Hur fungerar svetsning?
Skyskrapor, exotiska bilar, raketuppskjutningar – vissa saker fångar bara din uppmärksamhet. Svetsning är tydligen inte en av dem. Du kanske har tillbringat hela ditt liv utan att någonsin tänka på ämnet. Du kommer säkert att bli förvånad över det faktum att enligt vissa uppskattningar påverkar svetsning så mycket som 50 procent av USA:s bruttonationalprodukt. Utan svetsning skulle ingen av dessa fantastiska skyskrapor, bilar eller raketer existera.
Svetsning är i sin kärna helt enkelt en metod för att sammanfoga två metallbitar. Även om det finns andra sätt att sammanfoga metaller (nitning, lödning...), har svetsning blivit förstahandsvalet på grund av dess styrka, effektivitet och mångsidighet .
Det finns många olika svetsmetoder och nya upptäcks. Vissa processer använder värme för att i huvudsak smälta de två metallbitarna tillsammans, ofta lägga till "fyllmedel" till fogen för att fungera som ett bindemedel. Andra metoder är beroende av tryck för att binda samman metallen, och vissa använder en kombination av värme och tryck. Till skillnad från lödning, där metalldelarna som sammanfogas förblir oförändrade, förändrar svetsprocessen alltid materialet som sammanfogas.
Detta kan tyckas något oviktigt, men det är avgörande för att förstå varför svetsning ger så starka fogar. Vid lödnings- och hårdlödningsprocesser sammanfogas två metallstycken genom att införa ett tredje material (med lägre smältpunkt) i blandningen. Att lägga till det tredje materialet mellan ytorna på originalbitarna binder ihop bitarna. Bindningen är dock bara lika stark som bindningsmaterialet. Svetsning, å andra sidan, eliminerar mellanhanden och fogar de ursprungliga delarna direkt till varandra. Resultatet är ett starkt, sammanhållet band som ofta är lika starkt som själva materialet.
I den här artikeln ska vi titta närmare på exakt hur svetsning fungerar . Vi kommer också att undersöka några av de många situationer där svetsning används,med den expertis och den utrustning som behövs för att få allt att hända. Men innan vi gör det, låt oss titta på var allt började.
Med alla maskiner som är involverade i svetsprocesser kan du tänka på svetsning som en relativt ny process. I verkligheten har svetsning funnits i tusentals år. Tidiga exempel på svetsning har hittats på platser som sträcker sig från Irland till Indien, med några som går tillbaka till bronsåldern. Naturligtvis hade dessa civilisationer inte den stora mängd verktyg och maskiner som svetsare nu har tillgång till. Hur lyckades de svetsa?
Processen de använde kallas smide. För att börja processen värmde smeder metallen tills den var klarröd till färgen (men fortfarande inte flytande). Smeder skulle sedan placera de två bitarna, något överlappade, på städet och nita ihop dem. Nitning har flera begränsningar. Endast relativt mjuka metaller kan nitas till varandra och processen är mycket mödosam. På platser utan el används dock fortfarande proceduren.
Smide var den enda möjligheten fram till 1800-talet. Men med början av den industriella revolutionen drev många upptäckter utvecklingen av svetsning. Elforskningen tog med elektroder och ljusbågar. Rudimentära facklor utvecklades i mitten av århundradet. Båda upptäckterna kommer att avsevärt påverka nästa århundrades svetsmetoder.
I slutet av 1800-talet började svetsning bli den drivande kraften inom tillverkningen. Metoderna för denna era var dock inte perfekta. Oxidation (processen för metallbindning i syrepartiklar i atmosfären) inträffade under svetsprocessen och svetsfogarna var porösa och spröda. Sådana svetsar utgör en allvarlig risk för arbetare. Till exempel, under perioden 1895 till 1905 exploderade dåligt konstruerade pannor dagligen och orsakade tusentals dödsfall. Det fanns helt klart ett akut behov av bättre svetsmetoder. Nedan kommer vi att lära oss mer om de nya och förbättrade metoderna, och vi börjar med en närmare titt på hantverkets detaljer.
