Svetsning: metoder, användningsområden och säkerhet

Alla svetsprocesser som använder en elektrisk båge kallas för bågsvetsning. De vanligaste formerna av bågsvetsning är följande:

• Skyddad metallbågsvetsning (SMAW): SMAW är också känt som "stick"-svetsning.
• Gasmetallbågsvetsning (GMAW): GMAW är också känt som MIG (metal/inert gas welding).
• Gasvolframbågsvetsning (GTAW): GTAW är också känt som TIG (tungsten inert gas svetsning).

Bågsvetsning värmer upp metaller genom att skapa en elektrisk ljusbåge med hög ström mellan metallstycken som ska sammanfogas och en elektrod.

Användningen av elektroden varierar beroende på typ av svetsprocess. Vid SMAW, GMAW och liknande svetsprocesser förbrukas elektroden och blir en del av svetsen. Elektroden är vanligtvis tillverkad av samma typ av metall som ska svetsas. Eftersom elektroden förbrukas av svetsprocessen måste elektroden ständigt matas in i svetsen. Vid SMAW-svetsningsprocessen används en "stick"-elektrod som är impregnerad med en svetsförstärkare, ett så kallat flussmedel, och som är fastspänd i änden.

GMAW-svetsningsprocessen använder en tunn tråd på en roterande spole som en kontinuerlig elektrod. Storleken på denna elektrod varierar från cirka 0,635 millimeter till cirka 4 millimeter. Svetsmaskinen har en motordriven spole inuti som matar in trådelektroden i svetsen.

Vid TIG-svetsning (GTAW) används en elektrod som inte förbrukas av svetsprocessen eftersom metallen som utgör svetsen inte har någon elektricitet som flyter genom den. Elektroden är tillverkad av volfram, som används för att den inte ska smälta när den är nedsänkt i den elektriska ljusbågen. En fyllnadsmetall i form av en stång kan användas för att lägga till metall i svetsområdet.

Vid nästan all svetsning används fyllnadsmetall för att fylla ut den lilla springan mellan metalldelarna. Den extra metallen bidrar till att göra svetsen stark. Ibland behöver svetsar göras utan någon tillsatsmetall. Svetsning utan tillsatsmetall kallas autogen svetsning.

Skydd vid bågsvetsning

Alla typer av svetsning kräver att den heta metallen är skyddad. Smuts, rost, fett och till och med oxidation av metallen under svetsprocessen kan förhindra en korrekt svetsfog. Alla svetsprocesser använder därför en av två skyddsmetoder: flussmedel och skyddsgas.

Svetsflödet kan användas i fast form, flytande form eller som pasta. Under svetsningen smälter flussmedlet och en del av det avdunstar. Detta skapar en liten gasficka runt svetsen. Denna gasficka förhindrar oxidation av metallen under svetsningen. Smält flussmedel renar genom en korrosiv reaktion föroreningar som förhindrar en korrekt svetsning. Efter svetsningen stelnar flussmedlet. Detta lager av fast flussmedel kallas slagg och måste avlägsnas från svetsen. SMAW-svetsförfarandet använder oftast flussmedel och används oftast på stål.

Skyddsgas skyddar svetsen genom att den utgör en gasficka runt svetsen. Syftet med denna gas är att hålla normal luft borta, särskilt syre. Den skiljer sig från flussmedel eftersom det inte finns någon vätska på svetsen. Det finns bara en gas runt svetsen. Eftersom det inte finns någon vätska kommer det inte att rensa upp smuts och andra saker på metallen. Detta innebär att metallen måste vara ren innan den svetsas. Om den inte är det kan smuts och andra saker orsaka problem. De gaser som vanligtvis används är argon, helium och en blandning som består av tre delar argon och en del koldioxid. Andra gasblandningar kan innehålla kväve, väte eller till och med lite syre. En typ av svetsning där skyddsgas används är gasmetallbågsvetsning. Den används vanligtvis i fabriker för att tillverka saker.

