La soldadura es uno de los pasos más críticos en la fabricación moderna de metales. Esto es de conocimiento común. Sin embargo, la mayoría de la gente no sabe dónde se originó la soldadura, cuál fue su forma más antigua y cómo ha evolucionado a lo largo de los años.
Aunque la forma moderna de soldadura que involucra las herramientas de soldadura que vemos hoy en día se inventó en el siglo XIX durante la Revolución Industrial, el primer tipo de soldadura data de hace miles de años. La soldadura existió de alguna forma en la Edad del Bronce y la Edad del Hierro. Arqueólogos han encontrado pequeñas cajas de oro con juntas soldadas a presión hace más de dos milenios. Además, hay pruebas de que los antiguos egipcios sabía cómo soldar hierro juntos.
A partir de estos hallazgos, debe quedar claro que la soldadura no es una práctica nueva; en cambio, ha existido desde la Edad del Hierro y tal vez incluso antes. Sin embargo, la soldadura que se realizaba en aquellos tiempos era sumamente elemental, por decir lo menos; no implicaba nada más que martillar dos piezas de metal bajo calor.
La forma de soldadura que se practica ampliamente en la actualidad, aunque con equipos y técnicas más modernas, se descubrió en el siglo XIX. Sin embargo, los otros períodos en los que se practicaba la soldadura han jugado un papel importante en este descubrimiento. Por ello, los hemos incluido en esta guía sobre la historia de la soldadura.
¿Quién inventó la soldadura?
Antes de comenzar la discusión sobre los diferentes períodos en la historia de la soldadura, es esencial saber quién inventó la soldadura. Aquí, estamos hablando de la forma moderna de soldadura y no de la soldadura que existía en la Edad Media o períodos anteriores.
¿Cuál es la forma moderna de soldadura? Es un método que implica el uso de procesos de fusión para unir piezas de plástico o metales para crear o reparar estructuras metálicas. El calor se usa comúnmente para soldar las piezas de metal y el equipo de soldadura usa luz láser, arco eléctrico o llamas abiertas para realizar la fusión.
Ahora que sabe cómo funciona la forma moderna de soldadura, podemos volver a nuestra discusión sobre quién inventó la soldadura. Si bien a muchas personas les gusta atribuir a Sir Humphry Davy el descubrimiento de la soldadura moderna, a nadie se le puede atribuir la invención de la soldadura.
Sin embargo, los primeros avances hacia la forma moderna de soldadura se realizaron a principios del siglo XIX, cuando Sir Davy utilizó una batería para producir un arco eléctrico entre dos electrodos de carbono por primera vez. Esto fue en el año 1800. Treinta y seis años después, Edmund Davy descubrió el acetileno. Sin embargo, se necesitaron otros 45 años para que se inventara la forma moderna de soldadura.
¿Qué pasó durante estos 45 años? August De Meritens unió placas de plomo usando calor de arco. A esto le siguió Nikolai Benardos, un estudiante ruso de De Meritens, que patentó un método de soldadura por arco eléctrico con varillas de carbono. Los procesos de soldadura se desarrollaron muy rápidamente después de esto.
Nikolai Slavynov descubrió cómo se podrían usar electrodos de metal para soldar. Además, un ingeniero estadounidense, CL Coffin, ideó una soldadura por arco que implicaba el uso de un electrodo de metal revestido; esto sentó las bases para el descubrimiento de la soldadura por arco de metal blindado. Así es como surgió la forma moderna de soldadura.
¿Cómo ha cambiado la forma moderna de soldadura a lo largo de los años?
Antes de sumergirnos en la historia de la soldadura, es esencial analizar cómo ha cambiado a lo largo de los años la forma moderna de soldadura, que se descubrió en el siglo XIX. En los últimos 200 años o más, las técnicas y los equipos utilizados para realizar la soldadura han cambiado una y otra vez, para mejor. Este proceso de evolución ha ayudado a que el proceso de soldadura sea más rápido y preciso.
En este momento, contamos con procesos de soldadura altamente sofisticados como la soldadura robótica; este es un método que puede soldar metal con mayor precisión y rapidez que cualquier soldador humano que realice la tarea manualmente. No solo eso, esta forma moderna de soldadura minimiza o incluso elimina los riesgos para los humanos al soldar. El proceso de soldadura solo mejorará y será más sofisticado en el futuro.
Sin embargo, todo esto comenzó con el descubrimiento del acetileno a principios del siglo XIX; esto hizo posible realizar soldaduras con una fuente de soldadura controlable. Sin embargo, fue a principios del siglo XX cuando la soldadura moderna realmente comenzó a tomar forma; este fue un momento en que la electricidad comenzó a estar ampliamente disponible.
