Povijest zavarivanja i evolucija tehnologije zavarivanja

Kada razmišljamo o zavarivanju, skloni smo razmišljati o njemu kao o relativno nedavnoj tehnologiji koja se koristi za izradu nekih od čuda modernog doba.

Istina je da postoje deseci oblika zavarivanja, od kojih neki datiraju više od pet tisuća godina.

Otkad je čovjek prvi put počeo oblikovati metal, postojala je želja za spajanjem dvaju njegovih dijelova. Posve je logično da su neki od prvih zavarivača bili kovači, a prve tehnike spajanja metala ostvarene su čekićem i kovačom.

Osnovna metodologija bila je zagrijati materijal do točke savitljivosti, a zatim ga razbiti o drugi komad slično zagrijanog metala dok se ne zalijepe. Ovaj postupak uglavnom ostaje isti i danas, a kovači ga još uvijek koriste za kovanje oštrica i ukrasa po narudžbi.

Istražimo još malo povijesti industrije zavarivanja i analizirajmo kako će ona oblikovati budućnost.

Povijest zavarivanja: kovačko zavarivanje

Kovačko zavarivanje bilo je preferirani postupak spajanja metala od ranog brončanog doba (oko 3500. pr. Kr.) do 1836. godine, kada je plinsko zavarivanje postalo moguće otkrićem acetilena. Iako je ovo predstavljalo ogroman korak naprijed u tehnologiji zavarivanja, rani plinovi za zavarivanje bili su nedosljedni i skupi i potraga za modernijim metodama se nastavila.

IZVOR

Godine 1877. američki inženjer engleskog podrijetla Elihu Thomson slučajno je izumio postupak otpornog zavarivanja dok je pripremao predavanje na Franklinovom institutu u Philadelphiji. Osam godina kasnije, 1885., Thomson je napravio prvi električni aparat za zavarivanje.

Prva ugljična elektroda

Godine 1887. Nikolai Bernardos i Stanislaw Olszewski patentirali su prvu ugljičnu elektrodu koja se koristila s tehnologijom elektrolučnog zavarivanja koju je 1881. razvio Auguste de Méritens za spajanje ploča olovnih baterija i rođeno je ručno elektrolučno zavarivanje metala. Proces je zacementiran 1890. godine kada je CL Coffin iz Detroita dobio prvi američki patent za elektrolučno zavarivanje metalnom elektrodom.

IZVOR

Za razliku od pristupa korištenog ranijim metodama, Hans Goldschmidt je 1893. godine razvio termičko zavarivanje, a do 1899. ono se koristilo za spajanje dionica željeznica u Njemačkoj. Više od stoljeća kasnije, Goldschmidtov proces još uvijek je uobičajen u željezničkoj industriji.

20. stoljeće

Dvadeseto stoljeće donijelo je brz razvoj rastuće prakse zavarivanja u doba strojeva i mnogi procesi s kojima smo danas svi upoznati razvijeni su u to vrijeme. Iako su postupak elektrolučnog zavarivanja i ugljične elektrode izumljeni godinama ranije, zavareni spojevi proizvedeni ovim postupkom bili su skloni nedostacima i neprikladni za upotrebu u konstrukcijskim primjenama.

Sve se promijenilo 1900. godine kada su Arthur Percy Strohmenger i Oscar Kjellberg izdali prve obložene elektrode, koje su nudile povećanu stabilnost luka i dosljednije zavare.

Poslije svjetskog rata

Godine 1919., ubrzo nakon završetka Prvog svjetskog rata, dvadeset članova ratnog odbora Emergency Fleet Corporation osnovalo je American Welding Society. Zavarivanje izmjeničnom strujom također je uveo CJ Holslag iste godine, ali neće steći popularnost još jedno desetljeće sve dok nisu razvijene elektrode koje su pogodovale procesu.

IZVOR

Godine 1920. PO Nobel iz General Electrica izumio je automatsko zavarivanje; prvi postupak za automatsko napajanje žičane elektrode na temelju napona luka i osnova za ono što će kasnije postati MIG zavarivanje. Desetljeće kasnije, National Tube Works Company iz McKeesporta, Pennsylvania, razvila je postupak elektrolučnog zavarivanja kako bi postigla veće stope taloženja kod zavarivanja cijevi, što je svrha za koju je još uvijek vrlo popularan do danas.

Zavarivanje za vrijeme rata

Ratovanje je poslužilo za poticanje mnogih velikih tehnoloških napretka, a Drugi svjetski rat nije bio iznimka. Jedan od najmanje cijenjenih, a ipak najznačajnijih doprinosa tehnologiji zavarivanja rođen je u kalifornijskom brodogradilištu Mare Island Naval Shipyard početkom 1941. godine kada je brodograditelj Ted Nelson izumio zavarivanje klinova za upotrebu u pričvršćivanju dasaka palube na brodove.

Prije Nelsonovog izuma, podovi su bili pričvršćeni maticama i vijcima pomoću ključeva i velikih sustava skela. Procjenjuje se da je Nelsonov proces uštedio američkoj mornarici više od 50 milijuna radnih sati tijekom Drugog svjetskog rata.

