Tehollisen lovijännityksen menetelmän käytettävyys ultralujien terästen korkealaatuisten hitsien väsymismitoituksessa

Tässä diplomityössä on tutkittu tehollisen lovijännityksen menetelmän soveltuvuutta ultralujien terästen korkealaatuisten hitsien väsymismitoitukseen. International Institute of Welding suosittelee käyttämään elementtimenetelmässä hitsin rajaviivoilla sekä juuressa fiktiivistä 1 mm pyöristystä, jonka avulla tehollinen lovijännitys määritetään. Kaikille liitostyypeille sovelletaan samaa, kaltevuudeltaan m = 3 olevaa SN-käyrää, jolloin maksimipääjännitystä vastaava väsymisluokka FAT saa arvon 225. Nykyisiä mitoitusohjeita on pidetty kuitenkin liian konservatiivisina, etenkin jos kyseessä on suurilujuuksisesta teräksestä valmistettu korkealaatuinen hitsi. Rajaviivalla vaikuttavaa lovijännitystä on tutkittu mallintamalla liitokset FEMAP – elementtimenetelmäohjelmalla varioimalla rajaviivan pyöristystä. Elementtimenetelmän tuloksia on verrattu analyyttisiin loven muotoluvun laskentakaavoihin. Tutkittavana on ollut Ruukin Optim 960 QC sekä Optim 1100 QC – teräksistä valmistettuja koesauvoja. Koesauvat on valmistettu sekä koestettu pääasiassa Lappeenrannan teknillisen yliopiston teräsrakenteiden laboratoriossa. Tutkittavat koesauvat ovat olleet kuormaa kantamattomia ristiliitoksia sekä päittäisliitoksia. Suurin osa koesauvoista on väsytetty käyttämällä jännityssuhdetta R < 0,11. Koesauvat on jaoteltu jännityssuhteen sekä liitostyypin mukaan. Kaikkien koekappaleiden karakteristiseksi väsymisluokan arvoksi on määritetty FAT 200. Alle 0,11 jännityssuhteella väsytettyjen koekappaleiden karakteristinen väsymisluokka on FAT 230 ja isoilla jännityssuhteilla väsytettyjen FAT 126. Tulosten perusteella nykyiset mitoitusohjeet eivät ole liian konservatiivisia. Väsymisluokkaa FAT 225 voidaan käyttää väsymislaskennassa, mikäli rakenteen kuormitusten suhde on alle 0,1. Isoilla jännityssuhteilla koestettujen koekappaleiden lukumäärä on ollut pieni, joten niiden mitoitukselle ei voida antaa tarkkoja ohjeita.

Optimization of parameters for fiber laser-MAG hybrid welding in shipbuilding applications

