svejsning

Verificeret
Artiklens indhold er godkendt af redaktionen.

Svejsning. Svejserobot til svejsning af rør. Det er en MAG-proces, og robotten har online-styring af procesparametrene. Det aktuelle rør har en diameter på 0,5 m og en tykkelse på 8 mm.

svejsning, sammenføjningsproces til permanente samlinger af hovedsagelig metalliske materialer; processen anvendes også til plastmaterialer.

Samlingerne udføres oftest ved, at emnedelene opvarmes lokalt til deres smeltetemperatur, hvorved det smeltede materiale flyder sammen. Efter størkning fremkommer samlingen, der benævnes svejsningen.

Ved andre samleprocesser som fx limning (klæbestoffer) og lodning opsmeltes emnematerialet ikke; i stedet tilsættes et flydende materiale, der binder emnedelene sammen og i størknet tilstand skaber samlingen.

Metalsvejsning

Svejsning kan udføres i punkter eller som strenge — ofte betegnet en svejsesøm. I specielle tilfælde kan en svejsning dække en hel flade. Processen kan udføres med eller uden tilsætning af ekstra materiale, såkaldt tilsatsmateriale.

Svejsesømme inddeles i to hovedgrupper: 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 samles, benævnes fugen. Fugeprofilen 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 en svejsefuge kræver ofte flere svejsestrenge, hvilket specielt er tilfældet ved samling af store godstykkelser. I sådanne tilfælde 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 negativ indflydelse på samlingens (svejsningens) egenskaber og er derfor uønskede.

Ved at forhindre oxygen i at komme i forbindelse med det smeltede eller blot opvarmede materiale kan oxiddannelse undgås. Der kan fx anvendes en gas (beskyttelsesgas) til fortrængning af oxygen, eller der kan anvendes et materiale (ofte tilsat i pulverform), der, når det smelter, hindrer oxygens adgang til det opvarmede materiale. Oxidationsbeskyttelse kan desuden være nødvendig på bagsiden af svejsningen, da emnet også opvarmes her. Hertil anvendes en baggas, dvs. en beskyttelsesgas, der blæses ind på svejsningen fra bagsiden.

I nogle tilfælde kræver svejseopgaven, at svejsningen foregår nedefra og op eller i en anden stilling end vandret; dette betegnes stillingssvejsning. Ikke alle svejseprocesser er lige velegnede til denne form for svejsning, da det opsmeltede område ofte er stort.

Tilførsel af varme for opsmeltning af materialet kan forekomme på forskellig vis. Afhængigt af varmekilden inddeles svejseprocesserne ofte i to hovedgrupper: smeltesvejsning og tryksvejsning.

Ved smeltesvejsning opsmeltes grundmaterialet (og evt. tilsatsmaterialet), og samlingen fremkommer uden anvendelse af mekanisk kraft.

Ved tryksvejsning kan svejsning forekomme som følge af tryk alene, tryk og friktion eller tryk kombineret med elektrisk energitilførsel. Inden for begge grupper findes en række forskellige svejsemetoder benævnt efter varmekilden samt oxidationsbeskyttelsen. De mest anvendte svejseprocesser beskrives i det følgende.

Smeltesvejsning

Den største gruppe inden for smeltesvejsning er lysbuesvejsning. Ved denne proces tilføres varme vha. en elektrisk lysbue, der fremkommer ved, at luftgabet mellem svejseemnet og svejseværktøjet (svejseelektroden) ioniseres og derved bliver elektrisk ledende. Opvarmningen foregår ved den elektriske strøm, der nu løber imellem elektroden og svejseemnet.

Et eksempel er elektrodesvejsning med beklædt elektrode; dette er den ældste af de eksisterende lysbuesvejseprocesser fra 1905 og den mest anvendte metode til sammensvejsning af stål. I denne proces består svejseværktøjet af en elektrode, der smeltes af lysbuen. Det smeltede materiale vandrer med strømmen over på svejseemnet, hvor det blandes med det opsmeltede emnemateriale.

Belægningen smeltes også og indkapsler det smeltede elektrodemateriale, indtil dette rammer svejseemnet. Her danner det en slaggehinde oven på smeltebadet. Efter afkøling af svejsningen kan slaggen fjernes. Beklædte elektroder findes med forskellig legeringssammensætning både mht. elektrodematerialet og beklædningen.

Elektrodematerialets sammensætning er bestemt af, hvilke materialer der ønskes samlet. Beklædningsmaterialets sammensætning er bestemt af dets evne til at beskytte imod oxidation samt ønskede egenskaber af samlingen og det ved opvarmningen berørte materiale. Elektrodesvejsning har stor anvendelse, da det kun kræver et enkelt udstyr, og fleksibiliteten er meget stor. Processen er velegnet til stillingssvejsning.

Pulversvejsning er nærtbeslægtet med elektrodesvejsning med beklædt elektrode. Her anvendes et pulver til oxidationsbeskyttelse. Pulveret består af samme materiale som beklædningen på de beklædte elektroder, men tilsættes separat. Lysbuen og smeltebadet er helt dækket af pulveret, hvoraf noget smelter i processen og efterlader en slagge. Det øverste lag pulver berøres ikke af varmen og kan genbruges.

