Svejsning. De almindeligste svejsemetoder er: Gassvejsning. Elektrodesvejsning. MIG/MAG-svejsning. TIG-svejsning.

Transkript

1 Svejsning Generelt om svejsning Svejsning er en vigtig del af det arbejde, der udføres i jernindustrien og inden for bygge- og anlægssektoren. Der er selvfølgelig stor forskel på, hvor meget der bliver svejst på de enkelte virksomheder afhængigt af den produktion, de har. Desuden er der også forskel på, hvilke svejsemetoder der benyttes. Tendensen går i øjeblikket i retning af, at man bliver mere og mere specialiseret, således at man mange steder stort set kun benytter én eller måske to svejsemetoder i det daglige arbejde. De almindeligste svejsemetoder er: Gassvejsning. Elektrodesvejsning. MIG/MAG-svejsning. TIG-svejsning. Det er derfor især disse svejsemetoder, der vil blive nærmere beskrevet i de følgende afsnit. A B C 6 Svejsefuge En svejsning Definitioner Ved en svejsning forstås en forbindelse mellem to eller flere emner af metal. Forbindelsen frembringes ved, at dele af emnerne opvarmes til så høj en temperatur, at der dannes en sammensmeltning eller sammenbinding af disse. I en del tilfælde er det nødvendigt, at der tilføres ekstra materiale, for at der kan opnås en sammensmeltning. Som det ses på figuren, bruges udtrykket svejsning i flere sammenhænge. Man siger, at svejseren udfører en svejsning, når han svejser, og resultatet heraf betegnes også en svejsning. Dette kan måske virke en smule forvirrende, men det er nogle af de fagbetegnelser, man skal lære at kende i forbindelse med svejsning. Svejseprocessen A Før svejsning. B Svejsning. C Efter svejsning. Der er også mange andre betegnelser. Nogle af de mest benyttede til alle svejsemetoderne vil blive gennemgået her. Smede06.indd :56:34

2 Generelt om svejsning Dækstrenge Indtrængning Varmepåvirket zone Svejsemetal Bundstreg Mellemstrenge Grundmateriale En svejsnings opbygning. Svejseudtryk Svejsestrenge En svejsning kan være opbygget af én eller flere svejsestrenge, der benævnes bund-, mellem- og dækstrenge. Grundmateriale Arbejdsstykkets metal, i hvilket svejsningen udføres. Varmepåvirket zone Det område, der har været væsentligt opvarmet under svejsningens udførelse. Indtrængning Svejsemetallets sammensmeltning med grundmaterialet (blanding af svejsemetal og grundmateriale). Svejsemetal Det hjælpemetal, der er tilført svejsningen (elektrode eller tilsatstråd). Smede06.indd :56:38

3 Svejsning 6 Svejsefuger og svejsesømme Svejsefuger I langt de fleste tilfælde, når man skal udføre en svejsning, svejses der i en såkaldt svejsefuge. Ved en svejsefuge forstås det mellemrum, der er mellem de to emner, der skal svejses sammen. Når man har sammensvejst de to emner, taler man ikke længere om en svejsefuge, men om svejsesøm eller en svejsning. Der findes en del forskellige former for svejsefuger lige fra svejsefuger, der ikke kræver tildannelse, til de fugeformer, hvor der kræves tildannelser, før de har den ønskede facon. Udformningen af svejsefugen er afhængig af, hvilke materialer og godstykkelser der skal sammensvejses, hvilken svejsemetode der skal benyttes til udførelsen af svejsningen, samt hvilke krav der er stillet til den færdige svejsnings styrke og egenskaber. Kravet om, at der skal være fuld gennemsvejsning i hele emnet, kræver især ved svejsning af tykkere materialer, at emnet tildannes for at opnå en egnet svejsefuge. Svejsefugen kan tildannes på forskellige måder, hvor man tager hensyn til følgende: Materialet, der skal sammensvejses. Materialets godstykkelse. Hvilken svejsemetode der skal anvendes. Elektrodens diameter ved svejsning med beklædte elektroder. Emnets udformning med hensyn til, om der er adgang til svejsningen fra én side eller fra begge sider. Svejsestillingen. Emnets rethed efter svejsning (vinkeldeformation). Angivelse af svejsefuge. Svejsefuge Fugetyperne betegnes som regel ud fra deres udseende og kan være udført som enkelt- eller dobbeltsidet skærpning. De mest kendte betegnelser er I- og V-fuger, men derudover kan man også møde svejseopgaver, hvor der skal benyttes K-, Y-, X-, U- og J-fuger. Angivelse af svejsesøm. Forskellige fugetyper. Smede06.indd :56:38

4 Svejsefuger og svejsesømme I-fuge I-fugen er den billigste form for fuge at benytte til stumpsømssvejsning, da emnet kan svejses uden nogen tildannelse. Desuden skal der ikke bruges de store mængder af tilsatsmateriale. I-fugen benyttes især ved svejsning af mindre godstykkelser. Der opnås lettere fuld gennemsvejsning, hvis der holdes en spalteåbning på ca. 0,5 gange materialetykkelsen. En svejsnings opbygning. V-fuge V-fugen er den mest benyttede svejsefuge ved svejsning af godstykkelser fra ca. 5 mm og opefter. En almindelig V-fuge kan tildannes ud fra de viste mål og tolerancer. 1 Halv V-fuge Ved stillingssvejsning især side-ind kan man ofte med fordel benytte en halv V-fuge. V T Betegnelser ved tildannet V-fuge. R S 1 Fugekant. R Rodnæse. S Spalteafstand. T Skærpningsvinkel. V Fugevinkel. Smede06.indd :56:39

5 Svejsning 6 Svejsesømme Svejsesømmen forbinder de to emner og indgår som en del af den færdige konstruktion. Kravet til svejsesømmens styrke er derfor, at den mindst skal have samme styrke som de emner, den sammensvejser. Svejsesømme deles normalt op i to hovedgrupper: Kant- og stumpsømme. En kantsømssvejsning er en svejsning, hvor emnerne danner en vinkel, og de sammensvejses normalt, uden at der er fuld forbindelse (gennemsvejsning) i hele materialetykkelsen. Ved stumpsømssvejsning ligger emnerne, der skal sammensvejses, i samme plan, og der er normalt fuld forbindelse i hele materialetykkelsen. Kantsøm Kantsømssvejsning er en meget udbredt form for svejsning, da mange konstruktioner er udformet på en sådan måde, at de emner, der skal sammensvejses, står vinkelret mod hinanden. Da de fleste emner afkortes med vinkelrette kanter, er der som regel ikke tale om de helt store tildannelser for at opnå den ønskede svejsefuge. Kantsømssvejsning er derfor en billig måde at svejse på, hvad angår tildannelse. Forskellige former for svejsesømme. Hjørnesøm T-søm T-søm Overlapsøm Overlapsøm Kantsøm. Kantsømme kan være udformet som overlapssøm, hjørnesøm eller T-søm. Smede06.indd :56:39

6 Svejsefuger og svejsesømme Angivelse af a-mål Svejsesømmens størrelse ved kantsømssvejsning angives ved et a-mål. Svejsesømmens a-mål er lig med højden i mm af den største ligebenede, retvinklet trekant, der kan rummes i svejsesømmen. Ved svejsning med basiske elektroder, især i svejsestillingen lodret stigende, bliver svejsningen ofte overhvælvet (konveks), men dette kan også til en vis grad accepteres afhængigt af, hvilken kvalitetsklasse svejsningen skal godkendes efter (se afsnittet Visuel bedømmelse af svejsninger). Der kan i nogle tilfælde blive stillet krav om, at man skal udføre svejsningen, så denne bliver indadhvælvet (konkav). Denne type svejsesøm kræves især, hvis svejsningen indgår som en del af en konstruktion, der vil blive udsat for store belastninger. Det er som regel de ansatte i konstruktionsafdelingen, der beregner, hvor stort et a-mål der skal svejses med, og angiver dette på tegningen. Hvis der ikke er angivet noget a-mål, er det svejseren, der selv skal fastsætte, hvor stor svejsningen skal være. Man skal være opmærksom på, at svejsningen skal have en størrelse, så den ikke bliver det svage punkt, men samtidig er der heller ikke nogen grund til at overdrive størrelsen af svejsningen. En for stor svejsning er meget uøkonomisk, fordi det for det første tager længere tid at udføre den, og for det andet skal der bruges mere tilsatsmateriale end nødvendigt. Angivelse af en svejsnings a-mål. a Bestemmelse af a-mål En tommelfingerregel er, at a-målet skal være 0,8 gange pladetykkelsen. Hvis man fx skal svejse i 5 mm-plader, skal a-målet være 0,8 5 = 4 mm. Denne regel kan benyttes, når man skal svejse i almindeligt ulegeret konstruktionsstål, Fe 360. Skal man svejse i rustfast stål, siger den samme tommelfingerregel 0,5 gange pladetykkelsen. Bestemmelse af a-mål Tommelfingerregel Materiale 0,8 pladetykkelsen Ulegeret konstruktionsstål, fx Fe 360 0,5 pladetykkelsen Rustfrit stål Konveks kantsøm. Konkav kantsøm. Stående kantsøm. Liggende kantsøm. Smede06.indd :56:40

7 Svejsning 6 Gennemsvejsning. Kantsømme, hvor fugekanten er skærpet. Kantsømme anvendes som nævnt, hvor to plader sammensvejses pladekant mod pladekant eller -side, og kan svejses som enten liggende eller stående kantsøm afhængigt af emnets stilling ved svejsningen. Kantsømme kan også svejses med skærpede fugekanter, hvis der er krav om, at samlingen skal have stor styrke og fuld gennemsvejsning. Dette benyttes især ved svejsning i store godstykkelser. Svejsningens indtrængning S. Stumpsøm Som tidligere omtalt er det karakteristiske for en stumpsøm, at de to emner, der skal svejses sammen, ligger i samme plan. Man kan dog møde stumpsømme i mange forskellige udformninger svejst i varierende materialetykkelser. De helt tynde plader kan man blot støde sammen uden væsentlig tildannelse og svejse med en enkelt streng. Andre gange møder man tykkere materialer, der også skal sammensvejses som en stumpsøm. En sådan stumpsøm kan være opbygget af mange små strenge. Stumpsøm. Sammensvejsning af tynd plade. Stumpsøm i 20 mm plade, der på oversiden skal have en indtrængning på 8 mm og på undersiden 7 mm. Er der tale om godstykkelser på over 4 til 5 mm, er det som regel nødvendigt, at der foretages en skærpning (tildannelse) af pladekanterne, før de sammensvejses. Denne tildannelse er nødvendig, for at man kan opnå det, der kaldes fuld gennemsvejsning af svejsningen. Ved fuld gennemsvejsning forstås, at man udfører svejsningen fra den ene side på en sådan måde, at der også dannes en form for svejsesøm på pladens rodside (bagside). Når der svejses stumpsøm, vil der som oftest være krav om, at svejsningens overside skal have en overvulst for at sikre, at svejsningen har den rigtige styrke. Det vil sige, at svejsningens overflade skal være højere end materialets overflade. Smede06.indd :56:41

8 vejsefuger og svejsesømme Svejsefuger og svejsesømme Derudover er der krav om, at der skal være en glat overgang mellem overvulsten og materialets overflade. Det er dog ikke i alle tilfælde, at der er krav om, at svejsningen skal være svejst med fuld gennemsvejsning. I nogle tilfælde accepteres det, at svejsningens indtrængning (dybde) er mindre end godstykkelsen. I andre tilfælde, hvor man kan komme til at udføre svejsningen fra begge sider, kan der være krav om, at svejsningen fra begge sider skal have en bestemt indtrængning, der ikke nødvendigvis har samme dybde. Det fremgår som regel af symbolerne på svejsetegningen, hvordan svejsningen skal udføres, så den færdige stumpsøm kan opfylde de stillede krav. På de hidtil viste figurer af stumpsømme har de emner, der skal svejses sammen, den samme godstykkelse, men sådan behøver det absolut ikke altid at være. I mange tilfælde kan man blive udsat for at skulle svejse to plader eller to rør sammen, der har forskellige godstykkelser. I sådanne tilfælde er der mange gange krav om, at man over et lille stykke skal udligne denne forskel enten ved slibning eller drejning, hvis der er tale om rør. Udligningen skal foretages, før emnerne sammensvejses. Udligning. A Tildannelse før svejsning. B Færdigsvejst. Grunden til, at materialet skal fjernes, er, at der ellers efter svejsningen vil være en skarp overgang mellem grundmaterialet og svejsningen. Man taler om, at der er en kærvvirkning, som forøger risikoen for, at der kan opstå revner og eventuelle brud, hvis svejsningen bliver hårdt belastet. Smede06.indd :56:42

9 Svejsning 6 Svejsespændinger og deformationer Udvidelse og krympning De fleste metaller udvider sig, når de opvarmes, og trækker sig sammen, når de afkøles igen. Det er ikke alle metaller, der udvider sig lige meget. Man taler her om metallets udvidelseskoefficient, der siger noget om, hvor meget materialet udvider sig ved bestemte temperaturstigninger. Konstruktionsstålets gennemsnitlige varmeudvidelseskoefficient er 0,012 mm/m C. En stålstang, der opvarmes fra 0 til 700 C, bliver således (0, ) 8,4 mm længere pr. meter, når den er fuldt opvarmet, men den trækker sig tilbage til den oprindelige længde på 1 m, når den igen er afkølet. 0C 700 C Udvidelse af stålstang mm 8,4 mm Til sammenligning kan nævnes, at de rustfaste kromnikkel-stål har en udvidelseskoefficient, der er ca. 50 procent større end ståls, nemlig 0,018 mm/m C. For aluminium er den 0,024 mm/m C. Et emne, der opvarmes med en jævn og ensartet varme samtidig med, at det har uhindret mulighed for at udvide sig, vil ved afkøling trække sig (krympe) tilbage til den størrelse og form, det havde, før det blev opvarmet. Efter opvarmning Før opvarmning Krympning af emne, der har været forhindret i udvidelse i længderetningen. Hvis man opvarmer det samme emne som før, men nu hindrer det i at udvide sig i længderetningen, vil det i stedet for udvide sig mere i bredden og højden. Når dette emne afkøles, vil det krympe i alle retninger, også i længderetningen, så resultatet bliver, at det nu er kortere, end det var før opvarmningen, men bredere og højere. Emne før opvarmning Opvarmet emne Afkølet emne Opvarmning og afkøling. Emne, der er forhindret i at udvide sig i længderetningen. Smede06.indd :56:42

10 Svejsespændinger og deformationer Disse spændinger opstår på grund af, at det koldere materiale, der omgiver det opvarmede område, virker på samme måde, som hvis svejsningen var fast indespændt. Det opvarmede materiale forhindres i at udvide sig og krympe, og derfor opstår der indre spændinger i og omkring svejsningen. Den krympning, som fremkommer ved svejsning, bevirker, at det svejste emne forandrer sin form. Er det tynde materialer, man svejser i, kan det tydeligt ses, at pladen har forandret form, så den nu er krum og bølget. Man siger, at materialet har slået eller kastet sig, når der er opstået deformationer som de her viste. Indre spændinger, der fører til brud. Krympespændinger Hvis stålet hindres i at udvide sig, når det varmes op (fast indespænding), vil der opstå indre spændinger i materialet. Det samme vil ske, hvis stålet forhindres i at trække sig sammen (krympe) under afkølingen. I mange tilfælde kan disse indre spændinger i stålet blive så store, at der sker brud i materialet eller svejsningen. Selv i de tilfælde, hvor det emne, man skal svejse, ligger frit, så det uhindret kan udvide og trække sig sammen, vil der opstå større eller mindre spændinger i og omkring det sted, der opvarmes ved svejsningen. Deformationer i plade som følge af svejsning. Ved svejsning i tyndere materialer er det især længdekrympningen i svejsningen, der får materialet til at deformeres. Tværkrympningen har ikke så stor betydning. Hvis man derimod svejser i tykkere materialer, kan det ses, at tværkrympningerne får materialet til at trække sig sammen, så der opstår vinkeldeformationer. Krympninger X Krympning i længderetning. Y Krympning i tværretning. Z Krympning i tykkelse. Vinkeldeformation ved stumpsøm. Smede06.indd :56:43

11 Svejsning 6 Typiske krympninger og deformationer ved svejsning Tværkrympning, stumpsøm Længdekrympning, stumpsøm Vinkelkrympning, stumpsøm også kaldet vinkelknæk Tværkrympning, kantsøm Længdekrympning, kantsøm Vinkelkrympning, kantsøm vinkelknæk Tværkrympning, kantsøm Vinkelkrympning, kantsøm også kaldet vinkeldrejning Typiske krympninger og deformationer ved svejsning. Vinkeldeformationer fremkommer ved næsten alle former for svejsning, men de er mest synlige ved svejsninger af kantsømme. Vinkeldeformation ved kantsøm. Forholdsregler mod deformationer Krympninger og spændinger og de derved opståede deformationer kan ikke undgås, når man svejser på emnet. Men når man ved, at de vil forekomme, kan man tage nogle forholdsregler mod disse og forsøge at begrænse deres uheldige virkninger. Dette kan man bl.a. gøre ved at forbukke emnerne før svejsningen eller hæfte emnerne op på en sådan måde, at den forventede krympning trækker dem tilbage til den rette stilling, man ønsker, at de skal have, når svejsningen er færdig og afkølet. Forholdsregler mod krympninger. De første gange, man svejser, er det næsten umuligt at beregne, hvor store krympningerne vil blive, men efter hånden, som man får mere erfaring, kan man med rimelig stor sikkerhed vurdere dette. Smede06.indd :56:44

12 Svejsespændinger og deformationer Krympning ved brug af en streng. Krympning ved brug af tre strenge. Når man forsøger at bedømme, hvor stor krympningen vil blive, skal man bl.a. tage hensyn til: Jo større svejsningen er, desto større bliver krympningen. Det er derfor vigtigt, at man ikke svejser med et større a-mål end det, der er krævet. Jo større svejsehastighed, der svejses med, desto mindre bliver krympningen. Krympningen bliver større, jo flere strenge man benytter til at bygge svejsningen op med. Benyttes en elektrode med lille dimension, skal svejsningen bygges op med flere strenge, end hvis man svejser med en større elektrode. Vær opmærksom på, at en svejsning svejst oven ned som regel giver færre strenge end en tilsvarende svejsning svejst som stillingssvejsning. Svejserækkefølgen: Hvis emnet svejses med pilgrimsskridt, giver dette en mindre krympning. Svejserækkefølgen kan ofte planlægges, så krympningerne modvirker hinanden. Derved mindskes risikoen for, at emnet deformeres. Svejsefikstur. Svejsning med pilgrimsskridt. Smede06.indd :56:45

13 Svejsning 6 Svejserækkefølge, der mindsker risikoen for deformering. En anden metode til at begrænse deformationerne er at benytte et svejsefikstur, der især benyttes ved svejsning af tyndere pladematerialer. Svejsefiksturen skal være så kraftigt udført, at den kan modstå de krympekræfter, der fremkommer i emnet. Fiksturen har også en afkølende virkning, da en del af varmen fra svejsningen ledes over i fiksturen, hvilket gør, at der opstår færre krympninger. Selv om man tager nogle af de her nævnte forholdsregler for at modstå krympningerne, er det ofte nødvendigt, at der skal foretages opretninger på det færdigsvejste emne. Opretningen kan foretages i såvel kold som varm tilstand, koldretning eller varmretning, afhængigt af konstruktionens udformning, samt hvor meget der skal rettes. Koldretning Princippet for koldretning er, at det område overhamres, der er krympet på grund af varmepå virkningen. Herved strækkes det krympede materiale, så det får den oprindelige længde, hvorved spændingerne reduceres eller helt forsvinder. Koldretning. Smede06.indd :56:45

14 Svejsespændinger og deformationer Varmretning Princippet ved varmretning eller, som nogle også betegner det, flammeretning, er, at man udnytter den krympning, som fremkommer ved opvarmning af en indespændt konstruktion. Lille udvidelse Varmretning. A Større krympning B Varmretning A Udvidelsen af det opvarmede område forhindres delvist af det omkringliggende koldere materiale, så der kun sker en mindre udvidelse. B Emnet efter afkøling, hvor det område, der har været opvarmet, er krympet, hvorved der er opstået et vinkelknæk på emnet. Varmezoner Ved al varmretning gælder der en tommelfingerregel om, at varmezonen altid skal placeres i det område, der er for stort eller for langt, således at den kant, der opvarmes, ender med at blive kortere. Man skal være opmærksom på, at der ved opvarmningen først sker en udvidelse af det opvarmede område, som bevirker, at emnet bliver mere krumt, end det var før opvarmningen. Man kan således først vurdere, om varmretningen er lykkedes, når emnet er afkølet så meget, at det kun er håndvarmt. Ved varmretning af stangprofiler som V-, T-, U- og I-stål benyttes de såkaldte varmekiler. En varmekile er et kileformet område af emnet, der opvarmes til mellem 500 til 700 C (brunrød til kirsebærrød farve). Nederst på siden er der vist nogle eksempler på, hvor det anbefales, at man placerer varme kilerne for at rette de viste profiler. Pilene angiver, i hvilken retning stålets ender vil trække sig under afkølingen. Varmekile Opvarmningen startes i varmekilens spidse ende. Når startpunktet er C, føres brænderen frem med zig-zag-be vægelser, så hele kilen bliver rødvarm. Varmeretning af L-stål Varmeretning af T-stål Varmeretning af U-stål Varmeretning af I-stål Varmretning af profiler. Smede06.indd :56:46

15 Svejsning 6 Varmepåvirkning ved svejsning Når man svejser, arbejdes der med høje temperaturer i lysbuen helt op til omkring C. En del af den varme, der herved opstår, ledes ud i grundmaterialet og opvarmer dette. Overophedet zone I den overophedede zone, som er det grundmateriale, der er i umiddelbar nærhed af smeltebadet, opstår den største temperaturstigning. Grundmaterialet i denne zone påvirkes under svejsningen af temperaturer på over ca C. Grundmaterialets mikrostruktur bliver grovkornet, hvilket kan medføre, at stålet får øget hårdhed og skørhed i området, hvilket i mange tilfælde virker uheldigt. Den tid, grundmaterialet påvirkes af den høje temperatur, er afgørende for dannelsen af strukturen: Jo længere tid, desto mere grovkornethed Rustfast Cr Ni-stål. 2 Ulegeret, lavtlegeret stål. 3 Aluminium. 4 Kobber. Varmeledningsevne Evnen til at lede varmen væk fra svejsningen afhænger af materialets godstykkelse, samt hvilket materiale der svejses i. Ved svejsning af stumpsømme ledes varmen ud i grundmaterialet i to retninger. De høje temperaturer kan påvirke grundmaterialet på en uheldig måde, så der er en forøget risiko for, at der kan opstå spændinger og ændringer i materialets mikrostruktur. Disse strukturændringer kan medføre, at grundmaterialet ikke har de samme egenskaber med hensyn til trækstyrke, slagsejhed og hårdhed, som det havde, før man begyndte at svejse i det. For at gøre det lettere at forstå, hvad der sker med grundmaterialet i svejsezonen, kan man skematisk opdele de forskellige zoner som vist her. Strukturændringer i materialet. Ved svejsning af kantsømme ledes varmen ud i grundmaterialet i tre retninger. Normaliseret zone I det område af grundmaterialet, der påvirkes af temperaturer mellem ca. 875 og C, opstår der en normalisering af grundmaterialet, hvilket giver en finkornet struktur. Den finkornede struktur er som regel sej og har en bedre slagstyrke end grundmaterialet. De her nævnte ændringer i strukturen i den varmepåvirkede zone gælder for det, man betegner som almindeligt konstruktionsstål med et lavt indhold af kulstof (C) som fx Fe 360. Smede06.indd :56:46

16 Varmepåvirkning ved svejsning Spændinger Når man svejser på et emne, opstår der altid indre spændinger, da der som tidligere nævnt sker en opvarmning af det område på emnet, hvor man svejser. Som bekendt har stål den egenskab, at det udvider sig, når det varmes op, og trækker sig sammen, når det senere afkøles. Dette sker, når vi svejser. Derfor vil det område, der opvarmes under svejsningen, forsøge at udvide sig, men dette kan som regel ikke lade sig gøre i fuld udstrækning, da området er omgivet af materiale, der ikke er opvarmet. Herved opstår der trykspændinger. Ved den senere afkøling af svejsestedet forsøger materialet at trække sig sammen, men dette kan heller ikke lade sig gøre i fuld udstrækning, så der dannes trækspændinger i materialet. Disse indre spændinger i materialet kan man se som udbøjninger på det færdigsvejste emne. Svejseren har indflydelse på, hvor meget varme der dannes under svejsningen. Svejseren kan påvirke varmetilførslen ved at ændre på svejsemetode, svejseparametre som svejsestrøm og svejsespænding, antallet af svejsestrenge og svejsehastighed. Jo langsommere man svejser med et stort smeltebad, og jo større svejsestrengen er (fx ved svejsning med sidebevægelser), desto mere varme sendes der ud i grundmaterialet, hvilket som nævnt kan påvirke mængden af grovkornet struktur. Grovkornet struktur Svejsning opbygget af en streng øger risikoen for grovkornet struktur. Trykspændinger. Svejsning opbygget af flere strenge, hvor de underliggende strenge normaliseres af varmen fra den efterfølgende streng. Trækspændinger. Færdigsvejst stumpsøm med udbøjninger. Normaliseringsstreng. Smede06.indd :56:47

17 Svejsning 6 Streng Dia. Ampere V Volt Polarity Strækl./Runl. Gas Hastig./Speed mm. 1 2, ,5-5,50 cm/min 2-3 3, ,0-14,0 cm/min , ,0-20,0 cm/min , ,0-14,0 cm/min Svejseprocedure WPS nr Svejser man derimod den samme svejsning med flere mindre strenge, mindskes risikoen for grovkornet struktur på grund af, at varmen fra den efterfølgende streng er med til at normalisere den foregående streng. Mange benytter derfor udtrykket normaliseringsstreng om den sidste dækstreng, der svejses på en svejsning, hvor der skal svejses med flere dækstrenge. Det er ofte et krav fra de svejsesagkyndige, at normaliseringsstrengen i de tilfælde, hvor der skal svejses med minimum tre dækstrenge, skal placeres som minimum den anden yderste streng. Ved svejsning af stål med stigende indhold af kulstof og andre legeringselementer er der ofte krav om, at man skal svejse efter en svejseprocedure (WPS). Svejseproceduren kan på en skitse vise, hvordan svejsningen skal bygges op med hensyn til antallet af strenge, samt hvordan disse skal placeres i forhold til hinanden. Da det ved svejsning af disse ståltyper er af stor vigtighed, at man har styr på, hvor meget varme der tilføres grundmaterialet ved svejsning af hver enkelt streng (varmeinput, der måles i MJ/m), er der for hver streng angivet de parametre, der skal følges med hensyn til svejsestrøm og -spænding samt svejsehastighed, eller strækkelængde ved svejsning med elektroder. Mange svejseprocedurer indeholder også oplysninger om, hvilken form for varmebehandling emnet skal have før, under og efter svejsning. Smede06.indd :56:48

18 Varmepåvirkning ved svejsning Varmebehandling i forbindelse med svejsning Varmebehandling i forbindelse med svejsning udføres for at imødegå de skadelige virkninger, der kan opstå, når man svejser i stål. Vi vil se nærmere på de former for varmebehandling, der oftest kan være angivet på svejseproceduren, nemlig forvarmning og afspændingsglødning. Hvor stor varmetilførslen er, dvs. hvor meget varme der dannes under svejsningen, og som kan overføres til den varmepåvirkede zone. Det er meget almindeligt, at der er angivet en forvarmetemperatur på C. Forvarmetemperaturen, der er foreskrevet i WPS en, er en minimumstemperatur, som skal overholdes under hele svejseforløbet. A B Når der svejses på det forvarmede emne, ledes der varme fra smeltebadet ud i grundmaterialet, så temperaturen her stiger C C Forvarmningens betydning A På grund af den store temperaturforskel mellem grundmaterialet og svejsezonen vil afkølingshastigheden blive stor. Herved er der risiko for, at der kan opstå en hærdning. B Forvarmningen bevirker, at der er mindre temperaturforskel mellem grundmaterialet og svejsezonen, så afkølingshastigheden bliver mindre. Forvarmning Forvarmning er, som ordet antyder, en opvarmning af emnet, der skal foretages, før man begynder at hæfte og svejse på det. Forvarmning, eller, som det også benævnes, forhøjet arbejdstemperatur, udføres bl.a. for at forhindre, at svejsningen og den varmepå virkede zone afkøles for hurtigt under svejsningen. Jo mere grundmaterialet er opvarmet, desto mindre varme kan der ledes bort fra svejsningen. Jo mere man svejser uden at holde for mange pauser, desto højere vil temperaturen i grundmaterialet blive. Denne kan imidlertid også blive for høj, så ud over minimumstemperaturen er der også angivet en maksimumstemperatur, den såkaldte mellemstrengstemperatur. Specielle krav/special requirements Forvarme/Preheat 150 C Metode for forvarme/ Method for preheat Angivelser vedrørende forvarme i WPS nr Propan En for hurtig afkøling af det varmepåvirkede grundmateriale kan bevirke, at der opstår hærdede zoner i materialet på samme måde, som når man hærder stål ved at bratkøle det i vand eller olie. Forvarmetemperaturen er beregnet af svejseingeniøren eller -teknikeren, der bl.a. har taget hensyn til: Grundmaterialets kemiske sammensætning, der har betydning for hærdetilbøjeligheden. Godstykkelsen, da et tykkere materiale hurtigere leder varmen væk end et materiale med en lille godstykkelse. Mellemstrengstemperatur/ Interpass temperature 250 C Angivelse af mellemstrengstemperaturer i WPS nr Smede06.indd :56:48

19 Svejsning 6 Forvarmning med propanbrænder. El-forvarmning samt kontrolmåling af den opnåede temperatur. Mellemstrengstemperaturen er en maksimumstemperatur, der ikke må overstiges under svejsningen. Forvarmningen kan foretages på forskellige måder afhængigt af, hvilke krav der stilles. I mange tilfælde kan man benytte en propanbrænder (flaskegas). Andre gange benyttes der elektriske varmebælter til opvarmningen. Fordelen ved at benytte el-forvarmning er, at varmen kan styres ved hjælp af små følere, der regulerer mængden af varme, så der kan holdes en mere ensartet temperatur. I forbindelse med forvarmning er der ofte krav om, at der skal foreligge en dokumentation af, at forvarmedata er overholdt. Er det tilfældet, kobles der en skriver på, der kan registrere opvarmningstiden og temperaturen. En termostift består af forskellige kemiske sammensætninger, der giver stiften den egenskab, at den smelter ved forskellige temperaturer. Tempilstik virker ved, at stiften stryges mod emnets varme overflade, og hvis spidsen af stikken smelter, har emnet den temperatur, der er angivet på tempilstikken. Hede Nielsen A/S Temperaturindikatorer (tempilstik) Tempilstik fås til påvisning af 105 forskellige temperaturer mellem 38 og C. Det er som regel svejseren selv, der skal sørge for, at kravene til forvarmning overholdes. Til at kontrollere temperaturen kan man benytte et termoelektrisk måleinstrument eller termostifter. Termoelektrisk temperaturmåler med digitalvisning Dokumentation af forvarme Temperaturstigningerne fra kl. 15 til kl. 18 skyldes, at der svejses på emnet (mellemstrengstemperatur) Smede06.indd :56:48

20 Varmepåvirkning ved svejsning Afspændingsglødning Afspændingsglødning er en varmebehandling, der foretages på det færdigsvejste emne. Emnet opvarmes til en temperatur, hvor det begynder at blive rødglødende. For de fleste ståltypers vedkommende opvarmes de til temperaturer på mellem 500 og 650 C. Formålet med denne varmebehandling er at fjerne eller formindske de spændinger, der er opstået i emnet i forbindelse med svejsningen. Afspændingsglødningen udføres ved, at emnet varmes langsomt op med en på forhånd fastsat opvarmningshastighed. Når udglødningstemperaturen er nået, skal emnet holdes opvarmet i nogen tid (holdetid), før Kvalitetsinstruktion Afspændingsglødning 1. Opvarmningshastighed Godstykkelse, mm Maks. C/time over 400 C over Glødetemperatur Materiale til St 35.8 St 45.8 C 22.3 C 22.8 HI / HII 17 Mn 4 19 Mn 5 19 Mn 6 15 Mo 3 13 CrMo CrMo 9 10 Materiale Glødetemperatur, C St St 45.8 C 22.3 C Mo CrMo HI / HII Mn 4 19 Mn 5 19 Mn 6 15 Mo 3 15 Mo 3 13 CrMo CrMo CrMo CrMo CrMo Afspændingsglødning PWHT C Holdetid/ Holding time 90 min Maks. opvarmningshastighed/ Heating rate 250 C/h Maks. afkølingshastighed/ Cooling rate 250 C/h Metode for afsp.glødning/ Method for PWHT Procedure ved varmebehandling ifølge WPS nr Ovn eller elvarmelegeme det langsomt køles ned igen med en bestemt afkølingshastighed. Proceduren, der skal følges ved varmebehandlingen, kan fremgå af WPS en, materialefabrikantens anvisning eller af firmaets kvalitetsinstruktion. 3. Holdetid Godstykkelse, mm over 30 Mindste holdetid, timer 0,25 0,5 1,0 4.Afkølingshastighed Godstykkelse, mm Maks. C/time over 400 C over Under 400 C, afkøling i stillestående luft Et firmas kvalitetsinstruktion vedrørende varmebehandling. Afspændingsglødning af større emne i ovn. Smede06.indd :56:54

21 Svejsning 6 Opvarmningen af emnet kan ske med den samme type varmebælter som dem, der benyttes til forvarmning, eller også i en ovn, hvor hele emnet opvarmes. Der er som regel også her krav om, at man skal kunne dokumentere, at man har overholdt de krav, der er til afspændingsglødningen. Derfor er der tilkoblet en skriver, hvorved alle data registreres. 16 C Skriver til registrering af varme behandling. Udskrift af temperaturforløb ved afspændingsglødning. Smede06.indd :56:58

22 Farvemærkning på gasflasker Farvemærkning på gasflasker Til en del af de svejsemetoder, der bruges inden for smedenes fagområde, anvendes forskellige gasarter. For at kunne kende de forskellige gasarter fra hinanden er flaskerne her i Danmark gennem en årrække blevet malet efter et bestemt farvesystem. I 1999 blev man enige om at indføre et fælles europæisk farvemærkningssystem, der er beskrevet i DS/EN Det nye system indføres løbende over en årrække, idet ommalingen vil ske i forbindelse med flaskernes returnering til påfyldningsstederne. Indtil alle flasker har fået den nye farvemærkning, vil der forekomme nye og gamle farvemærkninger. En væsentlig forskel på det nye og gamle mærkningssystem er, at der i det nye ikke længere er et bestemt krav til farven på gasflaskens cylindriske del. Det er nu alene farven på flaskens skulderparti, der angiver, hvilken gasart der er i den pågældende flaske. Farve Gasart Hvid Oxygen Rødbrun Acetylen Grå Kuldioxid (CO 2 ) Mørkegrøn Argon Brun Helium Rød Hydrogen Sort Nitrogen Farvemærkning ved forskellige rene gasarter Standarden DS/EN beskriver mange forskellige gasser, men de vigtigste for smede fremgår af tabellen her. Farvekodning med én farve. Farve 2 må ikke være den samme som på flaskens cylindriske del. I sådanne tilfælde accepteres det, at der byttes om på farve 1 og farve 2 for at undgå dette farvesammenfald. Farve 2 Farve Farve 1 Farve 2 Farve 1 Farve 2 Farve 1 Farve 1 Farve 1 Farve 2 Farvekodning med to farver. Alle tre måder er tilladte. For at opnå det bedste svejseresultat anvendes i en del tilfælde en blanding af de rene gasarter. I farvemærkningssystemet DS/EN er der taget højde for dette. Der beskrives tre måder at farvemærke skulderpartiet på ved blandgasser. Fabrikanten af gassen vælger selv, hvilken kombination han vil bruge. Smede06.indd :57:01

23 Svejsning 6 Gassvejsning AGA Benævnelser Gassvejsning er en meget gammel svejsemetode, som i et begrænset omfang stadig bruges. Svejsemetoden benævnes af mange som autogensvejsning, men den officielle danske betegnelse for metoden er gassvejsning. Anvendelse Gassvejsning blev tidligere anvendt til mange forskellige arbejdsopgaver, især inden for tyndpladeområdet og rørsvejsning, men nyere og mere rationelle svejsemetoder har overtaget mange af de opgaver, der førhen blev gassvejst. Gassvejsning af rørinstallation. Gassvejsning har den ulempe, at det er en forholdsvis langsom svejsemetode, der giver en stor varmetilførsel til det materiale, der svejses i. Den store varmetilførsel bevirker, at der kommer mange deformationer i arbejdsstykket. Derfor er gassvejsning i tyndplade erstattet af MAG- og TIG-svejsning. Gassvejsning benyttes i dag mest til montagesvejsning samt til svejsning af rørinstallationer. Gassvejsning er en smeltesvejsning, hvor varmen, der skal få grundmaterialet til at smelte, kommer fra en meget varm gasflamme, der er dannet ved, at en brændbar gasart forbrændes i oxygen (ilt). Flammeslør Reducerende zone Gassvejsning. Princippet ved gassvejsning. Smede06.indd :57:02

24 Gassvejsning Temp. [ C] Kerneflamme Reducerende zone Ydre flammeslør Svejseflammens temperaturzoner. Gasser til gassvejsning Normalt anvendes acetylen som brændgas til gassvejsning, men andre gasser som metan (naturgas) og propan (flaskegas) kan også benyttes. I afsnittet Gasser til flammeskæring kan du læse mere om disse andre brændgasser. Acetylen Acetylen er en gas, der består af en forbindelse mellem kulstof (C) og hydrogen (H), og den har den kemiske betegnelse C 2 H 2. Ved forbrænding giver acetylen blandet med oxygen den varmeste og mest koncentrerede flamme af alle de brændgasser, der anvendes i industrien. Acetylen kan i modsætning til andre luftarter ikke komprimeres til høje tryk. Hvis den udsættes for et større tryk, vil den spaltes, dvs. acetylenet omdannes eksplosionsagtigt til kulstof, sod og brint, hvorved der opstår varme. Se afsnittet Sikkerhed ved gassvejsning. Acetylenflasker Trykflasker, der indeholder acetylen, er farvekodet med et rødbrunt skulderparti og findes i forskellige størrelser fra 5 til 50 liter. Acetylenet frigøres fra flaskefyldet i takt med, at der tappes af flasken. Det er dog begrænset, hvor hurtigt denne frigørelse kan ske. Derfor er der risiko for, at der kan strømme acetone ud gennem flaskeventilen til manometeret ved for stor tømningshastighed. Da flasken som omtalt indeholder væsken acetone, må denne ikke ligge helt ned un- Flasketype Gasindhold kg Ca. vægt tom flaske kg Ca. længde inkl. ventil, aft. hætte mm Udv. diam. mm A-5 0, A-10 1, A-20 3, A-21 3, A-40 6, A-41 7, Batteri: 9 stk. A-41 70, Acetylen Flasketypen er angivet ud fra, hvor mange liter flasken kan rumme, som fx A-5, hvor A står for acetylen og 5 for 5 liter. Acetylenets forbrændingstemperatur ligger ved ca C med oxygen og ved C med atmosfærisk luft. På grund af risikoen for spaltning opbevares acetylen i specielle stålflasker, der indeholder et finporet materiale og acetone, som acetylenet er opløst i. Da udsivende acetylen kan være farlig, er gassen tilsat et lugtstof, der er meget karakteristisk. Prøv at lugte til acetylenet, så du kan genkende lugten, hvis du på et tidspunkt møder den igen. Sporer man den svageste lugt af acetylen i et lokale, er det farligt at benytte ild eller fremkalde gnister ved slibning. Det er farligt, fordi en blanding af acetylen og atmosfærisk luft med 2,3-82 procent acetylen er eksplosionsfarlig. Det er især blandinger med meget luft og kun lidt acetylen, der er farlige. Ventilen på ace tylen flasken er normalt forsynet med et indvendigt ge vind. Smede06.indd :57:09

