Varjenje: vrste, postopki in varnostni ukrepi
Varjenje je način segrevanja kosov kovine z elektriko ali plamenom, tako da se kosi talijo in zlepijo skupaj. Gre za osnovno spojno tehniko v industriji, gradbeništvu, avtomobilski in ladjedelniški dejavnosti ter pri domačih popravilih. Poznamo več vrst varjenja, vključno z obločnim, uporovnim in plinskim varjenjem. Najpogostejša vrsta v številnih panogah je obločno varjenje, vendar se uporabljajo tudi sodobne metode, kot so TIG, MIG/MAG, podvodno varjenje, lasersko in trenjsko varjenje.
Vrste varjenja (kratka primerjava)
- Obločno varjenje (arc welding) – uporablja električni oblok med elektrodo in delom; zajema metode kot so MMA (ročni oblok), MIG/MAG in TIG. Oblok je zelo svetel in zahteva ustrezno zaščito oči.
- Uporovno varjenje – varjenje z uporabo električnega upora (npr. točkovno varjenje) pri katerem se toplota tvori zaradi upora električnega toka v stični površini kovin.
- Plinsko varjenje (OFW – varjenje s kisikom in gorivom) – toplota prihaja iz plamena; pogosto se uporablja pri popravilu, rezanju in spajanju tanjših materialov.
- Podvodno varjenje – specializirana metoda za vzdrževanje in popravila pod vodo (zahteva posebno opremo in usposobljene varilce).
- Lasersko in elektronsko žarkovno varjenje – visoka natančnost in majhen toplotni vpliv; uporablja se v avtomobilski in vesoljski industriji.
- Trenjsko, ultrazvočno in drugi specialni postopki – uporabljajo se za specifične materiale in aplikacije (npr. aluminij, plastične spoje).
Postopki in priprava pred varjenjem
- Izbira ustreznega postopka glede na material (jeklena, nerjaveča, aluminij), debelino in zahteve spoja.
- Priprava robov: čiščenje rje, olja, barve in oksidne plasti; pravilna geometrija zvara (faziranje robov) za večje debeline.
- Pritrditev in nastavitev (fit-up) ter vpokanitev (tack welds), da se deli ne premikajo med varjenjem.
- Nastavitev parametrov: tok, napetost, hitrost varjenja, prehodna temperatura (interpass) in ustrezna zaščitna plina ali dodajalskega materiala.
- Uporaba predgretja ali postopek toplotne obdelave po varjenju (PWHT) tam, kjer je zahteva zaradi zmanjšanja notranjih napetosti ali tveganja razpok.
- Pregled varilne opreme in porabščin (elektrode, žice, ščitni plin) – kakovost porabščin močno vpliva na končni spoj.
Varnostni ukrepi
Varjenje prinaša več vrst nevarnosti: električni šok, UV/IR sevanje, poškodbe oči in kože, opekline zaradi iskric in stopljenega materiala, strupeni dimi in plini, požarna nevarnost ter hrup. Zato so ključni naslednji ukrepi:
- Očesna zaščita: vedno uporabljajte ustrezno varilno čelado ali očala, ki ščitijo pred bleščanjem loka in UV/IR sevanjem. Za obločno varjenje so običajno uporabljeni filtri s senčilom (shade) med 10 in 14; pri plinskem varjenju običajno nižji številčni razredi (4–6).
- Zaščita kože: dolgi rokavi iz negorljivega materiala, varilni predpasniki, rokavice in zaščitna obutev iz nevodnega materiala, da preprečite opekline od iskric in stopljene kovine.
- Zaščita dihal: lokalno odsesavanje pri varjenju in/ali osebni respiratorji (npr. maske z ustreznim filtrom ali dobava/signalizacija za s svežim zrakom), saj varilni dimi vsebujejo okside kovin, ozon, NOx in druge nevarne snovi.
- Prezračevanje: zagotovite dobro splošno prezračevanje in lokalno odsesavanje na viru, zlasti pri varjenju v zaprtih prostorih ali pri varjenju nerjavečega jekla in aluminija.
- Električna varnost: redno vzdrževanje varilnih aparatov, pravilno ozemljitev, suhi delovni prostori in suha zaščitna oprema za zmanjšanje tveganja električnega udara.
- Požarna varnost: odstranite vnetljive materiale iz delovnega območja, imeti pri roki gasilnik (sorazmerno pogostim virom požara), izvesti "fire watch" (opazovanje za morebitne žerjavice) po zaključku varjenja.
- Označevanje in ograjevanje delovišča: uporabite zaslone in zavese za zaščito drugih delavcev pred bleščanjem in iskrami; postavite opozorilne table in preprečite nepooblaščen dostop.
- Usposabljanje in postopki: varilci naj imajo ustrezno izobrazbo in certifikate; sledite navodilom proizvajalca opreme in standardom za varjenje (npr. kvalifikacije postopkov in oseb).
- Prva pomoč: pri opeklinah takoj ohladite območje s hladno vodo, pri poškodbah oči poiščite zdravniško pomoč; pri vdihanju dimov zagotovite svež zrak in poiščite zdravniško pomoč, če se pojavijo simptomi.
Dodatna priporočila
- Redno preverjajte kakovost zvarov z vizualnimi pregledi, testi z razpokami, preizkusi trdnosti ali nedegradacijskimi preiskavami, če zahteva aplikacija to določa.
- Pri varjenju posebnih zlitin (aluminij, titan, nerjaveče jeklo) upoštevajte specifične postopke in zaščito pred onesnaženjem (npr. izloček silicija ali bakra lahko povzroči krhke spoje).
- Upoštevajte okoljske predpise glede odstranjevanja odpadnih materialov in obvladovanja emisij varilnih dimov.
Varjenje je zmogljiva in vsestranska tehnologija, vendar zahteva pravilno izbiro postopka, kakovostno pripravo in dosledno upoštevanje varnostnih ukrepov. Z ustreznim znanjem, opremo in zaščito so spojine trdne in varne, obenem pa je tveganje poškodb in škode na minimumu.


Obločno varjenje s plinom
Obločno varjenje
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.
Druge vrste varjenja
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.
Energija za varjenje
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.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je varjenje?
O: Varjenje je postopek segrevanja kosov kovine z elektriko ali plamenom, da se stalijo in združijo.
V: Koliko je različnih vrst varjenja?
O: Obstaja več različnih vrst varjenja, vključno z obločnim varjenjem, uporovnim varjenjem, varjenjem v plinu in varjenjem s kisikom.
V: Katera vrsta varjenja je najpogostejša?
O: Najpogostejša vrsta varjenja je obločno varjenje.
V: Zakaj je pomembno, da v bližini obločnega varjenja uporabljate posebno zaščito za oči?
O: Oblok, ki nastane med varjenjem, je zelo svetel in gledanje vanj brez zaščite oči lahko povzroči trajne poškodbe oči.
V: Ali lahko varjenje povzroči opekline?
O: Da, vroče iskre pri varjenju lahko povzročijo opekline na izpostavljeni koži.
V: Kaj je varjenje s kisikovim gorivom?
O: Varjenje s kisikovim gorivom je vrsta varjenja, pri kateri se za segrevanje kovine namesto električnega obloka uporablja plamen.
V: Ali obstajajo še kakšne druge vrste varjenja, pri katerih se ne uporablja električni oblok?
O: Da, poleg varjenja s kisikom obstajajo tudi druge vrste varjenja, pri katerih se ne uporablja električni oblok.