Vad är svetsning?

Svetsning är en sammanfogningsmetod där den metalliska förbindelsen mellan delarna Åstadkoms genom värmning till materialens smältpunkt med.hjälp av en energikälla. I denna handbok behandlas de svetsmetoder som utnyttjar en elektrisk ljusbåge som skyddas av en skyddsgas. 

Smältsvetsning innebär att materialet smälts på ett begränsat område, som sedan bildar svetsgodset. Den kemiska sammansättningen påverkas av svetsningen. Dessutom utsätts materialet intill det smmta området för en lokal värmebehandling som ger en kristallstruktur som beror både på den kemiska sammansättningen och på värmebehandlingen. Målet är att erhålla egenskaper i svetsen som är minst lika goda som egenskaperna i grundmaterialet. Under själva svetsprocessen bildas olika zoner. 

• Den smälta zonen: En zon där metallen blir flytande och där den kemiska sammansätt­ningen kan förändras. Mikrostrukturen efter stelning beror på avkylningstiden. Det uppsmälta materialet kallas också svets­gods.
• Den s k svets - eller värmepåverkade zonen (Heat-Affected Zone): En större eller mindre zon som gränsar till den smälta zonen och som påverkas av temperaturen utan att smälta. Uppvärmningen tillsammans med den efterföljande avkylningen medför mindre eller större kristallstrukturförändringar i grundmaterialet. Struktur­förändringarna påverkas av metallens kemiska sammansättning, uppvärmnings­förloppet och avkylningshastigheten.
• Smältgränsen: Gränsområdet mellan den smälta zonen och HAZ och som är den yta utifrån vilken den smälta metallen stelnar under stelningsförloppet.
• Det opåverkade grundmaterialet: En zon utanför HAZ där metallen inte värmts upp till en tillräckligt hög temperatur för att medföra någon väsentlig struktur­förändring. Svetsningen har ingen metallurgisk effekt i denna zon.

Korta tider för värmning och svalning och begränsad utbredning av värmningen är de två huvudfaktorerna för de termiska förhållhandena vid svetsförloppet: 

• Temperaturen höjs snabbt.
• Den högsta temperaturen upprätthålls under en mycket kort tid.
• Avkylningshastigheten är hög eftersom värmningen sker på ett begränsat område och därigenom ger en stor temperaturskillnad mellan de varma och de kalla delarna av svetsobjektet.

Svetsningens termiska förlopp bestämmer den metallurgiska strukturen i svetsens olika zoner. Beroende på materialets kemiska analys kan ett snabbt termisk förlopp exempelvis ge antingen en spröd eller en seg struktur. 

Det termiska förloppet beror på ett antal faktorer: 

• Svetsprocessen: Ju mer koncentrerat energin tillföres, desto högre blir avkyl­ningshastigheten.
• Sträckenergin (svetsenergi, värmetillförsel): Uttrycks genom tillförd energi per längdenhet och påverkas av strömstyrka, spänning och svetshastighet. Ju högre sträckenergi, desto lägre avkylningshastighet. Värmeförlusterna påverkas också av den använda svetsmetoden.
• Materialet: Ju mer värmeledande ett material är, desto högre är avkylningshastig­heten och därför krävs ibland högre värmetillförsel.
• Tjockleken, fogens utformning, fixturer: Ju större volym metall det finns nära svetsen, desto högre avkylninghastighet.
• Förhöjd arbetstemperatur: Genom att minska temperaturskillnaden, kan man sänka avkylninghastigheten.

Sammanfattningsvis innebär det att följande faktorer är viktiga för svetsresultatet: 

• Grundmaterialet och dess mekaniska egenskaper, korrosionsegenskaper, vikt etc. 
• Förhållandet tillsatsmaterial / skyddsgas påverkar den kemiska sammansättningen i den smälta zonen. Valet av tillsatsmaterial styrs av grundmaterialet och kraven på svetsens egenskaper.
• Sträckenergin styr det termiska förloppet, som i sin tur bestämmer mikrostruk­turen i svetsgodset och i den värmepåverkade zonen.