Hvordan fungerer svejsning?
Skyskrabere, eksotiske biler, raketopsendelser - visse ting fanger bare din opmærksomhed. Svejsning er tilsyneladende ikke en af dem. Du har måske brugt hele dit liv uden nogensinde at tænke over emnet. Du vil helt sikkert blive overrasket over, at ifølge nogle skøn påvirker svejsning så meget som 50 procent af bruttonationalproduktet i USA. Uden svejsning ville ingen af disse fantastiske skyskrabere, biler eller raketter eksistere.
Svejsning er i sin kerne blot en metode til at forbinde to stykker metal sammen. Selv om der er andre måder at forbinde metaller på (nitning, lodning...), er svejsning blevet førstevalg på grund af dens styrke, effektivitet og alsidighed .
Der er mange forskellige svejsemetoder , og nye er ved at blive opdaget. Nogle processer bruger varme til i det væsentlige at smelte de to stykker metal sammen, og tilføjer ofte "fyldstof" til samlingen for at fungere som et bindemiddel. Andre metoder er afhængige af tryk for at binde metallet sammen, og nogle bruger en kombination af varme og tryk. I modsætning til lodning, hvor metaldelene, der samles, forbliver uændrede, ændrer svejseprocessen altid det materiale, der samles.
Dette kan virke lidt ligegyldigt, men det er afgørende for at forstå hvorfor svejsning producerer så stærke samlinger. I lodde- og loddeprocesser forbindes to stykker metal ved at indføre et tredje materiale (med et lavere smeltepunkt) i blandingen. Tilføjelse af det tredje materiale mellem overfladerne af de originale stykker binder stykkerne sammen. Bindingen er dog kun så stærk som bindingsmaterialet. Svejsning, på den anden side, eliminerer mellemmanden og forbinder de originale stykker direkte til hinanden. Resultatet er et stærkt, sammenhængende bånd, der ofte er lige så stærkt som selve materialet.
I denne artikel vil vi se nærmere på præcis, hvordan svejsning fungerer . Vi vil også undersøge nogle af de mange situationer, hvor der anvendes svejsning,med den ekspertise og det udstyr, der skal til for at få det hele til at ske. Men før vi gør det, lad os se på, hvor det hele startede.
Med alt det maskineri, der er involveret i svejseprocesser, kan du tænke på svejsning som en relativt ny proces. I virkeligheden har svejsning eksisteret i tusinder af år. Tidlige eksempler på svejsning er blevet fundet på steder lige fra Irland til Indien, hvor nogle går tilbage til bronzealderen. Selvfølgelig havde disse civilisationer ikke den store mængde værktøj og maskiner, som svejsere nu har adgang til. Hvordan lykkedes det dem at svejse?
Den proces, de brugte, er kendt som smedning. For at begynde processen opvarmede smede metallet, indtil det var lysende rødt (men stadig ikke flydende). Smede ville derefter placere de to stykker, lidt overlappet, på ambolten og nitte dem sammen. Nitning har flere begrænsninger. Kun relativt bløde metaller kan nittes til hinanden, og processen er meget besværlig. På steder uden strøm anvendes proceduren dog stadig.
Smedning var den eneste mulighed indtil det 19. århundrede. Men med begyndelsen af den industrielle revolution skubbede adskillige opdagelser udviklingen af svejsning. Elektricitetsforskning bragte elektroder og lysbuer. Rudimentære fakler blev udviklet i midten af århundredet. Begge opdagelser vil have væsentlig indflydelse på det næste århundredes svejsemetoder.
I slutningen af 1800-tallet var svejsning ved at blive den drivende kraft i fremstillingen. Metoderne i denne æra var dog ikke perfekte. Oxidation (processen med metalbinding i iltpartikler i atmosfæren) fandt sted under svejseprocessen, og de svejsede samlinger var porøse og skøre. Sådanne svejsninger udgør en alvorlig risiko for arbejdere. For eksempel eksploderede dårligt konstruerede kedler i perioden fra 1895 til 1905 dagligt og forårsagede tusindvis af dødsfald. Der var helt klart et presserende behov for bedre svejsemetoder. Nedenfor vil vi lære mere om de nye og forbedrede metoder, begyndende med et nærmere kig på håndværkets detaljer.
