Vilka processer finns för rostfria stål?
Nästan alla som man känner från olegerat stål. Austenitiska och ferritiska rostfria stål kan sammanfogas med samma smält- och trycksvetsprocesser och samma utrustning som olegerade stål. Bara gassvetsning kommer inte i fråga.
I produktionen dominerar MAG-svetsning med massiv tråd eller rörtråd och TIG-svetsning. Plasma- och lasersvetsning är de mekaniserade processerna för stora volymer, MMA har sin plats på byggplatsen och pulverbågsvetsning vid tjock plåt.
| Process (ISO 4063) | Typiskt område | Styrkor | Begränsningar |
|---|---|---|---|
| MAG med massiv tråd (135) | tunn till tjock plåt, verkstad och robot | hög insvetsningstakt, lätt att mekanisera, med pulsbåge även tunnplåt och lägessvetsning | gas med lite O₂ eller CO₂ krävs; kortbåge sprutar |
| MAG med rörtråd (136, 138) | medelstora och stora godstjocklekar | lite sprut, plana fogar; rutil rörtråd för lägessvetsning, metallpulverfylld rörtråd för flersträngssvetsning med robot | avlägsna slagg (136); fyrrullsdrivning |
| TIG (141, utan tillsats 142) | tunnplåt, rör, rotsträngar | högsta fogkvalitet, alla lägen, mycket rent, inget sprut | långsamt, låg insvetsningstakt |
| Plasma (15) | mikroplasma upp till 1 mm, nyckelhålsteknik upp till cirka 10 mm i I-fog | snabbt, smal fog och värmepåverkad zon, lite deformation | noggrann fogberedning, fixtur och svetsvagn krävs |
| MMA (111) | byggplats, montage, reparation | enkel utrustning, utomhus, alla lägen, lite värme per sträng | långsamt, slagg, håll elektroderna torra |
| Laserstråle (52) | fiberlaser cirka 0,2 till 4 mm, CO₂-laser upp till cirka 15 mm | mycket smal fog, knappt någon deformation, snabbt, lätt att automatisera | snäva spalter, noggranna kanter; duplex: lite austenit |
| Pulverbågsvetsning (12) | tjock plåt, långa fogar | mycket hög insvetsningstakt, släta fogar | endast horisontal- och horisontal-vertikalläge, hög värmetillförsel |
Riktvärden enligt ISER-informationsblad 823 (2019) och DVS 0931. Gränserna beror på material, fogform och utrustning.
MAG-svetsning: arbetshästen
Vid metallbågsvetsning med skyddsgas av rostfria stål används nästan uteslutande MAG, med en argonrik gas med bara lite syre eller CO₂. Mer CO₂ för in kol i svetsgodset och minskar beständigheten mot interkristallin korrosion.
Man svetsar med likström, trådelektroden på pluspolen, med trådar från 0,8 till 1,6 mm. Bågtypen väljs efter uppgiften:
- Spraybåge för horisontal- och horisontal-vertikalläge: fina droppar, inga kortslutningar, knappt något sprut, hög effekt.
- Kortbåge för tunnplåt, rotsträngar och lägessvetsning när lite värme krävs. Nackdelar: fastsittande sprut och en överhöjd sträng.
- Pulsbåge: lite värme med en lugn, sprutfattig materialövergång. Med den kan både tunnplåt och tjock plåt svetsas, även i lägessvetsning. För rostfria stål är den ofta det bästa valet.
För brännarföringen rekommenderar DVS 0931:
- Håll bågen så kort som möjligt. En lång båge bränner av mer krom och tar upp kväve från luften, vilket sänker ferrithalten.
- För massiv tråd lätt stickande till neutralt, med så kort fritt trådutstick som möjligt. Det förbättrar vätning och inträngning.
- Svetsa metallpulverfylld rörtråd med upp till 5 mm längre utstick, slaggbildande rörtråd lätt släpande och i spraybåge.
De lämpliga gaserna visas i Skyddsgaser, valet av tråd i Välja tillsatsmaterial.
Rörtråd: massiv tråd eller rörtråd?
