Performance of Poly-Carb, Inc. Flexogrid Bridge Overlay System, MLR-86-04, 2001

Intrusion of deicing materials and surface water into concrete bridge decks is a main contributor in deck reinforcing steel corrosion and concrete delamination. Salt, spread on bridge decks to melt ice, dissolves in water and permeates voids in the concrete deck. When the chloride content of the concrete in contact with reinforcing steel reaches a high enough concentration, the steel oxidizes. In Iowa, the method used to reduce bridge deck chloride penetration is the application of a low slump dense concrete overlay after the completion of all Class A and Class B floor repairs. A possible alternative to the use of dense concrete overlays, developed by Poly-Carb, Inc., is the MARK-163 FLEXOGRID Overlay System. FLEXOGRID is a two component system of epoxy and urethane which is applied on a bridge deck to a minimum thickness of ¼ inch. An aggregate mixture of silica quartz and aluminum oxide is broadcast onto the epoxy at a prescribed rate to provide deck protection and superior friction properties. The material is mixed on site and applied to the deck in a series of lifts (usually two) until the desired overlay thickness has been attained.

Applications for Reuse of Lime Sludge from Water Softening, TR-535, 2005

Lime sludge, an inert material mostly composed of calcium carbonate, is the result of softening hard water for distribution as drinking water. A large city such as Des Moines, Iowa, produces about 30,700 tons of lime sludge (dry weight basis) annually (Jones et al., 2005). Eight Iowa cities representing, according to the United States (U.S.) Census Bureau, 23% of the state’s population of 3 million, were surveyed. They estimated that they collectively produce 64,470 tons of lime sludge (dry weight basis) per year, and they currently have 371,800 tons (dry weight basis) stockpiled. Recently, the Iowa Department of Natural Resources directed those cities using lime softening in drinking water treatment to stop digging new lagoons to dispose of lime sludge. Five Iowa cities with stockpiles of lime sludge funded this research. The research goal was to find useful and economical alternatives for the use of lime sludge. Feasibility studies tested the efficacy of using lime sludge in cement production, power plant SOx treatment, dust control on gravel roads, wastewater neutralization, and in-fill materials for road construction. Applications using lime sludge in cement production, power plant SOx treatment, and wastewater neutralization, and as a fill material for road construction showed positive results, but the dust control application did not. Since the fill material application showed the most promise in accomplishing the project’s goal within the time limits of this research project, it was chosen for further investigation. Lime sludge is classified as inorganic silt with low plasticity. Since it only has an unconfined compressive strength of approximately 110 kPa, mixtures with fly ash and cement were developed to obtain higher strengths. When fly ash was added at a rate of 50% of the dry weight of the lime sludge, the unconfined strength increased to 1600 kPa. Further, friction angles and California Bearing Ratios were higher than those published for soils of the same classification. However, the mixtures do not perform well in durability tests. The mixtures tested did not survive 12 cycles of freezing and thawing and wetting and drying without excessive mass and volume loss. Thus, these mixtures must be placed at depths below the freezing line in the soil profile. The results demonstrated that chemically stabilized lime sludge is able to contribute bulk volume to embankments in road construction projects.

Field Testing of Abrasive Delivery Systems in Winter Maintenance, TR-458, 2009

The key goals in winter maintenance operations are preserving the safety and mobility of the traveling public. To do this, it is in general necessary to try to increase the friction of the road surface above the typical friction levels found on a snow or ice covered roadway. Because of prior work on the performance of abrasives (discussed in greater detail in chapter 2) a key concern when using abrasives has become how to ensure the greatest increase in pavement friction when using abrasives for the longest period of time. There are a number of ways in which the usage of abrasives can be optimized, and these methods are discussed and compared in this report. In addition, results of an Iowa DOT test of zero-velocity spreaders are presented. Additionally in this study the results of field studies conducted in Johnson County Iowa on the road surface friction of pavements treated with abrasive applications using different modes of delivery are presented. The experiments were not able to determine any significant difference in material placement performance between a standard delivery system and a chute based delivery system. The report makes a number of recommendations based upon the reviews and the experiments.

