Cum funcționează sudarea?
Zgârie-nori, mașini exotice, lansări de rachete - anumite lucruri vă atrag atenția. Sudarea , aparent, nu este una dintre ele. Poate ți-ai petrecut întreaga viață fără să te gândești vreodată la subiect. Cu siguranță vei fi surprins de faptul că, conform unor estimări, sudarea afectează până la 50 la sută din produsul național brut al Statelor Unite ale Americii. Fără sudare, niciunul dintre acei zgârie-nori, mașini sau rachete uimitoare nu ar exista.
Sudarea este în principal o metodă de îmbinare a două bucăți de metal. Deși există și alte modalități de îmbinare a metalelor (nituire, lipire...), sudarea a devenit prima alegere datorită rezistenței, eficienței și versatilității .
Există multe metode de sudare , iar altele noi sunt descoperite. Unele procese folosesc căldura pentru a topi cele două bucăți de metal împreună, adăugând adesea „umplutură” îmbinării pentru a acționa ca un agent de lipire. Alte metode se bazează pe presiune pentru a lega metalul împreună, iar unele folosesc o combinație de căldură și presiune. Spre deosebire de lipire, în care piesele metalice care se îmbină rămân neschimbate, procesul de sudare schimbă întotdeauna materialul de îmbinat.
Acest lucru poate părea oarecum neimportant, dar este esențial pentru a înțelege de ce sudarea produce îmbinări atât de puternice. În procesele de lipire și lipire, două bucăți de metal sunt unite prin introducerea unui al treilea material (cu un punct de topire mai scăzut) în amestec. Adăugarea acelui al treilea material între suprafețele pieselor originale leagă piesele împreună. Legătura, totuși, este la fel de puternică ca materialul de legătură. Sudarea, pe de altă parte, elimină intermediarul și unește piesele originale direct între ele. Rezultatul este o legătură puternică, coerentă, care este adesea la fel de puternică ca materialul în sine.
În acest articol, vom arunca o privire mai atentă asupra exact cum funcționează sudarea . Vom examina, de asemenea, câteva dintre numeroasele situații în care se utilizează sudarea,cu expertiza și echipamentul necesar pentru ca totul să se întâmple. Dar înainte de a o face, să vedem de unde a început totul.
Cu toate utilajele implicate în procesele de sudare, este posibil să vă gândiți la sudare ca un proces relativ nou. În realitate, sudura există de mii de ani. Exemple timpurii de sudare au fost găsite în locații variind din Irlanda până în India, unele datând din epoca bronzului. Desigur, aceste civilizații nu aveau cantitatea mare de unelte și mașini la care au acces acum sudorii. Cum au reușit să sude?
Procedeul pe care l-au folosit este cunoscut sub numele de forjare. Pentru a începe procesul, fierarii ar încălzi metalul până când acesta a fost de culoare roșu aprins (dar încă nu lichid). Fierarii puneau apoi cele două piese, ușor suprapuse, pe nicovală și le nituiau împreună. Nituirea are mai multe limitări. Numai metalele relativ moi pot fi nituite unele pe altele, iar procesul este foarte laborios. În locurile fără electricitate, însă, procedura este încă folosită.
Forjarea a fost singura posibilitate până în secolul al XIX-lea. Cu toate acestea, odată cu debutul revoluției industriale, numeroase descoperiri au împins dezvoltarea sudurii. Cercetarea energiei electrice a adus electrozi și arcuri electrice. Tortele rudimentare au fost dezvoltate la mijlocul secolului. Ambele descoperiri vor influența semnificativ metodele de sudare ale secolului următor.
Până la sfârșitul anilor 1800, sudarea devenea forța motrice în producție. Cu toate acestea, metodele acestei epoci nu erau perfecte. Oxidarea (procesul de legare a metalelor în particulele de oxigen din atmosferă) a avut loc în timpul procesului de sudare, iar îmbinările sudate au fost poroase și casante. Astfel de suduri prezintă un risc grav pentru lucrători. De exemplu, în perioada 1895-1905, cazane prost construite au explodat zilnic, provocând mii de morți. Era clar o nevoie urgentă de metode de sudare mai bune. Mai jos vom afla mai multe despre metodele noi și îmbunătățite, începând cu o privire mai atentă asupra specificului meșteșugului.
