Ο καυστήρας (σαλιμό) ή οι ρυθμιστικές βαλβίδες (δικλείδες) είναι χαλασμένες.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Κανονικά αυτό δεν θα έπρεπε να μπορεί να συμβεί, γιατί τα ρακόρ σύνδεσης είναι σχεδιασμένα διαφορετικά για κάθε αέριο (δεξιόστροφο για το οξυγόνο, αριστερόστροφο για την ασετιλίνη), ακριβώς για να αποτρέπεται η λανθασμένη σύνδεση. Αν όμως, με τη χρήση κατάλληλου ή φθαρμένου εξαρτήματος, οι σωλήνες συνδεθούν παρόλα αυτά ανάποδα στον καυστήρα, το κάθε αέριο θα οδηγηθεί στο λάθος κύκλωμα του καυστήρα (θάλαμος/διακόπτης) που προορίζεται για το άλλο αέριο: η ασετιλίνη θα βρεθεί στο κύκλωμα του οξυγόνου και το οξυγόνο σε αυτό της ασετιλίνης. Αποτέλεσμα θα είναι λανθασμένη αναλογία ανάμειξης στο θάλαμο του καυστήρα, ασταθής ή ακανόνιστη φλόγα, και σοβαρός κίνδυνος επιστροφής φλόγας (φλογοεπιστροφή) ή ακόμη και έκρηξης μέσα στους σωλήνες ή στη συσκευή, αφού η ροή του οξυγόνου θα μπορούσε να κατευθυνθεί προς τη δίοδο της ασετιλίνης, με κίνδυνο ανάφλεξης εντός των σωλήνων/εκτονωτών προς τις φιάλες.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ανάποδη σύνδεση → λάθος αέριο σε κάθε κύκλωμα → λανθασμένη αναλογία/ασταθής φλόγα → κίνδυνος φλογοεπιστροφής/έκρηξης
Άμεσες ενέργειες σε ζέσταμα λαβής και σφύριγμα (φλογοεπιστροφή)
Ερώτηση: Σε ποιες άμεσες ενέργειες θα πρέπει να προβείτε, αν ξαφνικά αισθανθείτε στη λαβή του καυστήρα ασυνήθιστα αυξημένη θερμοκρασία και χαρακτηριστικό σφύριγμα;
Απάντηση:
- §5-5. «Τα συμπτώματα της φλογοεπιστροφής είναι: Ισχυρό ζέσταμα της λαβής του καυστήρα, Ασυνήθιστο χαρακτηριστικό σφύριγμα στο ακροφύσιο.» και §5-3(α), Προσοχή (για ανάλογη περίπτωση κινδύνου): «Να διακόψει αμέσως την παροχή... κλείνοντας το κλείστρο της.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα δύο αυτά συμπτώματα (ζέσταμα λαβής + χαρακτηριστικό σφύριγμα) είναι ακριβώς τα συμπτώματα της φλογοεπιστροφής, δηλαδή αναστροφής της φλόγας προς τη συσκευή. Οι άμεσες ενέργειες θα πρέπει να είναι: να κλείσουμε αμέσως πρώτα τη δικλείδα (διακόπτη) του οξυγόνου στον καυστήρα και αμέσως μετά τη δικλείδα της ασετιλίνης, διακόπτοντας έτσι την τροφοδοσία και της φλόγας που έχει επιστρέψει προς τη συσκευή· να αφήσουμε τον καυστήρα να κρυώσει πριν τον ξαναγγίξουμε, χωρίς να τον στρέφουμε προς πρόσωπα ή εύφλεκτα υλικά· και, πριν το ξανανάψουμε, να ελέγξουμε το ακροφύσιο για βούλωμα/ακαθαρσίες και τις φλογοπαγίδες (βαλβίδες αντεπιστροφής) για σωστή λειτουργία, αφού συνήθως αυτές είναι οι αιτίες της φλογοεπιστροφής. Αν η κατάσταση δεν ελέγχεται, πρέπει να κλείσουμε άμεσα και τα κλείστρα των φιαλών.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Άμεσο κλείσιμο δικλείδων Ο2 και ασετιλίνης στον καυστήρα → απόσυρση/ψύξη καυστήρα → έλεγχος ακροφυσίου/φλογοπαγίδων πριν ξανανάψει
