Smiðjubókin. Undervisningsbanken

Transkript

1 Smiðjubókin Undervisningsbanken

2 Erhvervsskolernes forlag Munkehatten : Odense SØ Telefon Telefax Internet Copyright Illustrationer i form af fotos, tegninger mv., som indgår som en integreret del af et af Undervisningsbankens objekter, må ikke benyttes i anden sammenhæng. Ved tvivlsspørgsmål kontakt Erhvervsskolernes Forlag. Undervisningsbanken Indholdsfortegnelse Afkortning og tildannelse... 1 Formelsamling og tabeller Indholdsoversigt...73 Lodning Måling, måleværktøjer og opmærkning Renere teknologi og livscyklusanalyser Spånløs bearbejdning Spåntagende bearbejdning Svejsning Værktøjer Øvrige sammenføjningsmetoder Denne bog er produceret ved hjælp af Erhvervsskolernes Forlags Undervisningsbank: I undervisningsbanken kan man sammensætte kapitler til bøger. Således kan en lærer nu blive redaktør og danne sit eget målrettede undervisningsmateriale. Forord

3 Afkortning og tildannelse Afkortning og tildannelse Skæreprocesser Laser-, plasma-, vandstråle-, flammeskæring og mekaniske skæreprocesser anvendes i dag i industrien. Ved hver af processerne er der fordele og ulemper. Endvidere knytter de sig til forskellige materialegrupper, hvilket gør, at kendskab til processerne er nødvendig for at kunne vælge rigtigt. Skæreprocesserne kan deles op i to grupper: Mekanisk skæring. Termisk skæring. Prima Industri 5 Mekanisk skæring kan være spåntagende bearbejdning i fx en maskinsav. Endvidere kan bearbejdningen foregå ved, at to skærende kanter føres tæt forbi hinanden. Ved klipning, stansning og nipling kan der optræde en kolddeformation af den del af materialet, som ligger ud til snitkanten. Ved fremstilling af fugekanter ved klipning går kolddeformationen sjældent dybere, end at det deformerede lag opsmeltes eller varmebehandles ved den efterfølgende svejsning. Derimod kan frie klippede kanter i en færdig konstruktion være farlige, idet meget kraftigt kolddeformeret materiale kan blive udgangspunkt for sprødbrud. Ved termisk skæring forstår man en skæreproces, hvor materialet skæres ved hjælp af varme. Skæringen kan ske ved forbrænding af materialet i en stråle af ren oxygen, fx flammeskæring. Skæringen kan også ske ved, at materialet udsættes for en stråle med en høj temperatur, der smelter og blæser materialet væk, fx plasmaskæring. Et generelt problem for de termiske skæreprocesser er, at oxidationen (iltning) af pladekanten kan give problemer ved efterfølgende svejsning. Slaggeindeslutninger kan forstyrre en svejseproces, og det kan være årsag til svejsefejl. Flammeskæring Plasmaskæring CO 2 /laserskæring Skærehastighed 1,1 m/min 2,8 m/min 4 m/min Snitbredde 1-2 mm 1,5 mm 0,4 mm Varmepåvirket zone (HAZ) 3,2 mm 0,24 mm 0,06 mm Sammenligning af de tre termiske skæreprocesser ved skæring i 3,5 mm ulegeret stål. Laserskæring. En fuldstændig økonomisk sammenligning mellem de forskellige skæreprocesser er ikke mulig, da snitformer, fugeformer og mulige materialer er forskellige for de nævnte skæreprocesser. Endvidere kan visse skæreprocesser foregå med flere samtidige snit. Smede05.indd :48:46 1

4 Skæreprocesser Mekanisk skæring Plader og profiler kan tildannes ved klipning. Knivene kan have forskellig udformning. Kraftpåvirkningen kan være manuel ved tyndt materiale eller korte stykker og maskinel ved større emner eller materialetykkelser. Af klippemetoder skal her nævnes: Klipning med håndmaskine. Maskiner med kort hurtiggående kniv. Slagsaks. Rullesaks. Nipling. Stansning. De mekaniske skæremetoder giver tilfredsstillende snitkvaliteter, når knivene ikke er for slidte, og når udstyret er indstillet til at bearbejde det pågældende emne. Vedrørende mekanisk skæring: Se kapitlet Spånløs bearbejdning. Flammeskæring Flammeskæring er en forbrændingsproces, der i praksis kun anvendes til skæring af ulegeret stål. Materialet opvarmes til dets antændelsestemperatur, der for stål er C. Derefter sendes en oxygenstråle mod det opvarmede materiale, der bryder i brand, og der brændes en snitfuge igennem materialet. Flammeskæring er en af jernindustriens mest anvendte arbejdsmetoder. Ved flammeskæring opnås der en smal (1-4 mm) og parallel snitfuge. Den varmepåvirkede zone er meget bred og forårsager store deformationer i emnet. Processens fordele er: Flammeskæring med moderne flammeskæremaskiner kan foretages med meget stor nøjagtighed i store emnetykkelser. Flammeskæring under vandet kan foretages med specielt udstyr. Flammeskæring kan udføres manuelt som håndskæring. Fugeforberedelse forud for svejsning er et af de vigtigste områder for flammeskæring. Ofte udføres det maskinelt med flere dyser samtidigt. Kasse med brænderhåndtag, svejseindsatse og skære bræn der. For at kunne flammeskære et materiale skal en række forudsætninger være opfyldt: Antændelsestemperaturen skal ligge under smeltetemperaturen. Materialet skal kunne forbrænde i ren oxygen. Slaggerne skal være letflydende, og slaggens smeltepunkt skal være lavere end metallets. Forbrændingsvarmen skal være så stor, at skæringen holdes i gang. Metallet må ikke være så højt legeret, at der dannes hærderevner. Pulverskæring Pulverskæring er en form for flammeskæring beregnet til rustfaste og højere legerede stål, støbejern, kobber og alle øvrige metaller, som ikke kan bearbejdes med flammeskæring. Pulverskæring er velegnet til skæring i godstykkelser på 100 mm og mere. Laserskæring Laserskæring er en termisk proces, hvor en laserstråle smelter og fordamper materialet og blæser dette igennem snitfugen ved hjælp af en gas. Diameteren af laserstrålen er på materialets overflade ca. 0,1 mm. Herved fås smalle snitfuger, typisk 0,3 mm i 2 mm stålplade, med en minimal varmepåvirkning af snitfladerne. Smede05.indd :48:53 2

5 Afkortning og tildannelse 5 Processens fordele er: Præcis udskæring med tiendedele millimeters nøjagtighed. Høj skærehastighed. Høj grad af fleksibilitet. Den varmepåvirkede zone er så smal, at der ikke kan måles deformationer. Laserskæring anvendes derfor hovedsageligt til: Konturskæring i metaller og plastmaterialer, hvor styktallet er lille, og hvor stansning derfor er uøkonomisk, fx ved prototypefremstilling og småserieproduktion. Skæring i vanskeligt bearbejdelige materialer som fx keramik og rustfast stål. Skæring i meget tynde folier. Laserstråle Plasmaskæring Plasmaskæring kan anvendes til alle elektrisk ledende metaller. Plasma er en luftart, der er tilført energi. Energien udløses på emnet med temperaturer på op til C. Emnet smelter, og materialet blæses væk af plasmastrålen, der brænder med flere gange lydens hastighed. Plasmaskæring resulterer i en konisk spalte, der ofte er bredere end ved flammeskæring. Den varmepåvirkede zone er relativt smal og forårsager kun små deformationer. + HF Returkabel/jordklemme Elektrode Emne Processen ved plasmaskæring, skematisk. Plasmagas Plasmastråle Fokuseringslinse Gastilførsel Emne Emnebevægelse Fast skærehoved Gaskammeret Ruller Fast mekanisk understøtning Processens fordele er: Plasmaskæring foregår med relativt høje skærehastigheder. Plasmaskæring med moderne maskiner kan foretages med meget stor nøjagtighed. Plasmaskæring kan udføres manuelt som håndskæring. Plasmaskæring kan foretages i alle elektrisk ledende metaller. Plasmaskæring anvendes især til: Tynde stålplader. Rustfast stål. Processen ved laserskæring, skematisk. Smede05.indd :48:55 3

6 kæreprocesser Skæreprocesser Vandstråleskæring Skæring med vandstråle er en ny teknik, som i de senere år har vundet indpas til så forskellige formål som tunnelboring, undervandsskæring, kulbrydning samt til skæring af materialer som stål, asbestcement, mineraluld, kunststoffer, gummi, papir m.m. Sand A B Den umiddelbare an vendelse af vand stråleskæring lig ger inden for de ikke metalliske ma te ri ale grupper som fx papir, læder, OMAX Corporation krydsfiner, asbest, gummi, tekstiler, kunststoffer, frosne konsumvarer, mineraluld, glasuld m.m. Vandstråleskæring kan, når strålen er opblandet med et slibemiddel som fx sand, skære i selv hårde metaller. Den væsentligste for del er, at processen ikke opvarmer emnet under be arbejd Vandstråleskæring. ningen. Processen ved vandstråleskæring, skematisk A Abrasiv vandstråleskæring. B Vandstråleskæring. Smede05.indd :48:55 4

7 Afkortning og tildannelse 5 Flammeskæring AGA Anvendelse og udbredelse Flammeskæring anvendes til udskæring og tildannelse af plade- og profilemner samt svejsefuger. Endvidere anvendes flammeskæring til opdeling af skrottede emner, fx opskæring af gamle og nedslidte skibe. Dette kaldes for skrotskæring. Efter at stålet er opdelt i passende stykker, transporteres det til stålværket for at blive omsmeltet til nyt stål. Store mængder af stålmaterialer tildannes ved flammeskæring i virksomheder, der fremstiller stålkonstruktioner, maskiner, skibe og beholdere. Udvikling af skæreudstyr, skæremaskiner og skæredyser har medført, at flammeskæring med oxygen i konstruktionsstål nu er den mest udbredte skæremetode. Udstyret er i dag så udviklet, at flammeskæring kan anvendes ved tildannelse af materialer, hvor der stilles store krav til snitfugers glathed og emners mål. Flammeskæring er en kemisk/termisk proces, og som sådan kan den forårsage ændringer i grundmaterialet. Derimod undgår man den uheldige kolddeformation af kanterne, som klippeprocesser kan fremkalde. Flammeskæring. AGA Manuel flammeskæring. SAF SAF Cnc-styret flammeskæring. Mobil flammeskæring. Smede05.indd :48:56 5

8 Flammeskæring Reduktionsventil. 2 Tilbageslagssikring. 3 Svejseslange. 4 Kontraventiler på brænderhåndtaget. 5 Pakning mellem håndtag og indsats. 6 Mundstykket er skære- og svejseværktøjets mest udsattte del. Pas på det! 7 Brandbeskyttelseshandske. 8 Stabilt opstillede gasflasker. Kædet eller bol tet fast til væggen eller til en vogn. 9 Advarselsskilt Trykflasker Fjernes ved brand Grundudstyr til flammeskæring. Udstyr til flammeskæring kan inddeles i tre hovedgrupper: Håndskæringsudstyr. Transportable flammeskæremaskiner. Stationære flammeskæremaskiner. Der er udviklet specialudstyr såsom automatisk hjørneforsinkelse, brænderhøjdeindstilling, hulstiksautomatik og cnc-styring. Herved kan der opnås skærenøjagtigheder, som i mange tilfælde overflødiggør efterfølgende bearbejdning af emnet. På grund af varmepåvirkning skal man være opmærksom på hårdhedsstigninger i fuge kanter ved hærdebare materialer. For at opnå et pænt snit skal fagmanden være placeret korrekt i forhold til de emner, som skal skæres. Hænderne skal kunne støtte på et fast underlag, så skæredysen holdes i samme niveau over emnet, og fremføringen skal foregå med korrekt og jævn hastighed. Frihåndsflammeskæring stiller store krav til fagmandens evne til at planlægge skæreforløbet samt de håndværksmæssige færdigheder og en rolig og sikker hånd. For at opnå den korrekte afstand fra skæredysen til emnet kan skærebrænderen monteres med en førings- AGA Håndskæring Håndskæringer kan med almindeligt skæreudstyr udføres i godstykkelser fra ca mm og med skærehastigheder på mellem mm/min. Frihåndsflammeskæring i plade- og profilmaterialer kan foregå uden hjælpeværktøjer på skærebrænderen. Skæring af figursnit i frihånd. Smede05.indd :49:00 6

9 Afkortning og tildannelse 5 vogn med hjul. Hermed skal fagmanden primært koncentrere sig om at fremføre skærebrænderen med korrekt og jævn hastighed. På føringsvognen er der endvidere mulighed for at ændre skærebrænderens hældningsvinkel, så der kan skæres skråsnit. AGA Klargøring inden skæring Emnet rengøres for eventuelle glødeskaller, rust, maling og olie. Eventuelt opmærkes skæreforløbet, og der monteres hjælpeværktøjer på skærebrænderen. Emnet anbringes i en hensigtsmæssig stilling i forhold til skæreforløbet. Udsugningsudstyr placeres i forhold til skæreforløbet og startes. Skærebrænderen tændes. Føring af skærebrænderen Føring af skærebrænderen er forskellig alt efter, om der startes fra kant af emnet, eller der startes midt i emnet (hulslagning). Skæring af rør med føringsvogn. Ved skæring af cirkulære snit kan der monteres et cirkelslag på skærebrænderen. Dette værktøj kræver, at man har opmærket cirkelbuens centrum med en kørnerprik. Cirkelslagets støtteben anbringes i kørnerprikken. Herunder er vist to forskellige typer af cirkelslag med radiusjustering mm og mm. Da hulslagningen giver et stort sår i emnet der, hvor flammeskæringen startes, er det vigtigt, at man starter lidt ved siden af det endelige skæreforløb. Hvilken side af skæreforløbet, man skal starte på, afhænger af, om der er tale om indvendig eller udvendig hulslagning. A AGA B Stort cirkelslag. AGA Lille cirkelslag. Føringsvogn. AGA Udvendig og indvendig hulslagningsteknik A Ved udvendig skæring. B Ved indvendig skæring. Smede05.indd :49:01 7

10 Flammeskæring A B C D Skæreprocessen ved skæring fra kant af emnet A Forvarm kanten af emnet til lys rød farve. B Før skærebrænderen lidt uden for pladekanten. C Åbn for skæreoxygen. D Før skærebrænderen frem med en rolig og jævn bevægelse. A B C D 6-8 mm mm 6mm Skæreprocessen ved hulslagning A Forvarm emnet til lys rød farve. B Løft skærebrænderen og læg den eventuelt lidt på skrå. C Åbn for skæreoxygen. D Sænk og før skærebrænderen frem med en rolig og jævn bevægelse. Flammeskæremaskiner Maskiner til flammeskæring kan inddeles i tre hovedgrupper: Transportable flammeskæremaskiner. Stationære flammeskæremaskiner. Cnc-styrede flammeskæremaskiner. Transportable skæremaskiner Med transportable flammeskæremaskiner menes skæremaskiner af en sådan størrelse, at de relativt let kan flyttes fra et arbejdsstykke til et andet. Maskinerne anvendes almindeligvis til: Skæring af rette snit efter lineal eller skinner. Kurveskæring med manuel styring. Maskinel skæring af cirkelsnit. Skæring af rør. Transportable skæremaskiner anvendes til forskellige arbejder, hvor det er vanskeligt eller umuligt at flytte emnet til skæremaskinen, fx ved montagearbejde, arbejde på skibskonstruktioner og andre større stålkonstruktioner. Krydsbordsmaskiner Krydsbordsmaskiner er de mest anvendte. De består af en over- og en undervogn, hvis bevægelser er retvinklede i forhold til hinanden. De bevæger sig på føringsskinner, der som regel er fastgjort på et fundament. Krydsvognenes bevægelser overføres i målestoksforholdet 1:1 til skærebrænderen. Alt efter maskinernes opbygning adskiller krydsbordsmaskinerne sig i udlæggermaskiner og portalmaskiner. Ved udlæggermaskinerne er brænderen eller oftest flere brændere anbragt på en eller to udlæggere. Disse maskiner er med deres opbygning og i deres arbejdspræcision sammenlignelige med kostbare værktøjsmaskiner, hvilket medfører, at de bør underkastes systematisk vedligeholdelse. Smede05.indd :49:03 8

11 Afkortning og tildannelse 5 A Fotoelektrisk styring Ved en fotoelektrisk styring aftastes en tegnet streg eller en silhuet gennem lys/mørk refleksion ved hjælp af en fotomodstand til spændingsimpulser. Impulserne overføres til skæremaskinens styremotorer via en forstærker, og styremotorerne fremfører brænderaggregatet. Der skelnes mellem aftastning fra stregmidte og stregkant. Stregkantaftastningen giver mulighed for at indsætte papirskabeloner. De kan sammensættes efter behag, og derved kan der skæres økonomisk med hensyn til tid og med bedst mulig udnyttelse af hele plader. Ved store geometriske dimensioner, fx ved skibsbygning, foretrækkes de fotoelektriske styringer efter tegninger fremstillet i målestoksforhold 1:5 eller 1:10, hvilket kræver stor nøjagtighed ved fremstillingen af tegningen. Skematisk opbygning af maskinkonstruktion A Udlæggermaskine. B Portalmaskine. Fotoelektrisk styring. B SAF Cnc-styret flammeeller plasmaskæremaskine En cnc-styret flamme- eller plasmaskæremaskine kan udnyttes langt bedre end den tilsvarende optisk styrede skæremaskine. Praktiske erfaringer viser, at skæreintermittensen, som er den tid, maskinen skærer, kan øges fra % ved manuel skæring til % ved skæring på cnc-styrede maskiner. Samtidig er der mulighed for at udnytte pladematerialet forholdsvis bedre. Praktiske erfaringer har vist, at pladespildet kan reduceres fra % til %. For en virksomhed, der eksempelvis skærer 300 tons stålplader årligt, vil der således være væsentlige besparelser at hente. Ved den forøgede intermittens kan der ved 10 % mindre pladespild spares mindst kroner om året, og gennem mindre timeforbrug kan der spares mindst kroner, 30 til 60 %, dvs. i alt mere end kroner i besparelser på årsbasis. De fleste cnc-styrede flammeskæremaskiner kan modtage færdige skæreprogrammer, som er fremstillet på en ekstern pc-arbejdsstation. Herfra kan man konstruere emnerne eller få emnerne overført fra et andet cad-program. Principper ved flammeskæring At det er muligt at skære i stål med en skærebrænder, beror på den kendsgerning, at stål, der opvarmes til C brænder, når der tilføres oxygen. For at antænde materialet skal det forvarmes med en flamme. Når antændelsestemperaturen er nået, åbnes der for oxygenstrålen. Tilførslen af oxygen får dels stålet til at brænde, og dels blæses den dannede slagge bort. Smede05.indd :49:05 9

12 Flammeskæring [C ] C 1050 C Antændelses- og smeltekurve ,25 1,0 1,6 2,0 2,25 3,0 [%C] 1 Skæregrænse. 2 Teoretisk skæregrænse C Der kan anvendes andre forvarmegasser end acetylen, men de giver alle en længere opvarmningstid for at opnå antændelsestemperaturen samt en lidt lavere skærehastighed. Dette gælder fortrinsvis ved tyndere materialer. Almindelige håndskærebrændere kan skære i godstykkelser fra ca mm. Tyndere materialer er vanskelige at håndflammeskære, bl.a. på grund af den høje skærehastighed. Derfor tildannes tyndplader på andre måder, fx ved klipning, stansning, nipling eller plasmaskæring. Større godstykkelser end 100 mm kan flammeskæres, men dertil kræves specielle brændere, som fx er udstyret med vandkøling. Skæringens kvalitet For at kunne flammeskære med et godt resultat skal følgende forudsætninger være opfyldt: Stålet skal kunne brænde ved tilførelse af oxygen. Stålets antændelsestemperatur skal være lavere end dets smeltepunkt. De dannede metaloxiders smeltepunkt skal være lavere end metallets, således at de let kan blæses bort og ikke hindrer forbrændingsprocessen i at fortsætte. Stålets forbrændingsvarme skal være så høj, at skæringen holdes i gang. Stålet skal have ringe varmeledningsevne, således at varmen ikke ledes hurtigere bort fra skærestedet, end den tilføres Antændelseskurve. 4 Smeltekurve. Kanten af det materiale, der skal skæres, forvarmes til antændelsestemperaturen, ca C for stål, hvorefter en stråle af ren oxygen rettes mod det varme materiale, som herved bryder i brand. Når skærebrænderen bevæges i skæreretningen, opstår der en snitfuge, idet forbrændingsprodukterne (slaggerne) blæses ud forneden i fugen. Ståls smeltepunkt er ca C, og de dannede slagger har et smeltepunkt på C. Højtryksbrænderen I højtryksbrænderen tilføres acetylen og oxygen med samme tryk. Dysestørrelsen er bestemmende for oxygentrykket, som igen er bestemt ud fra godstykkelsen af skærematerialet. Højtryksbrænderen er mindre følsom for ændringer i manometertrykket. Gasserne i højtryksbrænderen blandes først i selve dysen, hvorved brænderen er næsten 100 % tilbageslagssikret. Skæredyser Skæredysen har stor indflydelse på snittets kvalitet og økonomien. Skæredyser fremstilles normalt af kobberlegeringer. Ringdysen Ringdysen består af en indre oxygendyse og en ydre varmekappe. Imellem dem er der en ringformet spalte, hvorigennem varmegasblandingen strømmer ud og brænder. Brænderhoved Ringdyse. Varmekappe Oxygendyse Smede05.indd :49:06 10

13 Afkortning og tildannelse 5 Type Ringdyse Slidsdyse Blokdyse Udformning Fordele Giver pæn og glat snitkvalitet God økonomi og kan anvendes til skæring med propan Robust konstruktion, god økonomi og stor skærehastighed Ulemper Dyr løsning og ikke robust konstruktion Dyr løsning Ingen De tre dysetypers fordele og ulemper. Ringdysen kan skære i alle retninger, men under brugen har den en tilbøjelighed til at komme ud af centrering, hvorved flammen bliver asymmetrisk, hvilket er til skade for snitkvaliteten. Blokdyser giver en fin snitkvalitet, stor skærehastighed og god økonomi. Desuden er de lette at montere i brænderen, og centreringen er altid korrekt. De er tillige mekanisk robuste. Slidsdysen Slidsdyser minder en del om ringdyser, men oxygendysen er udført således, at den styrer ind i varmekappen. Varme gas blandingen strømmer igennem en krans af fræsede slid ser i oxygendysens yderste del. Slidsdysen giver bedre ø ko no mi, større hastighed og større tilbageslagssikkerhed end ringdysen. Den er også velegnet til skæring med propangas. Brænderhoved Oxygendyse med slidser Blokdyse. Varmegasblanding Skæreoxygen Slidsdyse. Omløbermøtrik Varmekappe Blokdysen Blokdyser er de mest anvendte i dag. De er udført i ét stykke. I centret er der en boring for skæreoxygen og uden om denne en krans af mindre boringer for varme gasblandingen. Man har altså ikke en enkelt varme flamme, men en krans af små flammer. Varmeflammernes antal kan variere fra 5 til 10. Skæretabeller Ved anskaffelse af flammeskæreudstyr medfølger der altid en tabel, som anviser valget af skæredyse og trykindstilling af gasserne. Så før man skal udføre en skæring, begynder man med at slå op i skæretabellen, som hører til skærebrænderen, for at få klarlagt, hvilken dyse man skal benytte til det pågældende materiale, samt hvilket manometertryk dysen skal arbejde med. Ofte viser skæretabellerne forbruget af gasser, og disse værdier kan anvendes, hvis der skal laves en forkalkulation for skærearbejdet. Det skal dog bemærkes, at værdierne kun gælder for skæringen alene. Smede05.indd :49:06 11

14 Flammeskæring Skærefladens kvalitet På snitfladen opstår små skæreriller, der er mere eller mindre fremtrædende. Skærerillernes dybde er ved korrekt skæring mellem 0,02-0,03 mm. Rillernes fremkomst skyldes oxygenstrålens tryk på de flydende slagger i snitfugen. SAF Korrekt skæresnit. Der er mange forhold, som har indflydelse på snitfugens kvalitet. En af dem er fremføringshastigheden. Hvis hastigheden er for lav, bliver snittets overflader ujævne med dybe riller og slaggedannelser. Hvis skærehastigheden er for høj, bliver rillerne kraftigt bagudbøjede, og snitfladerne bliver ikke plane. Bagudbøjningen på rillerne må normalt være op til 10 % af pladetykkelsen. Rensenåle rival. Det er muligt at opnå en god snitfugekvalitet ved forkert trykindstilling, idet der er sammenhænge henholdsvis mellem oxygentryk og skærehastighed ved tyk plade og mellem forvarmeflamme og hastighed ved tynd plade. Skæredysen udsættes på grund af sin placering så tæt på processen for en hård belastning. Dysens tilstand skal derfor jævnligt kontrolleres for slitage og snavs. Til rensning af skæredyser findes der forskellige værktøjer i form af rensenåle som vist herover. A B C D E F G Eksempler på fejl ved flammeskæring For den urutinerede kan det være vanskeligt at fastslå, hvilken af indstillingerne der er forkert. Ofte skyldes fejlen en kombination af flere faktorer. Det er derfor vigtigt, at fagmanden går systematisk frem ved fejlretningen, fx som vist i nedenstående disposition: 1. Kontrol af skæredysens størrelse. 2. Kontrol af, om skæredysen er ren. 3. Kontrol af manometertryk. 4. Kontrol af afstand fra skæredyse til materialet. 5. Kontrol af materialets overflade og legering (rust, snavs, maling, glødeskal eller valsehud). 6. Kontrol i forhold til skærehastighed eller ujævn fremføring. Én rigtig og seks fejl A Rigtigt snit, jævn og plan snitflade, og skærerillerne er små. Eventuelle slagger er lette at fjerne. Øverste og nederste kant er skarpe. B For lav skærehastighed. Øverste kant er afrundet ved smeltning. Ujævn snitflade med dybe spor med slaggeindslutning i snittet. Nederste kant er ujævn og ikke pæn. Hårde og fastsiddende slagger ved nederste kant. C For høj skærehastighed. Øverste snitkant er meget skarp og med små smelteperler. Rillerne bøjer meget bagud. I snitfladens øverste del er der en svag fordybning. Nederste kant er rund og meget ujævn, og sidste nederste hjørne er ikke skåret, men smeltet. D For stor afstand mellem skæredysen og emnet. Øverste kant er kraftigt afrundet ved smeltning. Der er en fordybning øverst i snitfladen. Nederste kant er skarp. E For lille afstand mellem skæredysen og emnet. Øverste kant er afrundet ved smeltning, og tydelige smelteperler er dannet langs hele kanten. F For højt oxygentryk. Smelterand langs hele overkanten. Fordybning øverst i snitfladen. G For stor forvarmeflamme. Øverste kant er afrundet og med en stor smelterand. Snitfladen overholder ikke skærevinklen, da snittet er bredest foroven. Smede05.indd :49:06 12

15 Afkortning og tildannelse 5 Mål-, vinkel- og faconafvigelser Desværre findes der ikke en dansk eller international standard, som giver en oversigt over snit- og målafvigelser ved flammeskæring. Derimod findes der en tysk standard DIN 8518 Fehler an Brennschnitten und Plasmaschnitten. Målafvigelser viser sig ved, at snittet ikke er anbragt der, hvor det er foreskrevet. De afskårne emner bliver for store eller for små. En anden gruppe af fejl er faconafvigelser, der viser sig ved, at snittets facon afviger fra det foreskrevne på tegningen. Fx forudsætter konstruktøren, at lige streger på tegninger svarer til lige skåret snit i emnet. I praksis bliver snittet ofte lidt krumt eller bølget. Ved tildannelse af svejsefuger kræves det ofte, at emnernes samlinger skal tildannes i en given fugevinkel. Alle de fejl, der hidtil er omtalt, har været fejl, som kan henledes til selve skæreprocessen. Men fejl kan også henledes til materialernes kvalitet. Fx kan visse billige stålkvaliteter være lagdelte på lokale steder fra valseprocessen. Sådanne lagdelte områder giver ofte anledning til problemer ved flammeskæring. Måling og kontrol af flammeskårne snit Afvigelser i forhold til tegningsgrundlaget kan måles med målebånd, vinkelmåler og retteskinner. Når det gælder kontrol af selve snitfladen, kan denne foretages med skærekvalitets-plaststave. Dette hjælpemiddel er fremstillet af den tyske svejseforening og består i sin enkelhed af plastkopier af forskellige snitflader og forskellige grader af fejl ved overfladeprofiler og skæreriller af forskellige dybder. De anvendes ved at sammenligne det skårne snit med plastkopierne. På bagsiden af plaststavene er trykt fejlstørrelser for hver enkel snitkopi. Fugetyper Alle fugetyper med lige og skrå flader kan tildannes ved flammeskæring. Endvidere kan fugeprofiler bestående af ikke rette linjer som J- og U-fuger tildannes med specielt udviklede brændere. Metoden er i virkeligheden en flamme høvling af pladekanten. Det foregår på den måde, at pladekanten A B C D Forskellige fugesnit A I-fuge. B V-fuge. C X- og K-fuge. D Y-fuge. først skæres vinkelret af ved almindelig flammeskæring, og herefter flammehøvles kanten i J-form. Ved skæringer af Y-, X- og K-fuger samt parallelle fuger må der anvendes skæremaskiner med to eller tre brændere samtidig. Gasser til flammeskæring Normalt anvendes acetylen som brændgas ved skæring og svejsning, men andre gasser kan også anvendes. Vi vil i det efterfølgende koncentrere os om sammenligninger mellem metan (naturgas), propan og acetylen. I skemaet herunder er de tre gassers generelle egenskaber vist: Metan (naturgas) Propan Formel - kemisk Ch 4 C 3 H 8 C 2 H 2 Acetylen Neutral flammetemperatur, C Blandingsforhold med oxygen gennem brænder 1,9 4,3 1,3 Eksplosionsgrænse i luft, % 5,3-14 2,3-9,5 2,5-80 Vægtforhold ved 15,6 o C (luft = 1) 0,62 1,52 0,906 Smede05.indd :49:18 13

16 Flammeskæring Metan (naturgas) Metangas kan anvendes på udstyr, som er beregnet for propangas. Men på grund af det mindre oxygenforbrug findes der blandkamre og dyser, som er specielt udviklet til denne gas. En metangasflamme afgiver betydeligt mindre lys end propan- og acetylenflammen. Derfor er brænderen meget vanskelig at indstille, og det må foregå ved hjælp af fx flowmetre. Da metangasflammen er meget blød og uden koncentreret varmeudbredelse, er den ligesom propangasflammen rigtig god til skæring af tykkere emner, hvor den endog giver en bedre snitkvalitet. Metan er lettere end luft, og derfor er eventuelle udstrømmende gasser lette at slippe af med. Propan I forhold til acetylengasblandingen giver propanblandingen næsten dobbelt så stor varmeafgivelse pr. volumenenhed. Men varmeudbredelsen er ikke på samme måde koncentreret i kerneflammen. Det betyder, at propanflammen er velegnet til lodning, som kræver en jævn og blød fordeling af varmen. Endvidere er propan velegnet til skæring af emner med tykkelser over 50 mm, idet den bløde flamme ikke opsmelter snitfugens øverste kant, som det kendes fra acetylenskæring. Propanflammens store forbrug af oxygen giver flammen en bleg farve uden den skarpe overgang mellem kerneflammen og sløret, som det kendes fra acetylenflammen. Det har så den ulempe, at det er noget mere besværligt at indstille flammen. Da propangas er tungere end luft, er det en farlig gas at anvende. Eventuelle udstrømninger vil trænge ned i fordybninger og er dermed ret vanskelige at fjerne. Acetylen Acetylenflammen har den højeste flammetemperatur sammenlignet med de to andre gasser. Flammen brænder neutralt med tilførsel af oxygen. Ca. 50 % tilføres gennem brænderen, og resten tilføres fra den omkringliggende atmosfære. Varmeafgivelsen er meget stor og koncentreret omkring primærflammen. Acetylengasblanding forbruger forholdsvis lidt oxygen sammenlignet med de andre gasser, men acetylen er til gengæld en dyr gas. På grund af det store eksplosionsgrænseinterval medfører anvendelse af acetylengasser i lukkede rum en stor eksplosionsfare. Acetylenflammen er let at indstille, og på grund af den store farveforskel på kerneflammen og den omkringliggende forbrænding (sløret) er man ikke i tvivl om, hvorledes varmen skal overføres til emnet. Acetylengas fremstilles på basis af karbid. Der anvendes 1 kg karbid til fremstilling af 250 liter acetylen. Endvidere anvendes der elektrisk energi svarende til 3,4 kwh til fremstillingen. Flammetemperaturen Flammetemperaturen er brændgassens vigtigste egenskab ved flammeskæring. Blandingsforholdet mellem oxygen og brændgas har stor indflydelse på flammetemperaturen, som vist i figuren nedenfor. Hvis forbrændingen sker med atmosfærisk luft i stedet for med oxygen, vil flammetemperaturen falde med ca. 900 C. Flammetemperatur [ C] Acetylen Metan Propan :0 1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 1:7 Blandingsforhold Brændgas-Oxygen Flammetemperatur ved forskellige blandingsforhold for tre gastyper. Smede05.indd :49:18 14

17 Afkortning og tildannelse 5 Tændhastigheden Ved tændhastighed (flammehastighed) forstår man forbrændingens forplantningshastighed. I praksis vil det sige, at blandingens udstrømningshastighed skal afpasses tændhastigheden. Hvis hastigheden er for høj, vil flammen gå ud, og hvis hastigheden er for lav, vil forbrændingen starte for tidligt og derved slå tilbage i brænderen. Af diagrammet fremgår det, at metan netop opnår den maksimale tændhastighed ved den højeste flamme temperatur. Tændhastighed [m/s] Propan Acetylen Metan Brændgasandel i blandingen [%] Sammenligningsdiagram, tændhastighed. Flammeydelsen For at kunne sammenligne forskellige gassers varmeydelse måles samspillet af tændhastigheden og gasblandingens varmeafgivelse på en normeret brænder. Som det fremgår af næste figur, har acetylengasblandingen den højeste flammeydelse. 2 Specifik flammeydelse [kj/cm s] Propan Acetylen Metan Brændgasandel i blandingen [%] Sammenligningsdiagram, flammeydelser. Sikkerhed ved flammeskæring Emner, der vedrører sikkerhed og arbejdsmiljø, herunder tilbageslag, brand- og eksplosionsfare samt trykflasker, er beskrevet senere i denne bog under emnet gassvejsning. Smede05.indd :49:19 15

18 Pulverskæring Pulverskæring Pulverskæring er en form for gasskæring beregnet til rustfaste og højere legerede stål, støbejern og alle øvrige metaller, som ikke kan bearbejdes med flammeskæring. Pulverskæring er særdeles velegnet til godstykkelser på 100 mm og mere. Ved pulverskæring tilsættes et skærepulver (finkornet jernpulver) i skæreflammen, hvilket øger temperaturen, så svært smeltelige oxider smelter samtidig med, at skærepulveret bidrager til at give en lettere flydende slagge. Ved pulverskæring bruges nitrogen eller trykluft til fremføring af skærepulveret. Nitrogen er at foretrække, idet det er fugtfrit. Der må aldrig bruges oxygen til fremføring af skærepulveret. Ved pulverskæring anvendes en speciel skærebrænder med pulvertilsætningsudstyr, samt et pulverdoseringsapparat. Egenskaber: Kan skære rustfaste stål, støbejern, kobber med flere metaller, som ikke kan skæres med almindelig flamme skæring. Lille investering. Princip for pulverskæring. Luft eller nitrogen og skærepulver Acetylen/propan og oxygen Varmeflamme Skærestråle Smede05.indd :49:20 16

19 Afkortning og tildannelse 5 Laserskæring Anvendelse og udbredelse Laserskæringens unikke egenskaber betyder, at denne bearbejdningsmetode har overtaget en del arbejde fra bl.a. de traditionelle stanse-, lokke-, flamme- og plasmaskæremaskiner. Laserskæring er i forhold til de termiske skæreprocesser som flammeskæring og plasmaskæring karakteriseret ved, at materialet påvirkes meget mere lokalt og koncentreret. Herved opnås meget smalle snitfuger samt en minimal påvirkning af materialet i øvrigt. Endvidere kan laserskæring foretages med meget høj præcision og uden, at emnet deformeres. Skærehastigheden ved laserskæring er generelt højere end ved de andre termiske skæreprocesser, og processen har opnået en vis udbredelse i materialetykkelser op til 5 mm. Enkelte virksomheder skærer også i tykkelser over 5 mm. Laserskæring kan udføres i mange forskellige materialer, fx ulegeret stål, rustfast stål, aluminium, akryl, plast, gummi, læder og træ. Laserskæring. Laserskæring kan være nøglen til den øgede produktivitet, kvalitet og fleksibilitet, der måtte ønskes, men laserskæreteknologien indeholder mere end bare en laser. Højeffekt-laserteknologien er stadig en temmelig ny teknologi, hvilket betyder, at kvalitet, stabilitet, pålidelighed og fleksibilitet varierer betragteligt. To typer af lasere kan anvendes til skæring, og begge er opkaldt efter det laseraktive medie: CO2 -lasere. Nd-YAG-lasere. Prima Industri Laserskæringsmaskine. Prima Industri Smede05.indd :49:23 17

20 Laserskæring Holografi, hvor lasere anvendes til optagelse af tredimensionelle billeder, eller hvor tredimensionel lysudbredelse kan anvendes til hurtige detektionssystemer til mønstergenkendelse eller ændringer i et emne, fx flydæk. Endelig kan laseren anvendes til at opvarme materialer lokalt for at opnå termiske bearbejdninger. Lasere kan derved anvendes til følgende processer: Prima Industri Kombineret bearbejdningsarm med udstyr til både laserskæring og lasersvejsning. Anvendelse af laserlys Ordet laser indgår i mange sammenhænge i vores hverdag. Det er en forkortelse af de fem engelske ord: Light Amplified by Stimulated Emitted Radiation, der frit oversat betyder lys frembragt ved stimuleret udsendelse. Lad os derfor starte med at se på, hvad laserlys anvendes til: Laserskæring. Lasersvejsning. Laserboring. Laserboring. Lasergravering. Overfladebehandling med lasere. 350 Prima Industri Optisk datatransmission, hvor informationer i form af lyssignaler transmitteres over lange strækninger gennem tynde (0,1 mm) glasfibre. Optisk informationslagring og genfinding, hvor et cd-rom-drev eller en cd-musikafspiller anvender en laser til optisk læsning af informationer på en plade. Laserprintere, laserskannere og laserbaserede sættemaskiner. Medicinske anvendelser, hvor laseren anvendes til øjenoperationer, fjernelse af modermærker, vorter og lignende. Med laserlys kan kirurger arbejde på snævre og utilgængelige steder i patientens krop, gennem naturlige kropsåbninger eller med minimale snit. Atomkraft, hvor verdens største laser, kaldet Siva, forsøges anvendt til at opvarme brintkerner til igangsættelse af fusionsprocessen. Militære formål såsom afstandsmåling og målsøgning. Lasergravering. Lys frembragt ved stimuleret udsendelse Laseren er en af de mest spændende videnskabelige frembringelser i det 20. århundrede. Den stærke, blyantstynde lysstråle synes at høre til i fremtidsromanerne. Kendsgerningerne er, at laser i høj grad er en del af vor hverdag: Vi befinder os allerede i laseralderen. Laserteknologien udvikler sig hurtigt, og nye anvendelsesmetoder bliver hele tiden opdaget. Det vil være CO 2 -laseren, der primært omtales i dette afsnit, men principperne i de forskellige lasere er de samme. Det er kun lasermedierne, der er forskellige. Smede05.indd :49:28 18

21 Afkortning og tildannelse 5 Lys For at forstå, hvad laserlys er, må vi lige se på, hvad lys er. Såvel for dagslys som for kunstigt lys kan vi i praksis stort set begrænse os til det område, hvor bølgelængden varierer mellem nm. Det er der, hvor den synlige stråling findes. Det lys, vi ser, er en form for energi, der passerer gennem luften i bølger. Vi kan dog ikke se disse bølger, men vi kan forestille os dem som lignende de bølger, man kan lave, når man fører et stykke reb hurtig op og ned. Alt efter hvor hurtigt man bevæger rebet, kan man fremstille en mængde små, korte bølger eller enkelte lange. Lysbølgerne varierer i længde på samme måde. De lange bølger ser vi som rødt lys, og de korte ser vi som blåt lys. Det lys, vi får fra solen, fra en fakkel eller en lommelygte, er en blanding af forskellige kulører af lysbølger med forskellig længde. De er alle sammen blandet, og vi ser dem som hvidt lys. Det enkelte lysglimt er en elektromagnetisk bølge, der frembringes ved, at en elektron fra en ydre skal, fx i CO 2 -gassens atom, springer ned til en mindre elektronskal under udsendelse af en lysfoton. Når et atom afgiver lys, opstår der en kædereaktion, som bevirker, at andre atomer afgiver deres energi i form af lys. Laserlys Bølgerne fra laserlys har ensartet bølgelængde, så derfor har det enkelte lasermedium sin egen farve. Lysbølgerne fra laserlys vandrer også ved siden af hinanden, og bølgetoppe og bølgedale svinger i takt med hinanden. Det er dette, der gør laserlys så voldsomt stærkt, og det er også grunden til, at laserlys går i absolut rette stråler. FAKTA Laserstrålens fotoner svinger i takt og i fase således, at den er: Monokromatisk, dvs. har samme farve, og kohærent, dvs. er sammenhængende. En lasers totale energi kan koncentreres på et areal så lille som en milliontedel af en kvadratmillimeter, og en laserstråle vil spredes over et areal, der er mindre end en kvadratkilometer, hvis strålen sendes til månen. Der stilles store forventninger til laseren i fremtiden inden for jern- og metalindustrien, især til svejsning og skæring i tyndere materialer af rustfast stål og aluminium. Der kræves så specielle fysiske tilstande for, at laservirkning kan finde sted, at man med stor sikkerhed kan regne med, at laserstråling kun kan frembringes af menneskelige væsener. Laservirkningen er måske den eneste form for stråling, som ikke vil kunne genfindes i naturen. Dette er noget ret enestående. Fx er alle kernereaktioner velkendte fra stjernernes indre. Ja, selv superledning finder sted i neutronstjerner, regner man med. Laserens historie I begyndelsen af 1900-tallet opstillede Einstein en teori om, at atomer kunne bestråles med lys og bringes til at udsende lys, altså netop ideen om stimuleret udsendelse af lys. Niels Bohrs teorier om atomets opbygning hjalp med til ideerne omkring laserens udvikling. Laseren kunne udmærket være opfundet allerede i 1930, hvor man arbejdede med lyskilder, der relativt let kunne være ændret til en laserlyskilde, men man troede på det tidspunkt ikke på laseren. Under 2. Verdenskrig blev der forsket meget i udviklingen af radar og lignende. Radar udnytter udsendelse af elektromagnetiske bølger og reflektering af disse bølger til retnings- og afstandsbestemmelse af flyvemaskiner m.m. I 1958 fremsatte amerikanerne Townes og Schaulow teorien for selve laserens virkemåde. Den første laser blev konstrueret i 1960 af T.H. Maimann. Han fremstillede den første faststoflaser. Det faste stof var en kunstig rubin sammensat af aluminium, ilt og krom. Den første helium/neon-gasstoflaser blev fremstillet i 1961 af A. Javav. Siden 1960 er der konstrueret mange forskellige typer af lasere. Smede05.indd :49:34 19

22 Laserskæring Laserprincippet Under normale omstændigheder vil et atom befinde sig i den mest afslappede tilstand, det vil sige med sine elektroner på de laveste energiniveauer, og kun ved særlige festlige lejligheder, når atomet rammes af en foton, vil de springe til et højere energiniveau. Elektronerne har en meget stærk korpsånd, så de vil søge tilbage til grundtilstanden. Det er, når elektronen søger tilbage til sin grundtilstand, at den udsender en lysfoton. Denne lysfoton kan nu bevæge sig sammen med den lysfoton, der var årsagen til dens fødsel, hvorved de kan skabe to nye lysfotoner. Vi vil kunne starte en lavine af lysfotoner, eller med andre ord: Vi kan skabe en laserstråle. For at denne laserstråle kan blive kraftig nok, er der i hver ende af resonatoren et spejl, der kan reflektere laserstrålen. Det ene spejl er 100 % reflekterende, og det andet er mellem 3 og 45 % reflekterende. Laserstrålen vil, efterhånden som den bliver kraftig nok, gennembryde det andet spejl, og man vil derved få en laserstråle med en diameter på ca mm. Denne laserstråle er ikke særlig brugbar med den diameter, men den vil blive ført frem til maskinens skærehoved, hvor der findes en linse, der kan fokusere strålen ned til en diameter, der gør den anvendelig til det formål, laseren skal have. Gassen blæser det smeltede materiale ud af snitfugen. Ved skæring i visse materialer, fx stål, reagerer skæregassen med den damp og smeltemasse, der dannes i fugen, hvorved skærehastigheden øges. Laserskæringens parametre Lasereffekt og intensitet En lasers størrelse eller kapacitet er almindeligvis angivet ved effekten, fx 500 watt eller watt. Lasereffekten er den totale energi pr. sekund. Intensiteten af laserstrålen er givet ved effekten divideret med det areal, hvor effekten er koncentreret. Intensitet = Eksempelvis fås, ved fokusering af en watt laserstråle til en diameter på 0,1 mm (areal = 0,00785), en intensitet på ca watt/mm 2. Den høje intensitet resulterer i en meget hurtig opvarmning af snitfugen, hvilket giver meget lidt tid til, at varmen kan spredes til det øvrige materiale. Resulta- Skærehastighed [m/min] lasereffekt bestrålet areal Laserskæreprocessen Laserstrålen består af et næsten parallelt strålebundt, almindeligvis usynligt (infrarødt) lys. Strålen skabes af laserkilden og ledes via spejle til skærehovedet, hvor strålen fokuseres til en lille plet på overfladen af emnet ved hjælp af en linse. Den koncentrerede lysstråle opvarmer hurtigt emnet, og skæringen foregår ved, at der dannes en snitfuge. Mellem linse og emne er der placeret et gaskammer, der munder ud i en dyse lige over emneoverfladen. Dysen leverer et med strålen koaksialt (samme akse) gasflow. Gassen er en vigtig del af skæreprocessen: Linsen beskyttes mod sprøjt og dampe dannet under skæringen. Strålepassagen fra linse til emneoverflade holdes fri for dampe, der ellers kunne resultere i absorption af stråleenergien Blødt stål Rustfast stål Aluminium Pladetykkelse [mm] Skærehastighed i forhold til pladetykkelse Lasereffekt W kontinuert. AGA Smede05.indd :49:34 20

23 Afkortning og tildannelse 5 tet er høj skærehastighed og god snitkvalitet. Desuden gælder det for de fleste metaller, at overfladerefleksionen er høj ved lav stråleintensitet, hvilket betyder, at stråleintensiteten skal være høj ved laserskæring. Stråleintensiteten er afgørende for, hvor tykke materialer der kan skæres. Jo større pladetykkelsen er, jo højere skal stråleintensiteten være. Høj intensitet kan opnås både ved en kontinuert og pulseret stråle. Således bestemmes gennemtrængningsevnen af enten spidspulseffekten ved pulseret skæring eller middeleffekten ved kontinuert skæring. Skærehastigheden afgøres af middeleffekten, hvilket betyder, at skærehastigheden øges med øget middeleffekt. Dog skal det bemærkes, at højeffektlasere ikke automatisk giver et strålebundt med høj intensitet. Strålens fokuserbarhed er derfor også en vigtig faktor, når det gælder skærehastighed. Lasereffekt ved pulseret eller kontinuert stråle (CW) De højeste skærehastigheder opnås med høj middeleffekt (større end 500 watt). For at skæringen kan gennemføres, skal det smeltede og fordampede materiale fjernes fra snitfugen. Ved høj middeleffekt er materialetransporten (udblæsningen gennem snitfugen) ikke effektiv nok til at undgå, at noget af varmen fra det smeltede og det fordampede materiale overføres til fugesiderne. Denne varmetransport resulterer i en opvarmning af pladeemnet og en forringelse af snitkvaliteten. Specielt når der skæres snævre geometrier i tykkere materiale, kan det være svært at opnå en tilfredsstillende kvalitet med en højeffekt-cw-laser. I de tilfælde giver en pulseret laserstråle en bedre snitkvalitet. De Lasereffekt Spidspulseffekt korte pulser med høj spidspulseffekt giver en tilstrækkelig opvarmning, hvorimod den lave middeleffekt resulterer i en langsom proces til effektiv fjernelse af varmt materiale fra snitfugen. Den mulige skærehastighed ved pulseret skæring er meget lavere end ved kontinuert skæring. Middeleffekten skal være mindre end 200 watt for at opnå en betydelig forbedring af snitkvalitet ved pulseret skæring. Det betyder ofte, at skærehastigheden er omkring 10 % af den hastighed, der kan opnås ved kontinuert skæring. Generelt gælder det, at spidspulseffekten skal ligge mellem 1 og 10 kilowatt, og hver puls skal være lang nok (typisk 1-3 millisekunder) til at kunne smelte et lag i snitfronten. A Ved skæring af meget skarpe hjørner opnås en bedre og mere korrekt snitfuge, når laserskæringen foregår med pulse rende stråle A Kontinuerlig stråle. B Pulserende stråle. Laserstrålens mode Ved laserstrålens mode forstås energifordelingen gennem dens tværsnit. Moden påvirker skæreprocessen på følgende måde: B Den pulserende operation. Middeleffekt Tid Moden påvirker størrelsen og således intensiteten af den fokuserede plet. Hvis der er en zone bestående af øget energikoncentration uden for den egentlige fokuserede plet, kan det resultere i opvarmning af materialet omkring fugen, hvilket nedsætter snitkvaliteten. Smede05.indd :49:35 21

24 Laserskæring Intensitet Intensitet polariseret lys forskelligt i forskellige retninger under skæring, hvilket betyder, at polarisationen skal være cirkulær eller vilkårlig, når der skæres i mere end en retning. Ordet vilkårlig om polarisation anvendes ofte, når polarisationen helt enkelt er ukontrolleret, men hvis den ikke er helt vilkårlig, kan der forekomme varierende snitkvalitet i de forskellige retninger. A B Intensitetsfordelingen på tværs af laserstrålen A Gauss-mode. B Højere-ordens-mode. En god mode er derfor vigtig for laserskæreprocessen. Den bedste mode er en Gauss-fordeling, som giver optimale fokuseringsegenskaber. Gauss-moden benævnes ofte med TEM00 (Transverse Elektromagnetic Mode of the Zero Order). Laserstrålens polarisation Den elektromagnetiske svingning i laserstrålen er polariseret. Polarisationen påvirker absorptionen af lys i snitfugen. Polarisationen kan være enten lineær, cirkulær, elliptisk (mellemting mellem lineær og cirkulær) eller vilkårlig. Metaller absorberer lineært (og elliptisk) Emnets overside AGA Linsens brændvidde Linsens brændvidde er bestemmende for den fokuserede laserstråles facon. Den mindst opnåelige pletstørrelse er en funktion af bølgelængde, strålens mode, strålens diameter ved linsen og linsens brændvidde. En lille pletdiameter er begunstiget af: Laserstråle med kort bølgelængde. ( λ) God mode (Gauss-fordeling). (q) Stor strålediameter ved linsen. (d) Kort brændvidde. (f) Fokusdybden eller det parallelle stykke på stråletaljen (I), der definerer toleranceniveauet for variation i afstanden mellem linse og emne, er afhængig af samme parametre som pletdiameteren. d B C D A Q Lineært polarisationsplan for polariseret laserstråle Skæreretning Nd-YAG-laser CO -laser 2 f Effekt W I A B C D Polarisationseffektens indvirkning på snitfugen, når der skæres i forskellige retninger. AGA Laserstrålens fokuserbarhed. AGA Smede05.indd :49:36 22

25 Afkortning og tildannelse 5 FAKTA Generelt er en lille pletstørrelse ensbetydende med en kort fokusdybde. Det betyder, at linser med kort brændvidde giver en lille pletstørrelse og en kort fokusdybde, hvilket generelt resulterer i høj hastighed og god snitkvalitet ved skæring af tyndplade. Dog vil det være nødvendigt at foretage en nøjagtig kontrol af afstanden mellem linse og emne, som er linsens arbejdsafstand. Ved skæring af tykkere materialer vil en kort brændvidde forårsage skrå snitkanter, hvilket gør det nødvendigt at justere brændvidden efter materialetykkelsen. Fokuspunktets relative placering til emnet Ved at fokusere laserstrålen til en lille pletstørrelse fås samtidig en kort fokusdybde, som gør det nødvendigt at indstille fokuspunktet temmelig nøjagtigt mht. emneoverfladen. A Q λ q W = (f/d) Q l W 2 λ = Bølgelængde q = Konstant (afhængig af effekten) Skærehastighed Skærehastighed 1 mm (0,04") f = 2,5" (63 mm) f = 5" ( 127 mm) AGA Relativ fokusposition Generelt skal fokuspunktet, som er det sted, hvor stråle taljen har mindste diameter, være placeret på emneoverfladen eller maksimalt 1/3 pladetykkelse under. Dog kan det nævnes, at ved brug af højeffektlasere er følsomheden over for indstilling af fokuspunktet mindre end for lasere med lav effekt. Endelig gælder det generelt, at følsomheden er materialeafhængig. Eksempelvis kan fokuspositionen variere mere end 1 mm ved skæring af rustfrit stål med gastryk på 4-6 bar uden nogen synlig reduktion af skærepræstationerne. Fokuspositionen er en parameter, der skal kontrolleres for at sikre bedst mulig skærepræstation, idet: Forskelle i materiale og pladetykkelse kan kræve ændret fokusposition. Forskelle i laserstrålens form og mode samt temperaturændringer i kølevandet eller i linsen kan ændre fokuspositionen. Dysens geometri og afstand til emnet Såvel dysedesign som flowet gennem dysen er væsentligt anderledes end for andre termiske skæreprocesser. Den primære årsag er, at dysens diameter altid er væsentligt større end den fuge, der fremkommer ved skæringen, pga. den smalle laserstråle. Derfor er det kun en del af gasstrålen, som er formet af dysen, der trænger igennem fugen. Den smalle snitfuge gør det derfor nødvendigt at have højt dysetryk, normalt 2-8 bar, måske højere. Dysespids Laserstråle B f = 2,5" (63 mm) f = 5" ( 127 mm) Dyseafstand Dysediameter 1 mm (0,04") Skærehastighed og relativ fokusposition A Ulegeret stål. B Rustfast stål. Relativ fokusposition Emne Dysens geometri og benævnelser. Snitbredde AGA Smede05.indd :49:36 23

