Vad är ljusbågslödning?
Vid ljusbågslödning förbinder en ljusbåge tunna stålplåtar med en kopparbaserad tråd, oftast CuSi3Mn1 eller CuAl8. Lodet smälter vid omkring 1000 °C, stålet först vid omkring 1500 °C. Grundmaterialet förblir därför fast, det flytande lodet väter det bara. Utrustningen är nästan densamma som vid MIG/MAG-svetsning.
Vanligast är MIG-lödning: den kopparbaserade tråden matas som en svetstråd genom slangpaketet och smälter av i ljusbågen. Dessutom finns TIG- och plasmalödning, där tråden löper strömlös in i ljusbågen, och som besläktad process laserlödning. Ingen av dessa processer behöver flussmedel, eftersom ljusbågen själv rengör och aktiverar ytan.
Fysikaliskt är det hårdlödning: förbandet uppstår genom vätning och diffusion i gränsytan, inte genom ett gemensamt smältbad. Till skillnad från ugns- eller flamlödning verkar dock knappast någon kapillärkraft. Lodet fyller inte en smal spalt, utan bildar en fog som vid svetsning, oftast en kälfog i ett överlappsförband. Fogberedning behövs i regel inte.
Vilka processer som finns och hur de skiljer sig åt visar Processerna i översikt.
Varför löder man förzinkad plåt i stället för att svetsa den?
Därför att zink smälter vid 419 °C och förångas vid 907 °C, alltså långt under stålets smälttemperatur. Vid svetsning förångas zinken över en bred yta, ångan stör ljusbågen och orsakar porer och sprut. Vid lödning förblir temperaturen lägre, och zinkskiktet skadas bara på en smal remsa.
Bredvid en lödfog på förzinkad plåt ser man enligt DVS 0938-1 två zoner: närmast fogen en zinkfri zon, där zinken har förångats, och bredvid den en mörk zon, där den bara har smält och stelnat igen. Med bra inställning bildas på plåtens baksida bara den mörka zonen. Zinkskiktet förblir där obrutet och fortsätter att skydda.
Av detta följer de välkända fördelarna:
- Korrosionsskyddet bevaras till stor del, även på baksidan och i hålrum, där man inte kan efterbehandla.
- Knappt något sprut och få porer från zinkånga, mindre efterarbete.
- Låg värmetillförsel, därför liten deformation och knappt någon genombränning på tunn plåt.
- Lödfogen själv korroderar inte som stål, eftersom den består av en kopparlegering.
- God spaltöverbryggning, särskilt med pulsbåge.
Plåt med zinkskikt upp till 15 µm kan enligt DVS 0938-1 i allmänhet lödas utan problem. Tjockare skikt, till exempel på styckförzinkade delar, kräver egna försök. Mer om detta under Grundmaterial och beläggningar.
Lödning eller MAG-svetsning: den direkta jämförelsen
| Egenskap | Ljusbågslödning (MIG-lödning) | MAG-svetsning |
|---|---|---|
| Tillsatsmaterial | kopparbaserad tråd, t.ex. CuSi3Mn1 eller CuAl8 | ståltråd, t.ex. G3Si1 |
| Tillsatsens smälttemperatur | omkring 900 till 1070 °C | omkring 1500 °C |
| Grundmaterial | smälts inte eller knappt alls | smälts |
| Zinkskiktet bredvid fogen | smal zon, baksidan förblir till stor del skyddad | förångas över en bred yta, efterbehandling mot korrosion krävs |
| Sprut, porer från zinkånga | lite | betydligt mer |
| Deformation | liten | större |
| Fogens hållfasthet | begränsas av lodet, draghållfasthet över 340 MPa (CuSi3Mn1) | samma som stålets |
| Plåttjocklek | upp till ca 3 mm | utan denna gräns |
| Fogens färg | koppar- till guldfärgad | som stålet |
Riktvärden. Lodens smältintervall och hållfasthet enligt DVS 0938-1, tabell 5 (tillverkarens uppgifter för rent lodgods). Hur mycket zinkskiktet påverkas beror framför allt på inställningsvärdena.
