Storia della saldatura

Il procedimento di saldatura metallica nel suo significato moderno lo si può considerare solo dal 1901. Difatti già dall’epoca antica, ed in epoca medievale, il ferro veniva scaldato al color giallo-bianco e grazie al lavoro della forgia e martellando i due elementi, si riuscivano ad ottenere fusioni omogenee. Oppure venivano realizzate delle saldatura utilizzando materiali a temperatura di fusione bassa, come lo stagno. Già nel V secolo a.C. Veniva scritto che Glauco di Chio aveva inventato la saldatura tra i metalli. Sono stati rinvenuti vasi metallici saldati a stagno, fra le rovine troiane e sono stati datati come effettuati nel XII secolo a. C., mentre si è potuto riscontrare che la saldatura con forgia, o saldatura con metallo allo stato plastico, era già utilizzata in Grecia circa nel X secolo a.C., utilizzata per la fabbricazione di armi, utensili ed articoli per cucinare.
Nel 1540 Vannoccio Biringuccio pubblica De la pirotechnia, che include una descrizione delle operazioni di forgiatura. Gli artigiani rinascimentali implementarono sicuramente questo tipo di conoscenza.
Nel 1802, lo scienziato russo Vasily Petrov scopri l’arco elettrico, e in poco tempo sviluppò la teoria per applicarlo alla metallurgia. Tuttavia fu solo nel 1881 che Nikolai Benardos creò il primo arco elettrico per saldare usando un elettrodo di carbonio; due anni dopo, nel 1890, fu brevettato anche negli stati uniti da parte di Coffin. Si susseguirono scoperte e perfezionamenti negli anni successivi fino ad arrivare all’elettrodo a corrente alternata di Holslag.
Fu nel 1877, durante lo svolgimento di un esperimento fatto davanti al suo uditorio, che il prof. Elihu Thomson, dell’Istituto Franklin, scoprì fortuitamente la saldatura elettrica per resistenza: il professore stava caricando dei condensatori con una bobina d’induzione a due avvolgimenti, alimentata da una batteria collegata alle estremità dell’avvolgimento primario mediante un ruttore, mentre i condensatori erano collegati ai capi dell’avvolgimento secondario che era formato da un nucleo di spire maggiore del primario con filo di diametro più sottile. In concreto i condensatori erano alimentati da una scarica ad alta tensione. Il prof. Thomson, ritenne interessante procedere anche all’esperimento inverso. A tale scopo, collegò i condensatori, già caricati, alle estremità della bobina secondaria formata da filo sottile, mentre l’avvolgimento primario, formato da filo di sezione maggiore, aveva le proprie estremità in contatto fra loro. La scarica di corrente nel circuito secondario diede luogo ad una corrente indotta sul primario. La corrente elettrica creatasi nel circuito primario chiuso provocò la fusione delle estremità in contatto, saldandole fra loro.
La resistenza ohmica formata da un contatto di due parti metalliche attraversate da una corrente elettrica, può dar luogo, in certe condizioni, alla creazione, per effetto Joule, di calorie sufficienti a portare i due metalli ad una temperatura di fusione. Dopo anni di esperimenti il 10 agosto 1886 il professor Thomson brevetto la saldatura elettrica per resistenza.
Tuttavia all’epoca l’invenzione passò inosservata, l’industria non era ancora pronta per questo tipo d’invenzione, anche perché per la saldatura a resistenza serve la corrente elettrica alternata e all’epoca si utilizzava solo quella continua.
Tuttavia solo dall’inizio del XX secolo, il francese Charles Picard è riuscito a realizzare un tipo di saldatura omogenea e facilmente riproducibile, esattamente la saldatura ossiacetilenica, difatti grazie all’uso dell’acetilene, scoperto nel 1836, e dell’ossigeno puro, si riusciva in breve tempo a raggiungere temperature superiori alla fusione del ferro, rendendo non più indispensabile l’uso della martellatura per realizzare le unioni. Si utilizzava il cannello ossiacetilenico usando un impianto a carburo. Nel 1925 veniva messo a punto il procedimento di saldatura a resistenza. Con la realizzazione di generatori elettrici sufficientemente potenti, si riusciva ad arrivare in poco tempo all’energia necessaria per la fusione del ferro: il primo procedimento fu quello dell’utilizzo di un elettrodo non protetto, successivamente andato abbandonato a favore di un elettrodo rivestito, dove proprio il rivestimento permette di creare un giunto di buone caratteristiche. La corsa agli armamenti per la seconda guerra mondiale porta a produrre una seria di giunti in maniera più veloce ed efficiente rispetto al semplice giunto rivestito: negli USA si inventa la saldatura a filo continuo che permette di realizzare giunti di buona qualità in minor tempo. L’industrializzazione dopo la fine della seconda guerra mondiale porta all’invenzione dei procedimenti MIG e MAG, acronimi di Metal-arc Inert Gas e Metal-arc Active Gas, la cui unica differenza è l’uso del gas utilizzato, che permetteva di avere una maggiore produttività. Procedimento sempre degli stessi anni è il TIG, Tungsten Inert Gas o GTAW Gas Tungsten Arc Welding, soluzione che prevede la saldatura ad arco, cioè attraverso la ionizzazione di un gas, con elettrodo infusibile di tungsteno, sotto protezione di gas inerte, che può essere eseguito con o senza metallo di apporto. Queste ultime soluzioni prevedono una saldatura con un ampio controllo ed una lavorazione continua. Per avere una maggiore precisione durante la saldatura, negli anni ’70 sono state inventate il metodo fascio elettronico e laser. Negli ultimi anni stanno prendendo piede dei procedimenti sostenibili di saldatura per diffusione, dove non si alza la temperatura del materiale per portarlo a fusione, ma si sottopone ad elevate pressioni ed a una temperatura elevata per arrivare a far sì che gli atomi del reticolo cristallino diffondano attraverso la superficie di separazione dei pezzi, arrivando a realizzare giunti qualitativamente buoni ma a temperature basse.
Ad oggi la saldatura ad elettrodo rivestito è il procedimento più diffuso al mondo.