Durante la Primera y Segunda Guerra Mundial, la innovación en métodos y tecnología de soldadura comenzó a ocurrir ya que los militares la necesitaban rápidamente. Fue solo después de la Segunda Guerra Mundial que la soldadura se utilizó para unir metales en estructuras esenciales como los barcos.
La década de 1950 o el período inmediatamente posterior a la Segunda Guerra Mundial tuvo que ver con el proceso de soldadura con CO2 y su creciente popularidad. Sin embargo, muchos de los desarrollos clave en la soldadura moderna tuvieron lugar en la década de 1960. Algunos de estos desarrollos o avances incluyeron soldadura Electroslag, Innershield y Dualshield. Otro descubrimiento crítico durante esta década fue la soldadura por arco de plasma.
Aunque fue un período relativamente discreto en la historia de la soldadura moderna, el año 1970 fue cuando se introdujeron muchas técnicas nuevas de soldadura; los métodos estaban destinados a proporcionar apoyo a la miniaturización electrónica. Incluían infrarrojos, gas caliente y fase de vapor.
La última fase de la soldadura moderna comenzó en 1991 cuando TWI introdujo Friction Stir Welding. Sin embargo, el próximo descubrimiento crucial en la soldadura se realizó ocho años después; el descubrimiento fue un método que aumentó significativamente la penetración del fundente en una soldadura. Un año más tarde, se introdujo la soldadura por pulsos magnéticos.
En el mismo año, también presenciamos, por primera vez, la soldadura de compuestos metálicos con rayos X. La soldadura híbrida por arco láser se descubrió ocho años después. En 2013, vimos el desarrollo de la Soldadura-Braseado por Arco Metálico con Gas y el uso de tecnología láser y una junta de solape en la soldadura de aluminio y acero de bajo carbono. Así es como las formas modernas de soldadura cambiaron a lo largo de los años.
Historia de la línea de tiempo de la soldadura.
Ahora que tiene una idea de quién inventó la soldadura moderna y cómo ha cambiado a lo largo de los años, podemos pasar a la historia de la línea de tiempo de la soldadura; esta es la historia completa de la soldadura que se remonta al período antes de Cristo (BC). Cubre todos los períodos desde eso hasta 2013; también proporciona una visión del futuro de la soldadura. Sin perder más tiempo, comencemos con la historia de la línea de tiempo de soldadura.
Soldadura en el período antes de Cristo
Fue durante este período que el metal fue martillado y doblado por primera vez; se cree que el metal que se sometió a la forma más antigua de soldadura fue el cobre. Muchos historiadores creen que la soldadura comenzó en el Antiguo Egipto en el año 4000 a.C. Inicialmente, la soldadura se realizaba solo en cobre; sin embargo, el proceso progresó a lo largo de los años y, finalmente, también se comenzó a soldar hierro, oro, plata y bronce.
El estaño se descubrió en el 3500 a. C. y el trabajo en bronce comenzó entre el 3000 y el 2000 a. Esta fue también la época en que se descubrieron las pequeñas cajas de oro soldadas a presión con juntas que mencionamos anteriormente. Además, el metal se transformó en armas, utensilios y joyas durante este período.
En el año 3000 a. C., los sumerios utilizaban soldadura fuerte para producir espadas. Durante el mismo período, los antiguos egipcios utilizaron el calor generado por el carbón vegetal para convertir el mineral de hierro en esponja de hierro. También fue la primera vez que se utilizó la soldadura a presión.
En 2250 a. C., los persas usaron cobalto para colorear el vidrio. En 1500 a. C., se descubrió mercurio y se produjeron los primeros casos de fundición de hierro. En 1330 a. C., los antiguos egipcios usaban una cerbatana y una soldadura para soldar metales. Más de 300 años después, en el año 1000 aC, se inicia el trabajo del hierro; esta fue una época en la que se usaban hornos para doblar el metal para producir puntas de lanza y espadas.
Al mismo tiempo, se martillaron juntas traslapadas en Irlanda para fabricar cajas de oro. Entre el 900 y el 850 aC, los egipcios comenzaron a fabricar herramientas de hierro. La popularidad del hierro se desaceleró durante este período a medida que las personas se familiarizaban cada vez más con el cobre y el bronce y su utilidad. En el mismo período, los babilonios comenzaron a fabricar armas de hierro.