Wind Loads on Dynamic Message Cabinets and Behavior of Supporting Trusses, TR-612, 2013

Large Dynamic Message Signs (DMSs) have been increasingly used on freeways, expressways and major arterials to better manage the traffic flow by providing accurate and timely information to drivers. Overhead truss structures are typically employed to support those DMSs allowing them to provide wider display to more lanes. In recent years, there is increasing evidence that the truss structures supporting these large and heavy signs are subjected to much more complex loadings than are typically accounted for in the codified design procedures. Consequently, some of these structures have required frequent inspections, retrofitting, and even premature replacement. Two manufacturing processes are primarily utilized on truss structures - welding and bolting. Recently, cracks at welding toes were reported for the structures employed in some states. Extremely large loads (e.g., due to high winds) could cause brittle fractures, and cyclic vibration (e.g., due to diurnal variation in temperature or due to oscillations in the wind force induced by vortex shedding behind the DMS) may lead to fatigue damage, as these are two major failures for the metallic material. Wind and strain resulting from temperature changes are the main loads that affect the structures during their lifetime. The American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Specification defines the limit loads in dead load, wind load, ice load, and fatigue design for natural wind gust and truck-induced gust. The objectives of this study are to investigate wind and thermal effects in the bridge type overhead DMS truss structures and improve the current design specifications (e.g., for thermal design). In order to accomplish the objective, it is necessary to study structural behavior and detailed strain-stress of the truss structures caused by wind load on the DMS cabinet and thermal load on the truss supporting the DMS cabinet. The study is divided into two parts. The Computational Fluid Dynamics (CFD) component and part of the structural analysis component of the study were conducted at the University of Iowa while the field study and related structural analysis computations were conducted at the Iowa State University. The CFD simulations were used to determine the air-induced forces (wind loads) on the DMS cabinets and the finite element analysis was used to determine the response of the supporting trusses to these pressure forces. The field observation portion consisted of short-term monitoring of several DMS Cabinet/Trusses and long-term monitoring of one DMS Cabinet/Truss. The short-term monitoring was a single (or two) day event in which several message sign panel/trusses were tested. The long-term monitoring field study extended over several months. Analysis of the data focused on trying to identify important behaviors under both ambient and truck induced winds and the effect of daily temperature changes. Results of the CFD investigation, field experiments and structural analysis of the wind induced forces on the DMS cabinets and their effect on the supporting trusses showed that the passage of trucks cannot be responsible for the problems observed to develop at trusses supporting DMS cabinets. Rather the data pointed toward the important effect of the thermal load induced by cyclic (diurnal) variations of the temperature. Thermal influence is not discussed in the specification, either in limit load or fatigue design. Although the frequency of the thermal load is low, results showed that when temperature range is large the restress range would be significant to the structure, especially near welding areas where stress concentrations may occur. Moreover stress amplitude and range are the primary parameters for brittle fracture and fatigue life estimation. Long-term field monitoring of one of the overhead truss structures in Iowa was used as the research baseline to estimate the effects of diurnal temperature changes to fatigue damage. The evaluation of the collected data is an important approach for understanding the structural behavior and for the advancement of future code provisions. Finite element modeling was developed to estimate the strain and stress magnitudes, which were compared with the field monitoring data. Fatigue life of the truss structures was also estimated based on AASHTO specifications and the numerical modeling. The main conclusion of the study is that thermal induced fatigue damage of the truss structures supporting DMS cabinets is likely a significant contributing cause for the cracks observed to develop at such structures. Other probable causes for fatigue damage not investigated in this study are the cyclic oscillations of the total wind load associated with the vortex shedding behind the DMS cabinet at high wind conditions and fabrication tolerances and induced stresses due to fitting of tube to tube connections.