26 Laserskæring Dyseafstande (afstanden mellem dysemunding og emneoverflade), der er større end dysens diameter, resulterer i turbulens og store trykændringer i området mellem dyse og emneoverflade. Hvis der anvendes en stor dyseafstand, må dysespidsen designes med stor forsigtighed, idet skæreproblemer kan forventes, når dysetrykket overstiger 2-3 bar. Anvendes derimod en kort dyseafstand, vil snitfugen selv optræde som dyse, og dysespidsens geometri er derfor ikke så kritisk. Dysediametrene ligger i området 0,8-1,5 mm, hvilket betyder, at dyseafstanden skal ligge mellem 0,3-1,0 mm for at undgå de førnævnte problemer. I nogle tilfælde er det nødvendigt at anvende en kort dyseafstand (0,1-0,2 mm) for at opnå en god kvalitet. Med så lille en dyseafstand er det nødvendigt, at afstanden fastholdes inden for snævre tolerancer under skæringen. Materiale Ulegeret stål Rustfast stål Aluminium Tykkelse [mm] Dysetryk 3,0 3,0 1,5 1,2 5,0 7,0 9,0 6,0 9,0 Data for forskellige materialer. Dysediameter 1,0 1,0 1,5 1,5 1,0 1,5 1,5 1,0 1,5 Afstand til emnet 0,4 0,4 0,4 0,4 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 Gastyper og gastryk Den anvendte gas skal bortblæse opsmeltet og fordampet materiale fra snitfugen. Endvidere tjener den et eller flere af nedenstående formål: Kemisk aktiv, medvirker i forbrændingen af materialet. Kemisk inaktiv, medvirker til beskyttelse af materialet. Bortblæser smeltet materiale fra snitfugen, så gratdannelse på emnets underside undgås. Beskytter dyser og optik mod smeltemateriale og dampe og holder strålebanen fri. Valg af gastype er overordentlig vigtigt for skæreresultatet. Oxygen giver generelt de bedste skærepræstationer i de fleste metaller. I nogle tilfælde kan andre gasser dog komme i betragtning. Gassens renhed kan også være af stor betydning, specielt når oxygen anvendes som skæregas. Generelt skal gastrykket nedsættes, når der skæres i tykke emner, hvorimod et højt tryk er nødvendigt ved skæring i aluminium eller rustfrit stål. Idet fokuseringslinsen er en integreret del af gaskammeret, afgrænser dens styrke det maksimale gastryk. Afhængigt af linsematerialet og dimensionen kan der opnås et tryk på 5-8 bar. Dog er der for nylig kommet tykkere linser på markedet, der tillader tryk på op til 20 bar. Denne mulighed kan benyttes med fordel ved skæring af aluminium og rustfrit stål med inaktiv gas. Den varmepåvirkede zone Ved skæring i stål har snitkanten opnået temperaturer på over C. Den mørke zone langs snitkanten kaldes for den varmepåvirkede zone (HAZ). Denne varmepåvirkede zone har været udsat for temperaturer over 800 C. Ved optimal indstilling af udstyret er bredden af den varmepåvirkede zone 0,2 mm ved en snitfuge på 0,35 mm. Ved skæring i større tykkelser stiger bredden på såvel den varmepåvirkede zone som på selve snitfugen. Laserstrålens bølgelængde Laserstrålens bølgelængde er begrænsende for visse opgaver. Hvis der fx er tale om skæring af glas, kan lyset i det synlige eller nære infrarøde område (Nd-YAGlaser) ikke anvendes, idet lyset bliver transmitteret gennem glasset uden nogen form for absorption af energi. Nogle højreflekterende materialer (fx aluminium og kobber) kan absorbere nogle bølgelængder bedre end andre. Dog vil det generelt være parametre som spidspulseffekt, pulslængde og fokuserbarhed snarere end bølgelængdens karakteristika, der afgør, om en laser er bedre egnet end en anden til en bestemt opgave. Hvis det fx påstås, at Nd-YAG-lasere skærer med bedre kvalitet eller højere præcision end CO 2 -lasere, er det kun rigtigt, hvis pulserede Nd-YAG-lasere er sammenlignet med kontinuerte CO 2 -lasere. Den høje startrefleksion, mange metaller er i besiddelse af, kan overvindes med både Nd-YAG-lasere og CO 2 -lasere, når bare intensiteten af den fokuserede stråle er tilstrækkelig høj. Smede05.indd :49:37 24

27 Afkortning og tildannelse 5 CO 2 -laseren Denne type laser er den, der oftest anvendes til laserskæring, idet den er i stand til at afgive store middeleffekter. CO 2 -laseren kan arbejde såvel kontinuert som pulseret og udsender en stråle med god mode. Med kontinuert stråle kan CO 2 -lasere levere op til 20 kilowatt, dog er den typiske effekt ved skæring på mellem 500 og watt. Generelt pulseres CO 2 -lasere ved elektronisk til- og frakobling af effekten, hvilket muliggør opnåelse af pulslængder fra 0,1 millisekund til kontinuert stråle (CW). Den spidspulseffekt, der kan opnås med en CO 2 -laser, er i reglen af samme størrelsesorden som den maksimale CW-effekt, hvorfor middeleffekten reduceres ved pulsering. Dog eksisterer der lasere, som kan levere pulser med en spidspulseffekt på op til fem gange størrelsen af CW-effektniveauet. Denne egenskab kaldes normalt superpulsering eller forstærket pulsering. CO 2 -laseren udsender sin strålingsenergi i det infrarøde spektralområde langt fra det synlige spektralområde og har siden sin fremkomst i 1965 opnået højere og højere effekt. Optisk akse Elektroder Delvis transmitterende spejl Bagerste spejl Laseraktive medie Princippet i en CO 2 -laser. Effekt Normal pulsering Energiforsyning Normal, kontinuert og superpulsering. Superpulsering Kontinuert Elektrisk udladning Tid Laserstråle AGA AGA Opbygningen af en CO 2 -laser er i sin enkelhed, at den består af en resonator samt to hulspejle, et gascirkulationssystem og et antal spejle til at føre laserstrålen frem til skærehovedet, hvor linsen sidder. Et laseraktivt stof, her CO 2, bliver pumpet ind i resonatoren sammen med kvælstof og helium. Derefter tilsættes et antal volt afhængigt af laserens størrelse, hvorefter den ønskede reaktion starter. Det laseraktive medie i en CO 2 -laser er en gasblanding af CO 2, N 2 og He, undertiden blandet med andre gasser. Gassen omdanner elektrisk energi, i form af en udladning, til laserlys, som svinger i den optiske resonator, der består af to eller flere spejle. CO 2 -laseren afgiver infrarød stråling med en bølgelængde på 10,6 mikrometer. Der eksisterer adskillige designs af resonatorer, gasflowsystemer og udladningssystemer, hver med deres Emner bearbejdet ved laserskæring. forskellige karakteristika. De primære typer af CO 2 - lasere er følgende: Slow Flow CO2 -laser. Fast Axial Flow laser. Transverse Flow laser. Prima Industri Smede05.indd :49:38 25

28 Laserskæring Slow Flow CO 2 -laser Denne type er den traditionelle CO 2 -laser, hvor gassen strømmer langsomt gennem resonatoren. Udgangseffekten fra en sådan laser er typisk 50 watt pr. meter resonatorlængde, hvilket resulterer i en ret lang og almindeligvis foldet konstruktion. Effekt pr. meter er begrænset af afkølingsmulighederne for resonatoren. Denne lasertype kan fås med effekt op til omkring watt, her imellem nogle med superpulsering. Sådanne lasere har i reglen god og stabil strålekvalitet og kan køre både pulseret og kontinuert. Den stabile udgangseffekt og de gode mode-karakteristika giver en fin skærekvalitet, hvilket gør dette laserdesign til en god kandidat for laserskæreopgaver. Den elektriske udladning er normalt styret af jævnstrøm (DC). Inden for de senere år er der dog kommet lasere på markedet, som er styret af vekselstrøm (AC). Disse lasere anvender en bølgelængde i khz-området og kaldes RF-exciterede (radiofrekvens). Denne type udladning øger strålestabiliteten, og i dag findes der RF-exciterede lasere på op til 5 kilowatt, der både kan køre kontinuert og pulseret. Spejle Elektrisk udladning Laseraktivt medie Laseraktivt medie Laserstråleakse Elektrisk udladning Laserstråleakse Gasudladning AGA Fast Axial Flow laser Effekt = 500 W pr. meter udladningsstrækning. Spejle Slow Flow CO 2 -laser Effekt = 50 W pr. meter udladningsstrækning. Resonator Fast Axial Flow laser Dette laserdesign er karakteriseret ved, at gassen strømmer gennem resonatoren med høj hastighed, hvorved den nødvendige køling og regenerering af gassen kan foretages uden for resonatoren. Denne type lasere kan levere omkring 500 watt pr. meter resonatorlængde. Der er således tale om en mere kompakt laser. Mode-kvaliteten er almindeligvis temmelig god, men de lider under hurtige bevægelser i moden, som giver mange små og varme punkter i strålen. Lasere af denne type er ofte pulserbare inden for et bredt område, men de tidsafhængige bevægelser kan resultere i dårlig puls til pulsstabilitet. De anvendes ofte til skæring i metal. Typiske effekter for lasere af denne type ligger i området watt. Til skæring i tyndplade anvendes i almindelighed watt. AGA Transverse Flow laser Der er tale om en CO 2 -laser med tværstrømning. Dette er en meget kompakt konstruktion. Laserstrålen, gasflowet og udladningen ligger i tre på hinanden indbyrdes vinkelrette planer. Udgangseffekten kan overstige 1 kilowatt pr. meter resonatorlængde. Fordi kontrollen af udladningen er kompliceret, kan denne type lasere almindeligvis ikke pulseres. Ofte er mode-kvaliteten dårligere end ved andre typer CO 2 -lasere. Transverse Flow lasere kan Elektrisk udladning Laseraktivt medie Spejle Transverse Flow laser Effekt > W pr. meter udladningsstrækning. Laserstråleakse AGA Smede05.indd :49:39 26

29 Afkortning og tildannelse 5 fås med udgangseffekt i området 1-20 kilowatt. Denne type laser finder hovedsageligt anvendelse inden for svejsning og overfladebehandling og bruges kun sjældent til skæring. På markedet findes der enkelte japanske systemer med RF-excitering, og det påstås, at de er mere kontrollable end de DC-exciterede. Nd-YAG-laser Nd-YAG-laseren er en faststoflaser. Nd-YAG er en forkortelse for ordene Neodymium Yttrium Aluminium Garnet. Det laseraktive medie er neodymium, som er indlagt i en stav af det krystallinske grundmateriale yttrium-aluminium-garnet. Denne stav af disse krystaller reagerer ved at udsende en laserstråle, når den belyses kraftigt med en blitzlampe. Groft sagt: Jo mere lys, jo mere effekt. Få procent af det lys, der absorberes af staven, bliver konverteret til laserlys med en bølgelængde på 1,06 mikrometer (præcis 1 10 af CO 2 -laserens bølgelængde). Resonatorspejle er placeret i begge ender af staven. Middeleffekten for denne type laser kan være op til 1,2 kilowatt, men er almindeligvis watt. Den lave virkningsgrad giver problemer. Strømforsyningen skal være ret stor, og det meste af energien bliver omdannet til varme i staven, hvilket giver problemer med kølingen. Når staven opvarmes, opstår der termiske spændinger, der bl.a. resulterer i, at stavens ender deformeres. Dette bevirker, at staven opfører sig som en linse, hvilket påvirker strålens mode. Det er muligt at Laserstav (Nd-YAG) Laserstråleakse Resonatorspejl kompensere for denne termiske linseeffekt ved at justere resonatoren. Dog er det almindeligvis kun muligt at opnå en god strålekvalitet ved en vis termisk belastning, dvs. med en fastholdt middeleffekt. Nd-YAG-laseren opererer normalt i pulseret mode, og selvom den kun leverer få hundrede watt i middeleffekt, kan der nemt opnås spidspulseffekter på mere end 5 kilowatt. Denne lasertype kan derfor anvendes til pulseret skæring. Den høje spidspulseffekt og den lave middeleffekt medfører gode resultater ved præcisionsskæring af metaller med tykkelse på op til 10 mm. De opnåelige hastigheder er dog langt lavere end de tilsvarende med CO 2 -lasere. Strålekvalitet og dermed fokuserbarhed aftager med øget middeleffekt, så mens præcisionsskæring og boring kun kan udføres ved lav middeleffekt, kan højeffekt-nd-yag-lasere kun anvendes til svejseopgaver. Optik til laserskæring Optiske komponenter er meget kritiske og dyre elementer i højeffektlasersystemer. Den høje effekt skal transmitteres og reflekteres både i resonatoren og langs strålebanen til emnet, uden at strålekvaliteten forringes, og uden at spejlene tager skade. Hovedparten af de optiske komponenter består af spejle, men to komponenter skal transmittere lys i laserskæresystemet, nemlig frontspejlet i resonatoren (udkoblingsspejlet) og fokuseringslinsen. Laser Delvis transmitterende spejl (ZnSe eller GaAs) Guld- eller sølvbaseret belægning Silicium, kobber eller molybdæn Faseskiftspejl Afbøjningsspejle Specialbelægning Resonatorspejl Kavitetsspejl Blitzlampe Cikulært polariseret laserstråle Fokuseringslinse (ZnSe, GaAs) Lineært polariseret laserstråle AGA Nd-YAG-laser. Laseroptik. Smede05.indd :49:39 27

30 Laserskæring Spejle Spejle til højeffektlasere er generelt karakteriseret ved, at refleksionen indtræffer i spejlets yderste lag. CO 2 -lasere udsender lineært polariseret lys, som transformeres til cirkulært polariseret lys ved at anvende et eller flere specialbelagte faseskiftspejle. Desuden er alle spejlene i strålebanen undertiden ligeledes specialbelagte for at opretholde den ønskede cirkulære polarisation. Spejlene skal køles aktivt for at undgå negative påvirkninger af strålen og beskadigelse af spejlene. Faseskiftspejlenes belægning absorberer mere end de almindelige spejles, hvorfor de må behandles med speciel forsigtighed. Kølemidlets temperatur er kritisk, da nedkøling til under dugpunktet kan medføre beskadigelse af spejlene. Det er derfor vigtigt, at omgivelsernes luftfugtighed er så lav som mulig. Linser Linser vælges i henhold til laserstrålens bølgelængde: Da almindeligt glas ikke transmitterer CO2 -laserlys, er det nødvendigt at anvende materialer såsom galliumarsenid (GaAs) eller zinkselenid (ZnSe). Til Nd-YAG-lasere kan mere almindelige linsematerialer anvendes. Skærehovedet. på ca mm i fokuspunktet. Det sted, hvor man vil have strålen til at skære optimalt, ligger ca. 1 3 nede i pladetykkelsen. Denne fokusering sker ved hjælp af en indbygget linse i skærehovedet, hvor det er vigtigt, at strålen står skarpt for at få et perfekt snit. Laser Prima Industri Fokuseringslinsen og udkoblingsspejlet kan kun transmittere begrænsede effekter. Linser er bedre egnede til skæring, end et fokuseringsspejl er, idet: Linser kan fokusere strålen til en mindre og mere symmetrisk plet, end spejle kan. Linsen fungerer som en del af gaskammeret og tillader koaksialt gasflow. Dette er ofte bedre end en excentrisk gasstråle, som er nødvendig, når spejle anvendes til fokusering. Skærehoved nær laseren Fokuspunktets position i forhold til dysemundingen Skærehovedet Skærehovedet er placeret lige over det emne, som ønskes bearbejdet. Skærehovedet er enten stationært, hvor det er emnet, man flytter, eller det bevæger sig, mens emnet ligger stille. En af skærehovedets vigtigste funktioner er at fokusere den rå laserstråle på ca. 14 mm ned til en diameter Stråledivergens Laserstråle Fokuspunktets position i forhold til dysemundingen Skærehoved langt fra laseren Stråledivergensens betydning for fokuspunktets position i forhold til dysemundingen. AGA Smede05.indd :49:39 28

31 Afkortning og tildannelse 5 Fokuseringslinse Laserstråle Fast skærehoved De fleste brochurer på laserskæresystemer indeholder de overordnede parametre såsom arbejdsområdets størrelse, lasereffekt, antallet af akser og højeste skærehastighed. Disse data er selvfølgelig de vigtigste for systemet, men der er en række andre betydningsfulde karakteristika, man skal gøre sig bekendt med før det endelige valg: Gastilførsel Gaskammeret Fast spejl Spejl, der bevæges med portalen Emne Ruller Portal bevægelig i en retning Spejl og skærehoved bevægelige i to retninger Emnebevægelse Fast mekanisk understøtning AGA Typisk skærehoveddesign til systemer med bevægeligt emne bord. I kammeret umiddelbart under linsen findes en tilgang for arbejdsgassen, som altid anvendes ved bearbejdning. Arbejdsgassen bruges bl.a. til at holde linsen fri for tilbagespringende glødeskaller og lignende samt til at holde emnets overflade fri for oxiderende gasser. I forbindelse med valg af laserudstyr er skærehovedets opbygning, herunder justeringsmuligheder, nem adgang til linsen og lignende en meget vigtig faktor. Bevægesystemer til laserskæring Der kan leveres flere forskellige to- og tredimensionale systemer til brug ved laserskæring. Tredimensionale systemer kan opdeles i følgende grupper: Bevægelig optik. Kombination af bevægelig optik, bevægelig laser og bevægeligt emne. Stationært emne Todimensionelt system, hvor laserhovedet bevæges. Fast laser Spejl Fast skærehoved Bevægeligt emne Bevægeligt bord Todimensionelt system, hvor arbejdsbordet er bevægeligt. AGA AGA Smede05.indd :49:41 29

32 Laserskæring Stabilitet og stivhed. Systemet skal kunne opretholde optimale procesparametre under skæreprocessen, hvilket kræver et meget stabilt system. Endvidere skal linsens arbejdsafstand (afstanden fra skærehovedet til emneoverfladen) og dyseafstanden holdes inden for snævre tolerancer under acceleration og ved skæring med høj hastighed. For at opnå optimale skæreresultater i fx aluminium eller rustfrit stål skal variationen i dyseafstanden holdes under 0,2 mm. Nøjagtighed. Systemet skal være i stand til at opretholde den ønskede nøjagtighed og reproducerbarhed, såvel statisk som dynamisk. Accelerationen skal være god, specielt når systemet anvendes til kontinuert højhastighedsskæring med CO 2 -laser. Bevægesystemets opløsning må være høj, generelt en størrelsesorden bedre end den ønskede emnepræcision. Desuden skal opløsningen være mindre end radius på den fokuserede stråle, typisk 0,05 mm, for at undgå snitflader med hakker. For at opnå høj præcision under dynamiske forhold er det endvidere vigtigt, at servosystemet, der styrer positioneringen, kan kompensere for termiske og mekaniske fejl. Kombinationen af krav til hastighed, acceleration og opløsning er bestemmende for den numeriske styrings kapacitet. Styringen skal være i stand til at opretholde tilnærmelsesvis konstant høj hastighed ved skæring af retlinede og krumme konturer, hvor selv små forstyrrelser kan reducere kvaliteten. Det er klart, at jo flere frihedsgrader, bevægesystemet har, og jo større antal af afbøjningsspejle, der indgår i strålebanen, desto sværere er det at imødekomme de grundlæggende krav til præcision, acceleration og nøjagtighed. Det er ikke på nuværende tidspunkt muligt at anvende en robotarm til højhastighedsskæring, alene fordi dens dynamik ikke kan opfylde de nødvendige krav. Samtidig er det heller ikke muligt at opnå samme høje skærehastigheder med de fleraksede portalsystemer, der er på markedet, som med et toakset system. Generelt gælder det, at flerakset skæring kun kan gennemføres med pulserede lasere og ved lav hastighed. Endelig er programmeringen af et flerakset system væsentligt mere kompliceret end af et toakset, og prisen meget højere. Derfor er tredimensional skæring i øjeblikket ikke så attraktiv som todimensional. Forskelle i anvendelse af CO 2 -laseren og Nd-YAG-laseren CO 2 -laseren er arbejdshesten, hvormed menes, at den ofte anvendes til udskæring af profilerede emner ud fra en basisplade på fx mm. Nd-YAG-laseren er, som kirurgens skalpel, det finmekaniske værktøj og anvendes ofte til bearbejdning af emner med tværsnit på mindre end mm. Alle lasere er i princippet bygget op på samme måde. Det er det laseraktive medium, der bestemmer, hvilken laserstråle den aktuelle laser skal have. Laserstrålens forskellighed er bølgelængden, der varierer fra laserstråle til laserstråle. En CO 2 -lasers bølgelængde, fra bølgens top til næste bølges top, er 10,6 mikrometer, hvorimod Nd-YAGlaserens bølgelængde kun er 1,06 mikrometer. Det bevirker, at laserstrålerne har forskellige stærke sider med hensyn til at bearbejde materialerne. Materiale, der skal skæres Ulegeret stål Rustfast stål Aluminium Kobber Guld Titan Keramik Akryl Ethylen Polykarbonat Plywood Nd-YAG-laser ret god ret god god god god god rimelig dårlig dårlig dårlig dårlig Skærekvaliteten i forskellige materialer. CO 2 -laser ret god ret god god svær ikke mulig god god ret god ret god god ret god Smede05.indd :49:43 30

33 Afkortning og tildannelse 5 Gasdistributionssystem til CO 2 -laser A Lasergas. B Skæregas. C Beskyttelsesgas. A B C Gasdistributionssystemer til laserskæring To gasdistributionssystemer er nødvendige: Lasergassystem. Skæregassystem. Lasergassystem CO 2 -lasere behøver gas til resonatoren. Resonatorgassen er en blanding af mindst tre gasser: CO 2, He og N 2. Nogle lasertyper kræver dog yderligere gastilsætning såsom O 2. Kravene til gasblandingen, dens renhed og forbrug af gas varierer fra laser til laser. Generelt er det nødvendigt med gasser af høj renhed. Nogle CO 2 -lasere har et indbygget gasblandingspanel, som kræver tilslutning af mindst tre trykflasker, mens andre lasere kører med forblandet gas. Skæregassystem Tilførslen af procesgas, almindeligvis oxygen, består af to dele: Et internt gasdistributionssystem. Et eksternt gasdistributionssystem. Alt imens den eksterne skæregasdistribution er en anlægsinstallation, er det interne gassystem en integreret del af skæresystemet. Kravene til distribution af skæregas er: Kapacitet til at opretholde et stabilt gastryk i skærehovedets kammer med en dysemunding fra 1,2 til 1,5 mm. Skæretrykket skal være 6-8 bar ved skæring af aluminium og omkring 4-5 bar ved skæring af ulegeret stål. Præcisionsskæring af disse materialer kan kræve endnu højere tryk. Enkel og præcis justering af gasflow inden for de ovennævnte trykområder. Intet trykchok, når gasflowet kobles til og fra, idet det kan skade fokuseringslinsen. Sikkerhedsforanstaltninger, der sikrer, at laserstrålen kun kan indkobles, når der er et minimum af tryk i dysen, for at undgå skader på linsen. Smede05.indd :49:43 31

34 Laserskæring Skærehastighed [ m/min] ,25 99,50 99, Oxygenrenhed [%] Skærehastighedens afhængighed af skæregassens renhed ved skæring af ulegeret stål med oxygen. Gennem de senere år har der været en tendens til at anvende gasser med høj renhed til såvel lasergas som skæregas. Under sådanne betingelser er det vigtigt, at gasrenheden fra flaskerne bibeholdes gennem hele distributionssystemet frem til anvendelsespunktet. Lækage i gasledningerne må derfor minimeres, og det er vigtigt at vælge de rigtige komponenter til gasdistributionen samt, at det installeres professionelt. Laserskæresystemers fleksibilitet Laserskæresystemer antages som meget fleksible systemer. Det er sandt i visse tilfælde. Laseren er normalt meget effektiv til korte produktionsforløb. For at opnå høj effektivitet ved mindre serieproduktion skal både programmering og justering af procesparametre kunne foregå hurtigt for at sikre et hurtigt skift mellem forskellige typer af produktion. Programmering Et skæresystem kan komme ud for at skulle skære over 20 forskellige emneformer hver dag, og effektiv programmering af disse er derfor en nødvendighed. Dårlige programmeringsfaciliteter indbygger ofte en flaskehals i produktionen. AGA Som oftest foregår programmeringen offline, dvs. at maskinen kan producere forprogrammerede emner, imens nye for mer programmeres. Onlineprogrammering er programmering direkte i cnc-styringen, som resulterer i spild af produktionskapacitet. Offline-programmeringsstati onen er effektiv i form af kraftig cad-software og postproces sorer til automatisk at generere den korrekte fil til cnc -styringen. Der er flere specielle krav til laserskæring, der ikke alle tilgodeses af universelle cad/cnc-programmeringssystemer: Ofte er de emneformer, der skal skæres, små i forhold til størrelsen på udgangspladen, hvilket betyder, at der kan skæres mange emner ud af en plade. Dette nødvendiggør en avanceret emneudlægningsrutine i programmet, for at emnerne kan udskæres med et minimum af pladespild (det er specielt vigtigt i dyre materialer som aluminium og rustfast stål). Cnc-styringens hukommelse skal være stor nok til at indeholde flere emneformer (programmer) til udskæring i samme plade. Det lyder temmelig logisk, men i nogle tilfælde har offline-programmerne ikke underrutiner til at postprocessere cad-filer, og det kan resultere i, at skæreprogrammet pludselig overskrider cnc-styringens hukommelseskapacitet. Kommunikationen mellem cad-systemet og cnc-styringen skal være effektiv, og cnc-programmerne skal være designet, så operatøren kan korrigere dem uden videre. Kommunikationssystemet må være i stand til at sende korrigerede cnc-programmer tilbage til cadsystemet fra skæremaskinen, så programmerne i cad-systemets hukommelse opdateres. Skæreprogrammet må være enkelt at redigere i, når pladen ligger i maskinen. Fx skal et enkelt emne kunne udskæres, tjekkes og programmet korrigeres, uden at hele pladen ødelægges. Procesjusteringer Som det er beskrevet i de tidligere afsnit, er der flere procesparametre, der skal ændres ved skæring af forskellige materialer og pladetykkelser. Nogle parametre kan holdes mere eller mindre konstante, andre skal korrigeres indimellem, og endelig skal nogle korrigeres relativt ofte. Desto hurtigere en justering eller udskiftning af en komponent kan udføres, jo bedre bliver procesøkonomien. Derfor er det vigtigt, at alle procesjusteringer er Smede05.indd :49:44 32

35 Afkortning og tildannelse 5 lette at udføre. Jo oftere en given parameter skal justeres, desto vigtigere er det, at den er let at justere. De parametre, der skal justeres relativt ofte, er følgende: Lasereffekt. Kontinuert eller pulseret operation. Pulsform. Fokusposition. Dyseafstand. Skæregastryk. Skærehastighed. De parametre, der kan holdes konstant ved skæring af samme materiale inden for et afgrænset tykkelsesinterval, er følgende: Linsens brændvidde. Dysedimension. Skæregassens sammensætning og renhed. Jo flere parametre, der kan kontrolleres via cnc-styringen, desto mere fleksibelt er skæresystemet. Hvis laseren fx kan omskiftes automatisk fra kontinuert til pulseret stråle via cnc-styringen samtidig med, at skæringen går fra en lige linje til et skarpt hjørne, kan både fordelene ved kontinuert højhastighedsskæring og pulseret præcisionsskæring kombineres. Det er meget vigtigt, at justeringen af en parameter ikke påvirker indstillingen af andre. Eksempelvis er det meget tidsrøvende, hvis dyseafstand og centrering skal indstilles, hver gang fokuspositionen justeres. Materialehåndtering En laserskæremaskine fødes med plader af råmateriale og udskærer emner med mange forskellige geometrier og størrelser, som alle sammen skal håndteres effektivt. Laserskæremaskinens effektive skæretid er bestemt af følgende: Tidsforbrug til indlæsning og korrigering af programmer. Tidsforbrug til justering af parametre. Tidsforbrug til ilægning af pladeemne. Tidsforbrug til udtagning af færdige emner. Tidsforbrug til fjernelse af skrot. Forskellige layout for materialehåndtering. Prima Industri Smede05.indd :49:44 33

36 Laserskæring Den tid, der er nødvendig til udtagning af færdigskårede emner, kan være temmelig betydningsfuld. Normalt laserskæres emnerne, så de færdige emner er totalt omgivet af skrot, hvorefter de trykkes ud af pladen. Dog er snitfugen ved laserskæring så smal, at det kan være svært at fjerne det færdige emne. Endvidere kan det afbryde skæringen, hvis skærehovedet ikke kan fortsætte pga. fastklemte emner. Der er designet mange undersystemer til emneudtagning, men de fungerer ikke altid problemfrit. Selvfølgelig virker et system godt, når det bliver demonstreret med specielt valgte testemner, men prøv engang med en anden emneform! Nogle systemer er konstrueret således, at hele pladen udskæres, før emnerne fjernes. Emneudtagningen udføres manuelt, hvilket er meget tidskrævende. Et laserskæresystem med bevægelig optik og to eller flere udskiftelige borde, hvor laseren skærer på det ene bord, mens emnerne fjernes fra det andet, kan øge produktiviteten mærkbart. Selvfølgelig er det en betingelse, at bordskifte foregår hurtigt og enkelt. Nogle systemer med bevægelig optik kan yderligere suppleres med kontinuert ilægning af plade fra coil (rulle). Ved brug af sådanne systemer skal følgende forhold sikres: Pladens planhed skal være tilstrækkelig god over hele bredden. Ofte er der en tendens til, at kanterne er bølgede. Pladens positionsafvigelse på skærebordet skal være minimal, ellers kan der forekomme en stor zone i hver side af pladen, der ikke kan anvendes uden tidskrævende korrektioner. Sikkerhed ved laserskæring Sikkerhed ved laserskæring kan grupperes inden for følgende emner: Strålingstyper. Klassificering af lasere. Personlig sikkerhed. Strålingstyper Betegnelsen stråling dækker over mange former for stråling. Det kan være radioaktiv, røntgen- og radiostråling samt lys. Stråling opdeles i ioniserende og ikke ioniserende stråling. Den ioniserende stråling er den mest energirige stråling, og den kan ionisere atomer og molekyler. Radioaktiv (gamma) stråling og røntgenstråling er ioniserende stråling. Ikke ioniserende stråling omfatter ultraviolet stråling, synligt lys, infrarødt lys, mikrobølger og radiostråling. En underafdeling, der omfatter ikke ioniserende stråling, er optisk stråling. Laserstråling er optisk stråling. Den stråling, som øjet kan opfatte, kaldes for lys. Man kan derfor tale om laserlys, når det kan ses. Ultraviolet og infrarød stråling er usynlig. Det omtales af og til som ultraviolet lys og infrarødt lys til trods for, at det er en ukorrekt talemåde. Optisk stråling karakteriseres normalt ved strålingens bølgelængde, der angives i nanometer (nm). Man ser dog også bølgelængder angivet i mikrometer (μm), især når der er tale om infrarød stråling. En nanometer er en milliontedel millimeter eller en tusindedel mikrometer. Der er ikke noget mystik i laserstråling. Man kalder det laserstråling, fordi det er stråling (måske lys), der kommer ud fra en laser, ligesom man kunne kalde lys, der kommer ud af en husholdningslampe, for husholdningslampestråling. En laser er dog en speciel strålingskilde, der adskiller sig fra kendte lyskilder på flere måder. Strålingen kommer ud af en laser på en meget ordnet måde, nemlig snævert, næsten parallelt strålebundet. Klassificering af lasere Lasere inddeles i 5 klasser (1, 2, 3A, 3B og 4), der angiver strålingens relative farlighed. Stråling fra klasse 1-lasere er ufarlig, mens stråling fra klasse 4-lasere er skadelig. Hver laserklasse har en øvre (på nær klasse 4) og en nedre (på nær klasse 1) grænse for den udstrålede effekt eller energi. Klassegrænserne for den udstrålede effekt eller energi afhænger af bølgelængden og af den tid, laseren stråler i. Det påhviler laserfabrikanten at få laseren typegodkendt, klassificeret og mærket. Hermed er det fabrikanten, der på selve laseren skal angive laserens klasse m.m. I Danmark foretages typegodkendelse og klassificering af DEMKO, Dansk Elektrisk Materielkontrol. Lasere, der ikke er klassificeret, må ikke anvendes. Smede05.indd :49:48 34

37 Afkortning og tildannelse 5 Personlig sikkerhed Laserlys Laserstrålen er en meget intens lyskilde, som kan forårsage alvorlige skader, specielt hvis den træffer øjet. Mens CO 2 -laserlyset ligger i det fjerne infrarøde område og helt absorberes af hornhinden, kan lyset fra en Nd-YAG-laser, der ligger i det nære infrarøde område, trænge ind til nethinden, som kan skades af relativt små doser af den type stråling. Derfor skal direkte eksponering af øjet med Nd-YAG-laserlys altid undgås, enten ved indkapsling af laser og arbejdsstationer eller ved brug af beskyttelsesbriller. Faren ved CO 2 -laserlys er begrænset til risiko for brandsår ved relativt høje stråleintensiteter. Hvis strålebanen fra laseren til skærehovedet er indkapslet, ligger den farlige zone i et kugleformet område rundt om skæredysen. Størrelsen kan beregnes ved hjælp af formler, der er angivet i sikkerhedsbestemmelser for lasere. Generelt ligger intensiteten af en ufokuseret laserstråle over sikkerhedsgrænsen, hvilket indebærer, at der altid er en risiko, når indkapslingen af strålebanen fjernes under servicering og justering. Selv refleksioner fra matte overflader kan være skadelige, og glem ikke, at en laserstråle er farlig selv på lang afstand. Farlige gasser og røg Gasser og røg dannes i snitfugen under laserskæringen. Bortledningen af gasser og røg er vigtig, specielt når der skæres i plastmaterialer. Effektiviteten af en lasers udsugningssystem er derfor yderst vigtig. De standardløsninger, der leveres med maskinen, er ofte ikke i stand til at overholde de strenge krav. I almindelighed er udsugningssystemerne til skæresystemer med bevægeligt emne og stationært arbejdsbord langt bedre end dem, der hører til skæresystemer med bevægelig optik. Personlige værnemidler skal sikre en person mod skader, hvis denne bliver udsat for skadelig laserstråling. Det drejer sig først og fremmest om laserøjenværn, men også om handsker. Normalt er hudbeskyttelse ikke noget problem. Det er forholdsvis let at finde passende materialer til hudbeskyttelse. Bl.a. kan mange læder- eller gummihandsker anvendes til beskyttelse af hænderne, der som regel er den del af kroppen, der kan blive udsat for direkte laserlys. Det skal understreges, at et givet laserøjenværn er fremstillet til en bestemt lasertype. Øjenværn anskaffet til brug ved én lasertype kan som regel ikke anvendes til andre lasertyper. Øjenværn fås normalt som kapselbriller (på engelsk goggie ) eller som almindelige briller med sidebeskyttelse udført i glas eller plast. Smede05.indd :49:48 35

38 Plasmaskæring Plasmaskæring Anvendelse og udbredelse Alle metaller kan plasmaskæres, herunder rustfast stål, højt legeret stål, aluminium, kobber og ikke-jernholdige metaller. Det er dog en betingelse, at metallerne er elektrisk ledende for at kunne plasmaskæres. Det største anvendelsesområde er rustfast stål og aluminium samt visse højtlegerede stål, som ikke kan flammeskæres. Plasmaskæring i ulegeret stål i emnetykkelser under 20 mm vil kunne konkurrere på økonomien med flammeskæring. Plasmaskæringens princip Flammeskæring er en forbrændingsproces mellem jern og ilt i modsætning til plasmaskæring, der er en smelteproces, hvor plasmastrålen opnår en temperatur på op til C. Strålens hastighed blæser det smeltede metal nedenud af fugen. Energikilden for frembringelse af plasma kan være en kraftig opvarmning, radiografisk bestråling, ultraviolet lys eller bombardement med elektroner. For svejse- og skæreteknikken er der udelukkende tale om en såkaldt termisk plasma, dvs. plasma frembragt ved opvarmning eller som passage af en gas eller gasblanding over en elektrisk lysbue. Ved plasmaskæring er der to forskellige principper: Plasmaskæring. emnet. Systemet med den overførte bue er det normalt anvendte for plasmaskæring, -svejsning og -påsvejsning. Den ikke overførte lysbue anvendes primært til plasmasprøjtning. Det foregår ved, at en wolframelektrode (katode) anbringes i en bestemt afstand fra en vandkø- SAF Overført lysbue Ikke overført lysbue I systemet med den overførte lysbue er den væsentligste forskel mellem de to metoder tilslutningen af strømkilden. Ved start etableres en hjælpelysbue mellem katode og dyse over et hjælpekredsløb med lav strøm. Når der tilføres gas, dannes en plasmastråle ned mod emnet, og da dette er elektrisk ledende, etableres hovedlysbuen mellem katoden og Strømkilde + Wolframelektrode A Gas Vandkølet dyse Plasmaskæringens to principper A Overført lysbue. B Ikke overført lysbue. Strømkilde + Vandkølet dyse Wolframelektrode B Gas Smede05.indd :49:50 36

39 Afkortning og tildannelse 5 let kobberanode. Ved hjælp af elektrisk strøm etableres der en lysbue mellem katode og anode, og en gas føres gennem lysbuen. Herved ioniseres gassen. På grund af anodens udformning indsnøres den ioniserede gasstrøm, så den ioniseres yderligere og efterfølgende bliver presset ud af dysen som en plasmastrøm med høj temperatur og hastighed. Når gassen ledes med højt tryk gennem lysbuen i en plasmabrænder, opnås der via den snævre dyse en plasmastråle med overlydshastighed og en temperatur, der er højere end nogen flammes. Temperaturen i plasmastrålen kan komme op på ca C. Ved denne temperatur smelter plasmastrålen alle kendte metaller, og dens hastighed bevirker, at det smeltede materiale blæses nedenud af fugen, når brænderen bevæges i forhold til emnet. Fordi systemet med overført lysbue giver den største varmeoverførsel til emnet, er det således det mest velegnede til skæring. Skæreprocessen er anderledes end ved flammeskæring. Mens flammeskæring er en forbrændingsproces mellem jern og oxygen, er plasmaskæring en smelteproces. Med plasmaprocessen kan man skære alle metaller, også højt legeret stål, rustfast krom, nikkel, stål og ikke jernholdige metaller. Plasma Plasma betegnes som den fjerde tilstand. De fire tilstande er: Fast. Flydende. Luftformig. Plasma. Plasma er en blanding af: Molekyler. Atomer. Positive ioner. Negative frie elektroner. I den ideelle plasma er alle atomer elektrisk ledende, dvs. ioniserede. Tilføres der energi til en enatomig luftart, som fx argon eller helium, ioniseres den. Det vil sige, at atomer ne spaltes i positivt ladede ioner og en eller flere negativt ladede elektroner. Gasarter, som består af flere atomer, fx nitrogen og hydrogen, bliver gennem energitilførslen først spaltet i atomer, før ioniseringen begynder C Plasma Ionisering HF Elektrode Plasmagas C Spaltning + Gasformig damp Plasmastråle Returkabel/jordklemme Emne Plasmaskæringens princip. 100 C 0 C Væske, vand Fast form, is Kogepunkt Frysepunkt Temperaturerne i de fire faser for vand. Smede05.indd :49:54 37

40 Plasmaskæring Molekylerne Molekylerne er flere grundstoffer, som er gået i forbindelse med hinanden, fx H 2 O (vand), som består af H (hydrogen) og O (oxygen). Atomerne Atomerne betegner grundstoffernes mindste del. Atomer har ingen elektrisk ladning, hverken positiv eller negativ de er neutrale. Elektron Atomer kan miste elektroner ved kraftig opvarmning, fordi elektronernes fart bliver så stor, at de slynges ud af deres bane om kernen. At ionisere luften vil således sige at tage en eller flere elektroner væk fra atomerne og på den måde få mange positivt ladede ioner og frit svævende elektroner. Ved at opvarme luften eller gassen meget stærkt kan man få enkelte af elektronerne til at rive sig løs fra atomerne og dermed ionisere gassen eller luften. En ioniseret gasstrøm er elektrisk ledende. Elektronhylster Atomkerne Plasmadannende gasser Tilførsel af plasmagasser sker fra trykflasker. Gasserne kan være færdigblandede på flasker eller kan ved hjælp af flowmetre blandes fra flere flasker. Da flowmetre altid er indstillet til et bestemt bagtryk, bør trykket på reduktionsventilen overholdes og ofte kontrolleres, da det kan svinge afhængigt af indholdstryk i flasken. Trykket skal altid justeres ved angivet gennemstrømning. Også på anlæg, der arbejder med trykregulator og blandeventil, skal trykket justeres ved åben ventil. Atomet. Atomkernen Atomkernen er atomets største bestanddel og er positivt elektrisk ladet. Elektronerne Elektronerne kredser omkring atomkernen i bestemte baner som planeter om solen og er negativt ladede. I et atom er der så mange negativt ladede elektroner, at den samlede negative ladning er lige så stor som atomkernens positive ladning. Således bliver atomer som helhed neutrale. Ionerne Ionerne er positivt ladede legemer, som opstår, hvis et atom taber eller optager én eller flere elektroner. Da nu en del negative elektroner er forsvundet eller kommet til, vil det tidligere neutrale atom være enten positivt eller negativt ladet. I et sådant tilfælde får de navnet ioner. På grund af temperaturændringer i brænderen vil gennemstrømningsmængden af plasmagasser falde under drift. Derfor er kontrol og efterregulering nødvendig. Valget af plasmagasser har stor betydning for snitfladens kvalitet. Den bedste plasmagas har en høj varmeledningsevne, en høj atom- eller molekylevægt og giver lille vinkelafvigelse på snitfladen. Da kravet kan være svært at opfylde med enkelte gasser, anvendes der ofte blandinger af forskellige gasser. Plasmagas er sædvanligvis: Helium. Argon. Hydrogen. Nitrogen. Oxygen. Neon. Trykluft (atmosfærisk luft). Smede05.indd :49:54 38

41 Afkortning og tildannelse 5 Firkomponentgas Firkomponentgasblandinger består hovedsageligt af: Nitrogen. Neon. Hydrogen. Helium. Med disse blandinger opnås lignende snitkvaliteter som med nitrogen-/hydrogenblandingen. Der anvendes forskellige gasser og blandinger af disse afhængigt af fabrikat og konstruktion. Generelt kan det dog siges, at ved brændere med spidset wolframelektrode anvendes overvejende argon og hydrogen til skæring i aluminium. Til rustfrit stål over ca. 8 mm tykkelse anvendes ligeledes argon og hydrogen. Ved tykkelser under 8 mm anbefales ofte tilsætning af nitrogen eller en blanding af argon og nitrogen. Da nitrogen muligvis kan give porer i visse rustfaste materialer ved efterfølgende svejsning, bør hinden på snitfladen i sådanne tilfælde fjernes ved børstning eller slibning. Trykluft Også trykluft anvendes som plasmagas, hvis brænderen er konstrueret til det. Brænderen skal monteres med zirkon- eller hafniumelektroder, idet luftens ilt vil ødelægge wolframelektroden. Endvidere skal der tages højde for risikoen for dannelsen af farlige nitrogenoxider. Argon Da argon er relativt let at ionisere, bliver denne gas ofte anvendt til antændelse af lysbuen. Først efter antændelse af lysbuen tilsættes så den egentlige plasmagas, og skæreprocessen indledes. Argon bliver som regel anvendt sammen med hydrogen som plasmagas. På grund af argons høje atomvægt fjernes det smeltede materiale let fra snitfugen. Hydrogen Hydrogen har et stort varmeindhold og en relativt høj varmeledningsevne. Tilsætning af hydrogen til plasmagas medfører en god sammensnøring af lysbuen, og smeltebadets temperatur øges og gør dermed det smeltede materiale tyndere. For ulegeret og lavtlegeret stål er hydrogen uegnet, da det kan føre til hydrogenoptagelse i materialet, som eventuelt fører til hærderevner. Nitrogen Ofte bliver der anvendt nitrogen-/hydrogenblanding (formiergas 80/20) eller argon-/hydrogen-/nitrogenblanding. Nitrogen resulterer på samme måde som hydrogen i en god sammensnøring af lysbuen og opnåelse af tyndtflydende smeltning. Gasart Materiale Lavt- eller ulegeret stål Rustfast stål Aluminium Kobber Elektrode Luft Hafnium/ Zirkonium Nitrogen Zirkonium Argon/N Wolfram Hydrogen/Argon Wolfram Argon/H 2 /N Wolfram Formiergas Wolfram Egnetheden af de forskellige gasser til plasmaskæring i forskellige materialer Jo flere plusser, desto bedre. Minusser betyder ikke egnet. Plasmaskæreudstyr Plasmaskæreudstyr består af strømkilde med styring, gasreguleringsudstyr og brænder. Som strømkilde anvendes oftest ensrettere i størrelsen fra 10 til 100 kw. Disse strømkilder svarer til strømydelser fra 100 til 500 ampere, da lysbuespændingen ligger mellem 100 og 200 volt afhængigt af indstillet strømstyrke, dyseafstand og anvendt gasart. Plasmabrænderen Plasmabrændere, der arbejder med argon-/hydrogen-/ nitrogenblandinger, har monteret en udskiftelig elektrode, der normalt er fremstillet af en wolframlegering. Brændere, der arbejder med trykluft som plasmagas, Smede05.indd :49:55 39

42 Plasmaskæring Plasmabrænder. er konstrueret med en flad elektrode af zirkon eller hafnium, normalt indstøbt eller indpresset i kobber. Dysen er fremstillet af kobber. En dårligt slebet eller ikke centreret elektrode vil hurtigt ødelægge dysen ved at danne dobbelt eller skæv lysbue og vil under alle omstændigheder give en dårlig snitkvalitet. Dette ses især ved kontursnit, hvor dysen skærer med forskellig kvalitet afhængigt af skæreretningen. Maskinslibning af elektroden er absolut nødvendig, ligesom dybe sliberiller bør undgås. Endvidere er det en fordel, hvis eventuelle sliberiller følger elektrodens centerlinje. En wolframelektrode kan være revnet enten ved fabrikationsfejl eller ved forkert behandling. En revne A Kobber SAF B kan opstå, når man deler en elektrode ved slibning og knækker det sidste stykke. En sådan revnet elektrode vil give skæv, dobbelt og ustabil lysbue og vil hurtigt ødelægge dysen. Et unormalt stort dyseforbrug skyldes ofte elektroden. Dysen kan naturligvis også ødelægges ved, at affald eller pladeemner rammer den. Sprøjt og smeltet metal, især ved gennemslag, er også ødelæggende for dysen. Man ser indvendigt i dysen, at lysbuen vil lave en fordybning i dysen, men hvis fordybningen kun findes i den ene side af dysen, kan man være ret sikker på, at det er centreringen eller revner i wolframelektroden, der er problemet. Afstanden mellem elektrode og dyse måles med en afstandslære. Afstanden skal kontrolleres jævnligt, da der sker et vist elektrodeslid, og for stor afstand mellem elektrode og dyse kan give vanskeligheder, når brænderen skal tændes. De anvendte gasser har også stor betydning for elektrodens og dysens levetid. Fremføring af brænderen Der er mange betingelser, som skal opfyldes ved det perfekte snit. En af dem er fremføringen af brænderen i forhold til emnet. Også hvis plasmaskæringen foretages maskinelt, skal maskinen kunne køre med en fuldkommen jævn fremføring. Specielt ved skæring i tyndere plader opnås store hastigheder, som kræver en stabil maskinkonstruktion, der selv ved skarpe hjørner ikke kommer i svingninger. Idet en ujævn fremføring ikke alene vil give et dårligt snit, men også give større dyseslid, bør rengøring og kontrol af udstyret indgå i den daglige rutine. Zirkonium- eller hafniumplatte indstøbt Plasmabrændere A Flad elektrode. B Spids elektrode. Wolframlegering 30 Skærefejl ved plasmaskæring Snitkvaliteten er afhængig af strømstyrke, skærehastighed, dyseafstand og anvendte plasmagasser. Sammenlignet med flammeskæring opnås sjældent den samme kvalitet med plasmaskæring. På grund af den korte dyse stilles der store krav til udstyrets præcision for at få styr på plasmastrålen. Specielt er det en betingelse for en konstant kvalitet, at elektroden er centreret rigtigt i forhold til dysen, hvilket især er et problem ved brændere med løs elektrode. Smede05.indd :49:56 40

43 Afkortning og tildannelse 5 Snitkvaliteten bedømmes ud fra: Afvigelse fra normalsnit (snitgeometrien). Slaggevedhæng på emnets underside. Overfladesprøjt. Det optimale snit er glat, vinkelret og skarpkantet uden sprøjt på overfladen og uden slagger og grater på underkanten af emnet. Et sådant snit er dog vanskeligt opnåeligt, da afhjælpning af en fejl kan føre til en anden. Kravet til slaggevedhæng må være, at slaggen kan fjernes ved let mejsling eller skrabning, og for alle emnetykkelser skal overfladesprøjt kunne fjernes ved let skrabning. Lidt nitrogentilsætning til en argon-/hydrogenblanding vil være en fordel i tyndere emner af rustfast og højtlegeret stål. Herved mindskes eller helt undgås slagger og grater på undersiden af emnets kanter. Nitrogentilsætning giver dog et større elektrode- og dyseslid. Tilsætning af nitrogen vil kunne fjerne slaggevedhæng på undersiden af emnet, men samtidig vil det give en større vinkelafvigelse. Ligeledes vil for høj skærehastighed give stor vinkelafvigelse samt bagudbøjede skæreriller. Fabrikanterne opgiver tolerancer om afstande mellem emne og dyse. Normalt vil for stor dyseafstand give sprøjt på overfladen, og for lille dyseafstand vil beskadige dysen. Endvidere har dyseafstanden ofte stor indflydelse på variationer i strøm og spænding. Ved det bedst mulige snit er der en nøje sammenhæng mellem strøm og skærehastighed. Især ved mindre pladetykkelser kan det være nødvendigt at mindske strømstyrken og afpasse skærehastigheden derefter. Fejl Ulegeret stål Rustfast stål Aluminium Afrundet foroven For stor skærehastighed For stor skærehastighed For stor dyseafstand For stor dyseafstand Grat foroven For stor dyseafstand Forkert H 2 - gasblanding For stor dyseafstand Stedvis skæv foroven Fugevinkel positiv For stor skærehastighed For stor dyseafstand Forkert skærehastighed Forkert H 2 - gasblanding For stor skærehastighed For stor dyseafstand Forkert H 2 - gasblanding For stor skærehastighed For højt H 2 - gasindhold Fugevinkel negativ For lav skærehastighed For lav skærehastighed For lavt H 2 - gasindhold Hulning nederst For lille dyseafstand Hulning øverst For højt H 2 - gasindhold For højt H 2 - gasindhold For lav skærehastighed For højt H 2 - gasindhold Konkav For højt H 2 - gasindhold For lav skærehastighed For højt H 2 - gasindhold Konveks For stor skærehastighed For stor skærehastighed For lavt H 2 - gasindhold For stor skærehastighed Afrundet forneden For stor skærehastighed Grat forneden For stor skærehastighed For højt H 2 - gasindhold For lille dyseafstand Forkert skærehastighed For højt H 2 - gasindhold For stor skærehastighed Stedvis skæv forneden For lille dyseafstand For lavt H 2 - gasindhold Fejl på snitgeometrien. Smede05.indd :49:56 41

44 Plasmaskæring Arbejdsmiljø ved plasmaskæring Lys I lighed med lysbuesvejsning udsender plasmaskæring et stærkt lys, der kræver beskyttelse af øjnene. Lyset fra plasmaskæring indeholder endvidere ultraviolet og infrarød stråling, som kan give alvorlige øjenskader. Operatøren skal beskytte sig med en hovedskærm af godkendt type, der dækker hele ansigtet. En almindelig TIG-svejseskærm med indbygget observationsfelt vil som regel være den mest egnede til formålet. Skærmen skal være forsynet med mørkt glas nr. DIN 11 til 13 afhængigt af den strømstyrke, der anvendes. Ved højere strømstyrke skal der anvendes de mørkeste glas. Andre personer, der hjælper til ved skæringen, skal også anvende øjenværn. Hvis hjælperen er direkte involveret i skæreprocessen, skal der anvendes ansigtsskærm på lige fod med operatøren. Andre personer, der arbejder tæt ved plasmaskæringen, kan nøjes med at anvende mørke beskyttelsesbriller med sidebeskyttelse. På afstande helt op til 10 til 15 meter kan strålingen være skadelig. Derfor er det operatørens opgave at opstille afskærmning, så andre personer ikke generes af strålingen. Forureningen ved plasmaskæring består af både røg og gasarter. Røgen kommer fra det materiale, der skæres i, og den overfladebelægning, visse materialer har. Røggener virker irriterende på slimhinderne i luftvejene og lungerne og kan medføre lungesygdomme. Da røgpartiklerne normalt er meget små, oftest mindre end 0,005 mm i diameter, kan de trænge helt ud i de yderste dele af lungerne og optages i organismen. Nogle stoffer kan optages i blodet og bl.a. give forgiftninger og kroniske skader. Sundhedsfaren ved røgen afhænger af de stoffer, der er i røgen, og mængden, der indåndes. Røgen fra skæring af rustfast stål indeholder bl.a. krom- og nikkelforbindelser, der anses for at være kræftfremkaldende. Argon Trykluft Nitrogen Anses for at være uskadelig i små mængder Der udvikles nitrøse gasser og kuldioxid, som omdannes til kulilte (CO) Der dannes store mængder af nitrøse gasser Hydrogen Der er fare for eksplosion Helium Påvirker stemmebåndet Plasmagassernes virkninger. Her gives der en kort omtale af de mest almindelige partikler, der kan være i røgen ved plasmaskæring. Hovedskærme til beskyttelse af ansigt og øjne. Migatronic A/S Luftforurening Plasmaskæring må ikke finde sted, før der er truffet effektive beskyttelsesforanstaltninger mod luftforureningen. Luftforureningen skal fjernes ved brug af punktog rumudsugning, og selve skæringen skal udføres ved et skærebord med tilstrækkelig udsugningskapacitet. Krom Krom frigøres ved plasmaskæring i rustfast stål og virker stærkt irriterende på slimhinderne i luftvejene. Der kan opstå eksem på hænderne, sår i mundhule, næsehule og svælg. Der er også risiko for kronisk bronkitis. Endvidere er der stor sandsynlighed for, at krom er kræftfremkaldende, og at det kan skade lever og nyrer. Nikkel Nikkel er et stærkt allergifremkaldende stof, der kan give eksem og astmalignende sygdomme. Det kan give betændelse i bihuler og slimhinder. Endvidere mistænkes nikkel for at være kræftfremkaldende. Smede05.indd :49:57 42