La soldadura en el período d.C. y la Edad Media
El primer período registrado durante el cual se practicó el proceso de soldadura fuerte de oro es el año 60 d.C. Esto fue registrado como un autor romano Plinio que vivió durante el Imperio Romano temprano; documenta el proceso describiendo cómo las sales funcionaban como fundentes y cómo la dificultad de la soldadura fuerte determinaba el color del metal.
El siguiente desarrollo significativo en la soldadura durante el período d. C. ocurrió en el año 310 d. C. cuando se construyó un pilar de hierro en la India mediante soldadura. El pilar pesaba más de cinco toneladas métricas. Además, hay estructuras en Roma, Escandinavia e Inglaterra que se construyeron con soldadura entre los años 300 y 400 d.C.
En 589 dC, el hierro forjado se convirtió en acero por primera vez durante el período de la dinastía Sui por los chinos. Durante el mismo período, los japoneses fabricaron espadas Samurai utilizando un proceso de soldadura y moldeado.
En el año 1000 dC, Theophilus The Monk escribió un manuscrito que describía el proceso de mezclar fundente para soldar plata. En 1375 se descubrió el metal Zinc. Desde el siglo V al XIV, más conocido como la Edad Media, la soldadura en forja fue la base de todos los desarrollos y descubrimientos realizados en la soldadura. Sin embargo, la cosa empezó a cambiar después de este período.
Soldadura durante los siglos XIV al XVII
La historia de la soldadura durante este período comienza en 1540; este fue el año en que el metalúrgico italiano Vannoccio Biringuccio lanzó De la pirotechnia. Este libro describía la operación de forja. En el mismo año, los artesanos del Renacimiento dominaron el proceso, y esto impulsó el crecimiento continuo de la soldadura en los siglos siguientes.
Otro año crítico durante este período para la soldadura fue 1568; este fue el año durante el cual un orfebre italiano, Benventuto Cellini, detalló cómo se podía usar un proceso de soldadura para soldar un aliado hecho de plata o cobre. El término soldadura se utilizó por primera vez en 1599, y en el siglo XVII no se puede producir hierro fundido por primera vez.
el año 1800
Hubo desarrollos significativos en la soldadura durante el siglo XIX. Durante este período se hizo un importante descubrimiento en la soldadura; el descubrimiento fue el uso de acetileno o llamas abiertas. ¿Qué fue esto un descubrimiento importante? Porque permitió la fabricación de intrincadas herramientas y equipos hechos de metal.
En 1836, el acetileno fue descubierto por el inglés Edmund Davy, y pronto comenzó a utilizarse en la industria de la soldadura. Sir Humphrey Davy inventó una herramienta que funciona con batería capaz de producir un arco eléctrico entre electrodos hechos de carbono en 1800. La herramienta inventada por Sir Davy se usó ampliamente para soldar metales.
el año 1880
Auguste De Meritens, un científico francés, usó con éxito el calor generado por arco para unir placas de plomo en 1881. En el mismo año, Nokolai N. Benardos, un científico ruso, junto con su compañero científico Stanislaus Olszewski, inventaron un portaelectrodos que patentaron. tanto en el Reino Unido como en los EE. UU.
Ellos año 1890
En ese momento, la soldadura por arco de carbono era el método de soldadura más popular y ampliamente utilizado. Sin embargo, el ingeniero estadounidense CL Coffin descubrió el método de soldadura por arco con electrodo metálico en 1890 y lo patentó. En el mismo año, el científico ruso NG Slavianoff utilizó la misma forma que Coffin para fundir metales en moldes.
el año 1900
Strohmenger introdujo un electrodo de metal revestido en 1990. Un revestimiento de cal añadió estabilidad al arco. En el mismo año, también se desarrollaron varios otros procesos de soldadura; estos incluían soldadura por puntos, soldadura por proyección, soldadura por costura y soldadura a tope por chispa. Además, fue al mismo tiempo que los electrodos revestidos se convirtieron en una herramienta popular para soldar.
el año 1919
Comfort Avery Adams estableció la Sociedad Estadounidense de Soldadura después del final de la Primera Guerra Mundial. El propósito de establecer la AWS fue fomentar un mayor desarrollo de los procesos de soldadura. Esta primera parte de un descubrimiento significativo relacionado con la soldadura en la era posterior a la Primera Guerra Mundial fue la invención de la corriente alterna en 1919. Sin embargo, esta invención no fue utilizada por la industria de la soldadura hasta la década de 1930.
la década de 1920
Hubo algunos desarrollos significativos en la soldadura durante este período, el más notable de ellos fue la introducción de la soldadura automática. Un método que combinaba alambres de electrodos desnudos con voltaje de arco, la soldadura automatizada se utilizó inicialmente para construir ruedas de grúas y ejes de motores desgastados. Más tarde, la industria del automóvil lo utilizó para producir carcasas para el eje trasero.