IZVOR

Proces koji je izumio nosi njegovo ime do danas kao registrirani zaštitni znak tvrtke Stanley®. Otprilike u isto vrijeme, Russell Meredith iz Northrup Aircraft Corporationa razvio je standardni postupak za elektrolučno zavarivanje plinskim volframom za upotrebu u konstrukciji zrakoplova uz korištenje aluminija i titana.

Njegov će patent kasnije biti licenciran Lindeu, koji ga je preimenovao u Heliarc i uložio velika sredstva u daljnji razvoj procesa. U poslijeratnim godinama došlo je do procvata američkog gospodarstva koje je dodatno potaknulo potrebu za novim i poboljšanim procesima zavarivanja koji mogu podržati infrastrukturu, izgradnju, transport i potražnju za robom široke potrošnje. Prevladavajuće tehnologije mlaznog doba bile su elektrolučno zavarivanje zaštićenim metalom (SMAW) i plinskolučno zavarivanje

Povijest GTAW zavarivanja

GTAW je kratica za gun tungsten arc welding. Ovi su procesi bili sposobni proizvesti visokokvalitetne zavare, ali ne pri visokim stopama taloženja koje je zahtijevala proizvodnja. To je dovelo do razvoja plinskog elektrolučnog zavarivanja (GMAW / MIG) na Memorijalnom institutu Battelle 1948.

Uz puno veće stope taloženja od konkurentskih procesa, plinsko elektrolučno zavarivanje brzo je steklo popularnost i od tada je poznato po jednostavnosti upotrebe i brzini. Godine 1949. njemački fizičar dr. Karl-Heinz Steigerwald razvio je zavarivanje elektronskim snopom, koje koristi visokoenergetsku zraku fokusiranih elektrona za zavarivanje bez dodatnog metala u vakuumu.

IZVOR

Ovim se postupkom mogu zavariti složeni spojevi s vrlo malom zonom utjecaja topline. U svemirskom dobu Robertu Gageu iz Union Carbidea 1957. dodijeljen je prvi patent za postupak zavarivanja plazma lukom.

Zavarivanje plazma lukom je vrlo precizno i ​​daje vrlo kvalitetne varove na različitim materijalima. Možda najekstremniji oblik fuzije metala, zavarivanje eksplozijom razvio je DuPont 1962. godine i može se koristiti za spajanje dvaju metala koji se ne mogu zavariti na druge načine. U ovom procesu, dvije ploče materijala (podloga i nosač) su zakopane u granulirani eksplozivni spoj koji se zatim detonira na uglu, trajno spajajući ploče zajedno.

Godine 1964. Kumar Patel iz Bells Labsa razvio je Co2 laser i tako je rođeno zavarivanje laserskom zrakom. Ovaj proces je u teoriji sličan zavarivanju elektronskim snopom, ali se elektroni prenose putem svjetlosti na valnoj duljini od 10,6 μm i proces se ne mora izvoditi u vakuumu.

Razvoj zavarivanja trenjem uz miješanje (FSW)

Zavarivanje miješanjem trenjem (FSW) izumio je Wayne Thomas iz Instituta za zavarivanje 1991. godine. FSW koristi alat koji rotira velikom brzinom i putuje preko spoja gdje se primjenjuje sila prema dolje, a toplina se inducira trenjem alata pri susretu s pločom .

IZVOR

Ne koristi se materijal za punjenje i zona utjecaja topline je vrlo minimalna. Ova se tehnologija najčešće koristi za spajanje aluminijskih legura debljine do 75 mm, ali također može spajati različite metale uključujući magnezij, titan i nikal.

Zavarivanje sadašnjosti i budućnosti

Suvremena tehnologija zavarivanja uvelike je usmjerena na poboljšanje procesa, smanjenje otpada i učinkovitost. Dok su roboti integrirani u procese zavarivanja otkako je General Motors usvojio UNIMATE 1962. godine, nedavna poboljšanja u kolaborativnoj robotskoj tehnologiji omogućila su robotima da rade zajedno sa svojim ljudskim kolegama u fleksibilnim aplikacijama koje ne zahtijevaju velika ulaganja unaprijed, namjenski podni prostor i duge sekvence programiranja.

Ovi “koboti” dobro su prilagođeni aplikacijama zavarivanja i mogu se integrirati u proizvodno okruženje zavarivanja u roku od nekoliko sati, proširujući ili dopunjavajući proizvodni kapacitet točno kada i gdje se pojavi potreba. Kako se potrebe gospodarstva koje se stalno razvija mijenjaju, budućnost će zasigurno vidjeti nastavak poznate tradicije inovacija i prilagodbe tehnologije zavarivanja koja je oblikovala svijet u kojem danas živimo.

Kako se industrija zavarivanja i njezine potrebe nastavljaju razvijati, nastavit ćemo vam donositi najnovije informacije i proizvode ovdje na American Torch Tipu.