25 Svejsning 6 Flaskeventil Reduktionsventil Godkendelsesstempel Tilbageslagssikring Etikette med brugervejledning acetylen C H 2 2 brandfarlig Etikette med angivelse af indhold Fyldemasse tilsat acetone Etiketten på acetylenflasken. Hede Nielsen A/S Acetylenflasken. Flaskehætte Acetylenstålflaske der brug, da der så er risiko for, at acetonen strømmer med ud i reduktionsventilen. Flaskeindhold I nogle tilfælde af hensyn til udskrivning af regninger og efterkalkulationer er det af betydning, at man kan regne ud, hvor stor en del af flaskens indhold der er brugt til en bestemt arbejdsopgave. Gasindholdet i en acetylenflaske, hvoraf der er tappet, kan ikke beregnes præcist ved hjælp af flasketrykket, fordi acetylenets opløselighed i acetone er stærkt afhængig af temperaturen. Som vejledning kan man beregne flaskens omtrentlige indhold før og efter arbejdsopgaven på følgende måde: Multiplicer reduktionsventiltrykket i bar med acetylenflaskens volumen i liter. Multiplicer derefter resultatet med temperaturen i C. EKSEMPEL Flaskestørrelse A-50 Flasketryk aflæst til 7 bar Temperaturen målt til ca. 10 C = liter (3,5 m 3 ) gas Min. 30 Minimumshældningsvinkel for acetylenflaske under brug. Oxygen Den atmosfæriske luft, der omgiver os, har et indhold på ca. 78 % nitrogen (kvælstof) og ca. 21 % oxygen (ilt). De sidste ca. 1 % består hovedsageligt af argon. Det oxygen, som man benytter til gassvejsning, er for en stor dels vedkommende fremstillet ved, at man udskiller og renser oxygenet fra den atmosfæriske luft. Smede06.indd :57:11

26 Gassvejsning Oxygen er en ubrændbar luftart, der har den egenskab, at den meget let går i forbindelse med andre stoffer, hvorved disse oxideres (iltes). Denne oxidering kan foregå med forskellige hastigheder afhængigt af det stof, der indgås forbindelse med, samt de ydre omstændigheder som temperatur, vind- og vejrforhold. Oxideringerne kendes som glødeskaller på stål, der har været opvarmet, rustdannelser på stål og oxidhinden, der besværliggør svejsning af aluminium (se afsnittet TIG-svejsning). Almindeligt kendt er det grønne lag af kobberoxider (ir), der dannes på kobber, når det udsættes for vejr og vind. Oxygen indgår også meget let i forbindelser med brændgasser, hvor det er medvirkende til, at der kan opnås en god forbrænding af disse. En forbrænding kan ikke foregå uden tilstedeværelse af oxygen. Ved alle almindeligt forekommende forbrændinger som fx et tændt stearinlys eller ilden i en brændeovn leverer den atmosfæriske luft den nødvendige oxygenmængde. Når vi skal gassvejse, er det dog ikke tilstrækkeligt at benytte den atmosfæriske luft, da vi skal bruge mere end de 21 % oxygen, som luften indeholder, for at opnå de høje temperaturer, svejseprocessen kræver. Derfor er vi nødsaget til at benytte komprimeret oxygen. Oxygenflasker De fleste oxygenstålflasker i dag indeholder oxygen, der er komprimeret sammen til et tryk på 200 bar. Trykflaskerne findes i forskellige størrelser O-5, O-20 og O-50, hvor O-50 er den mest benyttede. Angivelsen O-50, der er stemplet i flasken, angiver, at flasken har et volumen på 50 liter, og at indholdet i flasken er O (oxygen). Nogle fabrikanter betegner dog oxygenet OTC. Oxygenstålflaske Flaskeventil Godkendelsesstempel Etikette med brugervejledning Etikette med angivelse af indhold Flaskehætte Reduktionsventil Oxygenflasken Trykflasker, der indeholder oxygen, er farvekodede med et hvidt skulderparti. Flasketrykket aflæses på manometeret, fx 90 bar, og hvis det er en 20 liters flaske, indeholder flasken = liter (1,8 m 3 ). Oxygen og andre gasarter kan også købes i såkaldte flaskebatterier, hvor et antal flasker er samlet i en fælles ramme. Et batteri har den fordel, at alle flasker er tilkoblet den samme tapventil, så man ikke skal skifte flaske så ofte. Flaskebatteriet tilkobles virksomhedens centrale forsyningsenhed, så flere brugere kan tappe fra det samme batteri på samme tid. En anden fordel ved at benytte et centralt anlæg er, at man kan undgå at opbevare trykflasker i arbejdslokalet. Hede Nielsen A/S Ventilen på oxygen flasken er normalt forsynet med udvendigt gevind. I de tilfælde, hvor man skal udregne, hvor mange liter der er brugt til en bestemt arbejdsopgave, beregnes flaskens indhold af oxygen før og efter arbejdsopgaven. Det gøres på følgende måde: Smede06.indd :57:14

27 Svejsning 6 1. Udtagsposter Dobbelt Enkelt 2. Flammespær 3. Lavtryksventil 4. Centralgasregulator 1 4. Centralgasregulator Afmærkning af rørledninger Højtryksventil 11. Skilte 10. Sikkerhedsventil 8. Driftsvejledning GL alarm 6. Ventilmodul 9. Gasforvarmer 7. Højtryksslanger Eksempel på centralanlæg for acetylen og oxygen. Smede06.indd :57:14

28 Gassvejsning Svejseudstyr Det udstyr, der benyttes til gassvejsning, er et meget enkelt og dermed også billigt udstyr, der kan være transportabelt som vist her Reduktionsventil Der skal være monteret en reduktionsventil på alle trykflasker. Reduktionsventilens opgave er at nedsætte det høje flasketryk til et mindre arbejdstryk. Det ønskede arbejdstryk indstilles af svejseren afhængigt af, hvilken svejseopgave der skal udføres. Reduktionsventilerne kan have forskellige udførelser alt efter, hvilket fabrikat de er af, men fælles for de fleste er, at de har monteret to manometre til aflæsning af flaske- og arbejdstryk. Hede Nielsen A/S Transportabelt gassvejseudstyr. Flydende oxygen Som et led i fremstillingen af oxygen fra atmosfærens luft nedkøles denne til ca C, hvorved oxygenet bliver flydende. Firmaer, der har et stort forbrug af oxygen, kan med fordel købe det i flydende form. Oxygenet leveres da af store tankbiler til firmaets tankanlæg. Oxygenflaske med indbygget reduktionsventil. Større tankanlæg til acetylen og oxygen. Reduktionsventilens funktion Gassen ledes fra trykflasken eller det centrale anlæg ind i højtrykskammeret. Flasketrykket kan aflæses på manometeret for flasketryk. Derfra fortsætter den gennem ventilåbningen ned i lavtrykskammeret, hvor det aktuelle arbejdstryk kan aflæses på manometeret. Smede06.indd :57:26

29 Svejsning 6 Hvis trykket i lavtrykskammeret bliver for højt og overstiger den indstillede værdi, vil membranen trykkes nedad, hvorved ventilåbningen mindskes. Tilstrømningen til lavtrykskammeret reduceres. Når trykket igen falder, vil membranen rette sig opad, hvorved der åbnes for ventilåbningen igen, så gassen kan passere igennem. Det ønskede arbejdstryk indstilles således ved hjælp af reguleringsskruen, der regulerer, hvor stort et tryk der skal til, før ventilen lukker. Sikkerhedsventilen åbner kun, hvis der pludselig opstår et unormalt højt tryk i lavtrykskammeret, fx hvis man åbner flaskeventilen for hurtigt. Flasketryk Sikkerhedsventil OXYGEN Reguleringsgreb Flasketryk Arbejdstryk Sikkerhedsventil G Reduktionsventiler Manometer for flasketryk Manometer for arbejdstryk Højtrykskammer Sikkerhedsventil Membran Lavtrykskammer Fjeder Reduktionsventil, principskitse. Reguleringsskrue Smede06.indd :57:33

30 Gassvejsning G Tilbageslagssikring Acetylenflaske med tilbageslagssikring. Tilbageslagssikring Tilbageslag er en risiko ved gassvejsning, da der af forskellige årsager kan opstå en form for eksplosion i brænderen (se Tilbageslag og tilbagebrænding ), som derefter kan forplante sig tilbage i slangerne som en eksplosionsbølge og forårsage enten en slangesprængning eller en sprængning af reduktionsventilen. I værste fald kan eksplosionsbølgen trænge igennem flaskeventilen og ind i acetylenflasken og starte en spaltning. For at sikre sig mod, at tilbageslaget når reduktionsventilen, kan man umiddelbart foran denne indskyde en tilbageslagssikring. Tilbageslagssikring. Den her viste tilbageslagssikring har indbygget fire sikkerhedsanordninger: Kontraventil, der forhindrer tilbagestrømning. Flammefilter, der standser og kvæler tilbagebrænding. Lukker for gastilførsel ved gennemgående tilbageslag. Termisk afspærringsventil, der lukker for gastilførel ved overophedning over 95 C. I tilfælde af tilbageslag afbrydes tilførslen af gassen, og tilbageslagssikringen skal mekanisk på virkes, før den igen tillader gennemstrømning. Flammespærring Som en yderligere sikring mod tilbageslag i slangerne kan man montere en flammespærring på brænderhåndtaget. Flammespærringen har to funktioner: Indbygget kontraventil, der forhindrer tilbagestrømning af gasblandinger til slangerne. Flammefilter, der standser og kvæler tilbagebrænding. Flammespærrer AGA Slangesprængning som følge af tilbageslag. Flammespæring på brænderhåndtag. Smede06.indd :57:35

31 Svejsning 6 Blå slange (oxygen) Højregevind Brænderhåndtag med svejseindsatse Brænderhåndtagene findes i flere forskellige størrelser, udformninger og fabrikater, men fælles for dem er, at der findes forskelligt udstyr, som kan påmonteres. Rød slange (acetylen) Venstregevind Ydreslange 1.armering 2.armering Indre slange Da der som nævnt findes forskellige fabrikater af brænderhåndtag, er det vigtigt, at man er opmærksom på, at håndtaget og svejseindsatsene skal passe sammen. Hvis man prøver at sammensætte forskellige typer, er det ikke sikkert, at tætningerne passer sammen. Der kan måske strømme ilt og gas ud, hvorved der er en forøget risiko for, at der opstår brand eller eksplosioner. Svejseslangernes opbygning. Svejseslanger De slanger, der anvendes til gassvejseudstyr, skal være af en type, som er godkendt til anvendelse til henholdsvis acetylen og oxygen. Derfor er de farvemærkede. Acetylen rød slange Oxygen blå slange Brænderhåndtag med diverse udstyr. Kasse med diverse udstyr. AGA Svejseindsatse Svejseindsatsene til gassvejsning findes i mange forskellige konstruktioner, men de kan opdeles i to hovedgrupper: Injektorbrændere. Ligetryksbrændere. En injektorbrænder er en svejseindsats med en indbygget sugevirkning, hvilket betyder, at den gennemstrømmende oxygen suger gassen med frem i brænderen. Det kræver, at der skal være større tryk på oxygenet end på acetylenet, for at injektorvirkningen kan fungere. Smede06.indd :57:38

32 Gassvejsning Blanding af oxygen og acetylen Acetylen Oxygen Svejsemundstykke Dyse Injektor Pakning Injektor AGA 4A 4-6mm 500 L AGA AGA 4A 4A 500 L 4-6mm 2,5 bar 4 A 4-6mm 500 L 2,5 bar i E = Størrelse nr. = Acetylen = Godstykkelse = Gasflow oxygen, L/h = Arbejdstryk, oxygen = Injektorbrænder = Ekstra størrelse Gennemskåret svejseindsats af injektortypen. Injektoren sidder i svejseindsatsens bagerste del og fungerer ved, at der opstår en sugevirkning, når oxygenet strømmer gennem dysen. Fordelen ved at benytte en svejseindsats af injektortypen er, at den er lettere at indstille. Svejseindsatse af injektortypen er mærket med symbolet i. De svejseindsatse, der er fremstillet uden sugevirkning, benævnes ligetryksbrændere, da oxygen og acetylen kan have samme indløbstryk til blandingskammeret. Svejseindsatse af ligetrykstypen er mærket med symbolet II. Blanding af acetylen og oxygen Gennemskåret svejseindsats af ligetrykstypen. Oxygen Acetylen Mærkning af svejseindsatse Svejseindsatsene er ofte mærket ud fra EN/ISO, der beskriver: Brænderens størrelse ud fra et nummer. Mængden af udstrømmende oxygen pr. time (l/h). Arbejdstrykket for oxygen. Hvilke godstykkelser brænderen kan benyttes til at svejse i. Den brændgastype, der skal benyttes. Type af svejseindsats (injektor-/ligetryksindsats). Eksempel på mærkning af svejseindsatse. Tidligere har man angivet svejseindsatsenes størrelse ud fra, hvor mange liter acetylen der strømmede igennem pr. time. Derfor vil man stadig møde svejseindsatse, der fx kan have angivelsen 3A 300 l/h, hvorimod den samme størrelse indsats efter den nye mærkning vil være på stemp let 3A 315 l/h. Som hjælp til at vælge den rigtige stør relse svejseindsats til en svejseopgave udgiver fabrikanterne af indsatsene nogle tabeller, som man kan benytte. Svejsetabel mm Svejsetabel. Mærkning Oxygen I/h Oxygen Acetylen bar psi bar psi EN/ISO 0,2-0,5 0A 40 0,5 0,5-1,0 1A 80 0,7 1,0-2,0 2A 160 1,0 1,5-3,0 E2A 230 1,0 2,0-4,0 3A 315 1,4 2,5 35 0,1-1,5-3,5-5,0 E3A 400 1,5 0,8 12 4,0-6,0 4A 500 1,7 5,0-7,0 E4A 650 2,0 6,0-9,0 5A 800 2,0 8,0-10,0 E5A ,4 9,0-14,0 6A ,7 Varmebrænder 8A ,8 Brusebrænder i 4A 500 0,6 5A 800 0,8 2,5 0,4- E5A ,0 0,8 Smede06.indd :57:56

33 Svejsning 6 Pakning Pakningen mellem brænderhåndtag og svejseindsats. For at beskytte reduktionsventilens membran mod en for pludselig påvirkning skal man huske at løsne reguleringshåndtaget på manometeret så meget, at fjederen er aflastet, før der åbnes for flaskeventilen Renblæsning af flaskeventil Montering af svejseudstyr Ved montering af svejseudstyr på trykflasker og centrale anlæg skal man være opmærksom på en række ting. Det er vigtigt at blæse flaskeventilen ren før påmonteringen af reduktionsventilen, men gør det forsigtigt, stå aldrig foran ventilåbningen, når det gøres, og sørg for at blæse mod et frit område. Reguleringshåndtaget løsnes. OXYGEN Reguleringshåndtag Husk pakning Spænd omløberen med en fastnøgle G Monter tilbageslagssikringen på reduktionsventilen 3 Svejseflammen Når man skal gassvejse, er det vigtigt, at man har den rigtige svejseflamme. Varmen skal helst være koncentreret til et lille afgrænset område, så man kan styre smeltebadet. Svejseflammen kan opdeles i tre områder: Flammekernen, der er et skarpt afgrænset område med en hvidlig farve. Det reducerende slør. Dette område er nærmest farveløst og lidt udflydende. Det ydre slør, der er svagt blålig i farven. Montering af reduktionsventil. Kontroller, at der er en pakning på reduktionsventilen, og at den ikke er defekt. Man skal også sikre sig, at der er en pakning på svejse indsatsen, før den monteres. Kerneflamme Reducerende zone Ydre flammeslør Svejseflammen. Smede06.indd :57:59

34 Gassvejsning Oxygen Acetylen Opkullende (blød) svejseflamme Svejseflammens udseende er afhængig af acetylen/oxygenblandingsforholdet. Svejseflammens udseende og egenskaber afhænger af, hvordan blandingsforholdet mellem oxygen og acetylen er. Mængden af acetylen og oxygen reguleres på brænderhåndtagets ventiler, og ved at variere blandingen kan man opnå forskellige svejseflammetyper. Det er vigtigt at anvende den rigtige flammetype til det materiale, der skal svejses i. Normal svejseflamme Reducerende (hård) svejseflamme flamme, mindskes mængden af acetylen, og oxygenmængden øges så meget, at den reducerende zone næsten forsvinder. Den normale svejseflamme er den mest benyttede, da den kan anvendes til svejsning af de fleste ståltyper. Svagt reducerende svejseflamme Svagt reducerende svejseflamme, også kaldet hård svejseflamme, har et overskud af oxygen, der gør, at den ikke kan benyttes til svejsning af stål, da den overskydende oxygen vil indgå i smeltebadet og oxidere dette. Den svagt reducerende svejseflamme anvendes til svejsning af bronze og messing samt til svejselodning. Gassvejsemetode Ved gassvejsning smeltes arbejdsstykkets fugekanter sammen med eller uden brug af tilsatsmaterialer. Bruges der ikke tilsatsmaterialer, siger man, at svejsningen løbes sammen. Ved gassvejsning skelner man mellem to måder at svejse på: Frasvejsning eller modsvejsning. Frasvejsning Frasvejsning har fået sit navn af, at svejseflammen under svejsningen peger væk fra den færdige svejsning. Frasvejsning anvendes til svejsning af stål i godstykkelser op til 3 mm. Opkullende svejseflamme Opkullende svejseflamme, også kaldet blød svejseflamme, opstår, når det udstrømmende acetylen tilfø res så meget oxygen, at der dannes en klar lysende zone foran kerneflammen. Svejseflammen har et overskud af acetylen (C 2 H 2 ), der bevirker, at smeltebadet oplegeres med en del af det uforbrændte kulstof. Den svagt opkullede svejseflamme er især velegnet til svejsning af støbejern Normal svejseflamme Hvis man har indstillet brænderen med en opkullende svejseflamme og ønsker den reguleret til en normal Frasvejsning. Smede06.indd :58:00

35 Svejsning 6 Modsvejsning. Frasvejsning fra højre mod venstre (højrehåndet svejser). Fordelen ved frasvejsning er, at den fremadrettede svejseflamme giver et lille smeltebad, der er lettere at styre især ved svejsning af tyndere materialer. Desuden giver frasvejsning en pæn og glat overflade på den færdige svejsning. Af ulemper ved at benytte frasvejsning kan nævnes, at den fremadrettede flamme giver en dårlig varmeafledning til grundmaterialet, hvilket kan bevirke, at der opstår koldløbninger især ved svejsning af tykkere materialer. Fordelene ved at benytte modsvejsning er bl.a., at man opnår en høj svejsekvalitet, da man lettere kan se smelte badet og konstatere, om svejsningen forløber på den bedste måde uden fejl. En væsentlig ulempe ved metoden er, at den er forholdsvis svær at lære, så der kræves nogen erfaring, før man kan svejse en fejlfri svejsning. Desuden er svejsningens overflade mere ujævn end ved frasvejsning. Svejseretningen ved denne svejsemetode er normalt fra venstre mod højre. Svejsningens pæne overflade kan derfor ofte skjule alvorlige fejl som manglende gennemsvejsning og binding mellem grundmateriale og svejsemetallet. Svejseretningen er normalt fra højre mod venstre, og svejsetråden tilsættes foran svejseflammen. Modsvejsning Modsvejsning er kendetegnet ved, at svejseflammen er rettet mod den færdige svejsning under svejseforløbet. Modsvejsning anvendes til kvalitetssvejsninger af godstykkelser på over 3 mm. Modsvejsning fra venstre mod højre (højrehåndet svejser). Smede06.indd :58:01

36 Gassvejsning Tilsatsmaterialer I sjældne tilfælde er det ikke nødvendigt at benytte tilsatsmateriale, da det smeltede materiale fra fugekanterne her er nok til at give en svejsning med den nødvendige styrke. Denne metode benyttes især til svejsning af tyndere materialer. Skal man derimod svejse i tykkere materialer, er det nødvendigt, at man tilfører svejsningen materialer udefra for at opnå den nødvendige størrelse og styrke. Tilsatsmaterialet, der anvendes til gassvejsning, kaldes for svejsetråd. Svejsetråden skal mindst have samme kvalitet som det grundmateriale, der skal svejses. Derfor findes der svejsetråd fremstillet af forskellige materialer med forskellige egenskaber. Tilsatstråd til gassvejsning. Den her viste tilsatstråd H44 er betegnet ud fra dens maksimale trækstyrke. Således har tråden her en maksimal trækstyrke på 440 N/mm. Den er derfor godkendt til svejsning af ulegeret og lavtlegeret stål. Hvis man er i tvivl om, hvilken svejsetråd man skal anvende til en bestemt svejseopgave, er det en god ide at benytte sig af leverandørernes håndbøger, der ofte giver en beskrivelse af de forskellige svejsetråde og deres anvendelsesområder. Tilbageslag og tilbagebrænding Tilbageslag og tilbagebrænding i brænderen er et fænomen, som kan opstå af forskellige årsager: Svejseindsatsen er tilstoppet. Ukorrekt arbejdstryk på manometeret. Forkert indstilling af oxygen-/acetylenmængde på brænderhåndtagets ventiler. Sammenklemte slanger. En af trykflaskerne er tomme. Overophedet svejseindsats. Tilbageslag er karakteristisk ved, at der opstår knaldende lyde som ved affyring af en pistol, hvorved svejseflammen slukkes. I mange tilfælde er mundstykket så overophedet, at det kan genantænde gasblandingen, og der opstår derfor en række knald. OK Gasrod OFW R60 Beskrivelse OK Gasrod er en blanktrukken tråd legeret med 1 % Mn til gassvejsning af ulegerede stål med en minimumtrækstyrke på 390 Mpa. Tråden svejser helt porefrit, og smel tens flyde egenskaber er fremragende. OK Gas rod er universielt anvendelig både til fore fal dende svejsearbejde og til svejsearbejde, hvor der er krav til rønt genkontrol. Klassifikationer SFA/AWS A5.2 EN Trådanalyse C 0,1 Si 0,2 R60 OII Mekaniske egenskaber, typiske Sträckgräns, MPa 300 Brottgräns, MPa 390 Förlängning, % 20 Mn 1,0 Tilbageslag. Pakkedata Ø, mm Længde, mm Kg/pak 1, , , , , , Eksempel på svejsetrådsspecifikation. Tilbagebrænding. Smede06.indd :58:01

37 Svejsning 6 Gasblanding Forbrænding 1 m Forbrændingshastighed. Hastigheden måles ved, at man fylder et 1 meter langt rør op med den gasblanding, der skal afprøves, hvorefter blandingen antændes. Tager det fx 1 sekund at forbrænde gassen, er forbrændingshastigheden 1 m/s. Tilbageslag med brand i slange til følge. Et tilbageslag er som regel ikke farligt, men ubehageligt, da man bliver forskrækket. Der kan i mange tilfælde også springe gnister og svejsesprøjt. Der er også en risiko for, at der ved eksplosionen kan opstå hul i svejsningen. Et tilbageslag kan i værste fald udvikle sig til en tilbagebrænding, hvilket vil sige, at gasblandingen forbrænder inde i brænderhåndtaget med en hvislende eller pibende lyd. I værste fald kan man risikere, at tilbageslaget slår helt tilbage igennem brænderen, hvilket kan forårsage brand eller eksplosion i slanger, reduktionsventiler og trykflasker. Udstrømningshastighed Udstrømningshastigheden måles også i m/s og er den hastighed, gasblandingen har, når den passerer igennem hullet i gasmundstykket. Det er svejseren, der bestemmer udstrømningshastigheden ved at sørge for, at trykket er rigtigt indstillet på manometrene, samt ved at regulere mængden af oxygen og acetylen på brænderhåndtaget. Udstrømningshastighed. For lille Det, der reelt sker, er, at forbrændingshastigheden ved svejseindsatsens mundstykke bliver større end udstrømningshastigheden, så flammen slår tilbage og ind i indsatsen. Dette lyder måske lidt uforståeligt. Derfor vil vi prøve at se lidt nærmere på, hvad forbrændingshastighed og udstrømningshastighed er. Forbrændingshastighed Ved forbrændingshastigheden forstås den hastighed, hvormed en gasart forbrænder, og den måles i meter pr. sekund. Udstrømningshastigheder. Korrekt For stor Smede06.indd :58:03

38 Gassvejsning AGA Udvalg af svejsebriller. Sikkerhed ved gassvejsning Den største risiko ved gassvejsning er brandfaren, da der let opstår brand, hvis udstyret ikke er ordentligt vedligeholdt, ved misbrug eller uforsigtighed. Det er derfor vigtigt, at man er opmærksom på følgende ting: Sørg for, at det personlige sikkerhedsudstyr som svejsebriller og beklædning er i orden. Hold arbejdspladsen ren og fjern brandbart materiale i nærheden af svejsepladsen. Kontroller jævnligt udstyrets slanger og for skru ninger for u tæt heder med lækagespray eller almindeligt sæbevand. Rod øger brandfaren. Tag aldrig slangerne om livet eller over skulderen, da der så er stor risiko for at få forbrændinger, hvis der kommer et tilbageslag/en tilbagebrænding. Hæng aldrig en tændt svejseindsats hen på flaskerne, men kun på en dertil indrettet holder eller spareventil. Hvis der ikke er mulighed for dette, skal der slukkes på brænderhåndtaget Livsfarlig placering af tændt brænderhåndtag. OXYGEN Kontrol af samlingers tæthed med sæbevand. Svejs aldrig på lukkede emner som tanke og tromler, og vær yderst forsigtig, hvis det er nødvendigt at svejse i beholdere, der tidligere har indeholdt brandbart materiale. Sørg for god ventilation og brug udsugning, da der kan dannes nitrøse gasarter. Husk at indstille det korrekte arbejdstryk på manometeret (brug tabeller), da det nedsætter risikoen for tilbageslag i brænderen. Smede06.indd :58:03

39 Svejsning 6 Trykflaskerne skal opbevares på steder, der er specielt indrettet til dette formål, så de kan fastspændes. Ved transport skal flaskens hætte være påskruet for at beskytte flaskens ventil mod stød og slag. Under brug skal flaskerne altid være fastspændt på en sådan måde, at acetylenflaskens ventilåbning peger bort fra oxygenflasken. OXYGEN Svejsning af beholder, der indeholder brændbare væsker. Olie og fedt i forbindelse med oxygen kan forårsage en eksplosionsagtig brand. Derfor må man aldrig bruge olie som smøremiddel på gassvejseudstyret. Anvend aldrig oxygen til at blæse rust og metalspåner væk fra arbejdsstykket eller til at blæse arbejdstøjet rent. Det er også farligt at afkøle varme emner med oxygenstrålen. Et af de største risikomomenter ved gassvejsning er trykflaskerne, da de udgør en stor risiko, hvis de ikke behandles efter forskrifterne. Så følg disse regler: Trykflaskerne skal behandles med forsigtighed og må ikke udsættes for stød eller slag. De må heller ikke anbringes i nærheden af varme, åben ild, brandbare stoffer som olie, benzin, maling eller lignende. Som hovedregel bør der aldrig foretages en svejsning, lodning eller skæring på brændstofbeholdere, der indeholder, eller har indeholdt, brandbare væsker, med mindre der er foretaget en fuldstændig rensning og beholderen er fyldt med vand eller en inaktiv luftart som kuldioxid CO 2 eller kvælstof N 2. Korrekt fastspænding af flaskerne, hvor acetylenflaskens ventilåbning peger væk fra oxygenflasken. Sørg for, at flaskerne altid er opstillet på en sådan måde, at det er let at betjene flaskeventilerne. Flaskeventilerne skal være lukkede, når flaskerne ikke er i brug. Hav ikke flere flasker i arbejdslokalet, end der er brug for. Anvend aldrig vold eller værktøjer såsom rørtænger til åbning af flaskeventiler. Hvis man ikke kan åbne dem med hånden, skal man sende flasken retur til leverandøren med en påhæftet seddel, hvor man gør opmærksom på fejlen. Du må aldrig selv forsøge at reparere på flaskens ventiler eller smøre disse med fedt eller olie. Af hensyn til eksplosionsfaren ved brand skal der være et advarselsskilt på døren eller porten til det lokale, hvor der opbevares trykflasker, hvorpå der skal stå: Trykflasker. Fjernes ved brand. G Smede06.indd :58:12

40 assvejsning Gassvejsning Trykflasker Fjernes ved brand Advarselsskilt, hvor der findes trykflasker. Hvis der opstår brand i lokalet, skal trykflaskerne fjernes hurtigst muligt, før de opvarmes. Er der på grund af et tilbageslag eller en ydre opvarmning af acetylenflasken startet en spaltning af flaskens indhold af acetylen, er der risiko for en flaskeeksplosion. Den største risiko opstår, hvis der begynder at dannes varme i flasken. Så længe den kun er håndvarm, sker der ikke noget. Med håndvarm forstås, at man kan tage overalt på flasken med de bare hænder. Men for en sikkerheds skyld lukkes flaskeventilen omgående, hvorefter flasken bringes ud i det fri. Det gælder om at få flasken nedkølet. Så længe flasken varmer, skal man stadig sprøjte store mængder af vand på hele flasken eller endnu bedre sænke den ned i et vandbassin. Når flasken er afkølet, kan reduktionsventilen fjernes, og flaskeventilen åbnes et kort øjeblik for at undersøge, om der kommer unormal lugt, sod eller røg ud. Er det tilfældet, er spaltningen endnu ikke stoppet. Er flasken så varm, at man ikke kan tage på den med de bare hænder, er der alvorlig risiko for en flaskeeksplosion, og flasken må derfor ikke flyttes. Tilkald brandvæsenet og advar alle, der opholder sig i nærheden af flasken, om, at de skal fjerne sig. Smede06.indd :58:15

41 Svejsning 6 Elektrodesvejsning Benævnelse Lysbuesvejsning med beklædte elektroder er den anerkendte betegnelse for den svejsemetode, som de fleste kender som lysbuesvejsning eller elektrodesvejsning her i Danmark. Efterfølgende vil benævnelsen elektrodesvejsning blive anvendt, da det er den benævnelse, der siger mest om svejsemetoden. Der findes ingen fælles betegnelse for svejsemetoden i Europa. I Sverige benævnes den Metalbågsvetsning, i Tyskland Metall-lichtbogenschweissen, i Frankrig Saudage á L arc avec électrode enrobée, mens de engelsktalende lande betegner metoden Shielded Metal Arc Welding (SMAW) eller Manuel Metal Arc Welding with Covered Electrode (MMA). Disse forskellige betegnelser for svejsemetoden kan give anledning til nogen misforståelse, specielt nu og i fremtiden, hvor der er krav om, at større anlægsarbejder skal udbydes i fælles europæisk licitation. For at undgå, at der opstår misforståelser, hvis man fx skal arbejde ud fra franske arbejdstegninger, har man vedtaget en international standard, DS/EN ISO 4063, hvori de forskellige svejsemetoder er angivet med et nummer. 111 Ifølge DS/EN ISO 4063 skal svejsninger, der ønskes svejst med lysbuesvejsning med beklædte elektroder, angives med nr Historie De første forsøg med elektrodesvejsning blev udført i 1880 erne, hvor man i begyndelsen benyttede en kulelektrode og tilsatstråd som ved gassvejsning. Metalelektroden blev opfundet af russeren Slavianoff i Han anvendte en elektrode af ubeklædt metaltråd, der smeltede og derved afgav tilsatsmateriale. Denne form for elektrodesvejsning havde dog sine begrænsninger, da den ubeklædte elektrode havde en tendens til at brænde fast på arbejdsstykket. Samtidig var den færdige svejsning af meget dårlig kvalitet, da den atmosfæriske luft gik i forbindelse med smeltebadet, hvilket bevirkede, at svejsningen blev meget porøs. Elektrodesvejsning. Et stort fremskridt inden for svejsning med elektroder blev opnået i 1907, da svenskeren Oscar Kjellberg opfandt den beklædte elektrode, som er videreudviklet til de elektrodetyper, vi kender i dag. Svejsemetoden, der fortrinsvis benyttes til manuel svejsning, har haft stor betydning for den industri- Smede06.indd :58:16

42 Elektrodesvejsning elle udvikling, og den har været den mest benyttede svejsemetode i mange år helt frem til slutningen af 1970 erne, hvor den mange steder blev erstattet af andre halv- og helautomatiserede svejsemetoder. Anvendelse og udbredelse Elektrodesvejsning anvendes stort set overalt i jernindustrien, fra det lille reparationsværksted til de største industrivirksomheder og skibsværfter. Svejsemetoden, der er mest benyttet til svejsning af ulegerede stål, især i dimensioner fra 3 mm og opefter, har den fordel sammenlignet med andre metoder, at den er velegnet til svejsning i alle svejsestillinger samt til svejsning udendørs, da den ikke er særlig følsom med hensyn til vind- og vejrforhold bortset fra regnvejr. Elektrodesvejsning benyttes bl.a. til: Montagesvejsning. Røranlæg i større dimensioner, fjernvarme samt olie- og gasledninger. Bygnings- og maskinkonstruktioner. Reparationssvejsning. Elektrodesvejsningens princip Ved elektrodesvejsning dannes der en elektrisk lysbue mellem elektroden og arbejdsstykket. Den elektriske svejsestrøm kommer fra en svejsestrømkilde, der kan levere jævn- eller vekselstrøm. Svejsestrømmen ledes ved hjælp af svejsekabler frem til elektroden og arbejdsstykket. Manuel svejsning med beklædte elektroder kan udføres med såvel jævn- som vekselstrøm. Lysbuen dannes ved, at enden af elektroden stryges mod arbejdsstykket og derefter hæves nogle millimeter. Når elektroden stryges mod arbejdsstykket, sker der en slags kortslutning i strømkredsløbet, hvorved der dannes varme. Dette opvarmer (ioniserer) luften mellem elektrodens ende og arbejdsstykket, således at svejsestrømmen kan vandre og derved indgå som en del af det strømkredsløb, der skal være til stede, for at der kan svejses. Lysbuen er så varm, at den smelter dele af arbejdsstykket, hvorved der på dette dannes et smeltebad. Spidsen af den beklædte elektrode afsmeltes, så der via lysbuen overføres metaldråber fra elektroden til smeltebadet. Elektrode Metaldråber Slagge Svejserøg Den færdige svejsning Smeltebad Migatronic Elektrodesvejsning på rørinstallation. Elektrodesvejsningens princip. Smede06.indd :58:19

43 Svejsning 6 Elektroden smelter samtidig med, at der overføres materiale til smeltebadet. Lysbuen og det smeltede materiale beskyttes mod den atmosfæriske lufts skadelige virkninger af de luftarter (svejserøg), der dannes, når elektrodens beklædning smelter. Elektrodens beklædning indeholder også stoffer, der har den egenskab, at de er slaggedannende. Det bevirker, at der på svejsningens overflade dannes et lag af slagge, som har til formål at beskytte det smeltede svejsemetal. Svejseudstyr Svejseudstyret til elektrodesvejsning findes i flere forskellige typer og udformninger afhængigt af fabrikat og ydeevne. Fælles for de fleste af dem er, at de består af en strømkilde og to svejsekabler med henholdsvis elektrodeholder og jordklemme. ESAB Svejsekabler. Kabelsættet til elektrodesvejsning består af to kabler: Svejsekablet med elektrodeholderen og returkablet med jordklemmen (stelklemmen). Kablerne leveres normalt i 5 eller 10 meters længde, men kan forlænges ved hjælp af mellemkabler. Man bør her være opmærksom på, at jo længere svejsekablerne er, desto større er strømtabet i disse. Kablernes dimension, dvs. tværsnitsarealet af kobbertrådene, er afgørende for, hvor mange ampere svejsestrøm der kan ledes gennem dem, før der dannes for meget varme. Man skal derfor vælge kablerne ud fra strømkildens maksimale svejsestrømstyrke. Man beregner, at et kabel til lysbuesvejsning kan bære 6 ampere pr. mm 2. Det betyder, at man skal bruge: 25 mm2 kabel til maks. 150 A. 35 mm2 kabel til maks. 200 A. 50 mm2 kabel til maks. 300 A. ESAB Man skal her være opmærksom på, at returkablet skal have mindst den samme dimension som svejsekablet. Svejseudstyr til elektrodesvejsning. Svejsekabler En af de vigtigste betingelser for, at man kan lysbuesvejse, er, at man kan få dannet et elektrisk kredsløb. For at få det til at fungere bruges der svejsekabler. Et svejsekabel er fremstillet af en mængde små kobbertråde, der ligger så tæt sammen, at de fungerer som et kabel. Kobbertrådene er indkapslet i en vandtæt isolerende kappe. Denne måde at fremstille kabler på gør, at de til trods for deres relativt store dimension er meget smidige og bøjelige at arbejde med. Svejsekabelsæt. AGA Smede06.indd :58:23

44 Elektrodesvejsning ESAB Migatronic Elektrodeholderens opbygning. Elektrodeholderen Elektrodeholderens opgave er at fastholde elektroden, så svejsestrømmen kan overføres fra svejsekablet til elektrodens kernetråd, uden at der dannes for meget varme i holderen. Elektrodeholderen, der er fremstillet af et isolerende materiale, som typisk er hård gummi eller bakelit, kan have forskellige udformninger og størrelser. Størrelsen er bl.a. afhængig af, hvilken maksimal strømstyrke den er beregnet til at overføre. Elektrobeholder af skuretypen Elektrobeholder af klemtypen ESAB Jordklemmer. Strømkilden Strømkildens vigtigste formål er at sænke forsyningsnettets høje spænding (fx 380 V) til en tomgangsspænding på ca V. Samtidig skal svejsestrømstyrken øges til en styrke, der kan bruges ved svejsning. Svejsestrømstyrken skal være regulerbar, så svejseren afhængigt af opgaven kan vælge den ønskede strømstyrke. Alle nyere strømkilder er konstrueret til at levere svejse strøm til elektrodesvejsning, således at de kan levere svejsestrøm til såvel elektrodesvejsning med jævnstrøm DC som elektrodesvejsning med vekselstrøm AC alt afhængig af, hvilken svejseopgave det er der skal udføres. Elektrodeholdere. Forsyningsnet Jordklemmen Jordklemmen eller stelklemmen, som nogle også betegner den, er som regel fremstillet af stål. Den kan være påsat et kontaktstykke af kobber for at opnå en bedre kontakt til arbejdsstykket. Jordklemmen kan være fremstillet, så den skal fastgøres som en skruetvinge eller klemme. Det er vigtigt, at jordklemmen har en god forbindelse til arbejdsstykket, da der ellers kan opstå en dårlig forbindelse i svejsekredsløbet, hvilket kan bevirke, at: Indstilling af svejsestrøm Tomgangsspænding (fx 50 volt) Høj spænding (fx 380 volt) Lav strøm (fx 20 ampere) Lav spænding (fx 25 volt) Høj strøm (fx 200 ampere) Jordklemmen bliver varm. Der dannes tændsår på arbejdsstykket. Der kommer for lidt svejsestrøm til elektroden. Svejsestrømmen. Smede06.indd :58:26

