Svejsning

Svejsesømme inddeles i to grupper:

Stumpsømme, hvor emnerne støder op til hinanden og danner en lige vinkel (180°), og kantsømme, hvor emnedelene indbyrdes danner en ret vinkel (90°). Mellemrummet mellem de dele, der skal svejse sammen, benævnes fugen. Fugegeometrien kan udformes forskelligt og benævnes efter det bogstav, den ligner, fx en I-, V-, Y- eller X-fuge. Nogle fugeprofiler kan svejses fra den ene side, andre skal svejses fra begge sider.

Opfyldning af svejsefuger kræver ofte flere svejsestrenge, hvilket specielt er tilfældet ved svejsning af store godstykkelser. I tilfælde af svejsninger der kræver flere svejsestrenge, svejses alle svejsestrenge ikke nødvendigvis med samme svejsemetode.

Det smeltede materiale skal beskyttes imod oxygenangreb, idet smeltet metallisk materiale ved høje temperaturer vil gå i forbindelse med luftens oxygen og skabe oxider. Oxiderne har en negativ indflydelse og påvirkning på svejsningens egenskaber og er derfor uønskede.

Ved at forhindre oxygen i at komme i forbindelse med smeltebadet, i forbindelse med svejsningen eller blot med det opvarmede materiale, kan oxiddannelse helt eller delvist undgås. Der kan for eksempel anvendes en gas (beskyttelsesgas) til fortrængning af oxygen, eller der kan anvendes et materiale, der hindrer oxygens adgang til det opvarmede materiale. Oxidationsbeskyttelse kan desuden være nødvendig på bagsiden af svejsningen, da emnet også opvarmes her. Hertil anvendes der baggas, dvs. en beskyttelsesgas, der interagerer med svejsningen fra bagsiden.

Beskyttelsesgas-svejsning er en lysbuesvejsning, hvor en beskyttelsesgas bliver blæst ud af svejseværktøjerne og ned på svejsningen. Gasstrømmen forhindrer oxygen i at komme i berøring med det smeltede materiale. Metoden omfatter MIG-, MAG- og TIG-svejsning

Gasmetalbue-svejsning eller beskyttelsesgas-svejsning, som vi oftest siger her i landet, er en lysbuesvejseproces, som udnytter varmen i en elektrisk lysbue, som brænder mellem en kontinuerligt tilført tråd-elektrode og emnet. Under processen afsmelter elektroden, og svejsemetallet overføres til emnet.

Smeltebadet beskyttes hele tiden af et gasdække, som har til opgave at beskytte både den afsmeltende elektrode og smeltebadet mod luftens oxygen og nitrogen. Hvis disse gasser kommer ind i beskyttelsesgas-atmosfæren, kan det bl.a. medføre porøsitet i svejsningen. Ydre forstyrrelser omkring svejsestedet, som fx træk fra åbne døre og vinduer, kan forårsage, at beskyttelsesgassen blæser bort. Også ventilationsluftstrømme i værkstedet eller luftkølede strømkilder kan påvirke svejsestedet og dermed beskyttelsesgassen. Beskyttelsesgas-svejsning deles gerne ind i to undermetoder, alt efter hvilken beskyttelsesgas, der anvendes.

Fordele ved MIG-MAG-svejsning

Der er fordele og ulemper ved de forskellige svejseprocesser. Fordelene ved MIG-MAG svejsning er følgende:

• Metoden er økonomisk god på grund af en høj svejsehastighed, og fordi der kan holdes lang lysbuetid, idet elektrodeskift undgås
• Metoden giver mulighed for rationelt at svejse såkaldt vanskeligt svejsbare materialer
• Svejsning kan udføres i alle stillinger
• Lysbuen og svejsestedet er fuldt synligt
• Som regel er der kun lidt efterbearbejdning af svejsningen

Ulemper ved MIG-MAG-svejsning

Nogle af MIG-MAG-svejsningens ulemper er følgende:

• Metoden er meget sårbar over for træk fra ventilationssystemet i værkstedet, åbne døre og vinduer samt ventilatorer på luftkølede svejseanlæg
• Risiko for grove svejsefejl som bindefejl og lignende, hvis svejseren ikke er uddannet, så hun/han har et indgående kendskab til processen og dennes svejseparametre
• Større udgifter til inddækning af svejsestedet ved udendørs arbejde
• Større investering i svejseudstyr
• Større udgifter til vedligeholdelse af svejseudstyr

MIG-MAG-svejsning anvendes hovedsageligt på

• Aluminium
• Almindeligt blødt stål
• Rustfast stål
• Kobber og kobberlegeringer

Desuden egner metoden sig godt for magnesium, nikkel og en del andre metaller og legeringer heraf.

Som nævnt kommer smelteenergien ved TIG-svejsning fra en lysbue, der brænder mellem wolframelektroden og svejseemnet. Tilførslen kan foretages manuelt eller maskinelt. Ved TIG-svejsning med jævnstrøm er wolframelektroden som regel tilsluttet den negative pol og svejseemnet den positive pol. Når lysbuen tændes, sker der i henhold til elektronteorien en vandring af negativt ladede elektroner og positivt ladede ioner. Elektronerne bevæger sig fra minuspolen til pluspolen, mens ionerne bevæger sig i modsat retning. I lysbuen sker der herved sammenstød mellem elektronerne og ionerne, og derved dannes der varmeenergi.

