Sveising

Sveising er en prosess for å sammenføye materialer ved sammensmelting. Termoplaster og metaller er eksempel på materialer som kan sveises. Sveisingen skjer ved at kontaktflatene på arbeidsstykkene, ofte sammen med et fyllmateriale (sveisetråd eller sveiseelektrode) varmes opp til de smelter, og flyter sammen ved kohesjon.
Oppvarmingen kan skje ved forbrenning, elektrisk strøm, laserlys, elektronstråling, friksjon eller ultralyd. Når sveisefugen avkjøles dannes det en fast varig forbindelse. Ofte kan det være nødvendig med et dekkmateriale, for eksempel en inertgass for å hindre at smelten forbrenner med oksygen i luften. For høyfast sveising kreves også spesielle herdeprosesser ved avkjølingen av sveisen for å få rett seighet og unngå spenninger som vil føre til sprekkdannelser og brudd.
Sveising er forskjellig fra lodding og hardlodding. Ved disse sammenføyningsmetodene er det bare fyllmaterialet, for eksempel loddetinn, som smelter og forbinder arbeidsstykkene ved adhesjon. Arbeidsstykkene har høyere smeltetemperatur og smelter ikke sammen.
Sveising er en hyppig årsak til yrkesskader og brann og krever spesielle beskyttelses- og sikringstiltak.

Historikk

Smisveising har vært kjent tilbake til tidlig bruk av metall i bronsealderen. Metoden ble særlig utbredt fra middelalderen og foregår ved at smeden varmer abeidsstykkene til de gløder i en esse og deretter hamrer dem sammen med en slegge. Dette var den eneste kjente sveisemetoden fram til slutten av 1800-tallet. Da kom gassveising og noe senere elektrisk motstandssveising. Spesielt under første og andre verdenskrig ble sveisemetodene betydelig forbedret, og under andre verdenskrig var man kommet så langt at selv store skipskonstruksjoner kunne helsveises istedenfor å klinkbygges, noe som sparte betydelig tid. Et eksempel er libertyskipene. I dag er automatisk robotisert elektrisk punktsveising og lysbuesveising vanlig ved serieproduksjon av metallprodukter, for eksempel bilproduksjon.

Sveisemetoder

En rekke forskjellige sveisemetoder er i bruk og velges avhengig av utstyr, kostnad, materialtyper og seriestørrelse.

Smisveising

Smisveising brukes normalt for håndverksmessig bearbeiding av stål og foregår ved at arbeidsstykkene varmes opp til de er hvitglødende i en esse. De legges deretter sammen og hamres sammen med en slegge. Sammensmeltingen foregår derfor ved en kombinasjon av trykk og temperatur. Metoden er vanlig ved smijernsarbeider. Ved framstilling av finere kniver og sverd legges lag av hardere (høyere innhold av karbon) og mykere stål sammen og smisveises. Eggemnet brettes og smis ut flere ganger slik at emnet tilslutt består av flere titalls tynne sammensveisede lag av vekselvis mykt og hardt stål som gir kniven eller sverdet rett kombinasjon av styrke, fleksibilitet og skarphet. Når overflaten behandles med syre oppstår et karakteristisk bølgemønster og slike stål kalles figursmidd (engelsk pattern welded) eller «damascert» stål. Men dette skal ikke forveksles med egentlig Damaskusstål i de berømte damaskussverdene som ble laget med en annen prosess.

Gassveising

Den vanligste metoden for gassveising foregår med en brenner som kombinerer acetylen og oksygen, sveisegass, og kalles forenklet acetylensveising. Det har lenge vært en populær sveisemetode, men er mindre egnet for industriell serieproduksjon. Den brukes håndverksmessig for sveising av rør, og mindre reparasjonsarbeider og krever mindre presisjon ved sveising av tynt gods enn lysbuesveising. Utstyret består av gassflasker med trykkregulator og en sveisebrenner som blander gassene og vedlikeholder sveiseflammen. Temperaturen når omkring 3100 °C og det brukes fyllmateriale i form av en separat sveisetråd. Gassveising varmer et større område av arbeidsstykket og kan gi større deformasjoner og restspenninger i arbeidsstykkene.
Andre gasskombinasjoner er acetylen-luft og hydrogen-oksygen. Gassveising brukes også ved sveising av termoplast men da med vanlig oppvarmet luft ved noen få hundre grader.
MAG (engelsk for Metal Active Gas welding) er aktiv gassbuesveising med smeltende elektrode. Tallbenevningen ifølge NS-EN-ISO 4063 er 135. Forskjellen fra MIG er gassen som her er aktiv (eksempelvis CO₂ eller blandingsgasser av argon, karbondioksid, hydrogen, oksygen og videre). Det brukes hovedsakelig på karbonstål, krever pulsutstyr for stillingssveising. Blir lite brukt i offshoreindustrien. Det har også blitt brukt i en del hurtig matende prosesser som går under navn som «Rapid Arc» og «Time prosessen» og disse gir avsett tilsvarende pulverbuesveising, størst ved horisontalsveising.

