تاریخچه جوشکاری؛ از کارگاه‌های کوچک تا کارخانه‌های بزرگ

جوشکاری چیزی نیست که فقط مخصوص کارخانه‌ها یا آدم‌های فنی باشد؛ در واقع، یک بخش مهم از زندگی روزمره‌ی ماست، حتی اگه خودمان از آن بی‌خبر باشیم! از ساخت ماشین گرفته تا پل‌ها، هواپیماها و حتی وسایل پزشکی، همه‌ی این موارد به جوشکاری وابسته هستند؛ اما این مهارت از کجا آمده است؟ اگر تاریخچه جوشکاری برای‌تان جالب است و می‌خواهید بدانید که انسان‌ها چطور از چکش و آتش به لیزر و ربات جوشکاری رسیدند، این مقاله مخصوص شماست، خواندن آن را از دست ندهید!

تاریخچه جوشکاری

داستان جوشکاری از دل تاریخ شروع شده و تا امروز راه زیادی را آمده است؛ از روزگار باستان که آدم‌ها با چکش و آتش، فلزات را به هم متصل می‌کردند، تا انقلاب صنعتی که همه‌چیز را زیر و رو کرد، جوشکاری همیشه یک هنر و علم پررنگ بوده است.

دوران باستان؛ از عصر برنز تا آهن

هزاران سال پیش، در عصر برنز، یعنی حدود ۳۵۰۰ سال قبل از میلاد، بشر شروع کرد به کار با فلزاتی مثل مس و برنز؛ مصری‌های باستان با ذغال چوب فلزات را داغ می‌کردند و با فشار و چکش‌کاری، چیزهایی مثل شمشیر و جعبه‌های طلایی درست می‌کردند؛ نمونه‌هایی از این جعبه‌های کوچک طلایی در مصر و شرق مدیترانه پیدا شده که نشان می‌دهد جوشکاری حتی در آن زمان هم کار ساده‌ای نبوده است! در عصر برنز، فلز را تا حد نرم‌شدن داغ می‌کردند و بعد با ضربه به هم می‌چسباندند؛ این روش، که به آن جوشکاری آهنگری هم می‌گویند، برای قرن‌ها اصلی‌ترین راه وصل‌کردن فلزات بوده است.

وقتی به عصر آهن رسیدیم، یعنی حدود ۱۵۰۰ تا ۱۰۰۰ سال قبل از میلاد، کار با آهن رواج پیدا کرد؛ در خاورمیانه و مصر، آهنگران حرفه‌ای پیدا شدند که سنگ آهن را در کوره‌های ذغالی حرارت می‌دادند، ناخالصی‌های آن را می‌گرفتند و با چکش‌کاری به آن شکل می‌دادند؛ ابزار و سلاح‌های آهنی این دوره هنوز هم جزو شاهکارهای تاریخ هستند؛ یک نمونه شگفت‌انگیز آن هم ستون آهنی دهلی در هند است که حدود سال ۳۱۰ میلادی ساخته شده و نشان می‌دهد آهنگران هندی چقدر در جوشکاری و کار با آهن مهارت داشتند؛ البته در کنار مردم خاورمیانه و مصر، رومی‌ها هم در اروپا جوشکاری‌های بزرگی انجام می‌دادند و فلزاتی مثل نقره، طلا و آهن را به هم متصل می‌کردند.

Welding was a science first conjured amid the fiery ovens of ancient blacksmiths; today more than 50% of all U.S. products require some form of welding.

جوشکاری علمی بود که نخست در کوره‌های آتشین آهنگران باستانی شکل گرفت؛ امروزه بیش از ۵۰٪ از محصولات ایالات متحده به نوعی به جوشکاری نیاز دارند.

منبع: history.com

قرون وسطی؛ آهنگری در اوج

در قرون وسطی، از حدود ۵۰۰ تا ۱۵۰۰ میلادی، آهنگری به اوج خودش رسید؛ در این دوره آهنگران با کوره‌های ذغالی، آهن را داغ می‌کردند و با چکش‌کاری، از شمشیر و زره گرفته تا قفل و نعل اسب می‌ساختند؛ در قرون وسطی، در هر روستا و شهری، آهنگری بود که همه به آن نیاز داشتند؛ در همین دوره، متالورژی کم‌کم شکل علمی گرفت؛ سال ۱۵۴۰، وانوچیو بیرینگوچیو ایتالیایی، کتابی نوشت به اسم دی لا پیروتکنیا که اولین کتاب چاپی درباره متالورژی بود و توضیح داده بود که چطور آهن را ذوب کنند و به آن شکل بدهند؛ در ادامه، در سال ۱۵۵۶، گرگیوس آگریکولا با کتاب دی ره متالیکا، متالورژی را به یک علم رسمی تبدیل کرد.