45 Svejsning 6 Forsyningsnettet Jernkernen Sekundærviklinger Primærviklinger Fronius Svejseensretter. Princippet i en transformator. Vekselstrømssvejsning AC Den del af strømkilden, der leverer vekselstrøm, er meget enkelt opbygget, da den ofte hovedsageligt består af en transformer, som transformerer den høje ACnetspænding ned til en lavere spænding. Selve transformeren er bygget op omkring en jernkerne med to viklinger, en primær og en sekundær. Primærviklingerne er gennem strømtilslutningen til strømkilden koblet til netspændingens 380 V. Mindre strømkilder kan dog tilsluttes 220 V. Spændingen på sekundærsiden bliver lavere end på primærsiden på grund af, at der er færre viklinger. Svejsekablerne med elektrodeholder og jordklemme er koblet til sekundærsiden. Svejsetransformere bruges mest til svejsning af kantsømme, hvor de har den store fordel, at der ikke dannes magnetblæst. Svejseensrettere Det er den type af strømkilde, der i dag benyttes flest af. Som navnet antyder, er det svejseensretterens opgave at omdanne (ensrette) forsyningsnettets vekselstrøm til en jævnstrøm, der er brugbar til elektrodesvejsning. Svejseensretteren er opbygget af en transformer- og en ensretterdel. Vekselstrømmen fra forsyningsnettet transformeres ned på samme måde som i en transformer, hvorefter den ændres til jævnstrøm i ensretterdelen. Strømkilder til jævnstrømssvejsning Der findes forskellige typer af strømkilder, der alle er fremstillet til at levere jævnstrøm, og de kan groft opdeles i tre hovedtyper: Svejseensrettere. Invertere. Svejseomformere. Strømstyrken kan på disse modeller reguleres trinløst ved at dreje på håndtaget foran. ESAB Smede06.indd :58:31

46 Elektrodesvejsning Det er altid kablet med elektrodeholderen, der henvises til, når der skal svejses med en bestemt pol. Fx skal man tilkoble elektrodeholderen til pluspol og jordklemmen til minuspol, når man skal svejse med en elektrode, der kræver pluspol. Svejseensretteren benyttes ofte til svejsning af stumpsømme, da den ensrettede strøm giver en rolig og stabil lysbue, som gør det lettere at opnå en ensartet gennemsvejsning. Svejseensretter. Som det fremgår af skitsen, føres den ensrettede strøm frem til de to strømudtag på svejsemaskinen. Det ene udtag er pluspolet (+) og det andet minuspolet (-). Det er her, man skal være opmærksom på at få svejsekablerne korrekt tilsluttet, afhængigt af svejseopgaven og elektrodetypen. Forsyningsnettet ESAB Transformerdelen Invertere Invertere er en type af svejseensrettere, hvor man har erstattet den traditionelle tunge jernkerne i transformerdelen med en række elektroniske komponenter. Inverter. Inverterne er derfor mindre og meget lettere. En traditionel 300 amperes ensretter vejer ca. 150 kg, mens en tilsvarende ensretter opbygget efter inverterprincippet kun vejer ca. 30 kg. Princippet i inverteren er, at forsyningsnettets vekselspænding, der har en frekvens på 50 Hz, ændres til en højfrekvent vekselspænding på 5-40 khz ( Hz). Migatronic Før forsyningsnettets vekselspænding kan ændre frekvens, skal den først igennem ensretterdelen (2), hvor den ensrettes til jævnstrøm, før den igen omformes til vekselstrøm (3), men nu med den føromtalte høje frekvens. Vekselspændingen løber gennem transformeren (4), hvor den transformeres ned til den spænding, der er ønskelig til svejsning, hvorefter den igen ensrettes (5) til den jævnstrøm, man svejser med. Ensretterdelen Ensretter (2) Forsyningsnet (1) Transformer (svejsevekselstrøm) (4) + Inverter (højfrekvens) (3) Ensretter (svejsejævnstrøm) (5) + Princippet for svejseensretter. Princippet for inverter. Smede06.indd :58:36

47 Svejsning 6 ESAB Dobbeltstrømsudstyr Da elektrodesvejsning og TIG-svejsning stiller næsten de samme krav med hensyn til strømkildens karakteristik, fremstilles mange strømkilder, så de kan benyttes til begge svejsemetoder. En del af disse strømkilder er også fremstillet, så der kan svejses med såvel jævn- som vekselstrøm. Man kan meget let skifte om til den ønskede strømart. 4T 2T Svejseomformer i funktion. Svejseomformere De første jævnstrømskilder, der blev fremstillet, var af typen omformere. Omformeren består af en motor, som driver en generator, der kan levere svejsestrømmen. Motoren, der driver generatoren, kan være en elektromotor eller en benzin- eller dieseldrevet motor. Den benzin- eller dieseldrevne omformer benyttes mest i dag. Den er specielt egnet ved monteringsopgaver på steder, hvor det er meget besværligt eller umuligt at få tilkoblet en almindelig strømkilde til forsyningsnettet. Omformeren har for det meste flere ekstra strømudtag, så den også kan levere strøm til slibere og andet udstyr. Omformeren er opbygget på en sådan måde, at motoren gennem en fælles aksel trækker en jævnstrømsgenerator, som giver den nødvendige strøm og spænding til at svejse med. Motor Generator Strømkilde Hvor der kan vælges mellem elektrodesvejsning og TIG-svejsning. DC 0 AC Strømkilde Hvor der kan vælges mellem jævnstrøm (DC) og vekselstrøm (AC). Strømkilders statiske karakteristik En strømkildes statiske karakteristik er af fabrikanten tegnet op i et diagram. Man taler om en svagt eller stærkt faldende karakteristik. Den statiske karakteristik viser de samhørende værdier for den spænding og strømstyrke, som strømkilden kan yde. V Princippet for omformeren. Eksempel på svagt faldende karakteristik. A Smede06.indd :58:42

48 Elektrodesvejsning Man ser, at spændingen er høj (70 V), når strømmen er 0, dvs. i tomgang eller i tændingsøjeblikket. Når strømmen er 200 ampere, vil spændingen ved den valgte indstilling være ca. 27 V. En anden indstilling vil give en anden kurve, der løber uden for eller inden for den her viste. Eksempel på stærkt faldende karakteristik. Strømkilder, der benyttes til elektrodesvejsning og TIG-svejsning, skal have en stærkt faldende karakteristik, så der ikke kommer de store udsving i strømstyrken, selvom der ikke holdes den samme lysbuelængde. V V A Strømkilder til MIG/MAG-svejsning skal derimod have en svagt faldende karakteristik (se afsnittet MIG/ MAG-svejsning). Strømkilders ydeevne, intermittens Når man skal vælge strømkilde til et bestemt stykke svejsearbejde eller købe en ny, er det vigtigt, at man vælger en, der har en tilstrækkelig ydeevne. Hvis man vælger en strømkilde med for lille ydeevne i forhold til det behov, man har, risikerer man, at den stopper midt i en svejsning, fordi den er blevet overbelastet. I bedste fald er det en termisk sikring, der er blevet overophedet, så svejsearbejdet kan fortsætte, når den er afkølet. I værste fald er strømkilden brændt af. Langt den overvejende del af de strømkilder, man bruger i dag, har en betegnelse, der angiver ydeevne i ampere, fx LHF 400 eller LDE 400, der fortæller, at den maksimale belastning af disse strømkilder er 400 ampere. Den maksimale strømstyrke fortæller dog ikke alt om strømkildernes ydeevne. Man må også vide, i hvor lang tid lysbuen må være tændt med 400 ampere, samt hvor stor den maksimale spænding må være. Derfor har man indført en intermittensfaktor, som angiver lysbuens brændtid i procent af strømkildens arbejdstid opdelt i 5 minutters perioder. Lang lysbue Middel lysbue Kort lysbue Hvis lysbuen fx ved en maskinel svejsning brænder i en 5 min periode, er intermittensen 100 %. Ved en intermittens på 60 % er lysbuen tændt i 3 min (60 % af 5 min), og derefter skal der være en pause på 2 min. Intermittens 100 % 60 % 35 % Strømstyrkens afhængighed af lysbuelængden. A Lille strømændring min Beregnet lysbuetid Beregnet afkølingstid Intermittens. Smede06.indd :58:45

49 Svejsning 6 Når man svejser med beklædte elektroder, regner man med en intermittensfaktor på mellem 25 % og 60 % afhængigt af, hvor lang tid det tager at fjerne slagger, håndtere emnet og skifte elektrode. De fabrikanter, der fremstiller strømkilder til lysbuesvejsning, skal på disse angive maskinens maksimale belastning ved forskellige intermittensfaktorer. Strømkilders funktioner Mange strømkilder kan fjernreguleres. Dvs. at man ved hjælp af en styreenhed kan regulere strømmen fra det sted, man svejser. Strømstyrken kan reguleres samtidig med, at man svejser, hvilket især kan være en stor fordel ved svejsning af stumpsømme med fuld gennembrænding, hvor man ofte vil opleve en varierende spalteafstand. Hot-start er en funktion, som giver forøget strømstyrke i tændingsøjeblikket samt i begyndelsen af svejseforløbet, hvilket især er en fordel ved svejsning med basiske elektroder. Funktionen kan væ re indbygget med en af fabrikanten fastlagt strømforøgelse og et tidsrum, hvor den forøgede strøm skal være tilkoblet, så man blot skal vælge, om man vil svejse med eller uden hot-start. Eksempel på strømkildens tekniske data. Andre strømkilder giver mulighed for, at man selv kan vælge strømforøgelsen, samt i hvor lang tid den ne skal være tilkoblet. Tekniske data Typebetegnelse LHF 400 Svejsestrøm A Tomgangsspænding V Svejsesiden Max. svejsestrøm A ved lysbuetid % ved spænding V Tilslutningseffekt kva Netspænding V 380 (400) Netsiden Sikringer A 35 Tilsl. kabel mm 2 4 X 6 cos. ϕ 0,94 Rippelspænding % < 10 Vægt kg 165 Højde mm 620 Bredde, incl. kørehjul mm 750 Længde, incl. håndtag mm Strømkilde med hot-start. Migatronic ESAB Migatronic ESAB Udvalg af enheder til fjernstyring af strømstyrke. Smede06.indd :58:46

50 Elektrodesvejsning Elektroder Som tidligere omtalt blev den beklædte elektrode opfundet i 1907, og den er siden blevet videreudviklet på områder, der har gjort den egnet til svejsning af de materialetyper, man benytter i dag. Den beklædte elektrode er opbygget af en kernetråd, der er pålagt en beklædning. Kernetråd Elektrode med benævnelser. Kernetråd Kernetråden består for langt de fleste af elektrodernes vedkommende af ulegeret stål. Dog har nogle specielle elektroder en anden sammensætning. Elektrodernes dimension opgives i mm efter kernetrådens diameter. Elektroderne forhandles i flere forskellige dimensioner. De mest almindelige er Ø 1,6 2,0 2,5 3,2 (3,25) 4 4,5 5 6 og 7 mm. Elektrodens længde, der måles som kernetrådens hele længde, kan være 300, 350 og 450 mm. Elektrodens længde er afpasset efter kernetrådens diameter, da en Ø 2 mm elektrode med en længde på 450 mm vil blive alt for varm, inden den er svejst op. 4mm Ø 4 elektrode. Længde Beklædning Beklædning Elektrodens beklædning består af en række forskellige mineraler og kemikalier, som ved visse typer er blandet med jern- eller metalpulver. Som bindemiddel til at holde sammen på det hele benyttes vandglas. Beklædningen presses på kernetråden, hvorefter denne tørres i en ovn, da vandglasset indeholder en del vand. Elektrode med tændsats. Nogle elektroder især de, der er vanskelige at tænde er påsmurt et lag (tændsats) i den ene ende som svovl på en tændstik, der gør, at de er lettere at tænde. Under svejseforløbet med en beklædt elektrode opvarmer lysbuen dele af arbejdsstykket, hvorved der dannes et smeltebad, og spidsen af kernetråden smelter og overføres i større eller mindre dråber (afhængigt af elektrodetypen) til smeltebadet. Beklædningen på elektroden smelter med samme hastighed som kernetråden. Under denne proces er det vigtigt, at der ikke kommer atmosfærisk luft i forbindelse med det smeltede materiale, idet luftens indhold af ilt (oxygen) og kvælstof (nitrogen) har den uheldige virkning, at der dannes små indeslutninger af hulrum i den færdige svejsning. Disse hulrum kaldes porer. Elektrodebeklædningens væsentligste opgave er derfor at beskytte smeltebadet og dråberne i lysbuen mod den atmosfæriske lufts skadelige virkninger. Denne beskyttelse opnås ved, at: Beklædningen udvikler røggasser (CO2), som fortrænger den atmosfæriske luft. Beklædningens indhold af mineraler smelter og danner et lag af slagge, der beskytter det smeltede materiale. Når slaggen størkner, er den med til at danne svejsningens form og udseende. Derved er den en medvirkende årsag til, om svejsningen bliver pæn og glat eller ru og uregelmæssig. Når strøm bevæger sig gennem en leder, er det elektroner og ioner, som sættes i bevægelse. Da svejsestrømmen skal overføres i lysbuen, og luft er en meget dårlig elektrisk leder, er det nødvendigt, at der tilføres en ioniserbar gas til lysbuen, for at denne kan tændes og opretholdes. Smede06.indd :58:49

51 Svejsning 6 Slagge Smeltet beklædning Ioniseret gas Svejserøg Metaldråber Elektrodetyper Der er mange forskellige typer elektroder på markedet i dag, så det kan være svært at vælge den rigtige. Der findes ikke én elektrode, som kan anvendes til svejsning i alle materialetyper. Der fremstilles elektroder, der er beregnet til svejsning i: Ulegeret stål. Lavt legeret stål. Rustfrie og højtlegerede stål. Støbejern. Hårdpålægning på forskellige ståltyper. Opblandet svejsemetal Svejsningen. Smeltebad Grundmateriale Beklædningen er derfor tilsat nogle stoffer, der fordamper og omdannes til en let ioniserbar gas, hvorved lysbuens ledningsevne forbedres. Svejsemetallets kemiske sammensætning kan meget let påvirkes af, hvilke legeringselementer der er i elektrodebeklædningen. Man kan derfor opnå forskellige sammensætninger af svejsemetallet, selvom man benytter elektroder, der har den samme type af kernetråd. Dette udnyttes i stor grad af elektrodefabrikanterne, da man til mange af de elektroder, der skal bruges til svejsning af ulegeret og lavtlegeret stål, anvender den samme type af kernetråd. Endelig kan følgende forhold vedrørende beklædningen nævnes: Beklædningen indeholder legeringselementer, som under svejsningen blandes med svejsematerialet og oplegerer dette. Beklædningen kan være medvirkende til at hæve elektrodens udbytte. Ved at tilsætte jernpulver til beklædningen kan man hæve elektrodens udbytte, idet jernpulveret overføres til smeltebadet i det øjeblik, beklædningen smelter. Det er almindeligt, at man opdeler de forskellige typer elektroder ud fra beklædningens kemiske sammensætning. De mest almindelige typer er: Basiske. Rutile. Sure. Der findes også kombinationer af de her nævnte, fx basisk/rutile og sur/rutile elektroder, ligesom der findes andre typer. Basiske elektroder De basiske elektroder anvendes ofte til svejsninger, hvor der er store krav til svejsemetallets mekaniske egenskaber, og især på steder, hvor der kræves en god slagsejhed ved lavere temperaturer (-30 til -40 C). Ved svejsning med basiske elektroder sker materialeovergangen i lysbuen i form af store dråber. De store dråber har en afkølende virkning på smeltebadet, og man betegner derfor elektroden som værende koldsvejsende. Basisk elektrode. Stor dråbeovergang Smede06.indd :58:49

52 Elektrodesvejsning Det, at elektroden er koldsvejsende, gør, at den er særdeles velegnet til svejsning af bundstrenge med fuld gennembrænding og til svejsning i alle stillinger, især til lodret stigende og under-op-svejsning. Basiske elektroder svejser bedst med jævnstrøm, da smeltebadet herved flyder bedre. Når man arbejder med de basiske elektroder, skal man være opmærksom på, at beklædningen er meget følsom over for fugt, og det er vigtigt, at man kun benytter tørre elektroder. Det er vigtigt, fordi eventuelle vanddampe fra lysbuen kan reduceres til hydrogen, som så kan overføres til smeltebadet med et dårligere resultat til følge. Rutile elektroder De rutile elektroder er meget lette at svejse med ved svejsning ovenned, og de giver en pæn og glat overflade på den færdige svejsesøm. Elektroden er meget benyttet til svejsning af kantsømme, da den har en slagge, der er meget letløsende og derved meget let at fjerne. Sur elektrode. Lille dråbeovergang Elektroden giver en dyb indtrængning, hvilket bevirker, at der sker en stor opblanding af svejsemetallet fra svejsetråden og grundmaterialet. Den varmsvejsende elektrode er kun velegnet til vandret liggende svejsning. Højtudbytteelektroder En elektrodes udbytte er et udtryk for forholdet mellem vægten af det stykke af kernetråden, der er svejst med, i forhold til vægten af det nedsmeltede metal. De rutile elektroder optager ikke så let fugt i beklædningen som de basiske. Det betyder, at der ikke er så stor risiko for porer i den færdige svejsning. FAKTA Udbytte = Kernetråd, der er brugt til svejsning Nedsmeltet metal 100 % Mellemstor dråbeovergang En elektrode med et udbytte på 130 % afgiver et svejsemetal, der vejer 30 % mere end den del af kernetråden, der er svejst med. Rutil elektrode. Sure elektroder De sure elektroder anvendes hovedsageligt til svejsning ovenned, hvor de kan svejse hurtigt samtidig med, at de giver pæne og glatte svejsninger. De sure elektroder er meget varmsvejsende, fordi materialeovergangen i lysbuen sker som små dråber, der ikke køler smeltebadet. Elektrodeudbytte. Kernetråd, der er brugt til svejsning Nedsmeltet metal Smede06.indd :58:50

53 Svejsning 6 Det kan umiddelbart se ud til, at man får mere svejsemetal ud af processen, end der tilføres. Dette er imidlertid ikke tilfældet, da der er tilsat jernpulver til elektrodens beklædning, og denne jernmængde overføres til svejsemetallet sammen med kernetråden. Fordelen ved svejsning med højtudbytteelektroder er, at de har en større afsmeltningshastighed end normale elektroder, så man kan udføre svejsningen hurtigere. Hårdpåsvejsning af skovl til gravemaskine. Højtudbytteelektroder fremstilles med basisk, rutil eller sur beklædning med udbytter på op til 240 %. Elektrodefabrikanterne beskriver som regel altid i deres kataloger, hvilken beklædningstype elektroden har samt en del andre oplysninger som fx anvendelsesområder, svejseanvisninger, hvilken strømart de anbefaler, svejsemetallets kemiske analyse og mange andre ting. Specielle elektroder Ud over de her omtalte mest benyttede elektroder findes der også nogle mere specielle, som har et mere begrænset anvendelsesområ de. Af de mere specielle elektroder kan nævnes: Elektroder til hårdpåsvejsning. Celluloseelektroder. Elektroder til stativsvejsning. Elektroder til undervandssvejsning. Kulfugeelektroder. Elektroder til hårdpåsvejsning Hårdpåsvejsning benyttes mest til reparationssvejsning eller til at påsvejse et lag af hårdt svejsemetal på et blø dere og dermed billigere grundmateriale. Fordelen herved er, at man frem for at fremstille hele konstruktionsdelen i et hårdt materiale, som fx en skovl til en gravemaskine, kan påsvejse det hårde materiale på de steder, der er mest udsat for slitage. Klassifikation AWS A5.1 ISO 2560 DIN 1913 BS 639 EN 499 : E7016 : E51 4 B24 (H) : E51 43 B10 : E51 33 B24 (H) : E42 3 B 12 H10 Godkendelser DS BV D.N.V. GL Controlas UDT L.R.S. CE EN T.Ü.V. ABS Beskrivelse/anvendelse MIGA B105 er en allround elektrode med uovertrufne svejseegenskaber og er velegnet til alle svejsestilliger. MIGA B105 afsætter et meget sejt og rent materiale. MIGA B105 er velegnet til stærkt belastede konstruktioner i værftsindustrien, til kedler, beholdere og rørledninger. Elektroden er fremragende til stål med forhøjet kul-, svovl- eller fosforindhold. Elektrodens tynde beklædning kombineret med en lav varmeudvikling vil ofte gøre det muligt at anvende større elektrodedimension end normalt til bundstrenge. Dette betyder større svejsehastigheder og dermed lavere produktionsomkostninger. Svejsemetalanalyse Mekaniske egenskaber Brudstyrke N/mm 2 Flydegrænse N/mm N/mm 2 Min. 560 N/mm 2 Tekniske data Svejsestillinger MIGA B 105 C Si Mn 0,05-0,1 0,4-0,75 1,0-1,4 Beklædningstype Basisk Slagsejhed Kv 120 J ved - 20 C 47 J ved - 30 C Udbytte % Forlængelse A 5 26% Strømart AC/DC + Opbevaring - bevaring og gentørring For at opnå 5-10 ml H 2 /100 g svejsemetal tørres elektroderne ved C i 1 time(tørres maks. 5 gange). For at opnå < 5 ml H 2 /100 g svejsemetal tørres elektroderne ved C i 1 time(tørres maks. 3 gange). Holdes tørre og lagres ved værkstedstemperatur. Åbne pakker lagres ved C indtil brug. Diam. (mm) 2,5 3,25 4,0 5,0 PA PB PC PF PE PF Produktinformation Læng. (mm) Svejseparametre Leveringsform Data for nedsmeltningsydelse v. maks. strøm Best. nummer Anbefalet strøm (A) Antal elek. pr. pakke Pakke kg 4,2 4,3 4,8 6,3 Vægt Karton kg 12,6 12,9 14,4 18,9 N kg sv-metal/ kg elektroder 0,6 0,6 0,6 0,6 B Ant. elekt./ kg sv-metal H kg sv-metal/ lysbuetime Eksempel på fabrikants produktinformation for elektrode. 0,78 1,1 1,6 2,2 T Afsm. tid/ elektr. (sek.) Røgklasse Smede06.indd :58:51

54 Elektrodesvejsning Celluloseelektroder Beklædningen på disse elektroder indeholder store mængder af cellulose og andre organiske stoffer, som bevirker, at der udvikles meget svejserøg og sprøjt. Fordelen ved at benytte denne type elektrode er, at: Der kun dannes en meget lille mængde slagge, som er let og hurtig at fjerne med en stålbørste. Den har en god indtrængningsevne. Den er velegnet til lodret faldende svejsning med fuld gennembrænding. Den kan svejse bundstrenge lodret faldende med en Ø 4 mm elektrode. Denne sidste egenskab har man især udnyttet ved svejsning af lange rørledninger til olie- og naturgas. Elektroder til stativsvejsning Man har igennem årene forsøgt at automatisere lysbuesvejsning med beklædte elektroder, og det lykkedes delvis, da man begyndte at benytte stativsvejsning, der især er velegnet til svejsning af lange kantsømme. ESAB ESAB Svejsning af rør med cellulose elektrode. Princippet ved stativsvejsning er, at man sætter en 700 mm lang højtudbytteelektrode i et stativ, der er konstrueret, så tyngdekraften holder elektroden mod arbejdsstykket, mens den afsmeltes. Den skrå føring af elektroden betyder, at der kan opnås en strækkelængde på 800 til mm pr. elektrode. En anden fordel ved stativsvejsning er, at en person kan svejse med fire til seks stativer på samme tid. Elektroder til undervandssvejsning Der fremstilles elektroder, som er specielt udviklet til at svejse med under vand, men kvaliteten af den færdige svejs ning er ikke Udstyr til svejsning under vand. så god som ved en svejs ning udført under mere normale forhold. Elektrodens specielle beklædning beskytter denne under vandet i op til to timer. Beklædningen er farvet, hvilket gør, at elektroden er mere synlig under vandet. Kulfugeelektroder Som navnet siger, er der her tale om en kulelektrode, som man bl.a. benytter til opfugning af svejsninger, der ikke er fuldt gennembrændte. Princippet ved kulfugning er, at man smelter grundmaterialet ved hjælp af en elektrisk lysbue, der brænder Kulelektrode Smeltet materiale Luftstråle Slagge Stativsvejsning. Kulfugning. Smede06.indd :58:51

55 Svejsning 6 Trykluft Beskadigede elektroder, der skal kasseres. Kulfugning. mellem elektroden og grundmaterialet. Det smeltede materiale blæses bort med en kraftig luftstråle efterhånden, som det smelter. Mærkning af elektroder Så længe elektroderne opbevares i de originale pakninger, er man sikker på, hvilke typer de er. Især når man benytter flere typer af elektroder til svejsning af det samme emne, er der stor risiko for forbytninger, så snart de fjernes fra pakken. For at undgå disse forbytninger mærker mange fabrikanter deres elektroder på forskellige måder. Nogle fabrikanter stempler elektrodens betegnelse på beklædningen med et farvet gummistempel, andre farvemærker elektrodens ende. Der findes også elektroder, der er farvemærket på beklædningen. Der findes imidlertidig ingen standardiseret farvemærkning for beklædte elektroder. Derfor skal man have kendskab til fabrikantens farvekode for at finde den elektrode, man ønsker at svejse med. Ved mange elektroder er det vigtigt, at de beskyttes mod fugt. Under normale forhold giver elektrodernes indpakning tilstrækkelig beskyttelse mod fugt, hvis de opbevares i et opvarmet og tørt lokale. Under svejsning på arbejdspladser med høj luftfugtighed bør basiske elektroder opbevares i varmespande, som kan tages med hen til det sted, hvor der skal svejses. Det er vigtigt, at basiske elektroder og så opbevares tørt og varmt, efter at indpakningen er åb net. De bør derfor læg ges i et varme skab, hvor temperaturen er mere end 100 C. Migatronic Varmespand til elektroder Temperaturen i varmespanden kan være ca. 70 C. ELGA P47/7016 Farvemærkning Mærkning af elektrode. Opbevaring af elektroder Elektroderne skal behandles på en sådan måde, at de ikke beskadiges. Er der imidlertid sket skade på elektrodens beklædning, skal den kasseres. Varmeskab til beklædte elektroder. ESAB Smede06.indd :58:56

56 Elektrodesvejsning Klassificering af elektroder Der findes forskellige elektrodetyper med hver deres egenskaber. Inden for hver elektrodetype findes der igen en del forskellige varianter. En optælling i et elektrodekatalog viser, at en enkelt elektrodefabrikant sælger mere end 20 forskellige slags rutile elektroder. Markedet dækkes af et sted mellem 15 og 25 fabrikater her i Danmark. Dette giver store valgmuligheder, når man skal vælge elektrode til en bestemt svejseopgave, men der er nogle ting, som man først og fremmest skal tage hensyn til. Det kan bl.a. være: Den kemiske sammensætning af det stål, man skal svejse eller måske endda de to forskellige ståltyper, der skal svejses sammen. Om der er specielle krav til svejsemetallets mekaniske egenskaber. Hvilken svejsestilling der skal svejses i. Svejsefugens udformning: Kantsøm, stumpsøm eller anden udformning. Hvilken svejsestrømkilde der skal svejses med: Veksel- eller jævnstrøm. Ståltypen samt kravene til svejsemetallet har svejseren som regel ikke indflydelse på. Det er konstruktionsafdelingen, der fastsætter, hvilke egenskaber den valgte elektrode skal have. Elektrodens egenskaber med hensyn til beklædningstype og svejsemetallets mekaniske egenskaber fremgår Emne til slagsejhedsprøve Emne til trækprøve Prøvestykke, svejst til afprøvning af elektrodens mekaniske egenskaber. af elektrodens klassifikation. At elektroden er klassificeret, betyder, at man ved hjælp af en bogstav-/talkode kan aflæse beklædningstypen samt svejse metallets mekaniske egenskaber. Formålet med at klassificere elektroderne er, at konstruktørerne kan stille krav om, at man skal benytte en elektrode med bestemte egenskaber, uden at de bestemmer, hvilket elektrodefabrikat der skal bruges. Man har gennem årene forsøgt at få en fælles international standard for klassifikation af elektroder, og man er i øjeblikket nået så langt, at man her i Europa stort set kun klassificerer elektroderne til svejsning af ulegeret og finkornsstål efter standarderne DS/EN ISO 2560 og DS/EN 499. Elektrodens klassifikation fremgår af elektrodepakken. ESAB Smede06.indd :59:01

57 Svejsning 6 Symbol Svejsegodsets brydstyrke N/mm A AR B C O R RR S Beklædningstype Sur (jernoxid) Sur (rutil) Basisk Cellulose Oxyderende Rutil (halvtyk) Rutil (tyk bekl.) Andre typer % udbytte afrundet til nærmeste 10% (> 105%) H 15 maks. 15 ml. hydrogen/ 100 g svejsegods H 10 maks. 10 ml. hydrogen/ 100 g svejsegods H 5 maks. 5 ml. hydrogen/ 100 g svejsegods E 51 5 B H 10 Beklædt elektrode til manuel lysbuesvejsning Symbol Svejsestilling Alle stillinger Alle stillinger undtagen lodret faldende Stumpsøm oven-ned, liggende og stående kantsøm Stumpsøm oven-ned, liggende kantsøm Som (3) samt lodret faldende Symbol Forlængelse A % min 5 E E Slagsejhed 28 J ved temp. C Elektrodepolaritet Begge poler -pol bedst +pol bedst Kun jævnstrøm Symbol Jævn- eller vekselstrøm Tomgangsspænding ved vekselstrøm,v min Betegnelser ifølge DS/EN ISO Smede06.indd :59:02

58 Elektrodesvejsning E 46 4 B 1Ni 1 2 H10 Symbol Symbol Z A O Symbol A= C= R= RR = RC = RA = RB = B= Beklædt elektrode Minimum1) flydespænding N/mm Slagsejhed ved Temp. 47 J C Ingen krav Beklædningens art Sur Cellulose Rutil Rutil (tyk beklædt) Rutil - cellulose Rutil - sur Rutil - basisk Basisk Brudstyrke Minimum 2) N/mm 2 forlængelse % ) Hvis bøjning forekommer, skal nedre flydespænding (ReL) bruges, ellers anvendes 0.2% test (Rpo.2) 2) Lo = 5d H5 H10 H15 Symbol Symbol Ing.symb. 2,0 Mo 1,4 MnMo < 1,4-2,0 1Ni 1,4 2Ni 1,4 3Ni 1,4 Mn1Ni < 1,4-2,0 1NiMo 1,4 Hydrogen indhold, cm 3/100 g nedsmeltet svejsemetal max. > 105 > 105 > 125 > 125 > 160 > Svejsestillinger Alle stillinger Alle stillinger, undtagen lodret faldende Stumpsøm oven-ned, liggende og stående kantsøm Stumpsøm oven-ned, liggende kantsøm Som 3 og svejsning lodret faldende Symbol for svejsemetaludbytte og elektrodepolaritet Legeringssymbol Svejsemetaludbytte Elektrodepolaritet % < 105 < 105 < 125 < 125 < 125 < 125 Kemisk sammensætning 1) Mn Mo Ni - 0,3-0,6 0,3-0, ,3-0,6 AC+DC DC AC+DC DC AC+DC DC AC+DC DC 1) For at demonstrere svejseegenskaber med AC skal testen udfærdiges med tomgangsspænding ikke over 65 V. Symbol for kemisk sammensætning af svejsemetal med min. flydespænding op til 500 N/mm ,6-1,2 1,8-2,6 2,6-3,8 0,6-1,2 0,6-1,2 1) Hvis ikke specificered Mo < 0,2 V < 0,8. Nb < 0,05, Cu < 0,3. De enkelte værdier i tabellen betyder maximum værdier. Elektrodernes betegnelse klassificeret efter EN 499. Smede06.indd :59:02

59 Svejsning 6 Røgklassificering Ved al svejsning, men især ved elektrodesvejsning, dannes der svejserøg. Røgen består af gasarter og partikler, der kan være mere eller mindre sundhedsskadelige. Der er flere faktorer, der påvirker røgudviklingen, bl.a.: Elektrodens type og dimension. Jo større dimension, desto mere røg udvikler den samme elektrodetype. Strømstyrken. Øget strømstyrke medfører større røgudvikling. Lysbuelængden. Øget lysbuelængde medfører også større røgudvikling. Grundmaterialets kemiske sammensætning samt eventuelle belægninger som maling, rust, olie eller andet. I Danmark er der krav om, at alle beklædte elektroder skal klassificeres ud fra den røgmængde, de afgiver, samt røgens kemiske sammensætning. Elektrodeleverandørerne skal anføre Røgudviklingen ved svejsning. elektrodens røg klas se på elektrodepakkerne, men der er mange, der an giver yderligere oplysninger: Røgklasse. Røgemission. NHL (Nominelt Hygiejnisk Luftbehov). HGV (Hygiejniske Grænse-Værdi). Røganalyse. Røgklasse Elektroderne inddeles i røgklasser efter deres nominelle hygiejniske luftbehov (NHL m 3 /h). Følgende tabel angiver inddelingen i røgklasser. Migatronic Røgemission NHL-værdi HGV-værdi Røgemission i g/h Røgemissionen i gram pr. time er den røgmængde, der udvikles ved 100 % intermittens og maksimal strømstyrke. NHL m 3 /h Betyder Nominelt Hygiejnisk Luftbehov og er en teoretisk størrelse, som angiver, hvor stor en mængde luft røgen fra en times uafbrudt svejsning ved maksimal strømstyrke skal fortyndes med, før den er uskadelig. HGV mg/m 3 Den hygiejniske grænseværdi er fastsat af Arbejdstilsynet for bl.a. at beskytte svejseren. Grænseværdien angiver det højest tilladte gennemsnit af skadelige stoffer i luften i løbet af en arbejdsdag. Bemærk, at der tales om gennemsnit. Der accepteres derfor overskridelser af grænseværdien i kortere perioder. DK Røgklasse NHL m 3 /h RØGKLASSE 2 HGV-liste 1992 Røgemission g/h 20 Røganalyse i pct Fe/27.4 Mn/6.70 F/O Pb/0.08 Cu/0.04 Ni/0.02 Cr +3 /0.02 Cr +6 /0 R/65.7 NHL-værdi m 3/h 5500 HGV mg/m3 3.5 Strømart ~ el Inddeling i røgklasser Røgklasse 1 angiver den laveste værdi og 7 den højeste værdi. Klasse 7-elektroder udgør derfor en noget større risiko end klasse 1-elektroder. Det skal man have med i overvejelserne, når man skal vælge elektroder til en svejseopgave. N S SF Eksempel på elektrodepaknings klassifikation. R = 2 Røgklasse Røganalyse Smede06.indd :59:02

60 Elektrodesvejsning Røgklassificering ESAB OK Afpr. af: ESAB AB Kemiska Laboratoriet Göteborg Strømart ~ Lev.: Akts. ESAB 2500 Valby RØGKLASSE Ø Dimension Lgd. Røgemission g/h HGV el mg/m3 NHL m 3/h Røganalyse i %: Rest-røg Fe Mn F Pb Cu Ni Cr + 3 Cr ESAB Basisk elektrodes røgklassificering Som det fremgår, kan den samme type elektrode have forskellig røgklasse, afhængig af dimensionen ultraviolette stråling. Desuden er det vigtigt, at tøjet er helt, da flossede kanter øger risikoen for, at der opstår ild. Svejsehandsker Svejsehandsker bruges for at beskytte hænder og håndled mod varme, svejselys og elektricitet. De er normalt fremstillet af læder eller et læderagtigt materiale, som dog kun yder en begrænset beskyttelse mod varme. Derfor bør man altid være forsigtig og benytte smedetænger ved håndtering af varme emner, der lige er svejst. Af hensyn til sikkerheden mod elektricitet skal handskerne holdes tørre, da våde handsker nedsætter modstanden mod elektricitet. Røganalyse i procent I svejserøgen kan der forekomme: Jernoxider. Manganoxider. Oxidforbindelser med fx titan, silicium, magnesium og kalium. Metaller, fx kobber, bly, nikkel og krom. Ærmebeskyttere Svejsehjelm Arbejdstøj Røgklassificeringen fortæller, hvilke elektroder der udgør den største sundhedsrisiko. Sundhedsrisikoen er størst, hvis man ikke er påpasselig med at benytte udsugning. (Se afsnittet Miljø og sikkerhed, Svejserøg ). Miljø og sikkerhed Personligt sikkerhedsudstyr Ved elektrodesvejsning er det især svejserøgen, svejselyset fra lysbuen, varmestrålingen, svejsesprøjtet samt den elektriske strøm, man skal beskytte sig imod. Arbejdstøj Arbejdstøjet til elektrodesvejsning skal være fremstillet af et materiale, der ikke er let antændeligt, som fx uld eller bomuld. Det frarå des, at der benyttes arbejdstøj med et stort indhold af nylon. Tøjet skal kunne slutte tæt ved hals og håndled for at beskytte huden mod den Svejseforklæde Gamacher Sikkerhedsudstyr ved elektrodesvejsning. Svejsehandsker Sikkerhedsfodtøj Smede06.indd :59:03

61 Svejsning 6 Fodtøj Fodtøjet skal være sikkerhedsfodtøj med en beskyttelseskappe af stål, som beskytter tæerne samt den yderste del af foden mod nedfaldende genstande. Man skal også være opmærksom på, at fodtøjet skal have en solid sål, der kan forhindre, at skarpe genstande trædes op i foden. Gamacher Gamacher anvendes til at beskytte overdelen af foden mod nedfaldende gløder og varme slagger, som kan give forbrændinger. Selv små brandsår på vristen kan være meget smertefulde og svære at få til at hele. Ærmebeskyttere Ærmebeskyttere er fremstillet af et materiale, der er afvisende over for nedfaldende gløder og slagger. Beskyttelsen benyttes især ved stillingssvejsning under op. Svejseforklæde Svejseforklæde eller skødeskind benyttes især til beskyttelse af svejseren, hvor denne sidder ned. Forklædet er fremstillet af læder eller et læderlignende materiale, der gør, at det ikke kan brænde. Svejseskærm og hovedhjelm Svejseskærme eller hovedhjelme benyttes for at beskytte øjnene og an sigtet mod de ul traviolette stråler og svejsesprøjtet. Svejseskærmen Udvalg af svejseskærme. skal under svejsningen holdes op for ansigtet ved hjælp af den ene hånd, og dette kan i mange tilfælde være upraktisk. Derfor anvender de fleste svejsere en hovedhjelm. Hovedhjelmen har den fordel, at den kan sættes fast på hovedet, og at man ved en nikkende bevægelse kan få den vippet ned, så den dækker for ansigtet. Man behøver ikke at benytte hænderne de er fri til selve svejsearbejdet. Migatronic Udvalg af hovedhjelme. Svejseskærme og hovedhjelme findes i mange forskellige udførelser, men fælles for dem alle er, at de er udstyret med et mørkt svejseglas. Svejseglas Svejseglassets opgave er at forhindre de ultraviolette strå ler fra lysbuen i at nå ind til svejserens øjne. Glasset har den egenskab, at det kun er det synlige lys, der passerer igennem. Svejseglassene fås med forskellig styrke. Nogle lader næsten alt lys passere som et par solbriller, mens andre har så stor en tæthed, at næsten alt lys standses. Svejseglassenes tæthedsgrader angives med et DIN-nr. Jo højere DIN-nummeret er, desto større er glassets tæthedsgrad. Til elektrodesvejsning er de mest benyttede svejseglas DIN 9, 10, 11 og 12, hvor DIN 12 er det mørkeste. Valget af DIN-nr. afhænger af flere faktorer, fx: Migatronic Svejsehjelm med automatisk svejseglas. Strømstyrken. Jo flere ampere, der svejses med, desto kraftigere er strålingen fra lysbuen. Svejsemetoden. De svejsemetoder, hvor der er størst røgudvikling, slører strålingen mest. Migatronic Smede06.indd :59:05