Suda pe mare și în spațiu
Sudorii scafandrii repară în mod obișnuit navele și platformele petroliere, de obicei folosind sudarea cu arc electric (negătând utilizarea flăcării). Sudarea în spațiu este la celălalt capăt al spectrului. Vidul spațiului creează un mediu de sudare ideal deoarece nu există gaze care să interacționeze cu punctul de sudură.
Sudarea în afara atmosferei terestre a făcut posibilă Stația Spațială Internațională.
Specificații în sudare 
Ca și șahul , sudarea este ușor de învățat, dar dificil de stăpânit. Sudorii profesioniști au un număr mare de variabile diferite de luat în considerare atunci când execută lucrarea. Indiferent cât de complicată ar fi lucrarea, sunt necesare doar trei lucruri pentru a o finaliza: echipament de sudură , material de sudare și echipament de siguranță . Cele mai de bază echipamente de sudură, pentru utilizare ocazională într-un atelier la domiciliu, se găsesc la mai puțin de 100 de euro. Este de obicei ca aceste dispozitive să fie destinate sudării cu arc electric (REL) sau sudării cu electrozi. Multe unități au doar un comutator pornit/oprit în ceea ce privește comenzile, ceea ce le face ușor de utilizat. Cu toate acestea, unele dispozitive (cum ar fi cele utilizate în sudarea cu laser) sunt atât de scumpe și complexe încât sunt folosite doar în industriile mari. În ceea ce privește materialele, unele sunt mai ușor de sudat decât altele. Oțelul poate fi o alegere excelentă datorită rezistenței, disponibilității și sudabilității sale. De regulă, cu cât oțelul este mai puternic, cu atât este mai dificil de sudat. În consecință, mai multe aliaje de oțel au fost dezvoltate prin sudare. Desigur, aproape orice metal poate fi sudat, inclusiv fonta, bronzul, aluminiul și chiar titanul, deși acesta din urmă necesită o atmosferă foarte protejată, deoarece metalul este foarte reactiv. Indiferent ce sudați, rețineți:
siguranța în primul rând . Dacă ați văzut vreodată sudarea în persoană, puteți asista la lumina orbitoare pe care o creează procesul. Privind direct la locul de sudare fără protecție poate produce inflamație dureroasă a corneei, cu o senzație asemănătoare nisipului în ochi. Nu este de mirare că o mască bună de sudură este o condiție prealabilă pentru orice echipament de protecție. Măștile de sudură sunt disponibile în mai multe stiluri. Cele mai simple sunt cele care au un panou întunecat prin care se uită sudorul în timp ce sudează.Măștile mai avansate se întunecă automat pe măsură ce punctul de sudură devine mai luminos. Pe lângă luminozitatea orbitoare, sudarea poate genera temperaturi de până la 5.500 de grade Celsius și numeroase scântei, necesitând mănuși și mâneci lungi.
În cele din urmă, o ventilație adecvată este esențială, în funcție de metoda de sudare. Sudorii pot fi expuși la substanțe nocive precum plumbul, mercurul și monoxidul de carbon. Supapele de aerisire pot preveni acumularea de fum în zona de lucru.
Cum funcționează sudarea
Suntem gata să începem sudarea. Cele mai multe îmbinări sudate astăzi se încadrează în una din două categorii: sudarea cu arc și sudarea cu gaz.
Sudarea cu arc folosește un arc electric pentru a topi materialele de lucru, precum și materialul de umplutură pentru îmbinările sudate. Sudarea cu arc implică atașarea unui fir de împământare la materialul de sudură sau la altă suprafață metalică. Al doilea fir este plasat pe materialul de sudat. După ce firul este ușor separat de material, se creează un arc electric. Arată ca atunci când tragi cablurile de aprindere din baterie. Arcul unește apoi piesele de lucru împreună cu un material de umplutură care ajută la ținerea pieselor împreună.
Aducerea umpluturii în îmbinare necesită o mână fermă și un ochi pentru detalii. Pe măsură ce tija se topește, sudorul trebuie să introducă continuu material suplimentar în îmbinare folosind mișcări mici și sigure. Aceste mișcări sunt cele care conferă sudurilor aspectul lor deosebit. Mișcarea prea rapidă sau prea lent sau menținerea arcului prea aproape sau prea departe de material poate crea suduri proaste.
Sudarea REL, sudarea cu gaz inert (cunoscută în mod obișnuit sub denumirea de sudare cu gaz inert din metal sau MIG) și sudarea cu arc cu tungsten (numită adesea gaz inert din tungsten sau sudare TIG) sunt sudarea cu arc.