Punktsveising

Punktsveising kalles også motstandssveising og brukes normalt ved sammenfesting av tynne plater eller ståltråd. Kontaktelektroder klemmer mot hver side av platene som sveises. Det brukes svært høy strøm, typisk 1000 – 100 000 ampere i korte pulser som smelter arbeidsstykket i kontaktpunktet. Metoden er effektiv og gir liten grad av deformasjon og forurensing, men er begrenset til overlappende plater og tråd opp til 3mm tykkelse der man har tilgang til begge sider. Metoden er mye brukt for platekonstruksjoner som bilkarosserier og kabinetter og er velegenet for automatisk produksjon med roboter.
En variant er sømsveising som bruker rullende elektroder istedenfor punkteletroder og gir en kontinuerlig sveiseskjøt.

Strålesveising

Strålesveising bruker laserstråler eller elektronstråler. Forskjellen er i energitilførselen som kommer fra en laser eller fra elektroner som akselereres i et elektrisk felt i vakuum. Metoden har høy utstyrskostnad, men begge gir en konsentrert stråle som kan gi en smal og tilstrekkelig dyp sveisefuge med meget høy hastighet. Metoden krever en automatisert produksjon og brukes derfor for store serier i høy hastighet.

Sveiseforberedelser og dokumentasjon

Før en starter å sveise, kreves det i flere bransjer at viktige prosesser gjennomgås; at arbeidsstykker er korrekt dokumentert (for eventuelt å bli etterprøvet), er et annet krav.

Sveiseprosedyrer

En starter med en plan (pWPS) for hvordan en sveis skal utføres. Dette inneholder all informasjon om sveisen.
En sveiser så opp en prøvesveis i kontrollerte omgivelser. En beskriver (i en WPS - engelsk for welding procedure specification) det en har gjort i detalj, som hvilke ståltyper som skal sveises sammen, hvilke elektroder som skal brukes, hvor mye forvarme og ettervarme som skal brukes, hva slag sveisemetode som skal brukes, sliping og så videre. Denne tester en så med ikke destruktive tester som ultralyd eller radiografi for innvendige sveisefeil og magnetpulver eller penetrant for overflatesprekker. En tar ut prøvestykker og tester flytespenning, bruddspenning, tøyning ved brudd og hardheten i sveisen. En tar også ut tester for å teste skårseighet (Charpy-test) eller seighet ved sprekkvekst (CTOD-test) ved behov. Dersom en feiler med å tilfredsstille kravene ved en test, kan en ofte tillate seg å ta en test til på samme måte, men om den også feiler vil en normalt måtte lage en annen måte å sveise på som gir bedre resultater. Dokumentasjonen samles (i WPQR - engelsk for welding procedure qualification record) og kan så brukes som grunnlag i produksjonen av like og tilsvarende tester. En kan typisk bruke sveiseprosedyren for inntil dobbelt så stor eller halvparten så liten tykkelse som det testen er utført med. Det vil også være begrensninger i formen på de to stålkonstruksjonene som skal sveises sammen.

Sveisesertifikater

Den som sveiser må ha et sertifikat. Sertifikatene har forskjellig vanskelighetsgrad som forteller hva slags sveiser en er kvalifisert for. Av de vanskeligste er å sveise, er hvor en har hele sveisen over seg. I tillegg er det ulike vanskelighetsgrader, avhengig av utformingen på sveisen og tykkelsen på materialene en skal sveise. Aluminiumssveising regnes som vanskeligere enn å sveise i stål. Etter at en har gjort sveisingen skal sveisene kontrolleres. Sertifikatene utstedes oftest av den bedriften en arbeider i, men blir ofte bevitnet av en uavhengig part. I Norge er det vanlig at den enkelte sveiser eier sertifikatene, men en del bedrifter anser sertifikatene som deres eiendom siden de bekoster testingen. Når sertifikatene er bedriftens eiendom, forebygger en forfalskninger av sertifikater.
Operatører av sveisemaskiner trenger normalt ikke sveisesertifikat, men skal likevel ha dokumentert opplæring i bruken av sveisemaskinen.

Ikke destruktiv testing

På samme måter som sveiseren, skal også den som gjør ikke-destruktiv testing ha sertifikater. Det blir utstedt sertifikater på hver enkelt testmetode. Sertifikatene deles gjerne i nivåer - 1, 2 og 3. På nivå 3 vil store bedrifter som regel bare ha en person, som har et overvåkingsansvar overfor de andre. Den praktiske testingen gjøres gjerne av personell på nivå 2.

Laboratorier

For å kunne gjøre destruktiv testing har mange av de større mekaniske bedriftene egne laboratorier. Andre har avtaler med andre bedrifter, en prøveanstalt eller et laboratorium ved en høyskole eller universitet. For å kunne gjøre testingen må laboratoriet være sertifisert av en akkreditert institusjon eller et klasseselskap.

Beskyttelsestiltak

Arbeidstilsynet fører tilsyn med arbeid etter forskrift om sveising, termisk skjæring, termisk sprøyting, kullbuemeisling, lodding og sliping (varmt arbeid).
 og deres veiledninger

Brann

Som ved alt arbeid som krever høy temperatur (varmt arbeid) er det risiko for alvorlige brann- og eksplosjonsulykker. Prosedyrer og rutiner for utførelse av varmt arbeid skal innarbeides i virksomhetens internkontroll. Denne skal gi regler for tildekking, renhold, brannvakt, slokking og lignende.