45 Afkortning og tildannelse 5 Ved plasmaskæring i nikkelholdige materialer kan der dannes en særlig giftig nikkelcarbionyl, der er lugtfri og derfor svær at spore. Jern Ved plasmaskæring i stål dannes der jernilte i røgen. På et røntgenbillede ses det, om en person har indåndet meget jernilte. Det viser sig som klare pletter på lungerne. Zink Ved plasmaskæring i metaller, der indeholder zink, dannes der zinkoxid i røgen, som ved indånding kan give metalrøgsfeber. Først nogle timer efter indåndingen viser symptomerne sig, og de ligner en kraftig influenza med høj feber, kvalme, opkast, muskelsmerter og diarre. Normalt forsvinder ubehaget først helt efter en dag eller to. Mangan Indånding af manganholdig røg giver hjerne- og lungeskader. Symtomerne er hovedpine, mathed, manglende appetit og søvnbesvær. Ved meget kraftige manganforgiftninger kan nervesygdommen parkinsonisme forekomme. Cadmium Cadmiumdampene frigøres ved skærearbejde i materialer, som indeholder cadmium. Cadmium kan optages i organismen, primært i nyrerne og leveren. Indånding af cadmium medfører irritation af slimhinderne, ligesom der er risiko for at få lidelsen store lunger. Nitrøse gasser Nitrøse gasser dannes i særlig grad ved plasmaskæring, når der anvendes atmosfærisk luft som plasmagas. Nitrøse gasser virker kun svagt irriterende og er derfor svære at opdage i tide. De kan give akutte, livsfarlige lungeskader i form af væske i lungerne. Symptomerne på dette kan komme op til 36 timer efter indåndingen og starter med hoste, åndenød og trykken for brystet. Påvirkningen kræver hospitalsindlæggelse. Ozon Ozon dannes i forbindelse med plasmaskæring ved, at den atmosfæriske luft bliver bestrålet med ultraviolet stråling fra lysbuen. Ozon dannes af oxygen ved, at oxygenmolekylet (O 2 ) først spaltes i frie oxygenatomer, som derefter hver for sig forener sig med et oxygenmolekyle og bliver til et ozonmolekyle. Forsøg med dyr og mennesker har vist, at ozon i høje koncentrationer er giftigt. Det angriber slimhinderne og luftvejene. Man opdager problemet ved, at man får en stikkende eller sviende fornemmelse i halsen, hoste, smerte i brystet og/eller piben i lungerne ved vejrtrækning. Punkt-, lokaludsugning og åndedrætsværn Fælles for punkt- og lokaludsugning er, at sugetragten skal placeres meget tæt ved skærestedet. Disse udsugningssystemer kan fx være fastgjort på en væg med svingarm, eller det kan være løse fleksible slanger forsynet med et mundstykke med magneter til fastholdelse på emnet. Kobber Kobberdampe og kobber-/iltforbindelser i røgen medfører metalrøgsfeber og svær forgiftning. I værste tilfælde kan det gøre skade på de røde blodlegemer, væv og leveren samt give irritation af mave-tarmkanalen. Bly Andre metaller, fx aluminium, zink og nikkel, indeholder ofte forureninger i form af bly. Bly ophobes i organismen, særligt i knoglerne. Det viser sig som blyforgiftning med hovedpine, hukommelsestab, blodmangel, led- og muskelsmerter, impotens, mavesmerter, manglende appetit, træthed og søvnløshed. Punktudsugning. Smede05.indd :49:58 43

46 Plasmaskæring I de tilfælde, hvor luftforureningen ikke kan fjernes ved udsugning alene, skal der som supplement hertil anvendes luftforsynet åndedrætsværn eller filtermaske med kombineret gas- og finstøvfilter. Det kan fx være de svejsehjelme med friskluftforsyning, der findes på markedet i dag. De tilsluttes fx et eksisterende trykluftanlæg. I sjældne tilfælde kan det være nødvendigt at benytte åndedrætsværn som eneste foranstaltning, fx ved arbejde under særlig vanskelige forhold, hvor det ikke er praktisk muligt at anvende effektiv udsugning. Støj Processen i plasmastrålen sker med overlydshastighed og udvikler derfor en betydelig støj, som til tider kan nå op på 100 db(a). Hvis støjbelastningen på arbejdsstedet er 85 db(a) eller derover, må arbejdsgiveren kun lade arbejdet udføre, hvis der anvendes høreværn. Hvis støjbelastningen overstiger 80 db(a), eller hvis støjpåvirkningen i øvrigt er skadelig eller stærkt generende, skal arbejdsgiveren stille høreværn til rådighed. Høreværn er ikke i sig selv en løsning på støjproblemer, men skal bruges, hvis støjen ikke på anden måde kan dæmpes tilstrækkeligt ved støjkilden. Høreværnstyper deles i to hovedgrupper: Ørepropper. Ørekopper. Svejsehjelm med friskluftforsyning. ESAB Inden for hver gruppe findes flere typer. Ørepropper anbringes i øregangsmundingen. De kan være fremstillet af forskellige materialer, fx plast, fibre eller voks. Ørekopper er et udvendigt høreværn, som anbringes omkring det ydre øre. På arbejdsområder, hvor høreværn skal bruges, skal dette afmærkes ved skiltning. Ved korrekt og konsekvent brug af høreværn kan man regne med en formindskelse af støjbelastningen på 10 til 20 db(a) for ørepropper og 20 til 30 db(a) for ørekopper. El-sikkerhed Da tomgangsspændingen kommer helt op på 500 volt, gælder der særlige regler for udstyr til plasmaskæring. Et væsentligt punkt er, at udskiftning eller justering af elektroden ikke må kunne finde sted samtidig med, at der er spænding på anlægget. SAF A B C D E Høreværnstyper A Stærk dæmpning over et bredt spektum af frekvenser. B Fortrinlig beskyttelse især ved middelfrekvenser. C Yderst let. Ideel for svejsere, som udsættes for støj hele dagen. D Ørepropper, somkan bruges flere gange. E De mest anvendte ørepropper og nogle af de bedste med henblik på ydeevne. Smede05.indd :50:00 44

47 Afkortning og tildannelse 5 Vandstråleskæring Indledning Vandstråleskæring åbner mange nye muligheder inden for skæring, hvor de termiske og mekaniske bearbejdningsmuligheder ikke er hensigtsmæssige at benytte. Det er ofte umuligt at skære sprøde, bløde, klæbrige eller brændbare materialer ved hjælp af konventionelle skæremetoder, eller også er det forbundet med store omkostninger. Skæring med vandstråle kan her være en mulig løsning. Vandstråleskæremaskine, styring og højtrykspumpe. V. Løwener A/S Der skelnes generelt mellem to forskellige skæremetoder: Abrasiv vandstråleskæring hvor vandet tilsættes et slibemiddel (sand). Vandstråleskæring kun med vand. Historie Vandstråleskæring er en forholdsvis ny bearbejdningsteknik. Det hele startede i 1968 i USA, hvor dr. Norman Franz indgav sit første patent på brug af vandhøjtryksstråler til skæring af materialer. Hos McCartney fandt han en pumpe, der kunne bruges. McCartney havde bygget flere hundrede pumper til brug for indsprøjtning af et katalysatormateriale ved fremstillingen af polyethylen. De pumper, man brugte, kunne give et tryk på ca bar. En af disse pumper blev ombygget til vand, og en prøvekørsel viste, at systemet virkede. Verdens første vandstråleskæremaskine blev installeret i 1971 til at skære møbelskum ud med. De første danske virksomheder, der benyttede vandstråleskæring, var Dansk Eternit Fabrik, Rockwool og Glasuld, der alle havde miljøproblemer i produktionen. Senere er der kommet andre firmaer på listen. Lige siden starten på vandstråleskæringen har både producenter og brugere ønsket en mere kraftfuld stråle, Sand A B Fordele ved vandstråleskæring Med vandstråleskæring er det muligt at bearbejde et hvilket som helst materiale, også højpolerede og laminerede materialer, samt næsten alle materialetykkelser. Endvidere kan følgende fordele nævnes: Ingen temperaturpåvirkninger. Intet støv eller røgudvikling fra skæreprocessen. Intet behov for værktøjsslibning. Ingen spændinger i materialet. Intet behov for efterbearbejdning af snitfuger. Høje skærehastigheder også i tykke materiale. Opfylder hygiejnekravene i levnedsmiddelbranchen. Vandstråleskæring A Abrasiv vandstråleskæring. B Vandstråleskæring kun med vand. Smede05.indd :50:08 45

48 Vandstråleskæring OMAX Corporation OMAX Corporation Plastemne udskåret med vand stråleskæ ring. der kunne skære kraftigere materialer. Flyindustrien i USA var de første, der så de mange fordele ved vandstråleskæring i de nye kunststofmaterialer, der blev brugt. Gennembruddet kom, efter at den amerikanske stat gav store udviklingsmidler til at udvikle et skæresystem til rumfartsindustrien. Da vandstråleskæring blev introduceret, havde processen haft den begrænsning, at kun bløde materialer og tynde metalfolier kunne skæres. Siden efteråret 1986 har abrasiv vandstråleskæring fundet anvendelse inden for nye områder. Udstyr til abrasiv vandstråleskæring af metaller og lignende må imidlertid have et højt tryk for at give sandpartiklerne så høj hastighed som muligt. Det første udstyr til abrasiv vandstråleskæring var en ombygget sandblæsningsdyse, hvor luftdysen var erstattet af en vanddyse. Vandstråleskæring i tynde stålplader. Dysen var i stand til at skære metaller og andre hårde materialer. Men dysen var konstrueret til afrensning og gav en dårlig fokusering af strålen, derfor blev snittet af ringe kvalitet. Forsøget med sandblæsningsdysen havde vist det muligt at benytte højtryksvand til at bære sandet mod emnet til skæring. Efter det var bevist, at det var muligt at skære med abrasiv vandstråle, blev der arbejdet på at finde den bedste måde til styring af strålen, så man fik et rent og ensartet snit. Metalemner udskåret med vandstråleskæring. OMAX Corporation Abrasiv vandstråleskæring anvendelse og udbredelse Ved abrasiv vandstråleskæring tilsættes sand i skærestrålen, således at der fremkommer en slibende skæreproces, der gør det muligt at skære næsten alle materialer med et kvalitetssnit uden at tilføre varme eller tryk. Med abrasiv vandstråleskæring er det muligt at skære op til 300 mm stål. Med en skærespalte på 1-2 mm og en meget lille vinkelafvigelse er processen god til finere bearbejdning. Ved abrasiv vandstråleskæring er der mulighed for at skære i alle materialer uden at skade materialet med varmepåvirkninger. Smede05.indd :50:10 46

49 Afkortning og tildannelse 5 Processen er velegnet til kontursnit i tykke, sprøde eller skøre materialer som panserglas og den nye keramik, det ellers ikke før har været muligt at skære i på anden måde end med lige snit eller boring med diamantværktøj. Det har før været forbundet med stort besvær at foretage en bearbejdning af materialer som de nyudviklede plast og komposit i kulfiber eller kevlar, da disse ikke kan bearbejdes med skærende værktøj, uden at fibrene bliver beskadiget. Abrasiv vandstråleskæring åbner helt nye muligheder for skæring i plast og komposit i tredimensionelle snit uden beskadigelse af materialerne. Miljømæssigt er der store fordele ved at bruge vandstråle- og abrasiv vandstråleskæring til skæring af de mange plastmaterialer. Ved termisk påvirkning af plastmaterialer bliver der udsendt sundhedsskadelige gasser og syrer, der kræver kraftig udsugning for ikke at beskadige operatører og udstyr. Ved anvendelse af vandstråleskæring og abrasiv vandstråleskæring kan udviklingen af disse gasser undgås. Flere af de største glasværker i Europa er begyndt at bruge abrasiv vandstråleskæring til udskæring af emner. Marmorindustrien i Italien bruger processen til udskæring af borde. Vandstråleskæring i naturmateriale. Finnies erosionsmodel På figuren nederst til højre har Finnie optegnet, hvordan han mener, at et givent sandkorn med en given indfaldsvinkel tager en spån af materialet. Inertien i sandkornet er afgørende for størrelsen af spånen. Ifølge modellen må runde, søvaskede sandkorn have dårlige skæreegenskaber. Man skal dog tænke på, at de fleste sandkorn bliver knust ved kollisionen, og det er deres krystalstruktur, der er afgørende for skæringen. Sandkorn OMAX Corporation Materiale Sandkorn Abrasiv vandstråleskæring Åbner helt nye muligheder for skæring i plast og komposit i tredimensionelle snit uden beskadigelse af materialerne. Finnies erosionsmodel. Spån Smede05.indd :50:18 47

50 Vandstråleskæring Udstyr til abrasiv vandstråleskæring Udstyret til abrasiv vandstråleskæring består af en pumpe, der kan give det nødvendige tryk og vandmængde, en sandføder, der kan levere den rette mængde tørt sand med et jævnt flow, et skærehoved, der kan blande sand og vand og lede blandingen sikkert ud af dysen, mekanisk udstyr, der kan bevæge skærehovedet jævnt og præcist, og endelig et skærebord, der kan fastholde emnet og opsamle skærestrålen. Disse ting giver sammen en helhed, en maskine, der kan skære med en blanding af vand og sand. Højtrykspumpen I princippet består højtrykspumpen af en elmotor eller en dieselmotor, som driver en hydraulikpumpe. Oliepumpen leverer et tryk til trykforstærkeren, som er forskelligt fra fabrikat til fabrikat. På olietrykket er en reduktionsventil monteret, og det gør det muligt at reducere trykket på vandet meget fint. Princippet i trykforøgeren er, at stempelforholdet er gange større på oliesiden end på vandsiden. På den måde er det muligt at give vandet det høje tryk. Når den ene side af stemplet er fyldt op med olie, sørger en omskifterventil for at vende oliestrømmen, så olien presser på den anden side af stemplet. På den måde opnås en pumpevirkning. På vandsiden er stempel og cylinder konstrueret af et specielt materiale. Tætningerne omkring stemplerne er fremstillet af teflon og skal skiftes for hver timer. Når stemplerne vender, sørger en lille pumpe for at trykke nyt rent vand ind i cylinderne. Vandet skal have en renhed på mindst 10 mikron for ikke at beskadige de fine ventiler, der åbner og lukker for vandet. Disse ventiler arbejder uden pakninger og virker direkte metal mod metal. Hvis ventilerne lækker vand, begynder de at varme og bliver ødelagt. Partikler i vandet er derfor et problem ved vandstråleskæring. Overtrykket på indvandet ligger på 4-7 bar. Fra højtrykspumpen går vandet ud i en akkumulator. Akkumulatoren er bare et stort rør med en prop i hver ende, der kan holde til bar. Den har til opgave at udligne flowet ved et givet tryk. Problemet er, at vandet ved bar kan sammenpresses omkring 12 %. Når vandet kan sammenpresses med 12 %, betyder det, at 1 8 af stempelvandringen bliver brugt, før ventilerne åbner ud til dysen. Denne tidsforsinkelse optages i akkumulatoren. I akkumulatoren er indlagt et filter, der beskytter dyserne mod snavs. Kravene til pumper er individuelle i forhold til de opgaver, som skal skæres. For at kunne vælge en pumpe til en given skæreopgave er der nogle grundværdier, der må kendes: Højtrykspumpen. PowerJet Systems Ltd Skal den anvendes både til vandstråleskæring og til abrasiv vandstråleskæring? Til vandstråleskæring behøves et tryk på bar, hvilket reducerer vandmængden fra pumpen. Hvor stor en dyse er nødvendig til skærearbejdet? Er det nødvendigt med flere dyser, skal der til tider skæres med ren vandstråle, eventuelt samtidig. I så fald, hvad bliver det samlede vandbehov? Smede05.indd :50:22 48

51 Afkortning og tildannelse Rørsystemet Til vandstråleskæring anvendes tykvæggede, rustfaste rør, der kan modstå et tryk på mindst bar. Rørdimensionerne 1 4, 3 8 eller 9 16 tomme anvendes. Ved valg af rørdimension må man være opmærksom på tryktabet i røret. 6 1 Akkumulator. 2 Trykforstærker Motor. 4 Oliepumpe. Princippet i højtrykspumpen. 5 Olie. 6 Vand ind. 7 Vand ud. Det problem, man altid løber ind i, er vandmængden, idet den er afgørende for, hvor mange dyser der kan køre samtidig. Til abrasiv vandstråleskæring har man ikke brug for det høje tryk, men derimod en stor vandmængde. Derfor kan man have glæde af en pumpe med omsætningsforhold på 13:1 eller 10:1, bar/2.100 bar. Den bedste tommelfingerregel er at vælge en pumpe med større vandmængde, end der i det aktuelle tilfælde behøves. Pumperne har mindst en levetid på 10, måske 15 år. Hvis man har valgt en for lille pumpe fra starten, er den eneste måde at øge vandmængden på at købe en ekstra komplet pumpe. Problemet med højtryksrør er, at det er svært at trække rør ud til en dyse over en skæremaskine. For at kunne bevæge dysen skal rørene være fleksible, hvilket enten kan ske ved at rulle rørene op i spiraler eller ved at forbinde rørene med svirvler. Ved reducerede tryk omkring bar er det muligt at bruge fleksible slanger, hvilket gør installation væsentligt lettere. Skærehovedet Skærehovedet til abrasiv vandstråleskæring findes i flere varianter. Herunder vises en principskitse af hovedelementerne i skærehovedet. Justeringsskrue Vand ind Safirholder Sandfødestuds Dysemøtrik Klemmebøsning Dyse Dyrbæk Principskitse af hovedelementerne i skærehovedet. Den bedste tommelfingerregel er at vælge en pumpe med større vandmængde, end der i det aktuelle tilfælde behøves. Smede05.indd :50:26 49

52 Vandstråleskæring Dysen Dysen til at fokusere vand-/sandstrålen er fremstillet af et sintret materiale, hvoraf størstedelen er wolframkarbid og bornitrid. Hårdheden på dysen ligger omkring 9 på Mohs hårdhedsskala. Yderdiameteren er fast. Inderdiameteren fås i størrelserne 0,8 mm, 1,2 mm og 1,6 mm, og længden kan fås i 2, 3 og 4. Safiren Safiren er monteret i et hus for at gøre det lettere at udskifte den. Safiren er den dyse, som danner vandstrålen. Størrelsen på hullet i safiren ligger fra 0,08 mm til 0,8 mm i spring på 0,03 mm. Hullet er udført på en af to måder: Den ene med et cylindrisk hul igennem safiren og den anden, hvor halvdelen af tykkelsen er cylindrisk og sidste halvdel konisk. Vandet skal være fri for urenheder. Safiren tåler ingen partikler i vandet, fordi det er den øverste kant på safiren, der danner den skarpe, kohærente stråle. Hvis kanten på safiren bliver afbøjet, bliver strålen diffus og mister sin energi. Safir med konisk udløb. Safir med cylindrisk udløb. Sand til abrasiv vandstråleskæring Sandet har stor indflydelse på økonomien ved skæringen, men mindre på skærekvaliteten. Ved abrasiv vandstråleskæring er det vigtigt, at sandet er hårdere end det emne, der skal skæres i. Ved for blødt sand får man for langsom skæring eller slet ingen gennemskæring. Det optimale sand giver et rent snit i materialet, lang dysestandtid, og så er det billigt. Problemet med at bruge det hårdeste sand og dermed have mulighed for at skære samtlige materialer er, at sandet giver et stort dyseslid. Ud over et stort dyseslid er det hårde sand (granat) temmelig dyrt. Valget af sand går på at finde det billigste sand, der er egnet til den konkrete opgave. Generelt skal sandet være af en bedre sorteret kvalitet til vandstråleskæring, end hvis det skal anvendes til sandblæsning. Hvis blot ét korn er større end dysen, vil det stoppe hele processen. Der kan opstilles følgende krav til sandet: Billigt i brug. Sikkerhed for, at for store korn er frasorteret. Så lidt støv i sandet som muligt. Mindst mulig forskel på længde, bredde og tykkelse af sandkornet. Miljøsikkert for operatøren og omgivelserne. Strandsand (kvartssand) Strandsand er ikke en mangelvare i Danmark, men det har vist sig, at strandsand er mange ting alt efter kvartsindholdet. Hårdheden ligger på op til 7 på Mohs skala, men kan være blødere alt efter renheden af sandet. Et af problemerne med strandsand er, at det kan være sundhedsskadeligt pga. krystallinsk kvarts. Granatsand Granaterne udgør en mineralgruppe med forskellige farver, oftest røde/brune, med ensartet krystalgitter. Granats hårdhed ligger fra 7,5 til 8 på Mohs skala og har vægtfylden 4,0-4,2 kg/l. Granatkrystallerne er af natur runde. Når sandet bliver knust, bliver det ved med at have skarpe kanter, og bedre sand til abrasiv vandstråleskæring vil være vanskeligt at finde. Granatsand er det eneste sand, der kan skære igennem stellit/wolframkarbid med et godt snit. Sandet bliver kun udvundet få steder i verden, hvilket resulterer i en forholdsvis høj pris. Smede05.indd :50:36 50

53 Afkortning og tildannelse 5 Olivinsand (peridot) Olivin er et olivengrønt sand, der brydes i Nordnorge. Olivin har hårdheden 6,5-7 på Mohs skala. Olivin er et sand, der strukturmæssigt kan sammenlignes med granatsand, men er en gang blødere og tre gange lettere. Det har dermed hårdhed/vægtfylde som kvarts. Da olivin er lidt blødere end granat, betyder det, at skærehastigheden bliver nedsat i hårde materialer. Olivin har så den fordel, at den giver længere levetid på dysen end granatsandet. Normalt regner man med, at 20 timers levetid for dysen er godt ved skæring med olivinsand. Olivin er blevet kendt, fordi det erstattede kvartssand i støberierne, da man ville undgå, at medarbejderne blev udsat for alfa-kvarts fra sandet. Kvartsstrukturen i olivinsand er ikke sundhedsskadelig. Chromite sand Sandet chromite bliver ligeledes brugt i støberierne ligesom olivin. Chromite kommer fra en mine ved byen Kemi i Finland. Vægtfylden for chromite er 2,4 kg/l, og det er dermed lidt tungere end olivin. Desværre er chromite temmelig blødt, omkring 5,5 på Mohs skala, hvilket gør det uegnet til at skære i hårde materialer. Til skæring i aluminium kan man dog udmærket bruge chromite. Når man skærer med chromite, får man sort slam oven på emnet. Det sorte slam skal vaskes af for ikke at misfarve emnet. Da tungmetaller (her Cr) bør undgås i naturen, vil det være uheldigt at slippe skæreslam fra chromite ud i kloaksystemet. Aludur Aludur er et aluminiumsilikatprodukt, der ikke indeholder fri krystallinsk kiselsyre (ingen risiko for alfakvarts). Aludur er hårdt, omkring 7 på Mohs skala. Aludur er et spildprodukt fra kraftværkernes kedler og er derfor relativt billigt. Kobberslagger Kobberslagger er et hollandsk produkt, der bliver brugt mange steder rundt om i Europa. Produktet er forholdsvis billigt og indeholder ikke sundhedsfarlige elementer. Desværre er det forholdsvis blødt og kan derfor ikke anvendes til skæring af hårde metaller. Korund Korundsand er det hårdeste sand på markedet og har hårdheden ca. 9 på Mohs skala, men da hårdheden af dyser ligger på mellem 8,5 og 9, vil sandet slide dysen op på få minutter. Genbrug af sand Alt i alt skal der et stort arbejde til, hvis sandet skal genbruges. Sandet kan genbruges, men forinden skal det tørres, sigtes og renses for støv. At lufttørre sandet tager lang tid, idet sandet skal vendes ofte. Det næste problem er, at sandkornene er blevet mindre, og mange af dem er blevet til støv, hvilket nedsætter skæreeffekten fra gang til gang. Abrasiv vandstråleskæring af metaller Abrasiv vandstråleskæring i metaller har svært ved at konkurrere med de andre termiske skæreprocesser, både hvad angår skærehastighed og de omkostninger, som er forbundne dermed. Men abrasiv vandstråleskæring bliver interessant i de tilfælde, hvor: Et metal ikke kan tåle varme i fri luft. Metallet er tykkere, end de termiske skæreprocesser kan klare. Efterbearbejdning altid er påkrævet efter en termisk proces. Kolddeformation er et problem samtidig med varme. Materiale Pladetykkelse [mm] Flammeskæring Plasmaskæring 500 amp Laserskæring CO 2 Abrasiv vandstråleskæring Alm. stål Støbegods Rustfast 2 > > stål Kobber Aluminium 2 > Titanium > > Sammenligning af skærehastigheder (mm/min). Smede05.indd :50:36 51

54 Vandstråleskæring OMAX Corporation OMAX Corporation Vandstråleskæring i stålplade. Blødt stål Skæring af blødt stål giver et pænt snit og kan skæres med oli vinsand uden problemer. En oplagt opgave, hvor processen med fordel kan anvendes til blødt stål, er fx udskæring af endebunde i varmevekslere, hvor der skal bores en masse huller til rørene. Hvis hullerne er over 40 mm i dia meter, kniber det med at få bor, og alternativet er at flammeskære hullerne. Ved flammeskæring af huller tæt på hinanden bliver det umuligt at holde tolerancerne på målene. Støbegods Støbejern skæres fint med olivinsand. Støbejern er sprødt og kan have en hård overflade, der ødelægger skærende værktøjer. Støbejern kan ikke flammeskæres, men udmærket plasmaskæres. Rustfast stål De rustfaste stål skæres fint med olivinsand. Plasmaog laserskæring af rustfaste stål vil beskadige skærefladen med varme. Ved plasma- og laserskæring er snittet derfor ofte forbundet med en efterbearbejdning af skærefladen. Det er derfor af interesse ikke at tilføre mere varme end højst nødvendigt. Vandstråleskæring i kobberplade. Kobber og messing Kobber og messing skæres fint med olivinsand. Kobber og messing er besværlige materialer at skære med plasma, og snittet bliver ofte ret dårligt. Laseren kan ikke bruges til at skære i kobber, derfor er det svært at få gode snit uden efterbearbejdning. Aluminium Aluminium skæres fint med olivinsand. Aluminium bliver brugt mere og mere som konstruktionsmateriale, og skæringen af materialet er ikke uden problemer. Laserskæring i aluminium stopper ved en tykkelse på 3-5 mm ved watt, og plasmaskæring ved omkring mm. Derover er snittet for ringe. Titanium Det er let at vandstråleskære i titanium, og perfekte overflader på snitfladen kan opnås. Titanium bruges ikke særlig meget i industrien, men de steder, hvor titanium bruges, er det forbundet med besvær at skære det med termiske processer. Titanium kan flammeskæres med indtil fem gange hastigheden i blødt stål. Smede05.indd :50:37 52

55 Afkortning og tildannelse 5 Efter en termisk bearbejdning er det altid nødvendigt med en koldskærende proces til at bearbejde den varmepåvirkede zone væk for at bibeholde titaniums egenskaber. Sølv Skæringen med abrasiv vandstråle i sølv er som ved kobber. Sølv kan ikke bearbejdes med termisk skæring uden at få et ringe resultat. Hårdmetal Skæring i hårdmetalplader kan ikke lade sig gøre med olivinsand, men de kan skæres med granatsand dog kun langsomt. Skæring i stellit og wolframkarbid er intet problem, når der bruges granatsand. Skære hastigheden afhænger af, hvilken type hårdmetal der skal skæres i. OMAX Corporation Software til programmering af vandstråleskæremaskine. Skærebord Ved valg eller opbygning af et skærebord til abrasiv vandstråleskæring skal man tage hensyn til, at skærestrålen er skærende i op til en halv meter fra dysen. Ingen andre skæreprocesser er effektive i så lang en af stand fra dysen. Det betyder, at skære bordet skal konstrueres, så holderne til emnet kan modstå strålen, eller så de ikke påvirkes af strålen. Et af de største problemer ved abrasiv vandstråleskæring er understøtningen af emnet under skæringen. Med tykkelsen på det skårne emne falder skærehastigheden, og strålen får tid til at skære i understøtningen samt i bunden af skærebordet. Hvis skærestrålen rammer en ribbe, vil en del af sandet og vandet blive slået op mod emnet eller op i luften omkring skæremaskinen. Hvis et emne med sart overflade skal skånes, må man tage hensyn til, om strålen kan slå op. Glas, der bliver ramt af en opslående skærestråle, bliver således mat på området. Skærebord til vandstråleskæring. OMAX Corporation PowerJet Systems Ltd Smede05.indd :50:41 53

56 Vandstråleskæring Hårde og sprøde materialer som klipper, glas, frosne konsumvarer, kunststoffer, mineraluld, glasuld m.m. Metaller. Ved skæring med vand vil det maksimalt opnåelige tryk være ca bar. Til skæring af blødt stål, 0,5-2 mm, vil der imidlertid kræves et væsentligt højere væsketryk, og de eventuelt opnåelige skærehastigheder vil være under 10 % af, hvad der kan opnås ved abrasiv vandstråleskæring. Snitkvaliteten er afhængig af materialets art og tykkelse. Til en lang række anvendelser vil den afgørende faktor for snitkvaliteten være føringsudstyrets stabilitet, idet der i mange tilfælde er tale om store skærehastigheder. Ensartet materialekvalitet vil i selv ret store materialetykkelser medføre, at vandstrålen ikke spreder sig. PowerJet Systems Ltd Robotstyret skærehoved, der kan be væges i stort set alle retninger og derved muliggør skæring i alle vinkler. Ofte er det de udskårne emner, der skal bruges. For at emnerne ikke skal falde ud af hullet, når de er skåret, skal de understøttes. Et emne, der ikke er understøttet, vil, når det er skåret færdigt, falde ned, ud af hullet og blive ramt af skærestrålen og beskadiges. Derfor er det vigtigt, at emnet kan holdes på plads, indtil skærestrålen er stoppet. Industrien Isoleringsindustrien Plastindustrien Levnedsmiddelindustrien Træ-, papir- og tagpapindustrien Tekstil- og beklædningsindustrien Gummiindustrien Materiale Glasuld, mineraluld, asbestcement, gipsplader m.m Blød polyether (skumgummi), extruderet polystyren (flamingo), teflon, PVC (blød og hård), epoxy, polydet, fremføringsruller, vejafmærkning (hajtænder m.m.) Grøntsager (ferske, frysetørrede og frosne), bageriprodukter, kød uden ben (fersk og frossen) fisk (fersk og frossen), ost, kryddersild m.m. Krydsfiner (puslespil), bølgepap, filtre, avispapir, imprægneret og belagt papir, tagpap m.m. Skosåler, tæpper, habitstof, filt, garn på spoler m.m. Gummiemner i forskellige faconer Vandstråleskæring kun med vand Vandskæremetoden altså kun med brug af vand er første gang anvendt til skæring af lamineret papir. Metoden er siden søgt anvendt til en lang række materialer. Materialerne kan inddeles i tre hovedgrupper: Bløde materialer med lav brudspænding som papir, læder, krydsfiner, asbest, gummi, tekstiler, kunststoffer m.m. Kalk- og teglværksindustrien Flyindustrien Elekronikindustrien Facadesten m.m. Kevlar, grafit m.m. Printplader, isolationsmateriale m.m. Eksempler på anvendelse af vandstråleskæring af materialer inden for forskellige industrigrupper. Smede05.indd :50:55 54

57 Afkortning og tildannelse 5 Eksempler på anvendelse Skæring med vandstråle vinder især frem, hvor man har store slidproblemer, arbejdshygiejniske problemer, samt hvor man har fordel af de store materialebesparelser, som processen giver. Skæring er muligt i alle retninger uden krav om starthuller. Minimal snitfugebredde medfører minimalt materialetab. Støvfri skæring og acceptabelt støjniveau. Ingen brand- eller eksplosionsfare. Ingen materialedeformationer. For at kunne gennemskære et materiale med en væske må væsken tilføres en vis mængde kinetisk energi, som kan overføres til materialet ved en kollision. Væsken tilføres den nødvendige kinetiske energi ved gennem en dyse med stort trykfald at blive accelereret op til 900 m/s (3.240 km/h). Trykfaldet er i praksis bar, men kan være op til bar. Når en væske kolliderer med et materiale, opbygges et meget højt dynamisk tryk. Efter kollisionen aftager trykket kraftigt og bliver kontinuert. I almindelighed anvendes vand som væske eventuelt i forbindelse med en polymerforbindelse (langkædet molekyleforbindelse). Der er forskellige principper for skæring med vandstråle, idet vandstrålen kan være: Forskellige emner bearbejdet med vandstråleskæring. Procesbeskrivelse En væske, der føres gennem en dyse med stort trykfald, bar, bliver herved accelereret op til meget store hastigheder. Væsken er i almindelighed vand, som er billigt, ikke sammentrykkeligt og ikke giver forureningsproblemer. Skæring med vandstråle har en række fordele sammenlignet med konventionelle skæremetoder: OMAX Corporation Kontinuert. Diskontinuert. Pulserende. Kaviterende. Af de forskellige former for skæring med vandstråle er skæring med kontinuert stråle langt den mest almindelige skæreteknik. Ved diskontinuert og pulserende stråle er udstyret udsat for kraftige trykpåvirkninger. Det giver fare for træthedsbrud. Ved kaviterende stråle er kravene til parameterindstillingen store, og snitkvaliteten er ringe. Vandskæring med kontinuert stråle Skæringen forårsages af det kontinuerte tryk. Vandstrålen er sammenhængende. Sønderdelingen af et materiale afhænger af det indbyrdes størrelsesforhold mellem vandets kontinuerte tryk og materialets brudspænding. Smede05.indd :51:01 55

58 Vandstråleskæring Hvis det kontinuerte tryk er større end eller lig med materialets brudspænding, sønderdeles materialet direkte af vandstrålen. Hvis det kontinuerte tryk derimod er mindre end materialets brudspænding, forårsages sønderdelingen dels af det kontinuerte tryk og dels af de forskydningsspændinger, der opstår, når vandstrålen flyder ud langs emnet. De kommercielle udstyr til skæring med kontinuert vandstråle har et maksimalt tryk på ca bar. Det maksimalt opnåelige tryk er bar. Isdannelser vil hindre yderligere sammentrykning. En skæring med kontinuert stråle er således kun mulig ved højere tryk end bar, når der anvendes andre væsker end vand. Udstyr til skæring med kontinuert stråle Vandet, der evt. er opblandet med en polymerforbindelse, presses ud af en safirdyse med et tryk på op til bar. Hastigheden af vandstrålen er som nævnt meget høj. Tykkelsen af den nålelignende stråle kan i praksis vælges fra 0,1-0,25 mm af hængigt af egenskab og tykkelse af det materiale, der skal skæres. Der er principielt to typer udstyr til vandskæring med Vandstråleskæring af tomat. og uden tilsætning af polymer (langkædet molekyleforbindelse) til vandet. En polymerforbindelse kan bestå af polyakrylamider, polystyrensulfater eller lignende. I hovedtræk består udstyret af tre hovedelementer: Dyrbæk Hydraulisk enhed til frembringelse af primærtrykket. Trykforstærker til ændring af primærtrykket til ca bar vandtryk. Skæreenhed, der ved hjælp af et skærehoved med indbygget dyse ændrer trykenergien til dynamisk energi. Vandtilførsel Filter Trykforstærker Manometer Trykaflastning Skæreanlægget kan eventuelt forsynes med flere dyser. Vandforbruget til 3 dyser kan fx være ca. 100 l/h. Hvis der tilsættes langkædet polymerforbindelse til vandet, bliver strålen længere og mere sammenhængende, og spredning i vifteform af vandstrålen undgås. Strålen begynder først at sprede sig ca. 50 mm fra dysen. Polymerforbindelsen er hverken giftig eller korroderende og tilsættes i mængder på op til ½ % afhængigt af dysestørrelse, tryk m.m. Bufferholder Dyseholder med dyse Skærebord Vandskæreudstyr. Smede05.indd :51:05 56

59 Formelsamling og tabeller Formelsamling og tabeller 10 SI-enheder Bogstaverne SI er forkortelse fra fransk Système International d Unitès og kan oversættes til dansk ved Det internationale enhedssystem. Et præfiks har ingen mening i sig selv, men anbragt foran et enhedssymbol ændrer det enheden med den værdi, der er angivet i tabellen. Fx bliver enhedssymbolet meter med præfikset kilo foran til kilometer altså meter. Det dekadiske system SI-præfikser Det dekadiske system betyder i al sin enkelhed titalssystemet og er blot en skrivemåde, så man undgår at skulle sætte en masse nuller. I tabellen herunder er vist en oversigt over anvendte SI-præfikser, deres symbol, værdi, tal og betydning. Præfiks Symbol Værdi Tal Betydning Exa Peta Tera Giga Mega Kilo Hekto Deka Deci Centi Milli Mikro Nano Piko Femto Atto E P T G M k h da d c m n P f a ,1 0,01 0,001 0, , , , , Trillion Billiard Billion Milliard Million Tusinde Hundrede Ti En Tiendedel Hundredel Tusindedel Miliontedel Milliardedel Billiondedel Billiardedel Trilliondedel Smede10.indd :20:

60 SI-enheder Størrelser, enheder og symboler Det internationale system er bygget op på syv basisenheder samt to supplerende enheder. Ud fra disse fås de afledte enheder, som i visse tilfælde kan have selvstændige navne. Størrelse Symbol Enhed Enhedssymbol Længde Masse Tid Temperatur Strømstyrke Lysstyrke Stofmængde Supplerende Planvinkel Rumvinkel l m t T I I, I y n α,β meter kilogram sekund kelvin ampere candela mol radian steradian m kg s K A cd mol rad sr Meter enheden for længdemål Længdeenheden 1 meter blev søgt defineret som 1/ af afstanden fra Nordpolen gennem Paris til ækvator. Ud fra beregningerne fremstillede man en arkivmeter, hvorpå man indridsede enheden ved 0 C og atmosfæretryk. Som SI-enhed er meterens atomart i dag defineret som længden af ,73 bølgelængder i vakuum af udstrålingen fra krypton 86-atomet med overgang mellem energiniveauerne 2p 10 og 5d 5. Denne mærkværdige definition ændrer ikke meterens oprindelige længde, men er mange gange mere nøjagtig. Kilogram enheden for masse Oprindeligt blev masseenheden kilogram defineret som 1 kubikdecimeter rent vand ved 4 C. Senere blev definitionen fastsat til at være massen af en platin-iridium-cylinder. Og selvom denne definition er helt tilbage fra 1889, er den på trods af nye definitionsforslag stadigvæk gældende. Sekund enheden for tid I 1960 blev tidsenheden sekund defineret som længden af det tropiske år 1900 den 0. januar klokken efemetrisk tid, divideret med ,9747. Efemetrisk tid er en tidsmåling, der er renset for ujævnheder i Jordens rotationstid. Senere i 1967 blev tidsenheden sekund defineret til varigheden af svingninger af stråling fra cæsium 133-atomet ved overgange mellem grundtilstandens to hyperfin-strukturniveauer. Kelvin enheden for temperatur I 1954 definerede man enheden kelvin for temperatur ud fra den temperatur, hvor vand, is og vanddamp samtidigt er stabile. Det kaldes tripelpunkt og er fastlagt til 273,16 kelvin. Candela enheden for lysstyrke SI-enheden candela blev i 1967 defineret som lysstyrken i normalens retning fra et 1/ kvadratmeter stort overfladestykke af et sort legeme ved den temperatur, hvor platin størkner (ca K), under trykket newton pr. kvadratmeter. Ampere enheden for elektrisk strømstyrke Én ampere er styrken af den strøm, der ved gennemløb af to parallelle (uendelige) lange ledere med en indbyrdes afstand på 1 m forårsager, at disse påvirker hinanden med en kraft på newton pr. meter af lederens længde Mol enheden for stofmængde Mol benyttes især inden for fysik og kemi. SI-enheden er defineret som stofmængden i et system, der indeholder lige så mange elementardele, som der er atomer i 0,012 kilogram kulstof-12. Radian den supplerende enhed for planvinkel Enheden er defineret som den vinkel, der med toppunktet i centrum af en cirkel afskærer en buelængde af cirkelperiferien, der er lige så stor som cirklens radius. Steradian den supplerende enhed for rumvinkel Enheden er defineret som den vinkel, der med toppunkt i centrum af en kugle afskærer et areal på kugleoverfladen, der er lig med kvadratet på kuglens radius. Smede10.indd :20:28 58

61 Formelsamling og tabeller10 Enhedernes sammenhæng I de efterfølgende tabeller er sammenhængene mellem de mest anvendte enheder vist. Størrelse Symbol SI-enhed SI-symbol Andre Betegnelse Omregningsfaktor Længde Bredde Højde Tykkelse Radius Diameter Vejlængde Afstand l b h d r d s a meter m Areal Rumfang Tid A V t kvadratmeter kubikmeter sekund m 2 m 3 s M AE ha l hl a d h min Sømil astronomisk enhed hektar liter hektoliter år døgn time minut 1 M = m 1 AE = 149, m 10 4 m 2 1 l = 1 dm 3 1 hl = 0,1 m 3 1 a = ,9747 s 1 d = s 1 h = s 1 min = 60 s Planvinkel, radian rad ret vinkel 1 rad = = 90 Hastighed Lydeffekt Frekvens Masse Massefylde Temperatur v L p f m P T meter pr. sek. watt hertz kilogram kilogram pr. kubikmeter kelvin celsius m/s Hz kg kg/m 3 K C ' ' ' km/h t Ka grad minut sekund kilometer pr. time ton karat 1 = rad 180 1' = 1/ ' ' = 1/ km/h = 0,277 m/s 1 t = kilogram 1 Ka = 0,0002 kilogram C = K -273,16 1 K = 1 C Smede10.indd :20:28 59

62 SI-enheder Størrelse Symbol SI-enhed SI-symbol Andre Betegnelse Omregningsfaktor Tyngdekraft F, G newton N kg m/s 2 Volumenstrøm Q kubikmeter pr. sekund m 3 /s Tryk P pascal Pa Arbejde mekanisk A, W joule J bar bar 1 bar = 10 5 Pa Energi E, W joule J Effekt, mekanisk P watt W kwh Kilowatttime 1 kwh = 3, J Varmemængde Q, W joule J Elektrisk strøm I, i ampere A Elektrisk spænding V volt V Elektrisk modstand R ohm Kraft F, K newton N Lysstyrke I candela cd Sammenhænge mellem gamle og nye enheder I tabellen herunder er angivet nogle af de mest anvendte gamle danske enheder med tilhørende omregningstal til nye enheder. Gammel enhed Omregnet til ny enhed Gammel enhed Omregnet til ny enhed 1 mil 7.532,5 m 1 kande 1,932 liter 1 international sømil m 1 pot 0,966 liter 1 favn 1,8831 m 1 flaske 0,725 liter 1 alen 0,6278 m 1 pægl 0,242 liter 1 fod 0, m 1 commercelæst kg 1 tomme 2, cm 1 skippund 160 kg 1 linie (strå) 2,1795 mm 1 tønde smør 112 kg 1 hektar m 2 1 centner 50 kg 1 tønde land m 2 1 lod 15 kg 1 skæppe land 689,5 m 2 1 lispund 8 kg 1 kubikfavn 6,678 m 3 1 bismerpund 6 kg 1 favn brænde 2,226 m 3 1 skålpund 500 g 1 fad 262,8 liter 1 kvint 5 g 1 anker 37,68 liter Smede10.indd :20:28 60

63 Formelsamling og tabeller10 Formler Kvadrat Et kvadrat er en firkant, hvori alle fire vinkler er rette. Siderne er lige lange. b Trapez En trapez er en firkant, hvori kun det ene par modstående sider er parallelle. Areal = a + b 2 h b a h Omkreds = 4 b Areal = b 2 Cirkel Rektangel Et rektangel er en firkant, hvori alle fire vinkler er rette. Siderne er parvis parallelle og parvis lige lange. b h Cirklen er en plan kurve defineret ved alle de punkter, som har en given ens afstand (radius) til et givet punkt (centrum). Omkreds = 2 π r Areal = π r2 d r Omkreds = (2 b) + (2 h) Areal = b h Diameter d = 2 r Parallelogram Et parallelogram er en firkant, hvori de modstående sider er parallelle. De modstående vinkler er lige store. a b h En centervinkel måles ved gradstørrelsen af den bue, den spænder over. v = B v B Omkreds = (2 b) + (2 a) Areal = b h Rhombe En rhombe er et parallelogram, hvori alle fire sider er lige lange. Siderne er parvis parallelle og parvis lige lange. b h En periferivinkel måles ved den halve gradstørrelse af den bue, den spænder over. v = ½ B B v Omkreds = 4 b Areal = b h Smede10.indd :20:28 61

64 Formler En indvendig vinkel måles ved den halve sum af de to buer, som den og dens topvinkel spænder over. v = B + b 2 v b Cylinder En cylinder er en cirkel med tykkelse/højde. Areal af krumme overflade = 2 π r h Rumfang = π r 2 h h r B En udvendig vinkel måles ved den halve differens mellem de to buer, som den afskærer på cirklen. v = B b 2 v b Kugle En kugle er en lukket krum flade i rummet. Punkterne på overfladen har en lige lang afstand (radius) fra centrum. Overflade = 4 π r2 r 4 Rumfang = π r3 3 B En tangentvinkel måles ved 180 minus den mindste bues gradstørrelse. v = 180 B B v Kegle En kegle er en cirkulær grundflade samt en lukket plan kurve og et toppunkt. Overflade = r s h r s 1 Rumfang = π r 2 h 3 En kordetagentvinke har et gradtal, der er halvt så stort som den bue, den spænder over. A u u = ½ AB B Smede10.indd :20:29 62

65 Formelsamling og tabeller10 Koordinatsystem Afstand AB mellem to punkter: A(x,y ) 1 1 AB = (x2 - x 1) 2 + (y2- y 1) 2 B(x,y ) 2 2 Midtpunkt M af liniestykke AB: A(x,y ) 1 1 M x 1 + x2, y 1 + y2 2 2 M B(x,y ) 2 2 Den retvinklede trekant En retvinklet trekant er en plan trekant, hvor én vinkel er ret. Denne rette vinkels modstående side kaldes hypotenusen og de to andre sider kateterne. Vinkelsummen i en trekant er 180. Hvis du kender 2 sider eller 1 side og én vinkel foruden den rette vinkel, kan der opstilles formler for beregning af de øvrige sider og vinkler. Kendte elementer Side c og b Side c og a Side a og b Side c og B a = c b = c Formler, hvoraf de ubekendte elementer kan findes b sin B = b c A = 90 B a sin A = a c B = 90 A b c = a 2 + b2 tan B = A = 90 B a b = c sin B a = c cos B A = 90 B B Side c og A b = c cos A a = c sin A B = 90 A c a Side b og Side b og Side a og B A B c = c = c = b sin B b cos A a cos B a = b cot B a = b tan A b = a tan B A = 90 B B = 90 A A = 90 B A b C Side a og A c = a sin A b = a cot A B = 90 A Smede10.indd :20:30 63

66 Formler Trigonometriske funktioner Sinus-funktionen (sin) sin A = a c Siden a = c sin A -1 A 1 c b B a sin A C 1 Pythagoras læresætning a 2 + b 2 = c2 c2 a 2= b2 c2 b 2= a2 A c= a +b b = 2 2 c2 - a2 B 2 2 a = c - b C Beregning af hypotenusen c -1 c = a 2+ b2 Cosinus-funktionen (cos) cos A = b c Siden b = c cos A -1 A 1 c b cos A B a C 1 Beregning af kateten b b = c2 a2 Beregning af kateten a a = c2 b2 Tangens-funktionen (tan eller tg) tan A = a b -1 A -1 1 c b B a tan A C 1 Skærehastighed fx ved flammeskæring s = vejstrækning i mm v = hastighed i mm/min t = tid i minutter s Beregning af vejstrækningen -1 s = v t Cotangensfunktionen (cot) cot A = b a -1 1 A c b cot A B a C 1 Beregning af hastighed v = s t Beregning af tiden t = s v -1 Smede10.indd :20:31 64

67 Formelsamling og tabeller10 Skærehastighed fx ved boring og slibning d = diameter i mm v = periferihastighed i m/min n = omdrejningstal i omdr./min skærehastighed = periferihastighed Tilspænding og maskintid T = maskintid i min n = omdrejningstal i omdr./min s = tilspænding i mm/omdr. L = total bearbejdningslængde i mm Ved boring af gennemgående hul er: L = materialetykkelse + 0,3 d s L d d Beregning af maskintid T = L n s d Beregning af diameter d = v 1000 π n Beregning af periferihastighed v = π d n 1000 Beregning af omdrejningstal n = v 1000 π d Beregning af tilspænding s = Udveksling i = udvekslingsforhold n 1 = omdrejningstal i omdr./min n 2 = omdrejningstal i omdr./min d 1 = remskivens diameter i mm d 2 = remskivens diameter i mm n omdr./min. 1 L n T n omdr./min. 2 d 1 d 2 Beregning af udvekslingsforhold i = n n1 2 = d2 d1 Smede10.indd :20:32 65

68 Gevindtabeller Gevindtabeller Metrisk ISO gevind 60 Nominel diameter Stigning i mm Inderdiameter Gevindbor 6H min. 6H max. Skæring Formning G ISO rørgevind 55 Nominel diameter Gev. pr 1" Yderdiamter Inderdiameter Gevindbor min. max. Skæring Formning M 1 M 1,1 0,25 0,25 0,729 0,829 0,785 0,885 0,75 0,85 0,90 1,00 1/16 1/ ,723 9,728 6,561 8,566 6,843 8,848 6,70 8,80 7,40 9,40 M 1,2 M 1,4 0,25 0,3 0,929 1,075 0,985 1,160 0,95 1,10 1,10 1,25 1/4 3/ ,157 16,662 11,445 14,950 11,890 16,395 11,80 15,30 12,60 16,00 M 1,6 M 1,8 0,35 0,35 1,221 1,421 1,321 1,521 1,25 1,45 1,45 1,65 1/2 5/ ,955 22,911 18,631 20,587 19,172 21,128 19,00 21,00 20,20 22,10 M 2 M 2,2 0,4 0,45 1,567 1,713 1,679 1,838 1,60 1,75 1,80 2,00 3/4 7/ ,441 30,201 24,117 27,877 24,658 24,418 24,50 28,30 25,70 29,40 M (2,3) M 2,5 M (2,6) M 3 M 3,5 M 4 0,4 0,45 0,45 0,5 0,6 0,7 1,867 2,013 2,113 2,459 2,850 3,242 1,979 2,138 2,238 2,599 3,010 3,422 1,90 2,05 2,20 2,50 2,90 3,30 2,10 2,30 2,40 2,80 3,20 3, /8 1 1/4 1 3/8 1 1/2 1 3/ ,249 37,897 41,910 44,323 47,803 53,746 30,291 34,939 38,952 41,365 44,845 50,788 30,931 35,579 39,592 42,005 45,485 51,428 30,70 35,50 39,50 41,90 45,40 51,30 32,30 M 4,5 M 5 0,75 0,8 3,688 4,134 3,878 4,334 3,75 4,20 4,20 4, / ,614 65,710 56,656 62,752 57,296 63,392 57,20 63,30 M 6 M 7 1,0 1,0 4,917 5,917 5,153 6,153 5,00 6,00 5,50 6,50 2 1/2 2 3/ ,184 81,534 72,226 78,576 72,866 79,216 72,80 79,00 M 8 1,25 6,647 6,912 6,80 7, ,884 84,926 85,566 85,50 M 9 1,25 7,647 7,912 7,80 8,40 M 10 M 11 M 12 M 14 M 16 M 18 1,5 1,5 1,75 2,0 2,0 2,5 8,376 9,376 10,106 11,835 13,835 15,294 8,676 9,676 10,441 12,210 14,210 15,744 8,50 9,50 10,25 12,00 14,00 15,50 9,30 10,30 11,20 13,00 15,00 16,80 Tr (trapezgevind) ISO gevind 30 Nominel diameter Tr. 8 Tr. 10 Stigning i mm Inderdiameter 6H min. 6,500 8,000 6H max. 6,690 8,236 Gevindbor 6,60 8,20 M 20 M 22 M 24 2,5 2,5 3,0 17,294 19,294 20,752 17,744 19,744 21,252 17,50 19,50 21,00 18,80 20,80 22,50 Tr. 10 Tr. 12 Tr ,000 9,000 11,000 7,315 9,315 11,315 7,30 9,30 11,30 M 27 3,0 23,752 24,252 24,00 25,50 Tr ,000 10,375 10,30 M 30 M 33 3,5 3,5 26,211 29,211 26,771 29,771 26,50 29,50 Tr. 16 Tr ,000 14,000 12,375 14,375 12,30 14,30 M 36 M 39 4,0 4,0 31,670 34,670 32,270 35,270 32,00 35,00 Tr. 20 Tr ,000 17,000 16,375 17,450 16,30 17,40 M 42 4,5 37,129 37,799 37,50 Tr ,000 19,450 19,40 M 45 M 48 M 52 4,5 5,0 5,0 40,129 42,587 46,587 40,799 43,297 47,297 40,50 43,00 47,00 Tr. 26 Tr. 28 Tr ,000 23,000 24,000 21,450 23,450 24,500 21,40 23,40 24,40 International (dansk) standardgevind. Tr. 32 Tr ,000 30,000 26,500 30,500 26,40 30,40 Tr ,000 33,560 33,40 Smede10.indd :20:32 66

