Fogning och Am Flashcards
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.
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
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.
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.
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?
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.
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! (1 p)
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!
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.
Det bildas en oxid som man kan ta bort med ett flussmedel för att det skall bli blank.t
Lasersvetsning ger en smal svets som inte syns så mycket men har inte behandlats i
kursen
Antag att du arbetar som ingenjör inom flygindustrin. Du får i uppdrag att utveckla en komponent till
vingen på ett flygplan som inte skall ha några defekter och tillverkas med additiv tillverkning.
Beskriv kort de viktiga processparametrar som behöver optimeras för att försäkra att komponenten
blir fri från defekter.
The important process parameters for defect-free component in metal additive manufacturing can be
categorized as below.
1. Laser and machine related parameters: Laser-based parameters determine the energy input and
control the interaction between the laser beam and the powder. They include laser power, hatch
spacing, layer thickness, scan strategy, laser beam diameter (spot size), etc.
The following equation for volume energy density (Ev) can be used to optimize the process parameters
for a defect free component.
𝐸𝑣 = 𝑃
𝑣. ℎ. 𝑡
Where, P, v, h and t are laser power, scan speed, hatch spacing, and layer thickness, respectively.
2. Powder related parameters: Powder-related parameters determine the properties of the powder
material and affect its melting point, thermal conductivity, and chemical properties. They include
material composition, purity, powder size and particle size distribution, density, powder
flowability, and morphology.
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)
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.
Beskriv metoden för svetsning med belagda elektroder (MMA)!
* Hur verkar elektrodernas beläggning?
* Användningsområden?
* För- och nackdelar med metoden?
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.
Additiv tillverkning i metaller anses erbjuda flera viktiga fördelar, såsom designfrihet och möjlighet
att skapa lätta strukturer. Komponenter med komplexa strukturer kan enkelt framställas med AM.
Diskutera hur sanna påståendena ovan är (du kan svara sant, delvis sant eller falskt) och förklara.
Förklara i ditt svar hur komplexiteten i en design påverkar kostnaden vid tillverkning med AM i
metaller. Jämför dessutom hur kostnad och komplexitet hänger ihop i AM, jämfört med för
konventionella tillverkningsmetoder
Metal AM allows for the creation of lightweight structures and highly complex geometries
that are difficult to achieve with traditional manufacturing methods. Since AM can build
directly from a 3D model, the complexity of the design does not significantly increase the
manufacturing cost, especially when the lot size is low. Please see the following figures
showing how the cost of components manufactured by AM and conventional methods
changes with complexity and lot size.
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?
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.
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.
