Historia de la Soldadura

La fabricación moderna de metal sería imposible sin la soldadura, pero ¿dónde se originó la soldadura? Cómo es realmente la Historia de la Soldadura? ¿Quién lo descubrió y qué podemos observar acerca de cómo ha cambiado a lo largo de los años? Aquí están las respuestas a algunas de las preguntas más importantes sobre uno de los mayores desarrollos en la fabricación de metales.

Cuándo se inventó la Soldadura?

Como puede imaginar, la soldadura ha existido durante bastante tiempo. De hecho, podemos suponer que la soldadura existió de alguna forma desde la Edad del Hierro y la Edad del Bronce. Hay evidencia de que los egipcios aprendieron a soldar hierro juntos, y hemos encontrado pequeñas cajas de oro con juntas de regazo soldadas a presión desde hace más de 2.000 años.

Sin embargo, el tipo de soldadura prevalente en ese entonces y encontrado en la Edad Media fue un tipo de soldadura muy rudimentario que típicamente involucra simplemente martillar dos piezas de metal juntas bajo calor hasta que se unieran. Soldadura convencional tal como la conocemos no apareció hasta el 19 º siglo.

Quién inventó la Soldadura?

No hay una sola persona a quien podamos acreditar con la invención de la soldadura. Algunas de las primeras incursiones hacia la soldadura tradicional se produjeron ya en 1800. En ese año, Sir Humphry Davy produjo el primer arco eléctrico entre dos electrodos de carbono mediante el uso de una batería. En 1836, Edmund Davy descubrió el acetileno. Pero no fue hasta 1881 que se inventó la verdadera soldadura.

Comenzó con August De Meritens, quien utilizó calor de arco para unir placas de plomo. Un estudiante ruso suyo, llamado Nikolai Benardos, patentó un método de soldadura por arco eléctrico con varillas de carbono. Después de eso, los procesos de soldadura avanzaron muy rápidamente. Nikolai Slavynov descubrió cómo usar electrodos metálicos para soldar, y después de esto, CL Coffin, un ingeniero estadounidense, descubrió un proceso de soldadura por arco usando un electrodo de metal recubierto que se convirtió en el precursor de la soldadura por arco metálico protegido.

Cómo ha cambiado la Soldadura Moderna?

Desde el 19 º siglo, la gente ha desarrollado más y técnicas más eficientes para la soldadura precisa, rápida y eficaz. Hoy en día, incluso tenemos soldadura robótica , un método cada vez más popular que utiliza el control por computadora para soldar metal con mucha más rapidez y precisión de lo que es posible mediante la soldadura manual. También reduce o elimina en gran medida los riesgos para los trabajadores humanos. Uno sólo puede imaginar lo increíbles nuevos procesos de soldadura del 21 st siglo traerá.

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Cronología de la evolución de la Soldadura

Edad media

La soldadura puede rastrear su desarrollo histórico hasta la antigüedad. Los primeros ejemplos de soldadura provienen de la Edad del Bronce. Se hicieron pequeñas cajas circulares doradas mediante soldadura a presión juntas de solape. Se estima que estas cajas se fabricaron hace más de 2.000 años. Durante la Edad del Hierro, los egipcios y las personas en el área del Mediterráneo oriental aprendieron a soldar piezas de hierro. Se encontraron muchas herramientas que se fabricaron aproximadamente en 1000 a. C.

Durante la Edad Media, se desarrolló el arte de la herrería y se produjeron muchos elementos de hierro que fueron soldados por martilleo. No fue hasta el siglo XIX que se inventó la soldadura tal como la conocemos hoy.

1800

A Edmund Davy de Inglaterra se le atribuye el descubrimiento del acetileno en 1836. La producción de un arco entre dos electrodos de carbono usando una batería se atribuye a Sir Humphry Davy en 1800. A mediados del siglo XIX, se inventó el generador eléctrico y se encendió el arco. se hizo popular. A finales de 1800, se desarrolló la soldadura y corte con gas. Se desarrolló la soldadura por arco con arco de carbono y arco metálico y la soldadura por resistencia se convirtió en un proceso práctico de unión.