69 Formelsamling og tabeller10 UNIC Amerikansk trommegevind 60 UNF Amerikansk trommegevind 60 Nominel diameter Gevind pr 1" Yderdiameter Inderdiameter Gevindbor 2B min. 2B max. Skæring Formning Nominel diameter Gevind pr 1" Yder dia. mm Inderdiameter Gevindbor 2B min. 2B max. Skæring Formning No. 1 No. 2 No. 3 No. 4 No. 5 No. 6 No. 8 No ,854 2,184 2,515 2,845 3,175 3,505 4,166 4,826 1,425 1,694 1,941 2,156 2,487 2,642 3,302 3,683 1,582 1,872 2,146 2,385 2,697 2,896 3,531 3,962 1,55 1,85 1,96 2,10 2,35 2,65 2,85 3,50 3,90 2,25 2,50 2,85 3,10 3,80 4,30 No. 0 No. 1 No. 2 No. 3 No. 4 No. 5 No. 6 No. 8 No ,524 1,854 2,184 2,515 2,845 3,175 3,505 4,166 4,826 1,181 1,473 1,755 2,024 2,271 2,550 2,819 3,404 3,962 1,306 1,613 1,913 2,197 2,459 2,741 3,023 3,607 4,166 1,25 1,55 1,90 2,00 2,15 2,40 2,70 2,95 3,50 4,10 2,30 2,60 2,90 3,20 3,80 4,40 No. 12 1/4 5/ ,486 6,350 7,938 4,343 4,976 6,411 4,597 5,268 6,734 4,50 5,10 6,60 5,00 5,70 7,20 No. 12 1/4 5/ ,486 6,350 7,938 4,496 5,367 6,792 4,724 5,580 7,038 4,70 5,50 6,90 5,10 5,90 7,40 3/8 7/16 1/ ,525 11,113 12,700 7,805 9,149 10,584 8,164 9,550 11,013 8,00 9,40 10,80 8,70 10,20 11,70 3/8 7/16 1/ ,525 11,113 12,700 8,379 9,738 11,326 8,626 10,030 11,618 8,50 9,90 11,50 9,00 10,50 12,10 9/16 5/8 3/ ,288 15,875 19,050 11,996 13,376 16,299 12,456 13,868 16,833 12,20 13,50 16,50 13,30 14,80 9/16 5/8 3/ ,288 15,875 19,050 12,761 14,348 17,330 13,084 14,671 17,689 12,90 14,50 17,50 13,70 15,30 7/ / ,225 25,400 28,575 19,169 21,693 24,648 19,748 22,598 25,349 19,50 22,25 25,00 7/ / ,225 25,400 28,575 20,262 23,109 26,284 20,663 23,569 26,744 20,40 23,25 26,50 1 1/4 1 3/8 1 1/ ,750 34,925 38,100 27,823 30,343 33,518 28,524 31,120 34,295 28,00 30,75 34,00 1 1/4 1 3/8 1 1/ ,750 34,925 38,100 29,459 32,634 35,809 29,919 33,094 36,269 29,50 32,75 36,00 1 3/ / /2 4 1/2 44,450 50,800 57,150 38,951 44,689 51,028 39,814 45,598 51,943 39,50 45,00 51,50 UNEF Amerikansk tommegevind /2 2 3/ ,500 69,850 76,200 56,617 62,967 69,317 57,582 69,932 70,282 57,00 63,50 70,00 Nominel diameter Gevind pr 1" Yder dia. mm Inderdiameter Gevindbor 2B min. 2B max. Skæring Formning NPT/NPTF Amr. rørgevind 60 Nom. dia 1/16 1/8 1/4 3/8 1/2 3/ /4 1 1/ /2 3 Gev. pr 1" /2 11 1/2 11 1/2 11 1/2 8 8 Gevindbor NPT 6,30 8,50 11,10 14,50 18,00 23,20 29,20 38,00 44,00 56,40 67,00 83,00 NPTF 6,30 8,40 11,00 14,30 17,80 23,00 29,00 37,80 43,80 56,00 66,50 82,50 Amerikansk standardgevind. NPSM/NPSF- Amr. rørgevind 60 Nom. dia 1/16 1/8 1/4 3/8 1/2 3/ /4 1 1/ /2 3 Gev. pr 1" /2 11 1/2 11 1/2 11 1/2 8 8 Gevindbor NPSM 9,10 11,90 15,50 19,00 24,50 30,50 39,50 45,50 57,50 69,00 85,00 NPSF 6,30 8,60 11,20 14,70 18,20 23,50 29,50 No. 12 1/4 5/16 3/8 7/16 1/2 9/16 5/8 11/16 3/4 13/16 7/ /16 1 1/8 1 1/4 1 3/8 1 1/ ,486 6,350 7,938 9,525 11,113 12,700 14,288 15,875 17,462 19,050 20,638 22,225 25,400 26,988 28,575 31,750 34,925 38,100 4,623 5,486 7,087 8,661 10,134 11,709 13,132 14,732 16,307 17,678 19,253 20,853 24,028 25,451 27,051 30,226 33,401 36,576 4,826 5,690 7,264 8,865 10,338 11,938 13,386 14,986 16,561 17,958 19,558 21,133 24,308 25,781 27,381 30,556 33,731 36,881 4,80 5,60 7,20 8,80 10,30 11,80 13,30 15,00 16,50 18,00 19,50 21,00 24,30 25,70 27,20 30,50 33,50 36,80 5,10 6,00 7,60 9,20 10,70 12,30 13,80 15,40 17,00 18,50 Smede10.indd :20:33 67

70 Gevindtabeller WG/WGF (whiteworthgevind) 55 Engelsk tommegevind Nominel diameter W-Grovgev. 1/16 3/32 1/8 5/32 3/16 7/32 1/4 5/16 3/8 7/16 1/2 Gevind pr 1" Yderdia. meter 1,588 2,381 3,175 3,969 4,763 5,556 6,350 7,938 9,525 11,113 12,700 Skæring 1,15 1,80 2,50 3,10 3,70 4,40 5,10 6,50 7,90 9,30 10,50 Gevindbor Formning 2,80 3,50 4,10 4,90 5,60 7,10 8,60 10,00 11,50 Rp-tætningsrørgevind 55 (cylindrisk) Nom. dia. 1/16 1/8 1/4 3/8 1/2 3/ /4 1 1/ /2 3 Gev. pr 1" Yderdia. 7,723 9,728 13,157 16,662 20,955 26,441 33,249 41,910 47,803 59,614 75,814 87,884 Gev. bor 6,50 8,50 11,40 14,90 18,60 24,10 30,20 38,90 44,80 56,60 72,20 84,90 Rc-tætningrørgevind 55 (konisk) Nom. dia. Gev. pr 1" Gevindbor 1/16 1/8 1/4 3/8 1/2 3/ /4 1 1/ / ,30 8,30 11,50 14,70 18,20 23,50 29,70 38,50 44,50 56,50 71,50 84,00 9/16 5/8 3/4 7/ /8 1 1/4 1 3/ ,288 15,875 19,050 22,225 25,400 28,575 31,750 34,925 12,10 13,50 16,25 19,25 22,00 24,75 28,00 30,25 13,00 14,50 17,50 20,60 Pg (panserrørgevind) 80 Nom. dia. Pg 7 Pg 9 Gev. pr 1" Yderdiameter 12,5 15,2 Inderdiameter min. 11,28 13,86 max. 11,43 14,01 Gevindbor 11,40 13,90 1 1/2 1 3/4 2 W-fingev. 3/16 7/32 1/4 5/16 3/8 7/16 1/ / ,100 44,450 50,800 4,763 5,556 6,350 7,938 9,525 11,113 12,700 33,50 39,00 44,50 4,00 4,60 5,30 6,80 8,30 9,70 11,10 Pg 11 Pg 13,5 Pg 16 Pg 21 Pg 29 Pg 36 Pg 42 Pg ,6 20,4 22,5 28,3 37,0 47,0 54,0 59,3 17,26 19,06 21,16 26,78 35,48 45,48 52,48 57,78 17,41 19,21 21,31 27,03 35,73 45,73 52,73 58,03 17,30 19,10 21,20 26,80 35,50 45,50 52,50 57,80 9/16 5/ ,288 15,875 12,70 14,00 Engelsk standardgevind. Smede10.indd :20:33 68

71 Formelsamling og tabeller10 Svejsestillinger Ovenned - liggende Stående - plade/rør roterende PA Lodret - svejst faldende PB Stående Stående - rør lodret akse Rør fast vandret akse - svejst faldende Lodret - svejst stigende PG PF Svejsepositioner efter DS/EN 287 PE PD PC Underop Sideind Rør fast vandret akse - svejst stigende Underop - liggende Ovenned Svejsestillinger (positioner) kantsømme. PA PB Lodret - Svejts faldende PG Svejsepositioner efter DS/EN 287 PC Sideind PF PD Lodret - svejst stigende PE Roterende rør - vandret akse Underop Rør - fast oplagt skrå akse (45 ) - svejst stigende H-LO45 PA PB Svejsestillinger (positioner) stumpsømme i plade. Rør - fast oplagt - vandret akse - svejst faldende PG Svejsepositioner efter DS/EN 287 PC Rør - lodret akse Rør fast oplagt - vandret akse - svejst stigende PF PE PD Svejsestillinger (positioner) stumpsømme i rør. Smede10.indd :20:33 69

72 Referencenumre efter DS/ISO 4063 Referencenumre efter DS/ISO 4063 DS/ISO 4063 angiver det referencenummer, der skal på føres svejsetegninger for de enkelte svejse- og loddeprocesser. Referencenr Betegnelse Hårdlodning Blødlodning Svejselodning Lysbuesvejsning med beklædt elektrode Lysbuesvejsning uden beskyttelsesglas og med fluxfyldt tilsatstråd Pulversvejsning med trådformet tilsatsmateriale Pulversvejsning med båndformet tilsatsmateriale Lysbuesvejsning med beskyttelse med inaktiv gas og afsmeltende tilsatstråd, MIG-svejsning Lysbuesvejsning med beskyttelse med aktiv gas og afsmeltende tilsatstråd, MAG-svejsning Lysbuesvejsning med beskyttelse med inaktiv gas og afsmeltende fluxfyldt tilsatstråd Lysbuesvejsning med beskyttelse med inaktiv gas og afsmeltende fluxfyldt tilsatstråd Svejsning med beskyttelse med inaktiv gas og ikke afsmeltende wolfram-elektrode, TIG-svejsning Gassvejsning med oxygen og acetylen Numre og betegnelser for de mest benyttede processer. Smede10.indd :20:34 70

73 Formelsamling og tabeller10 Fe-C-diagrammet Fe-C-diagrammet (jern-kulstof-diagrammet). Smede10.indd :20:34 71

74 Glødetabel Glødetabel C 1200 Glødefarver Lys gul 1100 Gul Højeste smedetemperatur 1000 Rødgul G 900 Lys gulrød (E) Gulrød Normalisering og hærdning Lys rød 800 P S Lys kirsebærrød Kirsebærrød (K) Mørk kirsebærrød Mørkerød Brunrød Anløbningsfarver *) Grå Gråblå Lyseblå Kornblomstblå Violet Rødbrun Brungul Strågul Hvidgul 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 Kulstofindholdet i % Smede10.indd :21:16 72

75 Indholdsoversigt Indholdsfortegnelse Måling, måleværktøjer og opmærkning... 9 Måling... 9 Måleværktøjer Opmærkning Måling i fremtiden Værktøjer Håndværktøj It-værktøj Spånløs bearbejdning Materialelære Klipning Lokning og stansning Bukning Valsning Specielle bukke- og valseprocesser Retning Smedning Spåntagende bearbejdning Mejsling Savning Filing Slibning Boring, sænkning og rivning Gevindskæring Afkortning og tildannelse Skæreprocesser Flammeskæring Pulverskæring Laserskæring Plasmaskæring Vandstråleskæring Svejsning Generelt om svejsning Svejsefuger og svejsesømme Svejsespændinger og deformationer Varmepåvirkning ved svejsning Farvemærkningpå gasflasker Gassvejsning Elektrodesvejsning MIG/MAG-svejsning TIG-svejsning Andre svejsemetoder Kontrol af svejsninger Svejsecertifikat Omkostningsberegninger ved svejsning Lodning Anvendelse og udbredelse Princippet ved lodning Loddemetoder Valg af lod Flusmiddel Øvrige sammenføjningsmetoder Skrue- og boltsamlinger Blindnitning Limning af stål og metaller Renere teknologi og livscyklusanalyser Miljøproblemer Renere teknologi LivsCyklusAnalyse Formelsamling og tabeller SI-enheder Formler Gevindtabeller Svejsestillinger Referencenumreefter DS/ISO Fe-C-diagrammet Glødetabel Stikord Smede00.indd :28:07

76 Lodning Lodning 7 Ved fremstillingen af en cykel anvendes bl.a. lodning. Anvendelse og udbredelse Lodning er en af de ældste samlingsmetoder, man kender til. Metoden anvendes til sammenføjning af metaller. Man kan se, at lodning er blevet benyttet igennem mange år, da man ved udgravninger har fundet brugsgenstande som smykker, våben og lignende, der er samlet ved lodning. I dag benyttes lodning for en stor dels vedkommende som sammenføjningsmetode i industrivirksomheder, hvor der er tale om en serieproduktion af mindre emner. Lodning anvendes hovedsageligt til sammenføjning af lette konstruktioner, dvs. emner, der har en begrænset godstykkelse, samt emner med en ret lille udstrækning af samlingen. Desuden benyttes metoden til en del reparationer af forskellige materialetyper. Lodning anvendt til reparationer. Lodning anvendt til vandarmatur. AGA Castolin Danmark AGA Lodning på borekrone til olieboring. Hårdlodning af bor. Smede07.indd :15:

77 Princippet ved lodning Princippet ved lodning Lodning er en sammenføjning af to metaldele udført ved hjælp af et tilsatsmateriale (lod), som har en anden kemisk sammensætning end grundmaterialet. Loddet har en lavere smeltetemperatur end grundmaterialet. Dette er i modsætning til gassvejsning, hvor tilsatstråden stort set har den samme kemiske sammensætning som grundmaterialet. Princippet ved lodning er, at emnerne opvarmes til en temperatur, der ligger over tilsatsmaterialets smeltepunkt, men under grundmaterialernes, således at disse ikke smelter. Loddet flyder ud, når det tilføres det opvarmede materiale, og der opstår en metallisk binding mellem lod og grundmateriale. Legeringen i bindelaget opstår ved, at det smeltede lod trænger ind i grundmaterialets overflade. En væsentlig forudsætning for, at loddet kan trænge ind i overfladen, er, at grundmaterialet er metallisk rent, hvilket vil sige, at alle metalilter (oxideringer), glødeskaller og andre urenheder er fjernet ved hjælp af slibning eller polering. Under selve lodningen skal metaloverfladen beskyttes mod nye oxideringer ved hjælp af et flusmiddel. En anden forudsætning for, at lodningen opnår den ønskede styrke, er, at grundmaterialet er opvarmet til den rette arbejdstemperatur. Temperatur [ C] For høj temperatur Arbejdstemperatur (bindetemperatur) For lav temperatur 1. Grundmateriale. 2. Lod før smeltning. 3. Lod begynder at smelte. 4. Loddet binder med grundmaterialet. 5. Loddet forbrænder og giver dårlig binding. Temperaturens og opvarmningstidens indflydelse på lod ningen. Ved arbejdstemperaturen menes den temperatur, der er nødvendig, for at loddet kan trænge ind i grundmaterialets overflade. Arbejdstemperaturen afhænger af, hvilket lod der anvendes. Nogle fabrikater af lod bruger betegnelsen bindetemperatur i stedet for arbejdstemperatur. A B Opvarmningstid Lod Bindelag. Legering af lod og grundmateriale Grundmateriale Lodningens princip. A Gode samlinger til lodning. B Dårlige samlinger til lodning. Smede07.indd :15:52 75

78 Lodning 7 A > 0,6 mm L Tilsætning af lod Ved overlapsamlinger anbefales overlapningen L = 3-5 gange plade tykkelsen. Man skal være meget forsigtig under opvarmningen, så loddet ikke overophedes og ødelægges. For at opnå den ønskede styrke i loddesamlingen benytter man som oftest en overlapsamling. B 0,01-0,6 mm For at opnå en god samling ved lodning er det vigtigt med en god tilpasning. Fladerne skal være parallelle, og afstanden mellem delene må ikke være for stor. For at opnå den ønskede kapillarvirkning skal spalte åbningen være fra 0,01 til 0,6 mm (afhængigt af grund materialet) dog helst mellem 0,1 og 0,2 mm. Ved kapillarvirkningen forstås den virkning, som det atmosfæriske tryk, der omgiver os, har med hensyn til at presse en væske op (ind) i en spalte eller et hulrum. Kapillarvirkning ved lod A For stor spalteåbning giver en dårlig lodning. B Rigtig spalteåbning giver en god lodning. Lodtype Spalteåbning mm for nedenstående grundmaterialer Bemærkninger Castolin Danmark Aluminium Stål Ikke jernmetaller Aluminiumlod 0,15-0,6 Spalteåbningen bør være større, jo længere spalten er. Sølvlod 0,05-0,2 0,05-0,2 Ved lodning med indlagt lod (ringe-loddeplatter osv.). 0,05-0,5 0,05-0,5 Ved lodning med "håndtilført" lod. Sølvlegerede 0,05-0,2 Lodning med indlagt lod (ringe-loddeplatter osv.). fosforkobberlod 0,05-0,5 Ved lodning med "håndtilført" lod. Fosforkobberlod 0,10-0,3 Messinglod 0,10-0,5 0,10-0,5 De større åbninger kun tilladelige ved håndtilført lod. Kobberlod 0,00-0,1 Ved lodning i beskyttelsesgas. 0,25-0,4 Ved lodning af hårdmetaller til stål med anvendelse af flus. Loddetabel. Smede07.indd :15:52 76

79 Loddemetoder Loddemetoder Afhængigt af det anvendte lods arbejdstemperatur taler man om tre forskellige loddemetoder: Blødlodning, hårdlodning og svejselodning. Blødlodning Ved blødlodning anvendes et lod med en arbejdstemperatur på maksimalt 450 C. Navnet blødlodning kommer af, at loddet som regel er blødere end det grundmateriale, hvorpå der skal loddes. Inden for smedens fagområde benyttes blødlodning til lodning af kobber og zink på steder, hvor der ikke er de store krav til lodningens styrke, men til tætheden. Blødlod. I forbindelse med brug af loddemateriale er det altid vigtigt, at man vælger det rette lod i forhold til den opgave, man står over for. Derfor er det en god ide at benytte sig af fabrikanternes tekniske specifikationer. Varmekilder: Acetylenbrænder. Propanbrænder. Ovn. Induktion. Loddekolbe. Blødlodning. Til blødlodning kan man f. eks anvende Stannar 220, der er meget brugervenlig, da den handles på en meget handy lille spole, som det er let for smeden at have med i lommen eller værktøjskassen. Loddeteknik Fedt og olie fjernes omhyggeligt. Kanter afrundes, loddefladerne gøres metallisk rene. Flus påsmøres området. Der forvarmes bredt og gennemgående. Ved brug af brænder: Blød flamme med svagt acetylenoverskud. Berør fugen med tilsatsmaterialet. Smelt en dråbe af og bred den ud i fugen ved hjælp af flammen. Vær meget opmærksom på at det er meget lave smelteintervaller, der skal loddes inden for, så en typisk begynderfejl for mange er, at emnerne overophedes. Afkøling i luft. Type Nominel sammensætning i % Hårdhed Elektrisk ledeevne Smelteinterval Trækstyrke Vægtfylde Normer Ag Sn C N/mm 2 N/mm 2 MS/m g/cm 3 DIN 1707 Stannar 220 3,5 96, ,5 7,3 L-SnAg5 Anvendelse Elektroteknik, køleteknik, kobberrør, rustfrit stål, varmtvandsinstallationer. Spoler/Blødlod. Smede07.indd :15:53 77

80 Lodning 7 Hårdlodning Ved hårdlodning anvendes et lod med en arbejdstemperatur mellem 450 og C. Hårdlodning har en noget større brudstyrke end blødlodning. Den anvendes derfor i større udstrækning inden for vores fagområde til fabrikation af lette stålkonstruktioner i rør og profiler som fx stålrørsmøbler og lignende. Loddeteknik Indtil 5 mm godstykkelse ingen skærpning, men kanterne afrundes. Emnet renses omhyggeligt for snavs og fedt. Galvaniseret jern: Området, som bliver 300 C eller derover, smøres ind i flus. Flammen indstilles til svagt oxygenoverskud. Ingen forvarmning. Flammespidsen rettes lokalt direkte mod jernet under galvaniseringslaget. En dråbe lod smeltes hurtigt af, og så snart den binder på materialet, bredes den ud med hurtige sidebevægelser af brænderen, hvorefter næste dråbe smeltes af osv. Der benyttes en lille brænderstørrelse med hård, koncentreret flamme. Øvrige materialer opvarmes til svagt mørkerødt, inden loddet tilsættes. Hårdlodning. Som ved blødlodning anvendes der som regel overlapsamlinger. Fordelen ved at benytte hårdlodning frem for svejsning er, at der kræ ves mindre opvarmning af arbejdsstykket, hvilket nedsætter risikoen for deformationer. En anden fordel er, at loddet suges ind i fugen, hvilket bevirker, at der ikke er behov for efterbearbejdning ud over eventuelt fjernelse af flusrester. Det er samtidig let at sammenføje forskellige typer af metaller, fx stål sammen med kobber. Svejselodning Svejselodning har fået sit navn på grund af den store lighed, processen har med gassvejsning. Der er dog to afgørende forskelle mellem gassvejsning og svejselodning, nemlig at man ved svejselodning ikke smelter grundmaterialets fugekanter, men kun opvarmer disse til loddets arbejdstemperatur, og at tilsatsmaterialet (loddet) har en anden kemisk sammensætning end grundmaterialet. Svejseloddet har en arbejdstemperatur på ca. 900 C og består for det meste af en messinglegering. Svejselodning kan bl.a. benyttes til svejsning af galvaniserede rør samt til pålægning af hårdere slidlag. Flusbeklædt lod Tilsatsmaterialerne til hårdlodning opdeles typisk i de 3 grupper: Sølvlod. Fosforlod. Messinglod. Varmekilder til hårdlodning: Acetylenbrænder. Ovn. Induktion Svejselodning. Afrundede kanter Svag blød (reducerende) svejseflamme Smede07.indd :15:55 78

81 Valg af lod Valg af lod Ved valg af lod er der mange hensyn at tage. Man skal ud fra emnets form og størrelse vælge den brudstyrke, man ønsker i den færdige samling, den driftstemperatur, det færdige emne kan blive udsat for, samt i nogle tilfælde farven på den færdige lodning. Når man skal vælge et lod til et bestemt grundmateriale, er der som regel flere typer lod, der kan benyttes, hvor nogle er mere velegnede end andre. Stål kan fx loddes med både sølv-, fosfor- og messinglod. Når man har valgt loddets type, har man i mange tilfælde flere lod med forskellige arbejdstemperaturer at vælge imellem. Her skal man være opmærksom på, at jo lavere arbejdstemperaturen er, desto hurtigere og billigere bliver opvarmningen, og desto lettere og hurtigere binder loddet på arbejdsstykkernes overflader. I det efterfølgende gives en kort beskrivelse af de forskellige typer lod. Sølvslaglod Sølvlod er legeringer mellem sølv, kobber og zink. Sølvloddene er letflydende og har lav arbejdstemperatur, dvs. gode egenskaber, som gør, at de anvendes i stor udstrækning. De kan anvendes til langt de fleste metaltyper bortset fra letmetallerne. Det store sølvindhold i loddet gør, at det er forholdsvis dyrt at benytte. Type Nominel sammensætning i % Smelteinterval Trækstyrke 1) Elektrisk ledeevne Vægtfylde Normer Ag Cu Zn Øvrige C N/mm 2 MS/m g/cm 3 DIN 8513 Anvendelse AG rest 2 Sn ,2 9,4 L-Ag55 Sn Meget tyndtflydende lodtyper. Almindeligt anvendelige til alle AG rest 3 Sn ,2 9,2 L-Ag45 Sn ferro- og non-ferro legeringer. AG rest 0,2 Si ,5 8,7 L-Ag20 Økonomisk lodtype, som især anvendes til stål- og kobberlegeringer. AG49/MN rest 7,5 Mn ,0 8,9 L-Ag49 Til rustfrit stål, hvor der kan forekomme fugekorrosion. Til lodning af wolframkarbid og til forbindelser 4,5 Ni mellem aluminiumbronze og stål. 1) Trækstyrke målt på forskellige typer stål. Sølvslaglod. Smede07.indd :15:55 79

82 Lodning 7 Fosforlod Fosforlod er specielt fremstillet for kobber og kobberlegeringer som fx messing. Det er derfor ikke særlig velegnet til lodning af andre metaller. Type Nominel sammensætning i % Smelteinterval Trækstyrke 1) Elektrisk ledeevne Vægtfylde Normer Ag Cu P C N/mm 2 MS/M g/cm 3 DIN 8513 Anvendelse AG ,0 8,4 L-Ag15 P Anvendes uden flusmiddel til kobber. Kan modstå vekslende belastninger. AG ,0 8,2 L-Ag5 P AG2 2 91,8 6, ,0 8,1 L-Ag2 P Anvendes uden flusmiddel til kobber. Til forbindelser, hvor vekslende belastninger sjældent forekommer. Anvendes uden flusmiddel til kobber. Ikke egnet til forbindelser med vekslende belastninger. AG ,0 8,0 L-Cu P8 Anvendes uden flusmiddel til kobber. Økonomisk lodtype uden sølv. 1) Trækstyrke Med flusmiddel kan fosforholdigt slaglod også anvendes til kobberlegeringer som messing og bronze. målt på kobber. Fosforholdigt slaglod er IKKE egnet til jern- og nikkellegeringer. Fosforlod. Messinglod Messinglod er billigt og benyttes fortrinsvis til lodning af stål, støbejern, kobber og kobberlegeringer, nikkel og nikkellegeringer. Loddets arbejdstemperatur ligger relativt højt, hvilket giver en længere loddetid. Type Nominel sammensætning i % Normer Cu Ni Zn C N/mm 2 % g/cm 3 DIN 8513 Anvendelse rest ,7 Messinglod. Smelteinterval Trækstyrke Elasticitet Vægtfylde L-Cu- Ni107n42 Til lodning af stålrørskonstruktioner såsom cykler og stålmøbler. Har gode flydeegenskaber, fordi loddet indeholder Silicium. Smede07.indd :15:55 80

83 Valg af lod Grundmateriale Loddemateriale Arbejdstemperatur C Støbejern Ag 20 Ag 45 Ag Stål Messing 935 Ag 20 Ag 45 Ag Kobber/legeringer fx messing Ag 15 Ag 20 Ag 40 Cd Ag Rustfrit stål Ag 49 Mn Ag Eksempler på anbefalet lod fra Dansk Ædelmetal. Bras3-ringe. Lod kan også leveres fremstillet som ringe, brikker eller lignende, som er afstemt til den konkrete loddeopgave. Ringe er dyrere i fremstilling, men giver mindre materialespild og en pænere lodning. Bruges fx meget til lodning af vandarmaturer. Alle slags lod findes i forskellige leveringsformer så som tråd på spoler, stænger, der kan købes med pålagt eller indlagt flusmiddel, bånd, folie og granulat. Lodning anvendt til vandarmatur. Sølv- og fosforlod. Smede07.indd :15:55 81

84 Lodning 7 Flusmiddel Som tidligere nævnt er det vigtigt, at man er meget omhyggelig med forarbejdet, før man lodder, da en god lodning er afhængig af, at det anvendte loddemateriale kommer i kontakt med emnets grundmateriale. Dette betyder dels, at emnet skal være metallisk rent, og dels, at man skal anvende et flusmiddel. FLUS Flus nedbryder metaloxider i emnet og hindrer samtidigt, at nye oxider dannes under den efterfølgende opvarmning, idet ilten hindres adgang til emnets overflade. Desuden mindsker flus det anvendte lods overfladespænding, således at der opnås en bedre flydeevne og dermed bedre binding til emnet. Endeligt viser flusen, hvornår emnet er klar til lodning, nemlig når flusen er vandig og klar, og samtidig har emnet den ønskede temperatur. Påføring af flusmiddel før lodning. Type Form Temperaturområde Norm C DIN 8511 Anvendelse 600 P Pulver F-SH 1 Flusmiddel til sølvslaglod. Flusmiddelrester fjernes med vand. Anvendes typisk sammen med AG55, AG45, AG49/MG og AG40/CD. 500 SP Pulver/ pasta F-SH 1 Flusmiddel til sølvslaglod. Ekstra gode egenskaber. Kan også anvendes til rustfrit stål. Flusmiddelrester fjernes med vand. Anvendes typisk sammen med sølvslaglod AG55 og AG45. H 15 Pulver F-SH 1 Flusmiddel til sølvslaglod. Anvendes til lodning ved højere temperaturer, og når en længere opvarmning er påkrævet. H15 kan også anvendes sammen med fosforlod ved lodning af messing og bronze. Flusmiddelrester fjernes med vand. Anvendes typisk sammen med AG20, AG34 og AG40/CD. 800 Bronze Pulver F-SH 2 Flusmiddel til brug ved lodning med specielle slaglod, fx Messinglod 935. Flusmiddelrester fjernes med vand. Stannar Fedt F-SW 21 Loddefedt til brug sammen med blødlod (tinlod) på kobberinstallationer. Flusmiddelresterne er let korroderende, men fjernes let. Flusmidler. Smede07.indd :16:01 82

85 Flusmiddel Der findes ikke en universalflus, der kan opløse og forebygge alle metaloxider. Derfor skal der benyttes forskellige typer afhængigt af det loddemateriale, du skal bruge til opgaven. En del lod kan købes i stænger, hvor fabrikanten har belagt loddet med et fluslag, således at det er det rette flus i forhold til lod. I andre tilfælde er det op til smeden at vælge det rigtige flus. Her er det igen en god ide at benytte sig af leverandørernes kataloger. Flus kan købes som fedt, pasta eller i pulverform. Lodflus. De fleste af de flusmidler, der benyttes til lodning, er stærkt aggressive. Det er derfor vigtigt, at rester af flusmidlet fjernes omhyggeligt efter lodningens udførelse. Det anbefales, at der anvendes en pensel til påføring af flus, da det ikke må komme i direkte berøring med vores hud. Under lodningen omdannes en del af flusmidlet til sundhedsskadelige røggasser. Det er derfor vigtigt, at man sikrer sig mod indånding af disse gasser ved at benytte en velfungerende punktudsugning eller bærer godkendt beskyttelsesmaske. Smede07.indd :16:01 83

86 1 Måling, måleværktøjer og opmærkning Måling, måleværktøjer og opmærkning Måling Lige siden de første mennesker kom i kontakt med hinanden, har der været brug for at måle og veje. Beregningsmetoderne var simple: Man målte og sammenlignede med afstanden på en pind, og man talte på fingrene. Efterhånden fik man bedre og bedre måle- og vejeinstrumenter, men der kunne alligevel være store forskelle på målemetoderne fra land til land, fra sogn til sogn og selv fra by til by, hvilket naturligvis i bedste fald skabte grobund for irritation og vrede og i værste fald decideret krig. Gennem tiderne har mange forsøgt at skabe et fælles måle- og vægtsystem, nogle bedre end andre, men alle er de før eller siden faldet på, at de ikke var komplette nok. Nogle gange har videnskaben overhalet et målesystem, ganske simpelt fordi man har fundet nye målemuligheder. I 1960 blev et nyt målesystem internationalt godkendt det såkaldte SI-system. Forkortelsen SI er fransk og står for Système International d Unités eller på dansk Det internationale enhedssystem. Den 1. juli 1977 stadfæstede det danske folketing SIsystemet og ikraftsatte en lov, der påbød, at man i Danmark i fremtiden skulle angive måle- og vægt angivelser i SI-enheder. Ideen med SI-systemet var og er stadig at alle lande skulle tilslutte sig, således at det blev lettere at udveksle varer og tjenesteydelser på tværs af grænser. Man kan lidt populært sige, at ønsket var, at alle lande talte det samme sprog inden for områderne mål og vægt, og beregningsgrundlaget skulle være det samme. Det nye system lavede afgørende om på flere måleog vægtenheder. Fx skulle en motors ydeevne ikke mere måles i hestekræfter, men i kilowatt, og mennesker på slankekur skulle ikke mere tælle kalorier, men joule. Selvom systemet har eksisteret i over 35 år, er der dog stadig lande, som ikke er tilsluttet, eller lande, som bruger gamle måle- og vægtenheder. Selv her i Danmark kan man stadigvæk høre eller læse om, at en bil har 105 hestekræfter. Det vil uden tvivl tage mange år endnu, inden systemet slår 100 procent igennem. Ikke desto mindre er SI-systemet det officielle målesystem her i landet, og derfor skal det læres. Bagest i denne bog under Formelsamlingen findes et afsnit, som nærmere omtaler SI-systemet med bl.a. skemaer, som beskriver grund- og basisenheder samt sammenhængene mellem de mest almindeligt anvendte SI-enheder. Normalmeteren Normalmeteren er et finere udtryk for det, vi til daglig omtaler som meteren, og som har længdeenheden én meter. Som alle ved, svarer én meter til 10 decimeter, 100 centimeter eller millimeter. FAKTA 1 meter (m) = 10 decimeter (dm) = 100 centimeter (cm) = millimeter (mm) Men hvordan har man så fundet ud af, at meteren skulle have præcis denne længde? I gamle dage var meteren defineret som 1/ af den jordmeridiankvadrant, der går fra pol til ækvator, og som går i gennem Paris. På denne baggrund har man fremstillet den såkaldte arkivmeter, som blev anvendt i store dele af Europa. Smede01.indd :30:

87 Måling Jordmeridiankvadranten Æ P Nyere definitioner Denne måde at definere meteren på var ikke særlig nøjagtig, og senere har man opfundet forskellige me toder til at definere præcis én meter med. Fx får man nøjagtig længden én meter ved at måle længden af ,73 bølgelængder i vakuum af udstrålingen fra krypton 86-atomet ved overgangen mellem energi niveauerne 2p10 og 5d5. Denne metode blev brugt op til I dag definerer man én meter ved at måle, hvor langt lyset bevæger sig i vakuum i et bestemt tidsinterval. Afstanden P til Æ er jordmeridiankvadranten, som tilnærmelsesvis er m. Da man i forbindelse med meterkonventionens underskrivning i 1875 skulle fremstille den internationale meterprototype, brugte man den franske arkivmeter som udgangspunkt. På baggrund af denne prototype blev der fremstillet nøjagtige efterligninger til de enkelte lande, de såkaldte nationale primærnormaler eller rigsprototyper. Den internationale meterprototype op bevares i Sévres ved Paris. På baggrund af rigsprototypen fremstilles der nogle hovednormaler og nogle kontrolnormaler, og nu er vi ved sagens kerne, for disse kontrolnormaler blev tidligere anvendt til kontrol af mål og måleværktøjer. 1 meter P Millimeteren Inden for smedebranchen udtrykkes alle mål i mm. Uanset om det emne, man arbejder med, fx er 24,5 meter langt, så udtrykkes det i mm, altså mm fireogtyve tusinde fem hundrede millimeter. I mange år har man sagt, at smedens mindste toleranceenhed var millimeteren, men med udviklingen af stadigt mere og mere nøjagtigt udstyr i form af bl.a. styrede maskiner har branchen måttet erkende, at den nu arbejder med én tiendedel millimeter ( 1 10 mm) som fineste toleranceenhed, og dette i stadigt større og større omfang. Med indførelsen af det internationale enhedssystem skulle alle måle- og vægtproblemer mellem landene være et overstået kapitel, hvilket for smedens vedkommende skulle betyde, at der kunne kommunikeres med en smed i England eller i USA vedrørende længder m.m., der er opgjort i millimeter. Men som det tidligere er nævnt, findes der stadig lande, som holder fast ved gamle målemetoder/-enheder, heriblandt både England og Amerika. Som et kuriosum kan det nævnes, at da forfatterne til denne bog gik på teknisk skole sidst i 1960 erne, først i 1970 erne, fik de at vide, at det kun var et spørgsmål om ganske få år, inden det engelske/amerikanske tomme system ville forsvinde. Som det er bekendt, lever dette målesystem i bedste velgående i dag, mere end 35 år efter. Profil af kontrolnormal. Smede01.indd :30:37 85

88 Måling, måleværktøjer og opmærkning 1 Tommer Tommer er en ældgammel måleenhed, som har været kendt i de fleste lande, dog uden at tommen nødvendigvis havde samme længde i de forskellige lande. Det hænger måske sammen med, at udgangspunktet for en tomme var bredden af en tommelfinger. Fx var: En dansk/norsk tomme = 26,1 mm. En svensk tum = 24,7 mm. En engelsk inch (tomme) = 25,4 mm. FAKTA En inch = 25,4 mm Tegnet for tommer er Fx skrives en tomme sådan: 1 De almindeligste rørgevindstørrelser i to mmer er: 1/8-1 /4-3 /8-1 /2-5 /8-3 / /4-1 1 / /2 Et andet område, hvor tommer bruges, er i forbindelse med gevindhuller og bolte. Specielt maskiner og udstyr fra England og USA er stadig udstyret med tommegevind og dette i forskellige finhedsgrader. Nogle af de mere kendte er fx: Bredden af en tommelfinger er lig 1 tomme 1. Da såvel svenskerne og nordmændene som os selv, sammen med mange andre lande, har tilsluttet sig SIsystemet fuldt og helt og dermed har forladt det gamle tommesystem, er det altså den engelske tomme, der regnes efter, og som det fremgår, er en engelsk tomme lig med 25,4 mm. FAKTA 1 På dansk: Tommer På engelsk: Inches Engelsk standard: BSW (Whithworth) = standardgevind. BSF = fint gevind. Amerikansk standard: UNC-gevind = groft gevind. UNF-gevind = fint gevind. UNEF-gevind = ekstra fint gevind. Bag i bogen finder du gevindtabeller, som omhandler både ISO-metrisk gevind og ISO-rørgevind samt tabeller, der omhandler amerikansk og engelsk standard - gevind. Til daglig støder vi på det engelske tommesystem i forbindelse med arbejdet i specielt vand- og damprør, hvor hullets diameter i røret, også kaldet lysningen, udtrykkes i tommer. Til disse rørstørrelser findes der naturligvis også gevindskæreværktøjer til rørgevind. Disse udtrykkes også i tommer, fx 3 4 (tomme) rørgevindbakke. FAKTA Hullet i et rør kaldes lysningen. Lysningen Smede01.indd :30:37 86

89 Måleværktøjer som man for bare 10 år siden ikke turde drømme om. I dag er det sådan, at når vi taler om graden af nøjagtighed, er det kun et spørgsmål om, hvor meget man er rede til at betale for sit måleudstyr. Vi vil holde os til de værktøjer, som er almindeligt kendte, og som bruges i forbindelse med smedens arbejde. Indirekte måling Målet overføres fra akslen til linealen. Direkte og indirekte måling Man skelner normalt imellem to former for måling, nemlig direkte og indirekte måling. Den direkte måling foregår, som ordet antyder, som en måling foretaget direkte på arbejdsstykket med et måleværktøj af en eller anden type. Måleresultatet kan herefter aflæses direkte på måleinstrumentet. Den indirekte måling udføres med et måleinstrument, hvor måleværdien ikke kan aflæses direkte, fx en passer, som det er vist her. Her er man nødt til efterfølgende at overføre den udmålte afstand til en lineal for at aflæse værdien. Måleværktøjer Der findes i dag mange forskellige måleværktøjer, det ene mere nøjagtigt og avanceret end det andet. Videnskaben og den nye teknologi har frembragt måleudstyr, Længdemåleværktøj Længdemåleværktøj anvendes, logisk nok, til at udmåle længder med. Der findes forskellige typer, der hver især er specielt egnede til at løse forskellige måleopgaver. Tommestokken Tommestokken hører egentlig ikke til smedens måleværktøjer. Den er et dårligt arvestykke fra tømrerne og snedkerne, som den dag i dag anvender tommer, deraf navnet tommestok. Men det kan ikke bortforklares, at tommestokken til daglig benyttes af mange smede, og derfor er den medtaget her. Tommestokken fremstilles i dag i både træ, plastik og aluminium. Langt de fleste er dog i træ og fås normalt i længder på to meter. Stokken er som regel inddelt i både millimeter og tommer. Stokken består af en mængde stave, som er samlet med led. Dette bevirker, at tommestokken kan fol des ud, når den skal bruges, og ind, når den skal bæres i lommen. Disse led er også tommestokkens svaghed, fordi de slides, hvilket medfører unøjagtige måleresultater. USAG Tommestok Den her viste tommestok er kun med milli meterskala, men de findes også med tommeskala eller med begge skalaer. Smede01.indd :30:38 87

90 Måling, måleværktøjer og opmærkning 1 USAG Stållinealen Stållinealen anvendes til de mindre og lidt mere nøjagtige opmærknings- og måleopgaver. For eksempel er den glimrende til aflæsning af de indirekte mål fra passeren. Stållinealen findes med både millimeter- og tommeskala. På millimeterskalaen kan nøjagtigheden være helt ned til en halv millimeter. Stållinealen er særlig robust og slides kun langsomt, først og fremmest fordi den er af stål, men også fordi alle streger og værdier er præget ned i stålet, hvorefter de prægede steder er malet. Forskellige målebånd. Målebåndet Målebåndet er nok smedens foretrukne længdemåleværktøj. Det er handy, hurtigt, pålideligt og rimelig nøjagtigt. Disse målebånd, som fortrinsvis laves i stål, kan man få med automatisk selvoprulning til de mindre længder op til ca. 5 meter og med manuel oprulning til dem, der er længere. Tal og tekst på et målebånd er malet på, hvilket er lidt upraktisk, fordi disse slides, hvilket igen betyder mulighed for unøjagtighed i aflæsningen. Målebåndene findes i mange varianter, nogle kun med millimeterangivelse. Nogle fås med både millimeter og tommer, og andre med en speciel skala til måling af indvendige mål. Nogle er forsynet med en lille hårdmetalspids, som kan bruges som ridsespids. Kæber til indvendig måling (3) Noniusskala (2) Stållineal med millimeterskala. Skydelæren Skydelæren er et fint og meget nøjagtigt måleværktøj, som derfor skal behandles med den fornødne omhu. Skydelæren bruges til at udmåle længder med, men hertil kommer, at den også er uovertruffen til måling af udvendige og indvendige diametre samt dybder. De fleste skydelærer kan både måle millimeter og tommer. Skydelæren består af hovedmålestokken (1), som faktisk svarer til stållinealen, samt den såkaldte noniusskala (2), som kan være med en nøjagtighed af 1 10 mm, 1 20 mm eller 1 50 mm. Det er disse to skalaer, hvormed man aflæser måleresultaterne. Skydelæren er yderligere forsynet med kæber til måling af indvendige mål (3), kæber til måling af udvendige mål (4) samt en tunge til måling af dybder i fx gevindhuller og lignende (5). Hovedmålestok (1) Tunge til dybdemåling (5) USAG Kæber til udvendig måling (4) Skydelære. Smede01.indd :30:39 88

91 Måleværktøjer Når man skal aflæse sin skydelære, foregår det ved hjælp af både hovedmålestokken og nonius-skalaen. Noniusskalaen fungerer som en slags hjælpeskala, når den udmålte værdi skal aflæses. På noniusskalaen aflæses værdierne mellem de hele millimeter. Hvis en aksel fx måles til 12,5 mm, så skal de hele milli meter (12 mm) aflæses på hovedmålestokken og tiende dele millimeter (0,5 mm) på noniusskalaen. Lad os se på et eksempel. Aflæsning af skydelære Illustrationen viser en skydelære, hvor noniusskalaen er inddelt i tiendedele (0,1). Vi starter med at aflæse de hele millimeter på hovedmålestokken det er dem, der ligger til venstre for noniusskalaens nul. Her aflæses de hele millimeter til 12. Nu skal vi aflæse tiendedelene. Her kigger vi på tallene og stregerne på noniusskalaen. Vi starter igen med nullet på skalaen og fortsætter til højre, indtil der er en streg på nonius, der står lige ud for en streg på hovedmålestokken. Her aflæses værdien 5 og vi husker, at der er tale om tiendedele. Emnets diameter er altså ,5 = 12,5 mm. Skydelæren med nonius er stadig den mest anvendte inden for smedebranchen, fordi den i de fleste tilfælde opfylder smedens krav til målenøjagtighed. I takt med udviklingen er skydelæren blevet mere avanceret. Skydelærer med måleur eller med digital aflæsning, i stedet for hoved- og noniusskala, er helt almindelige og benyttes specielt inden for maskin- og værktøjsmagerbrancherne. Det er også blevet helt almindeligt at koble skydelæren sammen med computeren, som så kan lave forskellige statistikker på fx en serie emner. Disse avancerede skydelærer er ikke specielt mere nøjagtige end den klassiske skydelære, men de kan aflæses hurtigere og nemmere, og inddelingen er ofte 0,01 eller 0,02 mm. Når de ikke er specielt mere nøjagtige end den klassiske skydelære, hænger det sammen med, at måletrykket det tryk, tommelfingeren presser med i måleøjeblikket afhænger af personen, der måler. Derfor regner man normalt med, at nøjagtigheden på en skydelære er 0,1 mm. Mikrometerskruen Mikrometerskruen bliver brugt mere og mere inden for smedebranchen. For bare få år siden blev den kun sjældent brugt og kun til meget specielle arbejdsopgaver. Men med indførelsen af bl.a. styrede maskiner og højt specialiserede og automatiserede arbejdsprocesser er kravene til målenøjagtighed også blevet meget større. For eksempel vil kantbukningen af en 5 mm beholderplade, som er 0,3 mm under den nominelle pladetykkelse, blive bukket ca. 2-3 mindre end det ønskede. Dette vil være nok til, at den bukkede beholderplade fx Hovedmålestok Noniusskala Noniusskalaens nul Måling af et emne med skydelære. Smede01.indd :30:41 89

92 Måling, måleværktøjer og opmærkning 1 Skydelære med digital aflæsning. passer dårligt i den svejseskabelon, der sidder på svejserobotten, hvilket igen vil resultere i, at svejserobotten ikke laver en optimal svejsning, fordi den ikke rammer svejsespalten 100 procent. Mikrometeren Ordet mikro kommer af det græske mikros, som betyder meget lille eller én milliontedel. Når man bruger mikro foran meter, altså som præfiks til meter, bliver enheden én milliontedel af en meter, svarende til 0, meter. Inden for smedefaget opgiver vi altid mål i millimeter, og én mikrometer omregnet til millimeter er lig med 0,001 millimeter. Én mikrometer skrives som 1 μm og udtales en mymeter. I daglig tale siger man blot én my, hvor det er underforstået, at det er en mymeter, der tales om. Ordet mikro antyder altså, at der er tale om stor nøjagtighed. Faktisk arbejder de bedste og mest nøjagtige mikrometerskruer med én tusindedel millimeters nøjagtighed, svarende til 1 my. Mest almindelig er dog mikrometerskruen til udvendig måling med én hundrededel ( 1 100) millimeters nøjagtighed. I modsætning til måling med skyde læren er måletrykket ved måling med mikrometerskrue ens fra gang til gang, da der er indbygget en såkaldt friktionsskrue, der klikker over, når det korrekte måletryk er opnået. 3 vedskalaen (6), som er præget på selve spindelhuset, og måletromleskalaen (7), som er præget på måletromlen. Fuldstændig som på skydelæren aflæses de hele (og halve) millimeter på hovedskalaen og hundrededele millimeter på den anden skala, måletromleskalaen. Måling med mikrometerskrue Lad os se på et eksempel. Vi ønsker at kontrollere, om en 5 mm beholderplade, som skal kantbukkes, også rent faktisk er 5 mm tyk. Først drejer vi måletromlen (8), således at afstanden mellem den bevægelige spindel (2) og den faste måleflade (3) bliver så stor, at mikrometerskruen med lethed kan skubbes ind over beholderpladen uden at slæbe hen over pladen. Nu drejes måletromlen den modsatte vej, indtil den bevægelige spindel og den faste måleflade næsten er klemt sammen om pladen. På det sidste lille stykke dre jes den bevægelige spindel ved hjælp af friktionsskruen (9) Som det ses af billedet, er mikrometerskruen, ligesom skydelæren, forsynet med to måleskalaer, nemlig med ho- USAG 4 Klassisk mikrometerskrue til udvendig måling. Smede01.indd :30:41 90

93 Måleværktøjer Friktionsskruen er således indrettet, at den klikker over, når den bevægelige spindel støder på beholderpladen. Dermed skånes måleværktøjet, og måletrykket bliver ens fra gang til gang. Nu kan spindlen eventuelt låses med låseskruen og pladetykkelsen aflæses. Aflæsningen foregår således: På spindelhusets hovedskala ses grundlinjen. Oven over grundlinjen aflæses de hele millimeter, og under grundlinjen aflæses de halve millimeter. Hvis vi flugter kanten af måletromlen ned på hovedskalaen, kan vi oven over grundlinjen aflæse 4 hele milli meter, og kigger vi under grundlinjen, kan vi se endnu en halv millimeter, altså 4,5 mm. Hele mm Halve mm Aflæsning af mikrometerskrue. Måletromleskala ,50 0,26 4, Indvendig måling Nu skal måletromleskalaen aflæses, og som det kan ses, så står grundlinjen på spindelhuset lige ud for tallet 26 (0,26). Disse to værdier lægger vi nu sammen: 4,5 + 0,26 = 4,76 mm. Pladen er altså ikke præcis 5 mm tyk, hvilket vi må korrigere for ved fx kantbukning med styrede maskiner. Ligesom skydelæren findes mikrometerskruen i forskellige udgaver med fx måleur eller digital aflæsning i stedet for skalaer. Der findes også mikrometerskruer specielt til måling af bl.a. indvendige mål og dybder som vist her. Dybdemåling Måling af indvendige mål og dybdemål med mikro meter skrue. Smede01.indd :30:42 91

94 Måling, måleværktøjer og opmærkning 1 Vinkelmåleværktøj Vinkelmåleværktøj er helt nødvendigt, og også her findes der forskellige typer af værktøjer fra den simple ansatsvinkel og smigvinkel til det meget avancerede laserstyrede vinkelmåleudstyr. Ansatsvinklen Ansatsvinklen anvendes til at kontrollere vinklen mellem to planer med og er kendetegnet ved udelukkende at kunne måle denne ene vinkel, fx 90. Der findes også ansatsvinkler, der kan måle henholdsvis 30, 45, 60, 90 og 120. Ansatsvinklen har fået sit navn efter det tykke ben på vinklen, der kaldes ansatsen, mens det tynde ben hedder klingen. Pladevinklen Pladevinklen bruges til kontrol af 90 vinkler i større konstruktioner. Denne vinkel er som navnet afslører fremstillet af plade, hvilket gør, at den er let bøjelig til siderne og dermed meget følsom over for vrid og bøjninger. Vinklen er fremstillet i tynd plade for at spare vægt. Den findes i længder imellem 500 og mm. Smigvinklen Smigvinklen hører egentlig til de indirekte måleværktøjer, fordi den ikke er forsynet med en skala til aflæsning. Man skal altså bruge en anden vinkelmåler, hvis man vil aflæse en vinkel. Smigvinklens ene ben kan i modsætning til ansatsvinklens bevæges trinløst og kan dermed anvendes til overførsel af en hvilken som helst vinkel. Dens største styrke ligger i, at den er enkel, robust, fleksibel, fylder lidt i sammenklappet tilstand, og den er som sagt uovertruffen til at kopiere og overføre vinkler med. A 90 Klingen Ansatsen 120 Den mest almindelige ansatsvinkel er 90, men vinklen kan være større eller mindre A 90 ansatsvinkel. B 120 ansatsvinkel. Pladevinkel. Smigvinkel. B Vinkelmåleren Vinkelmåleren anvendes til direkte måling, fordi den er forsynet med en skala, der normalt går fra svarende til en halv cirkel. Vinkelmåleren bruges til at overføre eller aflæse vinkler med. Målingen foregår ved, at man drejer måletungen eller -klingen hen over skalaen. Værdierne kan aflæses med en 0,5-1 nøjagtighed. Vinkelmåler. Måleklingen USAG Smede01.indd :30:43 92

95 Måleværktøjer Vinkelmåler med nonius Vinkelmåleren med nonius er en videreudvikling af den almindelige vinkelmåler. Noniusskalaen gør, at den kan aflæses med ca. 5 (5 minutters) nøjagtighed eller ca grad. Ved beregning er resultatet: 5 /60 = 1 12 grad. For at kunne aflæse nøjagtigt nok er denne vinkelmåler ofte udstyret med en fastmonteret lup. USAG FAKTA 1 = 60 (én grad = 60 minutter) 1 = 60 (ét minut = 60 sekunder) Vinkelmåler med noniusskala og lup. Specielle måleværktøjer Specielle måleværktøjer findes til mange forskellige formål. De fleste er karakteriseret ved at have et meget begrænset målefelt og derfor normalt kun kan måle i forbindelse med én speciel arbejdsopgave. Her tænkes fx på slibelæren, som bruges ved korrekt slibning af bor. A-målslæren eller svejselæren, som anvendes ved måling af kantsømme ved svejsning, er et andet eksempel. Gevindtælleren, som er forsynet med gevindtakker til kontrol af gevind, og rundingslæren, som anvendes ved kontrol af indvendige og udvendige radier, er andre eksempler på specielle måleværktøjer. Gevindlæren (gevindtælleren). USAG R 15,5-25mm 15,5 15,5 Slibelæren A-målslæren Rundingslæren Specielle måleværktøjer. Smede01.indd :30:48 93

96 Måling, måleværktøjer og opmærkning 1 Avancerede måleværktøjer Avancerede måleværktøjer anvendes som tidligere nævnt i stigende grad. De benyttes specielt, hvor kravene til måle- og vinkelnøjagtighed er meget skrappe, eller hvor der er tale om meget lange produkter som fx skibe, boreplatforme og skorstene, hvor almindeligt måleudstyr simpelthen er for unøjagtigt. Teodolitten Teodolitten har i mange år været brugt til landmåling. Det meste af Danmark er således opmålt med teodolit. Kigger man på et landkort, kan man se, hvor mange meter et specielt punkt befinder sig over havets overflade. Disse højder er målt med teodolit. Men hvad har teodolitten så med smeden at gøre? Jo teodolitten er blot en avanceret vinkelmåler. Den benyttes til måling af vandrette og lodrette vinkler. Princippet i opbygningen er en gradinddelt cirkel og en sigtekikkert, der kan dreje i cirklens centrum i det vandrette plan. Sigtekikkerten er forsynet med et sigtekors i midten. Z X Teodolit med afstandsmåler Ved hjælp af teodolitten og forskellige beregningsformler kan så vel afstanden til punkterne A og B som vinklen mellem dem ud regnes. Kikkerten er desuden ophængt, så den også kan bevæge sig i det lodrette plan. Også her er der en gradinddelt cirkel. Teodolitten placeres som regel oven på et trebenet teleskopstativ, så man kan stå oprejst bag det. For at sikre, at teodolitten står vandret, er den forsynet med et lille vaterpas, også kaldet en libelle. Vinklen udmåles ved at sigte to retninger langs med vinklens ben og hver gang aflæse gradskalaen. De aflæste værdier gør det herefter muligt at udregne vinklen. A B Y Måling med laser Laserlys er kendetegnet ved, at det kun kan frembringes kunstigt, og ved, at det er et meget stabilt lys. Det kan anvendes til både vinkel- og afstandsmåling. C A Leica/Gimbel Teodolit med en nøjagtighed ved vinkelmåling på ± 3 mm på m. Opmåling med laser. B Smede01.indd :30:51 94

97 Måleværktøjer Laser til vinkel- og afstandsmåling Den her viste laserniveller benyttes til præcisionsmåling i det vertikale (lodrette) plan (A) og det horisontale (vandrette) plan (B). Laserstrålen passerer igennem et roterende prisme og er detekterbar med en lille håndholdt modtager (C). Modtageren flyttes ved hjælp af et lydsignal op eller ned eller til højre eller venstre, indtil den er i niveau. Alt lys består af bølger. Hvis vi fx tager udgangspunkt i en tændt lommelygte, ved vi, at lyset hurtigt spredes, og efter nogle få meter kan lysstrålen være svær at se. Dette lys, som vi opfatter som hvidt, består af forskellige bølgelængder, og disse bølger repræsenterer i virkeligheden forskellige farver. I modsætning til almindeligt hvidt lys svinger laserlyset i takt og i fase, hvilket medfører, at laserstrålen kun har én farve og hele intensiteten er bundet til denne farve. Lys med én farve kaldes også monokromatisk. FAKTA Vandret = horisontal Lodret = vertikal Laserlysets styrke ligger altså i, at strålen både er meget intens og meget fokuseret, hvilket udnyttes til vinkelog afstandsmåling. Leica/Gimbel Lasermålebånd, der beregner længder helt op til 30 m med 3 decimalers nøjagtighed uden reflektor. Smede01.indd :30:57 95

98 Måling, måleværktøjer og opmærkning 1 Ved vinkelmåling anvender man lysstrålen, som kan ses på selv store afstande, til at afsætte vinklen med. I stedet for med vinkelmålerens ben udpeger man vinklen med laserlyset. Lyset vil kunne ses som en lille rød plet. Ved afstandsmåling sender man laserlyset imod det objekt, man ønsker at kende afstanden til. Lyset kastes tilbage til laserudstyret, og da laserlysets bølgelængde altid er konstant, kan udstyret ved hjælp af tiden udregne afstanden, og dette endda med mange decimalers nøjagtighed. 10 RIGTIG SYNSVINKEL FORKERT SYNSVINKEL 20 Korrekt brug og behandling af måleudstyr For alt måleudstyr gælder det, uanset om det er simpelt eller avanceret, at det skal behandles med speciel omhu. Det er ofte dette udstyr, der er forskellen på, om et produkt bliver kvalitet og dermed indfrier kundens forventninger eller det modsatte. Parallaksefejl. Aflæsning af måleværktøjer skal ske under iagttagelse af største nøjagtighed og akkuratesse. Fx skal konventionelle måleværktøjers måleværdier eller inddelinger aflæses i rette vinkler, ellers kan der opstå aflæsningsfejl den såkaldte parallaksefejl. Leica/Gimbel Måling med lasermålebånd Afstande til svært tilgængelige punkter måles problemløst med lasermålebåndet. Smede01.indd :31:02 96