Además de lo anterior, se desarrollaron muchos electrodos de soldadura durante la década de 1920. Esto incluyó varillas con revestimiento pesado desarrolladas y utilizadas por AO Smith Company en 1927. Las varillas de electrodos extruidos se fabricaron y vendieron al público por primera vez en 1929.
Algunos de los otros descubrimientos críticos en soldadura durante la década de 1920 incluyeron el establecimiento del Instituto de Ingenieros de Soldadura. La soldadura de prueba realizada con argón y helio como gas de protección, la investigación sobre el uso de rayos X para probar soldaduras y la construcción del primer puente ferroviario soldado.
la década de 1930
En el año 1930, el New York Navy Yard desarrolló la soldadura de espárragos. El propósito principal de esto era fijar una plataforma de madera sobre una superficie hecha de metal. Dos industrias donde este proceso de soldadura fue ampliamente utilizado fueron la construcción y la construcción naval.
Durante el mismo período, el proceso de soldadura por arco sumergido también fue desarrollado por National Tube Company; se trataba de un proceso de soldadura automático que se diseñó específicamente para una fábrica de tubos con sede en McKeesport, Pensilvania. Crear costuras longitudinales en la tubería fue el propósito de desarrollar este proceso de soldadura.
En 1930, Robinoff patentó el proceso y luego lo vendió a Linde Air Products Company; aquí fue donde el proceso recibió el nombre de ‘Soldadura Unionmelt’. El proceso de soldadura por arco sumergido más avanzado pronto reemplazó al proceso de soldadura por pernos en el sector de la construcción naval; el proceso resultó ser extremadamente productivo en los astilleros. El proceso sigue siendo popular incluso hoy en día.
la década de 1940
Una idea de CL Coffin es lo que dio origen al método de soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW), patentado por Coffin en 1890. El método GTAW permite soldar en una atmósfera de gas no oxidante. A fines de la década de 1920, el HM Hobart perfeccionó el concepto utilizando helio como gas de protección. Más tarde, PK Devers reemplazó el helio con argón como gas de protección para realizar GTAW.
Hasta la década de 1940, este era el método utilizado para soldar aluminio, acero inoxidable y magnesio. En 1941, Meredith perfeccionó el proceso y lo llamó soldadura Heliarc. Más tarde, la compañía Linde Air Products patentó el proceso bajo su nombre y luego lo utilizó para desarrollar la antorcha enfriada por agua.
GTAW, uno de los procesos de soldadura más críticos, sirvió como base para el desarrollo del proceso de soldadura por arco metálico con gas (GMAW) en 1948; el desarrollo fue patrocinado por Air Reduction Company y se llevó a cabo en Battelle Memorial Institute.
Al igual que en el proceso GTAW, el arco protegido con gas se utilizó para desarrollar el proceso GMAW; la única diferencia fue que el electrodo de tungsteno fue reemplazado por un electrodo de alambre que se alimentaba continuamente. La fuente de alimentación de voltaje constante y los cables de diámetro pequeño fueron algunos cambios fundamentales que agregaron usabilidad al proceso.
Anteriormente, HE Kennedy había patentado este principio. GMAW se introdujo inicialmente como una forma de soldar metales no ferrosos. Sin embargo, la gente pronto comenzó a probar el proceso también en acero debido a su alta tasa de deposición.
la década de 1950
En 1953, Novoshilov y Lyubavski popularizaron el proceso de soldadura con Co2 y se convirtió en el método preferido para soldar aceros; esto se debió principalmente a la asequibilidad del proceso. Este proceso de soldadura consistía básicamente en utilizar soldadura con electrodos consumibles en atmósfera de gas CO2.
A pesar de utilizar equipos diseñados para el arco metálico con gas inerte, el proceso de soldadura con Co2 podría utilizarse para soldar aceros de forma económica. Esto ayudó a que el proceso de soldadura se volviera popular casi inmediatamente después de su introducción.
Un arco caliente es un arco que se usa en el proceso de Co2, y los cables de electrodos más grandes requieren corrientes relativamente altas. No mucho después, fuimos testigos del lanzamiento de cables de electrodos de menor diámetro. Esto hizo que fuera más conveniente soldar materiales delgados. Con la introducción de estos cables de electrodos y fuentes de alimentación cada vez más refinadas, la popularidad del proceso se disparó significativamente.