1880

Auguste De Meritens, trabajando en el Laboratorio Cabot en Francia, utilizó el calor de un arco para unir placas de plomo para baterías de almacenamiento en el año 1881. Fue su alumno, un ruso, Nikolai N. Benardos, que trabajaba en el laboratorio francés. se le concedió una patente para soldar. Él, con un compañero ruso, Stanislaus Olszewski, obtuvo una patente británica en 1885 y una patente estadounidense en 1887. Las patentes muestran un titular de electrodo temprano. Este fue el comienzo de la soldadura por arco de carbono. Los esfuerzos de Benardos se limitaron a la soldadura por arco de carbono, aunque pudo soldar hierro y plomo. La soldadura por arco de carbono se hizo popular a fines de la década de 1890 y principios de 1900.

1890

En 1890, CL Coffin de Detroit recibió la primera patente de EE. UU. Por un proceso de soldadura por arco con un electrodo de metal. Este fue el primer registro del metal derretido del electrodo llevado a través del arco para depositar el metal de relleno en la junta para hacer una soldadura. Casi al mismo tiempo, NG Slavianoff, un ruso, presentó la misma idea de transferir metal a través de un arco, pero fundir metal en un molde.

1900

Aproximadamente en 1900, Strohmenger introdujo un electrodo de metal recubierto en Gran Bretaña. Había una fina capa de arcilla o cal, pero proporcionaba un arco más estable. Oscar Kjellberg de Suecia inventó un electrodo cubierto o recubierto durante el período de 1907 a 1914. Los electrodos en barra se produjeron sumergiendo tramos cortos de alambre de hierro desnudo en mezclas gruesas de carbonatos y silicatos y permitiendo que el recubrimiento se seque.

Mientras tanto, se desarrollaron procesos de soldadura por resistencia, que incluyen soldadura por puntos, soldadura por costura, soldadura por proyección y soldadura a tope instantánea. Elihu Thompson originó la soldadura por resistencia. Sus patentes datan de 1885-1900. En 1903, un alemán llamado Goldschmidt inventó la soldadura de termita que se utilizó por primera vez para soldar rieles de ferrocarril.

La soldadura y el corte con gas también se perfeccionaron durante este período. La producción de oxígeno y luego la licuefacción del aire, junto con la introducción de un soplete o antorcha en 1887, ayudaron al desarrollo de la soldadura y el corte. Antes de 1900, el hidrógeno y el gas de carbón se usaban con oxígeno. Sin embargo, alrededor de 1900 se desarrolló una antorcha adecuada para usar con acetileno de baja presión.

La Primera Guerra Mundial trajo una tremenda demanda de producción de armamento y la soldadura se puso en servicio. Muchas empresas surgieron en Estados Unidos y en Europa para fabricar máquinas de soldadura y electrodos para cumplir con los requisitos.

1919

Inmediatamente después de la guerra en 1919, 20 miembros del Comité de Soldadura en Tiempo de Guerra de la Corporación de Flotas de Emergencia, bajo el liderazgo de Comfort Avery Adams, fundaron la Sociedad Americana de Soldadura como una organización sin fines de lucro dedicada al avance de la soldadura y los procesos aliados.

La corriente alterna fue inventada en 1919 por CJ Holslag; Sin embargo, no se hizo popular hasta la década de 1930, cuando el electrodo de recubrimiento pesado encontró un uso generalizado.

1920

En 1920, se introdujo la soldadura automática. Utilizó cable de electrodo desnudo operado con corriente continua y voltaje de arco utilizado como base para regular la velocidad de alimentación. La soldadura automática fue inventada por PO Nobel de la General Electric Company. Se utilizó para construir ejes de motor desgastados y ruedas de grúa desgastadas. También fue utilizado por la industria del automóvil para producir carcasas del eje trasero.

Durante la década de 1920, se desarrollaron varios tipos de electrodos de soldadura. Hubo una controversia considerable durante la década de 1920 sobre la ventaja de las barras de revestimiento pesado frente a las barras de revestimiento ligero. Langstroth y Wunder, de AO Smith Company, desarrollaron los electrodos de revestimiento grueso, fabricados por extrusión, y fueron utilizados por esa compañía en 1927. En 1929, Lincoln Electric Company produjo barras de electrodos extruidos que se vendieron al público. Para 1930, los electrodos cubiertos eran ampliamente utilizados. Aparecieron códigos de soldadura que requerían metal de soldadura de mayor calidad, lo que aumentó el uso de electrodos cubiertos.