99 Opmærkning Opmærkning Før man kan gå i gang med at bearbejde emnet, skal der ofte opmærkes. Dvs. at man overfører mål og målelinjer fra sin skitse eller tegning til emnet. Det kan fx være opmærkningen af længden på en plade eller et profil, opmærkning til boring af huller, opmærkning til svejsning osv. Opmærkning er en kunst, der kræver omhu, nøjagtighed og stor indsigt i tegningslæsning. Forkert opmærkning resulterer tit i, at emnet kasseres helt eller i bedste fald, at der må bruges timer og måske dage på at rette fejl. Alle håndværkere kommer før eller siden ud for selv at skulle opmærke, og det er ofte komplicerede emner. Derfor skal det øves og vedligeholdes igen og igen. Opmærkning efter tegning Hvis udgangspunktet for en opmærkning er en tegning, er det nødvendigt først at skabe sig overblik over hele tegningen. Dvs. at man gennemgår alle de mål og oplysninger, der fremgår af tegningen. Her er der også mulighed for at opdage eventuelle fejl, som tegneren eller konstruktøren måtte have lavet det er dobbelt ærgerligt at skulle kassere eller reparere et emne på grund af en fejl, som en anden er skyld i. Specielt vigtigt er det at bemærke, om tegneren eller konstruktøren benytter sig af 0-punktsmålsætning eller kædemålsætning. Opmærkningsværktøj Det mest almindelige opmærkningsværktøj er ridsespids, stikpasser, stregmål, stållineal, målebånd, ansatsvin kel, vinkelmåler, kørner og hammer. Disse værktøjer skal behandles med den største omhu. Som det før er nævnt, er det specielt disse værktøjers tilstand, der er forskellen på, om et emne bliver af god eller dårlig kvalitet. Ridsespids med mulighed for udskiftning af hårdmetalspidsen. Ridsespidsen Ridsespidsen kan sidestilles med blyanten, blot er den i enden forsynet med en hårdmetalspids i stedet for bly. Ligesom blyanten bruges til at tegne på papir med, så anvendes ridsespidsen til at tegne/ridse på stål og metaller med. På plane flader som fx plader er tegne- og opmærkningsteknikken stort set den samme. A B A C B Rigtigt Lineal Forkert 0-punktsmålsætning og kædemålsætning Som det tydeligvis fremgår, starter 0-punktsmålsætningen fra det samme sted (A), mens kædemålsætningen sker i forlængelse af hinanden (B). Rigtig og forkert brug af ridsespids A Korrekt målafsætning. B Forkert målafsætning. C Ridsespidsens stilling i forhold til linealen har betydning. Smede01.indd :31:02 97

100 Måling, måleværktøjer og opmærkning 1 Stregmål med lineal som ellers har en tendens til at løbe på pladen. Princippet er, at man med kørneren laver et mærke en lille fordybning i materialet på det afmærkede sted. Herved får boret nemmere fat det rigtige sted. Kørneren skal ligesom mejslen holdes velslebet og fri for skæg. Stregmålet Stregmålet er næsten uundværligt, når der skal opmærkes. Det er simpelt, driftsikkert og hurtigt. Stregmålet fås med lineal og et lidt mere simpelt uden lineal. Værktøjet kan kun anvendes, når der er tale om streger, der skal trækkes langs en kant. 60 Kørner. Kørneren Kørneren er en spids pen i hårdt metal. Kørneren er specielt anvendelig til opmærkning af huller og cirkler, fordi den hjælper med til at centrere og styre boret, A B Stikpassere. Stikpasseren Stikpasseren benyttes lige som den almindelige passer til opmærkning af cirkler, fx til rondeller. Begge stikpasserens ben er forsynet med en spids til opmærkning. Stikpasseren kræver et kørnerhul for at kunne fungere som opmærknings værktøj. Det er vigtigt, at man under opmærkningen tryk ker på det ben, der står i kørnerhullet, ellers risikerer man, at stikpasseren glider op af hullet med deraf føl gen de fejlopmærkning. Trykretning Korrekt brug af kørner A Rigtigt: Skrå ansætning og opretning til slag. Hånden hviler mod emnet, og giver en god styring. B Forkert: Hånden hviler ikke mod emnet og giver en dårlig styring. Korrekt brug af stikpasser. Smede01.indd :31:03 98

101 Måling i fremtiden Centrumsvinkel. Notlineal/vinkelstål. Centrumsvinklen Centrumsvinklen anvendes måske ikke så ofte, men skal alligevel medtages her, fordi den i al sin enkelthed er genial til at finde centrum på en akselende eller en runddel. Blot ved at trække to streger, helst vinkelret på hinanden, kan man finde centrum på akslen eller rondellen. Notlinealen (vinkelstål) Notlinealen er egentlig blot en finere udgave af et stykke vinkelstål med rette kanter. Notlinealen/vinkelstålet anvendes til opmærkning af rette linjer parallelt med et rørs eller en aksels længderetning. Måling i fremtiden Der vil både nu og i fremtiden blive stillet stadig større krav til produkternes kvalitet og dermed især til måling, måleværktøjer og opmærkning. Nye maskiner og nye processer vil i langt højere grad stille krav om endnu større nøjagtighed, end det er tilfældet i dag. Dette betyder, at vi løbende må lære os brugen af stadigt mere nøjagtige og komplicerede måleværktøjer og målemetoder. Smede01.indd :31:03 99

102 9 Stål og metaller afleveres til genvinding. Dvs. at de Renere teknologi og livscyklusanalyser Renere teknologi og livscyklusanalyser Miljøproblemer I de seneste årtier er vi overalt på kloden blevet konfronteret med stadig større problemer med hensyn til forurening. Også i Danmark er det næsten hverdagskost at høre om grundvandsforurening, nitratforurenede vandløb og søer, lokal luftforurening specielt i større byer og flora og fauna, der bukker under på grund af forurening. Vi hører om drivhuseffekt, huller i ozonlaget og skovdød på grund af sur regn, og på det seneste er udledningen af CO 2 igen blevet gjort til genstand for debat. Alt sammen noget, der skræmmer os og maner til eftertanke og med god grund! omsmeltes til nyt stål og nye metaller. Olie og malingrester indsamles og afleveres på de kommunale modtagestationer, som videresender dem til Kommunekemi i Nyborg, hvor de afbrændes. Mange har den holdning, at hvis der skal gøres noget, kan staten tage sig af det, eller miljøorganisationerne, eller erhvervslivet, eller naboen i hvert fald ikke os. Sandheden er bare den, at gør vi ikke alle noget, vil vi i løbet af ganske få generationer bukke under i vort eget skidt og affald. Den industrielle udvikling har specielt op igennem dette århundrede betydet en voldsom stigning af råmaterialeforbruget, en kraftig forøgelse af energiforbruget og en stærk stigning i affaldsmængden og dermed forureningen. Den røggas, der udvikles ved el- pro duktion baseret på kul, består i det væsentligste af kul dioxid, svovldioxid, kvæl stofoxider samt partikler, der kan være bæ rere af tung metaller. Hertil kom mer ubrugt ilt og kvælstof samt vand damp. I Danmark har myndighederne i mange år stillet krav til virksomheder og private om at rense spildevand og luft samt sortere og aflevere affald, affaldsprodukter og specielt farligt affald. Disse myndighedskrav har da også bevirket, at vi har fået langt bedre styr på vort affald. Spildevandet renses for fosfor til gavn og glæde for åer og vandløb. Luften i skorstene renses for tungmetaller og svovl. Udledning af spildevand Tidligere udledte man spildevand direkte i havet uden hensyn til miljøet. Smede09.indd :19:

103 Miljøproblemer Komponent Af særlig interesse Miljømæssig effekt Mikroorganismer Sygdomsfremkaldende bakterier, virus og Risiko ved badnig og spisning af skaldyr ormeæg Biologisk nedbrydeligt organisk stof Iltsvind i åer, søer og fjorde Øvrige organiske stoffer Detergenter, pesticider, fedt/olie, farvestoffer, opl.midler, fenol, cyanid Giftvirkning, æstetiske gener, bioakkumulering Næringssalte Kvælstof, fosfor, ammoniak Eutrofiering, iltsvind, giftvirkning Metaller Hg, Pb, Cd, Cr, Cu, Ni Giftvirkning, bioakkumulering Øvrige uorganiske stoffer Syrer, bl.a. svovlbrinte, baser Korrosion, giftvirkning Termiske påvirkninger Varmt vand Ændringer af livsbetingelser for flora og fauna Lugt (og smag) Svovlbrinte Æstetiske gener, giftvirkning Radioaktivitet Giftvirkning, akkumulering Forskellige komponenter i spildevand. Jamen det er da fint! Mere kan vi vel ikke gøre?, vil mange sige, men er dette godt nok? Svaret kommer her: Nej!!! For hvad gør vi ved fosforen fra spildevandet? Hvad gør vi ved tungmetallerne og svovlet fra skorstenen? Hvad med de enorme energiresurser (kul/olie/gas), der skal anvendes ved genvinding af stål? Hvad med de rester, der ligger tilbage, når olien og malingen er brændt af? FAKTA Væk er altså ikke væk! Det kan da godt være, at vi ikke har affaldet på vores virksomhed/grund mere, men det findes stadig, bare et andet sted og måske i en anden form. Faren for, at vi går til i vort eget affald, er stadig til stede. Derfor må vi hurtigst muligt erkende, at skal vi have en fremtidig bæredygtig udvikling, må vi finde en helt anden resursepolitik, hvor vi i langt mindre grad forurener, når vi producerer og helst slet ikke! Ved bæredygtig forstås, at vi undgår at forringe mulighederne og livsvilkårene for vore efterkommere. Dvs. at vi med vor forurening og omgang med jordens resurser opretholder en balance med naturen. Smede09.indd :19:12 101

104 Renere teknologi og livscyklusanalyser 9 Renere teknologi Målet med renere teknologi er at forebygge forurening, spild og affald. Renere teknologi omfatter: Erstatning af miljøbelastende råvarer og hjælpestoffer med mindre miljøbelastende. Anvendelse af mindre miljøbelastende produktionsmetoder og anlæg. Produktion af mindre miljøbelastende produkter. Som det tydeligvis fremgår, er ovennævnte tre punkter specielt relateret til selve produktionsfasen og genanvendelsesfasen, men en virksomheds produkter er jo udsat for meget mere end det. Fx kan fremstillingen af de råvarer, vores virksomhed bruger, have været meget resursekrævende med hensyn til el, olie, kul, gas osv. Distributionen det, at varerne skal transporteres med fly, tog, lastbil, skib osv. kan være meget energikrævende. Aftageren af produktet skal måske bruge resurser for at få produktet til at fungere. Produktionen har måske belastet arbejdsmiljøet, så medarbejderne har haft sygefravær under fremstillingen osv. Vi bliver altså nødt til at vurdere produktet igennem hele dets livsforløb for at vurdere den samlede miljøbelastning og træk på resurser, eller sagt med andre ord: Vi må lave en livscyklusvurdering eller -analyse. Miljøbelastning og træk på resurser kan opgøres på følgende punkter: Materialeforbrug. Energiforbrug. Forbrug af vand. Mængden af fast affald. Miljøpåvirkning. Arbejdsmiljøpåvirkning. Selvom vindkraft har været kendt i århundreder, så er det en trans portform, der lever op til målet om renere teknologi. Smede09.indd :19:12 102

105 Livscyklusanalyse LivsCyklusAnalyse I livscyklusanalysen indgår følgende vurderinger: Miljøpåvirkninger. Arbejdsmiljøpåvirkninger. Resurseforbrug i hele produktets levetid, herunder: - Råvarefase (leverandører). - Produktionsfase. - Transportfase. - Brugsfase. - Bortskaffelsesfase. Det er altså nødvendigt at analysere produktet grundigt under hele udviklingsfasen, således at man straks sætter i gang for at forebygge miljø-, arbejdsmiljø- og resurseproblemer. Dette analysearbejde kaldes da også for LivsCyklusAnalyse (LCA). I det efterfølgende vil vi se lidt nøjere på de enkelte faser i en LCA, som normalt beskrives på denne måde. Der findes dog flere modeller for LCA, end der er medtaget her. Råvarefasen (leverandører) Råvarer er råmaterialer og halvfabrikata. Til råvarer hører også de såkaldte hjælpestoffer. Hjælpestoffer er fx smøreolie og kølemidler altså stoffer, som ikke indgår i det færdige produkt, men som er nødvendige i produktionen. Fremstillingen af råvarer og kemikalier er således det første, der skal vurderes i LCA en. Råmaterialer er materialer, der kan udvindes direkte af jorden, fx jernmalm, kul, gas osv. Halvfabrikata er råmaterialer, der er blevet forædlet, fx stålplader og stangprofiler. Det er som oftest i denne tilstand, at virksomhederne modtager råvarer til videreforarbejdning. Hvis virksomheden modtager delprodukter og underleverancer fra andre virksomheder, skal disse naturligvis også analyseres. Fremgangsmåden er den samme som beskrevet ovenfor. Produktionsfasen Produktionsfasen gælder fra det øjeblik, råvarerne kommer ind i fabrikken, og til de igen forlader denne. Alt, hvad der indgår i vort produkt i denne periode, fx klipning, bukning, boring, svejsning, samling af forskellige komponenter, håndtering, maling osv., skal vurderes på deres miljøbelastning og træk på resurser. Transportfasen Transportfasen er alle de tidspunkter og steder, hvor der sker en transport af produktet eller dele af produktet, fx transport af jernmalm fra minen til værket samt transport fra: Værket til grossisten (stålleverandøren). Grossisten til vores virksomhed. Virksomheden til grossisten (forretningen). Grossisten til kunden. Kunden til skrothandleren. Skrothandleren til stålværket. Brugsfasen Brugsfasen er alt det, der foregår i den tid, produktet er i drift eller bliver brugt, herunder også vedligeholdelse og reparation. Man skelner her imellem passive produkter, der ikke er energiforbrugende, og aktive produkter, der er energiforbrugende. Hvis der ved vedligeholdelse og reparation af produktet indgår fx hjælpestoffer og reservedele, hvad der ofte gør, skal dette også vurderes, hvad angår miljøbelastning og resurseforbrug. Råvarer Leverandører Produktion Brug Bortskaffelse Transport Faserne i et produkts livscyklus. Smede09.indd :19:17 103

106 Renere teknologi og livscyklusanalyser 9 Bortskaffelsesfasen Når produktet er slidt op eller har udstået sin normale levetid, skal det bortskaffes. Bortskaffelse kan ske på forskellig vis: Genbrug (genanvendelse uden oparbejdning). Genvinding (genanvendelse efter oparbejdning). Forbrænding. Kompostering. Deponi eller losseplads. Allerbedst er det naturligvis, hvis produktet er helt væk, når det er slidt op, uden at det på noget tidspunkt har belastet miljøet eller krævet brug af resurser, men denne situation er sjælden og nærmer sig nok nærmest utopi i hvert fald i en produktionsvirksomhed. Næstbedst er det, hvis produktet kan genbruges direkte, måske i en anden sammenhæng, når dets første livsforløb (livscyklus) er færdig. Inden for autobranchen er det velkendt, at fx generatorer, dynamoer, selvstartere og motorer genbruges, når de er blevet renoveret, dvs. at de bliver forsynet med nye lejer og andre sliddele. Produkter, der på denne måde starter et nyt liv, skal selvfølgelig livscyklusanalyseres på ny. Ved genvinding er det nødvendigt, at et produkt nedbrydes i materialegrupper. En elektromotor skal således sorteres og nedbrydes i kobber, støbejern, stål, aluminium og plast. Disse produkter kan ikke oparbejdes samlet som elektromotor, men lader sig hver for sig fint oparbejde til nyt kobber, aluminium osv. Nogle materialegrupper lader sig ikke oparbejde og må derfor brændes. Her er det muligt at udnytte brændværdien, men det pågældende materiale som resurse går tabt for evigt. Forbrænding er som tidligere nævnt ofte forbundet med store miljøbelastninger. Bl.a. derfor er det ikke en god måde at bortskaffe ting på. Stål og metalskrot kan sagtens gen indvindes. Dette sker dog un der et stort energiforbrug ved smel te processen på stålværkerne. Kun ganske få steder i industrien kan ting komposteres. Derfor er dette bortskaffelsesalternativ ikke særlig aktuelt. Det er deponi eller lossepladsen derimod, og denne mulighed benyttes da også flittigt. Men set ud fra en genanvendelsesteori er det den dårligste løsning overhovedet. For det første går alle resurser i produktet tabt, men oven i dette er miljøbelastningen enorm i form af landskabsødelæggelse samt grundvands- og jordbundsforurening. Genanvendelse af materialer, produkter og resurser vil i fremtiden blive et vigtigt indsatsområde for alle, der producerer og fremstiller. Vores klode vil ikke i al evighed kunne levere, hvad vi har brug for. Resurserne bruges op. Også derfor haster det med at finde nye og renere teknologier, som er bæredygtige. Vore efterkommere vil kræve det af os! Og husk, når det gælder affald: FAKTA Væk er altså ikke væk! Smede09.indd :19:18 104

107 Spånløs bearbejdning Spånløs bearbejdning 3 Ved spånløs bearbejdning forstår man bearbejdningsformer, som ikke fjerner noget af arbejdsstykket eksempelvis spåner. Under spånløs bearbejdning hører: Klipning. Lokning og stansning. Bukning. Valsning. Retning. Smedning. Før man går i gang med at bearbejde materialer, er det nødvendigt at kende lidt til de forskellige materialer, som anvendes inden for smedebranchen. Det gælder uanset, om der er tale om manuel eller maskinel bearbejdning, og om det er spånløs eller spåntagende bearbejdning. Materialelære Materialelære ved spånløs bearbejdning er absolut nødvendig, fordi uvidenhed på dette område kan få katastrofale følger under bearbejdningsprocessen. For at kunne udføre spånløs bearbejdning må vi vide noget om materialets bearbejdelighed. Vi har i det følgende valgt at opdele denne bearbejdelighed i: Koldbearbejdelighed (KB). Varmbearbejdelighed (VB). Koldbearbejdelighed er materialets evne til at lade sig deformere i kold tilstand, fx ved bukning, valsning, retning og stukning. Varmbearbejdelighed er materialets evne til at lade sig deformere i varm tilstand, fx ved varmretning, varmbukning og smedning. Lad os i det følgende prøve at se på de materialer, vi anvender mest, og på deres evne til at blive spånløst bearbejdet i den daglige produktion. De viste bearbejdningsmuligheder er naturligvis kun grove tommelfingerregler. De enkelte materialer kan ved fx speciallegering, specialbehandling osv. skifte afgørende karakter. Er man i tvivl, må man søge yderligere oplysninger i materialelæren. Spånløs bearbejdning Støbejern Konstruktionsstål (Ulegeret stål) Rustfast stål (Legeret stål) Værktøjsstål Kobber Aluminium god dårlig god dårlig god dårlig god dårlig god dårlig god dårlig Klipning KB KB KB KB KB KB Stansning/lokning KB KB KB KB KB KB Bukning KB/VB KB/VB KB/VB (KB/VB) 1 KB/VB KB/VB Valsning KB KB KB (KB) 1 KB KB Retning KB/VB KB/VB KB VB (KB/VB) 1 KB/VB KB VB Smedning VB VB VB VB VB VB () 1 : kun betinget anvendbar Forskellige materialers kold- og varmbearbejdelighed. Smede03.indd :39:

108 Klipning Klipning Ved klipning forstår man det at dele et emne i to eller flere stykker med et sakselignende redskab. Dette foregår på den simple måde, at man trykker saksens to knive ind i emnet fra hver sin side. Princippet kan sammenlignes med en papirsaks. Når knivene mødes, sker der først en sammenpresning af emnet, derefter skærer knivene, og til sidst sker der et brud. På den sidste tredjedel af snittet rives pladen faktisk over. Disse kan igen fås i forskellige specialudførelser med fx udveksling, hvor der skal bruges mindre fysisk kraft til sammenklemningen af saksen. Ud over at kunne klippe lige og krumme snit er de også specielt velegnede til at klippe i tyndere industrirør. Saksene findes både til højre- og venstrehåndede brugere. En moderne håndpladesaks kan klippe i plader op til 1,5 mm tykkelse. Den er lettest og hurtigst at klippe med helt inde, hvor knivene starter med at krydse hinanden, og dårligst helt ude i spidsen. Dette har naturligvis noget at gøre med åbningsvinklen og den kraft, der skal bruges ved sammenklemningen og overklipningen. Ligeskærende kæber USAG Håndpladesaks til lige snit. Den her viste er en amerikansk model. Håndpladesaksen Håndpladesaksen findes i mange forskellige udgaver. Den kan som nævnt sammenlignes med en almindelig papirsaks, blot er den af indlysende grunde større og kraftigere, da den skal kunne klippe i stål. Højreskærende kæber Venstreskærende kæber Håndpladesaksene kan groft inddeles i to typer: Håndpladesaks til lige snit. Håndpladesaks til krumme snit. Lige- og venstreskærende kæber Lige- og højreskærende kæber USAG Håndpladesaksen begynder først at klippe, når åbningsvinklen er nået ned på Håndpladesakse med udveksling til forskellige klippeopgaver. Smede03.indd :39:05 106

109 Spånløs bearbejdning 3 Klipning i tyndvæggede rør Klipning af lige snit USAG Bænksaksen Bænksaksen eller ledarmssaksen er beregnet til fastgørelse på fx en filebænk, deraf navnet, eller en separat stander. Klippeprincippet hos bænksaksen er det samme som hos håndpladesaksen blot med den forskel, at det kun er den ene kniv, der kan bevæge sig, nemlig overkniven, og at denne ikke skifter åbningsvinkel under klippet. Bænksaksen er altid udstyret med udveksling og er derfor beregnet til tykkere plader op til ca. 5 mm. Desuden klarer den lettere at klippe i større plader, end håndpladesaksen gør. Her spiller saksens størrelse også ind. Bænksaksen er forsynet med et modhold, som sidder lige over underkniven. Modholdet, som kan justeres efter pladetykkelsen, skal forhindre, at pladen kæntrer, når overkniven presses ned i pladen. Klipning af krumme snit Håndpladesakse beregnet til specielle klippeopgaver. Boltsaksen Boltsaksen er specielt fremstillet til at klippe i bolte og stangjern. Princippet i boltsaksen er lidt anderledes end håndpladesaksens, fordi kæberne her ikke går over hinanden, men direkte mod hinanden som ved fx en skævbider, dog uden at kæberne mødes helt. Desuden er den forsynet med håndtag, der er meget længere. Boltsaksen er altid udført med udveksling, som sammen med de lange håndtag gør det muligt at klippe bolte og stangjern over, der endog er meget tykke helt op til mm. Boltsaksens kæber er på grund af den store belastning fremstillet i specielt hærdet stål. Peddinghaus USAG Boltsaks. Bænksaks med modhold. Smede03.indd :39:08 107

110 Klipning Slagsaksen Slagsaksen bruges, hvor der er tale om overklipning af lange kanter, og hvor der stilles store krav til rethed. Slagsaksen har ikke den samme tendens til at lave krumme snit, som bænksaksen har. I modsætning til bænksaksen, som arbejder ved hjælp af et jævnt tryk, nærmest slås slagsaksen igennem pladen med stor kraft, deraf navnet. HM Slagsaks for endeløse klip i plader op til ca. 2 mm tykkelse. Hydraulisk pladesaks Saksen kaldes en hydraulisk pladesaks, når den i stedet for muskelkraft drives af hydrauliske cylindre, som styres af en el-drevet hydraulikpumpe. Pladesakse af denne type kan klippe stålplader på op til 2-6 m længde og indtil 20 mm pladetykkelse og i specialudførelser endda mere end det. De fleste virksomheder anvender sakse, der kan klippe i 2 m længde og pladetykkelser op til 5-6 mm, afhængigt af materialet. Saksen er forrest forsynet med et bord, hvor man kan lægge sin plade, inden den skal klippes. Bordet er i den ene side forsynet med et retvinklet side anslag, der, når pladen holdes op ad dette, sørger for, at emnet altid afklippes vinkelret. Bagpå er saksen udstyret med en trinløs klippelængdeindstilling til daglig kaldet et anslag eller et stop. Stoppet kan enten indstilles manuelt eller maskinelt ved hjælp af en lille elektromotor. De hydraulisk styrede sakse er forskellige steder forsynet med et gult gitter specielt omkring knivene og det bevægelige bagstop. Det er ulovligt at afmontere eller på anden måde ignorere disse de er anbragt der for at beskytte operatøren mod uheld. Den hydrauliske pladesaks er ligesom bænksaksen udstyret med et modhold, som her kaldes tilholdercylindre. Tilholdercylindrene, som automatisk tilpasser sig klippetrykket, skal som modholdet på bænksaksen forhindre, at pladen kæntrer i klippeøjeblikket. Hydraulisk pladesaks forsynet med fingerstop. FASTI-WERK Scandinavia K/S Smede03.indd :39:18 108

111 Spånløs bearbejdning 3 Klippecentre Klippecentre kalder man maskinopstillinger, hvis mål er at effektivisere pladebearbejdningen samt højne sikkerheden og arbejdsmiljøet. Et klippecenter kan fx bestå af en hel- eller halvautomatisk pladestabler, som løfter pladerne op på et fødebånd, der står i forbindelse med den hydrauliske pladesaks. Pladerne kører derefter automatisk ind i saksen og bliver klippet i forskellige dimensioner. Bag saksen falder pladerne ned på et transportbånd, som transporterer pladerne videre til sortering på paller. Pallerne kan herefter med fx gaffeltruck transporteres til videre bearbejdning. FASTI-WERK Scandinavia K/S Klippecenter med dreje ligt løfte åg og stable ind ret ning. Et klippecenter er et fleksibelt værktøj, som kan opstilles og tilpasses den enkelte virksomheds krav og ønsker. Ud over, at pladebearbejdningsprocesserne er hurtige i et klippecenter, spares operatørerne for mange tunge løft. TRUMPF/Gimbel Højteknologisk og moderne niple- og stansemaskine Maskinen kan bearbejde stålplader op til 6,4 mm tykkelse. kantbukning, og også her gælder det, at maskinen kan arbejde både retvinklet med koordinatbord og cirkulært. Det eneste, der har afgørende betydning for, om maskinen skal lave det TRUMPF/Gimbel Moderne niple-/stansemaskiner klarer selv komplicerede klippe opgaver. ene eller det andet, er værktøjets udformning samt en smule indstilling og justering. Maskinen vil stadig blot bevæge overværktøjet op og ned med stor hastighed. Niplemaskinen Niplemaskinen drives af en elektromotor, der får overværk tøjet til at bevæge sig op og ned med stor hastighed. Når niplemaskinen skal klippe, forsynes den med en over- og en underkniv med meget korte skær, og ved at skub be pladen imellem knivene får man den delt. Niplema ski nen kan, hvis den er forsynet med et koordinat bord, klippe lige snit, men dens absolutte styrke er krum me eller cirkulære snit, hvor den er virkelig uovertruffen. Niplemaskinen kan, ud over at klippe, forsynes med specialværktøj til bl.a. sikning, forsæt ning, gælning og Forskellige nipleværktøjer. Smede03.indd :39:22 109

112 Lokning og stansning Universalsaksen Universalsaksen også kaldet profiljernssaksen kan drives enten hydraulisk eller mekanisk ved hjælp af store tandhjul. Saksene er i siden forsynet med knivåbninger, der passer nøjagtigt til afkortning af flad-, vinkel-, rundog T-stål. Som regel er de i den ene ende forsynet med et udklinkerværktøj og i den anden ende med lokkeværktøj. I det daglige arbejde er klinke- og lokkeværktøjerne de eneste værktøjer, der kan udskiftes og tilpasses arbejdets karakter. Vedligehold og sikkerhed Sakse må kun klippe i de materialer og pladetykkelser, de er skabt til. Saksens knive skal holdes skarpe. Alle saksens bevægelige dele skal smøres jævnligt. Eventuelle værn mod fejlbetjening må aldrig fjernes. Muhr und Bender Universalsaks. Muhr und Bender Eksempler på opgaver, der kan løses med en universalsaks A Kniv til snit i L-jern. B Kniv til snit i U-jern. C Rørudklinkerværktøj. D Klip af I-jern 90. E Værktøj til konkave klink ninger. Smede03.indd :39:26 110

113 Spånløs bearbejdning 3 Lokning og stansning Lokning og stansning foregår bearbejdningsmæssigt faktisk som ved klipning, men hvor man ved klipning selv kan bestemme formen på de emner, man klipper i, er man ved stansning og lokning begrænset af stanse- eller lokkeværktøjets egen form. Peddinghaus Forskelligt lokke- og stanseudstyr til manuel bearbejdning i plade A Håndlokkemaskinen kan fx lokke 13 hul ler i 10 mm plade eller 45 huller i 3 mm plade. B Håndbetjent kombineret pro fil jerns saks og lokkemaskine. FAKTA Definition på lokning og stansning Lokning laver man, når det er den del af emnet, der bliver tilbage i værktøjet, der skal bruges. Stansning laver man, når det er den del af emnet, der forlader værktøjet, der skal bruges. Man stanser en øloplukker ud. Der findes lokke- og stanseudstyr til manuel bearbejdning i plade, men disse anvendes sjældent. De to bearbejdningsformer anvendes fortrinsvis ved maskinel bearbejdning som før nævnt, fx i forbindelse med universalsaksen eller i en almindelig hydraulisk kantbukker, hvor der kan monteres lokke- og stanseværktøjer. Man kan lidt forenklet sige, at når man råder over den nødvendige kraft til at presse værktøjet igennem materialet med, er det kun et spørgsmål om at anskaffe det rigtige lokke- og stanseværktøj. Til større opgaver eller til serieproduktion, findes der også specialmaskiner og -opstillinger, som udelukkende er fremstillet til enten lokning, stansning eller begge dele. Muhr und Bender Lokning og stansning A Sadel for flangelokninger ved U50 - U80. B Lokkeudstyr til optagelse af stempler og matricer i lokke området fra 30,5 til 50 mm. C Special-stanseværktøj. D Værktøj til specialudvikling. Smede03.indd :39:57 111

114 Lokning og stansning Excenterpressen Excenterpressen kan anvendes til både lokning og stansning. Pressen drives af en elmotor, der trækker et stort svinghjul. Svinghjulet sidder på en excentrisk aksel, som står i forbindelse med selve stemplet omtrent som stemplet i en motor sidder fast på krumtapakslen. Når maskinens stempel frigøres, trykkes denne ved hjælp af svinghjulets roterende kraft lodret ned. Det er denne voldsomme kraft, man benytter sig af ved at anbringe et lokke- eller stanseværktøj for enden af stemplet. Slaglængden på stemplet kan justeres, således at overværktøjet kun lige når igennem underværktøjet. Eksempler på lokkeværktøjer til en universalsaks A Specialstempler og matricer. B Normalstempler og matricer. C Specialstempler og matricer. Muhr und Bender PMB/Gimbel Excenterpresse med direkte svinghjulstræk. Smede03.indd :40:13 112

115 Spånløs bearbejdning 3 Universalpressen Universalpressen virker ligesom den hydrauliske saks eller kantbukker ved, at en hydraulisk pumpe rykker én eller flere cylindre ned med meget stort tryk. Universalpressen udmærker sig ved at være meget fleksibel. Fx kan man ud over lokning og stansning bruge pressen til dybtrækning, prægning, kalibrering, varmpresning og sænksmedning. Det er også muligt at opstille lokke- og stansemaskiner i specielle klippecentre eller pladebearbejdningscentre. Specielt i forbindelse med serieproduktion og arbejde i tynd plade har det vist sig fordelagtigt at opstille maskinerne i en logisk rækkefølge, som er styret af bearbejdningsrækkefølgen. SMETEK Hydraulisk universalpresse. FASTI-WERK Scandinavia K/S Klippecenter til længde- og tværklip af pladeformater. Smede03.indd :40:49 113

116 Bukning Bukning Bukning i sin simpleste form er, hvor man tager fx et tyndere stykke rundstål mellem hænderne og bukker det, indtil det får form som en hestesko. Man siger, at det får en blivende formforandring. Får man derimod fat i et stykke rundstål, der er tykkere, kan man måske kun bøje det en anelse, og så snart man slipper det, svipper det tilbage til sin udgangsstilling igen. Man kalder det punkt, der ligger lige mellem den blivende formforandring og punktet, hvor den svipper tilbage, for elasticitetsgrænsen eller materialets flydespænding. Denne grænse måles i N/mm 2 (newton pr. kvadratmillimeter). Elasticitetsgrænsen, og dermed tilbagefjedringen, er forskellig fra materialetype til materialetype. Når man bukker et emne, sker der voldsomme forandringer i materialet. Der opstår tværsnitsforandringer. Tværsnitsforandringerne kan bedst anskueliggøres med en lille tegning. Når et emne bukkes, ændres dets tværsnit som vist på skitsen. Som det fremgår af figuren, bliver emnets udvendige kant ved bukning længere man siger, det bliver strukket, og den indvendige kortere man siger, det bliver stukket. Kun lige midt i materialet sker der ingen forandring. Denne linje kalder man for den neutrale linje. Det er vigtigt at bemærke, at den neutrale linje ikke ligger samme sted i alle materialer. Ønsker man at beregne bukkemålet, også kaldt udfoldningsmålet, for et bukket emne, er udgangspunktet for beregningerne altså den neutrale linje. Et andet element, man skal være opmærksom på, når man vil bukke stangstål, båndstål og specielt plader, er materialets egen valseretning, altså hvilken vej emnet er valset fra værket. Nor malt er de forskellige materialer valset i længderetningen, og så længe de er ubrugte, er det ikke svært at finde ud af. Værre er det, når man skal gøre brug af fx pladerester. Her kan det være svært at se valseretningen, hvis ikke den, der har startet med at klippe pladen, har markeret denne. Når det er så vigtigt at kende materialets valseretning, er det, fordi man altid bør bukke vinkelret på denne. Hvis man bukker parallelt med valseretningen, risikerer man, at materialet knækker langs med bukket. Dette sker, fordi eventuelle urenheder og gasblærer, som er i stålet før udvalsning, under selve valseprocessen bliver trykket sammen, så de i den færdige udvalsning ligger som lange og tynde slaggeindeslutninger i valseretningen. Det er disse eventuelle slaggeindeslutninger eller spalter, der gør materialet skrøbeligt, hvis man bukker det forkert Materialet med de indhøvlede riller viser, hvorledes ma te rialet strækkes i yderkanten og sammentrykkes på den indvendige kant, mens midten ikke ændrer sig Materialetykkelse. 2. Indvendig diameter. 3. Diameter af neutral linje, også kaldet middeldiameteren. 4. Udvendig diameter. Målegengivelser til beregning af materialets længde ved frem stil ling af en pladecylinder. Smede03.indd :40:59 114

117 Spånløs bearbejdning 3 Korrekt Forkert Det ideelle værktøj til dette arbejde er bukkemaskiner, som udelukkende er fremstillet hertil. Ved kraftige og lange materialer og med de krav, der i dag er til kvalitet og nøjagtighed er bukkemaskinen en simpel nødvendighed. Arbejdsstykkets valselinjer er vist som parallelle streger. Buk nin ger skal foretages vinkelret på disse streger. Men lad os nu vende tilbage til rundstålet og erkende, at det er en noget uhensigtsmæssig måde at bukke jern på, fordi metoden: Kun kan anvendes i tyndere materialer. Er for unøjagtig. Hurtigt trætter operatøren. Derfor findes der naturligvis også en mængde forskelligt hjælpeudstyr til at udføre bukkeprocessen med. Skruestikken Skruestikken er nok det mest anvendte hjælpeværktøj, når man i det daglige ønsker at fastholde et emne, der skal bukkes, hvad enten det er en kold eller en varm bukning. Skruestikken har naturligvis sine begrænsninger mht. emnernes størrelse, fordi kæbernes længde sjældent er over 150 mm, og fordi skruestikkens kæber og spindel ikke holder til en hvilken som helst påvirkning. Nøjagtigheden, hvormed der bukkes, er rimelig, men ikke optimal. Skruestik, hvor kæberne er forlænget med vinkelstål. Excenter-vinkelbukkeren Excenter-vinkelbukkeren er specialfremstillet til at bukke fladstål, firkantstål og rundstål i de mest anvendte dimensioner med meget små rundingsradier. Til manuel betjening er den udstyret med et langt håndtag, der gør det let at bukke selv svære materialer. Desuden er den udstyret med et anslag, også kaldet et stop, som gør det muligt ved masseproduktion altid at få samme afstand fra materialets yderpunkt og ind til selve bukket. Manuel betjening, med anslag Hydraulisk betjent Kæberne kan forlænges en smule, eksempelvis ved hjælp af to stykker vinkelstål. Dette giver selvfølgelig en større bredde og dermed et større funktionsområde, specielt ved mindre materialedimensioner. Denne måde at bukke på er dog ofte forbundet med problemer, fordi hammeren laver buler, mærker og indeklemte spændinger. Det samme forhold gør sig også gældende, hvis man i stedet bukker emnet over en skarp bordkant, hvor pladen er fastholdt ved hjælp af skruetvinger mellem denne og en svær stålprofil. Vinkelbukker. Kai Bisgaard A/S Smede03.indd :41:06 115

118 Bukning Pladebukkemaskinen Pladebukkemaskinen, til daglig kaldet håndbukkeren, er beregnet udelukkende til bukning af plader med tykkelser indtil ca. 1,5 mm og en længde på omkring mm. Disse værdier afhænger selvfølgelig noget af fabrikatet. Princippet i pladebukkeren er stort set identisk med princippet i skruestikken, hvor man klemmer kæberne, kaldet over- og undervange, sammen om emnet. Den største forskel er, at på pladebukkeren slår man ikke materialet rundt, men vrider det rundt ved hjælp af bukkevangen. Dette sikrer et næsten spændingsfrit buk uden buler og mærker. Justerbar Bukkevange Pladetykkelse Overvange Bukkeskinne Undervange Ved indstilling af bukkemaskinen skal man sørge for, at bukkeskinnens forkant er justeret til at være lige over undervangens forkant. Når bukkevangen skal indstilles, skal den kippes op i vandret stilling og justeres således, at afstanden til bukkeskinnens forkant er lig med pladetykkelsen. Ved nogle maskiner skal man, i stedet for at justere pladetykkelsen på bukkevangen, justere denne på overvangen som vist på figuren. Indstilling af pladebukker med justerbar bukkevange. Pladetykkelse Justerbar Overvange Bukkeskinne Der findes forskellige typer af bukkeskinner til pladebukkemaskinen. Disse er hver især ideelle til specielle bukkeopgaver, men den mest anvendte er trekantskinnen. Bukkeskinnerne kan også fås segmentopdelt, som det er illustreret på figuren øverst på næste side. Bukkevange Undervange Indstilling af pladebukker med justerbar overvange. HM Pladebukker med fodbetjent tilspænding af overvange. Smede03.indd :41:18 116

119 Spånløs bearbejdning 3 HM Pladebukker med segmentopdelt bukkeskinne. Svingbukkeren Svingbukkeren kan være enten mekanisk eller hydraulisk drevet. Princippet i svingbukkeren er identisk med håndbukkerens. Cnc-styret svingbukker. Cidan A/S Hydraulisk kantbukker Den hydrauliske kantbukker findes, ligesom så meget andet udstyr, i en masse forskellige fabrikater og størrelser. Kantbukkere med et pressetryk mellem 250 og kn (kilonewton) og en bukkelængde mellem 1 m og op til 6 m er helt normale. Specialmaskiner med et pressetryk på kn og 10 m bukkelængde fremstilles oftere og oftere. FASTI-WERK Scandinavia K/S Hydraulisk kantbukker med cnc-styring og sikkerhedsafskærmning. Kantbukkere findes både med og uden styring. De fleste kantbukkere i dag er dog med styring. Styringer findes både som simple og mere avancerede styringer. Smede03.indd :41:21 117

120 Bukning Hydraulisk cylinder Broen Hydraulisk cylinder Overværktøj Styring, DA 58 Manøvrepult Kantbukkerens opbygning. Bordet Underværktøj FASTI-WERK Scandinavia K/S Kantbukkerens opbygning Bukkeprincippet i kantbukkere er det samme, uanset om de er styrede eller ej. Vi vil i det efterfølgende kun beskæftige os med den styrede kantbukker. Kantbukkerens opbygning er centreret om at bukke plademateriale ved at placere det mellem to specielle værktøjer: Et bevægeligt overværktøj, og en fast ma- triceskinne. Processen går i al sin enkelthed ud på, at overværktøjet trykker pladematerialet ned i et V-spor i matriceskinnen, hvorved der opstår blivende formforandringer i materialet. For at sikre, at det er pladen, der bukker, og ikke maskinen, er kantbukkeren opsvejst i en meget kraftig konstruktion, som giver maskinen den fornødne stivhed. Til at bevæge overværktøjet op og ned samt frembringe den fornødne pressekraft er maskinen udstyret med en eldrevet oliepumpe. Via en styring transmitteres informationer videre til hydrauliksystemets ventiler, som gennem normalt to hydraulikcylindre bestemmer overværktøjets bevægelse. Princippet ved en såkaldt trepunktsbukning. Styringen Styringen er maskinens hjerne, og her indkodes data så som pladetykkelse, pladelængde, pladekvalitet, vinkler, anslagsmål, til daglig kaldet bagstopsmål, og hvilke værktøjer der er valgt. På baggrund af disse oplysninger beregnes, hvor stort et pressetryk der er nødvendigt, og hvor langt overværktøjet skal trykkes ned i matriceskinnens V-spor for at opnå den ønskede bukkevinkel (Y-retningen), ligesom pladeanslaget køres i position i den indtastede afstand (X-retningen). Smede03.indd :41:31 118

121 Spånløs bearbejdning 3 FASTI-WERK Scandinavia K/S Ved at køre cad/cam ved kantbukning kan der opnås betydelige tids- og resursemæssige besparelser. Cad/cam til kantbukning Cad/cam til kantbukning kan medleveres til enhver cnc-styret kantbukkemaskine. Programmerne, som kan køre på en IBM-kompatibel pc, er specielt udviklet til de forskellige maskinfabrikater og understøtter maskinens egne funktioner. I praksis kan man, når kantbukkeren og pc en er koblet sammen, sidde ved computeren og de signe sit emne samt forberede bukningen med alle nød vendige detaljer. Når programmet har behandlet alle data, kan man bl.a. få oplyst pladens udfoldningslængde, bukkerækkefølge, om der er kollisioner mellem pla de og maskine osv. Er man tilfreds med resultatet, sen der man alle data over til kantbukkerens egen styring, som er klar til at bukke, når de rigtige værktøjer er monteret. Som nævnt tidligere har metaller den irriterende egenskab, at de tilbagefjedrer ved bukning. Derfor er det nødvendigt for at opnå en ønsket færdig bukkevinkel på fx 90, at overværktøjet kan trænge dybere ned i V- sporet end 90. Derfor er både overværktøj og V-spor i dette tilfælde fremstillet i 88 denne vinkel passer i øvrigt til kantbukning af blødt stål og er den mest almindelige. Bukkeværktøjerne Bukkeværktøjerne er normalt fremstillet i et slidstærkt værktøjsstål, men kan også være hærdede. Overværktøjet er normalt fremstillet i et fast materiale, hvorimod matricen kan være fremstillet i et fast materiale, som fx værktøjsstål, eller et plastisk materiale som fx polyurethan. Overværktøjer Overværktøjer kan fås i forskellige udformninger alt efter, hvilken bukkeopgave der skal løses. De tre mest anvendte overværktøjer med angivelse af vinkler. Smede03.indd :41:33 119

122 Bukning Matricer af stål Matricer af stål er de mest anvendte og findes stort set til alle materialedimensioner. Når man skal vælge en matrice med et V-spor, der passer til en given pladetykkelse, er der en tommelfingerregel, der siger, at V- sporets bredde skal være ca. 8 gange pladetykkelsen. Til en 1 mm plade skal der altså bruges et V-spor på 8 mm bredde. Bliver V-sporet mindre, er der fare for, at pladen bliver deformeret så meget, at der opstår revnedannelser i bukkezonen. Bliver V-sporet for stort, bliver vinklen ikke ens fra buk til buk på grund af en større tilbagefjedring. Matricer af plastiske materialer Matricer af plastiske materialer, fx polyurethan, er ikke så udbredte som matricer af stål, men har bestemt nogle fordele, som matricer af stål ikke har. Fx kan den samme matrice anvendes til forskellige materialetykkelser og forskellige overværktøjer. Metoden er desuden velegnet til bukning af materialer, der er overfladebehandlet på den ene side. Denne side skal vende mod gummimatricen, idet denne bukkeproces ikke laver mærker i materialet. Den største ulempe ved gummimatricer er, at der skal anvendes meget større pressetryk end ved bukning i stålmatricer, da deformationen af gummimatricen ofte kræver meget mere kraft end deformationen af selve emnet. Ved anvendelse af et såkaldt matricestyr kan vægten af de enkelte matricer nedsættes væsentligt. Det letter bl.a. værktøjsskift. 2 S Bukning med fjedrende modhold. S Bukning i gummimatricer kræver 3-5 gange større kraft end luftbukning. Specialmatricer Specialmatricer findes i mange forskellige afskygninger og til lige så mange for skellige opgaver. Illustrationen viser fx en specialmatrice med fjedrende mod hold, som tillige virker som udkaster for emnet efter bukningen. De skrå forbukkekanters formål er at mindske friktionen og muligheden for rivning mellem emne og værktøj. Smede03.indd :41:35 120

123 Spånløs bearbejdning 3 Bukkemetoder Bukkemetoderne, der anvendes ved kantbukning, er normalt enten: Luftbukning. Prægebukning. Luftbukning Luftbukning er den mest almindelige måde at bukke en plade på. Metoden kaldes også for trepunktsbukning. Navnet kommer af, at pladen kun berører værktøjet i tre punkter. Hvor stor en kraft, der skal bruges for at give materialet blivende formforandring, beregner maskinens styring som nævnt, og formforandringen i materialet sker kun i det område, hvor overværktøjet rører pladen. Prægebukning Prægebukning kræver ca. 3-5 gange større kraft end luftbukning, men til gengæld opnår man en mere nøjagtig vinkel på grund af en større deformation, idet man trykker overværktøjet hårdt i bund i matricen. Derved får man en mindre tilbagefjedring. Ved prægebukning formes pladen efter værktøjets form (deraf navnet), og den indvendige radius får samme størrelse og form som overværktøjets næseradius. FAKTA S Pladetykkelse (mm) L Bukkelængde (mm) δ B Brudstyrke (Kg/mm 2 ) V V-sporets åbning Ri Overværktøjets næseradius F Kraftbehov FAKTA S Pladetykkelse (mm) L Bukkelængde (mm) δ B Brudstyrke (Kg/mm 2 ) V V-sporets åbning Ri Overværktøjets næseradius F Kraftbehov S F = 2 7,92 S δ B V Ri kg F = 2 1,65 S L δ B V kg V S Ri Princippet ved prægebukning med formel for beregning af kraftbehov. V Princippet ved luftbukning eller trepunktsbukning med formel til beregning af kraftbehov. Smede03.indd :41:35 121

124 Bukning A Ri S V S = pladetykkelse Ri = indvendig radius A = mindste kant V = matricevidde Normal matricevidde: V = 8 S Ri 1,2 1,5 2,0 2,3 2,7 3,5 3,9 4,7 5,5 6,2 7,0 7,8 9,5 11,0 12,5 14,0 15,5 23,0 31,5 39,0 47,0 A 4,5 6,0 7,5 9,0 10,5 12,0 15,0 18,0 21,0 24,0 27,0 30, 36,0 42,0 48,0 54,0 60,0 90,0 120,0 150,0 180,0 V 7,5 10,0 12,0 5,0 17,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 S 0,75 5,2 3,9 3,0 1,00 9,0 6,9 6,0 5,0 1,25 10,7 9,0 7,0 6,0 1,50 13,0 10,0 9,0 8,0 6,0 1,75 14,0 13,0 11,0 9,0 7,0 2,00 16,0 14,0 11,0 9,0 8,0 2,50 21,0 17,0 14,0 12,0 11,0 3,00 31,0 25,0 21,0 18,0 16,0 15,0 3,50 33,0 28,0 24,0 21,0 19,0 17,0 4,00 36,0 31,0 28,0 24,0 22,0 19,0 4,50 41,0 35,0 31,0 28,0 23,0 20,0 5,00 42,0 38,0 34,0 29,0 25,0 22,0 6,00 54,0 49,0 41,0 35,0 31,0 28,0 7,00 66,0 56,0 48,0 42,0 37,0 34,0 8,00 72,0 63,0 55,0 49,0 44,0 36,0 9,00 77,0 70,0 62,0 59,0 37,0 10,00 84,0 76,0 69,0 46,0 34,0 15,00 168,0 154,0 103,0 77,0 62,0 20,00 182,0 137,0 110,0 92,0 25,00 214,0 172,0 142,0 30,00 248,0 205,0 Bukketabel, der viser kraftbehovet ved en given materialetykkelse (S) og en given sporbredde/matricevidde (V). S V Ri A Smede03.indd :53:06 122

125 Spånløs bearbejdning 3 8 Varmbukning af profil i skabelon Skabeloner til henholdsvis kold- og varmbukning kan ofte laves hurtigt og spare en for megen spildtid. Her er der tale om en simpel skabelon til bukning af kroge. Skabelonen består kun af en 8 mm beholderplade, 2 stykker rundstål og en stump vinkelstål som stop. Bukning ved hjælp af opvarmning Bukning ved hjælp af opvarmning, kaldet varmbukning, er en meget normal opgave i smedeværkstedet. Metoden anvendes mest i forbindelse med profiler af forskellig slags og egner sig ikke til bukning af plader og specielt ikke tyndere plader. Metoden er god, når der er tale om mere komplekse emner. Ofte opbygger man en fast skabelon, som man kan bukke sine profiler efter. Metoden går ud på at opvarme en lille del af emnet ad gangen og herefter bukke det. Rørbukning er meget forskellig fra de nævnte bukkemetoder og kræver en helt anden teknik og andet udstyr. Som vi omtalte det i starten af dette kapitel, så vil materialer, der bliver bukket, blive strukket på ydersiden og stukket på indersiden. Dette gælder også for rør. Disse påvirkninger vil, hvis ikke man tager specielle hensyn, betyde, at røret bliver fladt midt i bukket. Bukkeradier ved rørbukning bør ikke være mindre end tre gange rørets diameter. Ved rør med svejsesøm skal sømmen ligge i den neutrale linje, fordi svejsesømmens evne til at forandre sig er dårligere end resten af rørets. Koldbukning af rør Koldbukning af rør kan foregå ved hjælp af en håndbetjent hydraulisk rørbukker, som bukker røret over tre punkter. De tre punkter udgøres af to udvendige og en indvendig matrice. Den indvendige matrice er sådan udformet, at den dels klemmer om røret, så det ikke kan udvide sig på tværs af bukkeretningen og dermed blive fladt, og dels styrer den indvendige bukkeradius, så denne altid er den samme. Rørbukkeren kan også arbejde elektrohydraulisk. Rørbukning Elektrohydraulisk rørbukker, som med specialmatricer også kan bruges til bukning af bl.a. fladstål. Ved bukning i svejste rør skal svejsningen falde sammen med den neutrale linje. Varmbukning af stålrør Varmbukning af stålrør foregår ved, at man opvarmer den del af røret, der skal bukkes. Det er vigtigt, at man beregner varmezonen korrekt, inden man går i gang. Varmezonen er den del af røret, der skal opvarmes. Der findes forskellige måder at beregne varmezonen på, men alle fører til samme resultat. Smede03.indd :41:38 123

126 Bukning ½" vandrør i bukket tilstand med hovedmål X=250 ½" L R Y= 150 Som det fremgår af figuren, er varmezonen lidt længere end L, nemlig ca. 1 3 af rørets diameter lagt til i hver ende af varmezonen. Grunden til, at man lægger lidt til varmezonens længde, er den, at der sker en afkøling af røret, inden selve bukket udføres. ½" vandrør i udfoldet tilstand med beregninger Varmezone Før man går i gang med at opvarme røret, skal man sikre sig, at skruestikkens kæber er indstillet, så røret kun lige akkurat kan gå imellem disse. Dette er fordi, røret skal fikseres her imellem, således at bukket ikke bliver fladt. X (=250) R (=64) = 186 L = 101 Y (=150) R (=64) = 86 Afkortningsmål = 373 Bukning af 1 /2 rør Her ses, hvorledes værdierne i skemaet skal anvendes. Dimensioner Bukkeradier (R) Buelængde (L) 1 2 tomme (21 mm) 3,0 D = tomme (27 mm) 3,0 D = tomme (34 mm) 3,0 D = tomme (42 mm) 3,0 D = tomme (48 mm) 3,2 D = tomme (60 mm) 3,4 D = Vejledende bukkeradier for rørdimensionerne fra 1 /2 til 2. Buelængden L er længden af rørets neutrale linje, altså den del, der ikke forandrer sig under bukningen, og gælder kun for 90 -bukninger. Koldbukning af industrirør Koldbukning af industrirør, bl.a. tyndvæggede rør, kræver en anden type bukkemaskine, hvor man stikker en lang matrice ind i røret for at afstive bukket og forhindre, at røret bliver fladt. Selve bukkeprocessen er også anderledes, idet man her nærmest trækker rø ret af den indvendige styrende ma trice og rundt om værktøjets bevægelige del, der ligesom den hydrauliske rørbukker klem mer om rø ret udefra. Opspænding af rør i skruestik for bukning. Universalrørbukker opstillet til arbejde i tyndrør Bukkeren kan også omstilles til at arbejde i bl.a. vandrør. Smede03.indd :41:44 124

127 Spånløs bearbejdning 3 Valsning Håndvalse Valsen Valsen har været kendt lige så længe, som vi har kendt stålpladen. Den bruges til at fremstille runde buk med, fx rør, runde beholdere, pladesvøb, cylindre og lignende. Man siger dog ikke, at man bukker, men at man valser. Udtrykket dækker over, at man bukker pladen mellem tre roterende valser. Valsen findes i mange forskellige udgaver og typer, som hver dækker en eller flere typer af valseopgaver. El-drevet valse Luna Sverige AB Almindelige valsemaskiner. Pyramidevalsen, symmetrisk trevalset Maskinvalsens stålruller drives mekanisk ved hjælp af en elmotor og nogle tandhjul. Langt de fleste valser er udstyret med tre stålruller, som til daglig kaldes valser: En overvalse og to undervalser. Man siger, at valsen er trevalset. Sergi/Gimbel Valsningens princip er vist her sammen med de tre valsers funktioner. Den øverste valse kan bevæges op og ned lodret, medens de to nederste som regel er faste og kun kan drejes rundt (symmetrisk valse). Den lodrette justering af overvalsen kan ske manuelt ved hjælp af spindler eller maskinelt ved hjælp af hydraulik. Symmetrisk pyramidevalse, hvor justeringen af overvalsen foregår ved hjælp af håndbetjente spindler. Inden valsningen påbegyndes, skal man sørge for, at overvalsen indstilles, så den er parallel med undervalserne. Der sidder normalt lodrette skalaer på hver side af maskinen, hvorpå man kan aflæse paralleliteten. Ø min. = 2 d ½ i d Valseprincippet i symmetrisk pyramidevalse. i Smede03.indd :41:59 125

