The effects of some variables on CO2 laser-MAG hybrid welding

The CO2-laser-MAG hybrid welding process has been shown to be a productive choice for the welding industry, being used in e.g. the shipbuilding, pipe and beam manufacturing, and automotive industries. It provides an opportunity to increase the productivity of welding of joints containing air gaps compared with autogenous laser beam welding, with associated reductions in distortion and marked increases in welding speeds and penetration in comparison with both arc and autogenous laser welding. The literature study indicated that the phenomena of laser hybrid welding are mostly being studied using bead-on-plate welding or zero air gap configurations. This study shows it very clearly that the CO2 laser-MAG hybrid welding process is completely different, when there is a groove with an air gap. As in case of industrial use it is excepted that welding is performed for non-zero grooves, this study is of great importance for industrial applications. The results of this study indicate that by using a 6 kW CO2 laser-MAG hybrid welding process, the welding speed may also be increased if an air gap is present in the joint. Experimental trials indicated that the welding speed may be increased by 30-82% when compared with bead-on-plate welding, or welding of a joint with no air gap i.e. a joint prepared as optimum for autogenous laser welding. This study demonstrates very clearly, that the separation of the different processes, as well as the relative configurations of the processes (arc leading or trailing) affect welding performance significantly. These matters influence the droplet size and therefore the metal transfer mode, which in turn determined the resulting weld quality and the ability to bridge air gaps. Welding in bead-onplate mode, or of an I butt joint containing no air gap joint is facilitated by using a leading torch. This is due to the preheating effect of the arc, which increases the absorptivity of the work piece to the laser beam, enabling greater penetration and the use of higher welding speeds. With an air gap present, air gap bridging is more effectively achieved by using a trailing torch because of the lower arc power needed, the wider arc, and the movement of droplets predominantly towards the joint edges. The experiments showed, that the mode of metal transfer has a marked effect on gap bridgeability. Transfer of a single droplet per arc pulse may not be desirable if an air gap is present, because most of the droplets are directed towards the middle of the joint where no base material is present. In such cases, undercut is observed. Pulsed globular and rotational metal transfer modes enable molten metal to also be transferred to the joint edges, and are therefore superior metal transfer modes when bridging air gaps. It was also found very obvious, that process separation is an important factor in gap bridgeability. If process separation is too large, the resulting weld often exhibits sagging, or no weld may be formed at all as a result of the reduced interaction between the component processes. In contrast, if the processes are too close to one another, the processing region contains excess molten metal that may create difficulties for the keyhole to remain open. When the distance is optimised - i.e. a separation of 0-4 mm in this study, depending on the welding speed and beam-arc configuration - the processes act together, creating beneficial synergistic effects. The optimum process separation when using a trailing torch was found to be shorter (0-2 mm) than when a leading torch is used (2-4 mm); a result of the facilitation of weld pool motion when the latter configuration is adopted. This study demonstrates, that the MAG process used has a strong effect on the CO2-laser-MAG hybrid welding process. The laser beam welding component is relatively stable and easy to manage, with only two principal processing parameters (power and welding speed) needing to be adjusted. In contrast, the MAG process has a large number of processing parameters to optimise, all of which play an important role in the interaction between the laser beam and the arc. The parameters used for traditional MAG welding are often not optimal in achieving the most appropriate mode of metal transfer, and weld quality in laser hybrid welding, and must be optimised if the full range of benefits provided by hybrid welding are to be realised.

Optimization of a heatset dryer

The objective of the thesis was to examine the possibilities in designing better performing nozzles for the heatset drying oven in Forest Pilot Center. To achieve the objective, two predesigned nozzle types along with the replicas of the current nozzles in the heatset drying oven were tested on a pilot-scale dryer. During the runnability trials, the pilot dryer was installed between the last printing unit and the drying oven. The two sets of predesigned nozzles were consecutively installed in the dryer. Four web tension values and four different impingement air velocities were used and the web behavior during the trial points was evaluated and recorded. The runnability in all trial conditions was adequate or even good. During the heat transfer trials, each nozzle type was tested on at least two different nozzle-to-surface distances and four different impingement air velocities. In a test situation, an aluminum plate fitted with thermocouples was set below a nozzle and the temperature measurement of each block was logged. From the measurements, a heat transfer coefficient profile for the nozzle was calculated. The performance of each nozzle type in tested conditions could now be rated and compared. The results verified that the predesigned simpler nozzles were better than the replicas. For runnability reasons, there were rows of inclined orifices on the leading and trailing edges of the current nozzles. They were believed to deteriorate the overall performance of the nozzle, and trials were conducted to test this hypothesis. The perpendicular orifices and inclined orifices of a replica nozzle were consecutively taped shut and the performance of the modified nozzles was measured as before, and then compared to the performance of the whole nozzle. It was found out, that after a certain nozzle-to-surface distance the jets from the two nozzles would collide, which deteriorates the heat transfer.

