Defining the keyhole modes – the effects on the weld geometry and the molten pool behaviour in high power laser welding of stainless steels

Keyhole welding, meaning that the laser beam forms a vapour cavity inside the steel, is one of the two types of laser welding processes and currently it is used in few industrial applications. Modern high power solid state lasers are becoming more used generally, but not all process fundamentals and phenomena of the process are well known and understanding of these helps to improve quality of final products. This study concentrates on the process fundamentals and the behaviour of the keyhole welding process by the means of real time high speed x-ray videography. One of the problem areas in laser welding has been mixing of the filler wire into the weld; the phenomena are explained and also one possible solution for this problem is presented in this study. The argument of this thesis is that the keyhole laser welding process has three keyhole modes that behave differently. These modes are trap, cylinder and kaleidoscope. Two of these have sub-modes, in which the keyhole behaves similarly but the molten pool changes behaviour and geometry of the resulting weld is different. X-ray videography was used to visualize the actual keyhole side view profile during the welding process. Several methods were applied to analyse and compile high speed x-ray video data to achieve a clearer image of the keyhole side view. Averaging was used to measure the keyhole side view outline, which was used to reconstruct a 3D-model of the actual keyhole. This 3D-model was taken as basis for calculation of the vapour volume inside of the keyhole for each laser parameter combination and joint geometry. Four different joint geometries were tested, partial penetration bead on plate and I-butt joint and full penetration bead on plate and I-butt joint. The comparison was performed with selected pairs and also compared all combinations together.

Teollinen öljyn erotus koalesenssisuodatuksella väliaineessa

Koalesenssi on ilmiö, jossa dispergoidun faasin pisarat pyrkivät muodostamaan suurempia pisaroita kunnes erotettava faasi muodostuu. Koalesenssi tapahtuu kolmessa päävaiheessa, jotka ovat lähestyminen, kiinnittyminen ja irrotus. Lähestymiseen vaikuttavat mekanismit ovat muuan muassa sieppaus, diffuusio, törmäysvaikutus, sedimentaatio, sähköiset repul-siovoimat ja van der Waalsin voimat. Kiinnittymisvaiheessa dispergoidun faasin pisarat syrjäyttävät väliaineen nestekalvon samalla kostuttaen väliaineen pinnan. Irrotusvaiheessa pisaran hydrodynaaminen voima voittaa pisaran ja väliaineen välisen adheesiovoiman. Koalesenssin tehokkuuteen vaikuttavat useat eri parametrit kuten virtausnopeus, pedin ominaisuudet, väliaineen ominaisuudet sekä emulsion ominaisuudet. Nämä kaikki asiat tulee ottaa huomioon koalesenssisuodatuksen suunnittelussa. Koalesenssisuodatus lukeutuu syväsuodatusmenetelmiin, jotka on ollut käytössä jo yli 100 vuotta. Koalesenssisuodatusmenetelmä on tehokas menetelmä pienten pisaroiden erottami-seen. Menetelmää käytetään esimerkiksi öljyisten jätevesien puhdistuksessa. Teollisen öljyn syväsuodatuksen etuihin kuuluu muun muassa sen kompakti koko, alhaisemmat käyt-tökustannukset, korkea erotusaste, kyky erotella pienetkin pisarat sekä helppo operointi, automatisointi ja huolto. Suurin haittapuoli on kuitenkin väliaineen tukkeutuminen, joten prosessi vaatii puhdistuksen tai väliaineen uusimisen. Tämän kandidaatintyön tarkoituksena oli koota kirjallisuustyö öljyn koalesenssisuodatuk-sesta. Työssä kartoitettiin koalesenssisuodatuksen lähtökohdat, teoria, tärkeimmät teolli-suuden sovellukset sekä väliaineet.