Svetsning till sjöss och i rymden
Dykarsvetsare reparerar rutinmässigt fartyg och oljeriggar, vanligtvis med hjälp av elektrisk ljusbågsvetsning (vilket motverkar användningen av lågor). Svetsning i rymden är i andra änden av spektrumet. Vakuumet i utrymmet skapar en idealisk svetsmiljö eftersom det inte finns några gaser som interagerar med svetsplatsen.
Svetsning utanför jordens atmosfär gjorde den internationella rymdstationen möjlig.
Specifikationer inom svetsning 
Liksom schack är svetsning lätt att lära sig, men svårt att bemästra. Professionella svetsare har ett stort antal olika variabler att ta hänsyn till när de utför jobbet. Oavsett hur komplicerat jobbet är, behövs bara tre saker för att slutföra det: svetsutrustning , svetsmaterial och säkerhetsutrustning . Den mest grundläggande svetsutrustningen, för tillfällig användning i en hemverkstad, kan hittas för mindre än 100 euro. Det är vanligt att dessa enheter är avsedda för elektrisk bågsvetsning (REL) eller elektrodsvetsning. Många enheter har bara en på/av-brytare när det gäller kontroller, vilket gör dem lätta att använda. Vissa enheter (som de som används vid lasersvetsning) är dock så dyra och komplexa att de endast används i stora industrier. När det gäller material är vissa lättare att svetsa än andra. Stål kan vara ett utmärkt val på grund av dess styrka, tillgänglighet och svetsbarhet. Som regel gäller att ju starkare stål desto svårare är det att svetsa. Följaktligen har flera stållegeringar utvecklats genom svetsning. Naturligtvis kan nästan vilken metall som helst svetsas, inklusive gjutjärn, brons, aluminium och till och med titan, även om det senare kräver en mycket skyddad atmosfär eftersom metallen är mycket reaktiv. Oavsett vad du svetsar, kom ihåg:
säkerheten först . Om du någonsin har sett svetsning personligen kan du se det bländande ljuset som processen skapar. Att titta direkt på svetsplatsen utan skydd kan ge smärtsam hornhinneinflammation med en sandliknande känsla i ögat. Det är inte konstigt att en bra svetsmask är en förutsättning för all skyddsutrustning. Svetsmasker finns i många stilar. De enklaste är de som har en mörkare panel genom vilken svetsaren tittar under svetsning.Mer avancerade masker mörknar automatiskt när svetspunkten blir ljusare. Förutom bländande ljusstyrka kan svetsning generera temperaturer på upp till 5 500 grader Celsius och många gnistor, vilket kräver handskar och långa ärmar.
Slutligen är korrekt ventilation avgörande, beroende på svetsmetoden. Svetsare kan utsättas för skadliga ämnen som bly, kvicksilver och kolmonoxid. Avluftningsventiler kan förhindra ansamling av ångor i arbetsområdet.
Så fungerar svetsning
Vi är redo att börja svetsa. De flesta svetsfogar idag delas in i en av två kategorier: bågsvetsning och gassvetsning.
Bågsvetsning använder en elektrisk ljusbåge för att smälta arbetsmaterialen såväl som tillsatsmaterialet för svetsfogarna. Bågsvetsning innebär att man fäster en jordtråd på svetsmaterialet eller annan metallyta. Den andra tråden placeras på materialet som ska svetsas. Efter att tråden är något separerad från materialet skapas en elektrisk båge. Det ser ut som när man drar tändkablarna från batteriet. Bågen fogar sedan samman arbetsstyckena med ett fyllnadsmaterial som hjälper till att hålla ihop bitarna.
Att föra in fillern i fogen kräver en stadig hand och ett öga för detaljer. När staven smälter måste svetsaren kontinuerligt mata in ytterligare material i fogen med små, säkra rörelser. Dessa rörelser är det som ger svetsar deras speciella utseende. Att röra sig för snabbt eller för långsamt, eller att hålla ljusbågen för nära eller för långt från materialet kan skapa dåliga svetsar.
REL-svetsning, inertgassvetsning (allmänt känd som metallinertgas, eller MIG, svetsning) och volframbågssvetsning (ofta kallad volfram inert gas, eller TIG, svetsning) är bågsvetsning.