Lapsen sosiaalisen kompetenssin tukeminen – vanhempien epäsuorat ja suorat vaikutustavat

Tässä tutkimuksessa tarkastellaan vanhempien havaintoja ja käsityksiä lapsen sosiaalisesta kompetenssista. Lapsen sosiaalisesta kompetenssista tarkastelun kohteena ovat erityisesti vertaissuhteet, sosiaaliset taidot ja sosiaalinen käyttäytyminen. Tarkoituksena on selvittää vanhempien näkemyksiä lapsen sosiaalisesta verkostosta ja lapsesta sosiaalisena toimijana. Kiinnostuksen kohteena on myös, miten vanhemmat vaikuttamaan lapsen sosiaaliseen kompetenssiin. Vanhempien vaikutuksessa voidaan erottaa epäsuora ja suora vaikutus. Vanhempien epäsuoraan vaikutukseen kuuluvat perheen sosioekonomiset tekijät, vanhemmuuteen ja lastenkasvatukseen liittyvät käytännöt sekä lapsen ja vanhemman välinen vuorovaikutus. Suora vaikutus sisältää vanhempien eri roolit ja tehtävät sosiaalisen kompetenssin edistämiseksi. Vanhempien epäsuorilla ja suorilla vaikutustavoilla on havaittu olevan merkittävää vaikutusta lapsen sosiaalisen kompetenssiin muotoutumiseen ja sen laatuun. Tutkimuksessa selvitetään vertaissuhdeongelmaisten ja ei-ongelmaisten lasten vanhempien välisiä eroja näissä vaikutustavoissa. Tutkimuksessa hyödynnetään kyselylomake- ja haastatteluaineistoja. Kyselylomakeaineisto (N=156) kerättiin ”Origins of Exclusion in Early Childhood”-tutkimusprojektissa, jossa tutkittiin lasten vertaissuhteita, sosiaalisia taitoja sekä sosiaalista käyttäytymistä kolmen vuoden seurantatutkimuksena päiväkodista kouluun. Perhekysely toteutettiin lasten ollessa kuusivuotiaita. Vanhempien haastatteluaineisto (N=55) koostuu projektissa mukana olleiden lasten vanhempien teemahaastatteluista. Perhekyselyä analysoidaan tilastollisin analyysimenetelmin. Laadullisen aineiston analyysimenetelmänä käytetään sisällönanalyysia. Vanhempien käsityksissä lasten sosiaalinen verkosto rakentui kotiympäristössä, koulussa, päiväkodissa sekä suvun ja harrastusten parissa muodostuneista suhteista. Tutkimustulosten perusteella on havaittavissa, että vertaissuhdeongelmaisten ja ei-ongelmaisten lasten sosiaaliset verkostot ovat osin erilaiset. Vanhempien arviointien mukaan myös lasten sosiaalisissa taidoissa, käyttäytymisessä, asennoitumisessa sosiaaliseen kanssakäymiseen sekä ryhmään ja leikkeihin liittyvissä strategioissa on eroavaisuuksia. Tutkimuksen pohjalta voidaan todeta, että vanhemmat pystyvät arvioimaan hyvin yksityiskohtaisesti lapsensa sosiaalisia taitoja ja käyttäytymistä. Kaikilla vanhemmilla ei kuitenkaan ollut riittävästi tietoa lasten kaveripiiristä tai sen laadusta eikä lasten sosiaalisesta orientaatiosta. Vanhempien epäsuorissa vaikutustavoissa oli eroja, mutta myös yhtäläisyyksiä. Sosioekonomisia tekijöitä koskevan tarkastelun perusteella vertaissuhdeongelmaisten lasten perheiden taloudelliset ongelmat, isien työttömyys ja lapsen erityisen tuen tarve olivat yhteydessä lapsen sosiaalisten suhteiden ongelmiin. Lähes kaikki tutkimukseen osallistuneet vanhemmat kokivat vanhemmuuden ja kasvatustehtävän kuitenkin hyvin myönteisenä ja tyytyväisyyttä tuottavana asiana elämässä. Valtaosa vanhemmista piti lapsen ja aikuisen välistä vuorovaikutusta positiivisena, vaikka lapsen kanssa ei aina ollutkaan helppoa tulla toimeen. Tyytyväisyydestä huolimatta äidit näkivät itsessään enemmän kehittymisen tarpeita