Svetsning med flussmedel är lättare att utföra utomhus när det blåser. Detta beror på att det flytande flussmedlet skyddar den heta metallen och att det inte blåser bort. Dessutom skapar flödet alltid en gasficka som hindrar ljusbågen från att slockna. Svetsning som använder skyddsgas kan vanligtvis inte användas utomhus eftersom gasen skulle blåsa iväg om det blåser.

Vid vissa typer av svetsning används ingen ljusbåge. De kan använda en låga, elektricitet utan ljusbåge, en energistråle eller fysisk kraft. Den vanligaste typen av svetsning som inte använder en ljusbåge kallas gassvetsning. Vid gassvetsning kombineras en brandfarlig (dvs. brännbar) gas och syre och bränns i slutet av en brännare. Gassvetsning behöver ingen särskild skyddning eftersom en flamma som är rätt inställd inte har något extra syre i den. Det är fortfarande viktigt att se till att metallen är ren. Flamman värmer upp metallen så mycket att den smälter. När båda metallbitarna har smält i kanten blir den flytande metallen en enda bit.

Den andra typen av svetsning som inte använder en ljusbåge använder ändå elektricitet. Den kallas motståndssvetsning. Med denna typ av svetsning kläms två tunna metallbitar ihop och sedan får man elektricitet att passera genom dem. Detta gör att metallen blir riktigt varm och smälter där den kläms ihop. De två bitarna smälter ihop på det stället. Ibland kallas detta för punktsvetsning eftersom svetsningen bara kan ske på en liten plats (eller punkt) åt gången.

Smidessvetsning är den första typen av svetsning som någonsin användes. Vid smidesvetsning måste de två metallbitarna bli så varma att de nästan smälter. Sedan slås de ihop med hammare tills de blir ett stycke.

De andra typerna av svetsning som inte använder en ljusbåge är svåra att utföra och vanligtvis nya. De är också dyra. De flesta av dessa typer av svetsning utförs endast vid särskilda behov. De kan använda en elektronstråle, laser eller ultraljudsvågor.

Varje typ av svetsning kräver energi. Denna energi är vanligtvis värme, men ibland används kraft för att åstadkomma en svetsning. När värme används kan den komma från elektricitet eller från eld.

Strömförsörjning för bågsvetsning

Mycket elektricitet används vid bågsvetsning. Vid vissa typer av svetsning används växelström, som den el som används i byggnader. Andra typer använder likström, som elen i en bil eller de flesta saker med batteri. Nästan alla typer av svetsning använder en lägre spänning än den el som kommer från ett kraftverk. Bågsvetsning kräver att man använder en speciell strömförsörjning som gör elen från kraftverket användbar för svetsning. En strömförsörjning sänker spänningen och kontrollerar strömstyrkan. Strömförsörjningen har vanligtvis kontroller på den som gör det möjligt att ändra dessa saker. För typer av bågsvetsning som använder växelström kan strömförsörjningen ibland göra speciella saker för att få elektriciteten att växla på olika sätt. Vissa nätaggregat ansluts inte till ett eluttag utan genererar sin egen el. Dessa typer av strömförsörjningsaggregat har en motor som vrider ett generatorhuvud för att producera elen. Motorn kan drivas med bensin, dieselbränsle eller propan.

Energi för andra typer av svetsning

OFW använder en flamma från brinnande bränngas och syre för att värma upp metallen. Bränslegasen är nästan alltid acetylen. Acetylen är en brandfarlig gas som brinner mycket varmt, varmare än någon annan gas. Det är därför den används oftast. Andra gaser som propan, naturgas eller andra industrigaser kan också användas.

Vid vissa typer av svetsning används ingen värme för att skapa svetsen. Dessa typer av svetsning kan bli varma, men de får inte metallen att smälta. Smidessvetsning är ett exempel på detta. Friktionsrörsvetsning är en speciell typ av svetsning som inte använder värme. Den använder en mycket kraftfull motor och en speciell snurrande bit för att blanda ihop metallerna vid kanten. Detta verkar konstigt eftersom metaller är fasta och det är därför som det krävs mycket kraft för att utföra den och den är mycket hård. Energin för denna typ av svetsning är mekanisk energi från den snurrande biten.