Dessa tre vanliga metoder har sina fördelar och nackdelar. Elektrodsvetsning är till exempel billigt och lätt att lära sig. Det är också långsammare och mindre mångsidigt än vissa andra metoder. TIG-svetsning är däremot svår att lära sig och kräver speciell svetsutrustning. TIG-svetsning ger dock högkvalitativa svetsar och kan svetsa material som andra metoder inte kan.
Gassvetsning är en annan populär metod för svetsning. Denna process använder vanligtvis en acetylen/syrebrännare för att smälta arbetsmaterialet och svetsstaven. Svetsaren styr brännaren och staven samtidigt, vilket skapar full kontroll över svetsen. Även om gassvetsning är mindre vanligt inom industrin, används den fortfarande ofta för underhåll och reparationer, såväl som på skulpturer (mer om det senare).
„ Extremsvetsning“
Glödheta ljusbågar och brännare är ingen barnlek, men det finns mer extrema sätt att svetsa på. Explosionssvetsning använder trycket som skapas av en kraftfull explosion för att sammanfoga metaller. Laserstrålesvetsning är beroende av kraftfulla lasrar för att smälta samman metaller. Ultraljudssvetsning använder högfrekventa vibrationer som får metallmolekyler att resonera och därmed sammanfogas.
En bra svets är svår att hitta
Vi kan komma ihåg historien om svetsning och att spröda, porösa svetsar har orsakat allvarliga säkerhetsproblem i industriella applikationer. Mycket av problemet med de första svetsarna härrör från oxidation. I takt med att vetenskapen om svetsning har gått framåt, har metoderna för att skydda svetsplatsen från syre också gjort det. Vid elektrodsvetsning, till exempel, är elektroden belagd med en skyddande beläggning. Detta skydd har flera olika syften, varav ett är att skapa en gassköld för svetspunkten. MIG- och TIG-svetsning går så långt att man använder gastankar som kontinuerligt omsluter svetsplatsen i inerta gaser. Skydd av svetspunkten från oxidation är väsentligt för bildandet av en stark svets.
Själva förberedelseprocessen är kanske lika viktig för att producera starka svetsar. Att säkerställa att arbetsmaterialen är fria från fett, smuts och damm är bara det första steget i att förbereda svetsfogen korrekt. Att välja rätt typ av fog är avgörande för en kvalitetssvets.
Efter svetsningen kan du kontrollera kvaliteten på svetsen på flera sätt. En visuell inspektion kan visa att svetsaren arbetade med fel hastighet eller strömstyrka, vilket skapar sprickor och långa oregelbundenheter. Svetsare kan också kontrollera sitt arbete genom magnetisk partikeltestning, vätskegenomträngning, ultraljudstestning, röntgeninspektion, tryckprovning eller andra metoder Destruktiv testning, som förstör svetsen i kontrollprocessen, används också ofta för att bestämma svetskvalitet.Oavsett vilket test som används är det ett viktigt steg i processen att säkerställa att svetsen är stark och säker.
Svetsning inom industri och konst
De flesta svetsjobb är relaterade till produktion i industrier. Bilindustri, skeppsbyggnad, kommersiell konstruktion, brokonstruktion - listan över svetsjobb fortsätter och fortsätter.
Även om de flesta svetsare är män, tjänar tusentals kvinnor på att svetsa. Kvinnliga svetsare spelade nyckelroller i skeppsbyggnad under andra världskriget.
En av de mer intressanta tillämpningarna av svetsning kommer från det konstnärliga samfundet. Några av de första exemplen på svetsning någonsin var konstverk, som järnpelaren i Delhi, Indien, och guldskålar och mössor som går tillbaka mer än 1 000 år. Strukturer som bågarna i St. Louis Gateway (192 meter hög och byggd för att hålla 1 000 år) och Bryssel Atomium illustrerar hur långt svetskonsten har kommit.
Traditionen med konstnärlig svetsning är fortsatt stark, eftersom svetsning skapar massiva skulpturer som väger flera ton. Även om konstnärer bara utgör ett litet segment av svetsindustrin, kan de visa potentialen med svetsning för miljontals andra.