انقلاب صنعتی؛ شروع جوشکاری مدرن

تا قرن نوزدهم، جوشکاری آهنگری هنوز روش اصلی بود، اما با انقلاب صنعتی (۱۷۶۰ تا ۱۸۴۰) همه‌چیز عوض شد؛ کشف قوس الکتریکی و الکترودها، جوشکاری را از یک کار دستی به یک فرآیند علمی و صنعتی تبدیل کرد.

هامفری دیوی و اولین قوس الکتریکی

اولین جرقه با هامفری دیوی، یک شیمیدان انگلیسی، زده شد؛ هامفری در سال ۱۸۰۰، فهمید که با باتری می‌تواند بین دو الکترود کربنی یک قوس پرنور درست کند که فلزات را ذوب می‌کرد؛ این قوس الکتریکی مثل یک انقلاب بود! چند سال بعد، در ۱۸۰۲، واسیلی پتروف، دانشمند روس، توانست قوس الکتریکی پایداری درست کند و نشان بدهد که می‌تواند فلزات را حسابی ذوب کند.

کشف استیلن و آماده‌سازی برای جوشکاری گازی

چند سال بعد، یعنی در سال 1836، ادموند دیوی، پسرعموی هامفری، استیلن را کشف کرد؛ این گاز بعدها در دهه 1900، با اختراع مشعل‌های مناسب، راه را برای جوشکاری و برش اکسی‌سوخت باز کرد. در سال 1881، یک مهندس فرانسوی به اسم اگوست د مریتنس، از قوس الکتریکی برای وصل‌کردن صفحات سربی باتری‌ها استفاده کرد؛ 6 سال بعد، نیکولای برناردوس و استانیسلاو اولشفسکی این روش را به اسم جوشکاری قوس کربن ثبت اختراع کردند؛ این دستگاه، اولین دستگاه جوشکاری واقعی بود و تا اوایل قرن بیستم حسابی محبوب شد.

قوس الکتریکی هامفری دیوی جرقه‌ای بود که جوشکاری را متحول کرد؛ حالا با دستگاه‌های جوش پیشرفته فرونیوس، شما می‌توانید این جرقه را در کارگاه‌های خودتان زنده کنید؛ برای پیداکردن بهترین ابزار جوشکاری برای پروژه‌هایی که دارید، می‌توانید از طریق راه‌های زیر با کارشناسان ما در تیم فرونیوس در تماس باشید.

[email protected]

02188541457

02188541456

جوشکاری استیک؛ نقطه عطفی در تاریخ جوش

در سال 1888 تا 1890 یک قدم بزرگ دیگر هم در دنیای جوشکاری برداشته شد، وقتی که نیکولای سلاویانو و سی.ال. کافین ایده انتقال فلز ذوب‌شده از طریق قوس را مطرح کردند؛ کافین روشی به اسم جوشکاری استیک (یا SMAW) را ثبت کرد که در آن فلز ذوب‌شده از الکترود برای پرکردن اتصالات استفاده می‌شد؛ این روش یک نقطه عطف بود، چراکه جوشکاری را دقیق‌تر و کاربردی‌تر می‌کرد.

از طرف دیگر، ایلیهو تامسون در سال 1877 جوشکاری مقاومتی را کشف کرد و در سال 1885 اولین جوشکار الکتریکی را ساخت؛ به‌همین‌خاطر، خیلی‌ها تامسون را پدر جوشکاری مدرن می‌شناسند؛ یک روش جوشکاری دیگر هم به اسم جوشکاری ترمیت در سال 1893 توسط هانس گلدشمیت اختراع شد که از این روش در سال 1899 برا وصل‌کردن ریل‌های راه‌آهن آلمان استفاده شد.

قرن بیستم؛ جوشکاری در خدمت صنعت

اوایل قرن بیست، استرومنگر الکترودهای پوشش‌دار را معرفی کرد که قوس پایدارتری درست می‌کردند و کیفیت جوش را حسابی بالا برده بودند؛ اسکار کیلبرگ هم بین سال‌های 1907 تا 1914 این الکترودها را با یک پوشش مخصوص از کربنات و سیلیکات بهتر کرد؛ در جنگ جهانی اول (۱۹۱۴-۱۹۱۸)، نیاز به ساخت کشتی، هواپیما و تسلیحات نظامی، جوشکاری را به برگ برنده دنیای صنعت تبدیل کرد؛ در این دوره انگلستان و آلمان از جوشکاری قوس الکتریکی برای ساخت کشتی و هواپیما استفاده می‌کردند و این موضوع باعث شد جوشکاری شهرت زیادی پیدا کند.

در قرن بیستم با شروع جنگ جهانی اول، صنعت جوشکاری یک جهش بزرگ داشت؛ انگار همه‌چیز دست‌به‌دست هم داده بود تا این صنعت با سرعت نور پیشرفت کند.

تشکیل نهاد تخصصی و ورود جوشکاری AC

در سال 1919، انجمن جوشکاری امریکا (AWS) تاسیس شد تا جوشکاری به‌شکل علمی‌تر و حرفه‌ای‌تر پیش برود؛ در همان سال، سی.جی. هوسلاگ، جوشکاری با جریان متناوب (AC) را اختراع کرد، ولی تا دهه 1930 که الکترودهای سنگین‌تر وارد بازار شدند، این روش زیاد رواج پیدا نکرد.

