ריתוך בקשת

ריתוך בקשת הוא תהליך ריתוך המשמש לחיבור מתכת למתכת באמצעות חשמל היוצר חום המספיק להיתוך המתכות. כאשר המתכות המותכות מתקררות נוצר החיבור. זהו סוג של ריתוך המבוצע על ידי ספק כוח על מנת ליצור קשת חשמלית בין אלקטרודה לחומר הבסיס, וזאת כדי להתיך את המתכות בנקודת המגע. ספקי כוח לריתוך בקשת יכולים לספק זרם ישר (DC) או זרם חילופין (AC) לחומר, בעוד השימוש נעשה באלקטרודות מתכלות או שאינן מתכלות.

אזור הריתוך מוגן בדרך כלל על ידי סוג כלשהו של גז מגן (למשל גז אדיש מבחינה כימית), אדים או סיגים. תהליכי ריתוך בקשת יכולים להתבצע באופן ידני, חצי-אוטומטי או אוטומטי לחלוטין. ריתוך בקשת, שפותח לראשונה בסוף המאה ה-19, הפך לחשוב מבחינה מסחרית בבניית ספינות  במהלך מלחמת העולם השנייה. כיום הוא נותר תהליך חשוב לייצור מבני פלדה וכלי רכב.

היסטוריה

ממוזער|שמאל|150px|ניקולאי בנרדוס
בעוד שדוגמאות לריתוך בחישול מתוארכות לתקופת הברונזה ולתקופת הברזל, ריתוך בקשת פותח ונכנס לשימוש רק בסוף המאה ה-19 לספירה.

בשנת 1800, גילה האמפרי דייווי את הקשת החשמלית הפולסית הקצרה. ריתוך בקשת פותח לראשונה כאשר ניקולאי מיקולאיוביץ' בנרדוס הציג תהליך ריתוך של מתכות באמצעות אלקטרודת פחמן בתערוכה הבין-לאומית לחשמל בפריז בשנת 1881, ורשם אותו כפטנט בשנת 1887 יחד עם סטניסלב אולשבסקי. באותה שנה, המציא מהנדס החשמל הצרפתי אוגוסט דה מריטנס  גם הוא שיטת ריתוך בקשת פחם, אשר נרשמה כפטנט בשנת 1881, ושימשה בהצלחה לריתוך עופרת בייצור סוללות עופרת-חומצה. ההתקדמות בתהליך ריתוך בקשת נמשכה עם המצאת אלקטרודות מתכת בסוף המאה ה-19 על ידי ניקולאי סלביאנוב  (1888), וצ'ארלס קופין (1890). בסביבות שנת 1900, החל ארתור פרסי סטרומנגר בהפצת אלקטרודת מתכת מצופה בבריטניה, אשר יצרה קשת יציבה יותר. בשנת 1905, המדען הרוסי ולדימיר מיטקביץ' הציע להשתמש בקשת חשמלית תלת פאזית לריתוך. בשנת 1919 הומצא הריתוך בזרם חילופין על ידי קורנליס יוהנס הולסלג (Cornelis Johannes Holslag), אך הפך פופולרי רק עשור לאחר מכן.

תהליכי ריתוך מתחרים כמו ריתוך בהתנגדות חשמלית וריתוך בחמצן וגז בעירה פותחו גם הם בתקופה זו. אך שניהם, ובמיוחד האחרון, התמודדו בתחרות קשה עם תהליך ריתוך בקשת, במיוחד עם המשך פיתוחם של כיסויי מתכת (המכונים תלחימים) לאלקטרודה, במטרה לייצב את הקשת ולהגן על חומר הבסיס מפני זיהומים.

ממוזער|שמאל|150px|אישה צעירה מבצעת ריתוך בקשת במפעל תחמושת באוסטרליה בשנת 1943
במהלך מלחמת העולם הראשונה, החל הריתוך לשמש בבניית ספינות  בבריטניה ולהחליף את שיטת לוחות הפלדה הממוסמרים. האמריקאים אימצו גם הם את הטכנולוגיה החדשה, כאשר התהליך אפשר להם לתקן את ספינותיהם במהירות לאחר מתקפה גרמנית בנמל ניו יורק  בתחילת המלחמה. במהלך המלחמה יושם לראשונה ריתוך בקשת גם על מטוסים, וכמה גופי מטוסים גרמניים נבנו באמצעות תהליך זה. בשנת 1919, בונה הספינות הבריטי קאמל ליירד  החל בבניית ספינת סוחר, פולאגר (Fullagar), עם גוף מרותך לחלוטין. בשנת 1921 הושקה הספינה.

במהלך שנות ה-20 של המאה ה-20, חלה התקדמות משמעותית בטכנולוגיית הריתוך, כולל הכנסת ריתוך אוטומטי בשנת 1920 שבו תילי אלקטרודה הוזנו באופן רציף. גז מגן הפך לנושא שזכה לתשומת לב רבה כאשר מדענים ניסו להגן על ריתוכים מפני השפעות החמצן והחנקן באטמוספירה. נקבוביות ושבירות  היו הבעיות העיקריות והפתרונות שפותחו כללו שימוש במימן, ארגון והליום כאטמוספירות ריתוך. במהלך העשור שלאחר מכן, אפשרה התקדמות נוספת ריתוך של מתכות ריאקטיביות כמו אלומיניום ומגנזיום. התקדמות זו, בשילוב עם פיתוחים בריתוך אוטומטי, זרם חילופין ותלחימים, הזינו התרחבות משמעותית של תהליכי ריתוך בקשת בשנות ה-30 ולאחר מכן במהלך מלחמת העולם השנייה.

באמצע המאה ה-20 הומצאו שיטות ריתוך חדשות רבות. בשנת 1930 הומצא ריתוך בקשת חסויה והליך זה ממשיך להיות פופולרי גם כיום. בשנת 1932 יישם קונסטנטין חרנוב  בהצלחה את הריתוך בקשת החשמלית התת-ימי הראשון. לאחר עשרות שנים של פיתוח, שוכלל לבסוף בשנת 1941 תהליך הריתוך בקשת טונגסטן מוגנת בגז ובשנת 1948 בא בעקבותיו תהליך הריתוך בקשת מתכת מוגנת בגז, שאפשר ריתוך מהיר של חומרים אל-ברזליים אך דרש גזי מגן יקרים. באמצעות אלקטרודה מתכלה ואטמוספירת פחמן דו-חמצני כגז מגן, הוא הפך במהרה לתהליך ריתוך בקשת מתכת הפופולרי ביותר. בשנת 1957, הופיע לראשונה תהליך ריתוך בקשת מתכת באלקטרודה לבובה, שבו ניתן היה להשתמש באלקטרודת תיל מוגנת עצמית עם ציוד אוטומטי, וכתוצאה מכך הוגברה מאוד מהירויות הריתוך. באותה שנה הומצא ריתוך בקשת פלזמה . בשנת 1958 הושק תהליך הריתוך באמבט סיגים מוליך זרם ואחריו, בשנת 1961 הגיע "בן דודו", ריתוך אלקטרו גזי.

ראו גם
 ריתוך בקשת מתכת מוגנת בגז
 ריתוך וחיתוך בחמצן וגז בעירה
 ריתוך בקשת טונגסטן מוגנת בגז
 ריתוך רובוטי

קישורים חיצוניים

לקריאה נוספת

הערות שוליים

קשת
קטגוריה:קשת חשמלית