Fogning

Question 1

Svetsdefekter (200118) (2p)

Svetsdefekter brukar ibland delas upp efter om de orsakats av operatören eller materialet. Namnge fyra olika typer av svetsdefekter! Om du är osäker på namnen kan du i stället kort beskriva fyra typer av defekter.

Answer 1

Exempel på svetsfel från föreläsningen:

• Kratersprickor (felaktigt avslut)
• Porer (smuts/fukt)
• Slaggränder (dålig rensning)
• Rotfel (otillräcklig genomvärmn.)
• Bindfel (otillräcklig smältning)
• Smältdike (smältan fyller ej)
• Varmsprickor/Stelningssprickor i svetsen=Svetsgodset
• Smältgränssprickor (i gränsen mot grundmaterialet)
• Vätesprickor/Kallsprickor (smuts/fukt => väte löses in i komb. med restspänningar.
• Försprödning
• Återvärmningssprickor
• Skiktbristningar
• Åldringsförsprödning

Question 2

Svetsreparationer (210116) (2p)

Anläggningar i större processindustrier kan vara ett virrvarr av ledningar, infästningar, behållare och annat. Det behövs ordentlig dokumentation av vilka legeringar som använts var och när allt eftersom anläggningen växt till. När anläggningen skall repareras eller byggas ut går det inom vissa ramar att svetsa ihop legeringar med olika sammansättning. Till exempel kanske en rostfri behållare i en dyr speciallegering kan svetsas fast i ett stativ i ett enkelt rostfritt stål. Det här måste göras noggrant och varje materialkombination kräver sitt tillsatsmaterial.

a) Vilken svetsmetod är lämpligast att använda för den här typen av arbeten? Beskriv metoden.

b) Om man inte vidtar försiktighetsåtgärder uppkommer lätt en viss typ av svetsfel när man använder metoden. Beskriv svetsfelet och vilken försiktighetsåtgärd som är lämplig.

Answer 2

a) Den mest flexibla metoden för att byta mellan olika tillsatsmaterial är manuell bågsvetsning med belagda elektroder. Metoden kräver dessutom en rätt begränsad utrustning som är jämförelsevis lätt att ta med sig.

b) Höljet på de belagda elektroderna är hygroskopiskt och jan dra till sig vatten om de inte förvaras tort. När man svetsar finns det risk för väteförsprödning så kallsprickor bildas i HAZ, speciellt om materialet bildar en spröd struktur.

Question 3

Lödning och punktsvetsning (220115) (2p)

a) Vid lödning smälter bara tillsatsmaterialet. Hur säkerställer man att inte detaljerna som skall lödas samman inte smälter? Hur gör man för att lödningen inte skall försvagas av en oxid?

b) Hur säkerställer man att inte elektroderna smälter vid punktsvetsning? Vad gör att inte svetsen försvagas av oxider?

Answer 3

a) För att detaljerna inte skall smälta väljer man ett tillsatsmaterial med lägre smälttemperatur, och ser till att temperaturen inte blir för hög. Man använder ett flussmedel som löser upp oxiderna på metallens ytor i samband med lödningen.

b) Vid punktsvetsning används elektroder i koppar som är vattenkylda. Värmen utvecklas av den elektriska resistansen i kontakten mellan de plåtar som skall svetsas samman. I och med att plåtarna pressas samman så trängs all luft bort från kontaktpunkten.
Plåtarna måste vara rena. Den lilla oxid som finns på metallens yta kommer att fördelas som partiklar i smältan i stället för att ligga som en hinna vilket skulle vara fallet vid lödning om man inte använder flussmedel.

Question 4

Kastruller (230114) (2p)

a) Kastruller är ofta uppbyggda av metaller med olika egenskaper vad gäller t.ex. korrosionsmotstånd, värmeledning och magnetiska egenskaper. En del i tillverkningen kan vara att foga en platta av aluminium mot en av rostfritt stål. Vilken fogningsmetod skulle du föreslå att man använder för det? Beskriv kort! (1p)

b) Kastrullen skall dessutom ha ett handtag som oftast innebär att men behöver svetsa rostfritt stål så det blir snyggt. Vilken metod föreslår du för det? Beskriv kort! (1p)

Answer 4

a) Som vi vet från gjuttekniken är det väldigt stor skillnad på smälttemperaturen mellan Fe och Al. (Dessutom bildar de spröda faser om de blandas i smältor vilket är olämpligt.) Därför är det lämpligt att foga ihop plattorna genom lödning där bara tillsatsen smälts i en tunn spalt mellan ytor där alla oxider behöver tas bort med flussmedel.

b) Flera metoder kan vara lämpliga beroende på handtagets utformning, t.ex. punktsvetsning MIG eller TIG. Med punktsvetsning syns inte svetsen så mycket vilket är bra. Manuel bågsvetsning är inte lämpligt eftersom det blir mycket slagg.

Question 5

Hyllor och skåp (240113) (2p)

a) Ett möbelföretag skall tillverka en stor serie av hyllor skåp för förvaring. De skall svetsas ihop av tunna plåtar av olegerat stål, men behöver egentligen inte klara så hög last. Föreslå en lämplig svetsmetod för tillverkningen och motivera kort. (1 p)

b) En nyexaminerad ingenjör är orolig för att skåpen skall skaka sönder under transport till kunden eftersom materialet kan bli sprött vid svetsning. Är oron befogad? Motivera! (1 p)

Answer 5

a) Punktsvetsning är en relativt billig metod som automatiseras så att rader av punkter kan svetsas samman utan skyddsgas eller kontrollerad elektronbåge. Punkterna kan läggas så tätt att det blir
starkt nog även om några av dem är defekta.

b) Olegerat stål har mycket bra svetsbarhet eftersom där inte finns några legeringselement som gör att det bildas martensit vid snabb svalning.

Question 6

Svetsning med belagda elektroder (240405) (2p)

• Beskriv metoden för svetsning med belagda elektroder (MMA)!
• Hur verkar elektrodernas beläggning?
• Användningsområden?
• För- och nackdelar med metoden?

Answer 6

• Spänningen mellan metall och elektrod tänder en elektronbåge som värmer materialen när elektroner och joniserad gas bromsas upp.
• Metallen bildar droppar som faller ner mot
  svetsen. Höljet omvandlas till en skyddande gas (CO2 ) och en slagg-oxid (typ CaO).
• Bägge dessa skyddar den smälta metallen från att stelna. Metoden används typiskt vid svetsning av grova plåtar utomhus. En fördel är att den är flexibel genom att det är lätt att byta elektrod så man kan svetsa olika material.
• Nackdelar är att den är svår att automatisera och att man måste knacka bort slaggen.

Question 7

Lödning (240826) (2p)

Beskriv hur lödning går till och hur det skiljer sig från svetsning!
Varför är det viktigare att ta bort oxider på metallens ytor vid lödning än vid svetsning?

Answer 7

• Vid lödning smälts ett tillsatsmaterial som har lägre smälttemperatur än de metaller som skall fogas samman. Smältan sugs in i en tunn spalt av kapillärkrafterna och stelnar sedan. Fogen blir svagare än en svets och därför är det fördelaktigt med en stor kontaktyta. För att få metallisk bindning mellan metallerna i arbetsstycket och lodet måste alla oxider tas bort. Annars blir fogen svag då den binder mot en hinna av oxid.
• Vid svetsning bör man också ta bort oxiden, men den oxid som är svag blandas runt i smältan och kommer delvis att kunna flyta upp till ytan. Det som blir kvar lägger sig som diskreta partiklar, inte som en hinna.