Iowa ABC Connections, RB06-013, 2015

For several years the Iowa Department of Transportation (DOT), Iowa State University, the Federal Highway Administration, and several Iowa counties have been working to develop accelerated bridge construction (ABC) concepts, details, and processes. Throughout this development, much has been learned and has resulted in Iowa being viewed as a national leader in the area of ABC. However, at this time, the Office of Bridges and Structures does not have a complete set of working standards nor design examples to accompany ABC portions of the bridge design manual (now called the Load and Resistance Factor Design/LRFD Bridge Design Manual). During the fall of 2013, the Iowa DOT constructed a bridge on IA 92 in Cass County using an ABC technique known as slide-in bridge construction. During the design of the Cass County Bridge, several questions were raised about the performance of critical design and construction details: the pile-to-pile cap connection and the polytetrafluoroethylene (PTFE) coated bearing pads on which the bridge would slide. The timing of this specific need and the initiation of this project offered a unique opportunity to provide significant short- and long-term value to the Office of Bridges and Structures. Several full-scale laboratory tests, which included several variations of the pile-to-pile cap connection and bearing pad slides, were completed. These tests proved that the connection was capable of achieving the desired capacity and that the expected coefficient of friction of the bearing pads was reasonably low. Finally, a design tool was developed for the Office of Bridges and Structures to be used on future projects that might benefit from a precast pile cap.

Highway Maintenance Concept Vehicle Final Report: Phase Three, 2001

This report documents Phase III of a four-phase project. The goals of the project are to study the feasibility of using advanced technology from other industries to improve he efficiency and safety of winter highway maintenance vehicle operations, and to provide travelers with the level of service defined by policy during the winter season at the least cost to the taxpayers. The results of the first phase of the research were documented in the Concept Highway Maintenance Vehicle Final Report: Phase One dated April 1997, which describes the desirable functions of a concept maintenance vehicle and evaluates its feasibility. Phase I concluded by establishing the technologies that would be assembled and tested on the prototype vehicles in Phase II. The primary goals of phase II were to install the selected technologies on the prototype winter maintenance vehicles and to conduct proof of concept in advance of field evaluations planned for Phase III. This Phase III final report documents the work completed since the end of Phase II. During this time period, the Phase III work plan was completed and the redesigned friction meter was field tested. A vendor meeting was held to discuss future private sector participation and the new design for the Iowa vehicle. In addition, weather and roadway condition data were collected from the roadway weather information systems at selected sites in Iowa and Minnesota, for comparison to the vehicles' onboard temperature sensors. Furthermore, the team received new technology, such as the mobile Frensor unit, for bench testing and later installation.

High Molecular Weight Methacrylate Sealing of a Bridge Deck, HR-2031, Construction Report, 1988

The Iowa Department of Transportation used a high molecular weight methacrylate (HMWM) resin to seal a 3,340 ft. x 64 ft. bridge deck in October 1986. The sealing was necessary to prevent deicing salt brine from entering a substantial number of transverse cracks that coincided with the epoxy coated top steel and unprotected bottom steel. HMWM resin is a three component product composed of a monomer, a curnene hydroperoxide initiator and a cobalt naphthenate promoter. The HMWM was applied with a dual spray bar system and flat-fan nozzles. Initiated monomer delivered through one spray bar was mixed in the air with promoted monomer from the other spray bar. The application rate averaged 0.956 gallons per 100 square feet for the tined textured driving lanes. Dry sand was broadcast on the surface at an average coverage of 0.58 lbs. per square yard to maintain friction. Coring showed that the H.MWM resin penetrated the cracks more than two inches deep. Testing of the treated deck yielded Friction Numbers averaging 33 with a treaded tire compared to 36 prior to treatment. An inspection soon after treatment found five leaky cracks in one of the 15 spans. One inspection during a steady rain showed no leakage, but leakage from numerous cracks occurred during a subsequent rain. A second HMWM application was made on two spans to determine if a double application would prevent leakage. This evaluation has not been completed.

