Historia del desarrollo de la tecnología de soldadura
La tecnología de soldadura surgió con la aplicación de metales. Los métodos de soldadura antiguos eran principalmente soldadura por fundición, soldadura fuerte y soldadura por forja. Los platillos de cobre con hojas de hierro fabricados en la dinastía Shang de China se fundían y soldaban con hierro y cobre. La línea de fusión cobre-hierro en su superficie es tortuosa y bien combinada. Durante el Período de Primavera y Otoño y el Período de los Reinos Combatientes, había múltiples dragones en la base de bronce del tambor en la tumba de Zeng Houyi, que estaban soldados entre sí en secciones. Después del análisis, los ingredientes utilizados son similares a la soldadura blanda moderna.
Las espadas fabricadas durante el Período de los Reinos Combatientes tenían hojas de acero y lomo de hierro forjado, que generalmente eran calentadas, forjadas y soldadas. Según el libro "Tiangong Kaiwu" escrito por la dinastía Song en la dinastía Ming, en la antigua China, el cobre y el hierro se calentaban juntos en un horno y se forjaban en cuchillos y hachas. Se rociaba barro amarillo o tierra vieja tamizada sobre las juntas; para separarlos. El ancla grande está forjada y soldada. En la Edad Media, también se utilizaban métodos de forja y soldadura para fabricar armas en Damasco, Siria.
La antigua tecnología de soldadura se ha mantenido durante mucho tiempo al nivel de la soldadura por fundición, la soldadura por forja y la soldadura fuerte. La fuente de calor utilizada es el fuego, la temperatura es baja y la energía no está concentrada. No se puede utilizar para soldar piezas de trabajo con grandes secciones transversales y soldaduras largas, y solo se puede utilizar para fabricar joyas, herramientas sencillas y armas.
A principios del siglo XIX, Davis en el Reino Unido descubrió dos fuentes de calor de alta temperatura que pueden fundir parcialmente los metales: el arco eléctrico y la llama de oxiacetileno. De 1885 a 1887, Bernardos de Rusia inventó la abrazadera de soldadura por arco con electrodo de carbono; en 1900, apareció nuevamente la soldadura con termita.
A principios del siglo XX, se utilizaba la soldadura por arco con electrodo de carbono y la soldadura con gas, y al mismo tiempo apareció la soldadura por arco con electrodo de capa fina. El arco es relativamente estable, el baño fundido está protegido por escoria y se mejora la calidad de la soldadura, lo que lleva la soldadura por arco manual a una etapa práctica. Desde la década de 1920, la soldadura por arco se ha convertido en un método de soldadura importante.
Durante este período, la American Noble Company utilizó el voltaje del arco para controlar la velocidad de alimentación de la varilla de soldadura y fabricó una máquina automática de soldadura por arco, que se convirtió en el comienzo de la mecanización y automatización de la soldadura. En 1930, Robinov de los Estados Unidos inventó la soldadura por arco sumergido con alambre y fundente, y se desarrolló aún más la mecanización de la soldadura. En la década de 1940, para satisfacer las necesidades de soldadura de aluminio, aleaciones de magnesio y acero aleado, se introdujeron uno tras otro electrodos de tungsteno y gases inertes metálicos.
En 1951, el Instituto de Investigación de Soldadura Patton de la Unión Soviética creó la soldadura por electroescoria, que se convirtió en un método de soldadura eficiente para piezas gruesas. En 1953, Lyubavsky y otros en la Unión Soviética inventaron la soldadura por arco con protección de gas y dióxido de carbono, lo que promovió la aplicación y el desarrollo de la soldadura por arco con protección de gas, como la soldadura por arco con protección de gas mixto, la soldadura por arco con junta de escoria de gas con alambre con núcleo fundente y la soldadura por arco con protección automática. -soldadura por arco blindado.
La soldadura por arco de plasma fue inventada por Gage en los Estados Unidos en 1957; la soldadura por haz de electrones, inventada por Alemania y Francia en la década de 1940, también se aplicó y desarrolló en la década de 1950. En la década de 1960, reaparecieron los métodos de soldadura por plasma, haz de electrones y soldadura por láser, marcando un nuevo desarrollo en la soldadura por fusión de alta densidad de energía, que mejoró enormemente la soldabilidad de los materiales y permitió que muchos materiales y estructuras que son difíciles de soldar con otros métodos. ser soldado con soldadura.
Otras tecnologías de soldadura incluyen la soldadura por resistencia inventada por Thompson en los Estados Unidos en 1887 y utilizada para soldadura por puntos y soldadura de costura de placas delgadas. La soldadura por costura es el primer método de soldadura semimecanizada en soldadura a presión. A medida que avanza la soldadura, la pieza de trabajo es empujada hacia adelante mediante dos rodillos. En la década de 1920, la soldadura a tope se utilizaba para soldar varillas y cadenas. En este punto, la soldadura por resistencia ha entrado en la etapa práctica. En 1956, Jones de los Estados Unidos inventó la soldadura ultrasónica; Chudkov de la Unión Soviética inventó la soldadura por fricción; en 1959, el Instituto de Investigación de Stanford de los Estados Unidos estudió con éxito la soldadura explosiva; a fines de la década de 1950, la Unión Soviética fabricó equipos de soldadura por difusión al vacío; .
