Varjenje: vrste, postopki in varnostni ukrepi

Vsak postopek varjenja, pri katerem se uporablja električni oblok, je znan kot obločno varjenje. Običajne oblike obločnega varjenja vključujejo:

• Obločno varjenje v zaščitni kovini (SMAW): SMAW je znano tudi kot "palično" varjenje.
• Obločno varjenje s plinom (GMAW): GMAW je znano tudi pod imenom MIG (varjenje v kovini/inertnem plinu).
• Obločno varjenje s plinskim volframom (GTAW): GTAW je znano tudi pod imenom TIG (varjenje z volframovim inertnim plinom).

Obločno varjenje segreva kovine z visokotlačnim električnim oblokom med kosi kovine, ki jih je treba spojiti, in elektrodo.

Uporaba elektrode se razlikuje glede na vrsto varjenja. Pri SMAW, GMAW in podobnih postopkih varjenja se elektroda porabi in postane del zvara. Elektroda je običajno izdelana iz iste vrste kovine, ki se vari. Ker se elektroda pri varjenju porablja, jo je treba nenehno dovajati v zvar. Pri varjenju SMAW je na koncu vpeta elektroda "palica", prepojena s pospeševalcem varjenja, imenovanim fluks.

Pri varjenju GMAW se kot neprekinjena elektroda uporablja tanka žica na vrteči se tuljavi. Velikost te elektrode je od približno 0,635 milimetra do približno 4 milimetrov. Varilni aparat ima v notranjosti motorno gnano tuljavo, ki žično elektrodo dovaja v zvar.

Pri varjenju TIG (GTAW) se uporablja elektroda, ki se med varjenjem ne porablja, saj skozi kovino, iz katere je zvar, ne teče elektrika. Elektroda je narejena iz volframa, ki se uporablja zato, da se med potopitvijo v električni oblok ne stopi. Za dodajanje kovine na območje zvara se lahko uporabi kovinski polnilo v obliki palice.

Pri skoraj vsakem varjenju se za zapolnitev majhne vrzeli med kovinskimi kosi uporablja dodajna kovina. Dodatna kovina pripomore k trdnosti zvara. Včasih je treba zvare izdelati brez dodajalne kovine. Varjenje brez dodajalne kovine se imenuje avtogeno varjenje.

Zaščita pri obločnem varjenju

Vse vrste varjenja zahtevajo zaščito vroče kovine. Umazanija, rja, maščoba in celo oksidacija kovine pod postopkom varjenja lahko preprečijo pravilen zvarni spoj. Zato se pri vseh postopkih varjenja uporablja ena od dveh metod zaščite: fluks in zaščitni plin.

Varilni fluks se lahko uporablja v trdni, tekoči ali pastozni obliki. Med varjenjem se topilo stopi, del pa ga izhlapi. Pri tem se okoli zvara ustvari majhen žep plina. Ta žep plina preprečuje oksidacijo kovine pod zvarom. Stopljeno topilo s korozijsko reakcijo očisti nečistoče, ki preprečujejo pravilen zvar. Po varjenju se topilo strdi. Ta plast trdnega topa se imenuje žlindra in jo je treba odstraniti iz zvara. Pri varjenju SMAW se najpogosteje uporablja fluks in se najpogosteje uporablja za jeklo.

Zaščitni plin ščiti zvar tako, da je okoli zvara žep plina. Namen tega plina je preprečiti dostop običajnega zraka, zlasti kisika. Od fluksa se razlikuje po tem, da na zvaru ni tekočine. Okoli zvara je le plin. Ker ni tekočine, ne očisti umazanije in drugih stvari na kovini. To pomeni, da mora biti kovina pred varjenjem čista. Če ni, lahko umazanija in druge stvari povzročijo težave. Običajno se uporabljajo plini argon, helij in mešanica treh delov argona in enega dela ogljikovega dioksida. Druge mešanice plinov lahko vsebujejo dušik, vodik ali celo malo kisika. Ena od vrst varjenja, pri kateri se uporablja zaščitni plin, je obločno varjenje s plinom. Običajno se uporablja v tovarnah za izdelavo stvari.

Varjenje s fluksom je lažje izvajati zunaj, ko je vetrovno. Tekoče topilo namreč ščiti vročo kovino in je ne odpihne. Poleg tega topilo vedno ustvarja žep plina, ki preprečuje ugašanje električnega obloka. Varjenja, pri katerem se uporablja zaščitni plin, običajno ni mogoče izvajati zunaj, ker bi ob vetru plin odpihnil.