Aceste trei metode comune au avantajele și dezavantajele lor. Sudarea cu electrozi, de exemplu, este ieftină și ușor de învățat. De asemenea, este mai lent și mai puțin versatil decât alte metode. În schimb, sudarea TIG este dificil de învățat și necesită echipamente speciale de sudare. Cu toate acestea, sudarea TIG produce suduri de înaltă calitate și poate suda materiale pe care alte metode nu le pot suda.
Sudarea cu gaz este o altă metodă populară de sudare. Acest proces folosește de obicei o pistoletă de acetilenă/oxigen pentru a topi materialul de lucru și tija de sudură. Sudorul controlează lanterna și tija simultan, creând astfel un control total asupra sudurii. Deși sudarea cu gaz este mai puțin obișnuită în industrie, este încă adesea folosită pentru întreținere și reparații, precum și pentru sculpturi (mai multe despre asta mai târziu).
„ Sudarea extremă”
Arcurile electrice încinse și torțele nu sunt o joacă de copii, dar există modalități mai extreme de a suda. Sudarea prin explozie folosește presiunea creată de o explozie puternică pentru a uni metalele între ele. Sudarea cu fascicul laser se bazează pe lasere puternice pentru a fuziona metalele. Sudarea cu ultrasunete folosește vibrații de înaltă frecvență care fac ca moleculele de metal să rezoneze și astfel să se unească.
O sudură bună este greu de găsit
Ne putem aminti de istoria sudurii și că sudurile fragile și poroase au cauzat probleme serioase de siguranță în aplicațiile industriale. O mare parte din problema cu acele prime suduri provine din oxidare. Pe măsură ce știința sudurii a avansat, la fel au avansat și metodele de protecție a locului de sudare de oxigen. La sudarea cu electrozi, de exemplu, electrodul este acoperit cu un strat protector. Această protecție are mai multe scopuri diferite, dintre care unul este de a crea un scut de gaz pentru punctul de sudare. Sudarea MIG și TIG merge până acolo încât utilizează rezervoare de gaz care învăluie continuu punctul de sudură în gaze inerte. Protecția punctului de sudare împotriva oxidării este esențială pentru formarea unei suduri puternice.
Procesul de pregătire în sine este poate la fel de important pentru producerea de suduri puternice. Asigurarea faptului că materialele de lucru sunt lipsite de grăsime, murdărie și praf este doar primul pas în pregătirea corectă a îmbinării sudate. Alegerea tipului potrivit de îmbinare este crucială pentru o sudură de calitate.
După sudare, puteți verifica calitatea sudurii în mai multe moduri. O inspecție vizuală poate arăta că sudorul a lucrat la viteză sau amperaj greșit, creând fisuri și nereguli lungi. De asemenea, sudorii își pot controla activitatea prin testarea particulelor magnetice, penetrarea lichidului, testarea cu ultrasunete, inspecția cu raze X, testarea presiunii sau alte metode. Testarea distructivă, care distruge sudura în procesul de control, este adesea folosită pentru a determina calitatea sudurii.Indiferent de testul utilizat, asigurarea faptului că sudura este puternică și sigură este un pas important în proces.
Sudura în industrie și artă
Cele mai multe locuri de muncă de sudare sunt legate de producția din industrii. Industria auto, construcții navale, construcții comerciale, construcție de poduri - lista lucrărilor de sudare continuă.
Deși majoritatea sudorilor sunt bărbați, mii de femei își câștigă existența prin sudură. Femeile sudoare au jucat roluri cheie în construcțiile navale în timpul celui de-al Doilea Război Mondial.
Una dintre cele mai interesante aplicații ale sudării vine din comunitatea artistică. Unele dintre primele exemple de sudare vreodată au fost opere de artă, cum ar fi stâlpul de fier din Delhi, India, și boluri și capace de aur care datează de mai bine de 1.000 de ani. Structuri precum arcadele Sf. Louis Gateway (192 de metri înălțime și construită pentru a rezista 1.000 de ani) și Atomiul din Bruxelles ilustrează cât de departe a ajuns arta sudării.
Tradiția sudurii artistice rămâne puternică, deoarece sudarea creează sculpturi masive care cântăresc câteva tone. Deși artiștii reprezintă doar un mic segment al industriei de sudare, ei pot arăta potențialul sudurii altor milioane.