Proceso de soldadura
Existen más de 40 métodos de soldadura de metales, que se dividen principalmente en tres categorías: soldadura por fusión, soldadura a presión y soldadura fuerte.
La soldadura por fusión es un método para calentar la interfaz de la pieza de trabajo hasta un estado fundido sin aumentar la presión durante el proceso de soldadura. Durante la soldadura, la fuente de calor calienta y funde rápidamente la interfaz entre las dos piezas a soldar, formando un charco fundido. El baño fundido avanza con la fuente de calor y, después de enfriarse, se forma una soldadura continua para conectar las dos piezas de trabajo en un todo.
Durante el proceso de soldadura, si la atmósfera está en contacto directo con el baño fundido de alta temperatura, el oxígeno de la atmósfera oxidará el metal y varios elementos de la aleación. El nitrógeno y el vapor de agua de la atmósfera ingresan al baño fundido y, durante el proceso de enfriamiento posterior, también se formarán defectos como poros, inclusiones de escoria y grietas en la soldadura, deteriorando la calidad y el rendimiento de la soldadura.
Para mejorar la calidad de la soldadura se han desarrollado diversos métodos de protección. Por ejemplo, la soldadura por arco con protección de gas utiliza argón, dióxido de carbono y otros gases para aislar la atmósfera y proteger el arco y la tasa del charco fundido durante la soldadura. Otro ejemplo es cuando se suelda acero, agregando polvo de ferrotitanio con alta afinidad por el oxígeno al recubrimiento del electrodo para la desoxidación; Puede Protege los elementos beneficiosos manganeso y silicio en la varilla de soldadura para que no se oxiden y entren en el baño fundido, y obtiene soldaduras de alta calidad después del enfriamiento.
La soldadura a presión consiste en unir dos piezas entre sí en estado sólido bajo presión, también llamada soldadura en estado sólido. Un proceso de soldadura a presión comúnmente utilizado es la soldadura a tope por resistencia. Cuando una corriente eléctrica pasa a través del extremo de conexión de dos piezas de trabajo, debido a la gran resistencia, la temperatura aumenta. Cuando se calientan a un estado plástico, se conectan en un todo bajo la acción de la presión axial.
La característica común de varios métodos de soldadura por presión es que se aplica presión durante el proceso de soldadura sin material de relleno. La mayoría de los métodos de soldadura a presión, como la soldadura por difusión, la soldadura de alta frecuencia y la soldadura a presión en frío, no tienen un proceso de fusión, por lo que no hay problema de que los elementos beneficiosos de la aleación se quemen ni de que los elementos dañinos invadan la soldadura, lo que simplifica el proceso de soldadura y mejora la seguridad de la soldadura. y condiciones sanitarias. Al mismo tiempo, dado que la temperatura de calentamiento es menor que la de la soldadura por fusión, el tiempo de calentamiento es corto y la zona afectada por el calor es pequeña. Muchos materiales que son difíciles de soldar mediante soldadura por fusión a menudo se pueden soldar mediante soldadura a presión para formar uniones de alta calidad con la misma resistencia que el metal base.
La soldadura fuerte utiliza materiales metálicos con puntos de fusión inferiores a los de la pieza de trabajo como metal de aportación, calentando la pieza de trabajo y el metal de aportación a temperaturas superiores y inferiores al punto de fusión de la pieza de trabajo, humedeciendo la pieza de trabajo con metal de aportación líquido y Al llenar el espacio de la interfaz, se realiza la difusión mutua entre los átomos con la pieza de trabajo, realizando así el método de soldadura.
La soldadura que se forma al soldar dos conectores se llama soldadura. Durante la soldadura, ambos lados de la soldadura se verán afectados por el calor de la soldadura y la estructura y las propiedades cambiarán. Esta área se llama zona afectada por el calor. Durante la soldadura, debido a diferencias en el material de la pieza de trabajo, corriente de soldadura, etc. Después de soldar, la soldadura y la zona afectada por el calor pueden sobrecalentarse, volverse quebradizas, endurecerse o ablandarse, lo que también puede reducir el rendimiento de la soldadura y empeorar la soldabilidad. Por tanto, es necesario ajustar las condiciones de soldadura. Precalentar la interfaz de la pieza soldada antes de soldar, mantener el calor durante la soldadura y el tratamiento térmico posterior a la soldadura pueden mejorar la calidad de la soldadura.
Además, la soldadura es un proceso de calentamiento y enfriamiento local rápido. Debido a las limitaciones del cuerpo de la pieza de trabajo circundante, la zona de soldadura no puede expandirse ni contraerse libremente, y la soldadura enfriada producirá tensión y deformación de soldadura. . Después de soldar, los productos importantes deben eliminar la tensión de soldadura y corregir la deformación de la soldadura.
