Hitsausvirtalähteen ohjaus lämmöntuonnin ja jatkuvan jäähtymisen S-käyrän perusteella

Lämmöntuonnilla on oleellinen vaikutus hitsausliitoksen ominaisuuksiin, koska se vaikuttaa liitoksen jäähtymisnopeuteen, jolla on puolestaan suuri vaikutus jäähtymisessä syntyviin mikrorakenteisiin. Jatkuvan jäähtymisen S-käyrältä voidaan ennustaa hitsausliitokseen syntyvät mikrorakenteet. S-käyrät voidaan laatia hitsausolosuhteiden mukaisesti, jolloin faasimuutoskäyttäytyminen sularajalla saadaan selvitettyä. Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää hitsausvirtalähteen ohjaustapaa lämmöntuontiin ja jatkuvan jäähtymisen S-käyriin perustuen. Jatkuvan jäähtymisen S-käyrillä ja lämmöntuontiin perustuvalla hitsausparametrien säädöllä on yhteys. Työssä tutkittiin, miten haluttuun jäähtymisnopeuteen johtava lämmöntuonti voidaan määrittää S-käyrälle luotettavasti. Työssä perehdyttiin jatkuvan jäähtymisen S-käyriin ja eri jäähtymisnopeuksilla hitsausliitokseen syntyviin mikrorakenteisiin sekä hitsaus-inverttereiden ohjaus- ja säätötekniikkaan. Teoriaosuuden jälkeen tarkasteltiin eri vaihtoehtoja, miten hitsattavan materiaalin koostumusvaihtelut sekä lämmöntuontiin vaikuttavat tekijät voidaan ottaa huomioon virtalähteen ohjauksessa lämmöntuonnin perusteella. S-käyrältä määritettyjen lämmöntuonnin arvojen perusteella tehtiin kahdet koehitsaukset, joissa käytettiin kolmea eri aineenpaksuutta. Tulosten perusteella arvioitiin lämmöntuonnin arvojen toimivuutta käytännössä ja tutkittiin liitokseen syntyviä mikrorakenteita. Tutkimuksen pohjalta esitettiin jatkokehitystoimenpiteitä, joiden mukaan voidaan edetä lämmöntuontiin perustuvan säätöjärjestelmän kehitysprojektissa.

Heat input has an essential influence on properties of the weld joint because it affects to the cooling rate of joint, which in turn has a strong impact to the forming microstructures on cooling. It is possible to predict the forming microstructures resulting from the cooling with continuous cooling transformation (CCT) diagram. CCT diagrams can be developed under the welding conditions so that the phase transition behavior on fusion line can be determined. The aim of this master’s thesis was to develop a control method for welding power source based on the heat input and CCT diagram. CCT diagrams have a connection to the heat input based welding parameter control. This thesis studied how the heat input, which leads to the desired cooling rate, can be reliably determined to CCT diagram. The thesis focused on CCT diagrams and microstructures which form on various cooling rates in the weld joint, as well as on the control technology of inverter power sources. After the theoretical part different options were studied of how to take into consideration composition changes of materials and factors affecting to the heat input when controlling power source based on the heat input. Based on the values of the heat input determined from CCT diagram, two test welds were made for three different plate thicknesses. On the basis of test results it was estimated how these heat input values work in practice and studied forming microstructures. On the basis of the study it was proposed future development actions, and according to these actions the heat input based control system development project can proceed.