BÅGSVETSNING
BÅGSVETSNING FAKTA OM MMA
Läromedlet Fakta om MMA är en av fyra faktaböcker om bågsvetsning. Övriga faktaböcker i bågsvetsning är: Fakta om Bågsvetsning Fakta om MIG/MAG-svetsning Fakta om TIG-svetsning Boken Fakta om bågsvetsning beskriver de moment som är gemensamma för de olika svetsmetoderna, medan övriga faktaböcker redogör för respektive bågsvetsmetod. Läromedelsserien är avsedd att användas både till grundutbildning och påbyggnadsutbildning.
Best nr 47-01877-2 Tryck nr 47-01877-2-03
9
789147 018772
THOMAS HÄLLMAN IVAR HENRIKSSON LIBER MMA - omslag.indd 1
12-12-06 14.28.07
Förord Fakta om MMA-svetsning ingår i en serie läromedel som omfattar bågsvetsmetoderna MMA, MIG/MAG och TIG. Läromedlen är anpassade för utbildning av europasvetsare enligt riktlinjer utfärdade av European Federation for Welding, Joining and Cutting (EWF) och som IIW öven har anslutit sig till. Riktlinjerna är även anpassade till gymnasieskolans kursplaner. De passar också för arbetsmarknadsutbildningar och andra vuxenutbildningar. Fakta om MMA-svetsning behandlar det som enbart gäller för MMA-metoden. Allt som är gemensamt för bågsvetsmetoderna MMA, MIG/MAG och TIG återfinns i Fakta om Bågsvetsning. Fakta om MMA-svetsning är avsedd att, tillsammans med Fakta om Bågsvetsning och Materiallära för svetsare, ge de teoretiska och praktiska kunskaper som behövs för att utföra övningarna och lösa uppgifterna på arbetsbladen i Arbetsboken för MMA-svetsning. De ovan nämnda läromedlen utgör tillsammans med Materiallära för svetsare en komplett läromedelsserie för utbildning till europasvetsare MMA upp till högsta EWF- och IIW-nivån, rörsvetsare. Det finns tre nivåer; kälsvetsare, plåtsvetsare och rörsvetsare.
3
MMA fakta.indd 3
06-04-11 08.12.13
Innehåll 1 Kort historik om MMA-svetsning
6
8 Svetsdatablad
38
2 Metodbeskrivning
7
9 Svetsteknik
39
Andra förkortningar, beteckningar och benämningar för MMA-svetning Grundprincip Svetskretsen Tändning av ljusbågen Materialtransporten i ljusbågen
3 Användningsområden Exempel på användningsområden Material som svetsas med MMA-metoden Fördelar med MMA-svetsning Nackdelar med MMA-svetsning
4 Hälsa och säkerhet Personlig skyddsutrustning Svetsrök och gaser Begränsning av rökutvecklingen Utsugning av svetsrök Elektromagnetiska fält
5 Utrustning och tillbehör Strömkällor Svetsledare och återledare Fjärreglage Pneumatisk slaggningsmejsel (Knarr) Vinkelslipmaskin
6 Underhåll av utrustning och tillbehör Underhåll av ledare och kontaktdon
7 7 8 8 8
9 9 10 10 10
11 12 12 13 13 14
15 15 17 17 18 18
19 19
7 Tillsatsmaterial för MMA-svetsning
21
Belagda elektroder Kärntråden Höljet Dimensioner Elektrodens ändar Elektrodhöljets funktion Sammanfattning Elektrodtyper Basiska elektroder Rutilelektroder Sura elektroder Elektroder med normalt utbyte Högutbyteselektroder Zirkonbasiska och rutilbasiska högutbyteselektroder Inträngningselektroder Elektroder för rostfria stål Strömart (växel- eller likström) Märkning av elektroder Rökklassificering av belagda elektroder Hantering av elektroder Mekaniska skador Fuktskador Åldring Förvaring och hantering av elektroder Standardisering av belagda elektroder Beteckningar enligt ISO 2560-1973 Beteckningar enligt SS-EN 1600 Beteckningar enligt EN 499-1995
21 21 21 21 22 22 24 24 25 25 26 26 26 26 27 27 27 28 28 30 30 30 30 30 34 35 36 37
