Konstruksjonsutforming

Ettersom varmforzinking er en legering mellom jern og zink stilles det en del krav til stålets sammensetting og overflate (kornstørrelse, renhet, struktur, spenninger og ujevnheter). Stålets innhold av silisium (Si) har stor betydning for den beleggtykkelsen man ønsker på det ferdige produktet. Videre skjer varmforzinkingen i smeltet zink som normalt holder 460 ºC (lavtemperatur) og 560 ºC (høytemperatur), som for visse typer stål kan påvirke deres egenskaper i forskjellig grad.

Mulighetene til å gjøre kvaliteten på varmforzinkingen så god som mulig begynner allerede på konstruksjonsstadiet. Normalt gjelder det at man benytter god konstruksjons- og sveisepraksis, men visse detaljer krever spesiell oppmerksomhet. Konstruksjonsutformingen er også viktig for å unngå kvalitetsfeil som at overflater ikke blir forzinket, dråper av zink på overflaten, overskuddszink osv. Størrelsen på varmforzinkingsgryten er viktig for muligheten til å varmforzinke en konstruksjon. Viktig er derfor at større konstruksjonsdetaljer tilpasses størrelsen på de beiskar og zinkgryter som er tilgjengelig. Ofte greier man å varmforzinke konstruksjoner som er lengre enn zinkgryten gjennom å dobbeldyppe konstruksjonen (se bilde 1).

Bilde 1. Prinsippskisse for dypping i varmforzinkingsbad.
Bilde 2.Prinsippskisse for dobbelldypping.

Rene ståloverflater

Rene ståloverflater er en forutsetning for god varmforzinking. Overflatene må derfor være fri for maling, fett, olje, og tjære. Slike forurensninger lar seg ikke fjerne ved normal forbehandling, og vil gi bare flekker.

Slike forurensninger må fjernes ved spesiell avfetting, sandblåsing, eller sliping, noe som fordyrer behandlingen.

Forurensningene kan iblant være vanskelige å se, og kommer ikke fram før etter forzinkingen. Fordyrende reforzinking kan da bli nødvendig.

Sikkerhetskrav

Varmforzinking krever dypping av de aktuelle konstruksjonsdetaljene dels i syrebad, dels i et bad av smeltet zink som holder 460 eller 560° C. Dette medfører at konstruksjoner med hulrom, som for eksempel rørkonstruksjoner og beholdere, må utstyres med hull for drenering og utlufting. Har man ikke hull i konstruksjonen, eller hullene er for små, foreligger det stor risiko for at konstruksjonen kan sprenges ved at beisesyre som trenger inn i konstruksjonen, i kombinasjon med utvidet luft, bringer trykket over tålegrensen for konstruksjonen. Hvis en konstruksjon sprenges er også risikoen stor for alvorlige person- og materiellskader fra smeltet zink som slynges gjennom luften.

Passende størrelse på hull angis i tabell 1. Merk at jo større hullene er jo bedre blir kvaliteten på det utførte arbeid. Hullene må plasseres slik at utluftingen blir fullstendig og slik at beisesyre og zink lett kan renne inn og ut av konstruksjonen. Eksempler på hvor hull bør bores er vist på bildene 27, 28 og 33. Er man usikker på hulldimensjon og plasseringen skal man kontakte en varmforzinker for konsultasjon. Hullingen bør inngå som en naturlig del av tilvirkningen, men kan også gjøres i etterkant med drill, slipeskive eller gasskjæring.

Tablell 1. Passende størrelse på hull .

Kvalitetssynspunkter

Følgende anvisninger er for så vidt ikke forutsetninger for at varmforzinking kan utføres, men det vil lette varmforzinkingen, og gi bedre kvalitet, dersom de følges.

Handteringsmuligheter

En konstruksjon bør lages i lett handterlige deler som monteres sammen etter varmforzinkingen, gjerne med skrueforbindelser. Om nødvendig, utstyres delene med løftekroker eller hull for opphenging. Rørstusser i beholdere skal plasseres som vist i bilde 4.

Bilde 4. Innskytende rørstusser hindrer at beholdere tømmes fullstendig for forbehandlingsvæsker og zink. Rørstusser skal plasseres i hjørner og diagonalt. Større beholdere bør ha løftekroker.
Bilde 5. Unngå bruk av deler med for stor forskjell i godstykkelse. Ujevn oppvarming og avkjøling kan gi deformasjoner.