128 Valsning Valserne kan ved hjælp af en omskifter drejes begge veje, og har man først indstillet overvalsens tryk og dermed påbegyndt valsningen, skal denne køres færdig. Stop aldrig en valsning midt på emnet for at regulere den øverste valses tryk på pladen. En plade, der er valset cylindrisk, kan tages vandret ud af valsen ved at fjerne eller lægge overvalsens ene endegavl ned. Når man arbejder i plader, vil valserne og specielt overvalsen bøje ud under belastningen. Denne udbøjning kan man ikke gøre noget ved. I stedet forbereder man selve valsen (stålrullen) ved at bombere denne. Bombering betyder, at man afdrejer stålrullen i en slags tøndeform. Arbejder man med mange forskellige materialetykkelser, kan løsningen være at have valser med forskellige bomberinger. Man har igennem tiderne udviklet forskellige varianter af pladevalsen, primært fordi al plade valsning kompliceres af formfejl ved pladens indløb og udløb. Ved valsning af emner, der skal være helt runde, er det derfor nødvendigt at forbukke. Som det fremgår af figuren, kan man på en tre-valset maskine med faste undervalser (symmetrisk valse) først begynde valsningen et stykke inde på pladen og må ligeledes afslutte denne et stykke før pladeenden. Man siger som en tommelfingerregel, at den halve afstand fra midten af den ene undervalse til midten af den anden undervalse er forbukkemålet. Det er altså denne længde, der skal forbukkes ind fra begge ender af emnet, inden valsningen kan påbegyndes. Bombering (udlægning) af overvalse. Denne forbedring, som er god inden for valsens normalområde, er desværre en ulempe, når valsen skal arbejde i sit minimums- eller maksimumsområde. Fx vil en tyndplade på 2 mm, som valses i en valse, der er bomberet til 25 mm pladetykkelse, blive stærkt tøndeformet. Hvad der altså er en fordel i det ene tilfælde, kan være en ulempe i et andet. Forbukning Forbukning kan udføres på forskellig vis. Men i tyndere materialer foregår det ofte ved, at man klemmer pladen fast mellem overvalsen og den ene undervalse og herefter trykker eller bøjer pladen hen over overvalsen samtidig med, at man løbende kontrollerer forbukningen med sin forbukkeskabelon. Forbukningen kan også ske med en hammer over fx en passende aksel eller et kraftigt rør, men metoden giver buler og spændinger og er som regel ikke hensigtsmæssig her. En tredje mulighed, som anvendes mest ved masseproduktion, er at fremstille et specielt forbukkeværktøj til opsætning i de hydrauliske presser eller kantpresser. Hvis emnet ikke skal valses helt rundt, kan man også, inden emnet klippes, vælge at lægge forbukkelængden til pladens endelige længde. Dette kaldes et valsetillæg. Når valsningen herefter er gennemført, klipper eller skærer man tillægget af. Beregning af forbukkemålet. Anvendelsen af forbukkeskabelon. Smede03.indd :42:02 126

129 Spånløs bearbejdning 3 Valsning af kegleformede svøb Valsning af kegleformede svøb lader sig gøre på maskiner, hvor overvalsens to ender kan reguleres uafhængigt af hinanden. De to ender på en kegle består henholdsvis af en åbning med en stor og en åbning med en lille diameter. I den ende af valsen, hvor keglens lille diameter skal valses, skal overvalsen spændes længere ned end i den anden ende. Hvor meget er et spørgsmål om erfaring og rutine. Til nogle valser findes der specialudstyr til valsning (eller bukning) af kegle formede svøb. Det er under valsningen af kegler vigtigt, at keglens frembringerlinjer under hele valseforløbet er parallelle med overvalsens længdeakse. Keglens frembringere Overvalsen 90 Mindre tilspænding Større tilspænding Valseprincip ved valsning af keglesvøb i symmetrisk valse. Asymmetrisk pyramidevalse Den asymmetriske pyramidevalse er netop en variant af den almindelige symmetriske pyramidevalse, men er specielt konstrueret med forbukning for øje. På denne valse kan enten den ene eller begge undervalser bevæges uafhængigt af hinanden i en skrå linje op mod overvalsen (asymmetrisk valse). FASTI-WERK Scandinavia K/S Asymmetrisk pyramidevalse med keglesvøb De to nederste valser kan bevæges uafhængigt af hinanden ved hjælp af hydraulik Valseprincippet i en asymmetrisk pyramidevalse. Smede03.indd :42:02 127

130 Valsning Pyramidevalse med forbukkebom Pyramidevalse med forbukkebom er et ret nyt fænomen. Systemet fungerer ved, at man imellem de to undervalser placerer en såkaldt forbukkebom. Ved hjælp af valsens styring lagres de aktuelle stoppositioner for den ønskede radius. Forbukkebommen bringes i arbejdsposition mod en af undervalserne, og ved hjælp af valsens styring køres overvalsen nu ned og trykker pladen akkurat, som det foregår i en hydraulisk kantbukker. Pladen flyttes nu ca mm for hvert buk, og efter omkring 5-7 buk svarende til den halve centerafstand på undervalserne er den ene ende af pladen forbukket. Forbukkebommen tiltes herefter over mod den anden undervalse, og den anden plade ende forbukkes på tilsvarende vis. A B C Princip for forbukning med forbukkebom A Forbukkebommen i arbejds po si tion for forbukning af den før ste pladeende. B Forbukkebommen tiltes i arbejds po si tion for for buk ning af den anden plade ende. C Forbukkebommen er par keret, og den al min de lige valsning er på begyndt. Når enderne er forbukket, parkeres forbukkebommen, og den almindelige valsning kan igangsættes i direkte forlængelse af forbukningen. Konstruktionsprincip for pyramidevalse med forbukkebom. Jens Peis Maskinfabrik A/S Pyramidevalse med vægtstangsophængt overvalse. Smede03.indd :42:04 128

131 Spånløs bearbejdning 3 Firvalset valse Den firvalsede valse bygger på princippet om, at to valser en overvalse og en undervalse fastholder og transporterer pladen under valseforløbet. De to sidevalser foretager det egentlige arbejde med at forbukke, valse og endebukke. En af fordelene ved den firvalsede og den asymmetriske trevalsede med to bevægelige undervalser er, at når pladen er lagt i maskinen, sker hele arbejdet som en fortløbende proces, uden at pladen skal vendes eller på anden måde håndteres. Specielt ved store og tunge plader er dette værdsat Valseprincippet i en firvalset valse. Profiljerns- og kantvalsning Profiljerns- og kantvalsning kan normalt udføres på almindelige valser af enhver type. Valserne kan i den ene ende som regel som ekstraudstyr forsynes med specielle profilvalseruller. Disse ruller er udskiftelige, således at de kan tilpasses valsning af mange forskellige typer af profilstål, fx fladstål enten fladt eller på højkant T-stål, vinkelstål, firkantstål samt mere specielle typer af profiler. Jens Peis Maskinfabrik A/S Der findes også valser, der udelukkende er fremstillet til profiljerns- og kantvalsning. Disse valser er som regel meget korte og meget kraftige. I princippet fungerer de fuldstændigt som ovenfor nævnt. Pyramidevalse monteret med profilvalseruller. Forskellige typer af profiler, der kan valses med profiljernsruller. Smede03.indd :42:05 129

132 Valsning Sergi/Gimbel Profiljerns- og kantvalse, som valser horisontalt (vandret). ZOPF Profiljerns- og kantvalse, som valser vertikalt (lodret) Her med profiljernsruller monteret til L-stål, men den kan også opstilles til fx T-stål, firkantstål og almindelig rør. Cnc-styrede valser Cnc-styrede valser af næsten enhver type, vinder mere og mere frem. Der er stor forskel fra fabrikat til fabrikat og fra maskintype til maskintype på, hvor avancerede styringerne er. Princippet er normalt det, at overvalsen er fast, og at en eller flere af undervalserne kan styres i deres op- og nedadgående bevægelser. Dette gælder, uanset om det er tre- eller firvalsede maskiner. For eksempel kan man på en styret valse snildt valse en firkantet kasse med runde hjørner i én arbejdsgang. Man indtaster i styringen længden på det første lige stykke undervalserne kører ned radius på den første runding undervalserne kører op længden på det næste lige stykke undervalserne kører ned igen osv. Styringen kan naturligvis køre den samme proces igen og igen, blot skal man vide, at specielt val se processer er ekstremt følsomme over for selv mi ni male materialeforskelle, og at man derfor tit vil væ re udsat for at skulle justere programmet eller indstillingen uanset, hvor meget styring der er på. Firkantet pladesvøb i cnc-styret valse med fire valser Valsen er forsynet med en hydraulisk støttefunktion i såvel indløbs- og udløbsside som i det lodrette plan. Funktionen gør, at det store pladesvøb ikke kollapser under valseprocessen. Imcar/Gimbel Smede03.indd :42:13 130

133 Spånløs bearbejdning 3 Specielle bukkeog valseprocesser Specielle bukke- og valseprocesser forekommer, og nogle af dem skal vi kort komme ind på her, fordi vi fra tid til anden støder på dem inden for smedebranchen. Falsning Falsning betyder at samle to pladekanter ved at folde dem over hinanden. Dette arbejde kan udføres både med håndværktøj, med en almindelig pladebukkemaskine og med en speciel falsemaskine. Forskellige falseformer. Sikning og bertling Sikning og bertling anvendes specielt, hvor man ønsker at øge styrken eller afstive tyndere pladematerialer. Disse bearbejdningsformer kan delvist udføres med håndværktøjer, men kræver normalt en niplemaskine eller en speciel sikke-bertlemaskine. Bertlede kanter og sikkede vulster. Eldrevne sikke-bertlemaskiner. FASTI-WERK Scandinavia K/S Smede03.indd :42:18 131

134 Retning Retning Retning af materialer kan med lidt god vilje sidestilles med bukning og valsning blot med den forskel, at når man retter, så starter man med et materiale, der er bukket (skævt), og skulle gerne ende med et materiale, der er fuldstændigt lige. De samme materialeegenskaber, der gør sig gældende, når man bukker, gør sig gældende, når man retter. Ofte er det dog meget sværere at rette, end det er at bukke, fordi materialet er vredet og bukket i alle mulige retninger eller måske er bulet både den ene og den anden vej. Retning er et af de områder, der i mange tilfælde kræver stor erfaring og rutine, og hvor et godt materialekendskab er nødvendigt. s s Retning Retning af profiler, her fladstål, kan bl.a. ske ved opspænding i skruestik, hvor man vrider dem på plads. Kontrollen sker ved hjælp af to retteskinner, der skal være parallelle. A Vrideren behøver ikke som her at være specielt udført. Man kan bruge en tang eller lignende. S Ved at flugte hen over de to retteskinner kan man konstatere, om fladstålet er ret. Koldretning af stangmateriale Koldretning af stangmaterialer som fx fladstål, rundstål, vinkelstål, T-stål og lignende kan gøres på mange forskellige måder alt efter, om emnet er kort eller langt, om det er tyndt eller svært, om det er opsvejst i en konstruktion, eller om det er ubearbejdet. De simpleste måder at rette på er, at: Opspænde emnet i skruestikken og derefter trække eller vride dette på plads. Rette emnet ved hjælp af en hydraulisk presse. Anbringe emnet et plant (lige) sted og herefter, med fx forhammeren, slå dette på plads. Anvende et specielt opretteværktøj ved opretning af sværere rundstål og aksler. a Retteværktøj til svært rundstål og aksler. Varmretning af stangmateriale Varmretning af stangmateriale anvendes hyppigst, hvor der absolut ikke må være mærker og buler i emnet efter opretningen, fx i rør og lignende, eller hvor der er tale om opretning af en konstruktionsdel, hvor det kan være vanskeligt at komme til med skruestik, rettepresse eller forhammer. Under varmretning benytter man sig af stålets evne til at udvide sig under opvarmning og trække sig sammen under afkøling. Det opvarmede område vil udvide sig og derved prøve at skubbe det omkringliggende kolde materiale væk. Da det opvarmede materiale imidlertid er blødere end det omkringliggende kolde, vil det derfor blive stukket sammen. Når det opvarmede materiale herefter køler af, vil det trække sig lidt mere sammen end før opvarmningen. Man er således ved hjælp af varmekiler i stand til at få emnet til at trække sig til den side, hvor varmekilen eller varmekilerne er bredest og varmest. I den anden side af varmekilen, hvor den er spids og koldest, vil der ikke ske noget med emnet, fordi stålet her er koldt. Som nævnt er man ved denne metode afhængig af en del rutine for at forudse bredden og antallet af varmekiler. Varmretning af fladstål ved hjælp af varmekiler (trekanter) Trekanternes højde skal være ca. 3 gange grundlinjen og må ikke sidde tættere, end at der er plads til kolde områder uden om dem. Smede03.indd :42:22 132

135 Spånløs bearbejdning 3 Koldretning af plade Koldretning af plader kræver andre metoder end beskrevet ovenfor, og igen er der stor forskel på, om der er tale om en tynd eller svær plade. En tyndere plade kan alt efter graden af skævhed og buler rettes ved at: Slå den på plads med bløde hamre som fx træhammer, fiberhammer eller gummihammer. Anvende valsen som rettevalse. I stedet for at valse rundt bruger man den til at valse lige med. Ved mindre buler slår man i en spiral omkring bulen slå aldrig på selve bulen således, at materialet strækkes og fordeles i resten af pladen. Koldretning af bule i tyndplade. En sværere plade kan rettes ved at: Slå den på plads med almindelig bænk- eller forhammer. Anvende valsen som rettevalse. Man opvarmer bulen (kun mindre buler) og slår den derpå på plads. Ud over dette skal man ikke varme på plader ved retning. Varmretning af bule i svær plade. Smedning Man siger, at for at kunne forstå nutiden og ikke mindst fremtiden er det nødvendigt at forstå fortiden. Derfor en smule historie. Smedningens historie Smedningens historie er lang, og smedning har igennem århundreder, ja årtusinder, været smedens hovedarbejdsområde, deraf navnet smed. I gamle dage var det at kunne smede noget ganske specielt i folks bevidsthed en kunstart, måske trylleri, og måske stod smeden i ledtog med de højere magter. En smule rimelighed er der nok i den antagelse, fordi stålet, og dermed smeden og hans håndværk, skaffede velstand til det omkringliggende samfund. Man var med rette imponeret over smedens leg med det varme jern. Uden ham til at reparere plovskæret og hesteskoen for bonden, møllehjulet for mølleren, vognen for godsejeren og mekanikken i dampmaskinen gik samfundet i stå. Man så op til smeden og hans håndværk, og han blev en standsperson på linje med præsten, stationsforstanderen, politimesteren og resten af det bedre borgerskab. Men som inden for alle andre områder sker der heldigvis en udvikling. Siden industrialiseringen startede i slutningen af det 19. århundrede, har selve smedningen været på tilbagetog og findes i dag kun som selvstændigt fagområde inden for meget specialiserede områder som fx fremstilling af hestesko, renovering af gamle smedejernsarbejder og lignende. Smedning af stål Smedning af stål foregår altid ved opvarmning, indtil materialet bliver af blød konsistens eller med et andet ord plastisk. Man siger med et fint ord, at det bliver austenittisk. Ikke alle materialer lader sig smede, fx ikke smedegods og rustfast stål, hvorimod stål, kobber og aluminium alle er smedelige. De nævnte materialer er ikke smedelige ved samme temperatur. Vi vil i det efterfølgende kun beskæftige os med det, der har mest interesse for smeden, nemlig smedning af stål. Smede03.indd :42:22 133

136 Smedning Stålets kulstofindhold % (C) Laveste opvarmningstemperatur C Højeste opvarmningstemperatur C 0,1 ca. 750 ca ,1-0,3 ca. 900 ca ,3-0,5 ca. 850 ca ,6-0,7 ca. 800 ca ,7-1,4 ca. 800 ca Laveste og højeste opvarmningstemperatur i grader for stål med forskelligt kulstofindhold. Ståls smedelighed er afhængig af mængden af kulstof (C) i stålet. Stål med lavt kulstofindhold er mere og bedre smedeligt end stål med højt kulstofindhold. Som man kan se, ligger stål med 0,1 % kulstof med en smedetemperatur på mellem C. Så længe temperaturen befinder sig inden for dette område, kan stålet bearbejdes, uden at der sker skade på det. Man siger, at stålet befinder sig i det austenittiske område. Modsat ser vi, at stål med 0,7-1,4 % kulstof har en smedetemperatur, der ligger mellem C. Her er der altså en meget mindre margin at arbejde på (ca. 200 C mod ca. 450 C ved 0,1 % kulstof), før det går galt. Andre ting har også indflydelse på stålets smede lighed, fx indholdet af svovl, fosfor, mangan og silicium. Smed, der arbejder ved essen. Ambolten. Forhammeren. Bænkhammeren. Smedetangen. Kølekarret. Herudover findes der en mængde andre værktøjer. Hvis man finder området spændende eller på anden måde ønsker at få større indsigt i smedekunsten, findes der speciallitteratur, som man kan søge hjælp eller inspiration i. Essen Essen er, hvor den stadig findes, den mest foretrukne opvarmningskilde til opvarmning af større emner, der skal smedes, men en almindelig brænder til acetylen og oxygen kan også anvendes til mindre emner og i en snæver vending. Essen opfyres med specielle smedekul, som har et meget lavt indhold af svovl. Svovlet er nemlig skadeligt for smedningen. For at nå en tilstrækkelig høj temperatur i essen er det nødvendigt at tilføre blæseluft. Til arbejdet ved essen hører en masse specialværktøj, hvoraf en del stadig er kendt og anvendt af de fleste, som fx: Principskitse af feltesse. Smede03.indd :42:23 134

137 Spåntagende bearbejdning Spåntagende bearbejdning Ved spåntagende bearbejdning forstår man bearbejdningsformer, som fjerner materiale eksempelvis som spåner af det emne, man arbejder på. Under spåntagende bearbejdning inden for smedebranchen hører disse til de væsentligste: Mejsling. Savning. Filing. Slibning. Boring, sænkning og rivning. Gevindskæring. De nævnte bearbejdningsformer kan alle udføres som både manuel og maskinel bearbejdning. De fleste bearbejdningsformer foregår dog maskinelt i dag. Materialets tryk med værktøjet Kniven og dens skær. Skær 4 Frigangsvinkel At snitte i en pind med lommekniven er også spåntagende bearbejdning, og principielt er der ingen forskel på, om man skærer i træ, eller om man skærer i stål bortset fra, at stål er et meget hårdere materiale at snitte i. Det er klart, at den kendsgerning, at stål er meget hårdere end træ, stiller langt større krav til værktøjerne om hårdførhed og stabilitet. Jo hårdere materiale man ønsker at bearbejde, jo stærkere og mere robust skal skæret på værktøjet være. Mejselskær. Kilevinkel Kilevinkel Skær Frigangsflade Som det kan ses af illustrationen, der viser henholdsvis en mejsel og en savklinge, er skæret gjort langt stærkere og mere robust, end det er tilfældet på lommekniven. Værktøjer med stor kilevinkel giver stor materialedeformation, kaldet grater, men disse slides langsommere, hvor det med værktøjer med lille kilevinkel er lige omvendt. Materialets tryk med værktøjet Savklingeskær. Skær Frigangsflade Frigangsvinkel Smede04.indd :45:

138 Mejsling Mejsling Mejsling anvendes stadig, omend i begrænset omfang. Vi vil derfor kun beskæftige os med de mere grundlæggende regler omkring værktøjer og mejsling i stål. Der findes forskellige typer af mejsler, som er gode inden for hvert deres område. Mejslen Mejslen består af skæret, skaftet og et let hvælvet hoved. Når hovedet er hvælvet, er det for at kanalisere hammerens slag direkte ned gennem midten af mejslen. Dette sikrer, at man kan mejsle med stor præcision. Fladmejsel. USAG Mejsler fremstilles i dag af såkaldt selvhærdende og stødsikkert stål, hvor det kun er skæret og den nederste del af skaftet, der er hærdet. Hovedet må naturligvis ikke hærdes, fordi man derved risikerer, at dette sprænges ved slag. Netop dette, at hovedet på mejslen ikke er hærdet, er desværre også forbundet med ulemper, idet der med tiden vil komme Mejsel med skæg. skæg på mejselhovedet. Hvis man ikke løbende vedligeholder mejslen, dvs. sliber skægget væk, risikerer man, at dette løsrives ved et slag og derved kan beskadige hænder, ansigt eller øjne. Plademejsel Plademejslen er ideel til arbejde i tyndere plader samt til rengøring for svejsesprøjt m.m. Her er den forsynet med håndbeskyttelse. Krydsmejsel. USAG USAG Hoved Skaft Skær USAG Mejsel med benævnelser. Smede04.indd :45:02 136

139 Spåntagende bearbejdning 4 Korrekt brug af mejslen For at opnå et godt resultat med en jævn og pæn overflade på arbejdsstykket er der nogle grundlæggende ting, som skal være i orden: FAKTA Mejslen skal være vedligeholdt, dvs. fri for skæg. Skæret skal være skarpt og velslebet i den rigtige vinkel. Vinklen på skæret afhænger i nogen grad af materialet, man ønsker at bearbejde. Når man slår på mejslen, skal det foregå med lette hurtige slag og helst uden pauser. Det giver det bedste resultat. Under mejslingen skal øjet følge skæret og ikke mejslens hoved. At ramme mejslen rigtigt skal være en mellemting mellem ru tine og refleks. 1 Savning Nedstrygeren Savning foregår manuelt med en nedstryger, der består af buen, hæftet eller håndtaget, spændeanordningen samt det vigtigste klingen. Buen Nedstryger. Klingen Hæftet/håndtaget USAG Nedstrygerklinger Nedstrygerklinger fremstilles i forskellige materialer. De to almindeligste er værktøjsstål og hurtigstål (high speed). Klinger lavet i værktøjsstål har blød ryg og hårde tænder. Man siger, at de er partielt hærdede. Klinger lavet i hurtigstål er lige hårde overalt. Disse er gennemhærdede Spånvinkel (22-23 ). 2 Kilevinkel (50-60 ). 3 Frigangsvinkel (5-8 ). Mejslens arbejdsstilling med vinkelbenævnelser. Udlægning af tænder på savklinge. Smede04.indd :45:07 137

140 Savning A B A B Klingens stilling ved savning i tyndere emner A Korrekt. B Forkert. Når man saver, skal man benytte hele klingens længde, kun trykke på nedstrygeren, når den føres frem, og huske at lette trykket igen, når den trækkes tilbage. Ved savning i tyndere materialer skal man sørge for, hvor dette er muligt, at mindst 2-3 tænder er i indgreb. Valg af tandantal A Korrekt. B Forkert. Når man saver, skal klingen være spændt rigtigt op i buen, og tænderne skal vende fremad. For at kunne save i de mange forskellige typer af materialer, der findes, er det da også nødvendigt med klinger med varierende tandantal. Tandantallet måles i antal pr. inch (pr. tomme), og klingerne fås med 14, 18, 24 og 32 tænder pr. inch. Hvis man kigger nøje på tænderne på klingen, vil man se, at disse er forskudte i forhold til hinanden. Man siger, at de er udlagte. Dette er gjort, for at klingen ikke skal kile sig fast i emnet. På klinger med få og grove tænder er hver anden tand lagt henholdsvis til højre og til venstre. På klinger med flere og finere tænder er disse som regel lagt ud i grupper eller bølger for at gøre tandrækken mere stabil. Maskinel afkortning Maskinel afkortning/savning benyttes i dag i stigende grad, fordi det er let, hurtigt og ukompliceret. I næsten alle smedevirksomheder står der i dag enten en koldsav, en rundsav eller en båndsav, som kan afkorte stål og andre metaller. For samtlige maskintyper gælder, at de kan fås med automatisk tilspænding, variabel hastighed og automatisk fremføring af emnet. Udstyr til maskinel afkortning er i dag så højteknologisk, at når en maskine først er indstillet, kan den faktisk passe sig selv i adskillige timer. Faktisk skal den kun stoppes, når der skal lægges nye materialer i, eller hvis der skal ændres på afkortningsmål. Smede04.indd :45:08 138

141 MADA/Gimbel Spåntagende bearbejdning 4 Koldsaven Koldsaven er i princippet en almindelig nedstryger, man har sat en el-motor på. Koldsaven var i mange år det mest foretrukne og anvendte maskinelle afkortningsudstyr i værkstedet, men med tiden er der kommet flere typer til. KASTO/Gimbel Koldsav. Rundsaven og båndsaven Rundsaven og båndsaven har jo været kendt i mange år hos tømreren og snedkeren, hvor de bruges til afkortning af tømmer, planker og brædder. I de senere år har også stålindustrien fået gavn af disse afkortningsprincipper i takt med, at materialeteknologien har kunnet fremstille savklinger og -bånd, der kan holde til de voldsomme påvirkninger, der opstår, når man saver i stål og andre metaller. Ved anvendelse af maskinelt afkortningsudstyr er det vigtigt at smøre og køle hele tiden for at forlænge levetiden på savklingen, fordi friktionen og der med varmeudviklingen mellem materialet og savklin gen er kolossal. De fleste save er da også udstyret med en pumpe og en flexslange, der helt auto- matisk sørger for, at køle- og smøremidlet bli- ver pumpet hen til savklingen ved snitstedet. MEP/Gimbel Båndsav. Rundsav med manuel fremføring af materiale. Smede04.indd :45:10 139

142 Filing Filing Filing er efterhånden blevet et sjældnere og sjældnere håndværk. For bare få år siden var filen smedens fornemste værktøj, og der blev brugt megen tid på at lære filens væsen at kende. I forhold til tidligere er filen trådt noget i baggrunden. Dette er sket gradvist og i takt med, at den nye teknologi og nye arbejdsmetoder er vundet frem. Da filen stadig findes i enhver veludstyret værktøjskasse, og da den stadig anvendes jævnligt til visse opgaver, skal den også nævnes her. Filen File findes i mange forskellige typer, længder, tandstørrelser, finhedsgrader og former, og det er udelukkende arbejdets art, der bestemmer, hvilken fil man skal bruge. Filen består af anglen, der er uhærdet, og længden, der er hærdet. Filens længde udtrykkes i tommer. Enkelthugning Dobbelthugning Panserfil. USAG med to rækker tænder, som krydser hinanden. Herved fremkommer der små tandspidser, som gør den anvendelig til de mest forekommende arbejder. Den dobbelthuggede fil er da også den mest brugte filtype overhovedet. Den rasphuggede fil er forsynet med mange lige rækker af rasptænder. Filen anvendes sjældent og bruges kun til arbejde i træ, horn og kunststof aldrig stål. Panserfilen adskiller sig fra de huggede file ved, at tænderne er fræsede, og at disse er bueformede. Panserfilen er sjælden i smedeværkstedet, fordi den primært anvendes til tyndere plader (karrosseriplade). Den er god til store overflader i blødt stål, fordi den ikke laver ridser og mærker. Filens anatomi. Filtyper. Længde, hærdet Angel, uhærdet De fire mest an vendte filtyper Den enkelthuggede fil er, som det fremgår af illustrationen, hugget med en enkelt række tænder. Denne fil anvendes, hvor man ønsker en meget glat overflade, og til arbejde i meget hårde materialer. Den dobbelthuggede fil er hugget Filens finhedsgrad Filens finhedsgrad angives med specielle navne, idet den groveste fil hedder grovfil, herefter kommer så forfilen og sletfilen. Denne inddeling i finhedsgrad gælder dog kun, hvis der er tale om file af samme længde, og det er vigtigt at vide, at en kort grovfil kan være finere end en lang forfil. Som man næsten kan høre på navnene, behersker hver filtype hvert sit finhedsområde. Grovfile benyttes til grove overflader og skrubbearbejdning. Forfile benyttes til mellemfine overflader. Sletfile benyttes til fine overflader og sletbearbejdning. Grovfil Forfil Sletfil De tre finhedsgrader. Smede04.indd :45:17 140

143 Spåntagende bearbejdning 4 Firkantfil Fladfil (ansatsfil) Rundfil Halvrundfil Trekantfil Forskellige filtyper. Firkantfil Fladfil (ansatsfil) Rundfil Slibning Slibning hører bestemt til en af de spånbearbejdningsmetoder, som man inden for stålindustrien benytter sig meget af, men samtidig er det en af de farligste bearbejdningsmetoder overhovedet. Uheld ved slibning er særdeles velkendt på skadestuer, hospitaler og hos praktiserende læger landet over, og der er derfor al mulig grund til, at vi netop under slibning sætter ekstra fokus på sikkerheden. Slibning foregår langt overvejende maskinelt, hvorfor vi vil koncentrere os om denne bearbejdningsform. Det meste slibning udføres i dag fortrinsvis ved hjælp af slibeskiver og slibebånd, men også slibestifter og slibe kopper i alle mulige former og størrelser bliver mere og mere almindelige til specialopgaver. Det spåntagende princip for slibemateriel er ens for alle typer, idet de er forsynet med et antal skarpe korn, der nærmest skærer i materialet. Halvrundfil Trekantfil Bindemiddel Slibekorn Eksempel på filtypernes anvendelsesområde. Emne Slibeskive Filens form File findes i mange former, og de mest almindelige er fladfil, firkantfil, rundfil, halvrundfil og trekantfil. En speciel art af fladfilen, som skal nævnes her, er ansatsfilen. Denne fil er kun hugget på de to flade sider og ikke på kanterne. Ud over de nævnte filtyper findes der et utal af specialfile til ethvert formål. Der findes af gode grunde ingen regler for, hvilke filformer der skal bruges til hvilke opgaver. Man kan sige, at det beror på erfaring, rutine og forventet resultat. Der er dog opgaver, hvor en speciel filform er at foretrække frem for en anden. Herover ser du nogle forskellige eksempler. Princippet ved slibning. Smede04.indd :45:20 141

144 Slibning Lukas/Preben Z. Jensen A/S Klingspor/Danspor Slibestifter og slibekopper Det er ikke kun til vinkelsliberen, at udbuddet er stort. Der findes slibematerialer til snart sagt enhver tænkelig opgave. Lukas/Preben Z. Jensen A/S Klingspor/Danspor Der findes skivemateriel, som kan slibe eller skære i næsten ethvert ma teriale, fx stål, aluminium, rustfast stål, støbejern og messing, ligesom der fin des skiver, der kan arbejde i stenmaterialer. Slibe- og polereværktøjer Fleksible slibe- og polereværktøjer i form af slibebånd, lamelslibere, slibemåtter osv. Er i dag helt almindelige overalt i branchen. Smede04.indd :45:20 142

145 Spåntagende bearbejdning 4 Retningslinjer ved mærkning af slibemateriel I ISO 525 er det angivet, hvilke retningslinjer der skal følges ved mærkning af slibemateriel, nemlig: Fremstillingsland. Handelsnavn. Binde- eller slibemiddel (kornstørrelse og hårdhed). Skærehastighed i m/s. Dimension. Fremstillere af slibemateriel har i deres sammenslutning, som hedder Federation of European Producers of Abrasive Products (FEPA), udvidet detaljeringsgraden af de oplysninger, der er påkrævet i ISO 525, og har hermed lavet et sæt retningslinjer, som er mere omfattende: A Produktets form. B Dimension. C Slibemiddel. D Kornstørrelse. E Hårdhed. F Struktur (som er frivillig). G Bindemiddel. H Periferihastighed. Sikkerhedsmærkningen af slibemateriel er for slibeskivernes vedkommende som regel trykt på en pap- eller papirskive, der er fastgjort på siden af slibeskiven og for slibebåndenes vedkommende på indersiden af båndet. For mindre slibemateriel medfølger et lille sikkerhedscertifikat med de nødvendige data og oplysninger. Ens for al mærkning gælder dog, at det skal leve op til de internationale normer, som er beskrevet herunder. Hvis vi fx tager udgangspunkt i en slibeskive til en vinkelsliber (se figur), vil vi gennemgå hvert enkelt af de nævnte punkter fra A til H. Skiveform Fremstiller empholen für flächenschliff SECUR EXTRA 27E Tilladelsesnummer fra anerkendt prøveanstalt KDM 17 DSA 224 SUVA 236 suitable for large surface area STAHL STEEL ACIER GUSS CAST FONTE A30Qu-BF06 230x7x22,2 MADE IN AUSTRIA DURCH DEN HERSTELLER KONTROLLIERT GEMASS ONORM M m/s max. 664 o/min recommandeé pour surfacage Maks. tilladte periferihastighed i m/s Maks. tilladte omdr. pr. min. Sammensætning Dimensioner Skivekode for slibeskive. Smede04.indd :45:27 143

146 Slibning A Produktets form Som det fremgår, har slibeskiven form nr. 27 (27E ,2). Dette nr. henviser til FEPA s egen sikkerhedskode, hvor form nr. 27 er en slibeskive med forsænket centrum. Form nr. Billede og benævnelse Begrænsninger i forhold til brug Periferihastighed Begrænsning 41 Lige skæreskive Stationær eller pendelskæremaskine Skæring med maskinføring Skæring med manuel føring T < 0,02 D H 0,25 D D 600 T < 0,02 D H 0,25 D Frihåndsskæring 100 D 350 T < 0,02 D H 0,25 D 42 Skæreskive med forsænket centrum Stationær eller pendelskæremaskine Skæring med maskinføring Skæring med manuel føring U < 0,02 D H 0,25 D D 600 U < 0,02 D H 0,25 D Frihåndsskæring 80 D < 230 U < 4 mm H 0,25 D Slibeskive med forsænket centrum 27 Frihåndsslibning 80 D U 10 FEPA s sikkerhedskode i uddrag. Smede04.indd :45:28 144

147 Spåntagende bearbejdning 4 B Dimension Dimensionerne er angivet som 27E ,2, hvilket betyder, at skiven er 230 mm i diameter, 7 mm tyk, og hullet i midten er 22,2 mm i diameter. C Slibemiddel Her kan der normalt kun være tale om to muligheder, nemlig aluminiumoxid (korund), som mærkes med et A, og siliciumkarbid, som mærkes med et C. I dette tilfælde er skivens slibemiddel altså aluminiumoxid (A30Qu-BF06). Kornstørrelse 8 Kornstørrelse 24 Kornstørrelsen angives ud fra en international størrelse. D Kornstørrelse Kornstørrelserne angives ved et tal, som fortæller, hvor mange masker pr. tomme der lader en bestemt størrelse korn passere. Grov Medium Fin Meget fin Inddeling af kornstørrelser i finhedsgrader. Som det ses på skiven, er denne en korn 30-skive, altså en mediumskive (A30Qu-BF06). E Hårdhed Hårdheden angives med et bogstav fra A-Z, idet der dog også her er lavet en verbal deling. Bemærk, at det ikke er slibekornenes hårdhed, der er tale om, men alene den styrke, selve skiven er sammenholdt med. Vores skive er mærket med et Q og er altså hård (A30Qu-BF06). Det lille u efter Q et er en tillægsmærkning anvendt af producenten. Yderst blød Meget blød Blød Middel Hård Meget hård Yderst hård A E H L P T X B F I M Q U Y C G J N R V Z D K O S W Kode for slibeskivens hårdhed. F Struktur Ved struktur menes de enkelte slibekorns fordeling i selve bindemidlet. Spredningen i bindemidlet angives ved et tal fra Strukturen, som er frivillig at angive, er ikke angivet på vores slibeskive Lukket struktur Åben struktur Kode for slibeskivens struktur. G Bindemiddel Bindemidlet skal holde sammen på slibekornene og sørge for, at afrivningen af gamle slidte korn kan finde sted og erstattes af de nedenunder siddende skarpe korn. Når bindemidlet er afpasset efter det materiale, der skal bearbejdes, kaldes skiven for selvskærpende. Man regner almindeligvis med syv forskellige bindemiddeltyper: V = keramisk. R = gummi. RF = gummivævsforstærket. B = bakelit. BF = bakelit -vævsforstærket. E = schellak. Mg = magnesit. Smede04.indd :45:28 145

148 Slibning Slibe- og skæreskiver til vinkelslibere er tit vævsforstærkede for at stabilisere selve skiven og dermed øge sikkerheden. Bindemidlet i vores skive er altså BF = bakelit -vævsforstærket (A30Qu-BF06). Tallene 06 er en intern mærk ning anvendt af producenten. Periferihastighed (m/s) Skivens diameter Omdrejninger pr. minut (r/min) Sammenhængen mellem slibeskivers omdrejninger og periferihastighed/skærehastighed Skiven i det gennemgående eksempel har en diameter på 230 mm. Skivediameteren 230 findes i den venstre lodrette kolonne. Ud for denne værdi går man vandret til højre i tabellen, indtil man står under værdien for skivens periferihastighed (80 m/s). Nu kan omdrejningerne aflæses, nemlig omdr./min. Smede04.indd :45:28 146

149 Spåntagende bearbejdning 4 H Periferihastighed Højeste periferihastighed for vinkelslibere er sat til 80 m/s (meter i sekundet), hvilket også fremgår af vores slibeskive. Det angivne omdrejningstal på slibeskiven (her maks omdr./min.) må aldrig være mindre end omdrejningstallet på slibemaskinen. Ved indkøb og anvendelse af slibemateriel skal man være opmærksom på, at ovennævnte data fremgår af slibemateriellet, og at oplysningerne til brugeren overholdes, fx omdrejningstallet. Slibemaskiner Slibemaskiner er uundværlige, når det drejer sig om slibning, og der findes mange forskellige typer. De mest kendte og anvendte er som nævnt den lille og den store vinkelsliber, men også søjleslibere, bænkslibere, båndpudsere og hurtigslibere er meget brugt. En del slibemaskiner fås enten som eldrevne eller trykluftdrevne. Vinkelsliberen Vinkelsliberen hører til den mest anvendte og alsidige slibemaskinetype i smedeværkstedet og den farligste. Som allerede nævnt hører uheld med slibemaskiner og slibemateriel til de mest udbredte, og i dette selskab kommer vinkelsliberen ind på en førsteplads! Dårligt vedligeholdt materiel, utilsigtet brug af sliberen og intet eller mangelfuldt sikkerhedsudstyr hører til de værste syndere. I det efterfølgende vil vi derfor se nøje på vedligeholdelse, korrekt brug og sikkerhedsforhold. Vedligeholdelse Vedligeholdelse på elektriske slibemaskiner er ikke bare nødvendig det er også lovbefalet. I stærkstrømsreglementet er det fastslået, at: - elektriske maskiner og apparater skal holdes i god stand og renses med passende mellemrum. Det betyder, at de med intervaller af højst to måneder skal efterses og renses. Ved mistanke om fejl på materiellet skal det straks afleveres til eftersyn og eventuel reparation. Hvis der i den medfølgende manual fra leverandøren er specielle anvisninger om vedligeholdelse af udstyret, skal disse naturligvis også efterkommes, fx smøring, udskiftning af kul, gennemblæsning med trykluft osv. Lås for demontage af skiver (spindellås) Støttehåndgrebets monteringer Kunststofchassis Skrubskiver anvendes hovedsageligt til metal bearbejdning, men bruges også til sten og beton. Klingspor/Danspor Letmetalgearkasse Diverse slibeog skæreudstyr Vinkelsliber. Flangemøtrikker til fastgøing af div. skiver Selvafbrydende kul Afskærmning af skive Anker pansret med kunstharpiks Tandhjulsdrev Tre-i-enfunktionstast (starte-låse-udløse) Korrekt betjening Korrekt betjening af vinkelsliberen burde være en selvfølge, men er det langtfra. En fejl, der ofte ses, er forkert brug af skivemateriel. Vinkelsliberen kan udstyres med to hovedtyper af skiver: Slibeskiver (skrubskiver) eller skæreskiver. Skiver til vinkelslibere fås normalt i tre størrelser: 125, 180 og 230 mm i diameter. Størrelsen af skiven skal naturligvis passe til størrelsen af vinkelsliberen. Smede04.indd :45:30 147

150 Slibning Slibeskiven, som alene må bruges til slibning af det materiale, den er forudbestemt til, er op til 10 mm tyk og meget robust. Ved slibning skal skiven anbringes i en arbejdsvinkel i forhold til arbejdsstykket på ca. 35. Herved opnås det bedste forhold mellem skiveforbrug, kaldet skivens standtid, og den afslebne mængde materiale. Arbejdsvinklen mellem skive og arbejdsstykke. Skæreskiven er karakteristisk ved at være meget tynd, kun op til 3 mm tyk. Dette gør den meget stærk og stabil i radial retning og omvendt svag og ustabil i den aksiale retning. Da det som anført herover primært er den aksiale retning, der anvendes ved slibning, er det åbenlyst, at en skæreskive ikke må bruges til slibning! men kun til afkortning. Ved skæring og specielt med håndbetjent udstyr skal man sørge for, at emnet er godt fastspændt, så der ikke fremkommer bevægelser i den aksiale retning, idet dette i værste fald kan medføre sprængning af skiven. Radial retning Foruden de nævnte skiver findes der forskellige specielle skiver såsom lamelskiver, skiver med stålbørster, forskellige polérskiver og lignende. Ens for dem alle er, at skiven skal passe helt nøjagtig til maskinen og dens drivaksel, at det er de korrekte spændeflanger, der anvendes, at disse er lige store, og at spændemøtrikken altid er godt fastspændt, så slør og blafren af skiven undgås. For alle slibemaskiner gælder, at man ved skift af slibeskive skal forlade farezonen og lade den nye skive rotere i minut, før man belaster den. Gå ikke på kompromis med disse ting! Det kan i yderste konsekvens være dødsensfarligt. A Lamelskiver eller slibetallerkener har et meget lavt støjniveau og er sær ligt vel egnet til overfladeslibning, af gratning, fjer nelse af rust og glødeskaller og glat ning af svejsesømme. D d f D d f Aksial retning B Emnet Korrekt fastspænding af emnet. Korrekt fastspænding af skiver A Skivetype 27 og 42. B Skivetype 41 (jf. FEPA). Smede04.indd :45:34 148

151 Spåntagende bearbejdning 4 Søjlesliber med borslibeapparater mon - teret Borsliberne kan slibe bor mellem 6 og 45 mm. Stationære slibere Søjleslibere, bænkslibere og båndpudsere er såkaldte stationære slibere. Dvs. at de i modsætning til fx vinkelsliberen ikke kan flyttes. Materialet eller emnet må altså flyttes hen til sliberen. Heri ligger også deres begrænsning, idet de fortrinsvis anvendes til afslibning af fx grater på håndterbare, nyafkortede materialer, halvfabrikata og lignende. Bænksliberen benyttes traditionelt til slibning af bor og mejsler, reparation af værktøj og andre små slibeopgaver. Skiven KEF/Gimbel KEF/Gimbel KEF/Gimbel Bænksliber Bænksliberen er til de mindre slibe op gaver. Båndsliber (horisontal) med dobbeltud sugning Båndsliberen benyttes til bl.a. pudsning og polering af værktøjer. Slibebånd findes i næsten enhver tænkelig størrelse. Det er vigtigt, at sikkerhedsafskærmningen på sliberen er korrekt monteret, og at landet i takt med, at skiven slides, tilsvarende flyttes, så afstanden mellem skive og land altid er den mindst mulige. Som det fremgår af illustrationen, er landet den lille platform, som man støtter sit materiale på under slibningen. Afretning Afretning af slibeskiver på stationære slibere er i modsætning til vinkelsliberen nødvendig, fordi det her er sværere at få de selvskærpende egenskaber i skiven frem. Afretningen af en slibeskive til en stationær sliber foregår ofte ved hjælp af en såkaldt afretter. Værktøjer til afretning findes i forskellige typer og størrelser, men der er specielt to typer, som benyttes: Landet skal fastspændes under skivens vandrette diameter Afstanden skal være så lille som muligt, dog maks. 2 mm Afstanden mellem landet og skiven skal altid være mindst mulig. Kontrollér, at skiven ikke berører landet ved at dreje skiven med hånden, før den startes. Afriveren. Afretteren. Afriver. Afriveren består af en hel række hårde stålskiver eller stålruller med ujævn overflade, som, når de presses mod slibeskiven, knuser de yderste og nedslidte korn og dermed giver plads for de underliggende nye og skarpe korn. Smede04.indd :45:36 149

152 Slibning Lukas/Preben Z. Jensen Afretter i funktion Afretterruller er ofte indfattet med industridiamanter. Afretteren er forsynet med en rulle, hvori der er indfattet et hårdere materiale end slibeskiven. Ofte er der tale om en diamantskive, som med lethed afriver gamle og slidte korn. Diamantafrettere bruges mest til mindre skivestørrelser, da diamantruller er meget dyre, og hvor præcisionen af afretningen skal være stor. Husk, at der ved afretning skal bruges sikkerhedsbriller. Hurtigslibere Hurtigslibere anvendes til specielle slibeopgaver, hvor der der for også helt naturligt skal bruges specielt slibemateriel, bl.a. slibestifter og slibevifter. Tit er det opgaver, som stil ler store krav til nøj agtighed og overfladebeskaf fenhed som fx ved slibning og polering af rustfaste materialer. Hurtigslibere kan væ re enten luft- eller el drevne og er som re gel lange og tynde, hvilket i højere grad muliggør slib ning og polering på steder, som er svært til gængelige med almindelige slibe maskiner. Hurtigslibere monteret med slibe rundeller eller sliberinge er vel egnede til slib ning af flader og form dele. Klingspor/Danspor Klingspor/Danspor Hurtigslibere monteret med slibevifter og slibemopper er ideelle til fin be ar bejdning af fx rustfrit stål. Forskellige luftdrevne slibeværktøjer i midten en hurtigsliber. Sikkerhedsforholdene Sikkerhedsforholdene ved slibning og skæring er, som det allerede fremgår, af yderste vigtighed. Vi har allerede set på sikkerheden omkring korrekt skivevalg og -skift, korrekt anvendelse og vedligeholdelse af slibeudstyr og -materiel. Tilbage står valg af personlige værnemidler, så som: Slibebriller. Høreværn. Handsker. Åndedrætsværn. Slibebriller Det er påbudt at bruge slibebriller ved al slibning, og i den forbindelse er det værd at vide, at ikke alle typer af slibebriller lever op til Arbejdstilsynets krav. Vælg derfor kun slibebriller, der er godkendte! Høreværn Alle steder, hvor støjniveauet er 85 db(a) og derover, er høreværn påbudt, hvilket betyder, at det i langt de fleste tilfælde vil være nødvendigt at anvende høreværn ved slibning og skæring. Handsker Handsker skal anvendes og skal passe til den pågældende arbejdssituation. Åndedrætsværn Åndedrætsværn kan være nødvendigt, hvis der slibes eller skæres i stærkt forurenet materiale som fx rust, maling, kemikalier osv. På samme måde vil slibe- og skærearbejde i fx rustfaste og galvaniserede materialer kræve åndedrætsværn og i nogle tilfælde friskluftforsynet åndedrætsværn. Smede04.indd :45:39 150

153 Spåntagende bearbejdning 4 A Spindeldok B Spindeldok Gearkasse Gearkasse Tilspændingshåndtag Tilspændingshåndtag Motor Motor Borespindel Søjle Borespindel Søjle Plan Plan Fod Fod Søjle- og bænkboremaskinernes hoveddele A Søjleboremaskine. B Bænkboremaskine. Boring, sænkning og rivning Bearbejdningsformerne boring, sænkning og rivning udføres i dag næsten udelukkende maskinelt, dvs. med en boremaskine af en eller anden type. Boremaskiner De mest anvendte boremaskiner i smedeværkstedet er el-håndboremaskinen, bænkboremaskinen og søjleboremaskinen. Af andre boremaskiner skal nævnes radialboremaskinen, specialboremaskiner med flere borehoveder og drejebænken. Disse hører dog i almindelighed under maskinarbejderens arbejdsområde og vil ikke blive behandlet yderligere her. Om man bruger den ene eller den anden maskine til boreprocessen, er i princippet ligegyldigt. Det, man ønsker at opnå, er, at boret (eller emnet som i drejebænken) kommer til at rotere dette kaldes hovedbevægelsen og at man kan påvirke boret med et vist tryk dette kaldes for tilspændingsbevægelsen. Boring må betragtes som en grov bearbejdningsform, der ikke stiller de store krav til målnøjagtighed, geometrisk form og ruhed. I langt de fleste tilfælde er kvaliteten af et hul boret med et almindeligt bor god nok, men stiller man øgede krav til kvaliteten, er anvendelse af sænker eller rival nødvendig for at opnå det ønskede resultat. Spiralboret Spiralboret er uden sammenligning det mest anvendte bor inden for jernindustrien. Boret fremstilles normalt i high-speed-stål (HS-stål) og findes i en del varianter. Men uanset borets ydre er anatomien den samme for alle spiralbor. Smede04.indd :45:43 151

154 Boring, sænkning og rivning 2 3 Hoved- og tilspændingsbevægelse. Som det fremgår, består boret af mange navngivne enkeltdele, men vigtigst for et godt boreresultat er dog hovedskærene (styrekanterne) og tværskæret, fordi det er her, det største slid på boret viser sig. Det er også her, vi ved slibning af boret har størst indflydelse på dets fremtidige boreegenskaber. Uddrivertap 1 1 Hovedbevægelse. 2 Tilspændingsbevægelse. 3 Bordiameter. Skaft Tværskæret er særligt udsat for slid, fordi boret i midten ingen skærehastighed har. Tværskæret har endvidere en dårlig spånvinkel, som resulterer i en nærmest slidende eller knusende bearbejdning. Af den totale tilspændingskraft, der er på boret, regner man med, at tværskæret optager procent. Resten optager hovedskærene. Hovedskærene er yderst forsynet med en styrekant. Denne kant er af indlysende grunde den del af boret, der roterer hurtigst og dermed også udsættes for det største slid. Det er under normale omstændigheder nedslidningen af hovedskæret og styrekanten, der er bestemmende for, hvornår et bor skal slibes. Borets mål og vinkler Overholdelse af borets mål og vinkler er af afgørende betydning ved slibning og vedligeholdelse. Hvor det er muligt, bør slibning af bor foregå i en dertil indrettet slibemaskine, så man sikrer, at alle mål og vinkler overholdes. Langt de fleste smede vil dog før eller siden blive udsat for at skulle slibe et bor i hånden, og her er det vigtigt at vide, hvordan et bor slibes, og hvordan det tilpasses det materiale, man ønsker at bearbejde. Fx er der forskel på, om man ønsker at bore i almindeligt stål eller i rustfast stål. Hovedskær Frigangsflade Hovedskær Spiralborets anatomi. Spiralvinkel Styrekant Spidsningsvinkel Frigangsvinkel Styrekant Tværskær Som vi så tidligere, findes der specielle slibemaskiner til slibning af bor. Ved bearbejdning af almindeligt stål skal spiralboret slibes med en spidsningsvinkel på 118 fordelt med 59 på hver side af borets midterlinje. Tværskæret skal være 55 i forhold til skærets kant. Som ved andre skærende værktøjer skal skæret ligge lidt fremme for frigangsfladen, ellers vil denne slæbe hen ad materialet og hindre skæret i at få fat. Frigangsvinklen skal være størst ved 59 Slibelære Denne bruges til kontrol af hovedskærets kanter samt spidsningsvinkel. Smede04.indd :45:44 152

155 Spåntagende bearbejdning 4 borets spids (25 ) og mindst ved borets styrekant (6 ). Det er bl.a. denne detalje, der gør, at anvendelsen af specialudstyr til slibning anbefales. For at sikre, at hovedskærets kanter bliver lige lange, og at man opnår korrekt spidsningsvinkel, bør man bruge en såkaldt slibelære. Som det er nævnt, og som det fremgår af skemaet herunder, er det materialet, der skal bearbejdes, der er bestemmende for borets spidsningsvinkel og spiralvinkel. Materiale Spidsningsvinkel i Spiralvinkel i (*) Stål og støbejern Messing Aluminiumlegeringer Magnesiumlegeringer Rustfaste, varmefaste stål Træ * Spiralvinklen kan ikke forandres ved slibning. Her må man købe et nyt bor. Borets spidsnings- og spiralvinkel ved boring i forskellige materialer. Borets anvendelse er naturligvis det, det hele drejer sig om. Det kræver dog en smule indsigt, før man er i stand til at bore et cylindrisk hul hurtigt og præcist i den ønskede kvalitet og i et næsten hvilket som helst materiale. Cylindriske bor med forskellige spiralvinkler. Opspænding af bor Opspænding af bor foregår normalt på én af to måder: 1. For små bor op til mm gælder, at disse som regel er forsynet med et cylindrisk skaft. Disse bor kræver, at boremaskinen er forsynet med en stilbar selvcentrerende borepatron, hvor boret kan fastgøres. Denne type borepatron spændes i de fleste tilfælde med en speciel nøgle. Nogle lader sig også spænde med hånden. Selvcentrerende borepatroner er kun beregnet til cylindriske bor. 2. Større bor lader sig derimod ikke fastholde i en almindelig borepatron. I stedet anvender man bor med konisk skaft. Skaftet ender i en slags tap, som kaldes for uddrivertappen. Der findes flere konustyper, men her i landet bruger vi mest typen morsekonus. Borets koniske skaft passer hårfint op i en tilsvarende konisk holder på boremaskinen, og det er friktionen mellem disse to samt ud drivertappen, der holder bo ret på plads i ma skinen. Uddrivertappens primære opgave er dog at virke som støtte for uddriverværktøjet, når bo ret igen skal løsnes. Et bor med konus løsnes (ud drives) med det såkaldte ud dri verværktøj. USAG Smede04.indd :45:44 153