Durante la década de 1920 hubo una considerable investigación en la protección del arco y el área de soldadura por gases aplicados externamente. La atmósfera de oxígeno y nitrógeno en contacto con el metal de soldadura fundido causó soldaduras frágiles y a veces porosas. La investigación se realizó utilizando técnicas de protección de gas. Alexander y Langmuir trabajaron en cámaras utilizando hidrógeno como atmósfera de soldadura. Utilizaron dos electrodos, comenzando con electrodos de carbono pero luego cambiando a electrodos de tungsteno. El hidrógeno se cambió a hidrógeno atómico en el arco. Luego fue expulsado del arco formando una llama intensamente caliente de hidrógeno atómico que se convirtió en la forma molecular y liberaba calor. Este arco produjo la mitad de nuevo tanto calor como una llama de oxiacetileno. Esto se convirtió en el proceso de soldadura atómica de hidrógeno.

HM Hobart y PK Devers estaban haciendo un trabajo similar pero utilizando atmósferas de argón y helio. En sus patentes solicitadas en 1926, la soldadura por arco utilizando gas suministrado alrededor del arco fue un precursor del proceso de soldadura por arco de tungsteno con gas. También mostraron soldadura con una boquilla concéntrica y con el electrodo alimentado como un alambre a través de la boquilla. Este fue el precursor del proceso de soldadura por arco metálico con gas. Estos procesos se desarrollaron mucho más tarde.

1930

La soldadura de espárragos se desarrolló en 1930 en el New York Navy Yard, específicamente para unir plataformas de madera sobre una superficie de metal. La soldadura de pernos se hizo popular en las industrias de construcción y construcción naval.

El proceso automático que se hizo popular fue el proceso de soldadura por arco sumergido. Este proceso de soldadura por arco bajo polvo o asfixiado fue desarrollado por la National Tube Company para una fábrica de tubos en McKeesport, Pensilvania. Fue diseñado para hacer las costuras longitudinales en la tubería. El proceso fue patentado por Robinoff en 1930 y luego vendido a Linde Air Products Company, donde pasó a denominarse soldadura Unionmelt. La soldadura por arco sumergido se utilizó durante la acumulación de defensa en 1938 en astilleros y fábricas de artefactos. Es uno de los procesos de soldadura más productivos y sigue siendo popular hoy en día.

1940

La soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) tuvo su origen en una idea de CL Coffin para soldar en una atmósfera de gas no oxidante, que patentó en 1890. El concepto fue refinado a fines de la década de 1920 por HMHobart, que utilizó helio para el blindaje, y PK Devers, que usaba argón. Este proceso fue ideal para soldar magnesio y también para soldar acero inoxidable y aluminio. Fue perfeccionado en 1941, patentado por Meredith, y llamado soldadura Heliarc. Más tarde se le otorgó la licencia a Linde Air Products, donde se desarrolló la antorcha enfriada por agua. El proceso de soldadura por arco de tungsteno con gas se ha convertido en uno de los más importantes.

El  proceso de soldadura por arco metálico con gas (GMAW) se desarrolló con éxito en el Instituto Battelle Memorial en 1948 bajo el patrocinio de la Compañía de Reducción de Aire. Este desarrollo utilizó el arco blindado de gas similar al arco de tungsteno gaseoso pero reemplazó el electrodo de tungsteno con un alambre de electrodo alimentado continuamente. Uno de los cambios básicos que hicieron que el proceso fuera más útil fueron los cables de electrodo de diámetro pequeño y la fuente de alimentación de voltaje constante. Este principio había sido patentado anteriormente por HE Kennedy. La introducción inicial de GMAW fue para soldar metales no ferrosos. La alta tasa de deposición llevó a los usuarios a probar el proceso en acero. El costo del gas inerte era relativamente alto, y los ahorros no estaban disponibles de inmediato.

1950

En 1953, Lyubavskii y Novoshilov anunciaron el uso de soldadura con electrodos consumibles en una atmósfera de gas de dióxido de carbono. El proceso de soldadura de CO ₂ ganó inmediatamente favor, ya que utilizaba equipos desarrollados para soldadura por arco metálico con gas inerte, pero ahora podía usarse para soldar aceros económicamente. El CO ₂El arco es un arco caliente y los cables de electrodos más grandes requieren corrientes bastante altas. El proceso se utilizó ampliamente con la introducción de cables de electrodos de menor diámetro y fuentes de alimentación refinadas. Este desarrollo fue la variación del arco de cortocircuito que se conocía como soldadura por microhilo, arco corto y transferencia por inmersión, todo lo cual apareció a fines de 1958 y principios de 1959. Esta variación permitió la soldadura en todas las posiciones en materiales delgados y pronto se convirtió en El más popular de las variaciones del proceso de soldadura por arco metálico con gas.