62 Elektrodesvejsning Strømstyrke i ampere Svejsning med be klædte elektroder MIG-svejsning på stål MIG-svejsning på letmetaller MAG-svejsning TIG-svejsning Kulbueskæring Anbefalede tæthedsgrader ifølge Arbejdstilsynets liste. Belysningen. Ved svejsning udendørs i sollys skal man benytte større DIN-nr., end hvis den samme svejsning blev foretaget indendørs i et mørkere lokale. Svejserens øjne. Der er forskel på, hvor lysfølsomme vore øjne er. Der fremstilles svejsehjelme, som er udstyret med automatiske svejseglas, hvilket vil sige, at der i svejseglasset er nogle lysceller, der har den egenskab, at de lynhurtigt skifter fra lys til mørk, når de påvirkes af svejselys. Svejselys Ved lysbuesvejsning udsendes der svejselys, som består af en blanding af normalt synligt lys og ultraviolet lys. Hvis man ikke beskytter sig mod det ultraviolette lys, kan det have skadelige virkninger på øjne og hud. Svejselyset påvirker øjnenes hornhinder, og der sker en udtørring af disse. Det kaldes svejseøjne. Svejseøjne kan opleves ved, at øjnene nogle timer efter, at de har fået for store lyspåvirkninger, begynder at løbe i vand, og man får en ubehagelig følelse. Det føles, som om der er sand i øjnene. Nogle af smerterne kan lindres ved, at man lægger en våd, kold klud over panden. Hvis det ikke hjælper, skal man have noget specielt bedøvende salve i øjet. Svejselyset kan også skade huden på næsten samme måde, som hvis man på en sommerdag har fået for meget sol, hvorved huden er blevet rød og meget øm. Påvirkes huden af store mængder svejselys, kan man risikere, at der opstår lettere grader af forbrændinger, der kræver behandling hos en læge. Det er derfor vigtigt, at man beskytter sig mod svejse lyset ved at benytte handsker og kropsdækkende arbejdstøj. Her skal man især være opmærksom på, at arbejdstøjet og svejseskærmen dækker halsen. Svejserøg Ved svejsning med beklædte elektroder dannes der svejserøg, som har til opgave at fortrænge den atmosfæriske luft fra lysbuen og svejsezonen. På grund af lysbuens høje temperatur på ca C fordamper noget af elektrodens beklædning og kernetråd samt noget af det smeltede grundmateriale. Når det fordampede stiger til vejrs og møder luftens ilt, dannes der faste røgpartikler. Svejserøgen består dels af gasarter og dels af faste partikler af forskellig størrelse. De største partikler vil ved indånding blive filtreret fra i næse, mund og svælg, hvilket tydeligt kan ses, hvis man pudser næsen efter at have svejst en hel dag. De mindste partikler er så mikroskopisk små, at de ikke umiddelbart kan ses, men det er dem, der er farligst. De er så små, at de via den luft, vi indånder, kan passere gennem lungerne og ud i blodet. Svejserøgen kan bl.a. indeholde følgende partikler i form af oxider: Smede06.indd :59:10

63 Svejsning 6 Jern. Mangan. Magnesium. Kadmium. Zink. Krom. Nikkel. Kobber. Den risiko, man er udsat for ved i det daglige at svejse med beklædte elektroder, afhænger dels af røgens kemiske sammensætning, som man kan få et indtryk af gennem elektrodens røgklasse, dels af mængden af den svejserøg, man indånder. Svejserøgen kan påvirke svejseren på forskellige måder, fra lidt irritation til varige skader. Nogle af påvirkningerne kan være: Øjnene løber i vand. Irritation af slimhinderne i luftvejene. Allergier. Metalrøgfeber. Hovedpine. Nedsat koncentrationsevne. Lungeødem, dvs. væskesamlinger i lungerne. Hukommelsestab. En af de mest effektive former for udsugning i forbindelse med svejsning er punktudsugning, da den opfanger for - urenin gen ved kilden, dvs. der, hvor den dannes. Punktudsugningen opsuger derved svejserøgen, før den bre der sig ud i lokalet. Det er vigtigt, at udsugningens mundstykke placeres på en sådan måde, at svejserøgen forhindres i at passere svejserens indåndingszone. Det er i almindelighed heller ikke noget problem ved faste arbejdspladser, da de fleste punktudsugninger er meget fleksibelt opbygget med leddelte arme. Det er så svejserens opgave at placere udsugningen rigtigt og flytte den, hvis det er større emner, der skal svejses. Migatronic Udsugningsanlæg. Udsugning af svejserøg Ved elektrodesvejsning udvikles der en del svejserøg, som det er skadeligt at indånde. Det er derfor vigtigt at benytte en god og effektiv udsugning. Migatronic Udvalg af udsugningsmundstykker. Punktudsugning. ESAB Ved montagesvejsning på større konstruktioner kan det være mere hensigtsmæssigt at benytte sugeslanger med et mundstykke, som man placerer i umiddelbar nærhed af svejsestedet. Mundstykkerne findes i flere forskellige udførelser og størrelser, men fælles for de fleste er, at de er påmonteret en magnet, så de kan fæstnes på emner af stål. Smede06.indd :59:10

64 Migatronic Elektrodesvejsning Hede Nielsen A/S Udsugning ved større konstruktioner. Mundstykket skal helst være af samme længde som det stykke, man kan svejse med en elektrode, så man kun behøver at flytte mundstykket, hver gang der skiftes elektrode. Det er vigtigt, at mundstykket placeres så tæt på svejsestedet som muligt, da sugeevnen aftager kraftigt, når afstanden øges. Svejsehjelm med friskluftforsyning og filterenhed. Sugeslangen er tilkoblet det centrale udsugningsanlæg. Ved montagesvejsning på steder, hvor det ikke er muligt at tilkoble udsugningen til et centralt anlæg, kan man bruge en mobil udsugning med filter. Der benyttes forskellige slags filtre, og man skal være opmærksom på, at de fleste kun renser svejserøgen for indholdet af faste partikler, hvorimod gasarter passerer igen nem. Dette skal man især være opmærksom på ved svejsning i små rum Korrekt placering af filterenheden ved svejsning i lukkede rum og beholdere. og beholdere, hvor filterenheden skal placeres uden for rummet eller be hol deren. Mobilt udsugningsanlæg. ESAB Der kan være tilfælde som fx ved svejsning i overfladebehandlede emner, specielle typer af materialer mv., hvor man selv med kraftig udsugning ikke kan holde luftens indhold af skadelige stoffer under den fastsatte hygiejniske grænseværdi. I disse tilfælde skal svejseren benytte luftforsynet åndedrætsværn eller filtermaske. Smede06.indd :59:17

65 Svejsning 6 0 Sikkerhed ved brug af elektricitet Ved elektrodesvejsning er det den elektriske strøm, der gør det muligt at svejse. Elektricitet er en energikilde, der skal behandles med omtanke, da den ellers kan udgøre en stor risiko for sikkerheden. Der er også en risiko ved at bruge elektricitet i hverdagen, hvor man er omgivet af mange elektriske apparater som fx elkomfurer, opvaskemaskiner, støvsugere, elpiskere, boremaskiner, vinkelslibere og el-save. El-udstyr er helt ufarligt at anvende, hvis man følger fabrikantens anvisninger i brugsvejledningen. Det samme er gældende for udstyr til elektrodesvejsning, hvor der også er nogle krav til sikkerheden, man skal overholde. Når sikkerhedskravene overholdes, er det ikke farligere at elektrodesvejse end at bruge andet eldrevet værktøj. Svejsemaskinens opgave er at transformere og eventuelt ensrette forsyningsnettets strøm og spænding, så den er velegnet til svejsning. Elektriciteten fra forsyningsnettet til svejsemaskinen (primærsiden) kan være 220 eller 380 V, hvilket gør, at det kun er autoriserede elektrikere, der må tilslutte kabler til svejsemaskinen. Det er også dem, der skal tilkaldes, hvis der skal foretages reparationer på primærsidens installationer. Svejseren befinder sig her på det svejste emne og udsættes derved nemt for elektriske stød. Tomgangsspænding, 50/100 volt + Sekundærsiden Strømforholdene ved elektrodesvejsning. Ved elektrodesvejsning af større stålemner er man nødt til at opholde sig på emnet samtidig med, at man svejser. Dvs. at man er i direkte berøring med svejsestrømskredsløbets ene leder (returkablet) samtidig med, at man let kan få forbindelse med den anden leder (elektrodeholderen), hvorved man risikerer at blive udsat for elektriske stød. For at sikre, at den elektriske påvirkning ikke er direkte livsfarlig ved en kort kontakt, er der i Stærkstrømsreglementet fastsat nogle maksimale grænser for svejseværkets tomgangsspænding. Stærkstrømsreglementets bestemmelser angiver følgende: Elsvejseudstyr, der anvendes under særlige arbejdsforhold, skal opfylde særlige krav. Ved særlige arbejdsforhold forstås: Arbejde, hvor svejseren er i stadig kontakt med arbejdsstykket og dele, der er i en ledende forbindelse med dette (fx svejsning på kedler, beholdere, skibssektioner og lignende). Arbejde, hvor der er overvejende sandsynlighed for, at kroppen berører arbejdsstykket og dele, der er i ledende forbindelse med dette, fx ved svejsning i knælende, siddende, liggende eller lænende stilling (broarbejde, rørledningsarbejde og lignende). Al montage- og reparationssvejsning, bortset fra værkstedssvejsning. Arbejde i våde, fugtige eller varme omgivelser. 1 Primærsiden, 380/220 volt Lysbuespænding fx 22 volt Smede06.indd :59:26

66 Elektrodesvejsning Svejsning under særlige arbejdsforhold skal enten udføres med svejseudstyr med tomgangsspænding på højst 113 V jævnspænding (DC) eller svejseudstyr, hvor tomgangsspændingen automatisk er begrænset til 48 V vekselspænding (AC). Under normale arbejdsforhold er kravene til tomgangsspændingen 113 V jævnspænding eller 80 V vekselspænding. Som det ses, anses udstyr med jævnspænding i tomgang for det sikreste. Tomgangsspændingen er den højeste spænding, der er på svejsemaskinens svejsekabler, når der ikke svejses. Under selve svejsningen falder spændingen til en lavere værdi (se afsnittet Strømkildens statiske karakteristik ). Man må ikke skifte elektroden ved at fastholde den i armhulen, selvom det ofte er fristende. Herved er der stor risiko for, at svejsestrømmen kan påvirke hjertet. Især hvis man sveder og benytter den venstre armhule til at fastholde elektroden. For at forhindre, at man får strømmen igennem sig, er der visse forholdsregler, man skal overholde: Der må kun benyttes helisolerede elektrodeholdere. Hvis isoleringen er defekt, hvilket især kan ske, hvis elektrodeholderen tabes, eller hvis man gentagne gange svejser hele elektroden op, så holderen udsættes for store varmepåvirkninger, så skal holderen udskiftes. Hold aldrig elektroden i armhulen ved udskiftning. Svejsekablerne skal efterses for eventuelle fejl med jævne mellemrum. Hvis der er hul i isoleringen, skal det repareres, eller kablet udskiftes. Man skal også være opmærksom på, at samlingen mellem svejsekablet og elektrodeholderen er rigtigt udført. Ellers er der risiko for, at der fremkommer et stykke kobbertråd uden isolering. Defekt elektrodeholder skal kasseres. Der skal benyttes svejsehandsker ved isætning af en ny elektrode i elektrodeholderen. Handskerne skal være tørre, da våde handsker ikke isolerer mod strøm. Man skal især udvise stor forsigtighed ved brug af elektroder, hvis beklædning er tilsat jernpulver. Ved isætning af elektrode bruges tørre handsker. Defekt svejsekabel skal udskiftes. Smede06.indd :59:27

67 Svejsning 6 Ved svejsning i liggende og knælende stilling skal man være opmærksom på, at der er en væsentlig større risiko for at få direkte forbindelse til arbejdsstykket (jordklemmen), end hvis man står på emnet med isolerende fodtøj. Man skal derfor beskytte sig mod denne risiko ved at benytte et brandsikkert, isolerende underlag. Ved svejsning i liggende stilling anvendes et brandsikkert og isolerende underlag. Wirer til elevatorer er brændt i stykker på grund af, at de enkelte tynde tråde i wiren ikke kunne klare den strømbelastning, de blev udsat for ved vagabonderende strøm. Man skal være særligt på passelig, hvis man er nødsaget til at svejse på et emne, der hænger i en kran, da der her er risiko for, at der kan ske store skader. For at forebygge, at skader som disse opstår, er det vigtigt, at man holder returkablerne og jordklemmen i orden, så den kan spændes ordentligt fast. Rengør emnet for rust og maling, så der kan opnås en god metallisk forbindelse mellem emne og jordklemme. Desuden er det vigtigt, at jordklemmen fastgøres så tæt på svejsestedet som muligt, hvis man kan forudse, at der er risiko for vagabonderende strøm. Hvis man overholder disse enkle forholdsregler og ellers holder svejseudstyret i en god sikkerhedsmæssig stand, er der ikke væsentlige sikkerhedsrisici forbundet med at elektrodesvejse. Vagabonderende strøm Når man elektrodesvejser, skal man være opmærksom på den såkaldte vagabonderende strøm, der har været årsag til en del skader. Vagabonderende strøm kan opstå, hvis returforbindelsen til svejsemaskinen mangler, eller jordklemmen ikke er fæstnet ordentligt til arbejdsstykket, så strømmen må søge andre veje for at returnere til svejsemaskinen. Der er flere eksempler på, at vagabonderende strøm har været årsag til, at der er opstået brande, fx ved svejsning af biler, hvor det kan være vanskeligt at fastgøre jordklemmen tæt på det sted, man ønsker at svejse. Hvis strømmen skal passere steder i bilen, hvor der er dårlige forbindelser, dannes der varme, der i værste fald kan udvikle sig til en bilbrand. Kreaturer er omkommet på grund af, at de har fået vagabonderende strøm igennem sig, mens de stod fastspændt i stålbindsler i stalden. Strømmen opstod i forbindelse med reparationssvejsning på udmugningsanlægget. Vagabonderende strøm. Smede06.indd :59:35

68 MIG/MAG-svejsning MIG/MAG-svejsning Benævnelser MIG/MAG-svejsning er navnet på en svejsemetode, der af mange er bedre kendt under navnet CO 2 -svejsning. Betegnelserne henviser til den type beskyttelsesgas, der anvendes. Udtrykket CO 2 -svejsning stammer fra, at man ved svejsemetodens indførelse i Danmark stort set kun benyttede CO 2 som beskyttelsesgas. Den korrekte og anerkendte betegnelse for svejsemetoden er her i Danmark MIG- eller MAG-svejsning, afhængigt af, hvilken type beskyttelsesgas der anvendes. Beskyttelsesgassen kan være inaktiv, hvilket betyder, at den ikke kan indgå i kemiske forbindelser med andre stoffer, eller aktiv, hvor beskyttelsesgassen har den egenskab, at den kan indgå i kemiske forbindelser i lysbuen og smeltebadet. Afhængigt af den brugte type beskyttelsesgas kaldes metoden MIG (Metal Inert Gas) eller MAG (Metal Aktiv Gas). Disse betegnelser bliver dog sværere og sværere at bruge entydigt, da man i dag benytter flere og flere forskellige typer af blandingsgasser som beskyttelsesgas. Der findes ikke nogen fælles betegnelse for metoden her i Europa, da man i Tyskland og Sverige også betegner svejsemetoden MIG/MAG-svejsning, mens man i de engelsksprogede lande betegner metoden GMAW, der er en forkortelse for Gas Metal Arc Welding. GMAW-betegnelsen bruges for såvel MIG- som MAG-svejsning. De forskellige betegnelser for svejsemetoden kan give anledning til nogen misforståelse, som vi har set nu, hvor større anlægsarbejder skal udbydes i fælles europæisk licitation. For at undgå misforståelser har man vedtaget en international standard, DS/EN ISO 4063, hvori alle svejse metoder er angivet med et nummer. Hvis svejsningen ønskes MIG-svejst, skal det angives med nr. 131, hvorimod MAG-svejsning angives med nr A B Svejsekoder A MIG-svejsning. B MAG-svejsning. MIG/MAG-svejsning. Historie MIG/MAG-svejsemetoden blev udviklet i USA som MIG-svejsning, da man i 1940 erne i forbindelse med den militære oprustning havde et stort behov for at udvikle en svejsemetode, der var velegnet til at svejse landgangsfartøjer udført i letmetaller. MAG-svejsemetoden kom til Europa først i 1950 erne, da det på det tidspunkt lykkedes at udføre svejseforsøg i ulegeret stål med CO 2 som beskyttelsesgas. Udviklingen tog for alvor fart, da et hollandsk firma ved navn Phillips i 1953 fik patent på en tilsatstråd til MAG-svejsning. Smede06.indd :59:49

69 Svejsning 6 Det helt store gennembrud som svejsemetode fik MIG/MAGsvejsning i 1960 erne, og siden da er metoden blevet mere og mere brugt i takt med, at der er udviklet nye strømkilder, tilsatsmaterialer og beskyttelsesgasser. Som det kan ses af kurverne her til højre, der viser fordelingen mellem elektrodesvejsning, pulversvejsning og MIG/MAG-svejsning her i Vesteuropa, er svejsemetoden inde i en fortsat positiv udvikling. 100% 80% 60% 40% 20% 0% År Fordelingen mellem forskellige svejsemetoder i Vesteuropa. Pulversvejsning Rørtrådssvejsning Elektrodesvejsning MIG/MAG-svejsning MIG/MAGsvejsningens princip MIG/MAG-svejsning er en lysbuesvejsemetode, hvor tilsatsmaterialet fremføres maskinelt i form af en oprullet trådelektrode. Lys buen brænder mellem arbejdsstykket og tråd elektroden, som er en ubeklædt metaltråd, der tilsættes med den samme hastighed, som den smelter med. Trådelektroden kommer fra en spole og fremføres ved hjælp af et sæt fremføringsruller, som klemmer omkring den. Rullernes omdrejningshastighed og dermed trådens hastighed er indstillelig, af hængigt af svejseopgaven. Fremfø rings hastigheden holdes konstant under svejsnin gen. Svejsestrømmen overføres først til trådelektroden ved kontaktdysen umiddelbart før lysbuen, hvilket muliggør en høj strømbe lastning af trådelektroden. Trådelektroden kan herved belastes med en højere strøm, end en beklædt elektrode med samme diameter kan. Kontaktdysen er altid tilsluttet strømkildens positive pol (+pol), og arbejdsstykket er gennem returkablet tilkoblet den negative pol (-pol), når der svejses med massivtråd uanset materialetype, og om det er MIG- eller MAG-svejsning. Beskyttelsesgassen ledes ved hjælp af gasmundstykket ned omkring den varme svejsezone, hvor den har til opgave at beskytte smeltebadet, trådelektroden og lysbuen Beskyttelsesgas. 2 Reduktionsventil med flowmeter. 3 Trådspole. 4 Fremføringsruller Elektrodeleder. 6 Slangesystem. 7 Svejsepistol. 8 Strømkilde. 9 Kontaktdyse. MIG/MAG-svejsning, principskitse. mod den atmosfæriske lufts indhold af oxygen (ilt) og nitrogen (kvælstof). Da trådelektroden som nævnt føres automatisk frem til smeltebadet samtidig med, at svejsepistolen føres af svejseren, plejer man at sige, at MIG/ MAG-svejsningen er en halvautomatisk svejsemetode. Ved at mekanisere svejsepistolens bevægelse eller ved at lade arbejdsstykket gøre bevægelsen kan metoden nemt gøres helautomatisk Trådelektrode. 11 Beskyttelsesgas. 12 Gasmundstykke. 13 Lysbue. 14 Smeltebad. Smede06.indd :59:55

70 MIG/MAG-svejsning MAG-svejsning af kedelanlæg. Anvendelse og udbredelse Da MIG/MAG-svejsningen har mange fordele frem for andre svejsemetoder, benyttes den stort set overalt i den danske jernindustri, fra det helt lille værksted til de store industrivirksomheder. Som eksempler på, hvor metoden er almindeligt benyttet, kan nævnes: Autoværksteder. Reparationsværksteder. Fremstillingsvirksomheder. Byggeindustrien. Skibsværfter. Offshore-industrien. svejsning af tynde plader udnytter man det lave varmeinput, mens man ved svejsning af større godstykkelser kan svejse opfyldningsstrenge med stor produktivitet. I princippet kan MIG/MAG-svejsning anvendes til næsten alle typer materialer, men i praksis er der begrænsede muligheder, da man skal have en trådelektrode med samme eller næsten samme legering som arbejdsstykkets. MAG-svejsning anvendes mest til svejsning af ulegerede stål, mens MIG-svejsning fortrinsvis anvendes til svejsning af de rustfaste ståltyper samt aluminium og aluminiumslegerede materialer. Det er meget let selv for en uøvet svejser at svejse med MIG/MAG-svejsning, hvis det kun gælder om at svejse to pladestykker sammen, uden at der stilles særlige krav til den færdige svejsning. Stilles der derimod krav med hensyn til gennemsvejsning, tæthed og opfyldelse af et acceptabelt røntgenbillede, så er det straks meget sværere, og der stilles større krav til svejserens erfaring og dygtighed. Der er dog også vise ulemper ved at benytte MIG/MAGsvejsning sammenlignet med andre svejsemetoder. En En af grundene til, at metoden anvendes så mange steder, er, at det er en svejsemetode med en høj produktivitet. Produktiviteten er betydeligt større end ved elektrodesvejsning, fordi man ikke behøver at stoppe for at skifte elektroder, og der næsten aldrig skal fjernes slagger. Desuden er afsmeltningshastigheden af tråden større, hvilket gør, at det er hurtigere at svejse en tilsvarende svejsning med MIG/MAG-svejsning end med elektroder. En anden fordel ved metoden er, at den kun giver en lille varmetilførsel til arbejdsstykket, hvilket gør, at der er mindre risiko for, at der opstår deformationer og kastninger af materialet. MIG/MAG-svejsemetoden har også fået stor anvendelse på grund af, at den er meget let at automatisere. MIG/MAG-svejsemetodens fordele udnyttes ved svejsning af materialer i stort set alle godstykkelser. Ved Træk kan medføre, at beskyttelsesgassen blæses bort fra svejsezonen. Smede06.indd :59:57

71 Svejsning 6 af de væsentligste er, at metoden ikke er velegnet til at benytte udendørs eller på steder, hvor der er træk, da beskyttelsesgassen her blæ ses bort fra svejsezonen, så svejsningens kvalitet forringes. Svejsemetoden anvendes derfor først og fremmest indendørs. Af andre ulemper ved MIG/MAG-svejsning set i forhold til svejsning med elektroder kan nævnes svejseudstyret, som er: Dyrere i indkøb. Halvautomatisk, hvilket giver flere muligheder for fejl i udstyret, der kan medføre flere afbrydelser af svejseforløbet. Mere krævende med hensyn til vedligeholdelse. Sværere at flytte rundt med, da det er mere komplekst. Mindre velegnet på steder, hvor det er vanskeligt at få udstyret placeret i nærheden af svejsestedet, fordi det er begrænset, hvor langt slangesystemet kan være. Besværligt at benytte svejsepistolen på steder, hvor der ikke er meget plads. Lysbuen Som tidligere omtalt brænder der ved MIG/MAGsvejsning en lysbue mellem trådelektroden og arbejdsstykket, hvilket bevirker, at der under svejsningen overføres smeltet tilsatsmateriale til smeltebadet. Afhængigt af, hvordan denne overførsel foregår, taler man om forskellige lysbuetyper. Der er de to hovedtyper: Kortbue og spraybue. Derudover er der blandingsbuen samt den fjerde type, pulssvejsning, der er blevet mere og mere populær i de senere år. Kortbuesvejsning Ved kortbuesvejsning sker der en kortsluttende dråbeovergang fra elektroden til smeltebadet. Antallet af kortslutninger kan variere fra 50 til ca. 200 pr. sekund afhængigt af de indstillede parametre. De mange kortslutninger samt de forholdsvis store dråber, der dannes, medfører, at lysbuen bliver ustabil, og at der dannes en del sprøjt. Det svejsesprøjt, som har fæstnet sig på arbejdsstykket, kan ofte være meget svært at fjerne. U(V) (Amp) B Man kan i virkeligheden næsten indstille svejseudstyrets parametre ud fra lyden, da der ved den rigtige indstilling fremkommer en ensartet summende lyd, som måske bedst kan karakteriseres som lyden fra en arrig humlebi. Det er lyden fra de enkelte kortslutninger i smeltebadet, man kan høre. Kortbuesvejsning er den mest benyttede af de nævnte buetyper, da den udføres med relativt tynde trådelektroder samt lav strøm og lysbuespænding i forhold til trådens diameter. Varmetilførslen til arbejdsstykket bliver derfor ikke så stor. Kortbuesvejsning benyttes mest til svejsning af tyndere materialer og bundstrenge i tykkere materialer, da smeltebadet bliver lille og hurtigtstørknende. A Forløbet af en dråbeovergang, samt hvordan det påvirker svejsestrøm og lysbuespænding ved kortbuesvejsning A Kortslutningscyklus. B Lysbuetid. C Kortslutningstid. Samtidig med, at trådelektroden føres frem mod svejseemnet, dannes der en dråbe smeltet materiale ved enden af denne (1-4). Når dråben får kontakt med smeltebadet, kortsluttes lysbuen (5). Kortslutningen bevirker, at svejsestrømmen stiger meget, spændingen falder, og dråben afsnøres (6-7), hvorefter lysbuen tændes igen, og hele processen starter på ny. C Smede06.indd :00:00

72 MIG/MAG-svejsning Spraybuesvejsning Ved en tilstrækkelig stor strømstyrke og høj lysbuespænding i forhold til trådens diameter overføres det smeltede materiale i form af små findelte dråber. På grund af den høje spænding sker der ikke kortslutninger i lysbuen, og spraybuesvejsningen giver derved en mere stabil lysbue uden sprøjt. Spraybuesvejsning giver en høj produktivitet, og den benyttes derfor bl.a. til opfyldningsstrenge ved svejsning i store godstykkelser samt til svejsning af store kantsømme. Varmetilførslen til arbejdsstykket er stor, hvilket bevirker, at der dannes et stort og letflydende smeltebad. Spraybuesvejsning er derfor mest velegnet til ovenned-svejsning. I (Amp.) A B t (s) Princippet for pulssvejsning A Strømpuls. B Middelstrøm. + Hver gang, der kommer en strømpuls, stigende strømstyrke, afsnøres der en dråbe, men eftersom dråben ikke kortslutter i lysbuen, dannes der meget lidt sprøjt, og lysbuen bliver stabil. Middelstrømmen (gennemsnitlig strømstyrke) ved pulssvejsning er lav, og derfor bliver varmetilførslen til arbejdsstykket lille. Dette gør det muligt at svejse stillingssvejsning og svejse tynde emner. Spraybue. Blandingsbuesvejsning Svejsning med blandingsbue er en svejsning, der ligger mellem kort- og spraybuesvejsning, hvor kun en del af dråberne når at kortslutte. Det betyder, at lysbuen bliver meget ustabil, da den består af en blanding af kortsluttende og ikke kortsluttende dråber, hvilket bevirker, at der opstår mere sprøjt end ved svejsning med kortbue. Svejsning med blandingsbue bør derfor undgås. Pulssvejsning Hensigten med pulssvejsning er at kombinere kortbuens fordele med spraybuens, så der kan opnås en rolig og stabil lysbue med en lille varmetilførsel til arbejdsstykket. Svejseudstyr til MIG/MAG-svejsning Det svejseudstyr, der benyttes til MIG/MAG-svejsning, er sammensat af en række forskellige dele med hver deres funktion. Disse dele kan være sammensat på mange forskellige måder, så svejseudstyret kan derfor også se meget forskellige ud. Som tidligere nævnt bruges der MIG/MAG-svejsning mange steder, lige fra det lille autoværksted til de helt store industrier som fx skibsværfter. Det er klart, at der er stor forskel på det svejseudstyr, man har behov for de forskellige steder. Da et svejseværk har en forholdsvis lang levetid, vil man stadig kunne komme ud for at skulle betjene ældre MIG/MAG-svejseudstyr. Men der er stor forskel på nyt og gammelt udstyr, da der gennem de senere år er sket Smede06.indd :00:00

73 Svejsning 6 Strømkilde. Trådfremføringssystem. Svejsepistol og slangesystem. Beskyttelsesgassystem. Strømkilder Det er strømkildens opgave at ændre strømmen fra nettilslutningen til en jævnstrøm med en passende spænding, der gør, at man kan MIG/MAG-svejse. På strømkilden kan man regulere spændingen, så den passer til den opgave, der skal svejses. Desuden har man også på de fleste strømkilder mulighed for at vælge induktans. De fleste strømkilder til MIG/MAG-svejsning er af konstantspændingstypen, hvilket betyder, at der ikke sker de store ændringer i spændingen, selv om der ikke holdes en konstant afstand mellem svejsepistol og arbejdsstykke MIG/MAG-udstyr. en stor produktudvikling inden for svejseudstyr til MIG/ MAG-svejsning. I dag er det muligt at købe svejseudstyr lige fra det helt enkle med få reguleringsmuligheder til store avancerede computerstyrede udstyr. Det meste MIG/MAG-svejseudstyr består dog i princippet af: Spænding [v] 2 1 Beskyttelsglas Svejsepistol og slangesystem Trådfremføringsenhed 1 Strømkildens karakteristik. 2 Lille ændring i spænding. 3 Stor strømændring. 3 Strøm [A] 4 Øget spænding. 5 Indstillet spænding. 6 Mindre spænding. Strømkilde Strømkilde med svagt faldende karakteristik. MIG/MAG-udstyr med benævnelser, Som det ses på figuren til højre, sker der derimod store ændringer i strømmens styrke selv ved små ændringer i lysbuelængden. Dette kaldes en selvregulerende lysbue. Hvis afstanden mellem svejsepistol og arbejdsstykke mindskes, falder spændingen, men strømstyrken øges automatisk, så trådelektroden afsmeltes hurtigere, hvilket bevirker, at lysbuens længde øges igen. Øges afstanden, vil spændingen stige og svejsestrømmen falde, så afsmeltningshastigheden falder. Smede06.indd :00:00

74 MIG/MAG-svejsning Spænding [V] Trykkraft [P] P P 2 Strøm [A] 1 Strømkildens karakteristik. 2 Ændring i spænding. 3 Lille strømændring. Strømkilde med stærkt faldende karakteristik. Svejseudstyret til elektrodesvejsning har derimod en stærk faldende karakteristik, hvilket gør, at man ikke umiddelbart kan benytte den samme strømkilde til MIG/MAG-svejsning. Trådfremføringssystem Trådfremføringssystemets hovedopgave er at føre trådelektroden fra trådspolen og ind i slangesystemets tråd leder, der leder tråden frem til svejsepistolen. Systemet består af en holder til trådspolen og en trådfremføringsenhed. Trådspoleholderen har en indbygget bremse, der har til opgave at standse spolen, så 3 1 En motor, en drivrulle. 2 En motor, to drivruller. Skubbekraften i fremføringsenheden. Skubbekraft 3 En motor, fire drivruller. 4 To motorer, fire drivruller. denne ikke fortsætter med at køre, når trækket i tråden ophører. Trådfremføringsenheden kan være konstrueret på forskellige måder alt efter, hvor stor kraft man ønsker, at trådelektroden skal skubbes ud i trådlederen med. Der findes følgende forskellige typer af trådfremføringsenheder: To fremføringsruller, hvor den ene er drivrulle og den anden trykrulle. To drivruller med fælles motor. Fire drivruller med fælles motor. Fire drivruller parvis med hver sin motor. Trådfremføringssystemet. Migatronic Drivruller og klemruller, der har til formål at drive trådelektroden frem, klemmer forholdsvis hårdt om tråden. For at forhindre, at trådelektroden klemmes flad, er der i rullerne drejet nogle spor beregnet til bestemte tråddiametre. I visse typer af ruller er der drejet flere spor beregnet til forskellige tråddiametre, så man kun behøver at flytte rundt på rullerne, når man skifter til en anden tråddiameter. Det her omtalte system, hvor tråden skubbes frem ad trådfremføringsenheden, benævnes push-systemet, og er det mest benyttede system, hvor man anvender normale slangelængder på 3-4,5 m. Smede06.indd :00:10

75 Svejsning 6 Svejsepistol og slangesystem Svejsepistoler til MIG/MAG-svejsning fremstilles i flere forskellige udførelser og størrelser. Størrelsen afhænger som regel af, hvilken maksimal strømstyrke den er beregnet til at svejse med. Svejsepistolen har fået navnet pistol, da de først udviklede modeller til forveksling lignede pistoler. Svejsepistol med motor til fremtræk af trådelektrode. Et andet system er det såkaldte push-pull-system, hvor man ud over at skubbe trådelektroden også trækker i den. Det er en lille fremføringsenhed, der er placeret ved svejsepistolen, der trækker trådelektroden frem samtidig med, at den skubbes af den føromtalte trådfremføringsenhed. Ved at benytte push-pull-systemet kan slangelængden øges op til m samtidig med, at det giver en fordel ved MIG-svejsning af aluminium, da den bløde aluminiumstråd ofte giver problemer, når den kun skubbes frem. Svejsepistol i anvendelse. Den mest benyttede type i dag er den såkaldte svanehalspistol. Svanehalsen har den fordel, at den er lettere at benytte på steder, hvor der ikke er så meget plads, samt at den er velegnet til stillingssvejsning, da den ikke dækker for svejserens udsyn til smeltebadet. Svanehalspistoler. Svejsepistolen kan være enten vandkølet eller selvkølende. I den selvkølende er det den gennemstrømmende beskyttelsesgas samt den omgivende luft, der afkøler pistolen. Den vandkølede svejsepistol har et kanalsystem, der gør, at der under svejsningen ledes kølevand igennem pistolen. Kølevandet cirkulerer i et lukket system på næsten samme måde som kølesystemet på en bil. De vandkølede svejsepistoler er bereg net for svejsning Vandkølede svejsepistoler. med større strømstyrker og er som regel noget større end traditionelle luftkølede svejsepistoler. Smede06.indd :00:15

76 MIG/MAG-svejsning Svanehals Slangesystemet Svejsesprøjt Gasmundstykke Start/stop-kontakt Luftindsugning Turbulens Luftindsugning Kontaktdyse Trådelektrode Svejsepistol. En af de vigtigste dele i svejsepistolen er kontaktdysen, hvor strømmen overføres til trådelektroden. Kontaktdysen slides under brug, så den må udskiftes med passende mellemrum. Man bør her være opmærksom på, at kontaktdysen skal passe til elektrodetrådens diameter. Diameteren er ofte angivet på kontaktdysen, og hullet er normalt 0,3 til 0,5 mm større end tråddiameteren. Kontaktdysen er omgivet af gasmundstykket, der har til formål at lede beskyttelsesgassen ned omkring lysbue og smeltebad. Kontaktdyse Trådelektrode 0,8 mm Luftindsugning til lysbuen kan forårsages af svejsesprøjt i gasmundstykket. Slangesystemet ved MIG/MAG-svejsning er samlet i en form for gummirør, der omslutter trådleder, strømkabel, slange til beskyttelsesgas og styreledning til svejsepistolens start/stop-kontakt. Ved vandkølede systemer er der også frem- og returløbsslanger til kølevandet. Trådlederen, der er det rør, som trådelektroden ledes igennem frem til svejsepistolen, kan være fremstillet af en stålspiral eller af et kunststof som fx teflon. Det er vigtigt, at trådlederen har den rigtige indvendige diameter i forhold til trådens diameter for at opnå det korrekte rolige fremløb. Da trådelektroden ledes gennem trådlederen, kan det ikke undgås, at trådlederen bliver tilsmudset, og efterhånden kan dette genere fremløbet. Det er derfor vigtigt, at man med jævne mellemrum renser trådlederen. Det gøres ved at afmontere den og blæse højtryksluft igennem. 0,8 Slangesystemet Kontaktdysen skal passe til elektrodetrådens diameter. Når der under svejsningen sætter sig svejsesprøjt inde i gasmundstykket, er det vigtigt, at det fjernes, da det kan være årsag til, at der dannes turbulens i beskyttelsesgasdækningen, så der er stor risiko for, at der hvirvles luft ind i lysbuen. Strømkabel Slangesystemets opbygning. Trådleder Beskyttelsesgasleder Smede06.indd :00:29

77 Svejsning 6 Beskyttelsesgassystem Beskyttelsesgassen, der bruges til MIG/MAG-svejsning, leveres under højtryk i trykflasker, flaskebatterier eller i flydende form i tanke. De to sidstnævnte leveringsformer forudsætter, at værkstedet er indrettet med centrale udtagsposter, så flere svejsemaskiner kan tilkobles på samme tid. Mange virksomheder benytter trykflasker, da det ikke kræver så stor en investering. Beskyttelsesgassystemet ved MIG/MAG-svejsning fungerer ved, at trykflasken tilkobles til fremføringsenheden. Derfra føres gassen videre frem gennem slangesystemet til svejsepistolens gasmundstykke. 1. Udtagsposter Dobbelt Enkelt 2. Flammespær 3. Lavtryksventil 4. Centralgasregulator 1 4. Centralgasregulator Afmærkning af rørledninger Højtryksventil 11. Skilte 10. Sikkerhedsventil 8. Driftsvejledning GL alarm 6. Ventilmodul 9. Gasforvarmer 7. Højtryksslanger Eksempel på system for fast gasinstallation. Smede06.indd :00:32

78 MIG/MAG-svejsning Magnetventil Den her viste reduktionsventil er på monteret et manometer og et flowmeter. Manometeret viser, hvor meget tryk der er tilbage i trykflasken, så man kan følge forbruget. Ved MIG/MAG-svejsning er det mængden af beskyttelsesgas, der er vigtig. Mængden kan reguleres på flowmeteret, der måler, hvor mange liter der løber igennem pr. minut (l/min). Flowmeteret fungerer ved, at den gennemstrømmende beskyttelsesgas hæver en kugle op i målerøret, hvor man så ud for kuglens top kan aflæse den gennemstrømmende mængde. Magnetventilens placering. Den indbyggede magnetventil åbner og lukker for beskyttelsesgassen, når svejseren starter eller stopper svejseprocessen. Trykket i en fyldt beskyttelsesgasflaske kan være op til 200 bar, og dette høje tryk skal ved hjælp af en reduktionsventil bringes ned til et passende arbejdstryk, før det sendes ud i systemet. Manometer Reduktionsventil Ved brug af flowmeter skal man være opmærksom på, at målerøret skal stå lodret, samt at mange målerør har skalaer for såvel argon som CO 2. Som en ekstra kontrol af, at den ønskede mængde beskyttelsesgas er til stede, kan man måle direkte på svejsepistolens gasmundstykke Flowmeter Bar 300 Reduktionsventil. Flowmeter til måling af gas ud strøm ningen. Smede06.indd :00:40