Forma Tarraconis: GIS aplicado a la arqueología urbana

Desde aquel incipiente interés renacentista del siglo XVI hasta la profesionalización de la arqueología en la actualidad, la ingente actividad realizada en Tarragona ha necesitado de formas de registrarla y organizarla, a fin de ser estudiada en el contexto diacrónico general de la ciudad. Esta tarea se ha visto favorecida en el último decenio del siglo pasado por la aparición y adopción de una herramienta informática que no fue diseñada específicamente para la Arqueología. El GIS o SIG, se ha convertido en un instrumento básico e indispensable para cualquier ciudad que tenga un mínimo bagaje patrimonial. Prueba de ello son las publicaciones de Cartas Arqueológicas obtenidas a partir de este software, o sin ir mucho más lejos, los trabajos presentados en este simposio. Presentamos a continuación la experiencia de Tarragona en la creación de un programa, bajo soporte GIS, para la gestión de la actividad arqueológica. Previamente contextualizaremos esta experiencia ya que es justa heredera de iniciativas individuales y de equipos y proyectos previos que trataron, con mucha menor suerte que no éxito, de organizar y poner orden en la maltrecha documentación arqueológica de nuestra ciudad. Describiremos posteriormente las funcionalidades básicas de este programa, su arquitectura y las aplicaciones realizadas en el desarrollo de sendos proyectos de estudio de la ciudad. En este último caso nos centraremos, principalmente, en el proyecto Planimetria Arqueològica de Tàrraco, impulsado por el Museu d’Història del Ayuntamiento de Tarragona y el Institut Català d’Arqueologia Clàssica, y que ha contado con la colaboración de la Generalitat de Catalunya para su edición. Seguidamente veremos como el uso de la información en capas registrada en el GIS combinada con la inclusión de la cartografía histórica de una ciudad permiten el análisis de problemas arqueológicos irresolubles sólo con los datos estrictamente arqueológicos. En este caso se aplicará sobre la validación de la morfología urbana de Tarraco propuesta por Macias (2000a). Por último se hará una reflexión sobre cuales podrían ser las mejoras aplicables sobre el programa, en previsión de futuras revisiones del mismo.

Biomechanical concept and clinical outcome of dual mobility cups

La luxation d'une prothèse totale de la hanche est une complication majeure en termes de morbidité pour le patient et des coûts pour le système de santé. Cette complication est retrouvée entre 2 à 3% selon les séries (1-3) pour des prothèses primaires, et beaucoup plus élevée suite à des révisions. Pour remédier à ce problème, des systèmes de prothèses contraintes sont une option, cependant associés à des descellements fréquents entre 10 à 26 % selon les séries (4-6). Ces échecs étant en partie expliqués par une usure rapide des surfaces de frottements due aux fortes contraintes, mais également par les contraintes cupule-os occasionnant des descellements mécaniques (7). Par conséquent, pour augmenter la stabilité, tout en évitant les contraintes sur le couple de frottement, Bousquet développe, en 1976, une prothèse totale de hanche « à double mobilité ». Ce système consiste à combiner deux articulations apparentes, premièrement une tête métallique dans un insert de polyéthylène, articulé lui- même dans la concavité d'une cupule métallique fixée au bassin. En tant que tel, ce système biomécanique réduirait en théorie le risque de luxation. Dès lors, on aperçoit depuis environ 15 ans une augmentation progressive de l'utilisation de ce type d'implants que ce soit comme implant primaire ou secondaire, chez des patients jeunes ou âgés. Cependant, des études in vitro, ont montré que des grandes surfaces de friction sont associées à une augmentation de l'usure du polyéthylène (8). En revanche, les données sur la cinématique et l'usure, in vivo, de ce type d'implant étaient jusqu'alors limitées. Depuis quelques années, un certain nombre d'études cliniques avec un follow up significatif ont été publiées. CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES FUTURES La prothèse totale de hanche à double mobilité, développée par Bousquet dans les années 1970, est un concept novateur dans l'arthroplastie totale de hanche. Depuis sa première conception, de nombreuses améliorations ont été adoptées. Cependant, ses effets à long terme sur la survie de l'implant doivent encore être effectué. Certes, des études ont montré un net effet sur la réduction du taux de luxation des prothèses primaires, lors de révision ou après résection tumorale. Toutefois, compte tenu des données limitées à long terme sur le taux d'usure et le descellement aseptique, il convient d'utiliser ce type d'implant avec prudence, en particulier lors d'arthroplastie primaire chez des patients jeunes.