156 Boring, sænkning og rivning Borets omdrejningstal og tilspænding Borets omdrejningstal og tilspænding er to værdier, der er særdeles vigtige for at få et godt resultat. Som vi husker fra tidligere, er borets ene hovedbevægelse rotationen eller sagt med et andet ord omdrejningerne. Borets anden hovedbevægelse er dets tryk på emnet eller sagt med et andet ord tilspændingen. Omdrejningstal og tilspænding er afhængige af flere faktorer, nemlig borets størrelse, borets type, graden af køling og naturligvis det materiale, der skal bores i. Køling og smøring Køling og smøring er nødvendigt for at lette friktionen mellem boret og arbejdsstykket. Når man køler og smører, forlænger man borets levetid, får bedre måloverholdelse, pænere overflade og letter spånafgangen. I skemaet herunder kan du se, hvilke køle- og smøremidler der skal anvendes ved de mest almindelige boreprocesser. Materiale Stål, legeret og ulegeret Støbejern Messing Aluminiumlegeringer Magnesiumlegeringer Rustfaste stål Køle-/smøremiddel Sulforiseret skæreolie eller olieemulsion Tørt eller olieemulsion Skæreolie, olieemulsion eller rapsolie Skæreolie eller olieemulsion Tørt, trykluft aldrig vandholdige væsker Sulforiseret eller kloreret skæreolie Køle- og smøremidler til forskellige materialer. Ved indkøb og anvendelse af køle- og smøremidler bør man også tænke på, at midlerne ud over at være effektive til arbejdet skal være venlige over for bl.a. hud, øjne, lunger og miljøet. Opmærkning af emnet Opmærkning af emnet er nødvendig, hvis hullerne skal placeres nøjagtigt i emnet. Når opmærkningen er gennemført, laver man et mærke med kørner og hammer der, hvor hullerne skal være. Kørnermærket hjælper boret til at ramme opmærkningen nøjagtigt. Opmærkning med kørner Det er kørnermærket, der hjælper med at styre boret på plads, når man påbegynder sin boring. I langt de fleste tilfælde er denne måde at opmærke på tilstrækkelig og giver et fint resultat. Men der kan dog være situationer, hvor man må benytte andre metoder for at styre boret med den fornødne nøjagtighed, fx ved boring af cylindriske emner, hvor der skal bores tæt på kanten af et emne, og i lignende situationer. Boring med borelære Boring med borelære kan som sagt være nødvendig for at styre boret nøjagtigt ind i emnet, eller hvor der er tale om serieproduktion af huller. En borelære er ikke andet end et specielt værktøj, en slags skabelon, som er fremstillet til at løse netop denne ene boreopgave. Borelæren er forsynet med hærdede borebøsninger, der skal styre boret og samtidig tåle sliddet fra det roterende bor. Boring i tyndplade Boring i tyndplade med store bor er en risikabel affære, fordi boret har en tendens til at hugge i. Man kan begrænse faren for ihugning ved at slibe boret med en mindre frigangsvinkel. Dvs. at tværskærets vinkel i forhold til hovedskærets skal være over 55. På trods af dette skal man sørge for, at emnet er fastspændt og ligger på et stabilt underlag, eventuelt et stykke hårdt træ. Smede04.indd :45:45 154

157 Spåntagende bearbejdning 4 Borelære forsynet med hærdede borebøsninger til styring af boret. Sænkning Sænkning bruges, hvor boring med spiralbor er for unøjagtigt, og hvor der stilles større krav til det cylindriske hul med hensyn til målenøjagtighed og geometrisk form. Sænkeren er i modsætning til spiralboret uden tværskær og udstyret med enten tre eller fire styrekanter, hvilket gør sænkeren mere stiv og stabil. Som det fremgår af figuren, skærer sænkeren kun med endeskærene. Dette betyder selvfølgelig, at der forud for anvendelsen af sænkere skal være boret for med et almindeligt og lidt mindre spiralbor. Fastspænding af emnet Fastspænding af em net er som allerede nævnt sær deles vigtig for både boreresultatet og sikkerheden. Som om talt under afsnit tet om værktøjer findes der mange forskellige Fastspændt emne på boreplan Det er vigtigt, at emnet er ordentligt fastspændt til boreplanet, før boringen påbegyndes. holde værktøjer til fastspænding af emnet på bordet eller boreplanet, fx hjælpeskruestik, skruetvinger, spænde jern, spænde- og klemtænger m.m. Spiralvinkel Frigang Styrekant Frigangsflade Hovedskær Spidsningsvinkel Spånnot Kernediameter Frigangsflade Spiralsænker med benævnelser. Smede04.indd :45:46 155

158 Gevindskæring Rivning Rivning benyttes, hvor man stiller ultimative krav om målenøjagtighed, geometrisk form og ruhed. Disse krav kan være svære at opfylde med bor og sænker. Til rivning benyttes en rival. Rivalen har endnu Rival til manuel bearbejdning med flere styrekanter vindejern. end både boret og sænkeren og dermed også en større stivhed og nøjagtighed. Rivalen anvendes derfor også tit som det afsluttende værktøj, efter at boret og sænkeren har været brugt. Rivalen benyttes primært til maskinel bearbejdning, men kan også betjenes manuelt. Rivalen til manuel brug vil kunne genkendes på den firkantede ende på skaftet, som passer til vindejernet. Fælles for sænkere og rivaler gælder, at de findes i mange forskellige former og til lige så mange forskellige formål. Da brugen af sænkere og rivaler inden for smedebranchen er minimal, vil omdrejningstal, tilspændning og anvendelse af køle- og smøremiddel kun blive nævnt for stål og støbejern. Materiale Sænker Rival Køle-/smørremiddel Stål v = v = 5-6 Skæreolie s = 0,1-0,65 s = 0,3-0,75 Støbejern v = v = 6 Tørt, skæreolie eller s = 0,15-0,7 s = 0,5-3 petroleum v = skærehastighed i m pr. min s = tilspænding i mm pr. omdrejning Skærehastighed, tilspænding og køre- og smøremiddel ved brug af sænker og rival. Gevindskæring Manuel gevindskæring Manuel gevindskæring udføres med specialværktøj. Til hver eneste gevindstørrelse og gevindtype skal der bruges to forskellige typer af skærende værktøjer, nemlig en snittap til indvendig gevindskæring (i huller) og en skærebakke til udvendig gevindskæring (på aksler og bolte). Gevindtyper Der findes flere typer gevind. Man arbejder normalt med fem grundformer, som alle henviser til gevindets profil, nemlig trekantgevind, trapezgevind, savgevind, rundgevind og fladgevind. A C E Skrue Skrue Møtrik Møtrik Møtrik A Skærende værktøjer A Skærebakke til udvendig ge vindskæring. B Gevindtap til indvendig gevindskæring. B D Skrue Skrue B Møtrik Møtrik Skrue De fem gevindgrundformer A Trekantgevind. B Trapezgevind. C Savgevind. D Rundegevind. E Fladegevind. Smede04.indd :45:46 156

159 Spåntagende bearbejdning 4 Trekantgevind er den gevindform, der er mest almindelig i Danmark og resten af verden. Inden for smedebranchen er følgende de mest anvendte gevindtyper: ISO-metrisk gevind 60 (udtrykkes i millimeter). ISO-rørgevind 55 (udtrykkes i tommer). ISO står for International Standard Organisation og markerer hermed, at der er tale om standardiserede gevindtyper. Hertil kommer nogle særlige typer af tommegevind, der ikke bruges særlig meget, men som man fra tid til anden støder på, specielt ved engelske/amerikanske maskiner og udstyr: Whitworth-gevind 55 (WG). UNC-gevind 60 (UNC står for groft gevind). UNF-gevind 60 (UNF står for fint gevind). UNEF-gevind 60 (UNEF står for ekstra fint gevind). Trapez-, sav- og rundgevind benyttes næsten udelukkende som såkaldte bevægelsesgevind. Bevægelsesgevind bruges fx til spindler til drejebænke, hydrauliske pressere osv. Fladgevind bruges næsten ikke mere. Gevindskæring kan i alle mindre dimensioner udføres såvel manuelt som maskinelt. Gevinddimensioner fra mm og opefter bør, hvor det er praktisk og produktionsmæssigt muligt, skæres maskinelt. A hul skal naturligvis være en smule mindre end gevind-tappens inderdiameter. I skemaet på næste side kan man se størrelsen på gevindbor for de mest anvendte håndskårne gevindstørrelser. Gevindstørrelsen ved metrisk gevind angives med forkortelsen M. B Vindejern A Almindeligt vindejern. B Top-vindejern. 8 9 M10 8,5 Dybde Gevindhul For at kunne skære et 10 mm gevind (M10) skal der bores et gevindhul med Ø 8,5 mm. Håndsnittappen Håndsnittappen er, som ordet siger, beregnet for manuel gevindskæring. Håndsnittappen kaldes også for normalsnittappen, fordi der findes mange forskellige specialtyper af snittappe. Disse specialtyper er primært beregnet til maskinel bearbejdning. Håndsnittappe er normalt forsynet med lige not og har en spånvinkel på 6-7. Til at dreje tappen anvender man et vindejern, som fastgøres på toppen af gevindtappens skaft. Der findes flere typer af vindejern. For at kunne lave indvendigt gevind er det nødvendigt først at bore et hul, et såkaldt gevindhul. Dette 7 1 Spånnot. 2 Skær. 3 Notbredde. 4 Kerne. 5 Spånvinkel. 6 Bagslibning. 7 Ansnitlængde. 8 Gevindlængde. 9 Totallængde. Snittap med betegnelser Smede04.indd :45:47 157

160 Gevindskæring M Stigning i mm Metrisk gevind (M), ISO-60 Maksimum indvendig diameter i mm Gevindbor 3 0,50 2,594 2,5 4 0,70 3,417 3,3 5 0,80 4,329 4,2 6 1,00 5,147 5,0 8 1,25 6,917 6,8 10 1,50 8,686 8,5 12 1,75 10,446 10,2 14 2,00 12,205 12,0 16 2,00 14,205 14,0 Gevindtabel. Der findes tre varianter af normalsnittappen inden for hver gevindstørrelse. Forskellen på de tre varianter er udelukkende graden af tilspidsning af gevindtappen. Den tap, der er mest tilspidset, kaldes spidstappen (Stappen). Tappen med mellemtilspidsning kaldes mellemtappen (M-tappen). Tappen, der er mindst tilspidset, kaldes bundtappen (B-tappen). A B C Valg af snittap ved manuel gevindskæring Valget af snittap ved manuel gevindskæring er styret af, om hullet er gennemgående, eller om der er tale om et bundhul. Med standardtappe skal man ved gennemgående huller vælge spidstappen (S-tappen) til lange huller og mellemtappen (M-tappen) til korte huller. Tappen bør ikke skrues tilbage under gevindskæringen. Ved gevindskæring af bundhuller benyttes alle tre tappe startende med spidstap, derefter mellemtap og bundtap. Ved gevindskæring i bundhuller skal tappene altid drejes et stykke tilbage, og et bundhul skal altid bores dybere end gevindets længde for at gøre plads til spåner. Den aktuelle dybde kan for hver gevindstørrelse og -type aflæses i DS 44. Ved gevindskæring af enhver art skal man sørge for, at tappen ved iskruning er vinkelret på materialet, dels for at få et helt lige gevind, og dels, for at tappen ikke skal overbelastes og dermed knække. Det er også vigtigt, at alle gevindhuller rejfes inden gevindskæring. Gevindtappe A S-tap. B M-tap. C B-tap. Gevindtap med skrællesnit i gennemgående hul. Smede04.indd :45:47 158

161 Spåntagende bearbejdning 4 Valg af snittap ved maskinel gevindskæring Valg af snittap ved maskinel gevindskæring bestemmes dels af hultypen og dels af materialet. Hultypen be stemmer, hvilken vej spånerne kommer ud, og materi alet bestemmer spånvinklen. Ved maskinel bearbejdning, hvor skærehastighederne er langt større end ved manuel bearbejdning, er man nødt til at have tappe med forskellige spånvinkler, som passer til de forskellige materialetyper, for at få et godt resultat. Gevindtap i bundhul Ved boring af bundhuller skal der være plads til spåner. Normalsnittappen er velegnet til de fleste materialer. Der findes dog materialer, som kræver specialtappe for at kunne bearbejdes, bl.a. kortspånet messing og rustfast stål. På disse specialtappe er skæret slebet på en speciel måde, ligesom spånvinklen er en anden. Maskinsnittappe Maskintappe adskiller sig fra almindelige håndsnittappe på et par områder. Fx skal der under hele bearbejdningen kun benyttes én maskinsnittap og ikke tre som ved manuel skæring. Dog skal man vælge en tap, der passer til enten gennemgangshuller eller bundhuller. Maskintappe er som regel fremstillet med lige- eller højresnoet not. Om man skal vælge den ene eller den anden type, afhænger af arbejdet, der skal udføres. Maskintappe med lige not er gode til at arbejde i kortspånede materialer eller langspånede materialer i korte huller. Maskintappe med højresnoet not er beregnet til bundhuller, fordi disse skyder spånerne bagud. A B 120 Diameter A Vinkelkontrol af snittap. B Rejfning af gevindhul i 120. Forskellige typer maskinsnittappe. Smede04.indd :45:48 159

162 Gevindskæring Materiale Skærehastighed m/min (V) Spånvinkel Smørremiddel Støbejern (blødt) Emulsion/skæreolie Støbejern (hårdt) Emulsion/skæreolie Stål til 450 N/mm 2 Stål til 700 N/mm 2 Stål over 450 N/mm Skæreolie Skæreolie Skæreolie Rustfast stål Skæreolie Værktøjsstål Skæreolie Kobber Skæreolie Aluminium (støbt) Aluminium (trukket) Specialemulsion Tabel A. Ud over de nævnte findes der en del specialtappe, som er gode inden for hvert deres område. Har man et specielt gevindproblem, kan det betale sig at tale med virksomhedens snittapleverandør: Måske findes der en maskintap, der kan løse netop dette problem. På skemaet i tabel A kan skærehastighed, spånvinkel og smøremiddel aflæses for maskinel gevindskæring i de mest almindelige materialer. I tabel A er skærehastigheden (V) udtrykt i meter pr. minut, men boremaskinens eller drejebænkens gear indstilles til at arbejde med omdrejninger pr. minut. I tabel B kan man omsætte skærehastigheden fra meter pr. minut til omdrejninger pr. minut. Eksempel: Der skal maskinelt skæres 12 mm gevindhul i stål til 450 N/mm². Skærehastigheden aflæses i tabel A til 20 meter pr. minut. I tabel B aflæses rækken ISO-M vandret ud for 12 mm, indtil den falder sammen med den lodrette række ud for skærehastigheden 20 meter pr. minut. Her kan omdrejningstallet aflæses til 530. Gevinddiameter Omdrejninger pr. minut Tomme ISO-M Når skærehastigheden V (m/min) er: Rørgev. (Inch) mm / / / / / / / 4 1/ / / 8 5/ / 2 3/ / 8 7/ / / / / Tabel B. Smede04.indd :45:49 160

163 Spåntagende bearbejdning 4 Gevindbakken Gevindbakken benyttes som nævnt til at skære udvendigt gevind ved fremstilling af bolte, gevindstænger og lignende. Der findes gevindbakker til stort set alle typer af gevind. Langt de fleste gevindbakker har en standardspånvinkel på 15. Denne spånvinkel passer til de fleste materialer, dog ikke alle. Den mest anvendte gevindbakke er patentbakken. Patentbakken er en firkantet bakke med trapezformet tværsnit. Bakkens specielle udformning gør det muligt ved placering i en skæreklup at skubbe den hen til det hul i kluppen, der passer til bakkens hul. Hullet i kluppen hjælper med at centrere bakken over det emne, der skal skæres. Patentbakken kan i modsætning til snittappen bruges til såvel manuel som maskinel bearbejdning. Maskinel skæring af udvendigt gevind Maskinel skæring af udvendigt gevind kan foretages med en almindelig firkantet skærebakke, som indsat i enten en normal klup eller i en specialklup kan monteres på drejebænken. Ud over disse metoder kan drejebænken også monteres med et gevindskæreapparat, som er forsynet med løse gevindskærebakker. De løse gevindbakker kan justeres. Generelt for maskinel gevindskæring Ser man bort fra drejebænken og de bearbejdningsmetoder, der her anvendes til de større gevindstørrelser, er de grundlæggende principper for indvendig og udvendig gevindskæring ens, uanset om det foregår manuelt eller maskinelt. De afgørende forskelle ligger i værktøjerne og udstyret. Firkantet patentbakke med tilhørende klup for manuel gevindskæring. Der findes forskellige udformninger på bakker. Nogle er runde med en slids til fastgørelse i en specialklup. En anden type er sekskantet som et bolthoved og kan derfor drejes med fx en skiftenøgle. Denne type anvendes primært til opskæring af gammelt eller beskadiget gevind i montagesituationer. Et stykke rundstål, der skal forsynes med gevind, skal først affases, således at bakken kan få godt fat i emnet. Fælles for al gevindskæring gælder, ligesom ved boring, at der skal smøres og køles. Andre typer af gevindbakker. Gevindskæreapparat med bøjle, der styrer apparatets tilbageløb. Her vist med gevindtap. Smede04.indd :45:50 161

164 Gevindskæring Maskinerne, der bruges, er normalt almindelige bænkeller søjleboremaskiner, der i stedet for et bor forsynes med et gevindskæreapparat, hvis opgave det er at muliggøre, at tappen lynhurtigt kan dreje både højre og venstre om alt efter, om tappen skal skære gevind eller drejes fri af materialet. Denne proces foregår i øvrigt uden at stille på selve boremaskinen. Derudover findes der flere forskellige typer af disse gevindskæreapparater. Nogle kan køre med flere bor på en gang. Andre har en speciel udløsermekanisme, der muliggør, at man kan skære bundhuller uden at knække tappen osv. Som nævnt kan maskintappen også monteres på en drejebænk, enten med vindejern eller i et gevindskæreapparat. Nogle gevindskæreapparater kan både arbejde med gevindtap og -bakke. Gevindskæring i større dimensioner Gevindskæring i større dimensioner og med store krav til gevindets mål og profil er normalt en opgave, der løses på drejebænken, uanset om der er tale om indvendigt eller udvendigt gevind. I disse tilfælde fremstilles gevindet ved hjælp af specialfremstillet gevindstål, som tager højde for gevindets geometri På drejebænken kan gevindet skæres med et specialslebet gevindstål. Smede04.indd :45:50 162

165 Svejsning 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:

166 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 :56:38 164

167 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 :56:38 165

168 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 :56:39 166

169 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 :56:39 167

170 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 :56:40 168

171 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 :56:41 169

172 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 :56:42 170

173 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 :56:42 171

174 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 :56:43 172

175 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 :56:44 173

176 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 :56:45 174

177 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 :56:45 175

178 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 :56:46 176

179 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 :56:46 177

180 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 :56:47 178

181 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 :56:48 179

182 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 :56:48 180

183 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 :56:48 181

184 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 :56:54 182

185 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 :56:58 183

186 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 :57:01 184

187 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 :57:02 185

188 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 :57:09 186

189 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 :57:11 187

190 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 :57:14 188

191 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 :57:14 189

192 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 :57:26 190

193 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 :57:33 191

194 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 :57:35 192

195 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 :57:38 193

196 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 :57:56 194

197 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 :57:59 195

198 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 :58:00 196

199 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 :58:01 197

200 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 :58:01 198

201 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 :58:03 199

202 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 :58:03 200

203 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 :58:12 201

204 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 :58:15 202

205 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 :58:16 203

206 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 :58:19 204

207 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 :58:23 205

208 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 :58:26 206

209 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 :58:31 207

210 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 :58:36 208

211 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 :58:42 209

212 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 :58:45 210

213 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 :58:46 211

214 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 :58:49 212

215 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 :58:49 213

216 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 :58:50 214

217 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 :58:51 215

218 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 :58:51 216

219 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 :58:56 217

220 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 :59:01 218

221 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 :59:02 219

222 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 :59:02 220

223 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 :59:02 221

224 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 :59:03 222

225 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 :59:05 223

226 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 :59:10 224

227 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 :59:10 225

228 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 :59:17 226

229 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 :59:26 227

230 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 :59:27 228

231 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 :59:35 229

232 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 :59:49 230

233 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 :59:55 231

234 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 :59:57 232

235 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 :00:00 233

236 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 :00:00 234

237 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 :00:00 235

238 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 :00:10 236

239 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 :00:15 237

240 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 :00:29 238

241 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 :00:32 239

242 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 :00:40 240

243 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 :00:42 241

244 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 :00:44 242

245 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 :00:48 243

246 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 :00:49 244

247 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 :00:49 245

248 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 :00:50 246

249 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 :00:51 247

250 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 :00:52 248

251 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 :00:53 249

252 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 :00:59 250

253 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 :01:00 251

254 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 :01:00 252

255 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 :01:07 253

256 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 :01:13 254

257 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 :01:14 255

258 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 :01:17 256

259 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 :01:19 257

260 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 :01:20 258

261 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 :01:22 259

262 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 :01:25 260

263 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 :01:29 261

264 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 :01:50 262

265 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 :01:54 263

266 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 :02:10 264

267 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 :02:13 265

268 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 :02:15 266

269 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 :02:18 267

270 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 :02:19 268

271 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 :02:21 269

272 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 :02:22 270

273 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 :02:24 271

274 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 :02:30 272

275 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 :02:47 273

276 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 :02:52 274

277 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 :02:54 275

278 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 :11:15 276

279 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 :11:32 277

280 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 :11:38 278

281 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 :11:43 279

282 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 :11:49 280

283 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 :11:51 281

284 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 :11:51 282

285 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 :11:55 283

286 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 :11:57 284

287 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 :12:01 285

288 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 :12:02 286

289 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 :12:03 287

290 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 :12:03 288

291 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 :12:04 289

292 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 :12:04 290

293 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 :12:07 291

294 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 :12:23 292

295 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 :12:27 293

296 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 :12:31 294

297 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 :12:32 295

298 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 :12:33 296

299 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 :12:36 297

300 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 :12:37 298

301 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 :12:39 299

302 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 :12:42 300

303 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 :12:42 301

304 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 :12:45 302

305 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 :12:55 303

306 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 :12:56 304

307 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 :12:57 305

308 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 :12:59 306

309 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 :13:00 307

310 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 :13:00 308

311 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 :13:00 309

312 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 :13:01 310

313 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 :13:01 311

314 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 :13:02 312

315 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 :13:02 313

316 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 :13:03 314

317 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 :13:03 315

318 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 :13:04 316

319 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 :13:04 317

320 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 :13:04 318

321 Værktøjer Værktøjer Håndværktøj Hammeren Hammeren er stadig et af de værktøjer, som smeden anvender allermest, og dens historie er lige så lang som menneskets. Hammeren findes i et utal af forskellige typer. Hver type har egenskaber, som gør den anvendelig til helt specielle opgaver inden for snart sagt alle fagområder. Vi vil i det efterfølgende se på de hamre, der hører til smedens arbejdsområde. Bænkhammeren Bænkhammeren er den mest anvendte hammer i smedeværkstedet og udmærker sig ved at være anvendelig til langt de fleste opgaver. Pennen Banen Almindelig penhammer med skaft. USAG 2 Bænkhammeren består af et hoved og et skaft. Hovedet har i den ene ende banen og i den anden ende pennen. Banen er rund og let kuplet, mens pennen kan variere i facon. Pennen er i langt de fleste tilfælde kileformet og bærer navnet almindelig penhammer. Pennen kan også have form som en kugle, og hammeren hedder så kuglepenhammer. Kuglepenhammeren er specielt anvendelig til kupling og strækning. Bænkhammeren findes ligesom alle andre hamre i forskellige størrelser og vægte. Størrelsen eller vægten på bænkhammeren kan som regel aflæses på hovedets side, hvor det er angivet enten med et tal fra 0-5, hvor 0 eren er den letteste, eller med den aktuelle vægt. Vægten på hamrene svinger lidt alt efter mærke, imellem ca. 250 og g. Håndhammeren Håndhammeren er en hammer, som igennem århundreder har været anvendt til smedning. Dens anvendelsesområde er lige så bredt som bænkhammerens. Man kan med god ret kalde den bænkhammerens storebror, fordi den med sin større vægt (1-2 kg) kan klare arbejdsopgaver, hvor bænkhammeren er for lille. Håndhammeren er indrettet på samme måde som penhammeren med kileform i den ene ende af hammerhovedet. Kuglepennen USAG Banen Kuglepenhammer. Håndhammer. Gimbel Smede02.indd :33:

322 Håndværktøj Forhammeren Forhammeren har ligesom håndhammeren sin oprindelse fra smedningen og ligner da også denne til forveksling. De eneste forskelle er det noget længere skaft, som man fatter om med begge hænder, og det tungere hoved, som kan veje imellem 3 og 10 kilo. Forhammeren anvendes til de noget tungere arbejder som fx opog tilretning. Træhammeren Træhammeren er forsynet med et hoved af hårdt træ og anvendes inden for samme område som gummihammeren. Ulempen ved træ hammeren er dog, at hovedet er ret følsomt og nemt går i stykker. Habero/VVT GRUPPEN Træhammer. Forhammer. Gummihammeren De hidtil nævnte hamre er alle af indlysende grunde udstyret med et hoved, der er hårdere end de ståltyper og metaller, der almindeligvis bruges i smedebranchen. Det er dog ikke alle materialer, der tåler slag med en almindelig hammer. Det kan være af enten tekniske eller af synsmæssige grunde, da der kan opstå revner, buler osv. I disse tilfælde kan man med fordel anvende hamre med hoveder, der er blødere end det materiale, man arbejder med. Gummihammeren er forsynet med et hoved af hårdt gummi. Den anvendes inden for tyndpladebearbejdningen i såvel stålplade som mere ædle metaller ved opretning, bukning osv. Gummihammer. Habero/VVT GRUPPEN Habero/VVT GRUPPEN Kunststofhammeren Kunststofhammeren findes i to typer. På den ene er hele hovedet af kunststof som fx nylon, på den anden er det kun banerne, der er af kunststof. Kunststofhammeren udmærker sig ved at være tungere end de fleste andre hamre med bløde baner og kan derfor slå hårdere, ligesom hovedet eller banerne nemt kan udskiftes ved nedslidning. USAG Plastikbaner Plastikbaner Kunststofhammer med udskiftelige plastikbaner. Hammerskafter De fleste hamre inden for smedebranchen er udstyret med skafter af træ. Det skyldes, at træ er rart at holde ved, og at det dæmper de rystelser og svingninger, der opstår, når man slår imod emnet, meget bedre end hamre med skafter af fx jern. Rystelser, som ellers ville blive overført til hænder og arme, hvilket er trættende i det lange løb. Der anvendes forskellige hårde og seje træsorter som fx bøg og ask, men mest anvendt er dog det amerikanske valnøddetræ hickory. I de senere år er skafter af kunststof blevet mere udbredte, fordi de er stærke og lette. Smede02.indd :33:35 320

323 Værktøjer 2 A Således anbringes kilen A Rigtigt. B Forkert. B For forhammeren, som betjenes med begge hænder, gælder andre regler, idet man her (hvis man er højrehåndet) fatter med venstre hånd om skaftets yderste ende og med højre hånd lidt over skaftets midte. Man fører således hammeren med højre hånd og styrer med venstre. Når hammeren betjenes på denne måde, undgår man også ved fejlslag at ramme sig selv. Korrekt brug af forhammer. Når en hammer skal have et nyt skaft man siger, at den skal skæftes er det vigtigt, at hoved og skaft kommer til at sidde urokkeligt sammen, således at hovedet ikke ryger af under brug, hvilket er til fare både for en selv og ens omgivelser. Det er vigtigt, at skaftet passer i hammerhovedets hul, ellers må det omhyggeligt tilpasses. Når skaft og hoved passer sammen, fastgøres hovedet på skaftet med en kile, der slås skråt, som det fremgår af illustrationen. Denne samling bevirker størst mulig kontakt mellem skaft og hoved. Hammerens korrekte brug Den korrekte brug af hammeren skal som alt andet læres. Ved korrekt brug trættes hånd og håndled ikke, og samtidig giver korrekt brug det bedste slag. Det er vigtigt, at man fatter yderst på hammerens skaft således, at slaget gennemføres med håndleddet og ikke med hele armen. Vedligehold og sikkerhed Vedligehold og sikkerhed er et vigtigt element i håndværkerens hverdag, og også om hammeren er der ting, man skal være opmærksom på: Vedligehold og sikkerhed Et hammerhoved med afslåede hjørner eller revner skal kasseres. Et skaft, der er flækket eller flosset, er farligt og skal udskiftes. Hoved og skaft skal passe sammen, og kilen skal passe til hovedet og være helt slået i. Husk! at et hærdet hammerhoved ALDRIG må slå mod et andet hærdet emne som fx en ambolt eller et andet hærdet hammerhoved, da dette kan forårsage sprængning med fare for øjne og ansigt. A B Korrekt brug af hammeren A Rigtigt. B Forkert. Smede02.indd :33:42 321

324 Håndværktøj Gedore Fladtænger. Rundtænger. Spidstænger. Tænger Tænger er uundværlige for smeden og findes i mange forskellige udformninger til lige så mange forskellige gøremål. Vi vil i det følgende beskæftige os med de tænger, der er vigtigst for smeden i det daglige arbejde. Flad-, spids- og rundtangen Flad-, spids- og rundtangen anvendes til mindre holde- og bukkeopgaver. Tængerne er fx gode, hvor man skal fastholde små emner, og hvor pladsen er så trang, at man ikke kan komme til med fingrene. Skal man TIG- eller gassvejse et svært tilgængeligt sted, kan det være nødvendigt at bøje og tildanne tilsatstråden. Til dette er tængerne velegnede Holde- og låsetænger Holde- og låsetænger fungerer således, at når tangen først er indstillet til det pågældende emnes tykkelse, kan man med et enkelt tryk fastlåse den, og herefter har man hænderne fri til andre opgaver. Tangen er uovertruffen til opgaver, hvor man fx ønsker at samle to emner for videre forarbejdning, fx ved svejsning. Låsetang. Gedore Skævbideren Skævbideren anvendes til overbidning af fx svejse- og tilsatstråd eller lignende. Skævbider. Universaltangen Universaltangen eller kombinationstangen er, som navnet antyder, en kombination af forskellige typer af tænger, nemlig konustangen (som ikke omtales her), fladtangen og skævbideren. Dette gør den naturligvis anvendelig i mange situationer og gør den derfor også til et populært værktøj. Universaltang. Gedore Gedore Smede02.indd :33:47 322

325 Værktøjer 2 Vandpumpetangen Vandpumpetangen (polygribtangen) er udformet, så den ene kæbe er forskydelig i forhold til den anden. Dette gør, at tangen kan gabe over endog ganske store emner. Tangen anvendes til mange forskellige holde- og spændeopgaver, ligesom dens fleksibilitet gør den anvendelig til arbejdet med varierende rørdimensioner. Låseringstangen Låseringstangen anvendes mest i montage- og demontagesituationer. Den bruges til at indsætte eller udtage indvendige og udvendige låseringe, typisk fra akselender. Låseringstang. USAG Vandpumpetang. Rørtangen Rørtangen anvendes til holde- og spændeopgaver ved rørarbejde, hvor den nærmest er uundværlig. Rørtangens kæber er forskydelige ligesom vandpumpetangens, og dette gør den anvendelig til mange forskellige rørdimensioner. Tangen er konstrueret på en sådan måde, at jo mere der trækkes i den, jo mere klemmer den sig sammen om røret/emnet. Rørtang. Gedore Gedore Vedligehold og sikkerhed Vedligeholdelse og sikkerhed kommer man heller ikke her udenom, fordi ikke så få klemninger på fingre og hænder (tømmerlus og blå negle) stammer fra tænger, der ikke har været ordentligt vedligeholdt, derfor: Vedligehold og sikkerhed Sørg for, at hængslet er velsmurt og i orden. Petroleum er velegnet til at løsne et rustent hængsel. Hængslet er det led, tangens kæber drejer om. Kontrollér, at tangens to håndtag ikke kan nå sammen og således give an led ning til klemning i håndfladen. Husk at holde tangens klemflader og kæber i orden, uanset om det er en tang, der skal klemme, holde eller klippe. Smede02.indd :34:16 323

326 Håndværktøj Nøgler Langt de fleste nøgler fremstilles i dag af sænksmedet krom-vanadiumstål, som hærdes og varmebehandles på de flader, hvor der er det største slid. Nøgler findes i alle afskygninger og til et utal af formål inden for alle mulige brancher. Nøglerne kan fås, så de passer til møtrikker og bolte i enhver størrelse og til såvel metriske som tommemål. Lad os se på de vigtigste nøgletyper, der anvendes i smedebranchen. Faste skruenøgler De faste skruenøgler er nok de mest anvendte til at løsne og spænde bolte og møtrikker med. De bruges i montage- og demontagesituationer og findes i flere forskellige udførelser, bl.a. som gaffelnøgler, stjernenøgler eller som en kombination af disse stjernegaffelnøgler. Gaffelnøglen Gaffelnøglen er forsynet med et hoved (gaflen), som er skråtstillet i forhold til selve håndtaget i normalt 15 grader. Hvor der normalt er spændeplads nok, vil møtrikken kunne drejes ca. 60 grader ved hvert tag eller ca. 1 6 omgang. Hvor pladsen er knap, kan nøglen på grund af det skråtstillede hoved vendes en halv omgang, og herved kan man nøjes med den halve drejningsvinkel på ca. 30 grader. Gaffelnøgle. Gedore spændemuligheder, hvor pladsforholdene er små. Man kan således nøjes med 1 12 omdrejning pr. tag, så selvom der kun er plads til at dreje nøglen 30 grader, er det muligt at spænde eller løsne bolten eller møtrikken med stjernenøglen. Stjernenøglen findes i flere udformninger. Stjernegaffelnøglen Stjernegaffelnøglen er nok den mest populære og alsidige af de faste skruenøgler. Nøglen er i den ene ende udstyret med en gaffel og i den anden ende med en stjerne. Den er på denne måde udstyret med gaffelnøglens styrke og stjernenøglens fleksibilitet. Stjernegaffelnøgle. Gedore Skiftenøglen Skiftenøglen eller svensknøglen som den ofte kaldes kan, som navnet hentyder til, skifte størrelse på gaflen. Dette foregår ved hjælp af en justerrulle, som er placeret lige under kæben på nøglen. Skiftenøglen kan altså anvendes til flere forskellige størrelser bolte og møtrikker: Man kan sige, den er universel. Skiftenøglen findes i flere forskellige størrelser, og nøglens længde udtrykkes i tommer. Skiftenøglen kan i nogen grad erstatte de faste nøgler, men mangler dog disses styrke og smidighed. Stjernenøglen Stjernenøglen eller ringnøglen, som den også kaldes, er udstyret med 12 kanter og giver dermed endnu bedre Åben stjernenøgle USAG Forkrøbbet stjernenøgle Skiftenøgle. Gedore Stjernenøgler. Smede02.indd :34:24 324

327 Værktøjer 2 Topnøgledele. Toppe Kardanled Forlængerled T-nøgle Momentnøgle Skraldenøgle Topnøglerne Topnøgler benyttes mest, hvor der er begrænsede pladsforhold. Toppen er i den ene ende forsynet med hovedet af en stjernenøgle og i den anden ende med et firkantet hul, som kan have forskellig størrelse alt efter toppens størrelse (fra 1 4 til 1 ). I det firkantede hul kan forskelligt hjælpeværktøj fastgøres som fx et kardanled, et forlængerled, en skraldenøgle, en T-nøgle, en momentnøgle m.m. Specielle nøgler Nøgler findes til næsten ethvert formål, og de mest brugte skal nævnes her. Unbrakonøglen Unbrakonøglen eller sekskantnøglen er beregnet til at fast spænde og løsne bol te, som er frem stil let med et indvendigt seks kantet hul. Unbrakonøglen findes også som en top til fx skraldenøglen eller T-nøglen. Almindelig unbrakonøgle USAG Rørnøglen Rørnøglen minder om topnøglen, men er væsentligt længere. Den benyttes også, hvor pladsen er trang, eller hvor en bolt eller møtrik sidder i en forsænkning eller i et hul, som ikke kan nås med en almindelig top- eller fastnøgle. Nøglen findes i såvel en lige som en 90 graders vinkelmodel. Rørnøglens anvendelsesområde. Lige- og vinkelrørnøgle. USAG Lednøglen Lednøglen er faktisk en fastnøgle, hvor der i begge ender er anbragt en top, som kan drejes fra den ene side til den anden. Dette gør den anvendelig også i lodret stilling som ved rørnøglen. Lednøgle. Gedore Unbrakonøgle med bolthoved og skraldetop Unbrakonøgler. Smede02.indd :34:33 325

328 Håndværktøj Slagnøglen Slagnøglen er identisk med gaffelnøglen og stjernenøglen, men er i enden modsat gaflen/stjernen forsynet med en knast, som man kan slå på med såvel en forhammer som en lufthammer. Slagnøglen bruges mest inden for den svære industri samt på skibsværfterne. Slagnøgle med stjerne. Gedore Skruetrækkeren Skruetrækkeren har i de seneste år gennemgået store forandringer, både hvad angår antallet af typer, og hvad angår udformning og design. Producenterne har således brugt megen tid og mange penge på at gøre skruetrækkerne ergonomisk rigtige, så de ligger godt i hånden, og så resten af kroppen ikke lider overlast ved brugen af disse. Klingen Angel Håndtag Stift- og C-nøgler Stift- og C-nøgler, også kaldet hagenøgler, bruges til møtrikker med specielle hoveder med huller eller hak. Nøglerne finder tit anvendelse i forbindelse med indstilling og justering af maskiner og udstyr. Stift- og C-nøgler. Stiftnøgle C-nøgle Gedore Vedligehold og sikkerhed Anvend kun nøgler, som passer nøj agtigt til den møtrik, der ønskes fast spændt eller løsnet. Gaffelnøgler, hvor gaflen er blevet ud videt, eller stjernenøgler, hvor de ind ven dige kanter er nedslidte, skal kas se res. Kontrollér, at nøgle og top samt evt. hjælpeværktøj passer fuldstændigt sam men. Slå aldrig på nøgler eller toppe, som ikke er specielt beregnet til det. Almindelig skruetrækker. Skruetrækkeren består af et håndtag, en angel og en klinge. Skruetrækkerangelen og -klingen er lavet af specialstål som fx krom-siliciumstål, og selve håndtaget af celluloseacetat, som modstår både høje og lave temperaturer. For alle skruetrækkere gælder, at de skal passe nøjagtigt til den skruetype, de er beregnet for. Det vil sige, at skruetrækkerens klinge, uanset kærvtype, skal passe fuldstændigt i skruens kærv, ellers risikerer man at ødelægge både skruetrækker og skrue. USAG Korrekt valg af skruetrækker. Almindelig kærvskruetrækker Den almindelige kærvskruetrækker er den mest anvendte skruetrækker og bruges til maskinskruer med almindelig kærv. Almindelig skruetrækker med skrue. Smede02.indd :34:40 326

329 Værktøjer 2 Krydskærvskruetrækkeren Krydskærvskruetrækkeren findes i to typer, nemlig til Phillips- og Pozidrive-skruer. De to adskiller sig fra hinanden ved, at krydskærven i skruerne ikke er helt identiske. Dette medfører dog, at en Phillips-krydskærvskruetrækker ikke kan anvendes til en Pozidriveskrue og omvendt. Krydskærvskruer er med en speciel bits fremragende til maskinel iskruning. Torx-skruetrækkeren Torx-skruetrækkeren er en speciel sekstakket, stjerneformet kærvskruetrækker, hvis udbredelse for nuværende er størst inden for automobilbranchen. Skruetrækker med rund klinge til indvendige Torx-skruer. USAG Pozidrive-skruetrækker med rund klinge Phillips-skruetrækker med rund klinge og sekskantdrev Krydskærvskruetrækkeren. USAG Specialskruetrækkere Specialskruetrækkere findes til næsten ethvert formål i alle størrelser og kan fås både til almindelig kærv og krydskærv. Vinkelskruetrækkeren Vinkelskruetrækkeren er fremstillet til at kunne komme ind ved steder, hvor en almindelig skruetrækker pga. sin højde ikke kan komme ind. Kombinationsskruetrækkere Kombinations skruetrækkere be står af et enkelt hånd tag med flere for skellige udskiftelige klinger, som passer til fx almindelig kærv, krydskærv, Torx- kærv og unbrako. USAG Kombinationsskruetrækker. Almindelig vinkelskruetrækker Stjerne-vinkelskruetrækker Gedore USAG Vinkelskruetrækkere. Kombinationsskruetrækker til fire forskellige kærvtyper. Smede02.indd :34:50 327

330 Håndværktøj Slagskruetrækkeren Slagskruetrækkeren er specielt fremstillet til at løsne hårdtspændte og fastrustede skruer. Slagskruetrækkeren er forsynet med en mekanisme, der ved et slag på værktøjets ende drejer klingen med et kraftigt ryk. Opspændingsværktøjer Opspændingsværktøjer er med en fællesbetegnelse de værktøjer, smeden anvender til fastgørelse af sine emner under bearbejdningen. Disse opspændingsværktøjer tjener til at skåne såvel emne som operatør under fremstillingsprocessen. Lad os kigge på de mest almindelige opspændingsværktøjer. Slagskruetrækker i anvendelse. USAG Parallelskruestikken Parallelskruestikken har fået dette navn, fordi kæberne, uanset hvor meget skruestikken åbnes, altid er parallelle. Det er modsat en gammeldags smedeskruestik eller stangskruestik, som næsten ikke anvendes mere, hvis kæber bevæges som kæberne i en tang. For dem begge gælder, at kæberne bevæges ved at dreje en spindel ud eller ind ved hjælp af en tværpind. Spindel, lejer og glideflader skal holdes velsmurte, og tværpinden må kun spændes med hånden. Vedligehold og sikkerhed En skruetrækker må kun anvendes til det, den er bestemt for, og altså ikke som dækjern, mejsel, dorn eller lignende. Skruetrækkeren skal passe nøjagtigt til skruens kærv. Slå aldrig på en skruetrækker, der ikke er beregnet til det. Klingen skal holdes skarpkantet og i orden. Spændkraften må kun forøges, med tang eller nøgle, på de skruetrækkere, der er specielt fremstillet til dette formål. Det er normalt store skruetrækkere med en firkantet klinge for anbringelse af fastnøgle. Under opspænding i parallelskruestikken skal man sørge for, at der opstår et ensartet tryk på kæberne, så trykket på begge sider af spindlen er ens. Ellers risikerer man, at skruestikken med tiden bliver skæv og derfor ikke spænder over hele kæbens bredde. På mange parallelskruestikker kan stålkæberne (bakkerne) udskiftes, således at nye kan isættes ved fx slid. Hvis emnerne, man arbejder med, er specielt sårbare over for ridser, mærker eller buler, kan kæberne også udskiftes med blødere kæber i fx aluminium eller kobber. Ved opspænding af rør kan man indsætte specielle hjælpebakker, men meget bedre er det at anvende en rørskruestik. USAG Parallelskruestikken. Smede02.indd :34:57 328

331 Værktøjer 2 Der findes flere typer rørskruestik. Fælles for dem er, at de kun er beregnet til opspænding af rør, fx i forbindelse med gevindskæring, pakning og påsætning af fittings. Spændejern Spændejern bruges samme sted som hjælpeskruestikken blot til større og mere komplicerede emner. Spændejernene kan tilpasses individuelt til arbejdsstykket, og det er vigtigt, at disse bruges korrekt, således at hverken arbejdsstykket eller spændejernet lider overlast. Rørskruestikken. Kæderørskruestik. Hjælpeskruestikker Hjælpeskruestikker findes i mange forskellige typer og er, som navnet siger, hjælpeværktøjer til at fastholde emnerne i forskellige situationer. Smeden bruger primært hjælpeskruestikken ved bore arbejdet omkring søjleboremaskinen. Skruestikkens kæber er udformet, så den kan fastholde såvel krumme som plane emner, sådan at boreunderlaget bliver absolut stabilt. Forskellige typer spændejern. Skruetvinger Skruetvingerne er uundværlige og er nok de opspændingsværktøjer, smeden bruger mest i sit daglige arbejde. De findes i mange forskellige størrelser og længder og kan i modsætning til de før omtalte opspændingsværktøjer anvendes til opspændingsopgaver i næsten enhver situation. Knuth/V-tech k/s Hjælpeskruestik. Almindelig skruetvinge. Smede02.indd :35:01 329

332 Håndværktøj Vedligehold og sikkerhed Det er vigtigt, at opspændings værk tøjernes spindler og glideflader holdes velsmurte. Skruestikkens bevægelige del justeres, så den ikke vakler på vangerne. Det er absolut dårligt håndværk at file, save, slå, varme eller lignende på sine opspændingsværktøjer. Generelt for alle værktøjer Det gælder generelt for alle værktøjer, at de kun skal anvendes til det, de er beregnet til. De skal behandles ordentligt og løbende vedligeholdes værktøj er dyrt i anskaffelse. Ved eventuel reparation af værktøj skal det hver gang vurderes, om det kan betale sig at reparere, eller om det vil være billigere at nyanskaffe. FAKTA Husk: Rigtigt værktøj er det halve arbejde. Smede02.indd :35:02 330

333 Værktøjer 2 Stationær pc med monitor, tastatur, mus og printer. It-værktøj It-værktøj er en forkortelse for informationsteknologisk værktøj. Computeren En computer er en maskine, der bearbejder data, som den modtager fra brugere eller programmer. Du kan tænke på computeren som en informationsmaskine, der behandler informationer i form af data. I daglig tale kaldes computeren for en pc, hvilket står for personlig computer. En computer skal fodres med data, der kaldes inddata. Et program i computeren bestemmer så ved hjælp af instruktioner, hvorledes disse inddata skal behandles. Når inddata er behandlet, vises resultaterne som uddata. Et digitalt ur er også en slags simpel computer. Uddata vises som tiden og datoen og er baseret på beregninger fra det starttidspunkt, uret blev stillet på. Starttidspunktet eller indstillingen af uret er inddata. Foruden selve computeren er der et system af andre apparater, også kaldet perifere enheder med navne som monitor, printer, skanner, mus og tastatur. For at kunne kommunikere med computeren kræver det mindst et tastatur, en computermus og en monitor (skærm). Pc er fås i mange varianter og prisklasser. Grundlæggende kan der vælges mellem den stationære pc, som kræver strøm fra stikkontakten, eller en bærbar pc, som er fysisk mindre og kan køre via batteridrift. Bærbar pc til batteridrift. Smede02.indd :35:02 331

334 It-værktøj Hukommelseskort og usb-nøgle. Trådløs computermus. Trådløst tastatur. Desktop skanner. TrackPoint en joysticklignende mus, der er indbygget i tastaturet. Touch pad en be røringsfølsom plade til styring af musen med en finger. En pc kan meget mere end et digitalur, men principperne er stort set de samme. Det drejer sig om en informationsmaskine, som kan: Modtage data. Behandle data. Vise data. En pc kan modtage data fra mange kilder. Instruktionerne kan indtastes fra tastaturet, vælges med musen eller læses fra et hukommelseskort. Inddata kan også komme fra en skanner eller et digitalt kamera. Den historiske udvikling De første computere blev bygget mellem 1940 og De blev primært anvendt til videnskabelige forsknings- og udviklingsprojekter inden for militæret og havde rødder i tidligere regnemaskineprojekter. Mod slutningen af erne begyndte lanceringen af computere til større virksom heder, og industrien kom gradvist til at dominere udvik lingen af maskinerne. Den store udbredelse af computere kom dog langt senere og samtidig med udviklin gen af pc en, den personlige computer. Der er gennem ti den udviklet mange forskellige pc-typer. Men de tre vigtigste er: Xerox Alto 1973 ukendt processor verdens første pc med grafisk skærm og håndholdt mus. Apple II bit databus, produceret i ca. 2 millioner eksemplarer. IBM s pc 12. august 1981 Intel 8088, XT, 4,77MHz. IBM gjorde deres pc-arkitektur åben, og den blev efter kort tid kopieret over næsten hele kloden og er udbredelsesmæssigt den mest succesfulde pc i dag. Begrebet IBM pc kompatibel voksede ud af IBM s succes og åbne arkitektur. Lagermedier Informationer, også kaldet data, kan lagres på forskellige medier. Harddisk En harddisk er computerens centrale lager. Data læses fra og skrives til harddisken ved hjælp af en slags tonehoveder samme princip som i en båndoptager. Fysisk gemmes data i cirkulære spor, der igen er opdelt i en række sektorer (afsnit) af ensartet størrelse. Antallet af diske, spor og sektorer bestemmer, hvor mange data harddisken kan rumme. Smede02.indd :35:06 332

335 Værktøjer 2 Ekstern harddisk. I begyndelsen var harddiske meget dyre og med begrænset kapacitet, ofte kun på MB lagerkapacitet. I dag er harddiske med en kapacitet på flere hundrede gigabyte ikke ualmindelige på pc er. Harddisken er stadig det mest udbredte lagringsmedie til pc en, men mange andre medier blander sig i kampen om at få lov til at opbevare pc ens data. Cd-rom I en række år har den optiske disk cd-rommen haft en stor udbredelse. Der er plads til omkring 700 MB data på en enkelt cd-rom-skive. Cd-rom-drev findes i mange udgaver og med forskellige arbejdshastigheder. Dvd Forkortelsen dvd er oprindeligt en forkortelse for digital video disc. En dvd har fysisk samme størrelse som en cdrom, men den kan indeholde langt flere informationer end de almindelige cd- rommer. Enkeltsidet dvd. Dvd en blev oprindeligt udviklet med en kapacitet på 4,7 gigabytes nok til at kunne indeholde en hel spillefilm. I dag fås dvd en i flere udgaver: Dvd-5: Enkeltsidet, enkelt lag, 4,7 gigabytes. Dvd-9: Enkeltsidet, dobbelt lag, 8,5 gigabytes. Dvd-10: Dobbeltsidet, enkelt lag på begge sider, 9,4 gigabytes. Dvd-14: Dobbeltsidet, dobbelt lag på den ene side, enkeltlag på den anden, 13,2 gigabytes. Dvd-18: Dobbeltsidet, dobbelt lag på begge sider, 17,1 gigabytes. Hukommelseskort og usb-nøgle. Printer. Ekstern harddisk. Monitor. Smede02.indd :35:13 333

336 It-værktøj Blue-ray I 2006 lanceredes Blu-ray, der har flere gange højere kapacitet end dvd en. Blu-ray disken har samme størrelse som cd-rommen, men kan lagre op til 25 GB på et enkelt lag og er derfor oplagt til brug ved store datamængder, spil og film i høj opløsning. Formatet har fået navn efter den blå laserstråle, der bruges ved læsning af mediet. Dvd er og cd-rommer læses med en rød la serstråle. Brugen af blåt lys giver mulighed for en meget tættere lagring af data, end det er muligt på dvd på grund af lysets kortere bølgelængde. Den blå la ser stråle er nemmere at stille skarp, og det betyder væ sent ligt hurtigere læsning og skrivning til Blue-ray dis ken. FAKTA 1 KB = bytes 1 MB = bytes det svarer ca. til 143 A4-sider med tekst 1 GB = bytes det svarer ca. til A4-sider med tekst 1 TB = bytes det svarer til tekst på A4-ark produceret af ca træer Hukommelseskort Hukommelseskort er digitale lagermedier, som bliver anvendt i blandt andet digitalkameraer, mp3-afspillere, mobiltelefoner, håndholdte computere, gps-enheder samt til lagring og flytning af data mellem pc er. Hukommelseskort kan læses fra og skrives til i en computer via en passende adapter. Af de almindeligste hukommelseskort kan nævnes: Usb-nøgle Brugen af usb-nøgler har i høj grad afløst brugen af disketter, da der kan opbevares væsentligt større datamængder på en usb-nøgle end på de mest almindelige disketter på 1,44 MB. Samtidig er det blevet almindeligt, at computere ikke er udstyret med diskettedrev men med usb-porte i stedet. CompactFlash (cf-kort) og Secure Digital (sd-kort) Anvendes primært til lagring af data i digitale kameraer. Memory Stick og Mini Secure Digital (mini sd-kort) Anvendes primært i mobiltelefoner. Pc en i mål og vægt Siden den første IBM-kompatible pc fra 1981 har den tek niske udvikling resulteret i en fordobling af pc ens ydelse ca. hver andet år. Denne forrygende tekniske udvik ling har betydet, at de tekniske data i høj grad bli ver anvendt i reklameøjemed. Begreberne kilobyte (KB), mega byte (MB), gigabyte (GB) og terabyte (TB) benyttes, når man skal måle, hvor mange informationer en usbnøgle, harddisk eller et internt lager (ram) kan rumme. Grafikkort og monitor Grafikkortet er den komponent i pc en, som skaber det visuelle output på monitoren. Selve grafikkortet har sin egen processor, som kun bliver brugt til grafik. Pc ens grafikkort er enten integreret på computerens motherboard eller på en særskilt printplade, hvor på de elektroniske komponenter er placeret. Grafikkortet oversætter databehandlingens tal til punkter på monitoren. Grafikkortets interne lager der, hvor informationerne gemmes, inden de sendes til skærmen måles i MB. Normalt tildeles moderne grafikkort mindst 128 MB lager. Lagerets størrelse har indflydelse på to ting: Dels antallet af farver, som kan vises på monitoren samtidig, og dels den opløsning, skærmbilledet opbygges af. Jo større lager på grafikkortet, des flere farver kan informationerne vises i på monitoren, og desto højere opløsning. Monitorens størrelse bliver målt i tommer og måles fra øverste hjørne til nederste modsatte hjørne. I dag anvendes næsten udelukkende lcd-monitorer de såkaldte fladskærme. De almindeligst anvendte monitorer til pc er fås i størrelser fra 15 tommer til 48 tommer. Monitorens opløsning måles i punkter eller pixels, som det også kaldes. Tidligere var skærmbilledets kvalitet defineret i forhold til en standard kaldet vga. Vgaskærmbilledet er opbygget af 640 punkter horisontalt og 480 punkter vertikalt i op til 16 farver samtidig. Moderne grafiske programmer stiller krav om meget bedre ydelser, når informationerne skal vises. Derfor er der defineret nye standarder med opløsninger helt Smede02.indd :35:18 334

337 Værktøjer 2 Udvidelsessokler Strømforsyning Cd-rom-drev Dvd-drev Ram Processor Bundkort Grafikkort Ventilator Hukommelseskortlæser Pc ens ædlere dele. Harddiske op til punkter horisontalt og punkter vertikalt samt op til 16,7 mio. farver på monitoren samtidig. Ved valg af grafiksystem er det vigtigt, at grafikkortets ydelse og monitorens opløsning passer sammen. Pc ens motor processoren Den vigtigste komponent er uden tvivl processoren eller cpu en, som den også kaldes. Den er hjernen i pc en, som sørger for at bearbejde de data, som puttes ind i systemet. Processoren er normalt placeret på en stor printplade, som kaldes for et motherboard. Processorens arbejdshastighed måles i megahertz eller gigahertz (MHz og GHz). Den første pc arbejdede med 4,77 MHz. I dag er 3 GHz-grænsen for længst nået. En computer arbejder med numeriske data Grundprincipperne i en computer er konstrueret ud fra matematikkens logik. For at kunne arbejde med data skal alle informationer først oversættes til tal. Bogstaver på tastaturet får et nummer hver, og billeder bliver delt ind i punkter, som får numre, lige som farverne i hvert punkt får et nummer. Når computeren arbejder med tekst, bliver bogstaverne tildelt numre. I daglig tale kaldes bogstavskoderne for ascii-koder. Hvert tegn og bogstav har et nummer, både for store og små bogstaver. Fx er ordet Hallo! repræsenteret i computeren som talrækken 72, 97, 108, 108, 111, 33. Ascii-koderne er en standard, der er meget praktisk, når informationer skal flyttes fra et program til et andet eller måske til et helt andet computersystem. Smede02.indd :35:19 335

