Painelaitteen hitsauksen kehittäminen

Työ tehtiin Steris Finn Aqualle, joka oli ottanut tuotantoon uuden autoklaavimallin kevään 2007 aikana. Työn tavoitteena oli kehittää painelaitteen hitsausta vertailemalla kevytmekanisointi, mekanisointi ja robotisointiratkaisuja ja hankkia riittävät tiedot mahdollisen investointipaatoksen tueksi. Tarkastellut kevytmekanisointilaitteet koostuivat kuljetinkiskosta, kuljettimesta ja mahdollisesta railonseurantalaitteesta. Tarkasteltu mekanisointijärjestelmä oli asiakaskohtaisesti räätälöitävä kokonaisuus. Tarkasteltuun hitsausrobottijärjestelmään kuului kappaleenkäsittelylaite sekä etäohjelmointiohjelmisto. Työn teoriaosassa käsiteltiin painelaitelainsäädännön vaikutuksia tuotantoon, ruostumattoman ja haponkestävän teräksen ominaisuuksia hitsauksen kannalta, tuotannossa käytettäviä hitsausprosesseja, hitsauksen mekanisointia ja automatisointia sekä railonseurantaa. Työn käytännön osuudessa käytiin läpi painelaitevalmistuksen nykytila. Painelaitevalmistus jaettiin eri työvaiheisiin ja työvaiheet analysoitiin, millä varmistettiin, että kehitysresurssit suunnataan oikeisiin kohteisiin. Kehitysehdotuksena esitettiin joko railonseurannalla varustetun kevytmekanisointilaitteiston tai etäohjelmoitavan hitsausrobottijärjestelmän hankintaa. Kevytmekanisoinnilla on mahdollista saavuttaa samat edut kuin kalliimmillakin mekanisointilaitteilla ja kevytmekanisoinnin etuna on käyttöönoton helppous ja laitteiston edullisuus. Hitsausrobotin hankintaan liittyy epävarmuustekijöitä, joiden tarkempi selvittäminen on tarpeen, ennen hitsausrobotin hankintapaatosta. Suuremmilla tuotantomäärillä hitsausrobottisolu olisi ollut selkeästi parempi ratkaisu.

Hitsauksen lämpökäsittelyn vaikutus CrMo - terästen mekaanisiin ominaisuuksiin

Diplomityössä selvitettiin lujuusomaisuuksien muuttumista toimitustilassa olevilla ja hitsatuilla The American Society of Mechanical Engineering (ASME) SA335 P22 ja P5 teräksillä, kun hitsauksen lämpökäsittelylämpötila oli suurempi kuin materiaalin valmistuksen aikainen päästölämpötila. Diplomityön perusteella ei pystytä yksiselitteisesti todentamaan tai kumoamaan standardeissa ASME SA335: 2008a, ASME B31.3: 2010 ja SFS-EN 13445: 2009 esitettyjä varoituksia materiaalien mekaanisten ominaisuuksien huononemisesta, jos hitsien jälkilämpökäsittely ylittää materiaalien päästölämpötilan. Veto-, kovuus- ja iskukoetestitulosten perusteella todennettiin kuitenkin, ettei lämpökäsittely lämpötila-alueella 710–760 oC vaikuta suuresti materiaalien mekaanisiin ominaisuuksiin. Tuloksien perusteella todettiin myös, että koemateriaalivalikoima ja tehdyt testisarjat olivat suppeahkoja tarkkojen hankinta- ja valmistuskriteerien määrittämiseksi.

A law of the wall formulation for recirculating flows

This work presents a new law of the wall formulation for recirculating turbulent flows. An alternative expression for the internal length which can be applied in the separated region is also presented. The formulation is implemented in a numerical code which solves the k-epsilon model through a finite volume method. The theoretical results are compared with the experimental data of Vogel and Eaton (J. of Heat Transfer, Transactions of ASME, vol.107, pp. 922-929, 1985). The paper shows that the present formulation furnishes better results than the standard k-epsilon formulation.

Paineventtiilien hitsauksen laadunhallinnan kehittäminen

Diplomityössä tarkastellaan keinoja Temet Oy:n valmistamien paineventtiilien hitsauksen laadunhallinnan kehittämiseen. Työn avulla hitsauksen laadunhallinta on tarkoitus saada vastaamaan paremmin yrityksen asiakkaiden vaatimuksia sekä samalla parantaa yrityksen kilpailukykyä. Työn alkupuolella perehdytään laatuun ja laadunhallintaan, erityisesti hitsauksen näkökulmasta. Lisäksi tutustutaan laadunhallinnan työkaluihin, ISO 9001- ja ISO 3834 -standardeihin sekä tarkemmin jälkimmäisen vaatimuksiin. Lisäksi työhön sisältyy kahden erityyppisen paineventtiilin hitseille tehtävä makrohietutkimus. Työssä haetaan myös paineventtiilien valmistukselle vaatimuksia antavia viranomaismääräyksiä tai standardeja. Oleellinen osa hitsauksen laadunhallinnan kehitystyötä on yrityksen hitsaustoiminnan nykytilanteen kartoittaminen ja tarvittavien kehitystoimien suunnittelu tehtyihin selvityksiin perustuen. Työn valmistuttua yrityksellä on ehdotus siitä, miten toteuttaa ISO 3834-2 kattavien laatuvaatimusten mukaisen hitsauksen laadunhallintajärjestelmä paineventtiilien hitsaukseen. Yrityksellä on myös laadunhallintajärjestelmän kannalta oleelliset asiakirjat ja ehdotus siitä, miten hitsauksen laadunhallinnan kehitystyötä kannattaisi tulevaisuudessa jatkaa.