Svejsning til søs og i rummet
Dykkersvejsere reparerer rutinemæssigt skibe og boreplatforme, normalt ved hjælp af elektrisk buesvejsning (hvilket modvirker brugen af flammer). Svejsning i rummet er i den anden ende af spektret. Rummets vakuum skaber et ideelt svejsemiljø, fordi der ikke er nogen gasser, der interagerer med svejsestedet.
Svejsning uden for jordens atmosfære gjorde den internationale rumstation mulig.
Specifikationer inden for svejsning 
Ligesom skak , er svejsning let at lære, men svært at mestre. Professionelle svejsere har et stort antal forskellige variabler at overveje, når de udfører jobbet. Uanset hvor kompliceret opgaven er, skal der kun tre ting til for at fuldføre det: svejseudstyr , svejsemateriale og sikkerhedsudstyr . Det mest basale svejseudstyr, til lejlighedsvis brug i et hjemmeværksted, kan findes for mindre end 100 euro. Det er normalt, at disse enheder er beregnet til elektrisk lysbuesvejsning (REL) eller elektrodesvejsning. Mange enheder har kun en tænd/sluk-knap med hensyn til betjening, hvilket gør dem nemme at betjene. Nogle enheder (såsom dem, der bruges til lasersvejsning) er dog så dyre og komplekse, at de kun bruges i store industrier. Med hensyn til materialer er nogle nemmere at svejse end andre. Stål kan være et fremragende valg på grund af dets styrke, tilgængelighed og svejsbarhed. Som regel gælder det, at jo stærkere stålet er, jo sværere er det at svejse. Derfor er flere stållegeringer blevet udviklet ved svejsning. Naturligvis kan næsten ethvert metal svejses, herunder støbejern, bronze, aluminium og endda titanium, selvom sidstnævnte kræver en meget beskyttet atmosfære, fordi metallet er meget reaktivt. Uanset hvad du svejser, så husk:
sikkerhed først . Hvis du nogensinde har set svejsning personligt, kan du se det blændende lys, som processen skaber. At se direkte på svejsestedet uden beskyttelse kan give smertefuld hornhindebetændelse med en sandlignende fornemmelse i øjet. Det er ikke underligt, at en god svejsemaske er en forudsætning for ethvert beskyttelsesudstyr. Svejsemasker findes i mange stilarter. De enkleste er dem, der har et mørklagt panel, som svejseren ser igennem under svejsningen.Mere avancerede masker bliver automatisk mørkere, når svejsepunktet bliver lysere. Ud over blændende lysstyrke kan svejsning generere temperaturer på op til 5.500 grader Celsius og adskillige gnister, hvilket kræver handsker og lange ærmer.
Endelig er korrekt ventilation afgørende, afhængigt af svejsemetoden. Svejsere kan blive udsat for skadelige stoffer som bly, kviksølv og kulilte. Udluftningsventiler kan forhindre ophobning af dampe i arbejdsområdet.
Sådan fungerer svejsning
Vi er klar til at begynde at svejse. De fleste svejsede samlinger falder i dag i en af to kategorier: buesvejsning og gassvejsning.
Buesvejsning bruger en elektrisk lysbue til at smelte arbejdsmaterialerne såvel som fyldmaterialet til de svejste samlinger. Buesvejsning involverer fastgørelse af en jordledning til svejsematerialet eller anden metaloverflade. Den anden tråd placeres på materialet, der skal svejses. Efter at ledningen er lidt adskilt fra materialet, skabes en elektrisk lysbue. Det ser ud som når du trækker tændingskablerne fra batteriet. Sløjfen forbinder derefter arbejdsemnerne med et fyldmateriale, der hjælper med at holde emnerne sammen.
At bringe spartelmassen ind i samlingen kræver en stabil hånd og øje for detaljer. Efterhånden som stangen smelter, skal svejseren løbende føre yderligere materiale ind i samlingen ved hjælp af små, sikre bevægelser. Disse bevægelser er det, der giver svejsninger deres særlige udseende. At bevæge sig for hurtigt eller for langsomt, eller at holde buen for tæt eller for langt fra materialet kan skabe dårlige svejsninger.
REL-svejsning, inertgassvejsning (almindeligvis kendt som metal inert gas eller MIG, svejsning) og wolframbuegassvejsning (ofte kaldet wolfram inert gas eller TIG, svejsning) er buesvejsning.