79 Svejsning 6 Betjening af svejseudstyret Hvis man vil opnå en god svejsning med MIG/ MAG, er det meget vigtigt, at man forstår at indstille svejseudstyret rigtigt, før man begynder at svejse, og at man samtidig ved, hvordan man skal føre svejsepistolen under selve svejsningen. De ting, man skal indstille, før man svejser, er: af trådhastighed 0 Regulering Regulering af svejsespænding Trådfremføringshastighed (meter/minut), som også bestemmer strømstyrken (ampere). Den ønskede svejsespænding (volt). Induktans. Beskyttelsesgasmængde (liter/minut). ABC Valg af induktans Under selve svejsningen skal man vælge den rigtige: Kontaktdyseafstand. Svejsepistolens hældning. Svejsehastighed. Regulering af beskyttelsesgasmængde Kontaktdyseafstand Svejsepistolens hældningsvinkel Alle de her nævnte forhold (svejseparametre) har indflydelse på, hvordan den færdige svejsning bliver. Trådfremføringshastighed Trådfremføringshastigheden måles ud fra, hvor mange meter trådelektrode der tilføres smeltebadet pr. minut. Indstillingen af trådhastigheden er koblet sammen med regule ringen af strømstyrken. Det betyder, at når man drejer på knappen for at øge trådhastigheden, reguleres strømstyrken automatisk. Indstillingsknappen kan se ud som den her viste og er for det meste en trinløs regulering. Svejseretning/svejsehastighed MIG/MAG-svejseudstyret med benævnelser. AMP V. Kontrolpanel. Regulering af trådfremføringshastighed. Smede06.indd :00:42

80 MIG/MAG-svejsning A Trådhastighedens betydning A For høj trådhastighed. B For lav trådhastighed. B VOLT Den rigtige indstilling af trådhastigheden er altid afhængig af den valgte spænding. Hvis trådhastigheden bliver for høj i forhold til spændingen, kan tråden ikke nå at smelte i lysbuen. Den vil støde imod grundmaterialet og give en uregelmæssig og dårlig svejsning. Trinvis regulering af strømstyrken. Hvis trådhastigheden bliver for lille i forhold til spændingen, vil der dannes store dråber på enden af tråden, hvilket giver en ustabil lysbue med meget svejsesprøjt. I værste fald kan der ske det, at svejsetråden brænder tilbage og svejser sig fast med kontaktdysen. Strømkilde med reguleringer. Induktans Induktans kan på nogle strømkilder indstilles ved tilkoblingen af returkablet, mens andre typer har andre former for valgmulighed gennem omskiftere. Svejsetråd fastbrændt på kontakt dysen. Svejsespændingen Svejsespændingen reguleres normalt på strømkilden og ofte med to knapper, der reguleres trinvis. Andre svejsemaskiner har en trinløs spændingsregulering, hvorpå man direkte kan aflæse den indstillede spændingsværdi. Ved induktans forstås en form for elektrisk modstand, der er indbygget i strømkilden. Modstandens formål er at afdæmpe de kortslutningsstrømstød, der opstår i det øjeblik, trådelektroden ved kortbuesvejsning får kontakt med arbejdsstykket. Lav induktans giver den mindste modstand og dermed den mindste dæmpning, hvilket bevirker en kortere lysbuetid. Smede06.indd :00:44

81 Svejsning 6 A A B C A B C B C Strøm To modeller for valg af induktans. Den korte lysbuetid giver mindre varme til arbejdsstykket og dermed en koldere svejsning, som har en tendens til at blive høj. Høj induktans giver en længere lysbuetid, og dermed tilføres mere varme til arbejdsstykket, og derved bliver svejsningen ikke så høj. Da der også er en elektrisk modstand i den del af trådelektroden, der er strømbelastet under svejsningen, er valget af induktans nøje forbundet med, hvilken diameter trådelektroden har. De fleste svejsemaskinfabrikanter angiver derfor i deres instruktionsbøger, hvilken induktans man skal vælge i forhold til trådens diameter, fx: Lav induktans. Strøm Lysbuetid Tid 0,6-0,8 mm trådelektrode, udgang A. 1,0 mm trådelektrode, udgang B. Fra 1,2 mm trådelektrode, udgang C. Tid Lysbuetid Andre fabrikanter har gjort det endnu nemmere ved, at tråddiameteren er angivet på svejsestrømkilden. Ved svejsning med spraybue, hvor der jo ikke forekommer kortslutninger i lysbuen, har induktansen ingen indvirkning på svejseforløbet. Beskyttelsesgasmængde Det er vigtigt, at man får indstillet den rigtige gasmængde, når man svejser med MIG/MAG, da der ellers er stor risiko for, at der dannes porer i svejsningen. Høj induktans. A B Beskyttelsesgasmængden skal være så stor, at den kan fortrænge luften omkring svejsezonen. Den må dog ikke være så kraftig, at der opstår turbulens omkring svejsningen, da der så er risiko for, at der hvirvles luft ind i smeltebadet. Valg af rigtig gasmængde A Rigtig gasmængde. B For lille gasmængde kan medføre pore dannelser i svejsningen. Smede06.indd :00:48

82 MIG/MAG-svejsning Kontaktdyseafstand Trådudstik For stor gasmængde. Kontaktdyseafstand. Gasmængden kan variere fra 5 til 30 liter pr. minut afhængigt af en række faktorer som fx: Kort- eller spraybuesvejsning. Trådelektrodens diameter. Kontaktdyseafstand. Svejsestrømmen. Pistolhældningen. Svejsestillingen. Fugetypen. Som det ses, er der mange ting, der har indflydelse på beskyttelsesgasmængden, men man kan som en tommelfingerregel gå ud fra, at der ved kortbuesvejsning med 0,8 mm tråd skal bruges 6-9 liter/minut. Ved spraybuesvejsning er der større forskel, da man bruger mellem 12 og 30 liter/minut. Kontaktdyseafstand Ved svejsningen bestemmes kontaktdysens afstand til arbejdsstykket, og man kan ændre den ved at hæve eller sænke svejsepistolen. Man skal dog tilstræbe at holde den samme afstand under hele svejsningen, da ændringer i afstanden på virker svejsestrømmen. AMP A Hvis man hæver svejsepistolen for meget (stor kontaktdyseafstand), giver det mindre ind smeltningsdybde. Modsat giver lille kontaktdyseafstand større indsmeltningsdybde. Man kan ikke hæve og sænke svejsepistolen for meget under svejsningen, uden at man samtidig regulerer på trådhastigheden. Ved kortbuesvejsning er kontaktdyseafstanden normalt omkring 5-15 mm, mens den ved spraybuesvejsning øges til omkring mm. AMP Kontaktdyseafstandens betydning for svejsestrømmen A For lang trådudstik, svejsestrømmen falder. B Kortere trådudstik, svejsestrømmen stiger. B - ABC + + Smede06.indd :00:49

83 Svejsning 6 Frasvejsning Ved frasvejsning peger svejsepistolen væk fra den færdige svejsning. Frasvejsningen giver en lille indsmeltningsdybde, hvilket er en fordel ved svejsning af tyndere godstykkelser. Det er derfor den metode, der er mest anvendt. A Indsmeltningsdybde A Lang kontaktdyseafstand, lille indsmeltningsdybde. B Kort kontaktdyseafstand, stor indsmeltningsdybde. B Som nævnt varierer kontaktdyseafstanden til arbejdsstykket ved MIG/MAG-svejsning med en maksimal afstand på ca. 25 mm, hvilket giver et relativt kort trådudstik i forhold til elektrodesvejsning. Det korte trådudstik er årsagen til, at trådelektroden kan belastes med en højere strømstyrke end en tilsvarende beklædt elektrode kan. 2 Frasvejsning. Modsvejsning Ved modsvejsning peger svejsepistolen imod den færdige svejsesøm under svejsningen. Derved tilføres der meget varme til smeltebadet, og indtrængningsdybden bliver stor. Den varmere svejsning med den store indtrængningsevne gør, at modsvejsning fortrinsvis anvendes til svejsning i mellemstore og store godstykkelser. 1 1 Strømbelastet del, MIG/MAG-svejsning. 2 Strømbelastet del, elektrodesvejsning. Strømbelastet del sammenlignet med elektrodesvejsning. Svejsepistolens hældning Ved MIG/MAG-svejsning er det vigtigt, at man holder svejsepistolen i den rigtige hældning for at opnå en svejsning med den ønskede kvalitet. Man skelner her mellem frasvejsning og modsvejsning. Modsvejsning. Smede06.indd :00:49

84 MIG/MAG-svejsning Svejsehastigheder Den hastighed, man fører pistolen med, har selvfølgelig også stor betydning for, om svejsningen får den rigtige størrelse og det rette udseende. For stor svejsehastighed i forhold til spænding og trådfremføringshastighed giver en smal svejsning, der måske ikke har den krævede styrke. Svejser man derimod for langsomt, risikerer man at få problemer med, at svejsningen kan blive for stor, og at man får for meget varme overført til arbejdsstykket, så dette kan blive deformeret. Det kan ofte være svært at finde de rigtige parametre til en bestemt svejseopgave. Derfor er der udarbejdet forskellige typer af tabeller, der kan give vejledende værdier for nogle af parametrene. Fugetype Godstykkelse mm Spalte mm Elektrodeforbrug kg Elektrodediam. mm Nedsmeltning kg/time Trådhastighed m/min Strømstyrke A Svejsehastighed m/time cm/min 1 0 0,02 0,6 1,0 7, ,5 0,5 0,02 0,8 1,2 6, ,03 0,8 1,5 6, ,06 0,8 1,8 8, ,06 1,0 2,1 6, ,09 1,0/- 2,2/- 6,4/- 160/ - 24/ - 40/ ,5 0,09 0,17 1,0/- 1,0/1,0 2,2/- 2,1/2,9 6,4/- 6,8/8,5 160/ - 150/200 17/ - 35/ 26 28/ - 60/43 8 1,5 0,30 1,0/1,2 2,1/3,9 6,4/7,6 150/260 26/ 17 43/ ,50 1,0/1,2 2,1/5,1 6,4/10,0 150/320 21/13 35/21 a-mål, mm 2 0,05 0,6 1,2 8, ,05 0,8 1,6 6, ,10 0,8 1,9 6, ,10 1,0 2,4 7, ,16 1,0 2,7 8, ,25 1,2 3,9 7, eller flere strenge 0,33 0,33 0,58 1,2 1,2 1,2 3,9 4,8 4,8 7,8 9,5 9, , ,5 0,02 0,6 1,0 7, ,03 0,8 1,6 6, ,05 0,8 1,9 8, ,07 0,8 2,0 9, ,07 1,0 2,6 7, ,10 1,0 2,6 7, eller flere strenge 0,15 0,26 0,40 0,58 1,2 1,2 1,2 1,2 3,5 3,7 5,0 5,0 7,0 7,5 10,0 10, Eksempel på tabel for indstilling af svejseparametre. Smede06.indd :00:50

85 Svejsning 6 Programmerbart svejseudstyr Der er mange parametre, som skal indstilles for at opnå et godt resultat med MIG/MAG-svejsning. Det kan være svært, og der er stor risiko for, at der opstår fejl i svejsningerne. Derfor er der i de senere år udviklet svejseudstyr til MIG/MAG-svejsning med indbygget computer. Svejseudstyret er forprogrammeret med parametre til en række forskellige svejseopgaver, så man kun skal vælge et program, der passer til den opgave, man skal svejse. Hvis der ikke er et program, der passer til svejseopgaven, kan man selv lave det med de parametre, som man ønsker at benytte til opgaven. Programmet kan så gemmes i styringen og kaldes frem igen, næste gang en lignende opgave skal løses. Beskyttelsesgasser Beskyttelsesgassens vigtigste opgave ved MIG/MAGsvejsning er at beskytte smeltebadet, trådenden og lysbuen imod den atmosfæriske lufts skadelige virkninger. Derudover har beskyttelsesgassens varmeledningsevne en betydning for dråbeovergangen i lysbuen, hvilket har indflydelse på svejsningens form og indtrængning samt den hastighed, man kan svejse med. Til MAG-svejsning benyttes en aktiv gas: CO 2 eller en blandingsgas af argon og CO 2. Ren CO 2 anvendes hovedsageligt de steder, hvor man arbejder i tykkere materialer, fordi CO 2 giver en varm svejsning med en stor bred indtrængningsprofil. I dag benytter man oftere en blanding af ca. 80 % argon og ca. 20 % CO 2, hvilket giver en række fordele frem for ren CO 2 : Pænere og glattere svejsninger. Mindre sprøjt. Koldere svejsning, derfor velegnet til tyndere materialer. Til MIG-svejsning af aluminium benyttes de inaktive ædelgasser argon og helium eller blandinger af disse. Ved MIG-svejsning af rustfaste stål anvendes for det meste argon, der kan være tilsat nogle få procent kuldioxid (CO 2 ) eller oxygen (O). Man kan hente hjælp i de forskellige leverandørers tabeller. Programmerbar MIG/MAG-svejsemaskine. Beskyttelsesgas med lille varmeledningsevne Beskyttelsesgas med stor varmeledningsevne Beskyttelsesgas med forskellige varmeledningsevner. Argon Argon/CO 2 Co 2 Svejsesømmenes profiler ved forskellige beskyttel ses gas ser. Smede06.indd :00:51

86 MIG/MAG-svejsning Anbefales generelt Kan anvendes Anvendes ikke Arcal 1 Arcal 10 Arcal 11 Arcal 12 Arcal 14 Arcal 15 Arcal 21 Arcal 32 Arcal 33 Arcal 35 Arcal 37 Arcal 39 Arcal 121 Arcal 129 Arcal F2 Argon Atal Cargal 1 Cargal 4 Formiergas Helium N47 Kuldioxid Noxal 4 Teral Teral 22 MIG og MAG Stål, ulegeret og lavtlegeret Stål, austenitisk rustfast Stål, duplex rustfast Aluminium med legeringer Kobber med legeringer Stål, ulegeret og lavtlegeret Stål, austenitisk rustfast TIG Stål, duplex rustfast Aluminium med legeringer Kobber med legeringer Titan Baggas De omtalte beskyttelsesgasser til MIG/MAG-svejsning forhandles alle i stålflasker, der er malet i bestemte farver, så man ud fra flaskens farve kan kende dens indhold. (rodsidebeskyttelse) Stål, ulegeret og lavtlegeret Stål, austenitisk rustfast Stål, duplex rustfast Kobber med legeringer Titan Beskyttelsesgasser til svejsning. Se afsnittet Farvemærkning på gasflasker. Beskyttelsesgas Argon Kuldioxid (CO 2 ) Helium Argon/Kuldioxid Argon/Helium Farvekode på flaskens skulder Mørkegrøn Grå Brun Mørkegrøn/grå Mørkegrøn/brun Smede06.indd :00:52

87 Svejsning 6 Hvis man har et stort forbrug af tråd som fx på større automatiske svejseudstyr, kan man få tråden leveret i coils, der normalt indeholder 100 til 120 kg tråd. Den tilsatstråd, der benyttes til MAG-svejsning af ulegerede og lavtlegerede ståltyper, er beklædt med et tyndt lag kobber. Kobberlaget er med til at give en bedre strømovergang fra kontaktdysen til tråden samtidig med, at det nedsætter risikoen for rustdannelser på tråden. Massiv trådelektrode på spole. Tilsatsmaterialer Tilsatsmateriale til MIG/MAG-svejsning findes i forskellige legeringer og dimensioner, som man må vælge imellem for at få et tilsatsmateriale, der passer til den aktuelle svejseopgave. Ved valg af tilsatsmateriale skal man tilstræbe, at den færdige svejsning får samme sammensætning og mekaniske egenskaber som det materiale, man svejser i, da det er vigtigt, at svejsningen kan klare mindst den samme belastning som materialet. Når man skal udvælge tilsatsmateriale, kan man med fordel benytte fabrikanternes produktkataloger. Tilsatsmaterialet findes i flere forskellige diametre fra 0,6 mm til 2,4 mm. Men de mest be nyttede til manuel MIG/MAGsvejsning er 0,6 0,8 1,0 og 1,2 mm. Det er vigtigt, at man opbevarer tilsatsmaterialet på et tørt og helst varmt sted, og at det forbliver i emballagen, indtil det skal bruges, da fugt, smuds, støv og fedt på tråden kan medføre fejl i svejsningen samt driftstop under svejseforløbet. Ved MAG-svejsning sker der en kemisk forbindelse mellem dele af tilsatsmaterialet og beskyttelsesgassen. Sagt forenklet sker der det, at CO 2 en fra beskyttelsesgassen spaltes i lysbuen til CO + O. For at forhindre, at det frie iltatom (O) optages i smeltebadet og danner porer i svejsningen, har man legeret tilsatstråden med nogle bestanddele, som tiltrækker iltatomet. Silicium (Si) og mangan (Mn) er gode til at tiltrække og indgå forbindelser med ilt (O). Derfor er tilsatstrådene til MAG-svejsning normalt legeret med 0,3-0,9 % silicium og 0,9-1,6 % mangan. Man kan derfor ofte på overfladen af en MAGsvejsning se små gulbrune samlinger af silicium- og manganoxider, der ligger som en form for punktvise slagger. Trådelektrode i coils. Tilsatsmateriale leveres normalt oprullet på spoler af plast eller metal, som rummer kg tråd. Silicium- og manganoxider ved MAG-svejsning. Smede06.indd :00:53

88 MIG/MAG-svejsning Den anden gruppe rørtråd, hvor der ikke benyttes beskyttelsesgas, betegnes på amerikansk inner shield, hvilket vi på dansk kalder selvbeskyttende rørtråd. Denne type selvbeskyttende rørtråd er ikke meget anvendt her i Danmark. Den har den fordel, at den kan benyttes udendørs, da den ikke er så følsom over for træk. Da der ikke benyttes beskyttelsesgas, kan svejsning med selvbeskyttende rørtråd ikke betegnes som MAG-svejsning. Den betegnes derfor med nr. 114, Lysbuesvejsning med fluxfyldt tilsatstråd. Pulverfyldt rørtrådelektrode. Rørtråd Til MIG/MAG-svejsning kan man ud over at benytte en massiv tilsatstråd også benytte en pulverfyldt rørtråd. Svejsning med rørtråd deles normalt op i to grupper afhængigt af, om der benyttes beskyttelsesgas eller ej. Den mest benyttede gruppe rørtråd er den, hvor der skal benyttes beskyttelsesgas under svejsningen. Man benytter stort set de samme typer beskyttelsesgas som ved svejsning med massiv tråd. Gruppen hører under MAG-svejsning og betegnes med nr. 136 ifølge DS/EN ISO 4063, Lysbuesvejsning med beskyttelse med aktiv gas og afsmeltende, fluxfyldt tilsatstråd. Princippet for svejsning med rørtråd med beskyttelsesgas er den samme som ved MIG/MAG-svejsning med massiv tilsatstråd. Man skal dog være opmærksom på, at nogle rørtråde skal svejses med pistolen koblet til pluspolen, mens andre svejser bedst på minuspolen. Rørtråd forhandles i diametre fra 1,0 til 2,4 mm, men de mest benyttede til manuel svejsning er 1,0 1,2 1,4 og 1,6 mm. Trådene kan være fyldt med forskellige blandinger af pulver, som leverandørerne inddeler i metal- eller fluxfyldte. Pulverkernen i de metalfyldte tråde indeholder mest jernpulver og kun en lille del af slaggedannende elementer. Metalpulverfyldte rørtråde kan anvendes til svejsning af stump- og kantsømme i alle svejsestillinger. Tråden er meget hurtigtsvejsende og giver glatte og slaggefrie svejsninger, hvilket betyder, at man ved svejsning i store godstykkelser kan fylde svejsefugen op med flere strenge, uden at der skal afslagges. De fluxfyldte tråde danner basisk eller rutil slagge afhængigt af, hvilke legeringselementer pulveret indeholder. Beskyttelsesgas Svejsning med rørtråd og beskyttelsesgas. Fremstilling af rørtråd i de forskellige trin. Smede06.indd :00:59

89 Svejsning 6 Metalbånd Pulver Pulver Formningsruller Trækdyse Formningsruller Trådspole Fremstilling af rørtråd Rørtråd fremstilles på flere forskellige måder, men den mest benyttede er den her viste, hvor det flade metalbånd ved hjælp af formningsruller formes til et U. I denne tilstand fyldes pulveret i tråden, som derefter lukkes. Man har så en rørformet tråd med en stor diameter på fx 6 mm. Tråden trækkes derefter gennem dyser, til den ønskede diameter er opnået. De rutile pulverfyldte rørtråde har meget fine svejseegenskaber med meget lidt svejsesprøjt og er velegnede til stillingssvejsning. Svejsningerne bliver meget glatte på overfladen, og slaggen er ofte selvløsnende. Basiske rørtråde har ikke helt så gode svejseegenskaber, da de giver mere svejsesprøjt, men de har til gengæld bedre mekaniske egenskaber. De basiske rørtråde anvendes derfor til svejsning på konstruktioner, hvor der stilles store krav til styrken, som fx kraner, entreprenørmateriel, offshore-konstruktioner, broer m.m. En af fordelene ved at benytte rørtråde frem for massive tråde er, at produktiviteten er højere. Produktiviteten ved svejsning kan måles i, hvor mange kg svejsemetal der kan nedsmeltes pr. time ved samme strømstyrke. Det er strømtætheden i tråden, der har den store betydning for produktiviteten, da den er afgørende for, hvor hurtigt tråden kan smelte. Strømtætheden udtrykkes i ampere pr. mm 2 og er et mål for, hvor meget svejsestrøm der passerer gennem hver mm 2 af trådens tværsnitsareal. Vi vil prøve at se på et eksempel med en 1,6 mm tråd. Fabrikanten af en rørtråd har oplyst, at tværsnitsarealet er 1,11 mm 2, og at man kan beregne den massive tråds areal til 2,01 mm 2. Vi antager, at trådene strømbelastes med 300 ampere, og kan da regne os frem til følgende strømtætheder: 1,6 mm rørtråd: 300 ampere/1,11 mm 2 = 270 ampere/mm 2. 1,6 mm massiv tråd: 300 ampere/2,01 mm 2 = 149 ampere/mm 2. Jo højere strømtætheden er, desto hurtigere kan tråden smelte, hvilket igen giver en større nedsmeltningshastighed. Rørtrådstværsnitsarealer A Areal = 1,11 mm 2. B Areal = 2,01 mm 2. A B Smede06.indd :01:00

90 MIG/MAG-svejsning Automatiseret MIG/MAG-svejsning MIG/MAG-svejsning betragtes som en halvautomatisk svejsemetode, da trådelektronen føres automatisk frem til smeltebadet, mens svejsepistolen holdes og styres af svejseren. Ved at mekanisere svejsepistolens bevægelser eller ved at lade arbejdsstykket gøre bevægelsen er det nemt og forbundet med store fordele at automatisere svejsemetoden. Automatisering af svejseprocessen giver mange fordele så som en højere og mere ensartet kvalitet, forbedret udnyttelse af kapaciteten, højere produktivitet og ofte også et forbedret arbejdsmiljø og arbejdsglæde hos svejseren. Derfor ser vi også et stigende antal virksomheder, der benytter sig af automatiseret MIG/ MAG-svejsning. Udviklingen inden for automatiseret svejsning i Danmark er i de seneste år gået meget hurtigt især fordi det nu er muligt at købe svejserobotter til en rimelig pris. Tidligere var det kun store virksomheder, der investerede i svejserobotter, men efterhånden, som disse er blevet udviklet, er det i dag muligt at købe en robot for omkring kroner og opefter. I de senere år er der derfor mange små og mellemstore virksomheder, der også benytter sig af robotsvejsning. Automatiseret MIG/MAG-svejsning. Smede06.indd :01:00

91 Svejsning 6 Miljø og sikkerhed De sikkerhedsproblemer, der skal tages hensyn til ved MIG/MAG-svejsning, adskiller sig ikke væsentligt fra dem, der er beskrevet under afsnittet Elektrodesvejsning. Der er dog på nogle områder særlige faktorer, der gør sig gældende ved MIG/MAG-svejsning. Disse vil vi se nærmere på her. Svejsehjelm Personlig sikkerhed Da det er karakteristisk for MIG/MAG-svejsning med massiv tråd, at der ikke dannes så meget svejserøg som ved elektrodesvejsning, skal man være opmærksom på, at den ultraviolette stråling virker stærkere, idet denne ikke sløres af røgen. Det er derfor meget vigtigt at beskytte sig selv. Svejseforklæde Svejsehandsker Svejseforhæng. Det er dog ikke nok kun at beskytte sig selv. Man skal også tænke på de kolleger, der arbejder i nærheden, og beskytte dem mod lysbuens stråler. Det te gøres bedst ved at afskærme ar bejdsstedet med for hæng eller flyt bare skærme. Gamacher Sikkerhedsudstyr til MIG/MAG-svejsning. Sikkerhedsfodtøj være tilknappet ved halsen. Svejsehjelmen skal dække hoved og hals. Svejsehandskerne skal have lange manchetter, så de overlapper ærmerne på arbejdstøjet. Beskyttelsesglasset i svejsehjelmen skal være mørkere end det, der benyttes ved elektrodesvejsning, hvis der svejses med den samme strømstyrke. Der skal anvendes mørkere glas ved MIG-svejsning end ved MAG-svejsning på grund af, at der er genskin fra aluminium og rustfaste materialer. Flytbar skærm. Det er vigtigt at beskytte såvel huden som øjnene mod de ultraviolette stråler. Man skal derfor være opmærksom på, at arbejdstøjet skal dække hele kroppen og Lystæthed Strømstyrke [A] (DIN-nr.) MIG MAG Anbefalet lystæthed i svejseglasset. Smede06.indd :01:07

92 MIG/MAG-svejsning Svejsepistol med indbygget udsugning. Svejserøg ved MAG-svejsning Når vi MAG-svejser med massiv tråd, ses der ingen eller næsten ingen røgudvikling, men alligevel dannes sundhedsfarlige stoffer. Svejserøgen, der dannes i forbindelse med MAG-svejsning, består af røg og gas. Røgen dannes ved, at smeltet metal fordamper i lysbuen. Det er derfor især tilsatstrådens og arbejdsstykkets kemiske sammensætning, der er afgørende for, hvilke stoffer der er i røgen. Svejserøgen består som nævnt også af gas, der er rester fra beskyttelsesgassen, som stiger til vejrs på grund af den varme luftstrøm. Forkert Faren fra svejserøg og gasser kan reduceres ved at: Sørge for god ventilation og punktudsugning. Svejse med rigtigt indstillede svejseparametre, da en rolig og stabil lysbue uden sprøjt giver den mindste svejserøg. Bruge svejsepistol med indbygget udsugning. Undgå at holde hovedet lige over den røgsøjle, der stiger op fra smeltebadet. Benytte svejsehjelm med filter eller friskluftstilførsel. Beskyttelsesgassen, der anvendes til MAG-svejsning, indeholder argon eller kuldioxid (CO 2 ). Af disse er CO 2 den, man skal være mest forsigtig med at indånde, da den har en hygiejnisk grænseværdi på mg/m 3. Man skal især passe på ved svejsning i små rum, tanke og beholdere med dårlig ventilation, da beskyttelsesgasserne kan fortrænge den atmosfæriske luft, så iltindholdet bliver så lavt, at man risikerer at miste bevidstheden. Her skal man også være opmærksom på, at beskyttelsesgasserne er tungere end luften, så de samles ved gulvet eller i bunden af lukkede rum. Svejserøg ved svejsning med rørtråde Ved svejsning med rørtråde afhænger mængden af svejse røg i høj grad af rørtrådstypen om de er flux- eller metalfyldte, og om de er Korrekt Ved at undgå at holde hovedet hen over den opstigende røg mindsker man indåndingen af de skadelige svejsegasser. beregnet til svejsning med eller uden beskyttelses gas. De gasbeskyttede metalpulverfyldte rørtråde udvikler mindst røg, mens de rutile og basiske udvikler lidt mere. De typer rørtråde, der er selvbeskyttende med hen syn til beskyttelsesgas, ud vikler meget svejserøg, da det er svejserøgen, der skal fortrænge den atmosfæriske luft og beskytte smeltebadet. Smede06.indd :01:13

93 Svejsning 6 TIG-svejsning Benævnelser TIG-svejsning eller, som svejsemetoden tidligere benævntes, argonsvejsning er en amerikansk udviklet svejsemetode. TIG er en forkortelse af Tungsten Inert Gas. Tungsten er en wolframmalm med den gode egenskab, at den har et meget højt smeltepunkt. Inert Gas er en inaktiv gasart. At gassen er inaktiv, betyder, at den ikke kan indgå i kemiske forbindelser med andre stoffer. Der findes ikke nogen fælles betegnelse for denne svejsemetode. I England betegnes den GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), mens den i Tyskland betegnes WIG-svejsning (Wolfram Inert Gas). For at undgå misforståelser, hvis man skal arbejde ud fra udenlandske arbejdstegninger, har man en international standard, DS/EN ISO 4063, der angiver alle svejseprocesser med et nummer, som skal benyttes i forbindelse med svejsesymboler på tegninger. TIGsvejsning har nr Kode for TIG-svejsning. 141 TIG-svejsemetoden blev udviklet i 1940 erne til svejsning af aluminium- og magnesiumlegerede materialer. I begyndelsen var det især inden for våbenindustrien, at metoden blev udviklet og benyttet, men processen er igennem årene videreudviklet, så den i dag også er en anerkendt og meget benyttet svejsemetode inden for andre områder. TIG-svejsningens princip TIG-svejsning er en metode, hvor en elektrisk lysbue brænder mellem wolframelektroden og arbejdsstykket. Da lysbuen er meget varm og koncentreret, sker der en kontrolleret smeltning (svejsning) på arbejdsstykket. Beskyttelsesgassen ledes ved hjælp af gaskoppen ned omkring lysbuen for at beskytte denne og smeltebadet mod den atmosfæriske luft. Beskyttelsesgassen virker desuden som strømleder gennem lysbuen, og der opnås en svejsning, der er ren såvel indeni som ovenpå, da der ikke dannes slagge som ved elektrodesvejsning. TIG-svejsning adskiller sig fra de øvrige svejsemetoder ved, at elektroden ikke afsmeltes under processen og derved ikke indgår som tilsatsmateriale. Gaskop Inaktiv beskyttelsesgas Lysbue Wolframelektorde Smeltebad TIG-svejsning. TIG-svejsningens princip. Smede06.indd :01:14

94 TIG-svejsning Offshore-industrien. Kraftvarmeværkerne. Den petrokemiske industri. Levnedsmiddelindustrien. Den kemiske industri. Tilførsel af tilsatsmateriale. Tyndere materialer kan oftest sammensvejses uden brug af tilsatsmateriale det kaldes at løbe materialet sammen. Såfremt der skal anvendes tilsatsmateriale, tilføres det manuelt i form af svejsetråd på samme måde som ved gassvejsning. TIG-svejsning er begrænset i sin anvendelse, da den fx ikke kan benyttes, hvor det blæser, eller hvor der er meget træk. Beskyttelsesgassen omkring lysbuen bliver da blandet med den atmosfæriske luft, hvilket giver en dårlig svejsekvalitet. Røg og damp i større mængder på arbejdspladsen påvirker også svejseresultatet negativt. Indendørs kan der derimod opnås en meget god kvalitetssvejsning med TIG-svejsning, da metoden har følgende gode egenskaber: Koncentreret lysbue, der giver en lille varmezone og stor indtrængningsdybde. Der kan svejses uden tilsatsmateriale. God kvalitet af den færdige svejsning. Ingen efterbearbejdning af den færdige svejsning, da der ikke dannes slagge og svejsesprøjt. Da metoden giver gode forudsætninger for at producere et svejseprodukt af en særdeles høj kvalitet, hvor der sjældent findes fejl inde i svejsningen, anvendes metoden ofte, hvor disse krav stilles til det færdige produkt, som fx inden for: TIG-svejsning anvendes fortrinsvis til svejsning af tyndere materialer og mindre rørdimensioner. På grund af den lille mængde svejsemetal, metoden arbejder med, er den ikke økonomisk optimal ved godstykkelser over 6-8 mm. I så danne tilfælde anvendes TIG-svejsning ofte kun til svejsning af bundstrengen, mens mere produktive metoder som elektrode-, MIG/ MAG- eller pulversvejsning anvendes til opfyldning af svejsefugen. De fleste forekommende materialer kan TIG-svejses, bl.a.: Ulegeret og lavtlegeret stål. Rust- og syrefaste stål. Kobber og kobberlegeringer. Nikkel og nikkellegeringer. Aluminium og aluminiumlegeringer. Magnesium og magnesiumlegeringer. Titan. TIG-svejst bundstreng Opfyldning med elektrodesvejsning Kombineret TIG-Elektrodesvejsning. Smede06.indd :01:17

95 Svejsning 6 Lysbuen Som tidligere omtalt kommer smelteenergien ved TIGsvejsning fra den lysbue, der brænder mellem wolframelektroden og arbejdsstykket % af varmemængden Elektronvandring Jævnstrømssvejsning DC Ved TIG-svejsning med jævnstrøm er wolframelektroden oftest tilsluttet den negative pol (-). Elektronvandringen sker da fra den negative pol (-) mod den positive pol (+). Varmefordelingen mellem polerne er uens, da minuspolen (wolframspidsen) påvirkes med ca. 30 % og pluspolen (arbejdsstykket) med ca. 70 % af den samlede varmemængde. Svejsning med jævnstrøm, hvor wolframelektroden er tilkoblet minuspolen, anvendes til svejsning af: 0 Strømstyrke [ampere] + Periodetid TIG-vekselstrømssvejsning. [1 Hz] + Tid [sekunder] Ulegeret og lavtlegeret stål. Rust- og syrefast stål. Kobber og kobberlegeringer. Nikkel og nikkellegeringer. Titan. Svejsning med jævnstrøm, hvor wolframelektroden er tilsluttet pluspolen, anvendes kun meget sjældent. Wolframelektroden er her positiv i en halv periode og negativ i den næste halv periode, hvilket betyder, at varmeenergien fordeler sig med 50 % på wolframelektroden og 50 % på arbejdsstykket. Svejsning med vekselstrøm anvendes til svejsning af: Aluminium og aluminiumlegeringer. Magnesium og magnesiumlegeringer. 30 % af varmemængden Jævnstrømssvejsning, minuspol. Elektronvandring + Aluminium adskiller sig fra andre metaller ved, at den aluminiumsoxid, der dannes på dets overflade, har et smeltepunkt, der er ca. tre gange højere end aluminiums smeltepunkt, hvilket gør det meget vanskeligt at svejse, da oxidhinden skal brydes, før aluminiummet kan svejses. 1 Aluminium, smeltepunkt ca. 660 C. 2 Aluminiumsoxid, smeltepunkt ca C. 1 2 Vekselstrømssvejsning AC Ved TIG-svejsning med vekselstrøm skifter spændingen polaritet et vist antal gange pr. sekund. Her i Danmark har vi 50 perioder (Hz) pr. sekund. Aluminiums smeltepunkt. Smede06.indd :01:19

96 TIG-svejsning + Strøm [ampere] + Tid [sekunder] A TIG-svejsning af aluminium A Opbrydning af aluminiumsoxiderne. B Varmetilførsel til smeltebadet. Under vekselstrømsperiodens positive strømretningstid sker der en opbrydning af oxidhinden. Derved kan svejsningen i selve aluminiummet bedre finde sted. B + 6ms 20 ms 14 ms Eksempel 1 Periodens positive tidsdel er i dette tilfælde mindsket til 6 ms, det er 30 % af perioden. Den negative tidsperiode er 70 % eller 14 ms. Strøm [ampere] Strøm [ampere] + Tid [sekunder] + Tid [sekunder] 14 ms 6 ms Firkantet vekselstrøm. 10 ms 10 ms 20 ms Firkantet vekselstrømssvejsning Firkantet vekselstrøm kaldes også syntetisk vekselstrøm. Tidsperioden for denne type vekselstrøm er den samme som for den sinusformede vekselstrøm. På mange TIG-svejsemaskiner har man nu mulighed for at ændre på strømperiodernes tidsdel, som vist i eksempel 1 og ms Eksempel 2 Kurven her viser, at den positive tidsdel er øget, og at den negative da automatisk er mindsket. Den positive tidsdel er herved 70 % af perioden eller 14 ms. Den negative er 30 % eller 6 ms. Eksemplet viser, at varmefordelingen til arbejdsstykket og wolframelektroden kan reguleres. Ved svejsning af aluminium med svær opbrydelig oxidhinde kan det være en fordel at benytte en længere tidsdel på den positive del for at få en bedre oxidopbrydning (eksempel 2). Eksempel 1 giver derimod en bedre indtrængningsdybde i svejsningen. Smede06.indd :01:20

97 Svejsning 6 Strømstyrke [ampere] Pulsstrøm. 2 Grundstrøm. Pulssvejsning. 2 Pulssvejsning En videreudvikling af TIG-svejsning er svejsning med pulserende strøm. Ved svejsning med pulserende strøm skifter strømstyrken mellem to forskellige strømværdier, pulsstrøm og grundstrøm. Svejsning med pulserende lysbue. Der svejses, når pulsstrømmen er tændt, mens smeltebadet køles i den tid, grundstrømmen er tændt. I princippet opnås der herved en række af punktsvejs ninger med stør re eller mindre overlapninger afhængigt af, hvor hurtigt man fører TIG-svejsebrænderen fremad Grundstrømstid. 4 Pulsstrømstid. Tid [sekunder] Fordelen ved TIG-svejsning med pulserende strøm er, at man har gode muligheder for at styre varmetilførslen til svejsningen, hvilket bevirker en bedre gennemsvejsning, mindre deformation af grundmaterialet samt mindre risiko for svejsefejl ved begyndelsen og afslutningen af svejsningen. Pulserende svejsning benyttes derfor mest til svejsning af tyndere materialer og især i rustfast stål. Tænding af lysbuen Den enkleste måde at tænde lysbuen på ved TIG-svejs ning er ved at stryge wolframspidsen forsigtigt mod ar bejdsstykket, hvorved lysbuen tændes som ved elektrode svejsning. Denne metode indebærer, at der kan opstå tænd sår på emnet, samt øget risiko for indeslutnin ger af wol fram i svejsningen, da wolframspidsen kan knække af. Den mest almindelige måde at tænde lysbuen på er ved hjælp af en indbygget højfrekvensfunktion (HFfunktion), der øger frekvensen og svejsespændingen væsentligt. Vekselstrømmens normale svingninger på 50 Hz øges til ca Hz samtidig med, at de 220/380 V øges til mellem og V. Denne forøgede spænding mellem wolframelektroden og arbejdsstykket betyder, at man kan holde elektroden nogle millimeter over arbejdsstykket, før svejsningen startes. Når man starter svejsningen, opstår der en gnist udladning, som tænder lysbuen, uden at wolframspidsen har været i berøring med arbejdsstykket. Ulempen ved dette system er, at højfrekvensgeneratoren kan give forstyrrelser i tele- og radionettet og forstyrre følsomt måleudstyr og computere. Derfor kan man møde steder, hvor det er direkte forbudt at bruge HF-tænding. Pulsstrømstyrken og pulstiden indstilles enten på TIG-svejsemaskinen eller på en tilhø rende kontrolboks, også kaldet fjernbetjening. Fjernbetjeningsboks til indstilling af pulsstrømstyrken og pulstiden. HF-tænding. Smede06.indd :01:22