Mass and size distribution measurement of particulates from a gas turbine combustor using modern mobility analyzer and particle sizer

SMPS and DMS500 analysers were used to measure particulate size distributions in the exhaust of a fully annular aero gas turbine engine at two operating conditions to compare and analyse sources of discrepancy. A number of different dilution ratio values were utilised for the comparative analysis, and a Dekati hot diluter operating at a temperature of 623°K was also utilised to remove volatile PM prior to measurements being made. Additional work focused on observing the effect of varying the sample line temperatures to ascertain the impact. Explanations are offered for most of the trends observed, although a new, repeatable event identified in the range from 417°K to 423°K – where there was a three order of magnitude increase in the nucleation mode of the sample – requires further study.

Web-based occupant feedback for building energy management systems using fuzzy logic

This paper describes the development and validation of a novel web-based interface for the gathering of feedback from building occupants about their environmental discomfort including signs of Sick Building Syndrome (SBS). The gathering of such feedback may enable better targeting of environmental discomfort down to the individual as well as the early detection and subsequently resolution by building services of more complex issues such as SBS. The occupant's discomfort is interpreted and converted to air-conditioning system set points using Fuzzy Logic. Experimental results from a multi-zone air-conditioning test rig have been included in this paper.

Proposal of an admittance enhanced redundant joint mechanism to improve backdrivability

This paper describes a proposed admittance enhanced redundant joint mechanism (AERJM) which allows greater flexibility in the design of robotic joints. First, the basic concept of a redundant joint mechanism that reduces joint inertia is explained. Second, the AERJM structure is discussed. AERJM consists of a redundancy introducing mechanism (RIM), the adjustable admittance mechanism (AAM) and an admittance enhancing actuator. The working principles of the AERJM concept are analysed. The design and a working prototype, consisting of a variable reduction mechanism, along with a spring and a damper with constant coefficients, are described.

Modelling of surface identifying characteristics using Fourier series

Texture and small-scale surface details are widely recognised as playing an important role in the haptic identification of objects. In order to simulate realistic textures in haptic virtual environments, it has become increasingly necessary to identify a robust technique for modelling of surface profiles. This paper describes a method whereby Fourier series spectral analysis is employed in order to describe the measured surface profiles of several characteristic surfaces. The results presented suggest that a bandlimited Fourier series can be used to provide a realistic approximation to surface amplitude profiles.

Calibration of closed loop controllers for setting impedances in force-reflecting systems

This paper discusses a new method of impedance control that has been successfully implemented on the master robot of a teleoperation system. The method involves calibrating the robot to quantify the effect of adjustable controller parameters on the impedances along its different axes. The empirical equations relating end-effector impedance to the controller's feedback gains are obtained by performing system identification tests along individual axes of the robot. With these equations, online control of end-effector stiffness and damping is possible without having to monitor joint torques or solving complex algorithms. Hard contact conditions and compliant interfaces have been effectively demonstrated on a telemanipulation test-bed using appropriate combinations of stiffness and damping settings obtained by this method.

Classification and fault detection methods for fuel cell monitoring and quality control

In this paper, various types of fault detection methods for fuel cells are compared. For example, those that use a model based approach or a data driven approach or a combination of the two. The potential advantages and drawbacks of each method are discussed and comparisons between methods are made. In particular, classification algorithms are investigated, which separate a data set into classes or clusters based on some prior knowledge or measure of similarity. In particular, the application of classification methods to vectors of reconstructed currents by magnetic tomography or to vectors of magnetic field measurements directly is explored. Bases are simulated using the finite integration technique (FIT) and regularization techniques are employed to overcome ill-posedness. Fisher's linear discriminant is used to illustrate these concepts. Numerical experiments show that the ill-posedness of the magnetic tomography problem is a part of the classification problem on magnetic field measurements as well. This is independent of the particular working mode of the cell but influenced by the type of faulty behavior that is studied. The numerical results demonstrate the ill-posedness by the exponential decay behavior of the singular values for three examples of fault classes.

Heat Conduction Equation Solution in the Presence of a Change of State in a Bounded Axisymmetric Cylindrical Domain

The heat conduction problem, in the presence of a change of state, was solved for the case of an indefinitely long cylindrical layer cavity. As boundary conditions, it is imposed that the internal surface of the cavity is maintained below the fusion temperature of the infilling substance and the external surface is kept above it. The solution, obtained in nondimensional variables, consists in two closed form heat conduction equation solutions for the solidified and liquid regions, which formally depend of the, at first, unknown position of the phase change front. The energy balance through the phase change front furnishes the equation for time dependence of the front position, which is numerically solved. Substitution of the front position for a particular instant in the heat conduction equation solutions gives the temperature distribution inside the cavity at that moment. The solution is illustrated with numerical examples. [DOI: 10.1115/1.4003542]