vanhempana kuin isät. Vanhemmuudessa korostuivat ohjaaminen ja kontrolli, mutta myös hoiva, lämpö ja vastavuoroisuus. Hoiva ja lämpö sekä rajojen asettaminen askarruttivat vanhempia suuresti. Vertaissuhdeongelmaisten lasten vanhemmat tarvitsisivat opastusta ohjaavan vanhemmuuden löytämiseksi. Vertaissuhdeongelmaisten lasten vanhemmat kuvasivat kasvatuksen kuormittavuutta, ajan puutetta sekä muuntuvaa isyyttä ja äitiyttä ei-ongelmaisten lasten vanhempia enemmän. Työn ja perheen yhteensovittamisen vaikeus tuli myös esille vanhempien kuvauksissa. Kyvykkään vanhemmuuden kannalta epävirallinen läheisistä muodostunut tukiverkosto on tärkeä vanhemman apu ja kasvatuksen turva. Ensisijaisena tukitahona on epävirallinen verkosto, joka koostuu ystävistä, tuttavista, työtovereista, puolisosta ja omista vanhemmista. Vertaissuhdeongelmaisten lasten vanhempien mukaan arjen tukea ei kuitenkaan ole aina saatavilla, eikä tukiverkosto tyydyttänyt vanhempia. Vanhempien käsityksissä perheen vuorovaikutus sujui hyvin ja vastuu kodista ja kasvatustehtävästä oli molemmilla vanhemmilla tasavertaisesti. Käytännön vastuu kasvatuksesta sekä erilaisten taitojen opettamisesta lapsille kuului äitien tehtäviin. Vanhempien näkemyksissä lapsen sosiaalinen maailma rakentui lähiympäristön tarjoamista mahdollisuuksista. Vanhempien suoriin vaikutustapoihin liittyvien tulosten mukaan vanhemmat pitävät harrastuksia merkittävänä sosiaalista kompetenssia edistävänä tekijänä. Ei-ongelmaisilla lapsilla oli enemmän ja monipuolisempia harrastuksia kuin ongelmaisilla lapsilla. Vaikka vanhemmat eivät mieltäneetkään omaa toimintaansa kaveripiiriin ohjaamiseksi, heillä useinkin oli runsaasti erilaisia rooleja ja tehtäviä sosiaalisten suhteiden ja sosiaalisten taitojen opettamisessa. Lapsen sosiaalisten suhteiden organisoinnissa, ohjaamisessa, valvonnassa ja neuvonnassa oli vanhempiryhmien välillä eroja. Vertaissuhdeongelmaisten lasten vanhemmat eivät olleet riittävän hyvin perillä lapsen taidoista ja kyvykkyydestä tuottaakseen oikea-aikaista ohjausta ja tukeakseen lasta riittävästi sopivilla tavoilla. Vanhempien toimintaa näyttää ohjaavan vakaasti se uskomus, että lapsen kaverisuhteet ovat pelkästään hänen oma asiansa. Vanhemmat arvostivat paljon sosiaalisia taitoja ja pyrkivät opettamaan niitä lapsilleen systemaattisesti. Ohjaamisen tavoissa vanhemmat poikkesivat toisistaan. Tutkimus antaa viitteitä, että eiongelmaisten lasten vanhemmat ovat sensitiivisempiä, vastavuoroisempia ja lapsen näkökulmaa ja tarpeita lähtökohtanaan pitäviä sekä tunnetaitoihin ja tunnetilan käsittelyyn keskittyvämpiä kuin ongelmaisten lasten vanhemmat. Vanhempien ja lasten vuorovaikutuksen vaikeudet, ylimalkainen ja epäjohdonmukainen sosiaalisten taitojen, käyttäytymisen sekä suhteiden ohjaus sekä monet perheen voimavarojen puutteet voivat haitata vakavasti lapsen sosiaalisen kompetenssin kehittymistä. Vanhemmilla on kuitenkin taitoa arvioida lapsensa sosiaalista kyvykkyyttä ja halua toimia hyvin kasvatustehtävässään. Vanhemmuuden tukemisessa olisivatkin tärkeitä epävirallisen tukiverkoston lisäksi lähiympäristön perheille ja lapsille suunnatut palvelut, monitahoinen yhteistyö perheiden, lasten ja heidän kanssaan työskentelevien ammattilaisten kesken sekä yhteiskunnan perheitä koskevat säädökset ja tukitoimet.