Valmistavan tehtaan tuotannon tehostaminen reaaliaikaisen tiedon avulla

Teollinen toimintaympäristö on muuttunut globalisaation seurauksena. Sisäisten ja ulkoisten asiakkaiden vaatimukset ovat entistä haastavampia toimitusajan, laadun ja kustannusten suhteen. Yritysten on automatisoitava toimintoja, jotta voidaan saavuttaa kilpailuetua ja parantaa yrityksen tehokkuutta. Diplomityön tarkoitus on kirjallisuus- ja vertailututkimuksen yhteenvetona koostaa asiakasyrityksen tarpeisiin soveltuva toimintomalli reaaliaikaisen tiedon hyödyntä-miseen valmistavan tehtaan tuotannon tehostamisessa. Kirjallisuustutkimusten avulla pyritään analysoimaan valmistavan teollisuuden erityispiirteet toimintaympäristön osalta, kartoittamaan soveltuvin teknologia haastavaan toimintaympäristöön sekä löytää keinot kuinka reaaliaikaista tietoa hyödynnetään tuotannon tehokkuuden toteutumisessa. Vertailututkimuksessa analysoidaan kahta reaaliaikaista tietoa toiminnoissaan hyödyntävää yritystä, joiden tuloksia verrataan kirjallisuustutkimuksen aineistoon. Työn soveltavassa osuudessa luotiin toimintomalli asiakasyrityksen tarpeisiin, huomioiden tehtaan toiminnot kokonaisuutena. Toimintomallin avulla yritys pystyy toteuttamaan reaaliaikaisen tiedon keräämisen sekä hyödyntämisen yrityksen toi-minnoista. Toimintomallin toimivuus todettiin soveltamalla pilot-projekti asiakasyrityksen tuotantoon ja analysoitiin saavutettuja tuloksia haastattelujen sekä kvalitatiivisten tulosten perusteella. Työn tutkimukset osoittivat haasteet valmistavan teollisuuden toimintaympäristön ja automaatioteknologian soveltamisessa. Yritysten tulee suunnitteella toimintamallin kokonaisuus ja pohtia järjestelmän toimivuutta ongelmatilanteissa. Reaaliaikaisen tiedonkeruun soveltaminen onnistuneesti mahdollistaa hyötyjä monella tapaa. Merkittävimmät ovat tehokkuuden kehittyminen toimintojen nopeutumisena sekä resurssisäästöt toimintojen automatisoinnin johdosta. Reaaliaikaista tietoa voidaan hyödyntää myös suorituskyvyn johtamisessa mittariston avulla.

Kaukolämpöjohdon lämpöhäviöiden talteenotto lämpöpumpputeknologian avulla

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli laatia tarkastelumalli, jonka perusteella pystyttäisiin analysoimaan tutkimuksessa tarkasteltavan kaukolämpöjohdon lämpöhäviöiden talteenot-toratkaisun taloudellista kannattavuutta yleisellä tasolla sekä sen mahdollisissa sovellus-kohteissa. Työssä tarkastellaan kaukolämpöjohtoa, jonka sisään on sijoitettu lämmönke-ruuputki. Lämmönkeruuputken on tarkoitus kerätä lämpöä kaukolämpöjohdon vaipasta sekä pitää vaipan lämpötilaa ympäristön lämpötilaa matalampana, jolloin johdon ulkopuo-lisia lämpöhäviöitä ei synny. Tarkastelumalli laadittiin perustuen lämpöpumppuprosessin ja kaukolämpöverkoston yleisiin mitoitusperiaatteisiin sekä ratkaisuun liittyvien järjestelmien osalta kerättyihin tarkas-teluhetkeä edustaviin kustannustietoihin. Tarkastelumallista laadittiin Excel-laskentataulukkona, jota voidaan tulevaisuudessa soveltaa järjestelmän sovelluskohdekoh-taiseen tarkasteluun sekä mitoitukseen. Lasketut takaisinmaksuajat osoittautuivat kaikissa tarkastelluissa tapauksissa järjestelmien arvioitua teknistä käyttöikää lyhyemmäksi. Järjestelmällä voisi olla tietynlaisissa sovellus-kohteissa myös strateginen, kaukolämpöliiketoiminnan riskejä vähentävä merkitys.

Motives and barriers for engaging in collaborative consumption in Finland

In this thesis the consumers’ expected motives and barriers for engaging in collaborative consumption in Finland are studied. The phenomenon is observed through the lens of consumer theory and it is connected to the context using Hofstede’s 6-D model. The phenomenon is new and there are almost no recorded results in the background research, and when considering the limitations of this study, there are no results at all. Therefore, combining different kinds of literature, as well as taking along consumer theory and Hofstede’s model that explains cultural factors, it was possible to compile a comprehensive general view of the present state of the phenomenon. The actual study was conducted using qualitative methods and the solution was sought collecting data from six in-depth interviews with interviewees having experience from using, or offering resources, or both. According to the results, the primary motive in all modes of consumption was economic. Anti-materialism, anti-consumption, and expanding lifestyle were another a bit more general motives. Perceived barriers were, especially as a new result, the amount of trouble one has to see and in single modes, a lack of trust, the used platform and too expensive prices.