Var går gränserna för ljusbågslödning?
Vid hållfastheten, temperaturen och plåttjockleken. Lodet är mjukare än höghållfasta stål, kopparbaserade lod kryper vid högre drifttemperaturer, och processen är avsedd för plåt upp till ca 3 mm. Formade områden under dragspänning är benägna att få lödsprickor.
- Hållfasthet: CuSi3Mn1 når i rent lodgods en sträckgräns över 200 MPa och en draghållfasthet över 340 MPa, CuAl7 (tidigare CuAl8) över 380 MPa. För mjuka djupdragningsstål räcker det; i skjuvdragprovet brister då plåten och inte fogen. Vid stål med högre hållfasthet är lodet den svagaste länken. DVS 0938-2 visar redan vid H260LA och 1 mm ett gränsfall som ovillkorligen måste provas.
- Drifttemperatur: enligt DVS 0938-1 är de kopparbaserade lodens krypbeständighet säkerställd upp till ca 250 °C, däröver kan de krypa. Det äldre DVS-bladet 0938-2 rekommenderar ännu inte ljusbågslödning över 180 °C. Kopparbaserade lod är oxidationsbeständiga upp till ca 450 °C. För låga temperaturer finns däremot ingen gräns, kopparmaterial blir inte spröda.
- Plåttjocklek: båda DVS-bladen gäller för plåt upp till 3 mm. Däröver förlorar lödningen sin fördel, den värme som behövs skadar beläggningen ändå.
- Lödsprickor: under dragspänning kan flytande lod tränga in i stålet längs korngränserna. Därför gäller: löd inte på formade konturer under dragspänning och låt fogen krympa fritt. För austenitiska CrNi-stål med egenspänningar avråder DVS 0938-2 från ljusbågslödning. Mer under Fogfel och lödsprickor.
- Utseende: fogen är koppar- till guldfärgad. På synliga ytor av rostfritt stål eller olackerat stål syns det.
En lödfog får aldrig svetsas över, inte heller efter slipning. Koppar i stålets smältbad leder till försprödning och sprickor (DVS 0938-2). Efterarbete görs bara med likartat lod.
Var används ljusbågslödning?
Överallt där tunn, förzinkad plåt ska förbindas permanent och korrosionsskyddet ska bevaras: inom karosstillverkning, inom ventilations- och klimatteknik, vid tillverkning av apparatskåp och containrar, på räcken, staket och fasader, inom värme- och avgassystem och i skeppsbyggnad.
- Fordonsindustri: här började processen, och här finns än i dag de flesta tillämpningarna. DVS 0938-2 visar ett automatiserat plasmalött karosstak av 0,8 mm förzinkad DC05 med CuSi3. Synliga fogar på ytterskalet laserlöds i dag ofta, se Laser- och hybridlödning.
- Avgassystem: en ljuddämpare av det ferritiska rostfria stålet 1.4510 med 0,4 till 0,8 mm godstjocklek MIG-löds automatiserat, med CuAl5Ni2 under argon (exempel från DVS 0938-2).
- Skeppsbyggnad: vid universitetet i Rostock MIG-löddes förzinkade sjövattenrörledningar med överlappsmuffar i stället för att svetsas. Efterbehandlingen mot korrosion föll bort, zinkskiktet inuti röret visade inga avvikelser i korrosionsprovet, och tillverkningskostnaderna sjönk med omkring 30 % (Wanner, Henkel, Anders, Hein, DVS-Berichte 275, 2011).
- Ventilation, byggnader, möbler: ventilationskanaler, uterum, räcken, apparatskåp och möbelstommar av förzinkad plåt eller förzinkat rör. Där fogen förblir synlig väljs ofta CuAl8, eftersom dess gyllene färg ser jämnare ut.
Löda eller svetsa? Ett beslutsstöd
Lödning lönar sig när förzinkad eller på annat sätt belagd plåt upp till ca 3 mm ska förbindas, korrosionsskyddet ska bevaras och lodets hållfasthet räcker. Svetsning är det bättre valet för tjocka eller höghållfasta delar, höga drifttemperaturer och där fogen måste vara lika hållfast som stålet.
