Konstruksjonsutforming

Tekst, tabeller og bilder i denne seksjonen er hentet fra «Håndbok i varmforzinking» (norsk utgave, sept. 1992, ny utgave juli 2006).

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 nedenfor).

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 3. 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.

Håndteringsmuligheter

En konstruksjon bør helst utformes med lett håndterlige deler som kan monteres sammen etter at varmforzinking har funnet sted, gjerne med skrueforbindelser. Utstyr gjenstandene med løftehull eller kroker slik at varmforzinkingsverktøy kan kobles til.

I beholdere skal innskytende rørstusser unngås. Rør bør plassere i hjørner eller diagonalt, ellers kan ikke beholderen tømmes helt for zink. Se bilde 30.

Innbyrdes bevegelighet

Deler som skal være bevegelig i forhold til hverandre bør monteres sammen etter at varmforzinking har funnet sted. Hvis dette ikke er mulig kan bevegelighet bevares hvis en utfører detaljene med en klaring på minimum 1 millimeter på hver side av den bevegelige delen. Det vil si at et rør til en aksel bør være 2 millimeter større enn selve akselen. Behandlingen fordyres hvis montering finner sted før
varmforzinkingen.

Unngå konstruksjoner som kan deformeres

Materiale med for store variasjoner i godstykkelser bør ikke kombineres. For stor forskjell medfører ulik oppvarming i zinkgryten og noen deler kan dermed slå seg. Unngå lange, slanke konstruksjoner. Større plane flater av platetykkelse under 3 – 4 millimeter bør avstives som vist i bilde 31. Slike konstruksjoner kan i motsatt fall slå seg. Hvis mulig skal konstruksjonen utformes slik at sveising kan skje symmetrisk langs en senterlinje. Sveiselarvene legges i en rekkefølge som gir minst mulig spenninger.

Unngå forskjeller i stålkvaliteter og overflatetilstand

Sveis ikke sammen nyvalset stål med støpejern eller stål som er angrepet av gravrust. Disse materialer må behandles på forskjellige måter, noe som ikke er mulig når delene er sveiset sammen. Zinkbelegget blir i så tilfelle ujevnt og flatene får forskjellig utseende.

Forskjellige stålkvaliteter, som utettet eller aluminiumstettet stål bør ikke sveises til siliumstettet materiale. Flatene får forskjellig utseende og zinkbelegget får forskjellig tykkelse (se valg av stål nedenfor).

Unngå syrefeller

Konstruksjoner bør utformes slik at smale spalter ikke oppstår, se bilde 32 og 34 nedenfor. Buttsveiser er i forzinkingssammenheng klart bedre enn overlappsveiser. Må overlappingssveising brukes skal det sveises rundt hele fugen (kontaktflaten). Det er viktig at gjennomgående porer ikke oppstår under sveising.

Har syre trengt inn i en spalte kan den ikke fjernes senere. Zink er mer tregtflytende enn syre og legger seg som et lokk over den innesperrede syren. Etter en tid vil imidlertid syren etse seg gjennom zinklokket og rustfarget væske renner ut over konstruksjonen og misfarger denne. Korrosjonen i slike spalter kan også bli så kraftig at gjenstanden til slutt ødelegges

Støpegods bør ha en jevnt, tett og sandfri overflate. Porer og hull kan virke som syrefeller og bør derfor ikke forekomme.

Unngå lommer

Konstruksjonen bør om mulig utformes slik at zinken kan renne fritt av alle flater når denne tas opp av zinkgryten ( bilde 33). Zinkbelegget kan i motsatt fall bli ujevnt.

Gjengede detaljer

Utvendige gjenger må skjæres med undermål for at de skal passe i mutteren etter varmforzinking (se NS 1845).Innvendige gjenger skal skjæres eller renses til nominelt mål etter varmforzinkingen. Å zinkbelegge utvendige gjenger beskytter også stålet i innvendige gjenger.

Merking

Midlertidig merking av stål som skal varmforzinkes bør gjøres med vannløselige farger eller påhengte merkebrikker.

Permanent merking kan gjøres å slå inn bokstaver og tall på delene, eller metallmerkelapper som festes på gjenstandene. Ved innslaging bør denne være så dyp at den kan avleses også etter at varmforzinking har funnet sted.

Sveising

Sveisene bør være frie for porer. Ved dobbelsidig kilesveis bør også endene sveises over slik at syre ikke kan trenge inn i den eventuelle spalten (se bilde 34 ).

Sveisemetoder som ikke gir slagg, som MIG-sveising, er å foretrekke. Brukes dekkende elektroder må sveiseslaggen fjernes omhyggelig. Sveiseslagg kan ikke fjernes ved normal syrebeising og vil derfor gi svartflekk ved forzinkingen.

Andre forholdsregler

Et godt resultat ved varmforzinking forutsetter rene ståloverflater. Farge, olje, fett og tjære må ikke finnes på overflaten. Slike typer forurensing kan ikke fjernes ved beising og gir svarte, ubelagte flekker ved forzinkingen.

Å fjerne slike forurensninger ved hjelp av avfetting, sandblåsing eller sliping fordyrer behandlingen. Iblant er de vanskelige å oppdage og gjør seg ikke tilkjenne før varmforzinkingen er utført. Om man da må gjøre behandlingen om igjen blir det selvfølgelig også dyrere.