Bob Henson i Mike Scruggs

Dyskusja na temat palników tlenowych/acetylenowych i powietrznych/acetylenowych, w tym zastosowania, porównania i sugestie dotyczące podstawowego materiału wypełniającego

Podczas lutowania twardego i miękkiego większość techników HVACR rutynowo używa ręcznych palników jako źródła ciepła. W przypadku lutowania twardego do wyboru są dwie opcje wyposażenia: tlen/acetylen lub powietrze/acetylen. Chociaż dostępne są alternatywne gazy opałowe, większość wykonawców nadal używa acetylenu. W tym artykule skupimy się na cechach i zaletach każdego z tych typów urządzeń.

Jak działają

Zasadnicza różnica pomiędzy tymi dwoma systemami polega na sposobie spalania acetylenu. System tlenowo-acetylenowy wymaga butli ze sprężonym gazem acetylenowym oraz butli ze sprężonym tlenem o wysokiej czystości. Dzięki połączeniu tych gazów uzyskuje się intensywną temperaturę płomienia. System powietrzno-acetylenowy wymaga tylko jednego zbiornika z acetylenem i pobiera tlen z atmosfery. Ponieważ powietrze zawiera tylko około 21% tlenu, starsze palniki powietrzno-acetylenowe miały trudności z osiągnięciem wyższych temperatur płomienia niezbędnych do lutowania twardego. Ograniczenie to sprawiało, że palniki te nadawały się bardziej do lutowania niskotemperaturowego.

Aby uzyskać wyższą temperaturę płomienia przy użyciu powietrza, należy zwiększyć stosunek powietrza do acetylenu. Wraz z nowoczesnym rozwojem konstrukcji spalania wirowego, systemy powietrzno-acetylenowe stały się przydatne do lutowania wysokotemperaturowego. W palnikach tych gaz acetylenowy przepływając przez komorę rozprężną końcówki tworzy efekt Venturiego, zasysając więcej powietrza do końcówki. Większa ilość powietrza miesza się z acetylenem z większą prędkością, a wirnik lub łopatka ujednolica gazy. Tworzy to bogatszą mieszankę, która spala się bardziej wydajnie. Ta unikalna konstrukcja końcówki nadaje płomieniowi charakterystyczny wzór wirowy.

Temperatura
Temperatury płomienia mogą się różnić, ponieważ wpływa na nie kilka czynników. Jednak większość płomieni tlenowo-acetylenowych mierzy blisko 5400°F na końcu wewnętrznego stożka. Płomienie powietrzno-acetylenowe mierzone w podobnym miejscu osiągają zazwyczaj 3000°F. Fakt, że niższa temperatura płomienia nie musi oznaczać zmniejszonej wydajności ogrzewania zostanie omówiony później.

Przenośność/łatwość użycia
Każdy system wymaga użycia regulatorów, węży, uchwytów palnika i końcówek, ale elementy są unikalne dla każdego typu systemu

W wyniku działania kapilarnego roztopiony stop lutowniczy zostaje wciągnięty do przestrzeni pomiędzy łączonymi częściami. Używany jest palnik powietrzny/acetylenowy

Tlen/acetylen: Większość urządzeń stosowanych w branży HVACR to kompaktowe urządzenia przenośne z palnikiem. Operator musi nosić i uzupełniać dwie butle, więc należy wziąć pod uwagę dodatkowy koszt butli z tlenem. Butle są zazwyczaj standardem przemysłowym acetylenu "MC" (10 stóp sześciennych) i tlenu "R" (20 stóp sześciennych). W płomieniu obojętnym stosunek tlenu do acetylenu jest zbliżony do 1,1:1. Ponieważ objętości butli są różne, pobór jest nierównomierny. Oznacza to, że wykonawcy często muszą odbywać dodatkowe wycieczki do dystrybutora gazu lub nosić zapasowe butle.

Powietrze/acetylen: Systemy te wymagają użycia tylko jednej butli z acetylenem o rozmiarze "MC" lub "B" (40 cu ft). Pojedyncza butla i prostsze elementy palnika/regulatora sprawiają, że system ten jest łatwy do przenoszenia. Kolejną zaletą konfiguracji powietrze/acetylen jest możliwość pracy z różnymi rozmiarami końcówek przy jednym ustawieniu ciśnienia. Eliminuje to konieczność zapamiętywania i ustawiania ciśnienia dla obu gazów dla różnych rozmiarów końcówek - co jest wymogiem w przypadku palników tlenowo-acetylenowych.

Safety
Since two gases are being mixed in an oxygen/acetylene system there is potential for a flashback, which is the ignition of mixed gases. This safety concern is reduced with an air/acetylene torch since only a single gas is being used.