338 It-værktøj !! ! " # $ % & ' ( ) * +, -. / : ; < = A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ^ _ ' a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z { } ~ Δ Ç ü é â ä à å ς ê ë è ï î ì Ä Å É æ Æ ô ö ò û ù.. Y Ö Ü P ƒ á í ó ú ñ Ñ a o? ½ ¼ i α β Γ π Σ σ μ τ φ θ Ω δ Ø ± n 2 Ascii-kodetabel. Computerprogrammer Et computerprogram også kaldet software er en liste med instruktioner, som fortæller computeren, hvad den skal gøre, og hvordan den skal gøre det. Det kan vel bedst sammenlignes med en madopskrift. Programmet gør det muligt at aktivere andre programmer, der er lagt ind på harddisken, såsom et tekstbehandlingsprogram, regneark eller tegneprogram. Et computerprogram kan være meget kompliceret og indeholde i tusindvis af instruktioner, som skal udføres under forudsætning af en række betingelser. De overordnede principper i et computerprogram kan vises via et eksempel fra vores eget liv. Som det fremgår af eksemplet, bliver instruktionerne eller opgaverne ikke udført i rækkefølge. Visse instruktioner udføres kun, når bestemte betingelser er opfyldt. Der findes mange forskellige programmeringssprog. De mest anvendte til pc-programmer hedder Pascal, C++ og Basic. Valget af programmeringssprog afhænger dels af opgaven, dels af programmørens kendskab til sproget. Nogle programmeringssprog egner sig bedst til at lave beregningsprogrammer, mens andre egner sig bedst til at lave grafisk orienterede programmer med. Programmer og programtyper Uden software er pc en ikke til megen nytte. Det er netop programmerne, der gør pc en til et værdifuldt stykke værktøj, hvor man blot ved at skifte fra en programtype til en anden får et andet stykke værktøj. Fx bliver en pc med et tekstbehandlingsprogram til den mest avancerede skrivemaskine, man kan tænke sig. Indlæs i stedet et regneark, og pc en kan løse stort set alle tænkelige matematiske problemstillinger. Mulighederne er uendelige. Pc en kan sættes til næsten hvad som helst. Ja, med det rette ekstraudstyr kan den såmænd styre varme-, lys- og ventilationsanlægget i bygninger. Men lad os se nærmere på de almindeligste programtyper samt, hvilke muligheder de indeholder. Styresystemet Styresystemet er noget af det grundlæggende programmel i en computer, men samtidig et meget komplekst stykke software. Styresystemet dirigerer alle computerens forskellige enheder og samarbejder med de øvrige programmer på computeren. Smede02.indd :35:30 336

339 Værktøjer 2 Principperne i et computerprogram. Procedure arbejdsdag Slå vækkeuret fra Spis morgenmad Gå på arbejde Kom hjem fra arbejde Spis middag Setv Hvis det er arbejdsdag i morgen, så stil vækkeuret Hvis klokken er 23, så gå i seng og gå til procedure nat Procedure nat Sov, til du vågner Hvis vækkeuret ringer, så gå til procedure arbejdsdag Hvis vækkeuret ikke ringer, så gå til procedure weekend Procedure weekend Spis morgenmad Gå tur i naturen Spis middag Se sport på tv Hvis det er arbejdsdag i morgen, så stil vækkeuret Hvis klokken er 23, så gå i seng og gå til procedure nat Microsoft Office er en af de popu læreste kontor program pak ker på markedet. Kontorprogrammer Tidligere anskaffede man sine programmer enkeltvist. I dag køber man ofte en såkaldt kontorpakke, der indeholder alle de programmer, man normalt bruger. Det gør det meget nemmere at udveksle data imellem de enkelte programmer og gør det nemt at dele data med andre brugere i organisationen. Hvis man fx har nogle tekster i et tekstbehandlingsdokument, kan disse tekster umiddelbart bruges måske af en anden bruger i et præsentationsprogram. En anden fordel er, at man ved hjælp af fælles skabeloner kan sikre, at virksomhedens standarder for kommunikation og layout overholdes. Tekniske programmer Professionel software er oftest kostbar software specielt lavet til særlige brugergrupper. Denne type programmer dækker over fx cad-programmer, cad/cam-program mer, projektstyringsprogrammer, produktionsstyringsprogrammer, matematikprogrammer, statistikprogrammer, salgs- og markedsføringsprogrammer samt programmer til dataopsamling. Gennem hele smedeuddannelsen indgår undervisning i at læse og forstå tekniske tegninger. Ved brug af et cad-program skal forskellige tegneopgaver udføres. Også cad-programmers symbolbiblioteker anvendes blandt andet ved påsætning af svejsesymboler og komponentsymboler på vvs-installationer. I smedeuddannelsen anvendes cad/cam inden for to hovedområder: Cad/cam-kantbukning, hvor der anvendes et specielt cad/cam-program på pc en til at tegne bukkene på et givent emne. Når emnet er tegnet, kan bukkeprocessen simuleres grafisk på skærmen. Cad/cam-flammeskæring, -plasmaskæring eller -nip- ling. Også hertil anvendes der et specielt cad/camprogram på pc en. Emnet tegnes på skærmen, der vælges værktøjer, værktøjsbanerne udpeges, og skære- eller klippeforløbet simuleres, inden programmet sættes til at lave cnc-koderne til selve ma skinstyringen. De to nævnte cad/cam-programtyper, som du vil stifte bekendtskab med i uddannelsen, indeholder også faciliteter, som har med styring af selve produktionen at gøre. Der vil være muligheder for at lave beregninger og udskrifter af maskintider, som er den tid, maskinen kører, operatørtid, som er den tid, operatøren anvender til programmering, opstilling og ilægning af emner. Desuden kan der dannes udskrifter af kvalitetsdokumenter, maskindata, værktøjsdata osv. Smede02.indd :35:30 337

340 It-værktøj Tekstbehandlingsdelen Regnearksdelen Præsentationsgrafikdelen - kan anvendes i smedeuddannelsen i forbindelse med skriftlig dokumentation. Eksempelvis ved udarbejdelse af kundetilbud i forbindelse med praktikopgaverne, beskrivelse af kvaliteten af arbejdet også kaldet kvalitetsdokumentation. I smedeuddannelsen skal der også skrives mere eller mindre omfattende rapporter i forbindelse med undervisningen i de enkelte fag. - kan anvendes af smeden til løsning af utallige beregningsopgaver, fx til værkstedstekniske beregninger, udfoldninger, hastigheds- og trykberegninger, areal, rumfang- og vægtberegninger. I forbindelse med udarbejdelse af materialelister, prisberegninger og beregning af el- og gasforbrug ved svejsning. Ved beregning af mere generel karakter som løn- og skatteberegning, afdrag på lån og statistiske tal, eksempelvis om brancheudviklingen. - kan anvendes til at gøre dokumentationen mere præsentabel og lettere at forstå, eksempelvis ved at lave en flot forside, tilføje diagrammer og præsentere talmaterialer som lagkage- eller søjlegrafik osv. Værktøjsprogrammer Værktøjsprogrammer kan hjælpe med at holde pc en i topform og generelt gøre tilværelsen med pc en langt mere tålelig. Programmer til at konvertere filer eller genskabe filer, som er slettet ved et uheld, samt programmer til reparation af ødelagte disketter og harddiske hører til under kategorien værktøjsprogrammer. Internettet At modtage, sende og dele informationer globalt bliver stadig vigtigere, og her spiller internettet en stor rolle. Internettet er ikke en ting, der har en form og størrelse, som du kan se og røre ved. Et kort bud på, hvad internettet er, kunne derfor være: 1. Et elektronisk vejsystem: Man taler om internettet som en informationsmotorvej. Internettet kan nemlig godt opfattes som et elektronisk transportsystem bestående af store og små veje med forskellige transportmidler, der flytter informationer fra den ene computeradresse til den anden. 2. Et elektronisk bibliotek: Internettet er et kæmpe bibliotek af information om stort og småt. Noget er med farver, billeder og video, mens andet blot er tekst. Men det findes alt sammen samlet i ét kæmpestort system, som er lige tilgængeligt overalt i verden. 3. En elektronisk kommunikations- og markedsplads: Internettet har nemlig også sine salgsboder, caféer og mødesteder, legepladser, spillesteder, bookingfirmaer, prædikanter, diskussionsfora, foreninger og alle mulige underholdningstilbud. Alle kan få lov at stille op, og alle forsøger at tiltrække sig opmærksomhed fra de mange besøgende, som surfer på markedet. I virkeligheden er internettet meget mere: Et netværk af computere, som er koblet sammen. En ny teknologi. En digital platform, som er på vej til at samle alle kendte og nye medier i ét stort netværk. Man kalder det FAKTA Internettets udvikling I 1969 blev fire af den tids hurtigste computere i USA koblet sammen i et netværk kaldet ARPANET. I 1971 var der 15 servere og i 1972 var der 37. I 1986 blev nettet udvidet, så universiteter og andre videnskabelige institutioner kunne komme på. Det var også på det tidspunkt, at ordet internet blev almindeligt. I 1991 blev World Wide Web (www), som vi kender det i dag, frigivet, hvor computerne på internettet bruger et fælles sprog. Smede02.indd :35:31 338

341 Værktøjer 2 cyberspace det digitale rum. Kernen af internettet består, hovedsageligt, af en stor mængde computere, som er tilsluttet nettet 24 timer i døgnet. Sådanne computere kaldes servere og er ofte ejet af større virksomheder eller offentlige institutioner. Alle disse computere er forbundet med hinanden i et indviklet mønster af telefonkabler, lyslederkabler og nogle gange også via trådløs kommunikation og satellitter. Uden for denne kerne findes så de almindelige brugere, som kun er tilkoblet internettet i perioder. Privatpersoner, institutioner og virksomheder kan få adgang til internettet ved at anskaffe en internetforbindelse fra en internetudbyder. Som mange tror, drejer internettet sig ikke kun om world wide web, men om en række services, hvor vi her vil se nærmere på www, og nyhedsgrupper. FAKTA Eksempler på internetadresser I USA bruges organisationskoder com - Kommercielle virksomheder gov - Regeringen mil - Militæret edu - Uddannelsesinstitutioner int - International organisation net - Netværk org - Ikke kommercielle organisationer Uden for USA bruges landekoder dk - Danmark se - Sverige de - Tyskland no - Norge au - Australien Osv. World Wide Web World Wide Web betyder direkte oversat til dansk: Verdensomspændende spindelvæv. Det er et verdensomspændende netværk af computere, der indeholder informationer i det hypertekst-system, der er tale om. Hypertekstkonceptet blev udtænkt af Vannevar Bush. Han forestillede sig og beskrev et informationshåndteringssystem, der kunne indeholde både tekst, billeder, tegninger og noter. Systemet skulle tillade, at der blev bladret i den tilgængelige information, og at der kunne etableres link mellem to vilkårlige punkter i informationen. Ud over muligheden for at etablere link skulle der også kunne skabes et spor gennem den tilgængelige information med henblik på at binde information om et emne sammen. Alle computere, der er koblet til internettet permanent som servere, har en IP-adresse. Computere, der kun er koblet på midlertidigt, har normalt kun en midlertidig IP-adresse. En IP-adresse består af fire tal-grupper adskilt af punktummer, for eksempel Dog ser man ikke ret tit disse tal-adresser, da de er svære at huske. Derfor bliver de oversat til bog staver, som starter med adressetypen http efterfulgt af ://. Dernæst kommer servernavnet og lande- eller organisationskoden, fx For at se information på www bruger man et program kaldet en webbrowser til at hente websider fra webservere og vise dem i en grafisk brugerflade på brugerens monitor. Brugeren kan så følge hyperlinks til andre websider eller sende information tilbage til en server via en webformular. Det at følge hyperlinks på www kaldes også at web-surfe. eller e-post, som det også bliver kaldt, er nok den mest brugte måde at kommunikere over internettet på. For at kunne sende og modtage skal man have en postkonto med en adresse. Internetudbyderen eller firmaet har en server, hvor alt afsendt eller tilsendt post ligger. Ved at koble sig op til denne server kan man sende og modtage post. Alle adresser er opbygget efter en standard, der ser således ud: Navn@domæne.land fx [email protected]. FAKTA Eksempler på e-postadresser [email protected] [email protected] Smede02.indd :35:32 339

342 It-værktøj Nyhedsgrupper Nyhedsgrupper også kaldet News og Usenet er et system til at overføre beskeder mellem computere. Nyhedsgrupper er egentlig et lidt misvisende dansk navn, da der i virkeligheden nærmere er tale om en slags diskussionsgruppe eller elektronisk opslagstavle. Nyhedsgrupper er diskussionsfora på internettet, der er delt op i forskellige kategorier. Med en nyhedsgruppeklient såsom Outlook Express kan man abonnere på de grupper, man ønsker at læse og deltage i. I sådan en gruppe findes en masse indlæg om alle mulige emner, og man har selv mulighed for at skrive nye indlæg eller kommentere andres. For at kunne benytte sig af nyhedsgrupper skal man have et abonnement. Et abonnement følger ofte med, når man får en internetopkobling hos en internetudbyder. Nyhedsgrupperne er opdelt i et slags hierarki efter følgende form: ovorordnet emne FAKTA underemne under-underemne Eksempler på overordnede emner for nyhedsgrupper comp - om computere og edb alt - om alt muligt sci - om videnskab rec - om fritid og hobbies dk - danske nyhedsgrupper Eksempler på danske nyhedsgrupper dk.sport.fodbold.engelsk dk.edb.cad Programmer For at computeren kan anvende internettets www, og nyhedsgrupper, skal man have installeret sær lige programmer hertil. Sammen med Windows styresystemet følger Microsoft Internet Explorer og Outlook Express. Det er de mest udbredte programmer, som giver adgang til internettets mangfoldige serviceydelser. Søgeværktøjer For at udnytte de mange resurser, der findes på internettet, og gøre det lettere at finde nålen i høstakken er der mange, der har travlt med at skabe orden i kaos ved at opbygge forskellige søgeværktøjer. Dokumenter eller steder på internettet registreres og indekseres i store databaser og gøres søgbare for brugerne med forskellige søgefaciliteter. Søgeværktøjer, der kan anvendes på internettet, kan groft opdeles i emnekataloger og søgemaskiner. Emnekataloger Emnekataloger også kaldet netguider giver en hierar kisk og systematisk indgang til dokumenter på internettet. Indholdet i kataloget klassificeres manuelt af mennesker, der vurderer, hvilken kategori en given webside og information skal tilhøre. Jubii er Danmarks største emnekatalog med udelukkende danske websider. Emnekataloger kan også være mere specialiserede som eksempelvis Bibliotekernes Netguide. Bibliotekernes Netguide udvælger de bedste steder på nettet om alle emner og henvender sig især til unge og voksne. Her er vejen til information om alverdens lande, om litteratur, film og musik, om kæledyr, sygdomme, sport og lovgivning. Guidens indhold er udvalgt og beskrevet af 130 bibliotekarer, som med deres erfaring sikrer guidens kvalitet og aktualitet. FAKTA Eksempler på emnekataloger på internettet dk.yahoo.com jubii.dk Smede02.indd :35:32 340

343 Værktøjer 2 Søgemaskiner En søgemaskine består typisk af tre dele: 1. En robot, det vil sige et program, der jævnligt automatisk gennemsøger internettet for nye eller reviderede sider, der kan have ændret sig siden sidste besøg. 2. En database, der opbygges på baggrund af robottens indsamlede informationer. 3. Et søgeredskab eller brugerinterface til at søge i databasen. FAKTA Eksempler på søgemaskiner på internettet dk.msn.com Netværksopkoblinger Nu, hvor avanceret grafik, små videofilm, animationer, musik, lydklip og radio-tv-transmissioner er hverdag på internettet, kræves der hurtige og stabile opkoblinger til internettet. Fællesbetegnelsen for hurtige internetforbindelser er bredbånd. Bredbåndsløsninger findes både via kabel-tvnettet, telefonnettet og mobilnettet. Bredbånd er et relativt begreb og skal forstås i forhold til den sammenhæng, det er brugt i. Jo større båndbredde, jo mere information kan transporteres. Adsl bredbånd Adsl er en teknologi, der tillader digital transmission ved høje hastigheder via de eksisterende telefonlinjer. Adsl benytter de eksisterende gammeldags kobbertelefonledninger, men på en højere frekvens end telefonsamtalerne. Hvor den almindelige telefontrafik benytter sig af frekvensbåndet under 4 khz, sender adsl i frekvensbåndet mellem 45 khz og 1,1 MHz. På den måde er det muligt at benytte forbindelsen til telefoni og datatrafik samtidig, uden at de to trafikformer generer hinanden. Teknologien tillader en bithastighed på helt op til 20 megabit pr. sekund (Mbps), men kapaciteten begrænses af en række faktorer, herunder først og fremmest afstand, idet de højfrekvente signaler hurtigt svækkes. Adsl-opkoblinger til internettet fra 128 kilobit pr. sekund til 20 Mbit pr. sekund tilbydes private og virksomheder, som bor inden for en radius af fem kilometer fra en adsl-forberedt digital telefoncentral. På en kilobit adsl-forbindelse tager det ca. 15 sekunder at overføre et billede på 2 MB. Kabel-tv bredbånd Fra visse kabel-tv-udbydere er der mulighed for at få højhastigheds-internet via antennestikket. Tv-kabelnettets problem er, at det er bygget til envejs-trafik. At gøre det tovejs, som er påkrævet ved internetbrug, er ikke teknisk problematisk. Båndbredden afhænger af, hvor mange man deler forbindelsen med, men den vil typisk ligge på mellem 500 kilobit pr. sekund og 10 Mbit pr sekund. Alle abonnenter på et fællesantenneanlæg vil i princippet kunne tilsluttes. På en kilobit pr. sekund kabel-tv internetforbindelse tager det ca. 15 sekunder at overføre et billede på 2 MB. Fast forbindelse En fast forbindelse er en permanent forbindelse mellem to adresser, hvor der betales en fast afgift, uanset hvor meget forbindelsen bliver brugt. Prisen er dog typisk afhængig af, hvor langt der er til værten, samt linjestørrelsen. Trådløst bredbånd Trådløst bredbånd er fremtidens internetforbindelse. Opkobling overalt med trådløst bredbånd kan mobile faggrupper som serviceteknikere, journalister, chauffører og mange andre koble sig til internettet og virksomhedens server fra den bærbare pc hvor som helst. Man kan endda bevæge sig rundt uden at miste forbindelsen, også i høj hastighed som i en bil eller et tog. Der foregår hektiske udviklingsaktiviteter inden for trådløst bredbånd i dag. Flere nye teknologier som eksempelvis WiMAX og Turbo 3G HSDPA forventes i den nærmeste fremtid at kunne levere internetadgang med hastigheder op til 40 Mbit pr. sekund. Fremtidens internetadgang Analoge modems og isdn er fortid og også de nye adsl- og tv-kabel-opkoblinger har formentlig begrænset levetid som opkoblings-teknologier. Til internetradio, levende tv-billeder og hele multimedieblusset Smede02.indd :35:32 341

344 It-værktøj bliver der behov for endnu større båndbredde, og den almindelige vurdering er, at man før eller siden må rulle bredbåndsnet i form af optiske fibre ud til hvert eneste hjem for at imødekomme det umættelige behov for hurtigere adgang til internettet. Trådløse teknologier er også inde i billedet. Satellitop kobling og højhastighedsopkoblinger via radio- og mobiltelefonnettet med stor båndbredde er allerede i praktisk drift. Computervirus Computervirus er et lille program, som i samspil med de computere og styresystemer, det er skrevet til, søger at overføre kopier af sig selv til andre computere uden brugerens viden. En computervirus er ofte lavet, så den gør et eller andet, som ejerne og brugerne af de ramte computere ikke er interesserede i. Den kan fx ødelægge vigtige filer på computerens harddisk eller afsløre brugerinformationer og koder til bankkonti og lignende. Computervirus er efterhånden ved at være et hverdagsfænomen i it-verdenen. Vira bliver en større og større plage for informationssamfundet, og mængden af virus er stadig stigende. Tidligere blev computeren stort set kun smittet med virus via disketter. Man brugte disketterne til at installere programmer, transportere data mellem hjemmet og arbejdspladsen eller skolen. I dag kommer langt de fleste virus ind fra internettet, hvor der udveksles data i stor stil, og ofte kommer vira ind, uden at man er klar over det. Fællesbetegnelsen virus dækker over flere forskellige typer, som kan opdeles i følgende hovedkategorier: Egentlige vira. Orme. Keylogger. Trojanske heste (fjernstyringssoftware). Hoax (falske virusalarmer). Egentlige vira En egentlig virus er en lille programstump, som ikke kan afvikles som et selvstændigt program. Det kræves derfor, at den egentlige virus er tillagt til et program, der er installeret på computeren i forvejen. Det kan fx være det tekstbehandlingsprogram, der er installeret på computeren. Når en virus først er aktiveret, reproducerer den ofte sig selv og inficerer derved andre filer, hvilket gør det sværere at fjerne den igen. De mest ondskabsfulde vira inficerer ikke kun brugerens egen computer, men videresendes automatisk som vira til de adresser, som brugeren har registreret i programmet. Det er ikke muligt at give en dækkende fremstilling af, hvad en virus gør. Eksemplerne er mange, lige fra en lille figur på skærmen, som stille og roligt æder det, man er ved at skrive, til altødelæggende vira, som sletter hele harddisken eller vigtige systemfiler, hvilket har til følge, at computeren efterfølgende ikke kan startes. Orme Orme er modsat egentlige vira et selvstændigt program. Det kræver derfor ikke et andet program for at køre. Ormens egentlige formål er at sprede sig selv i størst muligt omfang, og med ens indtog som foretrukken kommunikationsmiddel er dette blevet betydeligt enklere. Ormen nøjes dog ikke med at distribuere sig selv, den forvolder ofte stor skade på såvel system- som datafiler. Ormene bliver mere og mere destruktive, og der findes udgaver, som sletter Windows og systembiblioteket. Orme spreder sig selv ved automatisk at videre sende det skadelige program til kontaktpersoner, som er oprettet i kartoteket. Keylogger En keylogger er et program, der registrerer, hvad der skrives på tastaturet. Det bruges til at spionere mod den bruger, hvis computer er inficeret med keyloggerprogrammet. Oftest med henblik på at aflure koder, kontonumre og andre følsomme oplysninger, når brugeren handler eller ordner bankforretninger via internettet. Oplysningerne fra keyloggeren bliver sendt til en forudbestemt adresse. Trojanske heste En trojansk hest er, som it-begreb, ikke en egentlig virus. Den skaber en bagdør i det operativsystem, hvor den bliver installeret, og virker på samme måde som et fjernstyringsprogram. Den er tænkt til at skabe uautoriseret adgang til en computer og dermed også til de informationer, som er gemt på computeren. Smede02.indd :35:33 342

345 Værktøjer 2 Hoax En hoax er en falsk virusadvarsel, typisk distribueret via . En hoax har det samme formål som et kæde brev, og i meddelelsen bliver man bedt om at videresende advarslen til alle, som man kender. En hoax indeholder ofte falske oplysninger om, at en ny virus har set dagens lys. En virus, som vil ødelægge alt lige fra computermusen til grafikkortet i pc en. En hoax indeholder ofte en fortælling om, at denne meddelelse kommer direkte fra et eller andet stort troværdigt firma som fx Microsoft eller IBM, men der er aldrig en direkte reference på en person i det pågældende firma. Råd mod computervirus Efterhånden som vi er blevet afhængige af computere, har hackere udviklet komplekse og skadelige metoder til at kunne stjæle identiteter, ødelægge software og sætte din sikkerhed på spil. Mens individuelle vira stadig udgør en trussel, bruger avancerede hackere typisk taktikker, der indebærer flere angreb. Der findes ingen 100 procent sikker metode, hvorpå man kan beskytte sin computer, ud over naturligvis at koble sig fra internettet og bruge maskinen som såkaldt stand-alone uden at udveksle program- og datafiler via netværk og andre elektroniske medier. En mere anvendelig løsning er at installere et antivirusprogram på computeren, som hele tiden holder øje med, hvad der kommer ind udefra fra såvel cd er og dvd er som fra internet og s. Programmet kører i baggrunden hele tiden og holder vagt. Antivirusprogrammet skal løbende opdateres, da der hver time i døgnet dukker nye virustyper op. Vær på vagt eller lad være med at klikke på vedhæftede filer i s, hvis den vedhæftede fil har filtypen vbs asx eller exe. Det er gennem den slags filer, at vira har smittet computerne verden over. Pas også på, selvom en kommer fra en tilsyneladende bekendt. Flere internetudbydere tilbyder nu at virusscanne brugernes , inden beskederne læses. Sikkerheden afhænger også meget af din adfærd, så følg derfor disse gode råd: Kør altid et antivirusprogram på din computer. Sørg for, at antivirusprogrammet opdateres automatisk. Hav styresystemets firewall aktiveret. Forhold dig kritisk til det, du modtager. Slet s fra ukendte afsendere uden at læse dem. Slet s uden at læse dem, hvis teksten i emnelinjen ikke giver nogen mening. Vær forsigtig med hjemmesider, der vil have dig til at gøre noget. Vær forsigtig med hjemmesider, s og filer, der ser specielle ud. Vær forsigtig med programmer, du får tilsendt, eller du finder på suspekte hjemmesider. Indtast aldrig din adresse på hjemmesider, du ikke har tillid til. Opdater styresystemet og dine programmer ofte. Tag backup af vigtige filer regelmæssigt. Hav de originale installations-cd er klar til enhver tid. Følg med i pressen. Brug din sunde fornuft. Smede02.indd :35:33 343

346 Øvrige sammenføjningsmetoder Øvrige sammen - føjningsmetoder 8 I dette kapitel vil vi se nærmere på nogle andre sammenføjningsmetoder end de termiske som svejsning og lodning, hvor emnerne opvarmes under sammenføjningen. Svejse- og loddemetoder er beregnet til anvendelse på emner, der ikke skal adskilles igen, da dette umiddelbart kan være besværligt og ødelæggende. Vi vil se på de skruer, bolte, møtrikker og blindnitter, der bruges til løsbare samlinger, hvilket vil sige, at de samlede emner kan adskilles, uden at de tager skade af det. Disse sammenføjningsmetoder anvendes ofte i forbindelse med den afsluttende montering. Monteringen kan foretages hjemme på værkstedet, men i mange tilfælde foretages den afsluttende samling først ude hos kunden. Desuden gennemgås limning, da denne sammenføjningsmetode også kan anvendes i forbindelse med sammenføjning af stål. Skrue- og boltsamlinger Skruen er ideel at bruge til monteringer og samlinger af diverse emner, da den er hurtig at arbejde med. Samtidig kræves der ikke det helt store udstyr ud over almindelige håndværktøjer. En korrekt tilspændt skrueforbindelse holder emnerne godt sammen, og samlingen vil samtidig virke fleksibel. En fleksibel skrueforbindelse har den fordel frem for en svejst samling, at de samlede emner kan bevæge sig lidt i forhold til hinanden, uden at der som ved de svejste samlinger opstår spændinger i stålet, således at der kan opstå brud. En anden fordel ved at benytte en skrueforbindelse er, at mange forskellige typer af materialer kan sammenspændes med hinanden, fx stål, aluminium, messing, kobber, gummi, produkter af træ samt de mange forskellige plastmaterialer. Samling med gennemgående hul. Samling med gevindskåret hul. Desuden er det let at adskille en skruet samling, når det er påkrævet, fx ved eftersyn og kontrol samt i forbindelse med en reparation eller udskiftning. Skrue- og boltsamling udføres typisk ved at benytte en samlingsmetode, hvor der er boret et gennem gående hul gennem de emner, der skal samles, hvorefter samlingen fastholdes af en skrue med møtrik. En anden samlingsmetode udføres ved, at der i det ene emne skæres et indvendigt gevindhul, som skruen spændes ned i. Definitioner for skruer og bolte I daglig tale bruges forskellige udtryk for bolte og skruer, bl.a. sekskantet bolt, maskinbolt, sætskrue, maskinskrue og unbrakoskrue. Man bruger udtrykkene skruer og bolte sådan lidt tilfældigt og tror, at alle andre bruger de samme benævnelser. Det er dog ikke sikkert, at de gør det. Derfor er det nødvendigt at kende de rigtige betegnelser. Smede08.indd :26:

347 Skrue- og boltsamlinger Nøglestørrelse Skaft Gevindlængde Gevindbetegnelse Skruehoved Hovedhøjde Skaftlængde Skruens betegnelser. Længde Længde Sekskantet skrue. Skrue. Undersænket skrue. Skrue En skrue er et cylindrisk eller konisk legeme med udvendigt gevind beregnet til fastskruning og sammenføjning. Der findes mange forskellige typer skruer og bolte, og vi vil her se på de mest almindeligt benyttede inden for jernindustrien. Skruen kan være helt eller delvis forsynet med gevind. Skruens dimension angives som regel i mm eller tommer med angivelse af diameter og længde som fx M10x50-skrue. M10 fortæller os, at der i dette tilfælde er tale om en skrue med en diameter på 10 mm, hvorpå der er skåret et metrisk gevind. 50 angiver, at skruen har en længde på 50 mm. Skruens diameter måles på toppen af gevindet eller på det cylindriske skaft. Længden angives ud fra det antal mm materiale, som skruen kan nå igennem. Er der tale om en skrue med sekskantet hoved, måles længden fra skruens ende til starten på hovedet. Ved en skrue, der er beregnet til undersænkning, måles længden fra skruens ende til toppen af hovedet. Bolte En bolt er en cylindrisk skrue med en møtrik. Det er i praksis også vores dagligdags forståelse af, hvad en bolt er: En skrue med møtrik. Bolt (skrue med møtrik). Sekskantskruen Den skrue, som kendes bedst fra det daglige arbejde, er den med det sekskantede hoved, der af de fleste benævnes maskinbolt. Denne type skrue findes i mange forskellige størrelser. På følgende side er et eksempel fra et leverandørkatalog. Hvis der er skåret gevind på hele skruens skaftlængde, er den rigtige benævnelse en sætskrue. Der findes også et stort udvalg af sætskruer, som det kan ses af de efterfølgende eksempler fra et katalog. Sætskrue. Smede08.indd :26:26 345

348 Øvrige sammenføjningsmetoder 8 Gevind d M4 M5 M6 M7 M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36 M42 M48 Gevindstigning [mm] 0,7 0, ,25 1,5 1, ,5 2,5 2, ,5 3,5 4,0 4,5 5 Nøglevidde s [mm] Hovedhøjde k [mm] 2,8 3, , Nom. gevindlængde b [mm] < 125 mm mm > 200 mm Dimension 4 x 25 4 x 30 4 x 35 4 x 40 4 x 45 4 x 50 4 x 60 5 x 30 5 x 35 5 x 40 5 x 45 5 x 50 5 x 55 5 x 60 5 x 65 5 x 70 5 x 80 6 x 30 6 x 35 6 x 40 6 x 45 6 x 50 6 x 55 6 x 60 6 x 65 6 x 70 6 x 75 6 x 80 6 x 90 6 x x x 30 7 x 35 7 x 40 7 x 45 7 x 50 8 x 35 8 x 40 8 x 45 8 x 50 8 x 55 8 x 60 8 x 65 8 x 70 8 x 75 8 x 80 8 x 90 8 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 150 Eksempler på skruestørrelser. 10 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 160 s k 16 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 300 l b 20 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 500 d 22 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 300 Smede08.indd :56:10 346

349 Skrue- og boltsamlinger d s k l Gevind d M3 M4 M5 M6 M7 M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36 M42 Gevindstigning [mm] 0,5 0,7 0, ,25 1,5 1, ,5 2,5 2, ,5 3,5 4 4,5 Nøglevidde s [mm] 5, Hovedhøjde k [mm] 2 2,8 3, , x 5 3 x 6 3 x 8 3 x 10 3 x 12 3 x 16 3 x 20 3 x 25 3 x 30 4 x 6 4 x 8 4 x 10 4 x 12 4 x 14 4 x 16 4 x 18 4 x 20 4 x 25 4 x 30 4 x 35 4 x 40 4 x 50 5 x 6 5 x 8 5 x 10 5 x 12 5 x 14 5 x 16 5 x 18 5 x 20 5 x 22 5 x 25 5 x 30 5 x 35 5 x 40 5 x 50 5 x 60 6 x 8 6 x 10 6 x 12 6 x 14 6 x 16 6 x 18 6 x 20 6 x 22 6 x 25 6 x 30 6 x 35 6 x 40 6 x 45 6 x 50 6 x 55 6 x 60 6 x 65 6 x 70 6 x 75 6 x 80 6 x 90 6 x x 16 7 x 20 7 x 25 7 x 30 7 x 40 8 x 10 8 x 12 8 x 14 8 x 16 8 x 18 8 x 20 8 x 22 8 x 25 8 x 30 8 x 35 8 x 40 8 x 45 8 x 50 8 x 55 8 x 60 8 x 65 8 x 70 8 x 75 8 x 80 8 x 90 8 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 90 Dimension 14 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 160 Eksempler på sætskruestørrelser. Smede08.indd :54:59 347

350 Øvrige sammenføjningsmetoder 8 Cylinderskrue med indvendig sekskant Denne type skrue med det runde hoved har den fordel, at den ikke kræver så meget plads. Derfor anvendes den ofte ved samlinger af maskindele, hvor skruen kan placeres, så overkanten af hovedet kommer under maskindelens overflade. Skruen benævnes ofte unbrakoskrue efter det firma, der fremstiller en del af denne type skruer Fladt Hvælvet cylinderhoved cylinderhoved Rundt hoved Eksempler på kærvtyper 1 Lige kærv. 2 Phillips (krydskærv type H). 3 Posidriv eller supadriv. 4 Torx. 5 Torq-set. 6 Unbrako. Undersænket hoved Linseformet hoved Skrue med indvendig sekskant. Undersænket skrue med indvendig sekskant Den undersænkede skrue har den fordel, at den har mindre hovedhøjde end de cylindriske. Derfor anvendes den ofte til samlinger af emner med mindre godstykkelser. Skruens kegleformede hoved har den fordel, at det er med til at centrere emnerne, når disse skrues sammen. Undersænkning af skruer. 1 2 Eksempler på hovedformer ved kærvskruer. 3 Pladeskruer Pladeskruerne anvendes inden for tyndpladeområdet til pladetykkelser op til ca. 2 mm. Skruen, der er hærdet, er fremstillet med et skarpkantet gevind, der har en større stigning end et normalt metrisk gevind. Denne udformning bevirker, at skruen under iskruningen selv skærer og former et gevind i det forborede hul. 4 5 Undersænket skrue med indvendig sekskant. Kærvskruer Kærvskruerne anvendes til konstruktioner i tynde plader, hvor der ikke kræves den store styrke i samlingen. Skruernes kærv kan være udformet med en almindelig kærv beregnet for en traditionel skruetrækker eller med en form for krydskærv, der på grund af den specielle udformning giver et bedre indgreb mellem kærv og skruetrækker. Skruerne lagerføres kun i mindre dimensioner. Et udvalg af pladeskruer. Smede08.indd :26:27 348

351 Skrue- og boltsamlinger Selvborende skruer De selvborende skruer er bygget op på samme måde som pladeskruerne bortset fra, at skruens ende er udformet med et skær, som det kendes fra et bor. Denne udformning har den fordel, at der ikke skal forbores, idet skruen selv borer hullet, som det skarpe gevind derefter skærer gevind i. Et udvalg af selvborende skruer. Firkantet hals Firkantet hals Fransk skrue. Bræddebolt. Bolte og skruer til træ Man kan også blive udsat for at skulle arbejde med bolte og skruer i forbindelse med træ, der skal spændes sammen med stål. De typer, man vil møde, vil typisk være franske skruer og bræddebolte. Bræddebolten har en firkantet hals, der skal forhindre bolten i at dreje med rundt, når møtrikken spændes. Sikring af skruer og møtrikker I mange tilfælde, især hvor der er tale om rystelser og vibrationer i forbindelse med boltsamlingen, er det nødvendigt at sikre sig, at forbindelsen ikke arbejder sig løs under driften. For at sikre dette kan der benyttes forskellige former for mellemlægsskiver eller specielt udformede møtrikker. Fjederskiven er den mest almindelige og mest benyttede. Den er fremstillet af fjederstål, der er slidset op, så den har mulighed for at bide sig fast mellem emnet og møtrikken. Tandfjederskiven, der også er fremstillet af fjederstål, har en fliget kant, som er svagt drejet. Fjederskive. Tandfjederskive. Kontramøtrik. Smede08.indd :26:28 349

352 Øvrige sammenføjningsmetoder 8 Låsemøtrikken findes i forskellige udformninger, hvor den mest benyttede er af en type, der har indlagt en fiber- eller plastring. Denne ring har en lidt mindre indvendig diameter end skruens diameter, således at det indlagte materiale klemmer sig fast omkring skruen, hvorved møtrikken låses. En anden type er klemlåsemøtrikken, der helt er fremstillet af metal. Møtrikken er fremstillet således, at en del af gevindhullet er klemt sammen i den ene side. Sammenklemningen bevirker, at møtrikken låses fast, når denne skrues på. Fiberring Låsemøtrik med indlæg. A Klemlåsemøtrik A Før påskruning. B Efter påskruning. B Man kan også benytte specielle låsevæsker, der har den egenskab, at de låser skruen eller møtrikken fast på samme måde som ved limning. Låsevæsken findes med forskellige låseegenskaber og med varierende låsekraft, så det er vigtigt at benytte den rigtige væsketype til opgaven. Hvis den forkerte låsevæ sketype vælges, risikerer man, at samlingen ikke er låst i tilstrækkelig grad, eller at man låser samlingen så fast, at den ikke kan adskilles igen (se afsnittet om limning). Ved boltsamlinger, hvori der indgår profilstål som I-, U- og T-stål, er det ofte nødvendigt at benytte skrå mellemlægsskiver for at udligne profilets skrå facon. De skrå skiver beregnet for U-stål er mærket med to riller i modsætning til skiverne for I- og T-stål, der er mærket med en rille. Låsevæske. Kontramøtrikken er en meget benyttet låsemetode, der låser ved, at den spændes kontra imod en anden møtrik. Låsevæske A B Mellemlægsskiver A Til I- og T-stål. B Til U-stål. Smede08.indd :26:29 350

353 Skrue- og boltsamlinger Mærkning af stålskruer Der stilles forskellige krav til styrken af de stålskruer, man benytter, afhængigt af, hvilken konstruktion de skal bruges til. Derfor er skruerne inddelt i forskellige kvalitetsklasser ud fra deres styrke. De efterfølgende tabeller angiver styrkeværdierne for de mest benyttede skruer udregnet på baggrund af skruens tværsnitsareal. Skruers kvalitetsklasse 3,6 4,6 4,8 5,6 5,8 6,8 8,8 10,9 12,9 Møtrik kvalitetsklasse Nom. brudstyrke Rm N/mm Nom. flydespænding Rp 0,2 N/mm ISO's inddeling af skruer i kvalitetesklasser Tabellen angiver styrkeværdien pr. mm 2. Gevindbetegnelse M 3 M 3,5 M 4 M 5 M 6 M 7 M 8 M 10 M 12 M 14 M 16 M 18 M 20 M 22 M 24 M 27 M 30 M 33 M 36 M 39 Stigning P [mm] 0,50 0,60 0,70 0,80 1,00 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,00 2,50 2,50 2,50 3,00 3,00 3,50 3,50 4,00 4,00 Brudstyrke [N] Styrkeklasse 3,6 4,6 4,8 5,6 5,8 6,8 8,8 10,9 12, Minimum brudstyrke for skruer med metrisk gevind. Smede08.indd :26:29 351

354 Øvrige sammenføjningsmetoder 8 Gevindbetegnelse M 3 M 3,5 M 4 M 5 M 6 M 7 M 8 M 10 M 12 M 14 M 16 M 18 M 20 M 22 M 24 M 27 M 30 M 33 M 36 M 39 Stigning P [mm] 0,5 0,6 0,7 0, ,25 1,50 1, ,5 2,5 2, ,5 3,5 4 4 Flydespænding R el [N/mm 2 ] R R p 0,2 [N/mm 2 ] Kvalitetsklasse 3,6 4,6 4,8 5,6 5,8 6,8 8,8 10,9 12,9 0,905 1,22 1,58 2,56 3,62 5,20 6,59 10,4 15,2 20,7 28,3 34,6 44,1 54,5 63,5 82, ,21 1,63 2,11 3,41 4,82 6,94 8,76 13,9 20,2 27,6 37,7 46,1 58,8 72,7 84, ,61 2,17 2,81 4,54 6,43 9,25 11,7 18, ,8 50,2 61,4 78, ,51 2,03 2,63 4,26 6,03 8, ,4 25,3 34,5 47,1 57,6 73,6 90, ,01 2,71 3,51 5,68 8,04 11,6 14,6 23,2 33, ,8 76, ,41 3,25 4,21 6,82 9,65 13,9 17,6 27,8 40,5 55,2 74,4 92, ,22 4,34 5,61 9,09 12,9 18,5 23,4 37, , ,53 6,1 7,9 12,8 18, ,9 52,2 75, ,43 7,32 9,48 15,3 21,7 31,2 39,5 62, Nominel flydespænding for skruer med metrisk gevind. Det er de personer, der konstruerer og tegner maskindelene, som også skal beregne og fastlægge, hvilken kvalitetsklasse skruerne skal have, for at disse ikke bliver det svage led i den færdige konstruktion. Som håndværkere kan man ud fra den færdige arbejdstegning eller i beskrivelsen af konstruktionen se, hvilken kvalitetsklasse skruerne skal have. På de fleste af de æsker, man kan købe med skruer og møtrikker, er der angivet, hvilken kvalitetsklasse indholdet har, men det kan ofte være svært at holde styr på skruer og møtrikker, da de hurtigt kan blive blandet. Som en hjælp og som en sikkerhed for, at det er skruer og mø trikker med den rigtige styrke, man bruger, er en del af disse mærkede med tekst og tal. W RTH STÅLBOLTE 8.8 FZ M 16X60 Art. nr. Antal Ifølge ISO-normen skal skruer i kvalitetsklasse 8.8 og højere være forsynet med et fabrikantmærke og kvalitetsklassenummer, når gevinddimensionen er M5 eller større. Stålskruer og møtrikker med UNC- og UNF-tommegevind mærkes efter de amerikanske regler, hvor der ud over tallet for kvalitetsklassen også er en mærkning med streger og trekanter. Eksemplel på mærkning af en pakke med skruer. Smede08.indd :26:29 352

355 Blindnitning Hovedet er mærket med et antal streger, der alle peger ind mod skruens centrum, og møtrikken er på samme måde mærket med et tilsvarende antal trekanter ALP M 8.8 Mærket stålskrue med me trisk gevind. BP 8 1 Mærket stålmøtrik med metrisk gevind Fabrikatmærke. 2 Første ciffer angiver en hundere del af skruens nominelle brudstyr ke i N/mm 2. I dette tilfælde 100 x 8 = 800 N/mm 2. 3 Andet ciffer angiver forholdet mellem skruens flydespænding og brudstyrke i tiendedele. I dette tilfælde er flydespændingen 800 x 0,8 = 640 N/mm 2. 4 Metrisk gevind. 1 Fabrikatmærke. 2 Tallet angiver en hundrededel af brud styrken for den skrue, som møtrikker kan anvendes til uden at gå i stykker. I dette tilfælde 100 x 8 = 800 N/mm 2. Blindnitning De fleste står nok lidt uforstående over for betegnelsen blindnitning, som de sikkert ikke har hørt om før, men taler vi derimod om POP-nitning, kender man uden tvivl metoden. Det er under dette navn, metoden er mest kendt. POP-nitning er imidlertid ikke en betegnelse for processen, men derimod det registrerede varemærke for et af de mange firmaer, der fremstiller blindnitter. Blindnitning er den samlingsmetode, der sammen med svejsning stort set har afløst den gamle metode med nitning, der var en dyr og besværlig metode. Metoden, der er billig og let at udføre, benyttes mest til samling af tynde plader. Den har den fordel, at hele arbejdsgangen kan foretages fra én side uden modhold. A 1 Rør. 2 Stift. BUFO 8.8 A BUFO 8.8 BUFO B BUFO B 1 2 UNC A UNF UN C B UN F Eksempler på mærkning af stålskruer, kvalitetsklasse 8.8 og 10.9 A Kvalitetsklasse 8.8 tommegevind. B Kvalitetsklasse 10.9 tommegevind. Eksempler på mærkning af stålmøtrikker, kvalitetsklasse 8 og 10 A Kvalitetsklasse 8 tommegevind. B Kvalitetsklasse 10 tommegevind. Blindnitte A Åben type. B Lukket type. Selve blindnitten består af et rør og en stift. Forhandleren lagerfører den normalt i to typer: En åben og en lukket type. For de mest almindeligt benyttede blindnitters vedkommende er røret fremstillet af aluminium og stiften af stål eller en kombination, hvor såvel rør som stift er af aluminium. Blindnitterne forhandles i forskellige diametre og længder, og man vælger størrelse ud fra den belastning, den færdige nitning udsættes for, samt ud fra de pladetykkelser, der skal nittes sammen. På det efterfølgende skema kan du se et udvalg af de størrelser, der lagerføres. Smede08.indd :26:29 353

356 Øvrige sammenføjningsmetoder 8 hulstørrelse d 1 Nittediameter d 1 [mm] 2,4 3,2 4,0 4,8 6,4 Hulstørrelse maks. [mm] 2,6 3,4 4,2 5,0 6,6 min. [mm] 2,5 3,3 4,1 4,9 6,5 Anbefalet borestørrelse [mm] 2,5 3,3 4,1 4,9 6,6 Nittestørrelser og huldiametre. Praktisk enhåndstang til lettere mon teringsopgaver For montering af blindnitter med nitte diameter fra 2,4 til 4,0 mm. a d 1 l Nittediameter (d 1 ) X længde (l) [mm] Materialetykkelse (a) Min. Maks. [mm] Nittediameter (d 1 ) X længde (l) [mm] Materialetykkelse (a) Min. Maks. [mm] 2,4 x 4.0 2,4 x 5,5 2,4 x 7,0 3,2 x 4,7 3,2 x 6,3 3,2 x 7,9 3,2 x 9,5 3,2 x 11,1 3,2 x 12,7 3,2 x 16,4 3,2 x 20,1 4,0 x 7,1 4,0 x 8,7 4,0 x 10,3 4,0 x 11,9 4,0 x 13,5 4,0 x 17,1 1,6 1,6 3,2 3,2 4,8 1,6 1,6 3,2 3,2 4,8 4,8 6,4 6,4 7,9 7,9 9,5 9,5 12,7 12,7 15,9 1,6 3,3 3,2 4,8 4,8 6,4 6,4 7,9 7,9 9,5 9,5 12,7 4,0 x 19,2 4,8 x 7,9 4,8 x 9,5 4,8 x 11,0 4,8 x 12,6 4,8 x 14,2 4,8 x 17,9 4,8 x 19,5 4,8 x 21,1 4,8 x 24,2 4,8 x 27,4 4,8 x 30,6 4,8 x 36,0 6,4 x 12,6 6,4 x 15,8 6,4 x 25,3 12,7 15,9 1,6 3,2 3,2 4,8 4,8 6,4 6,4 7,9 7,9 9,5 9,5 12,7 12,7 14,3 14,3 15,9 15,9 19,0 19,0 22,2 22,2 25,5 25,4 34,9 4,8 6,4 7,9 9,5 15,9 19,0 Kraftig tohåndstang med udveksling til større monteringsopgaver For montering af blindnitter fra 2,4 til 6,4 mm. Nittestørrelser. Til at udføre selve blindnitningen benyttes specielle nittetænger. De to almindeligst benyttede typer er vist her. Selve nitteprocessen er meget nem at udføre, men kræ ver viden om: Materiale. Styrkekrav. Nittetyper. Arbejdsplanlægning. Kvalitetskontrol m.m. Udboring af blindnitte. Smede08.indd :26:30 354

357 Blindnitning Blindnitten kan let fjernes igen ved, at denne gennembores med samme størrelse bor som det, hullet er boret med. De steder, hvor der er krav om, at blindnitningen skal være luft- eller vandtæt som fx ved nitning af tanke eller beholdere skal man benytte den lukkede type blindnitte. Samling af beholder, der indeholder vand. A B C D Principper ved nitteprocessen A Blindnitten anbringes i nittetangen og sættes derefter i det borede eller lokkede hul. B Tangen trækkes an, hvorved blindnitten trækker materialerne sammen og justrerer sig selv efter materialernes tykkelse. C Stiften trækkes. D Nitningen er færdig. Smede08.indd :26:34 355

358 Øvrige sammenføjningsmetoder 8 Limning af stål og metaller Her i Danmark bruges ordene limning og klæbning samt lim og klæbestof i flæng, men de fleste anvender nok betegnelserne lim og limning. Limning er en samlingsmetode, der benyttes til en ikke adskillelig sammenføjning af materialer. Metoden har været kendt og benyttet i mange år. I begyndelsen brugte man mest limning til samling af træ, tekstiler, sko, bøger og papir, men i begyndelsen af 1940 erne opstod der i flyindustrien et ønske om at benytte en samlingsmetode til samling af metaller, der var lettere at arbejde med, og som vejede mindre end de nittede samlinger, man ellers benyttede. På baggrund af dette ønske udviklede man en type lim, der også kunne anvendes til limning af metaller. Siden er udviklingen gået stærkt, og i dag anvendes limning i stigende omfang inden for et stort antal industrier som fx automobil-, elektronik-, møbel-, skoog emballageindustrien. I den danske jern- og metalindustri anvendes limning af metaller fortrinsvis inden for det finmekaniske område. Vi vil se lidt nærmere på, hvad en limning egentlig er. En limning er en sammenføjning af to emner, hvor den flydende lim, der ofte er af et organisk materiale, påføres den ene eller begge de flader, man ønsker at lime sammen. Styrken i samlingen fremkommer ved limens overgang til fast tilstand. Denne overgang, hvor limen skifter fra flydende til fast tilstand, kan ske ved fordampning af et organisk opløsningsmiddel eller af vand, ved en kemisk reaktion eller som en størkning ved afkøling. Limningens styrke afhænger dels af den benyttede lims evne til at hænge sammen kohæsionen og dels af limens vedhæftning til overfladen på de emner, der limes adhæsionen. Der kan kun opnås en god vedhæftning, hvis emnernes overflader er rene og tørre. Desuden kan det være en fordel at rive stålets overflader op ved at slibe dem med et groft smergellærred. Limsamlinger Set i forhold til styrken på de ståltyper, man arbejder med til daglig, har en limet samling en væsentligt mindre styrke, da limens trækstyrke normalt er mellem 20 og 80 N/mm 2. Limfuge Limsamling. Emne Påføring af lim Af sikkerhedshensyn skal der anvendes gummihandsker og udsugning. Emne 2 Limens kohæsion og adhæsion. 1 Kohæsion mellem limens molekyler. 2 Adhæsion mellem lim og emnernes overflade. Smede08.indd :26:35 356

359 Limning af stål og metaller Dette skal man naturligvis tage i betragtning, når stålemner limes sammen. Derfor er det bedst at benytte overlapsamlinger eller bruge lasker for at opnå et større limet areal. Som en tommelfingerregel siger man, at længden af overlapningen på emnerne skal være fra 10 til 20 gange så stor som emnernes godstykkelse. Limtyper De mest benyttede limtyper er: De forskellige typer til fastlåsning af skruer og lejer. Den langsomt hærdende tokomponentlim, der fortrinsvis bruges til limning af større emner i stål. De hurtigt hærdende superlime, der bruges til limning af mindre emner. A Udformning af en limet samling. A Overlap. B Laskeforbindelse. B Der forhandles mange forskellige limprodukter, og ud fra disse er følgende eksempler hentet, så man kan se fabrikantens beskrivelse af produkterne. Nmm / Limtype, der er beregnet til sikring af skruer og lejer A Superfast. Til sikring og tætning af skruer, støttebolte, møtrikker, gevindbøsninger og blændpropper. Forhindrer løsrivelse pga. stød og vibrationer. Svær at demontere. B Middelfast. Man opnår en middelfast forbindelse, hvilket betyder, at man kan demontere emnet med normalt værktøj. C Superfast lejesikring. Til belægning af lejer, bøsninger, nav, aksler m.m. C Koldhærding Varmhærding Tokomponentlimens klæbestyrke, afhængig af tem peraturen. Temperatur i C Hærdetid i timer ,5 80 ca. 10 min Tokomponentlimens hærdningsforhold. Tokomponentlim Limen kan klæbe materialerne stål, aluminium, rustfrit stål, galvanisert stål, kobber, messing, slebet glasfiber, ABS og formstøbte plader. Smede08.indd :26:35 357

360 Øvrige sammenføjningsmetoder 8 Tekniske og fysiske egenskaber Smede08.indd :26:40 358

361 Limning af stål og metaller Fordele og ulemper ved limning Limning rummer sammenlignet med de andre samlingsmetoder en række fordele og ulemper. Som nogle af de vigtigste kan nævnes: Fordele Normalt skal der ikke ske tildannelse af en fuge. Der kræves kun lidt eller slet ingen tilpasning af emnerne, før de kan limes. Forskellige ståltyper og metaller kan limes sammen uden fare for galvanisk korrosion, da limen normalt er isolerende. Stål kan limes mod andre materialer som fx gummi, træ, læder og plast. Der opnås en tæt samling. Der sker ingen varmepåvirkning af samlingen som ved en svejseproces. Derfor opstår der heller ikke deformationer og misfarvninger på grund af varmen. Det er som regel ikke nødvendigt at efterbearbejde samlingen. Limning er i nogle tilfælde den hurtigste og billigste samlingsmetode. Der kræves ikke brug af specielt udstyr. Ulemper Det er nødvendigt med store overlapninger. Svær at skille ad ved fejlproduktion eller i forbindelse med en reparation. En limsamling kan være følsom over for vand og fugtighed samt over for visse kemikalier. Samlingen er temperaturfølsom, da de fleste limtyper har en maksimal anvendelsestemperatur på mellem 80 og 250 C. Der kræves en omhyggelig forbehandling og rengøring af emnerne før limning. Til limning af stål benyttes der ofte tokomponentlime, hvor der kræves et bestemt blandingsforhold mellem de to komponenter, for at den ønskede styrke opnås. Disse limtyper har desuden en kort anvendelsestid, efter de er blandet. Det tager ofte lang tid, før limen er hærdet. Arbejdsregler Når man skal til at lime, er der nogle særlige forhold, man skal være opmærksom på og tage hensyn til. Nogle af de vigtigste er: Læs limens brugsanvisning godt igennem og vær omhyggelig med at følge den. Lime og rensevæsker er ofte sundhedsfarlige. Derfor skal der tages særlige hensyn til arbejdsmiljøet. Sørg for, at der er god ventilation og udsugning. Vær meget forsigtig med at omgås den flydende lim og undgå, at den kommer i berøring med din hud. Brug eventuelt gummihandsker. Pas på de sundhedsfarlige dampe, der kan komme, når du smører limen på, og som opstår, når limen hærder. Fladerne, der skal limes, skal være rene, fri for fedt og olie. Hvis de er for glatte på overfladen, skal de gøres ru. Man skal foretage selve limningen umiddelbart efter, at overfladerne er klargjort til limning. Limlaget skal påføres i et tyndt lag på mellem 0,1 og 0,3 mm tykkelse. Man skal sikre sig, at emnerne er godt fikserede og fastspændte, så de ikke kan bevæge sig i den tid, limen er om at hærde op. Superlim Til hurtighærdende sammenlimning af gummi-, kunststof- og metal dele. Smede08.indd :26:48 359