Pri nekaterih vrstah varjenja se električni oblok ne uporablja. Uporabljajo lahko plamen, elektriko brez obloka, energijski žarek ali fizično silo. Najpogostejša vrsta varjenja brez električnega obloka se imenuje varjenje v plinu. Pri varjenju s plinom se vnetljiv (kar pomeni, da gori) plin in kisik združita in gorita na koncu gorilnika. Plinsko varjenje ne potrebuje posebne zaščite, saj pravilno nastavljen plamen nima dodatnega kisika. Še vedno je pomembno, da je kovina čista. Plamen kovino tako segreje, da se ta stopi. Ko se oba kosa kovine na robu stalita, tekoča kovina postane en kos.

Pri drugi vrsti varjenja, pri kateri se ne uporablja oblok, se še vedno uporablja elektrika. Imenuje se uporovno varjenje. Pri tej vrsti se dva kosa tanke kovine stisneta skupaj, nato pa se skozi njiju pretaka elektrika. Zaradi tega se kovina močno segreje in se na mestu, kjer je stisnjena, stali. Kosi se na tem mestu stopijo skupaj. Včasih se to imenuje točkovno varjenje, ker se varjenje lahko izvaja le na enem majhnem mestu (ali točki) naenkrat.

Kovinsko varjenje je prva vrsta varjenja, ki je bila kdaj koli uporabljena. Pri kovaškem varjenju morata biti kosa kovine tako vroča, da se skoraj stopita. Nato ju s kladivi udarimo skupaj, dokler ne postaneta en kos.

Druge vrste varjenja, ki ne uporabljajo obloka, je težko izvesti in so običajno nove. So tudi drage. Večina teh vrst varjenja se izvaja le, kadar je to posebej potrebno. Uporabljajo lahko elektronski žarek, laser ali ultrazvočne zvočne valove.

Pri vsakem varjenju je treba porabiti energijo. Ta energija je običajno toplota, včasih pa se za varjenje uporabi tudi sila. Kadar se uporablja toplota, lahko izvira iz elektrike ali ognja.

Napajalniki za obločno varjenje

Pri obločnem varjenju se porabi veliko električne energije. Pri nekaterih vrstah varjenja se uporablja izmenični tok, kot je elektrika, ki jo uporabljajo stavbe. Pri drugih vrstah se uporablja enosmerni tok, kot je elektrika v avtomobilu ali večini stvari z baterijo. Pri skoraj vseh vrstah varjenja se uporablja nižja napetost kot pri električni energiji, ki prihaja iz elektrarne. Za obločno varjenje je treba uporabiti poseben napajalnik, ki omogoča, da se električna energija iz elektrarne uporablja za varjenje. Napajalnik znižuje napetost in nadzoruje količino toka. Napajalnik ima navadno krmilnike, ki omogočajo spreminjanje teh lastnosti. Pri vrstah obločnega varjenja, ki uporabljajo izmenični tok, lahko napajalnik včasih naredi posebne stvari, da se elektrika izmenjuje drugače. Nekateri napajalniki niso priključeni v vtičnico, temveč proizvajajo lastno električno energijo. Te vrste napajalnikov imajo motor, ki obrača glavo generatorja in tako proizvaja električno energijo. Motor lahko deluje na bencin, dizelsko gorivo ali propan.

Energija za druge vrste varjenja

OFW za segrevanje kovine uporablja plamen iz gorljivega plina in kisika. Ta gorivni plin je skoraj vedno acetilen. Acetilen je vnetljiv plin, ki gori zelo vroče, bolj kot kateri koli drug plin. Zato se največkrat uporablja. Uporabljajo se lahko tudi drugi plini, kot so propan, zemeljski plin ali drugi industrijski plini.

Pri nekaterih vrstah varjenja se za varjenje ne uporablja toplota. Pri teh vrstah varjenja je lahko vroče, vendar se pri tem kovina ne stali. Tak primer je kovaško varjenje. Varjenje s trenjem je posebna vrsta varjenja, pri kateri se ne uporablja toplota. Pri njem se uporabljata zelo močan motor in poseben vrteči se nastavek za mešanje kovin na robu. To se zdi nenavadno, saj so kovine trdne snovi. zato je pri tem potrebna velika sila in je zelo trdo. Energija za to vrsto varjenja je mehanska energija vrtečega se nastavka.