شروع جوشکاری خودکار و نقش گازهای محافظ

در دهه 1920، جوشکاری خودکار وارد صحنه شد؛ در این سال پی.او. نوبل از شرکت جنرال الکتریک دستگاهی ساخت که الکترود را به‌صورت پیوسته تغذیه می‌کرد؛ یک مشکل بزرگ در آن زمان، زنگ‌زدن و شکنندگی جوش‌ها به‌خاطر اکسیژن و نیتروژن هوا بود؛ برای همین دانشمندانی مثل ایروینگ لنگ‌میر از هیدروژن و اچ.ام. هابارت و پی.کی. دورز از گازهای آرگون و هلیوم برای محافظت از جوش استفاده کردند؛ این کار پایه‌گذار روش‌های پیشرفته‌ای مثل جوشکاری TIG و MIG شد.

نوآوری‌های تازه و جوشکاری زیر آب

دهه ۱۹۳۰ پر از نوآوری بود. جوشکاری گل میخ در نیویورک برای وصل‌کردن چوب به فلز توسعه پیدا کرد؛ جوشکاری زیرپودری هم در همین دهه توسط شرکت نشنال تیوب معرفی شد که از یک پودر مخصوص برای محافظت از قوس استفاده می‌کرد؛ این روش سریع و ارزان بود و هنوز هم طرفداران زیادی دارد. در ادامه کنستانتین خرنوف، دانشمند روس، در سال ۱۹۳۱ جوشکاری زیر آب را اختراع کرد که خودش یک شاهکار بود!

جنگ جهانی دوم و تولد TIG و MIG

جنگ جهانی دوم (۱۹۳۹-۱۹۴۵) جوشکاری را به اوج رساند؛ در سال ۱۹۴۱، راسل مردیت روش جوشکاری TIG (یا هلی‌آرک) را تکمیل کرد که برای جوش‌دادن فلزاتی مثل آلومینیوم و منیزیم عالی بود و در ساخت هواپیما و کشتی حسابی به کار می‌آمد؛ در سال ۱۹۴۸، جوشکاری MIG توسط مؤسسه باتل مموریال معرفی شد که از یه سیم الکترود پیوسته و گاز محافظ استفاده می‌کرد و چون ارزان‌تر و سریع‌تر بود، خیلی زود محبوب شد.

ورود ربات‌ها

در دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰، نوآوری‌ها متوقف نشد؛ جوشکاری CO2 در سال ۱۹۵۳ توسط لیوبافسکی و نووشیلوف معرفی شد که جوشکاری فولاد را ارزان‌تر کرد؛ جوشکاری پرتو الکترونی در سال ۱۹۵۸ در فرانسه توسعه پیدا کرد که در خلاء با یک پرتو متمرکز کار می‌کرد؛ جوشکاری پلاسما هم در سال ۱۹۵۷ توسط رابرت گیج اختراع شد؛ حتی جوشکاری لیزر که با اختراع لیزر توسط تئودور میمن در سال ۱۹۶۰ شروع شد، کم‌کم در جوشکاری جا باز کرد؛ در همان سال‌ها، ربات یونیمیت در شرکت جنرال موتورز جوشکاری را خودکار کرد و این یک قدم بزرگ دیگر بود.

پیشرفت‌های پایان قرن

در دهه‌های آخر قرن بیستم، جوشکاری حسابی پیشرفته شد؛ روش‌هایی مثل جوشکاری اصطکاکی هم‌زن در سال ۱۹۹۱ معرفی شد و اتوماسیون و دیجیتالی‌شدن، جوشکاری را دقیق‌تر و سریع‌تر کرد؛ حالا بیش از ۹۰ روش جوشکاری وجود دارد که در صنایع مختلف، از فضایی و هسته‌ای گرفته تا کشتی‌سازی و حمل‌ونقل، استفاده می‌شوند؛ در کنار تمام این پیشرفت‌ها استانداردهای بازرسی هم خیلی سخت‌گیرانه شده‌اند تا جوش‌ها کاملا بی‌نقص باشند.

جمع‌بندی

تاریخچه جوشکاری از کوره‌های ذغالی مصر باستان شروع شد، جایی که فلزات با حرارت و فشار به هم متصل می‌شدند؛ در قرون وسطی، آهنگران با ساخت ابزار و زره، این هنر را زنده نگه داشتند؛ اما انقلاب صنعتی با قوس الکتریکی هامفری دیوی، جوشکاری قوس کربن و روش ترمیت، همه‌چیز را تغییر داد؛ این نوآوری‌ها جوشکاری را از یک مهارت سنتی به یک فرآیند صنعتی کلیدی تبدیل کرد که هنوز هم در ساخت همه‌چیز، از پل‌ها تا سفینه‌ها، نقش دارد.