Elektronstrømmen fra elektrodens spids sker med meget stor hastighed, og når de rammer imod svejseemnet, udvikles der derved megen varmeenergi. Når ionstrømmen rammer imod elektrodens spids, udvikles der derimod ikke den samme mængde varmeenergi. Elektrodespidsen, der er koblet på minuspolen, påvirkes med ca. 30 % af den samlede varmeudvikling, mens de resterende 70 % påvirker svejseemnet, der var tilkoblet pluspolen.

Vekselstrøm karakteriseres ved, at spændingen skifter polaritet et vist antal gange, normalt 100 gange pr. sekund. Elektroden er positiv i en halvperiode, og i den samme halvperiode er svejseemnet negativt. I næste halvperiode er det omvendt. Hvilket bevirker, at varmeenergien fordeler sig med 50 % på elektroden og 50 % på svejseemnet.

Anvendelse

TIG-svejsning har et meget stort anvendelsesområde på grund af dens mange fortrin, følgende kan nævnes:

• Den giver en koncentreret opvarmning af svejseemnet
• Den holder smeltebadet effektivt beskyttet med inaktiv beskyttelsesgas
• Den kan være uafhængig af tilsatsmateriale
• Tilsatsmaterialet behøver ikke at være fint forarbejdet, blot legeringen er i orden
• Der er ikke behov for efterbearbejdning af svejsningen, da der ikke dannes slagge eller sprøjt
• Man kan svejse vanskeligt tilgængelige svejsesømme

Anvendelsesområder

TIG-svejsning anvendes ofte, hvor der er høje krav til svejsningens kvalitet, som fx inden for:

• Offshoreindustrien
• Pharmaindustrien
• Levnedsmiddelindustrien
• Den kemiske industri

Plasmagas-svejsning er en afart af TIG-processen. Her tilsættes en plasmagas (argon, helium eller nitrogen) gennem en dyse omkring elektroden, hvorved lysbuen indsnævres, og der opnås en højere temperatur og en mere fokuseret lysbue. Processen er velegnet til svejsning af større materialetykkelser end TIG-processen, ligesom den er god til stillings-svejsning.

Rørtråds-svejsning er en proces, hvor svejseelektroden er udformet som et rør, hvori der er fyldt pulver. Dette pulver har til opgave at virke oxidationsbeskyttende og er af samme beskaffenhed som beklædningen ved de beklædte elektroder. Processen kan udføres med og uden brug af beskyttelsesgas, og den har en høj produktivitet.

Ved lasersvejsning foregår opvarmningen vha. laserlys; der anvendes også her en beskyttelsesgas eller vakuum. Lasersvejsning har den store fordel, at varmekilden er meget koncentreret, hvilket giver mulighed for at opnå stor indtrængningsdybde i forhold til den anvendte energimængde og derved bl.a. opnå mindre kastning af emnerne. Afhængigt af den anvendte laser er processen mere eller mindre velegnet til stillings-svejsning.

Gas-svejsning (autogensvejsning) er en svejseproces, hvor opvarmningen foregår vha. en gasflamme. Ved at indstille forbrændingen med det korrekte over- eller underskud af oxygen fås korrekt beskyttelse af forskellige metaller. Processen anvendes som reparations-svejsning med forskellige brandgasser som fx propan, metan og acetylen.

Inden for tryksvejseprocesserne er modstands-svejsning, som er en fællesbetegnelse for punkt-, pres-, søm- og stuksvejsning, den største gruppe. Fælles for disse processer er, at emnerne trykkes sammen vha. elektroder, hvorigennem der sendes en lavspændt strøm af stor styrke, således at emnerne lokalt i berøringspunktet opvarmes til omkring smeltepunktet.
Benævnelserne adskilles af emne- og elektrodeudformning. Således er sømsvejsningen kontinuert udført punktsvejsning. En stuksvejsning er lig en pressvejsning blot med anvendelse af en større kraft

Punktsvejsning og sømsvejsning er velegnede til svejsning af pladeformede emner. Punktsvejsning har især vundet stor udbredelse inden for bilindustrien, hvor samling af bilkarosserier foregår automatisk med svejserobotter, som udfører flere tusinde punktsvejsninger på karosseriet.

Sømsvejsning anvendes til svejsning af overlappende, pladeformede emner. Pres- og stuksvejsning er egnet til vilkårligt udformede emner som fx tråde og profiler.

Ved koldtryks-svejsning trykkes emnerne sammen uden forudgående opvarmning.

Eksplosions-svejsning foregår ved, at emnerne stødes sammen med stor fart, hvorved delene samles. Den høje hastighed opnås ved at skyde den ene del imod den anden vha. en sprængladning.

Et specialtilfælde inden for anvendelse af svejsning er undervands-svejsning, der især anvendes i forbindelse med olie- og gasudvinding. Metoden udvikledes for alvor i begyndelsen af 1960'erne, da havbaseret olieudvinding tog fart.

Undervands-svejsning kan udføres vådt eller tørt. Våd undervands-svejsning er lysbuesvejsning udført med særlige elektroder, hvor lysbuen er i direkte kontakt med det omgivende vand. Dette kan udføres af dykkere i dybder ned til 50 meter. Tør undervands-svejsning udføres i et kammer, der omslutter svejseemnet og tømmes for vand, hvorefter svejseprocessen kan foregå på sædvanlig vis. Der kan arbejdes med tørprocessen i en hvilken som helst dybde, dog afhængigt af det trykskrog, der benyttes.