Hiiliteräspalkin kuitulaserhitsaus

Hitsaavassa teollisuudessa kilpailukyvyn säilyttäminen ja mahdollinen parantaminen edellyttää hitsauksen tehokkuuden nostoa. Laserhitsauksen nopeus, tarkkuus, tasainen laatu ja aikaansaatava syvä tunkeuma ovatkin vakiinnuttaneet menetelmän vankan aseman tehokkaana valmistusmenetelmänä. Sähkön ja heliumin hinnan nousu ovat pakottaneet teollisuuden miettimään entistä tehokkaampien ja ympäristöystävällisempien laserlähteiden hankkimista. Kuitulaserin korkea hyötysuhde, hyvä säteenlaatu, suuri teho ja matalat käyttökustannukset ovat herättäneet kiinnostusta laserhitsaavassa teollisuudessa. Diplomityössä keskityttiin kuitulaserhitsauksen soveltamiseen. Työn tavoitteena oli parantaa kuitulaserhitsausmenetelmän ymmärrystä ja saada käsitys siitä, miten valitaan hitsausparametrien arvot, ja soveltuuko kuitulaser teolliseen tuotantoon. Tutkimuksessa pyrittiin löytämään peruskokeilla optimaaliset hitsausparametrit, joilla syntyy hyvin tunkeutunut, vähän huokosia sisältävä, ja ulkoisesti laadukas hitsi, sekä optimaalinen hitsin tunkeumaprofiili. Lopuksi hitsausparametreja testattiin tuotteen hitsauksessa. Kuitulaser soveltuu erinomaisesti hiiliteräksen hitsaukseen ja hyvin erikoislujien terästen hitsaukseen, kun teräksen hiili- ja rikkipitoisuudet ovat matalia. Sillä on laaja parametrialue. Yleisimmät hitsausvirheet ovat vajaa hitsautumissyvyys ja huokoset. Tässä diplomityössä keskityttiin etsimään yhdelle valmistettavalle tuotteelle optimaaliset kuitulaserhitsausparametrit. Kuitulaserin laser- ja prosessiparametrien vaikutusta hitsiin ei ole juurikaan tutkittu. Diplomityön kokeiden perusteella olisi hyvä tehdä eri materiaalien jatkotutkimusta railonvalmistuksen, kuten liitoksen oksidikerroksen ja ilmaraon sekä suojakaasun, vaikutuksesta hitsiin. Kuitulaserin hyvä säteenlaatu ja muut laser-parametrit ovat tuoneet mukanaan prosessiin uusia ilmiöitä, joita on syytä tutkia lisää.

Analysis of Industrial Granular Flow Applications by Using Advanced Collision Models

Granular flow phenomena are frequently encountered in the design of process and industrial plants in the traditional fields of the chemical, nuclear and oil industries as well as in other activities such as food and materials handling. Multi-phase flow is one important branch of the granular flow. Granular materials have unusual kinds of behavior compared to normal materials, either solids or fluids. Although some of the characteristics are still not well-known yet, one thing is confirmed: the particle-particle interaction plays a key role in the dynamics of granular materials, especially for dense granular materials. At the beginning of this thesis, detailed illustration of developing two models for describing the interaction based on the results of finite-element simulation, dimension analysis and numerical simulation is presented. The first model is used to describing the normal collision of viscoelastic particles. Based on some existent models, more parameters are added to this model, which make the model predict the experimental results more accurately. The second model is used for oblique collision, which include the effects from tangential velocity, angular velocity and surface friction based on Coulomb's law. The theoretical predictions of this model are in agreement with those by finite-element simulation. I n the latter chapters of this thesis, the models are used to predict industrial granular flow and the agreement between the simulations and experiments also shows the validation of the new model. The first case presents the simulation of granular flow passing over a circular obstacle. The simulations successfully predict the existence of a parabolic steady layer and show how the characteristics of the particles, such as coefficients of restitution and surface friction affect the separation results. The second case is a spinning container filled with granular material. Employing the previous models, the simulation could also reproduce experimentally observed phenomena, such as a depression in the center of a high frequency rotation. The third application is about gas-solid mixed flow in a vertically vibrated device. Gas phase motion is added to coherence with the particle motion. The governing equations of the gas phase are solved by using the Large eddy simulation (LES) and particle motion is predicted by using the Lagrangian method. The simulation predicted some pattern formation reported by experiment.