Rörtrådar svetsar med lite sprut, och strängarna flyter ut plant och utan kantsår. De kan användas i varje vanlig MIG/MAG-utrustning.
- Slaggbildande, rutil (136): mjuk båge, grund inträngning, lätt avlägsnad slagg. Med snabbstelnande slagg för alla lägen, med långsamt stelnande slagg för horisontal- och horisontal-vertikalläge. Svetsas i spray- eller kortbåge, inte i pulsbåge, under argon med O₂ eller CO₂.
- Metallpulverfylld (138): ingen slagg, hög insvetsningstakt och djup inträngning. Bra för helmekaniserad flersträngssvetsning, gaser som för massiv tråd.
Rörtråd är mjukare än massiv tråd och kan deformeras av trycket från matarrullarna. Därför behövs minst en fyrrullsdrivning och lågt anpressningstryck.
TIG-svetsning: för tunnplåt, rör och rötter
TIG är processen för högsta fogkvalitet: tunnplåt, rörledningar, rotsträngar och alla lägen. Man svetsar med likström, volframelektroden på minuspolen, under argon.
För austenitiska stål kan man vid mekaniserad svetsning använda argon med lite väte för att svetsa snabbare. Det gäller inte för ferritiska stål och duplexstål, se Skyddsgaser.
Upp till cirka 3 mm plåttjocklek kan standardausteniterna 1.4301, 1.4307, 1.4541, 1.4401, 1.4404 och 1.4571 även sammanfogas utan tillsatsmaterial (process 142). De högre legerade sorterna som 1.4435, 1.4439, 1.4539 och duplexstålet 1.4462 svetsas däremot med tillsatsmaterial. Vid duplex skulle annars för mycket ferrit bli kvar i svetsgodset.
Plasmasvetsning: snabbt och smalt
Plasmabågen snörs ihop kraftigt av ett munstycke och har en mycket högre energitäthet än TIG-bågen. Den används nästan bara mekaniserat.
- Mikroplasma för folier och plåt upp till cirka 1 mm, med strömmar från några få ampere.
- Nyckelhålsteknik (keyhole): plasmastrålen tränger igenom plåten och smältbadet sluter sig bakom den. Plåtar upp till cirka 10 mm svetsas igenom i en sträng som I-fog. Tjockare plåtar får en Y-fog med cirka 5 mm rotkant, och resten fylls med andra processer.
Man svetsar oftast utan tillsatsmaterial. Är spalten bredare än 0,08 gånger plåttjockleken behövs tråd. Som plasmagas används argon, för austenitiska sorter med lite väte, och den yttre skyddsgasen är oftast argon-väte.
MMA-svetsning: på byggplatsen
I verkstaden har den belagda elektroden förlorat betydelse; på byggplatsen är den oumbärlig: enkel utrustning, okänslig för vind, alla lägen, lite värme per sträng.
- Rutila elektroder svetsar med fina droppar, slät, plan fog och lätt avlägsnad slagg, på lik- och växelström. De är de mest använda.
- Basiska elektroder går bara på likström (elektroden på pluspolen), är lätta att svetsa i lägessvetsning och överbryggar spalter bra, därför används de ofta för rötter.
- Eftersom den höglegerade kärntråden har högre elektriskt motstånd svetsar man med lägre ström än med elektroder för olegerat stål och med kort båge.
- Fuktiga beläggningar orsakar porer och, i ferritiska stål och duplexstål, kallsprickor. Torka om elektroderna enligt tillverkarens anvisningar och ta dem direkt ur ett elektrodkoger, vid duplex även de rutila.
Lasersvetsning: smalt, snabbt, deformationsfattigt
Lasern smälter metallen i ett snävt avgränsat område och skapar en ångkapillär som når djupt in i plåten. Fogarna är mycket smala, liksom den värmepåverkade zonen, och deformationen är liten.
- Fiberlasrar med cirka 100 W till 10 kW för plåtar från 0,2 till cirka 4 mm, robotförda via optisk fiber. CO₂-lasrar upp till cirka 25 kW för 1 till omkring 15 mm, förda via speglar.