Disse tre almindelige metoder har deres fordele og ulemper. Elektrodesvejsning er for eksempel billig og nem at lære. Det er også langsommere og mindre alsidigt end nogle andre metoder. Derimod er TIG-svejsning svær at lære og kræver specielt svejseudstyr. TIG-svejsning producerer dog svejsninger af høj kvalitet og kan svejse materialer, som andre metoder ikke kan.
Gassvejsning er en anden populær metode til svejsning. Denne proces bruger typisk en acetylen/iltbrænder til at smelte arbejdsmaterialet og svejsestangen. Svejseren styrer brænderen og stangen samtidigt og skaber dermed fuld kontrol over svejsningen. Mens gassvejsning er mindre almindelig i industrien, bruges den stadig ofte til vedligeholdelse og reparationer samt på skulpturer (mere om det senere).
„ Ekstrem svejsning“
Glødende lysbuer og brændere er ingen børneleg, men der er mere ekstreme måder at svejse på. Eksplosionssvejsning bruger trykket skabt af en kraftig eksplosion til at forbinde metaller. Laserstrålesvejsning er afhængig af kraftige lasere til at smelte metaller sammen. Ultralydssvejsning bruger højfrekvente vibrationer, der får metalmolekyler til at resonere og dermed slutte sig sammen.
En god svejsning er svær at finde
Vi kan huske historien om svejsning, og at skøre, porøse svejsninger har forårsaget alvorlige sikkerhedsproblemer i industrielle applikationer. Meget af problemet med de første svejsninger stammer fra oxidation. Efterhånden som videnskaben om svejsning har udviklet sig, har metoderne til at beskytte svejsestedet mod ilt også gjort det. Ved elektrodesvejsning er elektroden for eksempel belagt med en beskyttende belægning. Denne beskyttelse har flere forskellige formål, hvoraf det ene er at skabe et gasskjold til svejsepunktet. MIG- og TIG-svejsning går så langt som til at bruge gastanke, der kontinuerligt omslutter svejsestedet i inerte gasser. Beskyttelse af svejsepunktet mod oxidation er afgørende for dannelsen af en stærk svejsning.
Selve forberedelsesprocessen er måske lige så vigtig for at producere stærke svejsninger. At sikre, at arbejdsmaterialerne er fri for fedt, snavs og støv, er kun det første skridt i korrekt forberedelse af svejsningen. Valg af den rigtige samlingstype er afgørende for en kvalitetssvejsning.
Efter svejsning kan du kontrollere kvaliteten af svejsningen på flere måder. En visuel inspektion kan vise, at svejseren arbejdede med den forkerte hastighed eller strømstyrke, hvilket skaber revner og lange uregelmæssigheder. Svejsere kan også kontrollere deres arbejde ved magnetisk partikeltestning, væskegennemtrængning, ultralydstestning, røntgeninspektion, tryktestning eller andre metoder Destruktiv testning, som ødelægger svejsningen i kontrolprocessen, bruges også ofte til at bestemme svejsekvaliteten.Uanset hvilken test der anvendes, er det et vigtigt skridt i processen at sikre, at svejsningen er stærk og sikker.
Svejsning i industri og kunst
De fleste svejseopgaver er relateret til produktion i industrier. Bilindustrien, skibsbygning, kommerciel konstruktion, brobygning - listen over svejseopgaver bliver ved og ved.
Selvom de fleste svejsere er mænd, lever tusindvis af kvinder af at svejse. Kvindelige svejsere spillede nøgleroller i skibsbygning under Anden Verdenskrig.
En af de mere interessante anvendelser af svejsning kommer fra det kunstneriske samfund. Nogle af de første eksempler på svejsning nogensinde var kunstværker, såsom jernsøjlen i Delhi, Indien, og guldskåle og -hætter, der går mere end 1.000 år tilbage. Strukturer som buerne i St. Louis Gateway (192 meter høj og bygget til at holde 1.000 år) og Bruxelles' Atomium illustrerer, hvor langt svejsekunsten er nået.
Traditionen med kunstnerisk svejsning er fortsat stærk, da svejsning skaber massive skulpturer, der vejer flere tons. Selvom kunstnere kun udgør et lille segment af svejseindustrien, kan de vise potentialet ved svejsning til millioner af andre.
