Visste du at sveising er en gammel teknologi? Og at nymotens elektro-sveising ble oppfunnet av en gubbe i Göteborg i 1904? Før dette var smi-sveising enerådende. Så hva er hva? Og hva i bilen er sveist?
Bildet øverst: Karosserisveising med kobberelektroder og svært avansert robot er nå vanlig i bilindustrien – om kontinuerlig sveis ønskes bruker de rullende elektroder eller kraftige lasere. Og noen limer skjøtene … (Foto: Volvocars)
Av Stein Bekkevold
Sveising er å varme opp to metallstykker så mye at de smelter sammen. Smeltingen kan du gjøre i en esse hos smeden eller med lokalt tilført varme i det som heter arbeidsstykke. Varmen kan komme fra gass, elektrisk motstand eller friksjon. Noen ganger tilsettes sveisemetall, (pinne eller tråd) andre ganger ikke.
Mange bilkarosserier er fortsatt sveist, selv om liming blir mer og mer aktuelt. At metallplater kan punktsveises vet vel alle, mens færre vel vet hva en sømsveis er.
Og smeltesveising, er det aktuelt i bilen?
Først
Smisveising har vært kjent siden bronsealderen. Metoden ble særlig populær fra middelalderen av, da smeden glødet opp arbeidsstykkene i essen og så hamret dem med slegge; det fine med hamring er at den dessuten fikk ut det meste av kullet som kom inn fra essen – kull som ville ha gjort biten sprø – hamring herdet dessuten metallet.
Dette var sveisemetoden helt til slutten av 1800-tallet. Da kom gass-sveising og elektrisk motstandssveising. Under 1. og 2. verdenskrig ble dette forbedret, og på 1940-tallet kunne store skip (Liberty) helsveises av ferdige seksjoner (metode Kaiser), noe som sparte tid, og ga de allierte en enorm transportflåte, nødvendig for å gi Storbritannia forsyninger og for å få over mannskap til Normandie i juni 1944.
I dag er automatisk, robotisert elektrisk punktsveising og lysbuesveising vanlig ved serieproduksjon av metallprodukter, ikke minst i bilproduksjon.
Så sveising sammenføyer metaller – men nå også termoplast; høy varme smelter delene; så avkjøles de, og koblingen blir perfekt etter stell og pussing. Sveising skiller seg fra metoder med lavere temperatur – lodding – som ikke smelter metallet, og som mer er en type metallisk varmliming.
I tillegg til å smelte metallene i skjøten, tilsettes ofte fyllstoff for å danne et ønsket smeltebad, som etter avkjøling blir fast metall. Dette kan bli sterkere enn grunnmaterialene. Trykk kan også brukes – med varme eller friksjon, eller bare trykk alene – for å lage en sveis, fordi trykk gir varme.
Sveising kan kreve skjold for å beskytte badet fra å bli forurenset fra luften. Sveisen kan svekkes om oksygen eller hydrogen fanges i den og gjør den porøs – pga boblene. I dag lages skjold ofte med edelgassen argon. Slik sveising kalles MIG eller TIG*.
Testing av nye elektroder, så spruten står. (Foto: RobotWorks)
Punktsveis
Bilen er i stor grad elektrisk sveist, og punksveising er dominerende. Dette er en smeltende sammenføyning der metallet i noen millisekunder blir utsatt for ekstrem elektrisk motstandsvarme. Utstyret er spesialrobot og -elektrode, og ble utviklet av ESAB og ABB. Roboten holder elektroden fast mot karosseriet og støtter vannslanger som kjøler. Elektroden er tykk kobberstang og kommer i mange former og størrelser. Prosessen bruker to spisse elektroder som leverer strømmen i et lite punkt, og samtidig trykker sammen platene – de er 0,5 til 3 mm tykke.
Strømmen smelter metallet og lager punktsveisen. Fordelen er at mye energi kan leveres på kort tid – bare 10 til 100 millisekunder. Dette skjer uten oppvarming av arbeidsstykket. Mengden varme (energien) som leveres, bestemmes av motstanden mellom elektrodene, og størrelsen på og varigheten av strømmen.
Energimengden velges ut fra platens materialegenskaper, tykkelse og type elektroder. Altfor lav energi smelter ikke metallet og sveiser dårlig. For mye energi smelter for mye metall, løser ut det smeltede og lager hull snarere enn å sveise.
Et annet poeng med punktsveising er derfor at energien kan kontrolleres helt nøyaktig for å lage pålitelige sveiser. Prosessen skjer i tre trinn; først styres elektrodene til sveisepunktet og roboten klemmer platene sammen. Strømmen kjøres fort på, og slås av, mens elektrodene holdes på plass – og punktet avkjøles. Sveisetiden er fra 0,01 sek til 0,6 sek, avhengig av metalltykkelse, klemkraft og punktdiameter. Når strømmen slås av, blir punktet avkjølt via kjølevæsken i elektroden. Kjølevæsken er oftest vann.
Smisveis
Ved slutten av 1800-tallet var sveiseprosessen altså smisveising, som (landsby)smeder hadde brukt i årtusener for å hamre sammen jern og stål til verktøy og våpen.
Buesveising (ESAB) og gass-sveising (AGA) var blant de første industriprosessene, sent på 1800-tallet, og elektrisk motstandssveising kom like etter.
Sveiseteknologi avanserte raskt på tidlig 1900-tall da 1. verdenskrig økte suget etter pålitelige metoder. Etter de to krigene kom flere moderne teknikker, som manuelle metoder med skjermet metallbuesveising, nå en av de mest populære, og noen (som Esab-ABB) kom med halv- og helautomatiske prosesser som gass-metall-buesveising, nedsenket buesveising, fluss-bue-sveising og elektroslagg-sveising.
Utviklingen fortsatte med laserstrålesveising, elektronstrålesveising, magnetisk pulssveising og friksjonssveising. I dag er robotsveising vanlig, og bransjen fortsetter å lete etter smartere metoder – og å øke kunnskapen om alt som påvirker kvaliteten.
Sveising med belagt pinne ble oppfunnet i Göteborg av ingeniør Oscar Kjellberg tidlig på 1900-tallet. Han grunnla sveisekonsernet ESAB i 1909. (Foto: Lincoln Electric)
ESAB
Grunnlaget for svenske ESAB (Elektro Svetsnings aktiebolaget) ble lagt tidlig på 1900-tallet av en ingeniør som fant en løsning på et vanlig problem: I 1904 viste Oscar Kjellberg at en belagt pinne-elektrode forbedret kvaliteten. Da belegget smeltet, fordampet det, og dannet en gass som skjermet sveisebadet og hindret uønskede reaksjoner (sprøhet) under avkjølingen.
Belagte elektroder hadde vært prøvd før, og noen av dem ga raskere sveising, men ingen forbedret selve sveisen. Kjellberg var den første med såkalt flussbelegg som stoppet forurensning fra luften – og han kjennes som oppfinner av metoden.
Vi ser initialene hans i form av et OK på elektrodene. Helt siden han grunnla ESAB i 1904 har selskapet stått sentralt i forskning og utvikling. ABB (Asea-Brown Boveri) utviklet tidlig elektriske robot-sveisesystem for Volvo og Saab (bil og fly) sammen med ESAB.
*TIG og MIG er metoder der edelgassen argon beskytter sveisebadet.