- Utan tillsatsmaterial får spalten vara högst en tiondel av plåttjockleken, och vid tjockare plåtar inte mer än halva fokusdiametern. Med tillsatstråd är en större spalt möjlig, men hastigheten sjunker med cirka en tredjedel.
- Vid högre legerade stål finns risk för mittlinjesprickor. Lämplig tillsatstråd och största möjliga renlighet hjälper; redan lite svavel räcker för varmsprickor.
- Vid duplex bildas lite austenit på grund av den snabba avsvalningen. Med standardduplexen 1.4462 uppnåddes ändå tillräckliga slagseghetsvärden i 10 mm tjocka plåtar utan värmebehandling.
Varför konstitutionsdiagrammen inte längre gäller vid laser förklaras i Mikrostruktur, deltaferrit och varmsprickor.
Pulverbågsvetsning: för tjock plåt
Pulverbågsvetsning lönar sig vid tjock plåt och långa fogar, till exempel i behållar- och apparatbygge. Man svetsar bara i horisontal- och horisontal-vertikalläge, med trådar från 1,2 till 4 mm, elektroden på pluspolen.
Strömmen ligger cirka 10 till 20 % under den för olegerade stål. Trådar är standardiserade i ISO 14345, pulver i ISO 14174. För duplexstål har basiska pulver av typ AF visat sig fungera bra.
Vilken process för vilken uppgift?
Valet följer av plåttjocklek, seriestorlek, svetsläge och krav på ytan.
- Tunnplåt upp till 3 mm, synliga fogar, livsmedel och läkemedel: TIG, i serie plasma eller laser.
- Rörledningar: TIG, ofta orbital; rot TIG, fyll- och täcksträngar MAG eller MMA.
- Behållare, ramar, konstruktioner från 2 till 20 mm: MAG med pulsbåge, rörtråd för tjockare plåtar.
- Lägessvetsning i verkstaden: puls-MAG eller rutil rörtråd med snabbstelnande slagg.
- Byggplats, montage, reparation: MMA, med vindskydd även TIG.
- Stora godstjocklekar, långa längs- och rundfogar: pulverbågsvetsning eller metallpulverfylld rörtråd.
Massiva trådar för MAG: 308LSi, 316LSi och alla andra under svetstråd av rostfritt stål.
Vanliga frågor
Kan jag svetsa rostfritt stål med den vanliga blandgasen 82/18?
Inte med massiv tråd. 18 % CO₂ för in för mycket kol i svetsgodset och försämrar korrosionsbeständigheten. För massiv tråd används argon med 1 till 3 % O₂ eller högst 2,5 % CO₂. Slaggbildande rörtrådar är däremot avsedda för argon-CO₂-blandningar.
Behövs en annan svetsmaskin för rostfritt stål?
Nej. Utrustningen är densamma som för olegerat stål. En maskin med pulsbåge gör dock MAG-svetsning av tunnplåt betydligt enklare.
Kan rostfritt stål TIG-svetsas utan tillsatsmaterial?
För standardausteniter upp till cirka 3 mm, ja. Högre legerade sorter och duplexstål behöver tillsatsmaterial; duplex utan tillsats bara med efterföljande upplösningsbehandling.
Växelström eller likström vid TIG-svetsning?
Likström, elektroden på minuspolen. Växelström behövs vid TIG-svetsning bara för aluminium och magnesium.
Läs vidare: artiklar om svetsning av rostfritt stål
Serien går från materialet via process, gas och rotskydd till den provade fogen. En översikt finns på Svetsning av rostfritt stål.
- Vad som gör stålet rostfritt
- Mikrostruktur, deltaferrit och varmsprickor
- Välja tillsatsmaterial
- Skyddsgaser
- Värmetillförsel och mellansträngstemperatur
- Fogberedning och häftsvetsning
- Rotskydd och formering
- Anlöpningsfärger, betning, passivering
- Duplex och superduplex
- Foga rostfritt med olegerat stål
- Svetsfel och korrosionsskador
- Provning och arbetsskydd
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”.