98 TIG-svejsning En anden form for styring af tændingen kan være en indbygget enhed, som er i stand til at begrænse kortslutningsstrømmen i tændingsøjeblikket, så wolframspidsen ikke brænder fast på arbejdsstykkets overflade. Tændingen af lysbuen begynder med, at man placerer wolframelektrodens spids på det sted, hvor svejsningen skal startes. Svejsemaskinen tændes med TIG-brænderens trykknap. Styringen sørger for, at der ikke sker noget, før brænderen løftes op til normal lysbuelængde. Lysbuen tændes herved, og svejsestrømmen styres automatisk op til den indstillede svejsestrøm. Denne form for styring betegnes Liftarc eller Liftig. Slope-down-funktionen, også kaldet kraterfyldning, har den fordel, at man kan få en gradvis reducering af svejsestrømmen ved svejsningens afslutning. Den gradvise reducering af svejsestrømmen bevirker, at smeltebadet størkner langsommere, end hvis lysbuen afbrydes hurtigt (svejsning uden slope-down), og risikoen for svejsefejl ved svejsningens afslutning nedsættes. Strømstyrke [ampere] 1 ESAB 2 3 Tid [sekunder] 1 Svejsestrøm. 2 Slope-up. 3 Slope-down. Slope-funktionen. Svejseudstyr til TIG-svejsning Grundudstyret til TIG-svejsning består af en strømforsyning, svejsebrænder med gaskop og elektrode samt et beskyttelsesgassystem med reduktionsventil og flowmeter. Procedure ved TIG-svejsning med lifttænding. En del udstyr har også indbygget en styring af beskyttelsesgassen, så man kan sikre sig, at der strømmer beskyttelsesgas ud til wolframelektroden, før lysbuen tændes, og at afbrydelsen af gassen forsinkes, efter at svejsestrømmen er afbrudt. Dette bevirker, at wolframelektroden og smeltebadet også er beskyttet mod den atmosfæriske luft under afkølingen. - + Af andre styringsfunktioner kan nævnes slope-funktionen. Ved slope-up sker der en gradvis forøgelse af strømmen ved start. Dette giver svejseren tid til at få placeret svejsebrænderen i den rigtige stilling, hvilket kan mindske risikoen for wolframindeslutninger i svejsningen. TIG-svejseudstyr. Smede06.indd :01:25

99 Svejsning 6 Strømforsyninger Strømforsyningen til TIG-svejsning, som vi i daglig tale kalder for svejsemaskinen, har normalt en meget faldende karakteristik. Spænding [volt] Strømkildens karakteristik. 1 Strømstyrke [ampere] Fordelen ved den her viste karakteristik er, at strømstyrken kun ændrer sig meget lidt, selvom man under svejsningen kommer til at hæve eller sænke svejsebrænderen med skiftende lysbuelængder til følge. Da stømforsyningen til TIG-svejsning og elektrodesvejsning har næsten den samme faldende karakterestik, har man fra mange fabrikanters side valgt at fremstille strømkilder, der kan bruges til begge svejsemetoder. Denne type har så indbygget en styring, der indeholder de tidligere nævnte funktioner som fx pulsfunktion, HF-enhed, lifttænding m.m. De sammenbyggede typer svejsemaskiner kan købes som dobbeltstrømsmaskinen, hvilket vil sige, at man ved hjælp af en omskifter selv kan vælge, om man vil svejse med (DC) jævn- eller (AC) vekselstrøm. DC 0 Migatronic TIG-svejsebrænder med regu le ring af svejsestrøm. AC Svejsemaskine med DC/AComskifter. Migatronic ESAB TIG-svejsebrænder. Svejsemaskine til TIG-, MIG/MAG- og -elektrodesvejsning. Smede06.indd :01:29

100 TIG-svejsning Mange af de TIG-svejsemaskiner, der kan købes i dag, er desuden også fremstillet således at de ud over at kunne bruges til elektrode svejsning også kan anvendes til MIG/MAG svejsning. Disse benævnes ofte mutimaskiner. De fleste nyere strømforsyninger har en trinløs strømregulering, der under selve svejsningen kan styres med en fjernbetjening, der kan være fodbetjent, eller indbygget i TIG-svejsebrænderen. ESAB TIG-svejsebrændere TIG-svejsebrænderens hovedopgave er at lede svejsestrøm og beskyttelsesgas frem til svejsestedet, og der findes i dag mange forskellige udformninger og størrelser afhængigt af, hvor de skal bruges, og hvor store maksimale strømbelastninger de kan tåle. Svejsebrænderen skal helst være let at håndtere og have lav vægt samt kunne svejse under dårlige pladsforhold. Derudover skal den være godt isoleret. Svejsebrænderens størrelse vil dog også være afhængig af, hvorledes den afkøles under svejsningen, da nogle svejsebrændere er konstrueret på en sådan måde, at det er den gennemstrømmende beskyttelsesgas, der køler, mens andre er konstrueret med kølekanaler, så de gennemstrømmes af kølevand. En vandkølet TIG-svejsebrænder er som regel mindre end en luftkølet brænder, der er beregnet til den samme maksimale strømbelastning. Der fremstilles luftkølede brændere for strømstyrker op til 200 ampere. Ved større strømstyrker anvendes vandkølede svejsebrændere. Fodbetjent fjernbetjening. Udvalg af TIG-svejsebrændere i forskellige størrelser. Migatronic Gennemskåret TIG-brænder. Smede06.indd :01:50

101 Svejsning 6 1 Multistik. 2 Dinsestik. 3 Hus, metal. 4 Strømgasnippel. 5 Selvskærende skrue. 6 Lynkobling, gas. 7 Løber. 8 Klemring. 9 Tast for TIG-regulering. 10 Kontakthus for regulering. 11 Leje for drejeknap. 12 Print for TIG-regulering. 13 Håndtag for TIG-pistol. 14 TIG 200-brændehoved. 15 Isolator. 16 Elektrodehætte, lang. 17 Elektrodeholder. 18 Elektrodetang. 19 Keramisk gasdyse. 20 Elektrode. 21 Styreledning. 22 Svejsekabel. 23 Krympeflex. 24 Sort neoprenslange. 25 Trykluftslange, PVC. 26 Knap for potentiometer. 27 Klemnippel for slange. Splittegning af TIG-brænder. Migatronic Gaskopper Gaskoppens funktion er at lede beskyttelsesgassen ned omkring svejsezonen, hvilket betyder, at den er udsat for store varmepåvirkninger. De findes i mange størrelser og udførelser, og oftest er de fremstillet af et keramisk materiale, fx aluminiumoxid, der tåler meget høje temperaturer, men er meget skørt. EKSEMPEL En gaskop nr. 8 har en indvendig diameter på 8/16 tomme eller omregnet 12,7 mm. Gaskoppens størrelse er afgørende for at opnå en tilstrækkelig beskyttelse af smeltebadet, de omkringliggende varme områder samt wolframelektroden. Som tommelfingerregel kan man regne med, at gaskoppens indvendige diameter skal være fire gange elektrodediameteren. Gaskoppens størrelse er dog ofte angivet med et nummer, der henviser til koppens indvendige diameter angivet ud fra 1 16 tomme. Gaskopper. Smede06.indd :01:54

102 TIG-svejsning Ulempen ved at benytte en gaslinse frem for en gaskop er, at den er dyrere i indkøb, samt at den har en større diameter end gaskoppen. Den store diameter er især generende ved svejsning på steder, hvor der er lidt plads, da den selvsagt fylder mere, og da den samtidig dækker for svejserens udsyn til smeltebadet. Gaslinser. Gaslinser Ved at udstyre svejsebrænderen med en gaslinse kan man opnå en forbedret gasbeskyttelse. Gaslinsen er konstrueret, så beskyttelsesgassen skal passere gennem et finmasket trådnet, der bremser de hurtigste gaspartikler og derved giver en mere ensartet gasstrøm ud af gaslinsen. Fordelen ved at anvende gaslinse er følgende: Beskyttelsesgasmængden kan reduceres med op til 50 %. Elektrodeudstikket kan øges, hvilket giver svejseren bedre overblik over svejseområdet. Dette er specielt vigtigt ved svejsning, hvor der er dårlige pladsforhold. Mindre følsomhed for træk, hvilket giver færre fejl i svejsningen (porer). Wolframelektroder Ved TIG-svejsning skal elektroden kunne tåle den høje tem peratur uden selv at smelte. Derfor er wolfram det mest benyttede materiale til fremstilling af elektroder til TIG-svejsning. Wolfram har et smeltepunkt på ca C. Ved at legere wolfram med metaloxider som: Thoriumoxid Zirkoniumoxid Ceriumoxid Lanthanoxid kan man forøge wolframelektrodens smeltepunkt, hvil ket indebærer, at den har længere standtid, bedre tænde genskaber, samt at den kan belastes med større strøm styrker, end den rene wolframelektrode kan. Generelt kan man sige, at elektroder af ren wolfram anvendes til vekselstrømssvejsning, mens thoriumlegerede elektroder anvendes ved jævnstrømssvejsning. De øvrige tre typer af legerede wolframelektroder kan anvendes til svejsning med såvel jævn- som vekselstrøm. Da alle wolframelektroder har samme blanke over flade, kan det være meget svært at skelne dem fra hinanden. Derfor har man en standardiseret farvemærkning af elektrodens yderste ende. Wolframelektroders mærkning og anvendelse. Gaskop. Gaslinse. Smede06.indd :02:10

103 Svejsning 6 Mærkningsfarven er bestemt ud fra, hvilket oxid samt hvor stor en mængde af denne wolframelektroden er legeret med. Mærkningsfarve Rød wolfram Grøn wolfram Sort wolfram Grå wolfram Orange wolfram Turkis wolfram Blå wolfram Guld wolfram Anvendelse Almindelig og rustfri stål (DC) Aluminium (AC) Almindelig og rustfri stål samt aluminium (AC/DC) Almindelig og rustfri stål samt aluminium (AC/DC) Almindelig og rustfri stål (DC) Almindelig og rustfri stål samt aluminium (AC/DC) Almindelig og rustfri stål samt aluminium (AC/DC) Almindelig og rustfri stål samt aluminium (AC/DC) Wolframelektroders mærkning og anvendelse. Elektrodedimension Wolframelektroderne fremstilles i forskellige diametre fra 0,5 til 8 mm, men de mest benyttede diametre til TIG-svejsning er 1,0 1,6 2,0 2,4 3,2 og 4,0 mm. Elektrodens diameter vælges ud fra den strømstyrke og strømart, der skal svejses med, hvilken type elektrode der ønskes anvendt, samt hvilket materiale der skal sammensvejses. En høj strømbelastning af wolframelektroden giver den mest stabile lysbue og dermed en bedre koncentration af varmen. Derfor skal elektroden belastes med en så høj strøm som muligt, dog uden at elektrodespidsen smelter. Amp. DC Amp. AC Elektrodediameter Pladetykkelse alm. og rustfrit stål (mm) Pladetykkelse aluminium (mm) Ø 1,0 mm ,5 Ø 1,6 mm ,5-2,5 Ø 2,0 mm ,5-4,0 Ø 2,4 mm Ø 3,2 mm Ø 4,0 mm Elektrodestørrelser og strømstyrke Tabellen kan være vejledende, når man skal vælge wol framelektrode. Elektrodens form En betingelse for at opnå et godt resultat ved TIGsvejsning med jævnstrøm er, at wolframspidsen er slebet på den rigtige måde. En tommelfingerregel, som kan anvendes til at opnå den korrekte størrelse af spidsningsvinklen, siger, at spidsen skal være dobbelt så lang som elektrodediameteren. FAKTA D Elektrodediameter, Ø S Spidsningsvinkel L Spidslængde L = 2 D Fx Elektrode Ø 2,4: L = 2 2,4 = 4,8 mm Rigtig spidsningsvinkel på wolframspidsen. En lille spidsningsvinkel giver et smalt smeltebad med en stor indtrængningsdybde. Jo større spidsningsvinklen er, desto bredere bliver smeltebadet. Lille spidsningsvinkel D Spidsningsvinklens betydning for indtrængningsdybden. S L Stor spidsningsvinkel Smede06.indd :02:13

104 TIG-svejsning Wolframelektrodens standtid kan forøges ved at bortslibe den yderste spids, så der fremkommer en flade med en diameter på ca. 0,5 mm. Det er vigtigt, at slibningen udføres korrekt, det vil sige i elektrodens længderetning, så slibesporene kommer til at ligge på langs af elektroden. 0,5 mm Forlængelse af wolframelek trodens standtid ved bortslibning af den yderste spids. Wolframsliber. ESAB Det anbefales, at man ikke sliber wolframelektroder på den samme slibesten, som benyttes til slibning af andre metaller. Hvis man ønsker en god og ensartet slibning af wolframelektroden hver gang, man sliber, kan man med fordel anvende en slibemaskine, der er specielt konstrueret til slibning af disse. Slibemaskinen har en diamantbelagt slibeskive, som giver et finere slibespor i elektroden. Som regel er denne type slibemaskine også på monteret en anordning med indstillelig anlægsvinkel, der er medvirkende til, at spidsningsvinklen er den samme hver gang, der slibes. Forkert slibning, der bevirker, at der dannes en stor lysbue med en bred varmezone. Slibning af wolframelektrode til vekselstrømssvejsning. Ved svejsning med vekselstrøm, hvor strømmen veksler mel lem positiv og negativ pol hele tiden, kan man ikke holde wol framelektroden spids, da den på grund af den store var mebelastning smelter bort. Det er derfor ikke nødvendigt at slibe elektroden spids før svejsning. Man behøver kun at slibe, så den får en svagt affaset kant. Korrekt slibning, der giver en lille lysbue med en smal varmezone. Elektroden vil da blive svagt afrundet under svejsningen, hvis man vel at mærke svejser med den rigtige strømstyrke i forhold til elektrodens diameter. Rigtig strømstyrke. Smede06.indd :02:15

105 Svejsning 6 For høj strømstyrke. Hvis elektrodespidsen bliver dråbeformet, når man har svejst, skyldes det, at strømmen har været for høj. Der er da risiko for, at wolframdråben kan løsne sig og falde ned i svejsningen. For at undgå, at dette sker, skal man vælge at udskifte elektroden til en med større diameter. Man kan også svejse med en for stor diameter på wolframelektroden, hvilket bevirker en ustabil lysbue samt en flad elektrode med en ujævn endeflade. Flowmeter. Migatronic For lav strømstyrke. Beskyttelsesgassystemet Beskyttelsesgassystemet ved TIG-svejsning består i hovedtrækket af en trykflaske, der er påmonteret en reduktionsventil, et flowmeter samt en magnetventil. Reduktionsventilens funktion er at reducere flasketrykket, der normalt er bar, til et passende arbejdstryk. Ved TIG-svejsning er det mængden af beskyttelsesgas, der er vigtig. Mængden måles af et flowmeter, der måler, hvor mange liter der løber igennem pr. minut (l/min). Flowmeteret fungerer ved, at den gennemstrømmende gasmængde hæver en kugle op i målerøret, hvor man så ud for kuglens top kan aflæse den gennemstrømmende mængde. Elga Principskitse af beskyttelsesgassystem. Principskitse af flowmeter. Smede06.indd :02:18

106 TIG-svejsning Ved brug af flowmetre bør man være opmærksom på, at målerøret skal stå lodret, samt at mange flowmetre har en skala for argon og en anden for CO 2. Som ekstra kontrol af, at den ønskede mængde beskyttelsesgas er til stede ved gaskoppens munding, kan man med fordel benytte et flowmeter, der måler direkte på gaskoppen. En korrekt indstillet gasbeskyttelse er meget vigtig ved TIG-svejsning. Ellers er der mulighed for dårlig kvalitet af svejsningen. Flowmåling ved gaskoppen. Gasbeskyttelsen skal være tilstrækkelig stor til at erstatte luf ten omkring svejsezonen. Den må dog heller ikke væ re så kraftig, at der opstår turbulens, da der så er ri si ko for, at der hvirv les luft ind i svejsezonen. Det gælder altså om at finde det rigtige gasflow, især i forhold til gaskoppens diameter, for at få den rigtige udstrømningshastighed. Liter/minut mm Sammenhæng mellem gasflow og dyse diameter. Beskyttelsesgasser Ved TIG-svejsning benyttes en inaktiv gas som beskyttelsesgas. Inaktive beskyttelsesgasser har den fordel, at de ikke reagerer med andre materialer, men kun giver en effektiv beskyttelse. Et af beskyttelsesgassens vigtigste formål ved TIGsvejsning er at beskytte smeltebadet og wolframelektroden mod den atmosfæriske lufts skadelige virkninger. Hvis der kommer luft ned til smeltebadet, før det størkner, dannes der porer i svejsningen samtidig med, at der dannes oxider på wolframelektrodens overflade, så denne må slibes igen, før den kan anvendes. Beskyttelsesgassen har også en vigtig funktion med hensyn til strøm- og varmeoverførsel i lysbuen, idet de inaktive gasarter ved opvarmning er gode elektriske ledere, dvs. at de er velegnede til at overføre strømmen fra wolframelektroden til smeltebadet. De mest benyttede beskyttelsesgasser ved TIG-svejsning er argon (Ar) og helium (He) samt blandinger af disse. Dårlig gasbeskyttelse giver porer i svejsningen. Oxygen (ilt) For stor udstrømningshastighed. Oxygen (ilt) Ren argon er den mest foretrukne beskyttelsesgas til manuel TIG-svejsning på grund af: En effektiv beskyttelse, der skyldes dens høje densitet. Argon er 1,4 gange tungere end luft, hvilket betyder, at argon daler ned og bliver liggende omkring Smede06.indd :02:19

107 Svejsning 6 svejseområdet i modsætning til helium, der er meget lettere end luft og derfor stiger til vejrs. Heliums densitet er en syvendedel af luftens. For at opnå den samme beskyttelse med helium som ved argon kræves det, at gasstrømmen er mindst to gange højere. På grund af den høje densitet er argon også bedre til stillingssvejsning samt mindre følsom over for træk i værkstedet. En god lysbuestabilitet, da argon giver en jævn og stabil lysbue, hvilket er specielt vigtigt ved vekselstrømssvejsning. En let tænding af lysbuen, da den er lettere at tænde i argon end i helium. Argon er normalt betydeligt billigere end helium, især da der kun skal bruges ca. den halve mængde. Helium har dog også fordele i forhold til argon, da den giver mere energi (varme) til arbejdsstykket end argon ved svejsning med tilsvarende strømstyrke. Derfor anvendes helium til svejsning i store materialetykkelser og i materialer med stor varmeledningsevne som fx kobber, da det mindsker behovet for forvarmning. Helium giver en dybere indtrængning af svejsningen end argon, når der svejses med den samme strømstyrke. Heliums evne til at overføre mere varme til arbejdsstykket bevirker, at svejsehastigheden øges så meget, at det gør det vanskeligt at udføre svejsningen manuelt, men det gør metoden særdeles velegnet til maskinel TIG-svejsning. Argon Helium Gastypens betydning ved samme strømstyrke. Gasbeskyttelse af svejsningens rodside Ved TIG-svejsning af almindeligt kulstofstål og lavt legerede stål er det ikke almindeligt, at man beskytter svejsningens rodside mod den atmosfæriske luft. Man accepterer i de fleste tilfælde, at der på svejsningens rodside og det tilstødende materiale dannes et oxidlag. Dette oxidlag kan blive så tykt, at det begynder at løsnes og skaller af. Oxidlaget kaldes også glødeskaller. Rodside svejst uden gasbeskyttelse. Glødeskaller I andre tilfælde, hvor der stilles specielle, store krav til kvaliteten samt krav om efterbearbejdning (fjernelse af glødeskaller), benyttes der gasbeskyttelse af svejsningens rodside (baggas). Et godt eksempel på dette er svejsning af hydraulikrør, hvor det er af stor vigtighed, at der ikke er glødeskaller inde i rørene. Ved TIG-svejsning af de højtlegerede stål som fx rustfaste stål dannes der også et oxidlag på svejsningens rodside, hvis den ikke beskyttes mod ilten. Oxidlaget, der er tyndere end glødeskaller, indeholder krom, som er taget fra materialet umiddelbart under oxidlaget. Dette område får derved et lavere indhold af krom og derved mindre korrosionsbestandighed. Det er derfor almindeligt, at man ved svejsning af rustfaste stål benytter baggasdækning af rodsiden. Rodbeskyttelse af plader kan foretages på forskellige måder. Den simpleste er at benytte en form for fastspændingsværktøj, der også kaldes for et svejsefikstur. Er der tale om svejsning af lange svejsesømme, kan man benytte en rodbeskyttelse, der følger svejsningen, så kun den del af samlingen, der er varm, beskyttes af gasdækningen. Smede06.indd :02:21

108 TIG-svejsning ESAB Baggas Modhold/varmeleder Rodbeskyttelse ved svejsefikstur. Plade Ved svejsning af rør kan rodbeskyttelsen udføres på to måder. Den ene måde er at fylde store dele af rørsystemet op med beskyttelsesgas (baggas) og svejse så mange svejsninger, som det er praktisk muligt. Dette er en kostbar metode, da der bruges mange liter beskyttelsesgas, og det tager lang tid, før man har sikkerhed for, at der ikke er mere luft i rørene. Den anden måde er at afspærre en mindre del af rørsystemet omkring samlingen. På denne måde skal der bruges mindre beskyttelsesgas, og det er hurtigere at fortrænge luften. Zintret metal TIG-svejsning af røranlæg. Til beskyttelse af svejsningens rodside benyttes såvel inaktive som reducerende beskyttelsesgasser. Af de inaktive beskyttelsesgasser er det hovedsageligt argon, der benyttes. At en beskyttelsesgas har en reducerende virkning, vil sige, at den kan optage den rest af oxygen (ilt), der evt. kan være tilbage inde i røret. Den mest benyttede reducerende beskyttelsesgas, der benyttes i dag, indeholder 90 % nitrogen (N 2 ) og 10 % hydrogen (H 2 ). Tætning Svejsning Zintret metal Baggas Wire for tilbagetrækning Flytbar rodbeskyttelse. Rør Baggasfyldt hulrum Baggasudstyr til rør. Indstrømning af baggas Smede06.indd :02:22

109 Svejsning 6 af svejsemetallet, fordi svejsezonen er beskyttet af den inaktive beskyttelsesgas. Ved TIG-svejsning af specielle legeringer eller i de tilfælde, hvor man ikke kender arbejdsstykkets kemiske sammensætning, kan det være vanskeligt at finde det rigtige tilsatsmateriale. Det er da muligt at klippe strimler af arbejdsstykket og bruge det som tilsatsmateriale. Baggasudstyr til rør i anvendelse. De her omtalte beskyttelsesgasser til TIG-svejsning forhandles i stålflasker, der er malet i bestemte farver, så man ud fra flaskens farve kan kende dens indhold. Se afsnittet Farvemærkning på gasflasker. Beskyttelsesgas Argon Helium Argon&Helium Nitrogen/Hydrogen Farvekode på flaskens skulder Mørkegrøn Brun Mørkegrøn/Brun Sort/Rød Flaskefarvekoder I Danmark males flaskerne i disse farver ud fra DS/EN Tilsatsmaterialer TIG-svejsning kan udføres med eller uden tilsatsmateriale afhængigt af pladetykkelse og fugetype. Ved svejsning i tyndere materialer under ca. 3 mm og visse fugetyper som bertlingsøm eller I-fuge er det ikke nødvendigt at bruge tilsatsmateriale, da emnerne her kan løbes sammen. Tilsatsmaterialet til TIG-svejsning indkøbes normalt i længder af 1 m. De mest benyttede diametre er 1,0 1,2 1,6 2,0 2,4 3,0 og 3,2 mm. Da tilsatstråd til TIG-svejsning u - middelbart ser ens ud uanset lege ringstype, har nogle fabrikanter valgt at mærke deres tråd ved at farve trådens ende. Andre har valgt at stemple trådens betegnelse i selve tråden, men dette kan ofte være svært at se på grund af den lille diameter. Farvemærket tilsatstråd. DMOG Stempelmærkning på tilsatstråd. Tilsatstrådene til TIG-svejsning skal opbevares tørt og varmt, da der ellers kan dannes rust på overfladen. Den tilsatstråd, der benyttes ved TIGsvejsning, skal have den samme sammensætning som arbejdsstykket, idet der ikke sker nogen kemiske ændringer Tilsatstråd til TIG-svejsning. Desuden er det vigtigt, at man er opmærksom på, at tilsatstråden er ren og fri for smuds, når den anvendes, da der ellers er stor risiko for, at der opstår forringelse af svejsningens kvalitet. Smede06.indd :02:24

110 TIG-svejsning Tilsatstråd på spole Mekanisk tilføring af tilsatstråd. Drivruller Trådleder Maskinel TIG-svejsning TIG-svejsning kan også udføres med maskinelt udstyr, der som regel giver en mere ensartet svejsning med en bedre kvalitet, end den manuelle metode gør. Ved maskinel TIG-svejsning benyttes der stort set samme grundudstyr som ved manuel TIG-svejsning, og svejseteknikken er også den samme. Svejsebrænderen er monteret på en styret maskine, der kan udføre de funktioner, den indstilles til. Hvis der skal benyttes tilsatstråd, føres den fra spolen gennem trådledere og frem til smeltebadet. Automatisk TIG-svejseanlæg. Migatronic Maskinel TIG-svejsning har fået stor udbredelse ved svejsning af tyndere rustfaste rør, som fx benyttes på mejerier, bryggerier og inden for den kemiske industri. ESAB Automatisk TIG-svejsning af rør. ESAB Automatisk TIG-svejseanlæg, langsømsautomat. Smede06.indd :02:30

111 Svejsning 6 Miljø og sikkerhed De sikkerhedsproblemer, der skal tages hensyn til ved TIG-svejsning, adskiller sig ikke væsentligt fra dem, der er beskrevet under Elektrodesvejsning. Der er dog på nogle områder særlige faktorer, der gør sig gældende ved TIG-svejsning. Disse vil vi se nærmere på. Personlig sikkerhed Da der ikke dannes så meget svejserøg ved TIG-svejsning, at det kan slø re lyset fra lysbuen, er det vigtigt at beskytte sig mod lyset. TIG-lysbuen udsender en meget kraftig ultraviolet stråling. Det er derfor af stor vigtighed, at svejseren er iført heldækkende beklædning samt handsker. Strålingen kan ellers give forbrændinger af huden, og da TIG-svejsning ofte benyttes til svejsning af blanke materialer som rustfast stål og aluminium, skal man være særligt opmærksom på at beskytte sig selv og omgivelserne mod det reflekterende lys, der opstår. Migatronic Til TIG-svejsning be nyttes ofte tyndere og dermed mere smidige svejsehandsker end dem, der bru ges til elektrodesvejsning. Fordelen ved at benytte denne type svejsehand- TIG-svejsehandsker. ske er, at den giver bedre føling ved tilsætning af tilsatstråden, så man opnår den ønskede ensartede svejsning. Ulempen ved at benytte disse handsker er, at man kun må bruge dem, når man svejser, da de ikke er særligt bestandige mod varme samtidig med, at de ved håndtering af svejsematerialet kan blive tilsmudsede. Det er vigtigt for kvaliteten af den færdige svejsning, at der benyttes rene handsker, så der ikke påføres smuds til tilsatsmaterialet. Svejserens øjne og ansigt skal naturligvis også beskyttes mod svejselyset af en svejseskærm. Da TIG-svejsning kræver, at man skal bruge begge hænder, må der benyttes en svejsehjelm. Svejsehjelm ESAB TIG-svejsehjelm. Sikkerhedsudstyr ved TIG-svejsning. TIG-svejsehandsker Den mest benyttede type er med observationsglas, som gør det muligt at se, hvor wolframelektroden er placeret i forhold til arbejdsstykket, før lysbuen tændes. Beskyttelsesglasset i hjelmen skal have tilstrækkelig lystæthed i forhold til den svejsestrømstyrke, der anvendes. Lystæthed (DIN-nr.) Strømstyrke (Ampere) Anbefalet lystæthed ved TIG-svejsning. Smede06.indd :02:47

112 TIG-svejsning Svejserøg ved TIG-svejsning Når man TIG-svejser, ses der ingen eller næsten ingen røgudvikling, men der udvikles alligevel sundhedsskadelige stoffer. De sundhedsfarlige stoffer, der dannes ved TIG-svejsning, kan groft opdeles i: Den aktuelle beskyttelsesgas. Metaloxider. Nitrøse gasser. Ozon. Argon er i sig selv ikke direkte skadelig, men man skal være opmærksom på, at argon er tungere end luft, og at den fortrænger luftens ilt. Dette skal man især være opmærksom på ved svejsning i lukkede rum, hvor man kan risikere at miste bevidstheden på grund af iltmangel. Ved svejsning vil der altid ske en fordampning fra det smeltede materiale i form af oxider. Oxiderne stiger normalt til vejrs med svejserøgen. Da TIG-svejsning ofte udføres i højtlegerede stål som nikkel- eller aluminiumslegeringer, skal man være opmærksom på, at svejserøgen kan indeholde oxider af bl.a. krom, nikkel, aluminium og kobber, der alle er tildelt en meget lav hygiejnisk grænseværdi. Nitrøse gasser er en fælles betegnelse for en gruppe stoffer, der udvikles, når den atmosfæriske luft omkring gasdækningen opvarmes. Der sker her en kemisk reaktion mellem kvælstof (nitrogen) og ilt (oxygen). Ved TIG-svejsning udvikles der kun mindre mængder nitrøse gasser. N 2 + O 2 > 2NO 2NO + O 2 > 2NO2 TIG-svejsning i et lille rum. Hvis der svejses i små rum, skal der derfor anvendes friskluftsudstyr. Dannelse af nitrøse gasser, de såkaldte No x -er. Ozon (O 3 ) dannes, hvor luftens ilt udsættes for en ultraviolet stråling med bølgelængder på 130 til 175 nanometer. O 3 O 3 O 2 + O O+ O 2 O 2 UV-stråling ESAB Friskluftshjelm. Ozondannelse. Smede06.indd :02:52

113 Svejsning 6 Forkert Korrekt Svejseren bør forsøge at holde hovedet uden for den opadstigende svejserøg. Den ultraviolette stråling fra lysbuen spalter oxygenmolekylerne (O 2 ) til to frie oxygenatomer (O). De to frie oxygenatomer reagerer da sammen med to oxygenmolekyler og danner derved ozon (O 3 ). Ultraviolet stråling med den nævnte bølgelængde har en kort rækkevidde i luft. Derfor dannes den største mængde ozon nær ved lysbuen. Ozonen transporteres bort fra lysbuen med den varme søjle af røg og gas, der stiger op fra svejsezonen, og udgør derved en fare for svejseren. Ozonen nedbrydes meget let, og den er kun til stede i det område, som de ultraviolette stråler påvirker. Som det ses af ovenstående figur, er det meget vigtigt at være opmærksom på at holde ansigtet og dermed indåndingszonen fri af den opstigende svejserøg. Prøv en gang imellem at se på din svejseskærm. Er den farvet af svejserøgen, har du sikkert indåndet en del af røgens farlige partikler. Smede06.indd :02:54

114 vejsning Andre svejsemetoder Andre svejsemetoder Holder for bolt og keramikring Boltesvejsning Boltesvejsning er halvautomatiseret lysbuesvejsning, hvor der dan nes en lysbue mellem en den af bolten og det grundmateriale, s om bolten skal svej ses på. A Bolt, der skal påsvejses Grundmateriale Keramikring Lysbue Smeltebad B Keramikringen omslutter boltens ende under svejseforløbet for at beskytte lysbuen mod den atmosfæriske luft og for at forme det smeltede metal, der bliver presset op, når bolten presses ned i smeltebadet. Boltesvejsning. Köster Danmark ApS I de fleste tilfælde yder keramikringen beskyttelse nok mod den atmosfæriske luft, men i specielle tilfælde, som fx ved boltesvejsning i aluminium, skal der tilføres yderligere beskyttelse i form af en inaktiv gas. C Boltesvejsningens princip Princippet ved boltesvejsning er, at der dannes kontakt mellem enden af bolten og grundmaterialets overflade ved, at bolten placeres på denne (A). Lysbuen fremkommer ved, at spændingen stiger, når bolten hæves fra grundmaterialet, hvorved lysbuen dannes. Der fremkommer herved et smeltebad på grundmaterialet samtidig med, at boltens ende smelter (B). Når den forudindstillede svejsetid er udløbet, presses bolten ned i smeltebadet hvorefter svejsningen størkner (C). Efter svejsningen fjernes resterne af keramikringen, og svejsningen er fædig (D). D Emner til boltesvejsning. Köster Danmark ApS Den her beskrevne form for boltesvejsning benævnes af mange som boltesvejsning med løftetænding. En variation af denne metode benævnes korttidsboltesvejsning, der især er egnet til påsvejsning af bolte med en diameter på op til ca. 10 mm på tynde plader. Den korte opvarmningstid af grundmaterialet gør, at denne metode især er velegnet til svejsning af bolte på galvaniserede plader. En anden form for boltesvejsning er kondensatorsvejsning eller tapsvejsning, som den også kaldes. Smede06_2.del.indd :11:15

115 Svejsning 6 Holder Emne, der skal påsvejses Grundmateriale Lysbue A B Færdigsvejst emne Köster Danmark ApS Lysbue Smeltebad Emner til svejsning med kondensator. C Princippet ved kondensatorsvejsning. Ved kondensatorsvejsning er der drejet en lille tap på enden af det emne, der skal svejses. Tappen sættes i kontakt med grundmaterialet (A). Når svejsestrømmen fra den opladede kondensator frigøres, opstår der er lysbue (B). Lysbuen danner et smeltebad på grundmaterialet samtidig med, at den lille tap smelter (C). Delene trykkes under hele forløbet sammen af en fjedrende kraft, som påvirker emnet, indtil det flydende metal er størknet (D). D Kondensatorsvejsning har en meget kort lysbuetid på ca. 5 millisekunder, hvilket giver en meget lokal opvarmning. Metoden kan derfor med fordel anvendes ved svejsning på tynde plader med en godstykkelse på 1-1,5 mm, uden at der opstår varmemærker på pladens bagside. Boltesvejsning anvendes til fastsvejsning af bolte, skruer, gevindtappe, gevindbøsninger, styrestifter, isoleringspinde, betonankre, armeringsjern m.m. Princippet for denne form for boltesvejsning er, at der er tale om en kortvarig lysbue med stor energi, der smelter overfladerne, før de bliver trykket sammen. Energien til lysbuen er normalt lagret i en kondensator. Det er denne, der har givet metoden sit navn. Boltesvejsemetode Boltdimention diameter = ø Minimum godstykkelse mm Svejseposition Boltesvejsning med keramiksikring 1/ Boltesvejsning med beskyttelsesgas 1/ Korttidssvejsning 1/8 maks. 10 Kondensatorsvejsning 1/ Köster Danmark ApS Bolte med gennemgående gevind på flange til fastgørelse af dæksel. Boltesvejsedata. Smede06_2.del.indd :11:32

116 Andre svejsemetoder Pulversvejsning Pulversvejsning er en automatiseret form for lysbuesvejsning, der til en vis grad har mange ting til fælles med MAG-svejsning. Köster Danmark ApS Påsvejsning af gevindbolte som monteringshjælp ved skibsbygning. Princippet ved pulversvejsning er, at lysbuen og smeltebadet er fuldstændig dækket af et lag granuleret pulver, der beskytter svejsezonen mod den atmosfæriske lufts skadelige virkninger. Det ubeklædte tilsatsmateriale, der benyttes til svejsningen, føres frem til smeltebadet fra en eller flere trådruller efter samme princip, som vi kender det fra MAG-svejsning. Pulveret føres ned fra en beholder, så det placeres foran svejsehovedet. Lysbuen, der brænder i et hulrum under pulveret, er ikke synlig, så svejseren behøver ikke at benytte svejseskærm. En del af pulveret smelter og opbygger herved et beskyttende lag af slagge oven på svejsningen på samme måde som ved svejsning med beklædte elektroder. Tilsatstråd Fremføringsruller Strømkilde Köster Danmark ApS Gevindbolte til dæksel for mandehul ved tank- og skibsbygning. Pulversuger Kontaktdyse Pulvertilførsel Slagge Lysbue Smeltebad Grundmateriale Svejsemetal Pulversvejsningens princip. Smede06_2.del.indd :11:38

117 Svejsning 6 Det pulver, der ikke smelter, suges op, og det kan bruges igen. Pulveret, der også betegnes som flux for pulversvejsning, forhandles i flere forskellige typer betegnet ud fra deres kemiske sammensætning. Betegnelsen for de forskellige pulvertyper er som ved de beklædte elektroder: Sur. Neutral. Basisk. Tilsatstråden er som regel en massiv tråd med diametre fra 0,8 til 6 mm, men der kan dog også benyttes rørtråd og båndtråd. Typen af tilsatstråd og pulver vælges ud fra, hvilket grundmateriale der skal svejses i. Metoden benyttes til såvel svejsning i ulegeret som legeret stål. ESAB Pulversvejseudstyr monteret på selvkørende vogn (traktor). Når der svejses med pulversvejsning, kan dele af pulversvejseudstyret være monteret på en selvkørende vogn, kaldet traktor, der bærer pulverbeholderen, trådrullen samt trådreguleringsenheden. Udstyret kan også hænges op i en form for bom over emnet. Denne metode benyttes ved svejsning med flere tilsatstråde på samme tid samt ved svejsning af runde roterende emner. Pulversvejsningsmetoden er kendetegnet ved, at den har en meget stor nedsmeltnings- og svejse hastighed, hvilket gør den velegnet til svejsning af store kantog stumpsømme, som især findes inden for skibsbygningsindustrien, brobygning og ved bygning af offshore- installationer. Desuden benyttes metoden til svejsning af rør og trykbeholdere. Den mekaniserede svejseform gør det muligt at styre svejseparametrene meget nøjagtigt, hvilket bevirker, at der kun er en lille risiko for svejsefejl, samt at en svejsning udført som pulversvejsning har en god og ensartet kvalitet med en pæn overflade. Pulversvejsning. ESAB Smede06_2.del.indd :11:43

118 Andre svejsemetoder Modstandssvejsning Ved modstandssvejsning udnytter man den varme, der dannes i et materiale på grund af dets modstand mod elektrisk gennemstrømning. De materialer, der skal sammensvejses, opvarmes ved strømgennemgang til omkring smeltetemperaturen, og ved samtidig at trykke emnerne sammen dannes der en svejsning. Svejsningen udføres uden brug af tilsatsmateriale. Modstandssvejsning er en fællesbetegnelse for punktsvejsning, rullesvejsning og stuksvejsning. Punktsvejsning Ved punktsvejsning svejses overlappende plader sammen i nogle punkter. Princippet for punktsvejsning er, at man ved hjælp af to vandafkølede kobberelektroder sammenpresser emnerne. Der sendes herefter en kortvarig strøm fra den ene elektrode gennem pladerne til den anden elektrode. På grund af den store elektriske modstand i pladerne opnås den nødvendige svejsetemperatur. For at opnå den optimale linseformede punktsvejsning skal der være en nøje sammenhæng mellem elektrodetrykket, svejsestrømmen og svejsetiden. Punktsvejsning benyttes til samling af tyndere pladeemner, der fx findes i karrosserier til biler, køle-fryseskabe, garderobeskabe, reoler, busser, togvogne osv. Rullesvejsning Ved rullesvejsning er punktsvejsningens to elektroder udskiftet med to kobberruller. De overlappende plader køres frem mellem rulleelektroderne, og der laves en række punktsvejsninger. Disse punktsvejsninger kan udføres som overlappende punktsvejsninger eller som enkelte punkter med afstand imellem, der afhænger af kravet til samlingens styrke og tæthed. Rullesvejsning kan således svejse en samling, der er vand- og lufttæt. Rullesvejsning eller, som den også benævnes, sømsvejsning benyttes fortrinsvis til svejsning af emner, der skal være tætte, fx radiatorer, kølere, beholdere, blik emballage, benzintanke, stålvaske, tønder m.m. Svejsestrøm Kobberrulle Kobberelektrode Tryk Trykkraft Omdrejningsretning Punktsvejsning Svejsestrøm Punktsvejsninger Kølevand Princip for punktsvejsning. Princip for rullesvejsning. Smede06_2.del.indd :11:49