1960

Otra variación fue el uso de gas inerte con pequeñas cantidades de oxígeno que proporcionó la transferencia de arco de tipo rociado. Se hizo popular a principios de la década de 1960. Una variación reciente es el uso de corriente pulsada. La corriente cambia de un valor alto a uno bajo a una velocidad de una o dos veces la frecuencia de la línea.

Poco después de la introducción de la soldadura de CO ₂ , se desarrolló una variación utilizando un electrodo especial. Este cable, descrito como un electrodo interior-exterior, era tubular en sección transversal con los agentes fundentes en el interior. El proceso se llamó Dualshield, que indicaba que se utilizaba gas de protección externo, así como el gas producido por el flujo en el núcleo del cable para la protección del arco. Este proceso, inventado por Bernard, se anunció en 1954, pero fue patentado en 1957, cuando la National Cylinder Gas Company lo reintrodujo.

En 1959, se produjo un electrodo interior-exterior que no requería protección externa contra gases. La ausencia de gas de protección le dio al proceso popularidad para el trabajo no crítico. Este proceso se llamó Innershield®.

El proceso de soldadura de electroescoria fue anunciado por los soviéticos en la Feria Mundial de Bruselas en Bélgica en 1958. Se había utilizado en la Unión Soviética desde 1951, pero se basó en el trabajo realizado en los Estados Unidos por RK Hopkins, a quien se le concedieron patentes en 1940. El proceso Hopkins nunca se usó en gran medida para unirse. El proceso se perfeccionó y el equipo se desarrolló en el Laboratorio del Instituto Paton en Kiev, Ucrania, y también en el Laboratorio de Investigación de Soldadura en Bratislava, Checoslovaquia. El primer uso de producción en los EE. UU. Fue en la División Electromotriz de General Motors Corporation en Chicago, donde se llamó el proceso de Electro-moldeo. Fue anunciado en diciembre de 1959 para la fabricación de bloques de motores diesel soldados. El proceso y su variación, usando un tubo guía consumible, se usa para soldar materiales más gruesos.

La Corporación Arcos introdujo otro método de soldadura vertical, llamado Electrogas, en 1961. Utilizó equipos desarrollados para la soldadura de electrolag, pero empleó un cable de electrodo con núcleo de fundente y un escudo de gas suministrado externamente. Es un proceso de arco abierto ya que no está involucrado un baño de escoria. Un desarrollo más nuevo usa cables de electrodo de auto-protección y una variación usa cable sólido pero con protección de gas. Estos métodos permiten la soldadura de materiales más delgados que se pueden soldar con el proceso de electroescoria.

Gage inventó la soldadura por arco de plasma en 1957. Este proceso utiliza un arco restringido o un arco a través de un orificio, que crea un arco de plasma que tiene una temperatura más alta que el arco de tungsteno. También se utiliza para pulverizar, desbastar y cortar metales.

El proceso de soldadura por haz de electrones, que utiliza un haz enfocado de electrones como fuente de calor en una cámara de vacío, se desarrolló en Francia. JA Stohr, de la Comisión Francesa de Energía Atómica, hizo la primera divulgación pública del proceso el 23 de noviembre de 1957. En los Estados Unidos, las industrias automotrices y de motores de aviones son los principales usuarios de la soldadura por haz de electrones.

Más reciente

La soldadura por fricción, que utiliza velocidad de rotación y presión de presión para proporcionar calor por fricción, se desarrolló en la Unión Soviética. Es un proceso especializado y tiene aplicaciones solo donde se va a soldar un volumen suficiente de piezas similares debido al gasto inicial para equipos y herramientas. Este proceso se llama soldadura por inercia.

La soldadura láser es uno de los procesos más nuevos. El láser fue desarrollado originalmente en los Laboratorios Bell Telephone como un dispositivo de comunicaciones. Debido a la tremenda concentración de energía en un espacio pequeño, resultó ser una poderosa fuente de calor. Se ha utilizado para cortar metales y no metales. El equipo de pulso continuo está disponible. El láser está encontrando aplicaciones de soldadura en operaciones de metalurgia automotriz.