Wszechstronność
Systemy tlenowo-acetylenowe są popularnym wyborem ze względu na ich zdolność do pracy w szerokim zakresie zastosowań. Na przykład, stal może być spawana przy użyciu standardowych końcówek lub cięta przy użyciu przystawki tnącej. Rury o dużej średnicy mogą być również podgrzewane przy użyciu końcówki wielopłomieniowej. Do lutowania preferowane są systemy powietrzno-acetylenowe. Charakterystyka płomienia pozwala na mniejszy dopływ ciepła i zmniejsza ryzyko przegrzania lutu i topnika.

Charakterystyka płomienia i lutowanie twarde
Fakt, że płomień tlenowo-acetylenowy ma wyższą temperaturę został już wspomniany. Ważnym aspektem nie jest jednak sama temperatura, ale sposób rozprowadzania ciepła.

Podczas spawania lub cięcia płomień tlenowo-acetylenowy jest niezbędny, ponieważ ciepło musi być skoncentrowane w małym punkcie. W przypadku lutowania twardego wymagany jest inny mechanizm zwany "działaniem kapilarnym", aby wciągnąć roztopiony stop lutowniczy do przestrzeni pomiędzy częściami. Aby osiągnąć równomierne działanie kapilarne, obie części muszą być równomiernie podgrzane przed dodaniem pręta. Takie szerokie podgrzanie wstępne wspomaga przewodzenie ciepła przez połączenie i doprowadza oba elementy do właściwej temperatury lutowania..

Ponieważ najwyższa temperatura jest skupiona na końcu wewnętrznego stożka, jeśli do lutowania twardego używa się tlenu/acetylenu, palnik musi być w ruchu, aby równomiernie rozprowadzić ciepło. Palnik musi być również umieszczony dalej, w przeciwnym razie intensywność płomienia spowoduje przegrzanie części - szczególnie kłopotliwe w przypadku mosiądzu lub aluminium.

Płomień powietrzny/acetylenowy jest bardziej wyrozumiały. Wewnętrzny stożek może być umieszczony bliżej części i pozostawiony tam na dłużej z mniejszą szansą na przepalenie. Szerszy płomień ma tendencję do owijania się wokół rury/ armatury i zapewnia szerszą dystrybucję ciepła. Wiele osób z branży uważa, że te cechy ułatwiają lutowanie, zwłaszcza nowym technikom.

Aluminium
Podczas lutowania miedzi, pręty fosforowo-miedziano-srebrne topią się w temperaturze znacznie niższej od temperatury topnienia metalu bazowego, która wynosi 1 981°F. W przemyśle obserwuje się przechodzenie na cewki aluminiowe i inne komponenty. Naprawa aluminium jest inna. Metal bazowy topi się w temperaturze około 1.200°F, ale większość wypełniaczy używanych do aluminium topi się tuż poniżej tej temperatury, często zapewniając tylko 130°F różnicy.

Niższe temperatury topnienia aluminium oznaczają, że dopływ ciepła musi być zmniejszony i należy unikać skupiania płomienia na jednym miejscu. Tlen/acetylen należy stosować ostrożnie - wyższa temperatura płomienia, zwłaszcza w pobliżu wewnętrznego stożka, może szybko stopić aluminiową rurkę. Niższy dopływ ciepła i szerszy wzór płomienia w przypadku powietrza/acetylenu często ułatwiają to zadanie.

Schemat rozprzestrzeniania się ciepła powietrze/acetylen (po lewej) i tlen/acetylen (po prawej)

Streszczenie
W większości rejonów Stanów Zjednoczonych urządzenia tlenowo-acetylenowe utrzymują swoją dominację w branży. Jednak w przypadku wielu zastosowań związanych z lutowaniem twardym klimatyzacji palniki powietrzno-acetylenowe stanowią logiczną alternatywę. Wykonawcy, którzy wypróbowują palniki powietrzno-acetylenowe, często przekonują się, że ich poręczność i niższe koszty eksploatacji z łatwością równoważą potencjalnie nieco dłuższy czas nagrzewania.

Bob Henson jest dyrektorem technicznym w Harris Products Group i ma 35 lat doświadczenia w łączeniu metali. Jest członkiem Amerykańskiego Towarzystwa Spawalniczego i przewodniczy komitetowi A5H, który opracowuje specyfikacje spoiw i topników do lutowania twardego. |Henson jest członkiem Komitetu Producentów Lutowania AWS, Grupy Działań Technicznych USA, która zajmuje się przeglądem międzynarodowych dokumentów ISO dotyczących lutowania twardego, a także Krajowego Komitetu Technicznego SkillsUSA HVACR. Jest również członkiem RSES i MSAC.

Mike Scruggs jest specjalistą ds. wsparcia technicznego w Harris Products Group i głównym szkoleniowcem w zakresie lutowania twardego. Jest certyfikowanym inspektorem spawalniczym Amerykańskiego Towarzystwa Spawalniczego oraz członkiem komitetu AWS A5H, który opracowuje specyfikacje stopów i topników do lutowania twardego. Sędziuje zawody w lutowaniu twardym w branży HVACR podczas krajowych zawodów Skills-USA i jest członkiem rady doradczej Butler Tech Vocational School (Hamilton, OH) HVACR.

 Pobierz