119 Svejsning 6 Stuksvejsning Stuksvejsning eller brændstuksvejsning benyttes til at sammensvejse to emner, der har næsten samme facon. De emner, der ønskes sammensvejst, skal være bearbejdet i enderne, så der er berøring på hele arealet. Emnerne spændes op i kontaktbakker på en sådan måde, at enderne støder op mod hinanden. Den ene kontaktbakke er fast, mens den anden er bevægelig i længderetningen. Faste bakker Emne, der skal svejses Holdekraft Svejsesvulst Bevægelige bakker Strukkraft Svejsestrømmen ledes fra den ene kontaktbakke til den anden gennem emnerne, hvorved de sammenstødende ender opvarmes. Samtidig med opvarmningen presses de sammen, og der opstår en svejsning og stukning af materialet. Metoden, der er hurtig at benytte, giver en god svejsekvalitet og benyttes til sammensvejsning af dele til gear, cykelfælge, bilfælge, dør- og vinduesrammer i aluminium, kædeled, jernbaneskinner, rør osv. Princip for stuksvejsning. Wolframelektrode Plasmagas Kølevand Bevægelige bakker Plasmasvejsning Plasmasvejsning er en videreudvikling af TIGsvejsemetoden, hvor en lysbue brænder mellem en elektrode af wolfram og arbejdsstykket. Wolframelektroden sidder ved plasmasvejsning i en vandkølet gasdyse, som også gennemstrømmes af plasmagassen. Som regel benyttes der ren argon som plasmagas, men andre typer og blandinger af gas kan også benyttes. Emne Princip for plasmasvejsning. Gasdyse Pilotlysbue Plasmalysbue Tændingen af plasmalysbuen sker for de fleste svejseanlægs vedkommende ved hjælp af en lille hjælpe lysbue, også kaldet en pilotlysbue, der fremkommer mellem wolframelektroden og gasdysen. Plasmagassen tvinges sammen med lysbuen gennem et lille hul i dysens spids, hvorved der dannes en plasma lysbue mellem dysen og arbejdsstykket. Plasmalysbuen, der er meget koncentreret, har en temperatur, der ligger mellem C og C. Under hele svejseforløbet skal lysbuen og smeltebadet beskyttes mod den atmosfæriske lufts skadelige virkninger, og på samme måde som ved TIG-svejsning anvendes den inaktive beskyttelsesgas argon. Smede06_2.del.indd :11:51

120 ndre svejsemetoder Andre svejsemetoder Plasmasvejsning adskiller sig fra TIG-svejsning ved, at plasmalysbuen er stabil og koncentreret selv ved svejsning med en lille strømstyrke. Dette udnyttes ved den såkaldte mikroplasmasvejsning, hvor der kan svejses i materialer, der har godstykkelser helt ned til 0,01 mm. Ved plasmasvejsning af pladetykkelser på op til 6 til 8 mm uden skærpning anvendes det såkaldte keyhole-princip (nøglehuls-princip). Her anvender man så kraftig en plasmalysbue, at der dannes et gennemgående hul i arbejdsstykket lige under lysbuen. Bag dette hul forenes det smeltede metal fra hulkanterne til en sammenhængende smelte, som størkner og danner svejsegodset. Med keyhole-plasmasvejsning er indtrængningen dyb og snæver, og man får derved mulighed for at opnå fuldstændig gennemsvejsning. Det udnyttes til svejsninger af samlinger, hvor der kræves en glat bagside fx hvis der ikke er mulighed for at komme til på den anden side. Plasmasvejsning er en metode, der giver svejsninger af meget høj kvalitet i såvel jernholdige materialer som ikke jernholdige, men metoden benyttes dog fortrinsvis til svejsning af rustfaste materialer. Svejsninger kan udføres såvel manuelt som maskinelt, men metoden bruges fortrinsvis inden for den automatiserede svejsning. Keyhole Smeltebad Keyhole-gennemsvejsning, princip. Automatiseret plasmasvejsning. Plasmalysbue I-fuge Migatronic Smede06_2.del.indd :11:51

121 Svejsning 6 Kontrol af svejsninger Det er med svejsning som med andre håndværksmæssige discipliner, at når der er en menneskelig faktor med i spillet, kan der opstå fejl. Det er praktisk taget umuligt at udføre en manuel svejsning, der er 100 %, som en svejsning skal være. Der vil altid være et eller flere punkter på svejsningen, der afviger fra det optimale. Årsagen til, at nogle af disse fejl og afvigelser forekommer, kan være svejseudstyret, der ikke er i orden, eller at man ikke har indstillet det optimalt. Den mest almindelige årsag til svejsefejl er svejseren, der måske ikke er dygtig nok, mangler den nødvendige rutine eller måske bare er ukoncentreret i et lille øjeblik. Der kan være tale om ydre fejl som fx, at svejsningen ikke har opnået den ønskede facon. Den kan nogle steder være for høj, mens den andre steder måske ikke er så stor, som det er krævet. Stumpsøm med indre fejl. men oftere ved svejsning af stål med større styrke og varmefasthed. Når man skal svejse i nogle af disse stål, er det vigtigt at følge den svejseprocedure eller svejseinstruks, man har fået udleveret. Det vil nedsætte risikoen for fejl. Kontrollen af de færdige svejsninger kan udføres på forskellige måder, der er bestemt ud fra de normer og standarder, som svejsningen og konstruktionen skal godkendes efter. Man inddeler normalt kontrolmetoderne i to grupper: Ikke destruktiv kontrol og destruktiv kontrol. Forskellen på de to kontrolmetoder fremgår af navnene. Ved destruktiv kontrol ødelægges svejsningen ved kontrollen i modsætning til ved ikke destruktiv kontrol, hvor kontrollen udføres på den svejsning, der indgår som en del af den færdige konstruktion. I langt de fleste tilfælde møder man den ikke destruktive kontrol af svejsninger. Kantsøm med varierende a-mål. Ved svejsning af stumpsømme med fuld gennembrænding kan der opstå gennemløb, hvilket vil sige, at der er kommet for meget svejsemetal på svejsningens bagside. Ud over de ydre fejl kan der under udførelsen af svejsningen også være opstået indre fejl, fx slaggeindeslutninger ved elektrodesvejsning, rester af wolfram ved TIG-svejsning eller, som det meget ofte ses, porer, der er små hulrum inde i svejsningen. Selvom svejseren har udført sit arbejde godt og fejlfrit, kan der være sket ændringer i grundmaterialets struktur i den varmepåvirkede zone, der gør, at svejsningen ikke har den ønskede styrke. Det sker dog normalt ikke ved svejsning af almindeligt konstruktionsstål som Fe 360, Destruktiv kontrol. Ikke destruktiv kontrol Når der tales om ikke destruktiv kontrol, vil man ofte møde betegnelsen NDT-kontrol, der er forkortelsen for den engelske betegnelse Non Destructive Testing. Smede06_2.del.indd :11:55

122 Kontrol af svejsninger Carl Bro Industri & Marine as Ikke destruktiv kontrol klargøring til radiografikontrol. Ikke destruktiv kontrol kan være: Visuel bedømmelse. Radiografikontrol, røntgen. Ultralydsprøvning. Magnetpulverprøvning. Kapillarfarveprøvning. Visuel bedømmelse Som nævnt er det meget svært at udføre en svejsning, der er helt ensartet. Derfor er der også opstillet regler og normer for, hvor store afvigelser der må være på en svejsning, for at den kan godkendes efter de opstillede krav. Man kan som regel godt selv se, hvis svejsningen ikke er helt fejlfri. Det kan fx være a-målet, der varierer i størrelsen, eller der kan være lidt sidekærv i dækstrengen. Man kan ofte have svært ved at se, om fejl og afvigelser på svejsningen er for store. Derfor vil vi i det følgende se nærmere på, hvilke visuelle krav der ifølge DS/EN ISO 5817 stilles til den færdige svejsning, for at den kan godkendes efter opstillede krav. En visuel bedømmelse er en vurdering af svejsningens overflade for at undersøge den for synlige fejl og afvigelser. Måling af svejsnings a-mål med a-målslære. Visuel bedømmelse af svejsninger efter DS/EN ISO 5817 DS/EN ISO 5817 er en fælles Europæisk Norm, der har fastlagt 3 kvalitetsniveauer for svejsninger i stål benævnt klasse B, C og D, hvor B er den bedste kvalitet og D den dårligste. Kvalitet D er som nævnt den dårligste kvalitet efter normen, og det er ikke så ofte, at en svejsning af denne kvalitet kan accepteres, hvis der er opstillet krav til kvaliteten. Kvalitet C er den mest benyttede kvalitet ved de svejse opgaver, hvor der er krav om kvalitet, fx: Ved skibsbygning. Mindre fjernvarmerør. Svejsning på konstruktioner, hvor der ikke er risiko for skader på personer, hvis konstruktionen bryder sammen. Kvalitet B kræves ved konstruktioner, hvor der er stor risiko for personskader, hvis der sker brud i svejsninger, fx ved: Offshore-installationer. Trykbærende anlæg som store kedler på kraftværker. Større hovedledninger for fjernvarme. Kranarme og lignende. Smede06_2.del.indd :11:57

123 Svejsning 6 Kravene til svejsningens kvalitet kan fx fastsættes af den, der konstruerer og beregner konstruktionen, den, der senere skal købe den færdige konstruktion, et forsikringsselskab som Norsk Veritas eller Lloyds, myndigheder som Skibstilsynet, Arbejdstilsynet og Energistyrelsen eller andre. Kvalitetskravet til svejsningen skal fremgå af tegningen eller beskrivelsen af emnet, og det er vigtigt, at man ved, om den svejsning, man skal i gang med at svejse, skal svejses til kvalitet B, C eller D. For at beskrive de forskellige tilladte fejlstørrelser ved brugen af DS/EN ISO 5817 benyttes følgende forkortelser og definitioner. FAKTA a - nominelt a-mål, der er det a-mål, som er foreskrevet på tegningen b - bredden af svejsesvulsten d - diameter af overfladepore h - fejlens størrelse, målt som bredde eller højde l - fejlens længde s - stumpsømmens nominelle tykkelse eller den foreskrevne indtrængningsdybde t - plade- eller vægtykkelse z - kantsømmens benlængde Definitioner Korte fejl - En eller flere fejl, der tilsammen ikke er længere end 25 mm målt inden for en sammenhængende længde af svejsningen på 100 mm eller 25 % af svejsningens længde, hvis denne er kortere end 100 mm. Systematiske fejl - Fejl, der er jævnt fordelt i svejsningen i den svejselængde, der skal undersøges, og hvor størrelsen på den enkelte fejl er inden for de fejlgrænser, der er angivet i tabellen. Projiceret område - Område, hvor fejl, der er fordelt i det volumen af svejsningen, der bedømmes, vises todimensionalt. Smede06_2.del.indd :12:01

124 Kontrol af svejsninger Kantsøm Beskrivelse t i mm Porer i overfladen 05 til 3 Grænser for fejl ved kvalitetsniveauer D C B d 0,3 s Ikke tilladt Ikke tilladt Maks. dimension for en enkelt pore. > 3 d 0,3 s men maks. 3 mm d 0,2 s men maks. 2 mm Ikke tilladt d h l Sidekærv Glat overgang kræves. Dette betragtes ikke som en systematisk fejl. 05 til 3 > 3 Korte fejl: h 0,2 t h 0,2 t men maks. 1 mm Korte fejl: h 0,1 t h 0,1 t men maks. 0,5 mm Ikke tilladt h 0,05 t men maks. 0,5 mm h 1 s Mangelfuld indtrængning Svejsningen har ikke opnået den foreskrevne indtrængningsdybde s. (h = manglende indtrængning) (1 = opnået indtrængningsdybde) > 0,5 Korte fejl: h 0,2 a men maks. 2 mm Ikke tilladt Ikke tilladt h Mangelfuld tilpasning For stor afstand mellem de dele, der skal svejses sammen, eller mangelfuld tilpasning. 05 til 3 > 3 h 0,5 mm + 0,1 a h 1 mm + 0,3 a men maks. 4 mm h 0,3 mm + 0,1 a h 0,5 mm + 0,2 a men maks. 3 mm h 0,2 mm + 0,1 a h 0,5 mm + 0,1 a men maks. 2 mm Overhvælvet (konveks) sømoverflade 0,5 h 1 mm + 0,25 b men maks. 5 mm h 1 mm + 0,15 b men maks. 4 mm h 1 mm + 0,1 b men maks. 3 mm b A h Ved en konveks svejsesøm er der forøget risiko for, at der kan opstå en uheldig kærvvirkning ved A. Kvalitetsniveauer for kantsømme. Smede06_2.del.indd :12:02

125 Svejsning 6 1 Kantsøm Beskrivelse t i mm 2 h For stort a-mål I mange tilfælde vil en svejsning svejst med for stort a-mål (2) blive godkendt. Det er dog meget uøkonomisk at svejse et for stort a-mål. (1 = foreskrevet a-mål) Grænser for fejl ved kvalitetsniveauer D C B 0,5 Ubegrænset h 1 mm + 0,2 a men maks. 4 mm h 1 mm + 0,15 a men maks. 3 mm 1 h For lille a-mål Svejsningen opnår ikke den fornødne styrke, når a-målet er for lille (2). (1 = foreskrevet a-mål) 05 til 3 > 3 Korte fejl: h 0,2 + 0,1 a Korte fejl: h 0,3 + 0,1 a men maks. 2 mm Korte fejl: h 0,2 mm Korte fejl: h 0,3 + 0,1 a men maks. 1 mm Ikke tilladt Ikke tilladt 2 Ulige store kateter 0,5 h 2 mm + 0,2 a h 2 mm + 0,15 a h 1,5 mm + 0,15 a h Nogle tegninger foreskriver, at svejsningen skal svejses med ulige store kateter. a Forkert overgang 0,5 α 90 α 110 α 110 (mellem overflade af grundmaterialet og svejsesøm ) α 1 α 2 Kvalitetsniveauer for kantsømme. Smede06_2.del.indd :12:03

126 Kontrol af svejsninger Stumpsøm Beskrivelse t i mm Porer i overfladen 05 til 3 d Maks. dimension for en enkelt pore. > 3 d 0,3 a Grænser for fejl ved kvalitetsniveauer D C B d 0,3 a men maks. 3 mm Ikke tilladt d 0,2 a men maks. 2 mm Ikke tilladt Ikke tilladt Mangelfuld indtrængning s = foreskevne indtrængningsdybde. (h = manglende indtrængning) 0,5 Korte fejl: h 0,2 s men maks. 2 mm Korte fejl: h 0,1 s men maks. 1,5 mm Ikke tilladt s Rodfejl Forekommer kun ved ensidig stumpsømssvejsning i såvel plade som rør. 0,5 Korte fejl: h 0,2 t men maks. 2 mm Ikke tilladt Ikke tilladt h h h Sidekærv Glat overgang kræves. Dette betragtes ikke som en systematisk fejl. 05 til 3 > 3 Korte fejl: h 0,2 t h 0,2 t men maks. 1 mm Korte fejl: h 0,1 t h 0,1 t men maks. 0,5 mm Ikke tilladt h 0,05 t men maks. 0,5 mm b Overvulst Der kræves en glat overgang mellem svejsning og grundmateriale. 0,5 h 1 mm + 0,25 b men maks. 10 mm h 1 mm + 0,15 b men maks. 7 mm h 1 mm + 0,1 b men maks. 5 mm h Gennemløb 05 til 3 h 1 mm + 0,6 b h 1 mm + 0,3 b h 1 mm + 0,1 b h b Ved gennemløb er der risiko for, at der kan opstå en uheldig kærvvirkning mellem svejsningen og grundmaterialet. > 3 h 1 mm + 1,0 b men maks. 5 mm h 1 mm + 0,6 b men maks. 4 mm h 1 mm + 0,2 b men maks. 3 mm Kvalitetsniveauer for stumpsømme. Smede06_2.del.indd :12:03

127 Svejsning 6 h Stumpsøm Beskrivelse t i mm t Forsætning Af fugekanter, plader og langsgående sømme > 3 h 0,25 t men maks. 5 mm Grænser for fejl ved kvalitetsniveauer D C B h 0,25 t men maks. 4 mm h 0,1 t men maks. 3 mm h t Forsætning af fugekanter, rør Kvalitetskravene er gældende for rundsømme i rør. 0,5 h 0,5 t men maks. 4 mm h 0,5 t men maks. 3 mm h 0,5 t men maks. 2 mm Mangelfuld opfyldning 05 til 3 Korte fejl: h 0,25 t Korte fejl: h 0,1 t Ikke tilladt h t > 3 Korte fejl: h 0,25 t men maks. 2 mm Korte fejl: h 0,1 t men maks. 1 mm Korte fejl: h 0,05 t men maks. 0,5 mm Indafhvælvning i roden Der kræves en glat overgang. 05 til 3 h 0,2 mm + 0,1 t Korte fejl: h 0,1 t Ikke tilladt h > 3 Korte fejl: h 0,2 t men maks. 2 mm Korte fejl: h 0,1 t men maks. 1 mm Korte fejl: h 0,05 t men maks. 0,5 mm h Sidekærv på rodsiden Glat overgang kræves. 05 til 3 > 3 h 0,2 t + 0,1 t Korte fejl: h 0,2 t men maks. 2 mm Korte fejl: h 0,1 t Korte fejl: h 0,1 t men maks. 1 mm Ikke tilladt Korte fejl: h 0,05 t men maks. 0,5 mm Overløbning af svejsemetal 0,5 h 0,2 b Ikke tilladt Ikke tilladt En fejltype, der især kan opstå ved svejsningi positionen side-ind PC. Kvalitetsniveauer for stumpsømme. Smede06_2.del.indd :12:04

128 Kontrol af svejsninger Røntgenstråling Strålekilde Emne Strålingens styrke bliver mindre, når den trænger gennem et emne af stål, men alle stråler går igennem og er med til at farve (sværte) den fotografiske film, der er placeret på emnets bagside. Filmen sværtes i forskellige nuancer afhængigt af, hvor svækkede strålerne er blevet under passagen af emnet. Jo tykkere materiale strålerne skal igennem, desto svagere bliver de, og dette kan ses på filmen som en lysere farve, fx, hvis der er gennemløb eller overhøjde på dækstrengen. Man kan også se, om svejseren har glemt at fjerne eventuelle svejsesprøjt fra svejsningen og det omkringliggende grundmateriale. Røntgenkontrol, skematisk. Film Radiografikontrol, røntgen Den visuelle bedømmelse kan man selv være med til at foretage, da det er fejl på svejsningens overflade, der bedømmes. Modsat er det med radiografikontrol, der bruges til at påvise indre fejl i selve svejsningen som fx porer, kraterporer, slaggeindeslutninger, indeslutninger af wolfram, fejl i roden, bindingsfejl mellem strengene og grundmaterialet samt revner. Kontrollen viser dog også, hvis der er fejl på svejsningens overflader, hvilket kan være en fordel. Især hvis det er en svejsning i et rør, hvor vi ikke kan bedømme svejsningens rodside visuelt. Det er fejl som gennemløb, skiftefejl, overløbning af svejsemetal, sugning, indadhvælvning samt sidekærv, der kan afsløres på svejsningens overflade. Princippet ved radiografikontrol af en svejsning er, at den gennemstråles af røntgen- eller gammastråler, der begge har den egenskab, at de kan trænge igennem faste stoffer som fx stål. Modsat bliver filmen mørk de steder, hvor der ikke er så meget materiale, som gennemstråles, fx hvis disse passerer gennem et hulrum (pore) eller en slaggeindeslutning, hvilket kan ses som en mørk aftegning på filmen. Det samme gør sig gældende, hvis der er sidekærv, sugninger eller mangelfuld opfyldning på svejsningens overflade. Filmen mærkes ved, at man på overfladen af det svejste emne placerer blytal. Målebånd og billedindikator gennemstråles også, hvorved de giver en meget lys aftegning på filmen. Porer 10 Svejsesprøjt Målebånd Sidekærv PA 11 Slaggeindeslutninger 30 Billedindikator Gennemløb PA 11 Nummeret på svejseren Svejsestillingen Pilemærke Svejsningens identifikationsnummer Røntgenkontrol i anvendelse. Resultat af radiografikontrol Målebåndet gør det lettere at finde fejlene på det svejste emne, hvis det skal repareres. Pilemærket benyttes mest i forbindelse med radiografiundersøgelse af rør, hvor det bruges til at vise målebåndets nulpunkt samt placeringen af filmen på røret. Billedindikator medtages som kontrol af, at billedkvaliteten er, som den skal være. Smede06_2.del.indd :12:04

129 Svejsning 6 Resultatet af en sådan radiografikontrol er vist i den foregående figur, hvor man også kan se, hvad der kan aflæses på den færdige film. Bedømmelsen af filmen kan først ske, efter at denne er fremkaldt og tørret. Filmen er negativ på samme måde som de negativer, man får, når man indleverer en film fra sit kamera til fremkaldelse. Det er kun muligt at vurdere filmen ved hjælp af et specielt udstyr, som kaldes en betragterkasse. Den består af en kraftig lysgiver, der kan gennemlyse filmen, så de forskellige farvenuancer træder frem. Carl Bro Industri & Marine as Billedindikator Billedindikatoren består af syv blytråde i forskellige tykkelser. En del af disse skal være synlige på filmen. Oftest kan man ik ke foretage røntgenkontrol af en kantsøm, da den har forskellige godstykkelser. Røntgen- og gammastråler er sundhedsskadelige. Derfor er der store krav til sikkerheden, når der skal foretages røntgenkontrol af Opstilling til radiografikontrol. svejsninger. Mindre emner, der er lette at transportere, fotograferes i specielle rum, der er opbygget af beton og armeret med bly. I disse rum kan man tillade sig at benytte en stærkere strålingskilde, så det færdige billede bliver mere tydeligt. Svejsninger på større emner som offshore-installationer, kraftværkskedler, skibe, broer osv. fotograferes på stedet med et transportabelt udstyr. Strålerne fra dette udstyr er også skadelige, så der er normalt en sikkerhedsafstand på 20 til 50 meter, afhængigt af strålernes styrke. Denne sikkerhedsafstand skal man overholde, hvis der filmes på arbejdspladsen. Betragterkasse til vurdering af filmen. Ulempen ved radiografikontrol af svejsninger er, at man ikke kan se, hvor langt nede i svejsningen eventuelle fejl befinder sig. Det kan ellers være en fordel at vide, når fejlen på et senere tidspunkt skal repareres. Overholdelse af sikkerhedsafstand ved radiografikontrol. Smede06_2.del.indd :12:07

130 Kontrol af svejsninger Ultralydsprøvning En anden form for kontrol af svejsninger og materialer er undersøgelse med ultralyd. Det foretages med et simpelt, bærbart ud styr, som er let at transportere ud til det sted, der skal undersøges. Princippet, der benyttes til ultralydsundersøgelse, er, at der fra et lille lydhoved, som føres langsomt hen over materialet, udsendes ultralydssvingninger. For at opnå den bedst mulige kontakt mellem lydhovedet og emnets overflade smører man overfladen med et geleagtigt materiale. Ultralyden sendes ned i emnet, hvor den fortsætter, indtil den møder modstand i form af en fejl, eller indtil den støder mod emnets modsatte overflade. Når ultralyden møder modstand, reflekteres den tilbage på samme måde som lyd, der kastes tilbage som ekko fra en væg. Bundekko Fejlekko Ultralydsprøvning. Lydhoved Carl Bro Industri & Marine as Ekkoet, der fremkommer ved ultralydsprøvning, kan aflæses på en lille skærm, hvor man ud fra højden af ekkoet kan se, om det er et såkaldt bundekko (emnets modsatte overflade) eller et fejlekko, der er kortere end bundekkoet. Ud fra disse ekkoer kan man bestemme Ultralydsundersøgelse af kantsøm. materialets godstykkelse, hvilket udnyttes til kontrol af fx pladetykkelsen i et ældre skibsskrog, vægtykkelsen i trykbærende anlæg m.m. Endvidere kan man se, om der er en fejl i emnet. Hvis der er en fejl, kan man bedømme, hvor lang den er, samt hvor dybt nede i emnet den er placeret. Ultralydsundersøgelse kan benyttes til kontrol af både kant- og stumpsømme. Metoden er især velegnet til at finde fejl som: Revner. Kraterrevner. Bindingsfejl. Sidekærv. Indadhvælvning i roden. Gennemløb. Den er derimod ikke særlig velegnet til at finde indeslutninger af porer og slagger. Ultralydsundersøgelse af stumpsøm. 20 Princippet for ultralydsprøvning. Ultralydsprøvning. Smede06_2.del.indd :12:23

131 Svejsning 6 Jernpartiklerne tiltrækkes af det afbøjede magnetfelt og danner derved en vold over revnen. Den vold, der dannes af de farvede jernpartikler, er meget bredere end revnen. Metoden kan således påvise mikroskopiske revner, der er så små, at de ikke kan ses med det blotte øje, før der påføres jernpartikler. Det er meget benyttet at farve svejsningen samt den varmepåvirkede zone med en lys kontrastfarve for at gøre det lettere at se eventuelle revner, og hvis man vil gøre det endnu lettere at se fejlen, kan man benytte jernpartikler, der er belagt med et fluorescerende stof. Når emnet så belyses med et ultraviolet lys, bliver fejlen meget synlig. Magnetpulverprøvning. Magnetpulverprøvning Prøvning med magnetpulver er en billig og effektiv metode til at finde eventuelle revner på overfladen eller lige under denne i materialer, der kan gøres magnetiske. Princippet ved metoden er, at man ved hjælp af en kraftig elektromagnet skaber et magnetfelt i det emne, der skal undersøges. Hvis der er revner i materialet, vil der ske en afbøjning i de magnetiske kraftlinjer, hvorved disse bliver tvunget ud til overfladen og danner et magnetisk lækagefelt. Lækagefeltet kan gøres synligt ved at påføre overfladen små farvede jernpartikler, der er opløst i en væske. Kapillarfarveprøvning Kapillarfarveprøvning anvendes fortrinsvis til at finde overfladerevner i ma terialer, der ikke la der sig magnetisere, som fx aluminium samt de fleste ty per rustfast stål. Carl Bro Industri & Marine as Udstyr til kapillarfarveprøvning. Prøvningen kan udføres på svejsninger, der lige er svejst, for at se, om der er fejl i selve svejsningen eller den varmepåvirkede zone. Desuden benyttes metoden til at undersøge ældre konstruktioner og maskindele, der har været i drift i en periode, for at afklare, om der eventuelt er opstået forskellige former for trætheds-/ ældningsrevner. Dette er især benyttet ved driftskontrol af flyvemaskiner. Revne Jernpartikler Princippet for magnetpulverprøvning. Magnetfelt Princippet ved kapillarfarveprøvning er, at man påfører emnets overflade en farvet indtrængningsvæske, der har den egenskab, at den kan trænge ind i selv meget små revner på grund af kapillarvirkningen. For at synliggøre, at der er revner i materialet, påføres der derefter en såkaldt fremkaldervæske. Fremkaldervæsken har den egenskab, at den, når den tørrer, kan virke som en slags trækpapir, der suger indtrængningsvæsken ud af revnen. Smede06_2.del.indd :12:27

132 Kontrol af svejsninger Destruktiv kontrol Når man taler om de destruktive kontrolmetoder i forbindelse med svejsning, benyttes de for det meste, når der skal fremstilles (svejses) en procedureprøve. Kapillarvæsken påføres. Procedureprøve En procedureprøve er en prøvesvejsning, der udføres for at kontrollere, om den færdige svejsning og grundmaterialet i den varmepåvirkede zone har de krævede mekaniske egenskaber, efter at den er færdigsvejst. Ved prøvesvejsningen skal man følge en på forhånd udfærdiget foreløbig svejseprocedure (pwps), der fortæller, hvilke parametre man skal følge under prøvesvejsningen. Prøvesvejsningen overvåges af godkendte svejsesagkyndige, der skal måle og registrere, om de angivne svejseparametre følges inden for de tolerancer, der er opstillet. Foreløbig svejseprocedure PWPS (Preliminary Welding Procedure Specifikation) Prøvesvejsning med tidtagning samt måling af svejsestrøm og -spænding Destruktiv og ikke destruktiv prøvning Fremkaldervæsken påføres, og revnen bliver synlig. Indtrængningsvæsken vil farve den tørrede fremkaldervæske i et område, der er flere gange bredere end revnen. Godkendt svejseprocedure WPAR (Welding Procedure Approval Record) Hvis der ønskes en særlig god påvisning af revnen, kan man med fordel benytte en fluorescerende indtrængningsvæske og ultraviolet lys på samme måde som ved en magnetpulverprøvning. Svejseprocedurespecifikation WPS (Welding Procedure Specifikation) Svejseprocedurespecifikation WPS (Welding Procedure Specifikation) Arbejdsinstruktioner Arbejdsinstruktioner Opbygning i en procedureprøve. Smede06_2.del.indd :12:31

133 Svejsning 6 Det prøvesvejste emne kontrolleres gennem en række af de destruktive test. Hvis resultaterne er tilfredsstillende, godkendes prøvesvejsningen som en procedureprøve (WPAR). På baggrund af den godkendte procedureprøve udfærdiges der herefter nogle svejseprocedurer (WPS er) eller arbejdsinstruktioner, som man skal følge ved en lignende svejsning i produktionen. Man har herved en god sikkerhed for, at den færdige produktionssvejsning har de samme mekaniske egenskaber, som procedureprøven har, når den er svejst med de samme parametre. De destruktive kontrolmetoder benyttes desuden ved nogle svejsemetoder som kontrol af de prøver, en svejser skal udføre for at få et svejsecertifikat. Foreløbig svejseprocedurespecifikation pwps pwps nr: 9401 Side: 1 af 2 Dato: Aktivitet: Udført i henhold til: EN 287 LYSBUESV. STUMPSØMME Suppl. spec.: SBC 44 Pkt 6 Godkendt tilsatsm. Grundmateriale: Gruppe: Godstykkelse: Rørdiameter: A: DS/CEN/CR ISO Imod B: DS/CEN/CR ISO Forvarme: 50 C Maks. interpass-temperatur 250 C Svejsestilling: PF Bagskinne: Ingen 60 ± 2 Fugeprofil: Opspænding: Se bem. 1 Hæftning: Opfugning: mm 2 Se bem. 1: Forvarme: Sømopbygning: Streng Svejseproces 1,5 ± 0,5 3,0 ± 1 0 Tråd/elektrode Dimension mm 1 2-N OK OK / / / /350 Streng Strøm Trådhast. Kont. Art A mm/min afst. 1 DC N DC Eksempel på svejseprocedurespecifikation. Volt Forvarme: Hæftlængde: Antal strenge: Anatal/meter: Stilling: 50 C 1 8 PF mm Fugeelektrode: Diameter: Lufttryk: Slibning: Ingen Bem.1. Clamps og/eller ophæftning i fugen anvendes i samme omfang som i prod. og iht. DS/EN 1011 Længde min. 4 x t, maks. 50 mm Hæftn. udf. med data som str. no. 1 Klassifikation DS 323/ISO 2560 E 51 5B 24 (H) E 51 5B 24 (H) Hast. m/min/ Str. længde mm Gas/pulver Gasflow: Energi MJ/m Bem. C mm bar l/min 1 1 Smede06_2.del.indd :12:32

134 Kontrol af svejsninger Slagsejhedsprøver Bøjeprøver Prøvningen foretages på prøvestænger, der er udtaget af prøvesvejsningen, og de kan være fremstillet som runde stænger eller som stænger med et kvadratisk tværsnit afhængigt af det emne, der skal prøves. Trækprøver Ud fra kurven kan man beregne prøveemnets mekaniske egenskaber med hensyn til brudstyrke Rm, flydegrænse Re og forlængelse A5 eller A10. Disse tre vær- Makrostrukturprøve Prøveemner til destruktiv kontrol. De prøveemner, der benyttes til den destruktive kontrol, kan udtages af prøvesvejsningen, som vist på figuren ovenfor. Destruktiv kontrol kan være: Trækprøvning. Slagsejhedsprøvning. Bøjeprøvning. Brudprøvning. Makrostrukturanalyse. Hårdhedsmåling. Trækprøvning Trækprøvningen udføres for at give oplysninger om svejsesamlingens styrke og sejhed. Med styrke menes, hvor stor en kraft der skal til for at ødelægge samlingen. Sejhed er, hvor meget samlingen kan give sig, dvs. forlænges, før den ødelægges. Carl Bro Industri & Marine as Prøvestænger til trækprøve. For at bestemme trækprøvens forlængelse mærkes denne op med et antal streger, som opmåles før og efter, at prøven er foretaget. I de fleste tilfælde vil bruddet ske ved siden af svejsningen i den varmepåvirkede zone, idet svejsemetallet som regel er stærkere end det grundmateriale, der svejses i. Emne før og efter trækprøve. Brud Trækprøvemaskinen er udstyret med en skriver, der under trækprøvningen optegner en kurve, der viser sammenhængen mellem den kraft, der trækkes med, og emnets forlængelse. Det optegnede diagram er samtidig dokumentation for, hvordan trækprøven er forløbet. Maskine til trækprøvning. Smede06_2.del.indd :12:33

135 Svejsning 6 dier vil man møde i materialekataloger og datablade for de elektroder og andre tilsatsmaterialer, der benyttes i forbindelse med svejsning. Brudstyrken (Rm) Den største trækspænding, materialet kan tåle at belastes med, inden det ødelægges, er brudstyrken. Brudstyrken angives i N/mm 2. Dette mål benyttes også til at angive styrken af stål. Fx er Fe 360 et stål, der har en minimum brudstyrke på 360 N/mm 2. 1 Udgangslængde. 2 Udgangslængde plus forlængelse. R m Brudstyrke. Re Flydegrænse. 1 R m R e Prøvningen foretages i en trækprø vemaskine, hvor emnet spændes op mellem maskinens spændeanordninger. Der trækkes langsomt i emnet, indtil det trækkes over. Træk [N/mm 2] Forlængelse [%] Flydegrænsen (Re) Flydegrænsen eller ela sticitetsgræn sen, som den også be tegnes, er et udtryk for, hvor meget mate rialet kan tåle at belastes, før det får en blivende formforandring. Flydegrænsen angives i N/mm 2. I praksis vil det sige, at hvis man træk ker i materialet med en kraft op til flydegrænsen, vil materialet strække sig på samme måde som et stykke elastik og trække sig sammen til den oprindelige længde, når der ikke trækkes mere. Mekaniske egenskaber: Flydegrænse: 460 N/mm2 Brudstyrke: 550 N/mm2 Forlængelse (5xD): 26% Mekaniske egenskaber: Flydegrænse, R : N/mm2 e Brudstyrke, R : N/mm2 m Forlængelse,A 5: 24% Eksempler på angivelser af meka niske egenskaber. Forlængelsen (A) Forlængelsen er et tal, der fortæller, hvor meget længden af prøveemnet er forlænget med. Forlængelsen måles i mm, men angives som regel i procent A5 eller A10 afhængigt af afstanden mellem målepunkterne, før emnet trækprøves. A5-forlængelsen er som regel større end A10-værdien, fordi indsnævringen af emnet og dermed også den største forlængelse sker midt på prøvestangen. A 5xd d d B 10xd Trækprøvekurve. 2 Forlængelser A A 5 -forlængelse. B A 10 -forlængelse. Smede06_2.del.indd :12:36

136 Kontrol af svejsninger Slagsejhedsprøvning Slagsejhedsprøvningen eller kærvslagsprøven, som den også kaldes, udføres for at afprøve svejsesamlingens slagsejhed. Slagsejheden er en værdi, der fortæller om emnets evne til at modstå pludselige belastninger som stød og slag. Et sejt materiale er ikke nær så følsomt over for disse belastninger, som et skørt eller sprødt materiale er. For at udføre en slagsejhedsprøve udtages der et antal prøveemner fra det prøvesvejste emne. Slagsejhedsprøven udføres på emner, hvori der er fræset en kærv. Kærven kan have forskellig udformning, men den mest benyttede er den såkaldte Charpy-Vkærv (skarp-v-kærv). Maskine til slagsejhedsprøvning. Opstilling før prøvning Carl Bro Industri & Marine as 45 2 R = 0,25 Pendulhammeren rammer og bryder prøveemnet Emne med Charpy-V-kærv til slagsejhedsprøve. Selve prøvningen udføres i en prøvemaskine, der består af et anlæg, hvori prøveemnet lægges, og en slags hammer, der er ophængt på samme måde som et pendul. Prøvningen udføres ved, at prøveemnet anbringes i anlægget, hvorefter pendulhammeren udløses. Denne svinger ned, bryder emnet og fortsætter svingningen forbi anlægget for prøveemnet. På en skala, der er forsynet med en slæbeviser, kan man så efter prøvningen aflæse, hvor stor en energimængde hammeren har mistet ved at slå emnet over. Jo længere pendulet slår ud efter bruddet, desto mindre energi har hammeren mistet, og desto mere skørt er materialet. Slagsejhedsprøve. Pendulhammerens udslag angives med slæbeviseren Smede06_2.del.indd :12:37

137 Svejsning 6 Slagsejheden af det afprøvede materiale angives i J sammen med en prøvningstemperatur på fx +20 C, 0 C eller -20 C. Prøvningstemperaturen angives, fordi mange af de ståltyper og tilsatsmaterialer, man anvender til svejste konstruktioner, normalt er seje, men de bliver skøre, når de afkøles til lave temperaturer. Her er vist et eksempel på dette ved en basisk elektrode, Mekaniske egenskaber: hvor slagsejheden er Slagsejhed, Charpy-V: +20 C 140 J noget lavere ved minus 20 C end ved -20 C 90 J 0 C 120 J almindelig værkstedstemperatur. Eksempel på angivelse af slag sej hed. Bøjeprøvning Ved en bøjeprøve skal emnet bøjes over en rund dorn, uden at der fremkommer brud i svejsemetallet eller i den varmepåvirkede zone. Før Efter Dorn Prøvning af svejsningens overside, V-søm Prøvning af svejsninger. Prøven udføres ved hjælp af et hy draulisk eller me kanisk værktøj, hvor emnet bøjes mel lem dornen og to ruller. Før prøvningen ud føres, slibes over- og rodvulsten væk, så der ikke er steder (kærv), hvorfra et brud kan starte. Prøven udføres som oftest med flere prøvestykker fra samme prøvesvejsning, og der kan være krav om, at der skal foretages prøvninger, hvor så vel emnets overside som rodside skal være trækside. Ved prøvning af svejsninger, der er svejst i tykkere mate rialer, kan der væ re yderligere krav om, at der skal udfø res sidebøjeprøver, hvor det er hele svejsningens tværsnit, som er trækside. Prøvning af svejsningens rodside, V-søm Sidebøjeprøvning af X-søm. Bøjeprøvninger ud føres ofte i forbin delse med certificering af svejsere. For at opnå et certifikat efter DS/EN er der krav om, at de svejsninger, der er svejst med MAG- og gassvejsning (ace tylen/oxygen), skal kunne klare en bøjeprøve. Princippet for bøjeprøvning før og efter. Smede06_2.del.indd :12:39

