Kehittyneiden hitsausprosessien soveltuvuus alumiinin ja hiiliterästen hitsaukseen

Diplomityössä tutkitaan hitsausprosessien kehitystä. Työn kirjallisen osan alku kuvaa hitsauksen nykypäivää ja tulevaisuutta sekä millainen on hitsaava Suomi. Kehittyneiden hitsausprosessien tarkastelu on jaettu hiiliterästen ja alumiinien hitsausprosesseihin. Hiiliteräksien hitsauksen osalta työssä esitellään kitkahitsaus pyörivällä työkalulla, muunnettu lyhytkaarihitsaus, laserhitsaus, laser-hybridihitsaus ja kapearailohitsaus. Alumiinien hitsauksen osalta työssä esitellään laserhitsaus, muunnettu lyhytkaarihitsaus, kitkahitsaus pyörivällä työkalulla ja vaihtovirta MIG hitsaus. Diplomityön käytännönosuudessa todennettiin hitsausprosessien kehitys. Ensimmäisissä hitsauskokeissa hitsattiin merialumiinia eri kaarityypeillä. Vertailua tehdään pulssihitsauksen, lankapulssihitsauksen sekä CMT-kaarihitsauksen välillä. Koehitsaukset osoittavat CMT-hitsauksen tuottavan MIG-pulssihitsausta pienemmät hitsausmuodonmuutokset. CMT-hitsauksessa alumiinin oksidikerros aiheuttaa MIGpulssihitsausta vähemmän ongelmia, sillä kaari syttyy varmemmin suurillakin hitsausnopeuksilla, eikä hitsiin synny huokosia. Hitsausnopeudella 40 cm/min lankapulssihitsauksella ja MIG-pulssihitsauksella päittäisliitoksena hitsattujen vesileikattujen alumiinikappaleiden hitseihin ei syntynyt huokosia. Kokeen perusteella voidaan todeta, ettei oksidikerroksella ollut vaikutusta hitsin onnistumiseen. Hitsauskokeiden toinen osio tutkii hiilimangaaniteräksisen T-palkin kuitulaserhitsausta. Viiden kilowatin laserteholla hitsattiin onnistuneesti viisi metriä pitkiä T-palkkeja hitsausnopeudella 2 m/min. Takymetrimittauksella ja Tritop 3D-koordinaattimittauksella todennettiin laserhitsatun T-palkin hitsausmuodonmuutosten olevan huomattavasti Twin-jauhekaarihitsauksella hitsattua T-palkkia pienemmät.

This master's thesis examines the development of the welding processes. The beginning of the introduction describes the welding at present and in the future together with the status of actual welding in Finland. The part of advancements in welding processes is divided into two sections, first one concentrating on the welding of low alloyed steels and second one the welding of aluminum alloys. The section of welding of low alloyed steels presents friction stir welding, modified short arc welding, laser welding, laser hybrid welding and narrow gap welding. The section of welding of aluminum introduces laser welding, nmodified short arc welding, friction stir welding and AC-MIG welding. The practical part of the master's thesis verifies the advantages of the current development stage of the selected welding processes. The first series of tests is welding marine aluminum with different arc welding types. Comparison is made between MIG pulse welding, wire pulse welding, and CMT-welding. Welding tests shows that in CMTwelding create smaller welding deformations than MIG pulse welding. The welding of aluminum with oxide layer on top with CMT-welding process is resulting fever problems nthan MIG pulse welding. The arc lights up more easily on high welding speeds and weld pore sensitivity is lower. When welding aluminum butt joint at welding speed 40 cm/min with wire pulse welding and MIG pulse welding weld pore sensitivity is very low. Test’s aluminum plates were water jet cut and half of the plates were welded with oxide layer on top. Welding experiments second test series examine low alloyed manganese steel T-beam fiber laser welding. With five kilowatt laser power was successfully weld five meters long T-beams at welding speed 2 m/min. With tacheometry measuring and Tritop 3D coordinate measuring was verified that laser weld T-beam welding deformations was much smaller than Twin Submerged Arc Welding welded T-bars.