Pulssimuodon vaikutus valokaaren käytettävyyteen pulssi-MIG/MAG-hitsauksessa

Käytettävyydeltään huippuluokkaa olevan pulssi-MIG/MAG-hitsausvalokaaren toteuttaminen vaatii runsaasti tietoa eri pulssiparametreista ja niiden vaikutuksista hitsaukseen. Näihin vaikutuksiin liittyvä tieteellinen tutkimus on ollut melko vähäistä. Erityisesti tieto pulssimuodon vaikutuksista hitsausääneen on perustunut lähinnä kokemuksen tuomaan tuntumaan. Tässä diplomityössä tutkittiin pulssimuodon vaikutusta valokaaren käytettävyyteen pulssi-MIG/MAG-hitsauksessa. Käytettävyys käsittää tässä tapauksessa hitsausäänen, hitsin geometrian ja hitsausominaisuudet. Tutkimuksen alussa perehdyttiin kirjallisuuteen ja tuoreimpiin tutkimuksiin, jonka jälkeen vertailtiin erilaisia pulssimuotoja keskenään hitsauskokeiden avulla. Hitsausääneen ja hitsin geometriaan liittyvät kokeet suoritettiin mekanisoidusti. Hitsausääneen liittyvät mittaukset suoritettiin luokan 1 äänitasomittarilla ja tuloksia analysoitiin tietokoneohjelmistolla. Hitsien geometrioiden vertailu suoritettiin makrohietutkimuksena. Hitsausominaisuuksia tutkittiin suurnopeuskameran ja oskilloskoopin, sekä lopulta käsinhitsauskokeiden avulla. Kaikissa koevaiheissa pulssimuodon tarkasteluun käytettiin oskilloskooppia. Lisäksi käytössä oli toinen oskilloskooppi, jolla tarkasteltiin hitsausvirran spektriä. Pulssimuodon muokkaamiseen käytettiin erillistä tietokoneohjelmaa. Työn kokeellinen osuus keskittyi pulssi-MAG-hitsaukseen. Pulssimuotoa muokkaamalla saatiin aikaan miellyttävämpi hitsausääni. Lisäksi havaittiin, että pulssimuotoa muokkaamalla hitsistä saadaan kapeampi, jolloin juuritunkeumaa saavutetaan enemmän. Käsinhitsauskokeet osoittivat muokatun pulssimuodon olevan myös hitsaajan näkökulmasta käytettävyydeltään paras pulssimuoto. Erityisesti valokaaren vakaus ja kohdistuvuus sekä suurien hitsausnopeuksien sietokyky olivat muokatun pulssimuodon etuja. Selviä haittavaikutuksia pulssimuodon muokkaamiselle ei löydetty.

Creating of pulsed MIG/MAG-welding arc with superior usability requires a lot of knowledge about pulse parameters and their effects on welding. There has been a lack of scientific research on these effects. Especially the knowledge about the effects of pulse shape on arc acoustics has based mostly on experience. The effects of pulse shape on usability of pulsed MIG/MAG-welding arc were studied in this master’s thesis. In this case usability includes arc acoustics, weld bead geometry and welding properties. The study began with literature and research survey and after that different pulse shapes were compared using welding tests. Tests concerning acoustics and weld bead geometry were mechanized welding. Sound measurements were made by using class 1 sound level meter and the results were analyzed with computer software. Comparison of weld bead geometries was done using macroscopic examination. Welding properties were examined with a high speed camera and oscilloscope. The final test concerning welding properties was manual welding test. Oscilloscope was used during every test to view pulse shape. Another oscilloscope was also used to view welding current spectrum. Pulse shape was modified with computer software. Welding tests were targeted at pulsed MAG-welding. Modifying of pulse shape led to a more pleasant welding sound. It was also discovered that modifying of pulse shape can make the weld narrower. This leads to increased root penetration. Manual welding tests establish that the best usability of welding arc is achieved with this modified pulse shape. Stability and alignment of welding arc are the most significant advantages. These advantages enable greater travel speed to the welding process. Not a single clear disadvantage for modified pulse shape was found in this study.