Hvad er svejsning?
Svejsning er en sammenføjningsproces, hvor den metalliske forbindelse mellem svejsestykkerne sker ved opvarmning af grundmaterialet til smeltepunktet ved hjælp af en energikilde.
Svejsning er en lokal, metallurgisk proces, som indebærer en ændring i svejsesømmens kemiske sammensætning samt en lokal varmebehandling, som giver en krystalstruktur, der er afhængig af både den kemiske sammensætning og af varmebehandlingen. Målet er at opnå egenskaber i svejsesømmen, som er mindst lige så gode som grundmaterialets egenskaber. Svejseprocessen bevirker dannelse af forskellige zoner.
- Smeltezonen: I denne zone bliver metallet flydende, og der sker ændringer i den kemiske sammensætning. Efter størkning afhænger den metalliske struktur af afkølingstiden.
- Den varmepåvirkede zone (Heat Affected Zone): En større eller mindre zone, som grænser op til smeltezonen, og som påvirkes af temperaturen uden at smelte. Sammen med den efterfølgende afkøling medfører denne opvarmning større eller mindre strukturforandringer i grundmaterialet. Strukturforandringerne betinges af metallets kemiske sammensætning, opvarmningsforløbet og afkølingshastigheden.
- Smeltelinien: Grænsefladen mellem smeltezonen og den varmepåvirkede zone.
- Den upåvirkede zone eller grundmaterialet: En zone efter den varmepåvirkede zone, hvor metallet ikke opvarmes til så høj en temperatur, at det medfører strukturforandringer. Svejsningen har ingen metallurgisk effekt i denne zone
Svejsningens kemiske forhold
Smeltezonens kemiske sammensætning afhænger hovedsagelig af grundmaterialet og af det tilsatsmateriale, som normalt tilføres under svejsningen. Smeltezonens sammensætning bestemmes af forholdet mellem grundmaterialet og tilsatsmaterialet. Herudover kan fordampning, luftens oxygen, nitrogen og fugt samt beskyttelsesgassens samrnensætning medføre ændringer i indholdet af visse legeringselementer og dermed påvirke den endelige sammensætning af smeltezonen.
De valgte materialer og svejseprocessen spiller derfor en vigtig rolle for slutresultatet.
Svejsningens termiske forhold
Korte tider og begrænset udbredelse er afgørende for de termiske forhold:
- Temperaturen øges hurtigt
- Maks.-temperaturen kan kun opretholdes i meget kort tid
- Afkolingshastigheden er stor, da den punktvise opvarmning giver en stor temperaturforskel mellem de varme og kolde områder.
Svejsningens termiske forløb bestemmer den metallurgiske struktur i svejsningens forskellige zoner. Afhængig af materialets kemiske sammensætning kan et hurtigt termisk forløb give en skør struktur eller modsat en blød og plastisk struktur.
Det termiske forløb afhænger af en række parametre:
- Svejseprocessen: Jo mere koncentreret energien tilføres, desto større bliver afkølingshastigheden.
- Svejseenergi (strækenergi, energiinput): Tilført energi pr. længdeenhed afhænger af strømstyrke, spænding og svejsehastighed. Jo større energiinput, desto mindre afkølingshastighed.
- Materialet: Jo mere varmeledende et materiale er, desto større er afkølingshastigheden, og derfor kræves der et storre energiinput.
- Pladetykkelse, svejsesømmens udformning, montageform: Jo større metalmasse der svejses, desto større bliver afkølingshastigheden.
- Forhøjet arbejdstemperatur: Ved forvarmning kan temperaturforskellen mindskes, hvilket giver lavere afkølingshastighed.
Følgende faktorer er vigtige for svejsearbejdet:
- Grundmaterialet og dets mekaniske egenskaber, korrosionsbestandighed, vægt etc.
- Forholdet mellem tilsatsmateriale og beskyttelsesgas påvirker den kemiske sammensætning i smeltezonen. Valget af tilsatsmateriale bestemmes af grundmaterialet og kravene til svejsesømmens egenskaber.
- Svejseenergien bestemmer det termiske forløb, som afgør strukturen i smeltezonen og i den varmepåvirkede zone.