La tecnología de soldadura moderna ha sido capaz de realizar soldaduras con propiedades mecánicas iguales o incluso superiores a las de los objetos conectados sin defectos internos ni externos. Las posiciones mutuas de los cuerpos soldados en el espacio se denominan uniones soldadas. La resistencia de la unión no sólo se ve afectada por la calidad de la soldadura, sino también por su geometría, tamaño, tensión y condiciones de trabajo. Las formas básicas de juntas son juntas a tope, juntas traslapadas, juntas en forma de T (juntas positivas) y juntas de esquina.
La forma de la sección transversal de la soldadura a tope depende del espesor del cuerpo soldado antes de soldar y de la forma de la ranura de los dos bordes. Al soldar placas de acero gruesas, se hacen ranuras de varias formas en las uniones para facilitar la penetración de la soldadura, de modo que la varilla o el alambre de soldadura puedan alimentarse fácilmente. Las formas de ranura incluyen ranura de soldadura de un solo lado y ranura de soldadura de doble cara. Al seleccionar la forma de la ranura, además de garantizar la penetración, también se deben considerar factores como la soldadura conveniente, menos relleno de metal, pequeña deformación de la soldadura y bajos costos de procesamiento de la ranura.
Cuando dos placas de acero de diferentes espesores se unen a tope, para evitar una concentración severa de tensiones debido a cambios drásticos en la sección transversal, el borde más grueso de la placa a menudo se adelgaza gradualmente para lograr el mismo espesor en los dos bordes traseros. La resistencia estática y la resistencia a la fatiga de las juntas a tope son mayores que las de otras juntas. La soldadura a tope suele preferirse para conexiones que funcionan bajo cargas alternas y de impacto o en recipientes criogénicos y de alta presión.
Las juntas traslapadas tienen una preparación simple antes de la soldadura, un montaje conveniente, una pequeña deformación de la soldadura y tensión residual, y a menudo se utilizan para la instalación in situ de juntas y estructuras sin importancia. En general, las juntas solapadas no son adecuadas para trabajar bajo cargas alternas, medios corrosivos o temperaturas altas o bajas.
Las juntas en T y las juntas de esquina se utilizan a menudo para necesidades estructurales.
Las características operativas de las soldaduras de filete incompletas en juntas en T son similares a las de las juntas traslapadas. Cuando la soldadura es perpendicular a la dirección de la fuerza externa, se convierte en una soldadura de filete frontal y la forma de la superficie de la soldadura provocará diversos grados de concentración de tensión. Las tensiones en las soldaduras de filete de penetración son similares a las de las juntas a tope.
La capacidad de carga de las juntas de filete es baja y generalmente no se usa sola. Solo se puede mejorar cuando está completamente soldada o tiene soldaduras de filete por dentro y por fuera. estructuras cerradas.
Los productos soldados son más ligeros que las piezas remachadas y las piezas fundidas y forjadas, lo que puede reducir su propio peso y ahorrar energía para los vehículos de transporte. Esta soldadura tiene un buen rendimiento de sellado y es adecuada para la fabricación de diversos contenedores. El desarrollo de la tecnología de procesamiento combinado combina la soldadura con la forja y la fundición, lo que puede producir estructuras soldadas por fundición a gran escala, económicas y razonables y estructuras soldadas forjadas con altos beneficios económicos. El proceso de soldadura puede utilizar materiales de manera efectiva, y la estructura soldada puede usar materiales con diferentes propiedades en diferentes partes, aprovechando al máximo las fortalezas de varios materiales para lograr economía y alta calidad. La soldadura se ha convertido en un método de procesamiento indispensable y cada vez más importante en la industria moderna.
En el procesamiento de metales moderno, la soldadura se desarrolló más tarde que la fundición y la forja, pero se desarrolló rápidamente. El peso de las estructuras soldadas representa aproximadamente el 45% de la producción de acero, y la proporción de estructuras soldadas de aluminio y aleaciones de aluminio también está aumentando.
En el futuro proceso de soldadura, por un lado, debemos desarrollar nuevos métodos de soldadura, equipos de soldadura y materiales de soldadura para mejorar aún más la calidad, seguridad y confiabilidad de la soldadura, como mejorar el arco existente, el arco de plasma, el arco electrónico haz, láser y otras energías de soldadura; utilizar tecnología electrónica y tecnología de control para mejorar el rendimiento del proceso del arco y desarrollar un método de seguimiento del arco confiable y liviano.
Por otro lado, es necesario mejorar el nivel de mecanización y automatización de la soldadura, como el control de programas y el control digital de las máquinas de soldar; desarrollar máquinas de soldar especiales para realizar la automatización completa del proceso desde la preparación, la soldadura hasta la soldadura. control de calidad en soldadura automatizada En la línea de producción, la promoción y expansión de manipuladores de soldadura CNC y robots de soldadura pueden mejorar el nivel de producción de soldadura y mejorar las condiciones de higiene y seguridad de la soldadura.
La soldadura (de plástico) es un método de fusionar las superficies de dos o más productos termoplásticos en uno mediante calentamiento y extrusión u otros métodos.