A fines de 1958 y principios de 1959, se desarrolló la soldadura de transferencia por inmersión o microalambre, la variación de arco de cortocircuito de GMAW. ¿Cuál fue el propósito de esta variación? Permitió realizar soldaduras en materiales delgados en todas las posiciones; pronto, se convirtió en una de las variedades más populares del proceso de soldadura por arco metálico con gas (GMAW).
la década de 1960
Algunos avances significativos ocurrieron en la industria de la soldadura en la década de 1960. Algunos de estos desarrollos o mejoras incluyeron soldadura Electroslag, Innershield y Dualshield. Durante el mismo período, Robert M. Gage inventó la soldadura por arco de plasma. El método se utilizó para realizar la pulverización de metales. La década de 1960 fue también la era en la que los franceses desarrollaron la soldadura por haz de electrones; la industria de fabricación de aviones de EE. UU. todavía utiliza este método de soldadura.
Un desarrollo significativo en la industria de la soldadura que ocurrió durante la década de 1960 fue la invención del láser. Unos años más tarde, se introdujo la soldadura por rayo láser; resultó extremadamente útil en soldadura, especialmente soldadura automatizada y de alta velocidad. Sin embargo, existen algunas desventajas significativas asociadas con este método, que es la razón por la cual no se usa soldadura en la actualidad; las dificultades incluyeron el alto costo del equipo y las aplicaciones limitadas.
En 1960, también se introdujo otro proceso de soldadura, y ese proceso fue la soldadura explosiva. En 1962, la cápsula Mercury Space fue soldada por Sciaky, una empresa de fabricación estadounidense. En 1963, hubo algunos desarrollos significativos en las pruebas de soldadura, incluida la prueba Varestraint y la antorcha Fusewelder.
Entre 1965 y 1967, aumentó el uso del láser de Co2 para cortar y soldar. Además, la soldadura por gravedad comenzó en el Reino Unido (UK) durante este tiempo. En 1969, los rusos soldaron en el espacio la SOYUZ-6, una nave espacial. Finalmente, en el año 1970 se introdujeron muchas técnicas nuevas de soldadura; el propósito de estas técnicas era garantizar el soporte para la miniaturización electrónica e incluían infrarrojos, gas caliente y fase de vapor.
La era moderna o más reciente de la soldadura
Este período comienza en 1991 y dura hasta 2013. Se descubrió que muchos de los procesos de soldadura que se utilizan hoy en día, que son más de 90, cambiaron a su estado actual durante esta era. Algunos de los desarrollos más significativos que tendrán lugar en la última era de la soldadura son las computadoras a bordo, la soldadura robótica, las mezclas de gases múltiples y los electrodos altamente sofisticados.
El primer desarrollo significativo en esta era de soldadura fue la introducción de TWI por parte de Friction Stir Welding en 1991. En 1999, se realizó el siguiente descubrimiento considerable en soldadura; era un método que aumentaba la penetración del fundente en una soldadura hasta en un 300 %.
En 2000, se introdujo la soldadura por pulsos magnéticos. El compuesto de metal también fue soldado con rayos X por primera vez en el mismo año. En 2008, se descubrió la soldadura híbrida por arco láser. Finalmente, en 2013 se llevó a cabo el desarrollo de la Soldadura-Braseado por Arco Metálico con Gas; este fue un proceso que suelda el acero utilizado en los automóviles. Finalmente, presenciamos por primera vez en el mismo año el uso de tecnología láser y una junta de solape en soldadura de aluminio y acero de bajo carbono.
¿Cuál es el futuro de la soldadura?
Habiendo pasado por todas las diferentes eras de la soldadura hasta la fecha, ahora estamos en condiciones de predecir cómo será el futuro de la soldadura. En primer lugar, esperamos que las operaciones de soldadura integren completamente los mecanismos de control de procesos y la fabricación ágil. Además, a medida que la soldadura se integra cada vez más en el diseño de fabricación y se alinea con los sistemas de información, esperamos que el proceso de soldadura se automatice más.
Además de lo anterior, esperamos que los materiales diseñados para ser soldados sean un requisito esencial en la fabricación de productos futuros; es probable que estos materiales incluyan materiales inteligentes y de alta resistencia con chips de computadora incorporados que monitorean el rendimiento del ciclo de vida de la soldadura. En el futuro, estos materiales podrían crear muchas oportunidades nuevas para la industria de la soldadura.
En el futuro, el modelado de soldadura se convertirá en una parte crucial del proceso que busca la soldadura integrada en todo el ciclo de vida de fabricación. Por último, los requisitos energéticos para la soldadura se reducirán significativamente con el desarrollo de estos materiales inteligentes, lo que ayudará a reducir los costes de soldadura.