The Use of Systematic Value Strategies in Separating the Winners from the Losers: Evidence from the Finnish Markets

This study examines the Magic Formula and ERP5 value strategies in the Finnish stocks markets. Magic Formula ranks stocks based on EV/EBIT and ROA and ERP5 based on EV/EBIT, ROA, P/B and five-year trailing ROA. The purpose of the study is to examine whether the value strategies can be used to generate excess returns over the market index. The data has been collected from the Datastream database for the sample period from May 1997 to May 2010 and consists of the companies listed on the main list of Helsinki Stock Exchange. This study confirms the findings of previous research that value premium exists in the Finnish stock markets and that systematic value strategies can be used to form portfolios that outperform the market index with lower volatility.

Droplet Deposition in the Last Stage of Steam Turbine

During the expansion of steam in turbine, the steam crosses the saturation line and hence subsequent turbine stages run under wet condition. The stages under wet condition run with low efficiency as compared to stages running with supersaturated steam and the life of the last stage cascade is reduced due to erosion. After the steam crosses the saturation line it does not condense immediately but instead it becomes supersaturated which is a meta-stable state and reversion of equilibrium results in the formation of large number of small droplets in the range of 0.05 - 1 μm. Although these droplets are small enough to follow the stream lines of vapor however some of the fog droplets are deposited on the blade surface. After deposition they coagulate into films and rivulets which are then drawn towards the trailing edge of the blade due to viscous drag of the steam. These large droplets in the range of radius 100 μm are accelerated by steam until they impact on the next blade row causing erosion. The two phenomenon responsible for deposition are inertial impaction and turbulent-diffusion. This work shall discuss the deposition mechanism in steam turbine in detail and numerically model and validate with practical data.

Computational modelling of non-equilibrium condensing steam flows in low-pressure steam turbines

The steam turbines play a significant role in global power generation. Especially, research on low pressure (LP) steam turbine stages is of special importance for steam turbine man- ufactures, vendors, power plant owners and the scientific community due to their lower efficiency than the high pressure steam turbine stages. Because of condensation, the last stages of LP turbine experience irreversible thermodynamic losses, aerodynamic losses and erosion in turbine blades. Additionally, an LP steam turbine requires maintenance due to moisture generation, and therefore, it is also affecting on the turbine reliability. Therefore, the design of energy efficient LP steam turbines requires a comprehensive analysis of condensation phenomena and corresponding losses occurring in the steam tur- bine either by experiments or with numerical simulations. The aim of the present work is to apply computational fluid dynamics (CFD) to enhance the existing knowledge and understanding of condensing steam flows and loss mechanisms that occur due to the irre- versible heat and mass transfer during the condensation process in an LP steam turbine. Throughout this work, two commercial CFD codes were used to model non-equilibrium condensing steam flows. The Eulerian-Eulerian approach was utilised in which the mix- ture of vapour and liquid phases was solved by Reynolds-averaged Navier-Stokes equa- tions. The nucleation process was modelled with the classical nucleation theory, and two different droplet growth models were used to predict the droplet growth rate. The flow turbulence was solved by employing the standard k-ε and the shear stress transport k-ω turbulence models. Further, both models were modified and implemented in the CFD codes. The thermodynamic properties of vapour and liquid phases were evaluated with real gas models. In this thesis, various topics, namely the influence of real gas properties, turbulence mod- elling, unsteadiness and the blade trailing edge shape on wet-steam flows, are studied with different convergent-divergent nozzles, turbine stator cascade and 3D turbine stator-rotor stage. The simulated results of this study were evaluated and discussed together with the available experimental data in the literature. The grid independence study revealed that an adequate grid size is required to capture correct trends of condensation phenomena in LP turbine flows. The study shows that accurate real gas properties are important for the precise modelling of non-equilibrium condensing steam flows. The turbulence modelling revealed that the flow expansion and subsequently the rate of formation of liquid droplet nuclei and its growth process were affected by the turbulence modelling. The losses were rather sensitive to turbulence modelling as well. Based on the presented results, it could be observed that the correct computational prediction of wet-steam flows in the LP turbine requires the turbulence to be modelled accurately. The trailing edge shape of the LP turbine blades influenced the liquid droplet formulation, distribution and sizes, and loss generation. The study shows that the semicircular trailing edge shape predicted the smallest droplet sizes. The square trailing edge shape estimated greater losses. The analysis of steady and unsteady calculations of wet-steam flow exhibited that in unsteady simulations, the interaction of wakes in the rotor blade row affected the flow field. The flow unsteadiness influenced the nucleation and droplet growth processes due to the fluctuation in the Wilson point.