Innbyrdes bevegelighet

Deler som skal være bevegelige i forhold til hverandre bør monteres sammen etter forzinkingen. Dersom dette ikke er mulig må det være en klaring på 1 mm på hver side. Et hull bør altså ha en diameter 2 mm større enn akselen.

Unngå konstruksjoner som kan deformeres

Materialer med for store ulikheter i godstykkelse, bør ikke brukes i samme konstruksjon. Bilde 5. Oppvarmingen i zinkbadet blir ujevn, og konstruksjonen kan slå seg. Unngå lange, slanke konstruksjoner. Større plane, flate overflater bør avstives hvis platetykkelsen er under 3-4 mm.

Unngå materialer med forskjellig overflatetilstand, ruhet, og av ulik kvalitet

Kombiner ikke nyvalset stål med stål som er rustet, eller støpejern. Disse materialer må behandles ulikt da de vil få zinkbelegg av forskjellig tykkelse, og utseende.
Forskjellige stålkvaliteter, som utettet eller aluminiumtettet, og silisiumtettet, bør heller ikke kombineres, da disse også gir belegg av ulik tykkelse og utseende, bilde 5.

Bilde.6. Eksempel på avstivning av platekonstruksjoner for å minske deformasjoner.
Bilde 7. Ved påsveisede forsterkninger, og overlappsveiser, må det bores hull hvis anleggsflaten er større enn 70 cm2 .

Unngå syrespalter

Konstruksjoner skal utformes slik at det ikke blir smale spalter, se bilde 9 og 11. Buttsveiser er, for varmforzinking, klart bedre enn overlappsveiser.
Brukes det overlappsveiser må det sveises helt rundt. Det er viktig at det ikke dannes gjennomgående porer. Er anleggsflaten større enn ca 70 cm2, må det bores luftehull på grunn av eksplosjonsfare, bilde 7. Har beisesyre trengt inn i en spalte, er det ikke mulig å få denne fjernet. Zink er mer tregtflytende enn syren, og legger seg som et lokk over spalten, og stenger syren inne. Etter en tid vil syren, og jernsalter, spise seg igjennom zinkbelegget. Rustfarget væske renner ut og missfarger konstruksjonen, bilde 11. Støpegods bør ha en jevn, tett, og sandfri overflate. Porer og hull kan være syrespalter.

Unngå lukkede hjørner, lommer

Konstruksjoner skal, om mulig, utformes slik at zinken har fri avrenning fra alle flater når den trekkes opp av zinkbadet. (Bilde 8). Belegget vil ellers bli ujevnt.

Bilde 8. Avstivingsbrikker i bjelkeliv bør hjørneklippes slik at man får en spalte så avrenning kan skje. Bores det avrenningshull skal disse tas opp så nær bjelkelivet som mulig. Diagonaler i fagverk bør ikke føres helt inn mot rammeprofilen. Alternativ 2 gir en syrelomme og er derfor mindre egnet.
Bilde 10. I sveisede konstruksjoner må det tas opp hull i alle knutepunkter for utlufting, og for at væsker og zink kan komme inn og ut. Lukkede rør gir eksplosjonsfare.

Bilde 9. Enden på en dobbeltsidig kilsveis bør forsegles for å hindre at syre trenger inn i en mulig spalte.


Bilde 11. Eksempel på utforming for å unngå trange spalter og syrelommer.

Gjengede detaljer

Utvendige gjenger må skjæres med undermål for at de skal passe i mutteren etter forzinkingen. Passende reduksjon av gjengediameteren, angis i standard. Det er middeldiameteren som gjelder. Innvendige gjenger skjæres, eller renses til nominelt mål etter varmforzinkingen. Utvendige gjenger i sammensatte konstruksjoner må renses etter forzinkingen. Zinkbelegget på utvendige gjenger beskytter også stålet i innvendige gjenger.

Merking

Temporær merking av gods som skal varmforzinkes bør gjøres med vannløslige midler. Permanent merking kan gjøres ved stansing av bokstaver eller tall i godset, eller på metallmerkelapper som henges på detaljene. Stansingen må være så dyp at den er synlig etter forzinkingen.

Sveising

Sveiser må være fri for porer da disse kan fylles med væske. Ved dobbeltsidig kilsveis skal det sveises over endene så ikke syre kan trenge inn en eventuell spalte (bilde 9).
Sveisemetoder som ikke slaggdannende, MIG sveising, er å foretrekke. Brukes dekkede elektroder må sveiseslaggen fjernes omhyggelig. Sveiseslagg fjernes ikke ved normal syrebeising, og vil gi ubelagte flekker ved forzinkingen.

For members
Norsk bokmål