Hitsausparametrien vaikutus rakenneteräksen MAG-hitsin laatuun

Työn tavoitteena oli löytää teräksen S355 MAG alapienahitsaukselle, 6mm:n levypaksuudelle sellaiset parametri-ikkunat, joissa hitsin ja perusaineen liittyminen on mahdollisimman jouheva. Hitsin laadunja hitsausparametrien välille pyritiin löytämään matemaattista korrelaatiota. Työ painottui hitsin muotoon sekä hitsin ja perusaineen liittymiseen. Työstä saatuja tuloksia käytettiin hitsattaessa väsytyskoekappaleita mutta niiden tutkiminen ei sisältynyt tähän työhön. Työssä haettiin parametreja a-mitaltaan 4mm:n alapienahitsille kahdeksalle yleisesti käytetylle hitsauslangalle, joista kolme oli umpilankaa, neljä metallitäytelankaa ja yksi rutiilitäytelanka ja kaasuina käytettiin kahta argon hiilidioksidi seoskaasua ja kahta argon helium seoskaasua.

LM-vesiturbiinin tuotteistaminen

Tämän työn tarkoituksena on kehittää LM-vesiturbiini tuotantoon soveltuvaksi, käytöltään pitkäikäiseksi ja helposti huollettavaksi tuotesarjaksi. Työn ohjaavana runkona on käytetty VDI-Richtlinie 2221: 'Kehitystyön ja konstruoinnin yleinen kulku', mukaista järjestelmää. Lisäksi on käytetty valmistuksellista modulointia tuotteen osien suunnittelussa. Erityisesti on huomioitu tuotteen koko elinkaaren aikaiset kustannukset (LCC) ja sen vaatimukset mitoitukseen. LM-vesiturbiinistaon kehitetty kolmen erikokoisen laitteiston tuotesarja. Tuoteperheen yksittäisistä sylinteriryhmistä voidaan koota joustavasti erikokoisia ja -tehoisia energiantuotantoyksiköitä, jotka soveltuvat käyttöön hyvin pieniinkin virtauksiin ja putouskorkeuksiin. Piensarjatuotantoon hyvin soveltuvat materiaalit on valittu silmälläpitäen mahdollisimman edullista kokonaiskustannusta. Kiertomäntä laitteiston toiminnan kannalta tärkeimpänä ja siten vaativimpana osana on edellyttänyt laserhitsausta ja -leikkausta sekä koekappaleiden valmistusta, joiden perusteellalopulliseen rakenteeseen on päädytty. Mitoitus perustuu perinteisiin lujuuslaskentamenetelmiin, joiden avulla eri osien kestävyys käyttöolosuhteissa on pyrittysaamaan luotettavaksi vähintään 20 vuoden kestoiälle ja väsymiskestävyyteen käytön aikaisissa vaihtelevissa olosuhteissa. Kiertomäntä on ns. kevytrakenne koostuen ohutlevykennorakenteesta ja täytteenä olevasta kompound-materiaalista.