Fogar och svetsförband för MMA-svetsning Överlappsförband T-förband Hörnförband Stumförband Val av svetsfog Specifikationer Material Godstjocklek Hållfasthetskrav Manuell eller maskinell svetsning Tillgänglig utrustning för fogberedning Tidigare erfarenheter Planering av svetsarbete Svetsritning och materiallista Material Utrustning Svetstillstånd Svetsordning/Svetsplan Under arbetets gång När arbetet är klart Att välja elektrod Specifikationer Grundmaterialets sammansättning Fogtyp Svetsläge Arbetsstyckets dimensioner Tillgänglig strömkälla Tidigare erfarenheter Att välja svetsström Uppgifter på elektrodpaketet Val av ström inom angivet intervall Rengöring av grundmaterialet före svetsning Utrustningsberoende svetsparametrar Personberoende svetsparametrar Tändning av ljusbågen Allmänt Ljusbågslängd Tändmärken Svetssprut Återtändning med påbörjad elektrod Tändning av ljusbågen i svetsfog Elektrodvinklar vid MMA-svetsning Elektrodvinklar Motsvets eller frånsvets Riktning av ljusbågen mot grundmaterialet Pendling eller strängning Svetshastighet Avslutning med elektroden i en svetsfog Elektrodbyte i en bottensträng Svetsning stående vertikalt Vertikalsvetsning uppåt (PF) Vertikalsvetsning nedåt (PG) Inställning av bågdynamik för MMA-svetsning Magnetisk blåsverkan Hur man motverkar magnetisk blåsverkan Diskontinuiteter och formavvikelser Slagginneslutningar Porer Hydrogensprickor Rotfel Urval av SS-EN och SS-ISO standarder med anknytning till MMA-svetsning
39 39 39 40 40 41 41 41 41 41 42 42 42 42 43 43 43 43 43 44 44 44 44 44 45 45 45 45 45 46 46 46 47 48 48 48 48 48 49 49 49 50 50 50 50 51 51 51 52 52 54 54 54 55 56 57 58 58 59 60 61 63
5
MMA fakta.indd 5
06-04-11 08.12.13
1
Kort historik om MMA-svetsning
Den första bågsvetsmetoden patenterades i Ryssland i mitten av 1880-talet. Det var N. Benardos som lyckades svetsa med en ljusbåge som drogs mellan en kolelektrod och arbetsstycket. Några år senare patenterades svetsning med en obelagd metallelektrod av Benardos landsman Nicolai Slavianoff. Ljusbågen var instabil och svetsförloppet var svårt att kontrollera. (Pröva att svetsa med en elektrod utan hölje så ser du hur ljusbågen uppför sig och hur kvaliteten på svetsresultatet blir). År 1907 fick svensken Oscar Kjellberg patent på svetsning med en belagd metallelektrod. Beläggningen stabiliserade ljusbågen och svetsförloppet blev mer kontrollerbart. Därmed började utvecklingen av manuell metallbågsvetsning att ta fart. Misstänksamheten mot den nya och revoltionerande tekniken var stor i början av seklet och det dröjde över 30 år innan det första oceangående helsvetsade fartyget sjösattes. Tidigare användes överlappsfog och nitning vid fartygsbyggandet. Under många år konkurrerade de båda teknikerna med varandra tills svetsningen helt tog över. Även för övriga stålkonstruktioner gick det trögt i början och inte förrän på 1950-talet började det bli vanligt med helsvetsade landsvägs och järnvägsbroar i Sverige.
Bogserbåten ESAB IV, det första helsvetsade fartyget.
Några milstolpar i MMA-svetningens utveckling: 1885
Patent på svetsning med obelagd kolelektrod. N. Benardo, Ryssland
Engelsmännen döpte metoden till Manual Metal Arc Welding vilket sedan förkortats till MMA-welding. MMA är nu en internationellt vedertagen beteckning för manuell metallbågsvetsning. I Sverige använder vi oftast benämningen MMA-svetsning.
1891
Patent på svetsning med obelagd metallelektrod. N. Slavinoff, Ryssland
1907
Patent på svetsning med belagd metallelektrod. Oscar Kjellberg, Sverige
MMA-svetsning var sedan den väl blivit accepterad den världsledande smältsvetsmetoden under många år. Under 1980-talet blev konkurrensen från andra svetsmetoder stark och MMA-svetsning är inte längre den dominerande metoden för produktionssvetsning. Fortfarande är dock MMAsvetsning en av de vanligaste och mest mångsidiga svetsmetoderna i världen.
1919
Första helsvetsade mindre fartyget, Sverige
1934
Första helsvetsade större lansvägsbron, Sverige (Pålsundsbron i Stockholm)
1938
Första helsvetsasde oceangående fartyget, Sverige
1942
Första helsvetsade järnvägsbron, Sverige (Kusforsbron över Skellefte älv)
1980
Strömkällor med möjlighet att justera droppstorleken för material överföringen från elektrod till smältbad.