Hellre löda
- förzinkad, aluminiumbelagd eller på annat sätt metalliskt belagd tunnplåt
- plåttjocklek upp till ca 3 mm, kälfog i överlappsförband, flänsfog
- baksida eller hålrum kan inte efterbehandlas
- liten deformation och lite sprut krävs
- drifttemperatur upp till ca 180 °C, med verifiering upp till ca 250 °C
Hellre svetsa
- plåt och profiler över 3 mm, varmförzinkade delar med tjockt zinkskikt
- höghållfasta stål, där fogen måste nå plåtens hållfasthet
- varaktigt höga drifttemperaturer
- fogen ska ha samma färg och vara diskret, utan lackering
Vid tvekan avgör ett försök på originaldetaljen: skjuvdrag-, fläk- eller bockprov visar om plåten eller fogen brister. Enligt DVS 0938-2 är en lödning lämplig när brottet ligger i grundmaterialet och inte i fogen.
Vilken lödtråd passar?
För förzinkad plåt är CuSi3Mn1 standard och mest spridd i Tyskland. CuAl8 används för aluminiumbelagd plåt, för rostfritt stål och när fogen förblir synlig. Båda används oftast i 1,0 mm.
- ML CuSi3: koppar-kisel-tråd för förzinkad stålplåt, även som ML CuSi28L med samma sammansättning.
- ML CuAl8: aluminiumbrons för aluminiumbelagd plåt, rostfritt stål och dekorativa fogar.
Alla koppartrådar i översikt: Svetstråd och lödtråd av koppar. Hur loden är standardiserade och vilket som passar till vad förklaras i Tillsatsmaterial och standardbeteckningar.
Vanliga frågor
Är ljusbågslödning hård- eller mjuklödning?
Hårdlödning. De kopparbaserade loden smälter vid omkring 900 till 1070 °C, långt över gränsen på 450 °C, över vilken man talar om hårdlödning.
Behövs flussmedel vid MIG-lödning?
Nej. Ljusbågen rengör och aktiverar ytan, skyddsgasen skyddar det flytande lodet. Plåten måste dock vara ren och fri från olja, vax och lim.
Kan jag löda med min MIG/MAG-maskin?
Oftast ja. Strömkällan måste dock arbeta stabilt i det lägre området, ca 25 till 100 A, och den mjuka koppartråden behöver en trådledare av plast och passande matarrullar. Moderna pulsmaskiner har egna synergikurvor för CuSi3 och CuAl8. Mer under MIG-lödning och Trådmatning.
Hur hållfast är en lödfog?
Rent lodgods av CuSi3Mn1 når över 340 MPa draghållfasthet. På mjuk djupdragningsplåt brister i skjuvdragprovet oftast plåten bredvid fogen. Vid stål med högre hållfasthet måste lämpligheten provas.
Kan man svetsa en lödd fog senare?
Nej. En lödfog får inte svetsas över, inte heller efter slipning, eftersom kopparn kan göra stålet sprött. Reparation görs med likartat lod.
Läs vidare: artiklar om ljusbågslödning
Serien följer den ordning i vilken frågorna dyker upp i praktiken: från processen via tillsatsmaterial, gas och grundmaterial till den färdiga fogen. En översikt finns på Ljusbågslödning.
Om författaren
Robert Lahnsteiner, Ing., är internationell svetsingenjör (IWE) och verkställande direktör för MIGAL.CO GmbH. Efter utbildning i telekommunikation och elektronik vid HTL Braunau arbetade han från 1983 i arton år med svetsteknik hos Fronius. Sedan 2001 leder han tillsammans med Martin Erl MIGAL.CO, tillverkaren av svetstråd i aluminium i Landau an der Isar. Hans fokusområden är tillsatsmaterial för aluminium, trådtillverkning och trådmatning samt övervakning av svetsprocesser. Inom DVS har han i omkring 30 år arbetat i den tekniska kommittén FA03 ”Bågsvetsning” och är ordförande för arbetsgruppen 2.4.4 ”MIG-svetsning av aluminium”.