Pulversvejsning har en meget stor afsmeltningsydelse og anvendes derfor ofte til store godstykkelser, fx skibsplader. Processen er ikke velegnet til stillingssvejsning, idet den kræver en vandret anlægsflade for pulveret og smeltebadet.

Beskyttelsesgassvejsning 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.

Ved MIG-svejsning (Metal Inert Gas) afsmeltes elektroden, og der anvendes en inaktiv gas, fx argon eller helium, der ikke reagerer med smeltebadet.

Ved MAG-svejsning (Metal Active Gas) anvendes ud over en afsmeltende elektrode en aktiv gas (oftest CO2); denne proces er også kendt under navnet CO2-svejsning. MIG/MAG-processen stammer fra USA, hvor den i 1950 introduceredes til aluminiumsvejsning. Den anvendes i dag mest til aluminium, rustfrit stål og kobber.

Ved en TIG-proces (Tungsten Inert Gas) anvendes en ikke-smeltende elektrode af wolfram samt en inaktiv gas som ved en MIG-proces. Der kan ved TIG-svejsning evt. anvendes tilsatsmateriale i form af en tråd. TIG-processen udvikledes i 1940'erne til svejsning af aluminium- og magnesiumlegeringer og anvendtes omkring årtusindskiftet også til rustfrit stål, titan og nikkel. Beskyttelsesgassvejsning kræver minimalt udstyr og er velegnet til stillingssvejsning. Processernes afsmeltningsydelse er begrænsede, hvorfor de er mest velegnede til mindre godstykkelser.

Svejsning. Princippet i TIG-svejsning, som er en beskyttelsesgassvejsning. En ikke-smeltende wolframelektrode opsmelter emnerne og svejser dem sammen; evt. anvendes tilsatsmateriale.

Plasmagassvejsning 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 stillingssvejsning.

Rørtrådssvejsning 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 stillingssvejsning.

Gassvejsning (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 reparationssvejsning med forskellige brandgasser som fx propan, metan og acetylen.

Elektronstrålesvejsning anvendes ved samling af mindre godstykkelser. Opvarmningen foregår vha. en elektronstrålebombardering. Processen udføres i vakuum, idet elektronerne spredes ved kollision med luftens molekyler, og har derfor begrænset anvendelighed samt høje driftsomkostninger.

Tryksvejsning

Inden for tryksvejseprocesserne er modstandssvejsning, 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.

En anden tryksvejseproces er friktionssvejsning, som er en proces, der anvendes til samling af rotationssymmetriske emner. Det ene emne roteres, mens det andet fastholdes. Emnerne bringes i kontakt med hinanden, hvorved de opvarmes af den opståede friktion. Når den ønskede temperatur er opnået, bremses det roterende emne og presses med stor kraft imod det fastholdte emne, hvorved der opstår en samling.

Ved koldtrykssvejsning trykkes emnerne sammen uden forudgående opvarmning.

Eksplosionssvejsning 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.

Svejseparametre

De forskellige svejseprocesser kan optimeres mht. de procesrelaterede svejseparametre. I forbindelse med en beskyttelsesgassvejsning er de vigtigste parametre strøm, spænding og trådfremføringshastighed, mens det ved en modstandssvejsning er strøm, spænding og sammentrykningskraft. Ved en lasersvejsning er de vigtigste svejseparametre den anvendte effekt samt fokuseringen af strålen.

De forskellige processer har forskellige anvendelsesområder afhængigt af bl.a. det materiale, der skal samles, udformning af samlingen, styktal, dimensioner, styrkekrav, korrosionskrav, automatiserbarhed osv.

Specielt er varmepåvirkningen af emnematerialet forskellig; den har stor indflydelse på svejsningens kvalitet, idet det omgivende materiale påvirkes af opvarmningen.Den varmepåvirkede zone kaldes HAZ (Heat Affected Zone). I denne zone har materialet ændrede egenskaber specielt mht. styrke og korrosion. Påvirkningen er størst tæt ved svejsningen og aftager væk fra denne.

Temperaturforskellene i emnet kan også give anledning til termiske spændinger, der kan resultere i kastninger og formændringer. Det kan imødegås ved at forvarme emnerne, varmebehandle dem efter svejsningen eller anvende langsom afkøling.

Klassifikation og prøvning

Svejsninger kan klassificeres efter mængden og størrelsen af de forekommende fejl, fx kraterrevner, lange porer, indeslutninger eller mangelfuld indtrængning. For at kontrollere om en svejsning opfylder kravene til den specificerede klasse, kan den testes vha. ikke-destruktiv prøvning, fx røntgenundersøgelse, hvirvelstrømsprøvning, ultralyd eller ved penetrationsmetoden.

Der kan endvidere anvendes destruktive test på prøvestykker, der udsættes for samme svejseprocedure som selve konstruktionen, hvorefter de skæres igennem, præpareres og inspiceres i mikroskop. Der kan også udføres destruktive styrketest ved at bryde svejste prøver ved fx trækprøvning eller slagsejhedstest.