1990
Fortsatt utveckling av strömkällor och tillsatsmaterial
6
MMA fakta.indd 6
06-04-11 08.12.13
2
Metodbeskrivning
Andra förkortningar, beteckningar och benämningar för MMA-svetning Bland bågsvetsmetoderna finns en undergrupp som benämns metallbågsvetsning där MMA-svetsning hör hemma. Till gruppen metallbågsvetsning räknas också pulverbågsvetsning men när man talar om metallbågsvetsning är det oftast manuell metallbågsvetsning, dvs MMA-svetsning som avses. Kärt barn har många namn. I Sverige förekommer också förkortningen MMB som kommer från Manuell MetallBågsvetsning. Enligt svensk och internationell standard, SS-ISO 4063, betecknas de olika svetsmetoderna med siffror. Dessa siffferbeteckningar brukar anges på ritningar. MMA-svetsning har sifferbeteckningen 111. Den amerikanska beteckningen SMAW står för Shielded Metal Arc Welding.
Bågsvetsning
Metallbågsvetsning
Gasbågsvetsning
MMA-svetsning
MIG-svetsning
Stativsvetsning med belagd elektrod
MAG-svetsning
Pulverbågsvetsning
TIG-svetsning
Plasmasvetsning
Schemat visar indelningen av bågsvetsmetoderna
I dagligt tal kallas också metoden inte helt korrekt för ”manuell svetsning”, ”elektrodsvetsning”, ”handsvetsning” eller helt enkelt pinnsvetsning.
Grundprincip MMA-svetsning utförs för hand med belagda stavformade elektroder som smälter och utgör tillsatsmaterial. Elektroden sätts fast i en elektrodhållare som är ansluten till strömkällan med en svetsledare. För att få en sluten strömkrets krävs också en återledare.
Belagd elektrod
Elektrodhållare
Strömkälla
Återledareklämma Svetsledare
Återledare
MMA-svetsning, principbild
7
MMA fakta.indd 7
06-04-11 08.12.19
Den slutna strömkretsen gör att det bildas en ljusbåge mellan elektrodens spets och grundmaterialet. Ljusbågen smälter successivt både grundmaterialet och elektroden så att en svetssmälta bildas.
Svetskretsen Ett annat namn för strömkälla är svetsaggregat. Vanligtvis avser man då en strömkälla med alla tillbehör som behövs för att kunna svetsa. På verkstäder kallas ibland strömkällan för svets. Det senare kan vara förvirrande då ”svets” är den korrekta benämningen på den färdiga förbindningen man får vid svetsning. Undvik helst att använda ordet ”svets” i betydelsen strömkälla. Strömkällan ger ström till svetskretsen som består av svetsledare, elektrodhållare, elektrod, grundmaterial, återledartving och återledare.
Tändning av ljusbågen. När elektrodspetsen kortsluts mot grundmaterialet utvecklas energi som leder till att eletrodspetsen omges av ett elektronmoln. När sedan kortslutningen hävs genom att elektroden lyfts, joniseras luftgapet och en elektrisk ström kan passera. Den fortsatta joniseringen av luftgapet/bågrummet mellan elektroden och grundmaterialet är en förutsättning för att svetsprocessen skall kunna fortgå.
Materialtransporten i ljusbågen. Elektroderna har ett påpressat hölje runt kärntråden. När man svetsar smälter kärntråden och höljet i samma takt. Kärntråden överförs till grundmaterialet i form av större eller mindre droppar beroende på elektrodhöljets sammansättning. I elektrodhöljet finns ämnen som bildar joniserande gaser. Dessa tränger undan luften och joniserar bågrummet så att bågen brinner stabilt. Av höljet bildas slagg som omger metalldropparna och täcker smältan så att den skyddas mot oxidering. I höljet finns också legeringsämnen som överförs till smältan och ger svetsgodset önskad sammansättning. Gaser som tränger undan luften och joniserar bågrummet
Kärntråd
Hölje
Slaggtäcke
Metalldroppe omgiven med slagghinna Svetsgods Grundmaterial Krater
Materialtransport i ljusbågen Smälta
8
MMA fakta.indd 8
06-04-11 08.12.21
3
Användningsområden
MMA-svetsning är en flexibel svetsmetod som används världen över inom många olika områden. Metoden är användbar för godstjocklekar från ca 1 mm och uppåt i alla tänkbara konstruktioner. För produktionssvetsning har metoden tidigare varit den dominerande men minskar nu i användning på bekostnad av mer högproduktiva svetsmetoder som t ex MAG-svetsning. Tack vare den förhållandevis enkla och portabla utrustningen används MMA-svetsning i stor utsträckning vid montage- och reparationssvetsning.
Exempel på användningsområden Sammanfogning av stora stålkonstruktioner som landsvägsoch järnvägsbroar, industri- och kontorsbyggnader samt oljeplattformar och fartyg.
Svetsning av rostfritt stål med MMA.
Svetsning av tryckkärl och rörsystem inom värmeanläggningar, kärnkraftsindustrin, oljeraffinaderier, pappers- och massaindustrin, läkemedelsindustrin, mejeri- och bryggeriindustrin. Reparationssvetsning av exempelvis pumpar, ventiler, maskinstativ, anläggningsmaskiner – lastmaskiner och dumpers. Påläggssvetsning av slitskikt på maskin- och motordelar.
