SCURTĂ ISTORIE A SUDURII

Descoperirea arcului electric

În anul 1801, Sir Humphrey Davy a descoperit arcul electric. Putem afirma, că istoria sudării cu arcul electric începe atunci. Omul de ştiinţă britanic, chimist şi fizician, Sir Humphrey Davy (1778 - 29 mai 1829), a fost descoperitorul electrochiemiei, membru la Institutul Regal din Londra. În timpul experimentelor de electricitate, el a descoperit că se poate crea un arc electric de înaltă tensiune prin aducerea a două conductoare în apropiere. Acest arc producea o lumină strălucitoare şi genera o căldură considerabilă, putând fi menţinut după dorinţă, iar durata şi intensitatea puteau fi variate. Davy a demonstrat arcul electric la Institutul Regal al Angliei în 1808, unde descoperirea a stârnit mult interes. Oricum, mult timp a rămas o jucărie ştiinţifică deoarece nimeni nu-i găsea o întrebuinţare practică. De fapt, Davy nu a utilizat termenul de "arc" la descoperirea lui decât 20 de ani mai târziu. Probabil, prima încercare de utilizare a căldurii intense a arcului cu electrod de carbon pentru sudare a fost făcută în 1881, când Auguste De Meritens a utilizat un electrod de carbon la sudarea cu arc a plăcuţelor conducătoare ale bateriilor. În acest experiment, el a conectat piesa la polul pozitiv al unei surse de curent şi a legat vergeaua de carbon la polul negativ, în aşa fel încât distanţa dintre vergea şi piesă să poată fi controlată. O parte din căldură s-a pierdut în aerul înconjurător, dar în piesă a ajuns suficientă pentru a asigura îmbinarea. Doi cercetători, Nikolas de Bernados şi Stanislav Olsyewski, experimentând procesul British Meritens, în anul 1885, au obţinut un patent britanic pentru procesul de sudare, utilizând electrozi de carbon. Bernados era rus şi avea un patent în acest domeniu în Rusia. Aplicaţia lui descrie un proces în care piesa era conectată la polul negativ iar vergeaua la polul pozitiv al unui circuit de curent continuu. Vergeaua nu era fixată ca ăn metoda De Meritens, dar era prevăzută cu un mâner izolator, astfel încât putea fi manipulată de operator. Astfel, Bernados este, în general, creditat cu primul patent în sudura cu arc electric. În 1889, alt rus, N.G. Slavianoff. anunţa un procedeu în care vergeaua de carbon a fost înlocuită cu una din metal. După aprinderea arcului, vergeua de metal se topea gradat şi se adăuga ca metal topit la sudură. În acelaşi an, Charles Coffin din Statele Unite ale Americii, fără să cunoască descoperirea lui Slavianoff, a obţinut un patent US pentru un procedeu similar de sudură cu arc de metal. Procedeul descoperit a fost un uriaş pas înainte, deoarece electrodul metalic nu numai că alimenta energia de topire, dar adăuga metalul necesar sudării. În ciuda acestor avantaje, aplicaţiile comerciale au crescut greu în anii următori, deoarece nu erau disponibili electrozi metalici corespunzători.

Dezvoltarea sudării

Un incident dramatic în timpul primului război mondial a făcut posibilă aplicarea pe scară mare a sudării cu arc. Vasele germane staţionau în portul New York la izbucnirea războiului, au fost avariate de echipajele lor, astfel încât să nu poată fi folosite de aliaţi. Paguba era atât de mare, încât era clară necesitatea revoluţionării proceselor pentru a repara vasele rapid. Marina a chemat experţi în sudură de la două companii de căi ferate şi aceştia au recomandat ca reparaţiile să se facă prin sudură cu arc electric. Majoritatea vaselor avariate au fost restaurate substanţial prin acest procedeu, după care s-a dezvoltat rapid.

Primele aplicaţii ale sudării cu arc electric în aviaţie s-au făcut tot în timpul primului război mondial. Anthony Fokker, constructor olandez de avioane, a folosit sudarea la fabricarea fuselajelor pentru avioanele de luptă germane. În anii 1930, sudura a căpătat o importanţă crescândă în construcţia de vapoare. Marina US, care a contribuit mult la cercetarea în sudură, a utilizat sudura din motive practice, după tratatul naval de la Londra din 1930. Acest tratat impunea limite în privinţa tonajului brut la navele mari. Marina a găsit sudura ca avantajoasă, pentru că minimaliza greutatea şi permitea constructorilor de vase să maximalizeze puterea de foc permisă de restricţiile de tonaj. Fluxul granular cu sârme cu alimentare continuă a condus la dezvoltarea, în 1935, a procedeului de sudare sub strat de flux, care a fost aplicat pentru prima oară în fabricaţia de ţevi şi construcţia de vase. O cisternă a fost fabricată prin acest procedeu în 1936. În jurul anului 1940, procedeul de sudare sub flux a fost acceptat. Până în anul 1942, procedeul a fost îmbunătăţit pentru a deveni automat. S-au dezvoltat semiautomate ce pot fi ţinute în mână pentru sudare sub strat de flux, ăn 1946. La acest procedeu, tensiunea şi intensitatea erau controlate automat, astfel calitatea sudurii era uniformă. Sudarea cu arcuri multiple a fost introdusă în 1948, iniţial pentru ţevi cu pereţi groşi. Ulterior, îmbunătăţirea sudării sub strat de flux s-a făcut în domeniul fluxurilor şi echipamentelor. Primele procese de protecţie cu gaz a unui electrod de tungsten (wolfram) au devenit cunoscute ca procese de sudare cu gay inert şi tungsten (T.I.G., W.I.G.). Iniţial, electrodul de tungsten avea tendinţa de a se supraâncălzi şi de a transfera particule de tungsten în sudură. S-au utilizat electrozi legaţi la borna negativă, această variantă fiind satisfăcătoare pentru sudarea oţelului inoxidabil, dar nesatisfăcătoare pentru sudarea magneziului şi aluminiului. Pentru aceasta s-a utilizat un curent alternativ de înaltă frecvenţă. În 1935, procedeul a fost modificat prin dirijarea arcului, rezultând procesul plasmă-arc. Procedeul cu gaz tungsten (G.T.A.) a fost nesatisfăcător pentru tablele subţiri din materiale cu conductivitate mare. Pentru aceasta, electrodul metalic consumabil a fost înlocuit cu electrod de tungsten neconsumabil, procedeul devenind în 1938 sudură cu gaz-metal (G.M.A.) sau M.I.G.. Acest procedeu fiind foarte utilizat la sudarea aluminiului şi pentru alte materiale neferoase. Cum procedeele G.M.A. şi G.T.A. au fost introduese pe scară industrială la începutul anilor 1950, s-a constatat că argonul şi heliul sunt foarte scumpe. Din acest motiv, cercetătorii au utilizat ca gaz de protecţie bioxidul de carbon (CO2). John Lincoln a obţinut unpatent pe această idee în 1918. Perfecţionările ulterioare ale procedeului şi ale echipamentului pentru sudarea cu CO2 au condus la scăderea preţului de cost. Acest procedeu a fost rapid introdus în practică acolo unde sudura nu era excesiv de importantă. O descoperire importantă a fost, în 1958, de Lincon Electric, sârma tubulară de autoprotecţie. Aceasta a permis folosirea unor procedee automate. Alte date importante privind inventarea procedeelor de sudare sunt: * în 1951 Paton inventează sudarea în baie de zgură; * în 1957 Stohr inventează sudarea cu fascicul de electroni; * în 1961 se inventează sudarea cu plasmă. * în 1970 se inventează sudarea cu LASER.