Laser-MAG-hybridihitsauksen käyttöönotto laivan rungon valmistuksessa

Perinteisten kaarihitsausmenetelmien suhteellisen suuri lämmöntuonti aiheuttaa huomattavia muodonmuutoksia laivan rungon valmistusprosessin alkuvaiheessa. Muodonmuutosten seurauksena rakenteiden mitta- ja muototarkkuus heikkenee, mikä lisää oikaisu- ja sovitustyötä myöhemmissä työvaiheissa. Hitsausmuodonmuutoksia voidaan vähentää siirtymällä käyttämään laser-MAG-hybridihitsausta, jossa lämmöntuonti on merkittävästi pienempi kuin kaarihitsauksessa. Näin kyetään oleellisesti leikkaamaan oikaisu- ja sovitustyöstä syntyviä kustannuksia. Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää tuotantovalmiiksi kuitulaser- ja MAG-hitsauksen yhdistelmäprosessi Aker Yards Oy:n Turun telakalla loppuvuoden 2006 aikana. Hitsauslaitteiston asennus oli valmistunut kesäkuussa 2006, minkä jälkeen aloitettiin luokituslaitoksen hyväksymän koeohjelman hitsaukset. Käyttöönotto suunnitelmaan sisältyvä koehitsausohjelma oli laadittu Det Norske Veritaksen julkaisemaa ohjetta (Guidelines no. 19) mukaillen. Ensimmäiseksi määritettiin hitsauskokeiden avulla prosessille laadun ja tehokkuuden suhteen optimaalinen railogeometria. Seuraavaksi optimoitiin prosessin hitsausparametrit 6 mm:n aineenpaksuudelle hyödyntäen Taguchi-koesuunnittelumenetelmää. Tämän jälkeen optimiparametreilla hitsattiin koekappale väsytyskokeisiin, jotka suoritettiin Teknillisen korkeakoulun laivalaboratoriossa. Väsytyskoetulokset täyttivät luokituslaitoksen vaatimukset. Myös hitsauksen menetelmäkoe suoritettiin hyväksytetysti. Viimeinen koeohjelman mukainen hitsauskoesarja tehtiin prosessiparametrien sallittujen vaihtelurajojen määrittämiseksi. Diplomityön tavoite täyttyi joulukuussa 2006, jolloin 'laivan kansipaneeli hitsattiin ensimmäistä kertaa uudella hitsausprosessilla. Hitsauksen laatu korreloi hyvin menetelmäkokeen tulosten kanssa ¿ hitsit olivat tasalaatuisia ja ne täyttivät B-luokan vaatimukset.

Pulssi-MAG-hitsauksen optimointi ultralujille rakenneteräksille

Diplomityön tavoitteena oli optimoida pulssi-MAG-hitsaus parametreja ultralujan rakenneteräksen OPTIM 960 QC hitsin lujuuden ja väsymiskestävyyden kannalta. Työssä tutkittiin parametrien, erityisesti pulssituksen vaikutusta hitsingeometriaan ja kovuusprofiiliin hitsiaineessa ja HAZ-alueella. Kirjallisuus osiossa perehdytään pulssi-MAG-hitsauksen prosessiparametreihin, erityisesti niiden vaikutukseen lämmöntuontiin, saavutettavaan kovuuteen ja näin ollen lujuuteen sekä väsymiskestävyyteen. Kokeellisessa osassa koehitsejä tutkittiin SLM (structural lightmethod) - menetelmällä ja kovuusmittauksin. Parametrien vaikutusta laatuhitsin tuottavaan hitsausenergiaan tutkittiin visuaalisesti ja jäähtymisaikamittauksin. Parametrien käyttäytymistä tutkittiin lyhyesti oskilloskoopin ja suurnopeuskuvauksen avulla. Laadukkaiden hitsien saavuttaminen vaati, että keskinäinen tasapaino pulssi parametrien välillä on kunnossa. Virtasuhteen tulee olla n. 30 %. Langansyötön lisäys vaatii taajuuden ja pulssiajan nostoa. Pehmenneen vyöhykkeen syntyä karkearakeiselle vyöhykkeelle saadaan rajoitettua, mutta uloimpien vyöhykkeiden pehmenemisen ehkäiseminen vaatii esim. jäähdytystä ja perusaineen koostumuksen tarkistamista. Liitoksen väsymiskestävyyden kannalta lämmöntuonti ei ole kriittinen tekijä. Väsymiskestävyysluokka 150 on saavutettavissa ilman jälkikäsittelyä. Jatkotutkimuksissa tulee keskittyä vielä syvemmin prosessiparametrien vaikutuksien hallintaan ja kehittää ulkoista jäähdyttämistä.