Öresundsbron mellan Sverige och Danmark har knutpunkter och fästplåtar i huvudkonstruktionen som är svetsade med MMAmetoden.
9
MMA fakta.indd 9
06-04-11 08.12.22
Urval av SS-EN och SS-ISO standarder med anknytning till MMA-svetsning SS-EN 287/ISO 9606
Svetsarprövning – smältsvetsning.
SS-EN 288, EN ISO 15607, 15610, 15611, 15612, 15614
Specifikationer för och godkännande av svetsprocedurer för svetsning av metalliska material.
SS-EN 499
Svetstillsatsmaterial. Belagda elektroder för manuell metallbågsvetsning av olegerade stål och finkornstål. Indelning.
SS-EN 719
Tillsyn vid svetsning – Uppgifter och ansvar.
SS-EN 729/ISO 3834
Kvalitetskrav vid svetsning – Smältsvetsning av metalliska material.
SS-EN 757
Tillsatsmaterial för svetsning. Belagda elektroder för manuell metallbågsvetsning av höghållfasta stål.
SS-EN 759
Tillsatsmaterial för svetsning – Tekniska leveransvillkor för tillsatsmaterial för svetsning – Produkttyp, dimensioner, toleranser och märkning.
SS-EN 1011
Kvalitetsrekommendationer för bågsvetsning.
SS-EN 1599
Tillsatsmaterial för svetsning. Belagda elektroder för varmhållfasta stål. Indelning.
SS-EN 1600
Svetstillsatsmaterial. Belagda elektroder för rostfria och värmebeständiga stål. Indelning.
SS-ISO 2401
Belagda elektroder. Bestämning av nettoutbyte, bruttoutbyte och smälttal.
SS-ISO 2553
Ritningsregler – Svets och lödförband – Beteckningar på ritningar.
SS-ISO 4063
Ritningsregler – Sifferbeteckningar för svets och lödmetoder.
SS-ISO 5817
Bågsvetsförband i stål – Riktlinjer för kvalitetsnivåer för (= SS-EN 25817) diskontinuiter och formavvikelser.
SS-ISO 6520
Klassificering av diskontinuiteter och formavvikelser i smältsvetsar i metall, med förklaringar.
SS-EN ISO 6947
Svetslägen.
SS- ISO 9692
Metallbågsvetsning med belagd elektrod, metallbågsvetsning med skyddsgas och gassvetsning – Svetsfogar för stål.
SS-ISO 10042
Bågsvetsförband i aluminium och dess svetsbara legeringar – Riktlinjer för kvalitetsnivåer för diskontinuiteter och formavvikelser.
SS-EN ISO 13916
Svetsning – Vägledning till mätning av arbetstemperatur, mellantemperatur och hålltemperatur.
SS-EN 14172
Tillsatsmaterial för svetsning. Belagda elektroder för manuell metallbågsvetsning av nickel och nickellegeringar.
63
MMA fakta.indd 63
06-04-11 08.14.18
ISBN 978-91-47-01877-2 © Ivar Henriksson, Thomas Hällman och Liber AB Omslag: Robert Leistner Grafisk form och layout: Teknikredaktörerna AB/Explicare AB Redaktör: Sture Sahlström Omslagsfoto: Susanne Björkman Bildleverantör: Öresundskonsortiet (sid 9) Tredje upplagan 4 Tryck: Indien 2013 Kopieringsförbud Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering utöver lärares rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt BONUS-avtal, är förbjuden. BONUS-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare, t.ex. kommuner/ universitet. Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse i upp till två år samt bli skyldig erlägga ersättning till upphovsman/rättsinnehavare. Liber AB, 113 98 Stockholm. Telefon 08-690 92 00. www.liber.se Kundservice 08 -690 93 30, telefax 08 -690 93 01, e-post: kundservice.liber@liber.se
MMA fakta.indd 2
12-12-06 14.32.00
BÅGSVETSNING
BÅGSVETSNING FAKTA OM MMA
Läromedlet Fakta om MMA är en av fyra faktaböcker om bågsvetsning. Övriga faktaböcker i bågsvetsning är: Fakta om Bågsvetsning Fakta om MIG/MAG-svetsning Fakta om TIG-svetsning Boken Fakta om bågsvetsning beskriver de moment som är gemensamma för de olika svetsmetoderna, medan övriga faktaböcker redogör för respektive bågsvetsmetod. Läromedelsserien är avsedd att användas både till grundutbildning och påbyggnadsutbildning.
Best nr 47-01877-2 Tryck nr 47-01877-2-03
9
789147 018772
THOMAS HÄLLMAN IVAR HENRIKSSON LIBER MMA - omslag.indd 1
12-12-06 14.28.07