138 Kontrol af svejsninger Brudprøvning Brudprøvning udføres som en kontrol af, om svejsningen er rigtigt udført. Det kan være svejseren, der har begået en fejl, eller det kan være de angivne parametre som svejsestrøm og hastighed, der har været forkerte. Prøven udføres ved, at emnet påvirkes med slag eller tryk, så dette knækker, hvor efter man ud fra brudfladerne kan se, om svejsningen er fejlfri. Makrostrukturanalyse Makrostrukturanalysen foretages på en prøve, der udtages på tværs af svejsningen. Prøven slibes og poleres, så der opnås en meget glat og finkornet overflade, der derefter ætses. Ud fra det slebne og polerede emne er det muligt at se, om svejseproceduren er fulgt med hensyn til antallet af strenge og disses placering i forhold til hinanden. Derudover kan man bl.a. også se, om svejsningen har opnået den ønskede indtrængningsdybde i grundmaterialet. Brudprøvning af kantsøm. Makrostruktur af stumpsøm svejst fra begge sider Makrostruktur af kantsøm Makrostruktur. Hårdhedsmåling Hårdhedsmåling er en benævnelse for flere forskellige metoder, der alle har til formål at måle overfladens modstand mod deformation, når der trykkes en genstand mod denne. Hårdhedsmålingen kan udføres efter forskellige metoder, der kaldes: Brinell. Rockwell. Vickers. Fælles for disse metoder er, at der trykkes en hård genstand mod emnets overflade. Dette giver en fordybning i materialet, der måles. Det fortæller derved noget om materialets hårdhed. En lille fordybning er et udtryk for, at det prøvede materiale er hårdere end et materiale, hvori der dannes et stort aftryk. Den fordybning, der er fremkommet i emnet, er mindre end hovedet på en knappenål. Den er så lille, at den skal iagttages og måles under et forstørrelsesglas, for at man kan få taget det rigtige mål. Brinell Ved hårhedsmåling efter Brinellmetoden er det en hærdet stålkugle, der med et bestemt tryk pres ses mod emnets overflade. Herved fremkommer der et cirkelformet aftryk. Dia meteren af aftrykket må les og omsættes til en hård hed, der betegnes HB. Rockwell Rockwellmetoden kan udføres med enten en diamantkegle eller en hærdet stålkugle, som med et bestemt tryk presses mod emnets overflade. d1 Tryk d2 Hærdet stålkugle Kuglens aftryk på emnets overflade Hårdhedsmåling med Brinellmetoden. Rocwellmetoden. Rockwell HRC ( Cone) diamant kegle Rockwell HRB ( Ball) stålkugle Smede06_2.del.indd :12:42

139 Svejsning 6 Rockwellhårdheden aflæses på prøvningsapparatets måleur. Hårdheder målt ud fra stålkuglens aftryk betegnes HRB, mens målingen betegnes HRC i de tilfælde, hvor der er benyttet en diamantkegle. Vickers Vickersmetoden ud - føres på samme måde som de andre me toder bortset fra, at prøvningen udføres med en diamant med form som en pyramide, der presses ned i overfladen. Aftrykket er kvadratisk, og ud fra længden af aftrykkets diagonaler kan hårdheden d2 fastsættes. Resultatet af en Vickersprøvning angives med HV, og det er den mest benyttede metode ved hårdhedsmålinger af svejsninger i ulegeret og lavtlegeret stål. d1 Tryk Diamantpyramide Hårdhedsmåling med Vickers me toden. Prøveapparat til hårdhedsmåling. Carl Bro Industri & Marine as Hårdhedsmåling udføres ofte i forbindelse med svejsning både som en destruktiv og en ikke destruktiv kontrolmetode. Dette kræver naturligvis en nærmere forklaring. Ved godkendelse af en procedureprøve foretages hårdhedsmålinger i den makroslebne tværsnitsprøve, der er udtaget af prøvesvejsningen, mens der ved godkendelse af de svejsninger, der er udført på den færdige konstruktion, udføres hårdhedsmålinger på svejsningens overflade og på den varmepåvirkede zone. Da mærkerne efter hårdhedsmålingen som tidligere nævnt er meget små, kan man i de fleste tilfælde godt acceptere, at de er på den færdige konstruktion. Hårdhedsmålingerne udføres i forbindelse med svejsning for at afprøve, om der under svejsningen af emnet er opstået hårdheder, der er større end dem, der kan tillades. Ved svejsning i ulegeret stål godkendes svejsningen normalt, hvis dennes hårdhed ikke overstiger 320 HV. Det er ofte et problem, at der kan opstå hårdheder ved svejsning af stål, der er oplegeret med kulstof (C). Kulstoffet, der er tilsat stålet for at give dette større styrke, har imidlertid den uheldige virkning, at der kan opstå hærdninger, hvis svejsningen og den varmepåvirkede zone afkøles for hurtigt. 9911J SDF TY6OO HÅRDHED TIP PROCESS Hårdhedsmåling i makrostruktur, kantsøm Hårdhedsmåling. Hårdhedsmåling i makrostruktur, stumpsøm Apparat til hårdhedsmåling, der kan tages med til arbejdsstedet. Smede06_2.del.indd :12:42

140 Svejsecertifikat Svejsecertifikat Svejsning indgår som en meget vigtig del af de jernkonstruktioner og installationer, som gør, at et moderne samfund som vores kan fungere på en god og effektiv måde. Prøv engang at lukke øjnene og tænk på, hvilke svejste konstruktioner der har betydning for, at vi kan leve, som vi gør i dag. Man vil her uvilkårligt komme til at tænke på fx: Transportmidler som skibe, tog, fly, personbiler, lastvogne, busser, gaffeltruck, traktorer, løftevogne m.m. Energiforsyningen, hvor olien og gassen ved hjælp af de store offshore-konstruktioner hentes op fra undergrunden ude i Nordsøen. Derefter pumpes det gennem store rørledninger ind til Danmark. Her foretages den videre behandling og forarbejdning på olieraffinaderier og gasbehandlingsanlæg. På olieraffinaderiet udvindes der bl.a. brændstof, som bruges til vore transportmidler samt til opvarmning i industrien og vore hjem. Naturgassen renses, før den via rørledninger sendes ud til forbrugerne. Olieraffinaderi. Kraftværker. Vindmøller. Transportmidler. En anden vigtig energiforsyning er de store kraftvarmeværker, hvor der produceres el- og varmeenergi. El-energien sendes bl.a. ud til forbrugerne via højspændingsmaster, mens varmeenergien via rørledninger sendes videre i form af meget varmt vand, der bl.a. bruges som fjernvarme. I dag benyttes der også en del vindenergi fra svejste vindmøllekonstruktioner. Smede06_2.del.indd :12:45

141 Svejsning 6 Svejsning indgår som en vigtig del i de her nævnte konstruktioner, der alle har betydning for vores daglige tilværelse. Vi er derfor meget afhængige af, at de fungerer fejlfrit. Hvis svejsningerne ikke er udført på en sådan måde, at de har den beregnede styrke, er der en risiko for, at der kan opstå uheld, hvor der kan ske skader på materiel og personer. En anden væsentlig årsag til, at der stilles stadig større kvalitetskrav til svejsningerne, er, at der er udviklet en række nye ståltyper, der har større styrke end almindeligt konstruktionsstål. Brugen af disse nye ståltyper bevirker, at man kan fremstille konstruktioner i mindre godstykkelser med den samme styrke. 8 mm 40 mm 2 6 mm 24 mm 2 32 mm 2 18 mm 2 Jo mindre godstykkelsen er, desto stærkere skal svejsningen være pr. mm 2, og desto vigtigere er det, at der ikke er fejl i svejsningen, da svejsefejl som regel nedsætter svejsningens styrke. For at bevise, at håndværkere nu også er dygtige nok til at svejse, kræver man af dem, at de skal udføre nogle prøvesvejsninger, som skal godkendes. Prøvesvejsningerne skal udføres på samme eller næsten samme måde som de svejsninger, der skal svejses på konstruktionerne. Når svejseren har bevist, at han kan svejse den pågældende type svejsning, udstedes et svejsecertifikat, der i en periode giver lov til at svejse den samme type svejsninger. Det er dog ikke sådan, at man bare kan svejse løs, selvom man har et gyldigt svejsecertifikat. Der er fortsat kontrol af, om de svejsningerne, man udfører, nu også er i orden. 8 mm 6 mm Krav om svejsecertifikat Her i Danmark er det forskelligt, hvem der stiller krav om, at svejseren skal have et gyldigt svejsecertifikat for at svejse et bestemt stykke svejsearbejde. I mange tilfælde er det en offentlig myndighed som fx Arbejdstilsynet, Skibstilsynet eller Energistyrelsen afhængigt af, hvilken konstruktion det drejer sig om. Der kan også være tale om, at det er køberen af produktet eller det selskab, som skal klassificere eller forsikre produktet, som fx Det Norske Veritas eller Lloyds, der vil sikre sig, at konstruktionen er svejst af certifikatsvejsere. Retningslinjer for svejsecertifikater De forskellige virksomheder og øvrige instanser, der kræver, at svejsningerne skal udføres af certifikatsvejsere, er nødt til at have ens retningslinjer for, hvordan prøvesvejsningerne skal udføres, samt hvilke svejsninger svejseren må svejse, når han har fået certifikatet. Derfor benytter man her i Danmark for det meste certifikater, der er udført efter de retningslinjer, der er i den fælles europæiske standard EN 287-1, Certificering af svejsere i stål. Det er derfor reglerne i denne standard, vi vil se nærmere på. Prøveemne Størrelsen på de prøveemner, der skal svejses for at få certifikatet, er fastsat som vist på figuren herunder. A 125 A D Angivelse af størrelser på prøveemner A Prøveemner til kantsøm. B Prøveemne til stumpsøm i plade. C Prøveemne til stumpsøm i rør. B C Smede06_2.del.indd :12:55

142 Svejsecertifikat Svejseproces Man må kun udføre svejsninger med den samme svejse proces som den, man har aflagt prøve med. Det betyder i praksis, at hvis man fx har svejst svejse prøven med TIG-svejseprocessen, så kan man også kun efterfølgende få svejsninger godkendt, der er svejst som TIG-svejsning. Nogle virksomheder benytter svejseprocedurer, hvor man benytter mere end én svejseproces til den samme svejsning. Fx svejser man bundstrengen med TIG-svejsning, hvorefter de efterfølgende strenge svejses med beklædte elektroder. Hvis denne type svejsning skal udføres af den samme svejser, skal han ved certificeringen udføre en svejseprøve med begge svejse processer eller have to certifikater et, der dækker TIG-svejsningen, og et andet, der dækker elektrodesvejsningen. Elektrodetype Når man svejser med beklædte elektroder, er der forskel på at svejse med de forskellige typer af elektroder. Der er fx stor forskel på elektrodens hældningsvinkel, når man svejser med en basisk elektrode i forhold til en højtudbytte rutil elektrode. Dette tages der også hensyn til, når man ser på, hvilke svejsninger man må udføre ifølge sit svejsecertifikat. Elektrodetype, der bruges ved prøvesvejsningen Elektrodetype, der må svejses med i pro duk tio nen A-sur R.RR-rutil B-basisk A-sur Ja Nej Nej R.RR-rutil Ja Ja Nej B-basisk Ja Ja Ja Elektrodetypen, der bruges ved prøvesvejsningen, har betydning for, hvilke elektrodetyper man må svejse med. Som det fremgår af skemaet, er der størst fordel ved at benytte en basisk elektrode til prøvesvejsningen, hvilket også er det, de fleste virksomheder foretrækker. Godstykkelser De efterfølgende skemaer viser retningslinjerne med hensyn til emnernes godstykkelser og rørenes udvendige diametre. Prøveemnets godstykkelse i mm (t) Til 3 mm Fra 3 mm til 12 mm Fra 12 mm t Svejsestillinger I mange tilfælde kan man ikke vende og dreje konstruktionen, som man har lyst til for at opnå den svejse stilling, som man synes, det er lettest og hurtigst at svejse i. Det er ikke alle svejsestillinger, der er lige lette at svejse i. Fx er det noget sværere at svejse en kantsøm i under-op-stillingen, PE, end det er at svejse en liggende kantsøm, PA. Derfor er der også i standarden opstillet retningslinjer for, hvilke stillinger man må svejse i, afhængigt af svejsestillingen på prøveemnet. t De godstykkelser, der må svejses i produktionen t til 2 gange t Fra 3 mm til 2 gange t Fra 5 mm og tykkere Retningslinjer med hensyn til godstykkelse. Prøveemnets diameter D i mm Til 25 mm D Fra 25 mm til 150 mm Fra 150 mm Retningslinjer med hensyn til diameter. De diametre, der må svejses i produktionen D til 2 gange D Fra 0,5 D til 2 gange D Fra 0,5 D til de største rør Smede06_2.del.indd :12:56

143 Svejsning 6 De svejsestillinger, der må svejses i produktionen Prøveemnets svejsestillinger Liggende kantsøm PA Stående kantsøm PB Lodret stigende PF Lodret faldende PG Under-op PD Oven-ned PA Side-ind PC Liggende kantsøm PA x x Stående kantsøm PB x x x x x Lodret stigende PF x x x x x x Lodret faldende PG x Under-op PD x x x x x x x Oven-ned PA x x x x x x Side-ind PC x x x x x x x Lodret stigende PF x x x x x x x x x x Lodret faldende PG x x Under-op PE x x x x x x x x x x x x x Liggende kantsøm roterende PA x x Stående kantsøm roterende PB x x x x x Fast vandret rør-stigende PF x x x x x x x x Fast vandret rør-faldende PG x x Stående kantsøm lodret akse PB x x x x x Roterende vandret rør PA x x x x x x x Fast vandret rør-stigende PF x x x x x x x x x x x x x Fast vandret rør-faldende PG x x x x Rør med lodret akse PC x x x x x x x x x Rør med skrå akse stig. H-L 045 x x x x x x x x x x x x x x x x Rør med skrå akse fald. J-L 045 x x x x x Lodret stigende PF Lodret faldende PG Under-op PE Liggende kantsøm roterende PA Stående kantsøm roterende PB Fast vandret rør-stigende PF Fast vandret rør-faldende PG Stående kantsøm lodret akse PB Roterende vandret rør PA Fast vandret rør-stigende PF Fast vandret rør-faldende PG Rør med lodret akse PC Rør med skrå akse stig. H-L 045 Rør med skrå akse fald. J-L 045 Liggende kantsøm PA 45 Oven-ned PA Liggende kantsøm roterende PA Fast vandret rør-stigende PF Stående kantsøm PB Side-ind PC Stående kantsøm roterende PB Fast vandret rør-faldende PG Lodret stigende PF Lodret stigende PF Fast vandret rør-stigende PF Rør med lodret akse PC Lodret faldende PG Lodret faldende PG Fast vandret rør-faldende PG Rør medskrå akse stig. H-L Under-op PD Under-op PE Stående kantsøm lodret akse PB Rør med skrå akse faldende J-L Roterende vandret rør Prøveemnets svejsestilling og de svejsestillinger, man må svejse i produktionen. PA Smede06_2.del.indd :12:57

144 Svejsecertifikat Ståltyper Standarden beskriver også, hvilke ståltyper man må svejse i afhængigt af den ståltype, som blev benyttet ved svejseprøven. Generelt må man svejse i stål, der har den samme eller en lavere trækstyrke end prøveemnet. Det kan være svært at se på stålets overflade, lige bortset fra rustfast stål, hvilken ståltype der er tale om. Derfor vil man ofte se, at der i stålet er stemplet nogle numre, der henviser til materialets certifikat. Prøvesvejsningen og godkendelse af svejseprøven Prøvesvejsningen kan foregå hjemme i virksomheden, hos et godkendt institut eller på en svejseskole. Det er et krav, at en uvildig, godkendt svejsesagkyndig kontrollerer, at alt går rigtigt til under prøvesvejsningen, og at svejseren har det nødvendige kendskab til svejsningen og følger den aftalte svejseprocedure. Efter prøvesvejsningen skal emnet visuelt kontrolleres efter DS/EN ISO For de fleste fejltypers vedkommende skal svejsningen godkendes til kvalitetsklasse B, før der foretages yderligere kontrol. Den videre kontrol er forskellig afhængigt af prøveemnet (kant eller stumpsøm) samt af, hvilken svejseproces der er svejst med. Det mest almindelige er, at stumpsømmene skal røntgenfotograferes. Såfremt de er svejst med MIG/ MAG- eller gassvejsning, er der yderligere krav om bøjeprøvning. På kantsømmene skal der normalt udføres knækprøvning. Svejsecertifikatets varighed Når man har erhvervet et svejsecertifikat, skal man for at bevare håndelaget svejse med jævne mellemrum. Ellers mister man færdigheden og rutinen. Et svejsecertifikat er kun gyldigt i seks måneder, men såfremt arbejdsgiveren skriver under på, at svejseren inden for de seneste seks måneder har svejst, kan certifikatet gøres gyldigt i endnu en periode, dog kun i en samlet periode på op til to år. Det er dog en betingelse, at de udførte svejsninger er udført på de samme betingelser som dem, der er beskrevet i svejserens certifikat. Efter de to år kan certifikatets gyldighed forlænges, hvis der foreligger godkendte NDT-rapporter på svejsninger, certifikatindehaveren har udført i den foregående periode. Værkstedscertifikat I de tilfælde, hvor prøveaflæggelsen foretages i virksomheden, er det i princippet virksomheden, der ejer certifikatet. Det betyder, at den pågældende svejser kun må benytte certifikatet i den pågældende virksomhed samt dennes eventuelle datterselskaber. Skifter man til et job hos en anden virksomhed, skal man derfor igen erhverve sig et certifikat. Skolecertifikat Erhverver man derimod sit certifikat på en svejseskole, er det et personligt certifikat, der også er gyldigt, hvis man skifter job. Smede06_2.del.indd :12:59

145 Svejsning 6 EN287-1, 111, T, BW, W01,t12,5, D 152, H-L 045, ss, nb WPS A Albert Svejser ESBJERG 111 T(PIPE) BW W01 E42 4 B 12 NON NON t 12,5 D 152 H-L 045 ssl nb 111 P(PLATE) T(PIPE) FW, BW W01 A, AR, R, RR, RB, RC, B NON NON t 5 D 76 PA, PB, PC, PD, PE, PF, H-L 045 ss/nb, ss/mb, bs/gg, bs/ny GODKENDT GODKENDT IKKE KR VET ESBJERG Smede06_2.del.indd :13:00

146 Omkostningsberegninger ved svejsning Omkostningsberegninger ved svejsning En virksomhed har ofte behov for at vide, hvor dyrt det er at udføre et bestemt stykke svejsearbejde. Det kan være i forbindelse med en licitation eller en forespørgsel, hvor man i konkurrence med andre firmaer skal afgive et tilbud på, hvad det vil koste at udføre et bestemt stykke arbejde. I andre tilfælde fremstiller virksomheden produkter, som er helt eller delvist færdige, og lagerfører dem, indtil der melder sig en køber. For denne type virksomhed er det også vigtigt at beregne, hvad det koster at fremstille emnet, for at kunne fastsætte en pris. Det er almindeligt, at man også efterkalkulerer, dvs. at man, efter at emnet er færdigt, regner ud, hvad det har kostet at fremstille det. Efterkalkulationen udføres ud fra de oplysninger, man under produktionen har fået om, hvor meget materiale der er brugt af de forskellige typer, samt hvor meget tid der er brugt til fremstillingen. Kalkulationen foretages for at kontrollere, om de beregninger, man lavede, da man gav tilbuddet, nu også kom til at holde. Omkostningsberegninger Når man skal beregne, hvilke omkostninger der er forbundet med at udføre et bestemt stykke svejsearbejde, skal man tage hensyn til følgende: Forbruget af tilsatsmaterialer. Arbejdslønnen. Strømforbruget. Maskinomkostningerne. Faste omkostninger. Længde angivet i meter Tværsnitsareal i mm 2 1m Rumfang i cm 3 = tværsnitsareal i mm 2 længden i m. Rumfang i cm 3 mange kg der skal bruges. I langt de fleste tilfælde skal leverandøren af tilsatsmaterialer afregnes ud fra en pris pr. kg, uanset om det er elektroder til elektrodesvejsning eller tilsatsmaterialer til TIG-, MIG/MAG- eller gassvejsning. For at beregne, hvor mange kg der skal bruges, er man nødt til at beregne svejsesømmens rumfang, da der selvfølgelig er stor forskel i forbruget til en svejsning med et a-mål på 3 mm og en svejsning med et a-mål på 7 mm. Svejsesømmens rumfang beregnes lettest ved at måle svejsesømmens tværsnitsareal i mm 2 og gange dette med svejsningens længde i m. Herved fås svejsningens rumfang i cm 3. Af disse omkostninger udgør forbruget af tilsatsmaterialer og arbejdslønnen omkring 90 % af de samlede udgifter. Derfor er det i mange tilfælde nok at beregne disse omkostninger og så mere løseligt vurdere de øvrige omkostninger. Forbrug af tilsatsmaterialer Ved beregning af, hvor meget tilsatsmateriale der skal bruges til en svejsning, skal man først finde ud af, hvor FAKTA Når a-målet kendes kan tværsnitsarealet nemt udregnes. Eksempel: a-mål er 5 mm. Areal = 5 5 = 25 mm 2. a Smede06_2.del.indd :13:00

147 Svejsning 6 Formlen for tværsnitsarealet af en kantsøm er: Arealet = a a = a 2 Beregningen af arealet af en stumpsøm svejst i en V- fuge tager udgangspunkt i formlen for arealet af en trekant, der siger, at arealet = 1 2 højde gange grundlinjen eller, som det kan ses på figuren, arealet = 1 2 h t h I de fleste tilfælde, hvor man benytter sig af en V-søm til svejsning, tildanner man svejsefugen med en rodnæse og ophæfter emnerne med en spalteåbning for at sikre fuld gennembrænding. Ved beregning af arealet af en sådan V-søm skal vi benytte formlen: Areal = (t-n) 2 tg v/2 + (t s) mm 2 t tan v Eksempel: Areal = (t-n) 2 tg v/2 + (t s) = (10-1,5) 2 tg 60/2 + (10 2) = 62 mm 2 v = 60 sin v v cos v FAKTA h kendes ikke umiddelbart, men ved hjælp af trigonometrien kan man se, at h er lig med tangens (tg) til v/2 t Arealet bliver således = 1 2 (tg v/2 t) t for den halve V-fuge. Formlen for arealet af hele V-fugen bliver derfor: FAKTA Areal = t 2 tg v/2 mm 2 Eksempel: Areal = t 2 tg v/2 = 20 2 tg 60/2 = 231 mm 2 t = 20 v = 60 t = 10 s = 2 n = 1,5 Af hensyn til den videre beregning og opslag i tabeller har man brug for at vide, hvor mange kilo svejsemetal der skal bruges pr. meter svejsesøm (kg/m). Stål og dermed også svejsemetallet har en teoretisk vægtfylde på 7,85 g/cm 3. Man kan derfor benytte følgende formel til at beregne, hvor mange kg svejsemetal der skal bruges for at udføre en svejsning på 1 m, når man kender svejsesømmens tværsnitsareal (A): Vægt/m = (A 7,85)/1.000 kg/m Man kan også finde, hvor mange kg svejsemetal, der skal bruges pr. m svejsning ved at benytte følgende tabeller. Tabellerne har taget højde for, at der sker krympninger i fugetværsnittet under svejsningen, samt at der også normalt er overvulst på den færdige svejsning. Smede06_2.del.indd :13:00

148 Omkostningsberegninger ved svejsning t s Pladetykkelse (t) Spaltebredde (s) Fuge volumen Svejsemetal Svejsestilling mm mm cm 3 /m kg/m ,02 1,5 0,5 3 0, ,03 Oven-ned PA 3 1,5 7 0, , ,16 Oven-ned PA 6 7 2, ,21 0, ,5 0,02 1,5 0,5 4 0, ,01 Side-ind PC 3 1,5 9,5 0, ,17 5 2,5 25 0, ,25 Side-ind PC , , ,5 0,08 6 2,5 13 0, , ,5 0,08 Under-op PE Oven-ned PA , ,13 0,14 0,16 Teoretisk svejsemetalforbrug ved I-fuger. Smede06_2.del.indd :13:01

149 Svejsning 6 Pladetykkelse (t) Spaltebredde (s) v = 50 oven-ned PA v = 60 oven-ned PA v = 70 lodret stigende PF v = 80 under-op PE v = 60 side-ind PC Svejsemetal Svejsemetal Svejsemetal Svejsemetal Svejsemetal Volumen Vægt Volumen Vægt Volumen Vægt Volumen Vægt Volumen Vægt mm mm cm 3 /m kg/m cm 3 /m kg/m cm 3 /m kg/m cm 3 /m kg/m cm 3 /m kg/m ,0 1,0 1,0 1,5 11,5 16,5 23,0 33,5 t v s 0,09 0,13 0,27 0,36 13,0 19,5 27,0 39,0 0,10 0,15 0,30 0,40 15,0 22,5 31,0 45,0 v s 0,13 0,19 0,41 0,50 t s v 17,5 26,0 36,0 51,5 0,14 0,22 0,38 0,52 v 13,0 19,5 27,0 39,0 s 0,11 0,16 0,34 0, ,5 1,5 2,0 2,0 42,0 51,0 66,5 78,5 0,41 0,48 0,59 0,66 49,0 60,5 77,5 92,0 0,47 0,54 0,67 0,76 57,0 70,0 90,0 107,0 0,62 0,74 0,91 1,04 65,5 81,5 104,0 124,0 0,65 0,79 0,96 1,12 49,0 60,5 77,5 92,0 0,59 0,66 0,79 0, ,0 2,0 2,0 2,0 91,0 120,0 135,0 151,0 0,75 1,01 1,12 1,19 107,0 141,0 160,0 180,0 0,87 1,17 1,30 1,38 125,0 165,0 188,0 211,0 1,20 1,49 1,70 1,90 145,0 193,0 219,0 247,0 1,33 1,70 1,91 2,12 107,0 141,0 160,0 180,0 1,04 1,32 1,49 1, ,0 2,0 2,0 189,0 227,0 341,0 1,48 1,78 2,61 223,0 271,0 411,0 1,75 2,09 3,09 263,0 320,0 488,0 2,32 2,77 4,15 308,0 376,0 577,0 2,61 3,21 4,86 223,0 271,0 411,0 1,98 2,36 3,49 Teoretisk svejsemetalforbrug ved V-fuger. Smede06_2.del.indd :13:01

150 Omkostningsberegninger ved svejsning a-mål Tværsnitsareal mm mm 2 cm 3 /m kg/m cm 3 /m kg/m cm 3 /m kg/m cm 3 /m mm 2 2,5 3 3,5 4 6,5 9 12,5 5 7, ,5 0,04 0,06 0,11 0,11 6 8, ,05 0,07 0,13 0,13 5, ,04 0,06 0,12 0,12 5,5 8,5 16,5 16,5 0,04 0,07 0,13 0, , ,16 19,5 0, ,17 4,5 20,5 22,5 0, ,20 24,5 0,19 26,5 0, ,5 0,22 31,5 0,25 30,5 0, ,26 5,5 30,5 33,5 0, , ,28 40,5 0, , , ,34 47,5 0,37 6,5 42,5 46,6 0,37 49,5 0, , , ,5 0, , , ,51 7,5 56,5 60,5 0, , ,50 73,5 0, ,55 73,5 0,58 76,5 0,60 82,5 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,31 Teoretisk svejsemetalforbrug ved kantfuger. Smede06_2.del.indd :13:02

151 Svejsning 6 Pladetykkelse Tværsnitsareal mm mm 2 cm 3 /m kg/m cm 3 /m kg/m cm 3 /m kg/m cm 3 /m mm ,0 4,5 8,0 12,5 3,5 7,0 9,0 13,0 0,03 0,05 0,07 0,10 3,0 7,0 9,0 13,5 0,02 0,05 0,07 0,11 3,5 7,0 9,5 14,5 0,03 0,05 0,07 0,11 3,5 7,5 10,5 16,0 0,03 0,06 0,08 0, ,0 18,5 0,15 19,5 0,15 21,0 0,22 31,5 0, ,5 25,5 0,20 26,5 0,21 27,5 0,22 31,5 0, ,0 33,0 0,26 34,5 0,27 36,0 0,28 40,5 0, ,0 41,5 0,33 43,0 0,34 45,5 0,36 51,0 0, ,0 51,5 0,40 50,5 0,42 56,0 0,44 64,0 0, ,5 63,0 0,49 67,0 0,53 72,0 0,57 78,5 0, ,0 74,5 0,58 79,0 0,62 84,5 0,66 93,0 0, ,0 116,0 0,91 123,0 0,97 132,0 1,04 141,0 1, ,0 167,0 1,31 174,0 1,37 190,0 1,49 204,0 1, ,0 206,0 1,62 206,0 1,62 227,0 1,78 252,0 1, ,0 248,0 1,95 225,0 2,00 275,0 2,16 304,0 2, ,0 329,0 2,58 331,0 2,60 370,0 2,90 405,0 3,18 Teoretisk svejsemetalforbrug ved hjørnesamlinger. Smede06_2.del.indd :13:02

152 Omkostningsberegninger ved svejsning Tråd Pladetykkelse Spaltebredde Svejsemetal Trådhastighed Svejsestrøm Svejsehastighed mm mm kg/m Ø mm m/min A m/time cm/min 1 1, ,5 1,0 2,0 2,0 0,02 0,02 0,03 0,06 0,06 0,6 0,8 0,8 0,8 1,8 7,0 6,0 6,8 8,0 6, ,09 0,09 1,0 1,0 6,4 6, ,5 0,17 1,0/1,0 6,8/8,5 150/200 36/26 60/43 8 1,5 0,30 1,0/1,2 6,0/7,6 150/260 26/17 43/ ,50 1,0/1,2 6,0/10,0 150/320 21/13 35/21 a-mål 2 0,05 0,6 8, ,05 0,8 6, ,10 0,8 8, ,10 1,0 7, ,16 1,0 8, ,25 1,2 7, ,33 1,2 7, ,33 1,2 9, ,58 1,2 9, ,5 14 1,5 0,02 0,6 7, ,03 0,8 6, ,05 0,8 8, ,07 0,8 9, ,07 1,0 7, ,10 1,0 7, ,15 1,2 7, ,26 1,2 7, ,40 1,2 10, ,58 1,2 10, Retningsværdier for elektrodesvejsning af ulegerede og lavtlegerede stål med massive tråde. Smede06_2.del.indd :13:03

153 Svejsning 6 Elektrodeforbrug Når man ved, hvor mange kg svejsemetal man skal bruge for at udføre en svejsning med elektroder, skal man beregne, hvor mange kg elektroder der skal købes hos leverandøren. Det er nemlig ikke sådan, at man umiddelbart kan gå ud fra, at disse mængder passer sammen, da der er en del spild ved elektrodesvejsning. Man kan bl.a. ikke udnytte elektroden fuldt ud. Normalt er man nødt til at smide den elektrodestump væk, der sidder i elektrodetangen, når der skal skiftes til en ny elektrode. Desuden forsvinder en del af elektroden som svejsesprøjt og slagge. Der er stor forskel på, hvor meget af elektroden der bliver tilbage som svejsemetal ved brug af de forskellige typer elektroder. Mængden af svejsemetal kan variere fra ca. 50 til 80 %, så man må se i fabrikanternes elektrodekataloger, hvor mange kg svejsemetal en elektrode afgiver pr. kg købt elektrode. Ø mm 2,00 2,50 3,25 4,00 4,00 5,00 6,00 Lgd. mm Strøm A N. kg svejsemetal pr. kg elek. 0,54 0,50 0,58 0,59 0,61 0,63 0,58 B Antal elek. pr. kg svejsemetal H. Svejsem. kg pr. time 100 % interm. 0,6 0,7 1,3 1,8 1,8 2,3 3,8 Eksempler på angivelser af svejsemetalforbrug. T.min. sekunder pr. elek. maks. strøm Tilsatsmateriale til MAG-svejsning Ved svejsning med MAG er der ikke så stort et spild som ved elektrodesvejsning. Man er dog ved mange svejsemaskiner nødt til at kassere det stykke svejsetråd, der sidder i trådlederen, hver gang der skal skiftes trådspole. Som ved elektrodesvejsning forsvinder der også noget som svejsesprøjt. Man beregner normalt, at der er et spild på ca. 5 %, således at der bliver 0,95 kg svejsemetal pr. kg købt tilsatstråd. Tidsforbrug Elektrodesvejsning Den tid, det tager for at svejse en elektrode op (nedsmeltningstiden), fremgår af elektrodekataloget. Man skal dog her være opmærksom på, at tiden er fastsat ud fra, at man svejser med den maksimale strømstyrke, som elektrodefabrikanten anviser. Ø mm 3,25 4,00 4,50 5,00 5,60 6,00 Lgd. mm Strøm A N. kg svejsemetal pr. kg elek. 0,68 0,68 0,68 0,69 0,69 0,69 B Antal elek. pr. kg svejsemetal 21,0 13,5 12,0 10,0 7,6 6,3 Eksempler på data fra elektrodekataloger. H. Svejsem. kg pr. time 100 % interm. 2,5 3,8 4,7 5,6 7,3 7,8 T.min. sekunder pr. elek. maks. strøm Det er kun i de færreste tilfælde, at man svejser med den maksimale strømstyrke, og jo mindre strøm man svejser med, desto længere tid tager det at nedsmelte elektroden. Til beregning af, hvor lang tid det tager at nedsmelte en elektrode, når der ikke svejses med den maksimale strøm, kan man benytte formlen: Nedsmeltningstiden = nedsmeltningstid ved maksimal strømstyrke (maksimal strømstyrke/ den strømstyrke, der svejses med) sekunder Eksempel: Man svejser med en Ø 4 mm OK 33.80, og svejsemaskinen er indstillet på 200 ampere. Ud fra elektrodens dataliste kan vi aflæse, at den maksimale strømstyrke for en Ø 4 mm elektrode er 230 ampere, og at nedsmeltningstiden ved denne strømstyrke er 69 sekunder. Nedsmeltningstiden = /200 = 79,35 sekunder Når man ved, hvor lang tid det tager at nedsmelte 1 stk. elektrode, kan man nu beregne, hvor lang tid det Smede06_2.del.indd :13:03

154 Omkostningsberegninger ved svejsning tager at svejse et kg svejsemetal, efter at have aflæst i tabellen, hvor mange stk. elektroder der skal bruges pr. kg svejsemetal. Som man kan se, er det en større beregning at regne ud, hvor lang tid det tager at svejse en svejsning. Derfor benytter man i dag pc-programmer til disse beregninger. Den tid, der bruges til at nedsmelte en elektrode, er dog lille set i sammenhæng med, hvor lang tid det tager at hente og udskifte en elektrode samt banke slagger af, så i mange tilfælde regner man med, at man kun svejser i ca. 20 % af tiden. Mange virksomheder gør derfor ofte det, at de ganger den tid, det tager at nedsmelte elektroderne, med 5 for at få det samlede tidsforbrug. MAG-svejsning Ved MAG-svejsning er der også som ved elektrodesvejsning forskellige nedsmeltningstider afhængigt af, hvilken trådtype og tråddimension der svejses med. Man har dog en tommelfingerregel, som benyttes af mange. Reglen siger, at man kan beregne, at der nedsmeltes 0,25 gram svejsemetal pr. minut/pr. ampere. Til beregning af svejsetiden ved MAG-svejsning kan denne formel benyttes: Ved hjælp af det efterfølgende skema kan man fx foretage denne beregning: Der skal svejses en stående kantsøm med a-mål = 4 mm. Ifølge skemaet skal der nedsmeltes 0,16 kg svejsemetal pr. m, og der skal bruges 190 ampere. Indsat i formlen giver dette følgende resultat: Svejsetid = (0, )/(0,25 190) = 3,37 minut/meter Den her beregnede svejsetid udgør kun en del af den samlede svejsetid, da der også skal bruges tid på fx flaske skift, skift af trådrulle, rensning af trådleder og kontaktdyse m.m. Den tid, der bruges til disse opgaver, kan variere en del og må derfor skønsmæssigt anslås. Mange virksomheder regner som en tommelfingerregel med, at der går 50 % af den samlede tid som svejse tid. Gasforbruget beregnes ud fra det på flowmeteret aflæste forbrug i liter pr./minut, og dette ganges med svejsetiden. Svejsetid = (svejsemetal kg/m 1000)/(0,25 g/ minut/m svejsestrøm ampere) minut/meter Smede06_2.del.indd :13:04

155 Svejsning 6 Fugetype Godstykkelse mm Spalte mm Elektrodeforbrug kg Elektrodediam. mm Nedsmeltning kg/time Trådhastighed m/min Strømstyrke A Svejsehastighed m/time cm/min 1 0 0,02 0,6 1,0 7, ,5 0,5 0,02 0,8 1,2 6, ,03 0,8 1,5 6, ,06 0,8 1,8 8, ,06 1,0 2,1 6, ,09 1,0/- 2,2/- 6,4/- 160/- 24/- 40/ ,5 0,09 0,17 1,0/- 1,0/1,0 2,2/- 2,1/2,9 6,4/- 6,8/8,5 160/- 150/200 17/- 35/26 28/- 60/43 8 1,5 0,30 1,0/1,2 2,1/3,9 6,0/7,6 150/260 26/17 43/ ,50 1,0/1,2 2,1/5,1 6,0/10,0 150/320 21/13 35/21 a-mål, mm 2 0,05 0,6 1,2 8, ,05 0,8 1,6 6, ,10 0,8 1,9 6, ,10 1,0 2,4 7, ,16 1,0 2,7 8, ,25 1,2 3,9 7, eller flere strenge 0,33 0,33 0,58 1,2 1,2 1,2 3,9 4,8 4,8 7,8 9,5 9, , ,5 0,02 0,6 1,0 7, ,03 0,8 1,6 6, ,05 0,8 1,9 8, ,07 0,8 2,0 9, ,07 1,0 2,6 7, ,10 1,0 2,6 7, ,15 1,2 3,5 7, eller flere strenge 0,26 0,40 0,58 1,2 1,2 1,2 3,7 5,0 5,0 7,5 10,0 10, Retningsværdier for elektrodesvejsning af ulegerede og lavtlegerede stål med massive tråde. Smede06_2.del.indd :13:04

156 Omkostningsberegninger ved svejsning Strømforbrug Strømforbruget, der angives i kwh, kan beregnes, når man ved, hvor mange ampere og volt der svejses med, samt hvor lang svejsetiden er. I mange tilfælde beregner man ikke dette strømforbrug direkte, men bruger et nøgletal. Man har beregnet, at der bruges ca. 4 kwh pr. kg svejsemetal ved elektrode svejsning og ca. 2 kwh pr. kg ved MAG-svejsning. Man kan således beregne strømforbruget ved at gange kg svejsemetal med et af disse nøgletal for at få det samlede strømforbrug. Maskinomkostninger Ved svejsning sker der naturligvis slitage på svejsemaskinen samt det tilhørende udstyr som svejsekabler og svejsehåndtag. Disse udgifter til vedligehold, reparation samt afskrivninger er man nødt til at tjene hjem på det svejsearbejde, som maskinen bruges til. Faste omkostninger De faste omkostninger i et firma er de udgifter, som firmaet har til fx husleje, lys og varme, vedligeholdelse af bygninger, hjælpeværktøjer, kraner, løn til værkfører og personale i administration, salgs- og konstruktionsafdelingen. De faste omkostningers størrelse er meget forskellige fra firma til firma. I et lille firma er det mester selv, der har kontakten til kunderne og tager imod ordrer, køber materialerne ind og til sidst udskriver regningen samt fører det øvrige regnskab i firmaet. Det er anderledes i et stort firma, der kan have ansat mange folk i salgsafdelingen, konstruktionsafdelingen og administrationsafdelingen. Store firmaer har som regel derfor større faste omkostninger pr. arbejdstime end de mindre virksomheder. Da det er besværligt at beregne faste omkostninger detaljeret i forhold til et stykke svejsearbejde, er det meget almindeligt, at man i stedet lægger et fast tillæg til den beregnede arbejdsløn på fx 100 %. Tillægget skal så dække alle de faste omkostninger, der har været i forbindelse med udførelsen af svejsearbejdet. Smede06_2.del.indd :13:04