Fysiske simuleringer af svejsninger kan udføres med maskiner, hvor det især er svejseparametre samt HAZ, der simuleres og inspiceres. Numerisk simulering af svejsninger anvendes især til optimering af svejseprocesser.

Undervandssvejsning 

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

Undervandssvejsning kan udføres vådt eller tørt. Våd undervandssvejsning 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 m. Tør undervandssvejsning 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.

Historie

Den tidligste svejseproces er modstandssvejsning, der udvikledes i 1886 i USA. Allerede året efter blev kulbuesvejsningen udviklet i Rusland. Kort efter, i 1891 og af en anden russer, blev denne metode videreudviklet til at benytte smeltelige metalelektroder. I 1902 blev gassvejsning udviklet af en svensker, ligesom en anden svensker i 1905 videreudviklede de smeltelige metalelektroder til de beklædte elektroder, der kendes i dag.

Svejseprocessen havde svært ved at vinde indpas i industrien, og først under 2. Verdenskrig kom det store gennembrud, da man i USA masseproducerede handelsskibe, de såkaldte Liberty-skibe, med elektrosvejsning som alternativ til den traditionelle nitteproces.

Herefter begyndte industriens krav at drive den videre udvikling, og mere automatiserbare processer blev udviklet, fx pulversvejsning i midten af 1940'erne. TIG-processen blev ligeledes udviklet i denne periode, MIG/MAG-processen i 1950'erne, elektronstrålesvejsning i 1957, og lasersvejsning sidst i 1960'erne.

Plastsvejsning

Til svejsning af plastmaterialer anvendes ofte varm luft, pressvejsning og ultralydsvejsning. Da svejsningen først sker ved smeltning af plastmaterialet, kan hærdeplast ikke svejses. Normalt svejses plastfolier og tynde varer, men også mere tykvæggede geometrier som profiler og rør kan svejses. En simpel svejsemetode er anvendelse af en varmluftpistol til opvarmning af emnerne til smeltetemperatur.

Ved pres- eller varmesvejsning anvendes et sæt varmekæber, der klemmer plastemnerne sammen og samtidig varmer dem op; denne metode anvendes bl.a. til lukning af plastposer og andre tynde plastfolieemner.

Svejsning af rør- og stangmateriale foregår ved friktionssvejsning efter samme princip som ved metalfriktionssvejsning.

Ultralydsvejsning af plast foregår ved, at emnerne presses sammen af to dorne, hvoraf den ene fastholdes, og den anden vibreres med høj frekvens (20-50 kHz). Trykbølgerne giver en opvarmning i overgangen mellem de to emner.

Plast kan også svejses med højfrekvenssvejsning, hvor der anvendes en frekvens i radiobølgeområdet; metoden anvendes især til PVC-svejsning af større materialetykkelser, fx til regntøj og presenninger. Endelig er det muligt at lasersvejse plastmaterialer. Samlingens styrke bestemmes her af plastens optiske samt termiske egenskaber.

Vind tre bøger i Den Store Danskes quiz.

Gå til quiz.

 

Find bøger

   
   Find Lydbøger
hos Storytel
   Find bøger
bogpriser.dk
   Studiebøger
pensum.dk
   Læs e-bøger
hos Ready

 

Hvad er et tag? Tags er artiklens nøgleord. Artikler med et fælles tag findes ved at klikke på tagget. Når du er logget ind, kan du tilføje tags og dermed skabe sammenhænge.

© Dette billede må du ...

Svejsning. Svejserobot til svejsning af rør. Det er en MAG-proces, og robotten har online-styring af procesparametrene. Det aktuelle rør har en diameter på 0,5 m og en tykkelse på 8 mm.

© Dette billede må du ...

Svejsning. Princippet i modstandssvejsning, som er en tryksvejsning. Pladerne 1 og 2 trykkes sammen vha. elektroder. Svejsestrømmen løber mellem elektroderne og opsmelter derved pladerne i deres kontaktpunkt.

© Dette billede må du ...

Svejsning. Princippet i TIG-svejsning, som er en beskyttelsesgassvejsning. En ikke-smeltende wolframelektrode opsmelter emnerne og svejser dem sammen; evt. anvendes tilsatsmateriale.

Viser 3 af 3 billeder

Filer

FilTilføjet af 
[+479606.801.svg (53.15 kB)

Svejsning. Princippet i TIG-svejsning, som er en beskyttelsesgassvejsning. En ikke-smeltende wolframelektrode opsmelter emnerne og svejser dem sammen; evt. anvendes tilsatsmateriale.

Admin

05/02/2009

[+479607.801.svg (33.16 kB)

Svejsning. Princippet i modstandssvejsning, som er en tryksvejsning. Pladerne 1 og 2 trykkes sammen vha. elektroder. Svejsestrømmen løber mellem elektroderne og opsmelter derved pladerne i deres kontaktpunkt.

Admin

05/02/2009

Nyhedsbrev

Om artiklen

Seneste forfatter
Redaktionen
28/08/2012
Oprindelig forfatter
KGS
02/02/2009

© Gyldendal 2009-2014 - Powered by MindTouch Deki