The Arctic region becoming very active area of the industrial developments since it may contain approximately 15-25% of the hydrocarbon and other valuable natural resources which are in great demand nowadays. Harsh operation conditions make the Arctic region difficult to access due to low temperatures which can drop below -50 °C in winter and various additional loads. As a result, newer and modified metallic materials are implemented which can cause certain problems in welding them properly. Steel is still the most widely used material in the Arctic regions due to high mechanical properties, cheapness and manufacturability. Moreover, with recent steel manufacturing development it is possible to make up to 1100 MPa yield strength microalloyed high strength steel which can be operated at temperatures -60 °C possessing reasonable weldability, ductility and suitable impact toughness which is the most crucial property for the Arctic usability. For many years, the arc welding was the most dominant joining method of the metallic materials. Recently, other joining methods are successfully implemented into welding manufacturing due to growing industrial demands and one of them is the laser-arc hybrid welding. The laser-arc hybrid welding successfully combines the advantages and eliminates the disadvantages of the both joining methods therefore produce less distortions, reduce the need of edge preparation, generates narrower heat-affected zone, and increase welding speed or productivity significantly. Moreover, due to easy implementation of the filler wire, accordingly the mechanical properties of the joints can be manipulated in order to produce suitable quality. Moreover, with laser-arc hybrid welding it is possible to achieve matching weld metal compared to the base material even with the low alloying welding wires without excessive softening of the HAZ in the high strength steels. As a result, the laser-arc welding methods can be the most desired and dominating welding technology nowadays, and which is already operating in automotive and shipbuilding industries with a great success. However, in the future it can be extended to offshore, pipe-laying, and heavy equipment industries for arctic environment. CO2 and Nd:YAG laser sources in combination with gas metal arc source have been used widely in the past two decades. Recently, the fiber laser sources offered high power outputs with excellent beam quality, very high electrical efficiency, low maintenance expenses, and higher mobility due to fiber optics. As a result, fiber laser-arc hybrid process offers even more extended advantages and applications. However, the information about fiber or disk laser-arc hybrid welding is very limited. The objectives of the Master’s thesis are concentrated on the study of fiber laser-MAG hybrid welding parameters in order to understand resulting mechanical properties and quality of the welds. In this work only ferrous materials are reviewed. The qualitative methodological approach has been used to achieve the objectives. This study demonstrates that laser-arc hybrid welding is suitable for welding of many types, thicknesses and strength of steels with acceptable mechanical properties along very high productivity. New developments of the fiber laser-arc hybrid process offers extended capabilities over CO2 laser combined with the arc. This work can be used as guideline in hybrid welding technology with comprehensive study the effect of welding parameter on joint quality.

The effect of shielding gas feeding method in laser welding of steel

Gas shielding plays an important role in laser welding phenomena. This is because it does not only provide shielding against oxidization but it has an effect in beam absorption and thus welds penetration. The goal of this thesis is to study and compare the effects of different shielding gas feeding methods in laser welding of steel. Research method is a literature survey. It is found that the inclination angle and the arrangement of the gas feeding nozzles affect the phenomena significantly. It is suggested that by designing shielding gas feeding case specifically better welding results can be obtained.

Pituussuunnassa hitsatun rakenneputken väsymislujuus HF –hitsausta käytettäessä

Tässä diplomityössä määritettiin pituussuunnassa hitsatun rakenneputken väsymislujuus HF –hitsausta käytettäessä. Työn tavoitteena oli vertailla eri jälkikäsittelyjen ja kahden eri materiaalin vaikutusta väsymislujuuteen. Materiaaleina kokeissa oli Ruukki double grade ja Optim 700 Plus MH. Eurokoodi 3 ja IIW määrittelee kiinnityshitseille väsymiskestävyysluokaksi 125-140, kun SN -käyrän kaltevuus, m = 3. Koetuloksia vertailtiin näihin valmiiksi määriteltyihin väsymiskestävyysluokkiin. Ruukki Metals Oy toimitti koemateriaalin kahdenlaisia väsytyskokeita varten, joiden avulla väsymislujuus voitiin määrittää. Ensimmäinen koe suoritettiin värähtelyllä hyödyntäen rakenneputken ominaistaajuutta, jolloin kuormituksen rajajännityssuhde on -1. Toinen väsytyskoe suoritettiin rakenneputkista leikatuille väsytyssauvoille, missä pituussuuntainen HF –hitsi on keskellä sauvaa. Tämä väsytyskoe suoritettiin vetotykytyksellä rajajännityssuhteella 0,1. Väsytyskokeissa havaittiin, että kiinnityshitsi täyttää sille asetetut vaatimukset, koska murtumat tapahtuivat perusaineesta. Tällöin koetuloksia vertaillaan Eurokoodi 3:n perusaineen väsymisluokkaan 160, SN -käyrän kaltevuudella m = 5. Kaikkien koetulosten väsymiskestävyysluokan keskiarvoksi saatiin 185 95 %:n todennäköisyydellä. Tutkimuksessa saatiin arvokasta tietoa kahden eri materiaalin väsymislujuudesta. Materiaalilla ei kuitenkaan havaittu vaikutusta lujuuteen. Eri jälkikäsittelyt eli juuren puolen metallipurseen höyläys tai pituussuuntaisen hitsisauman hehkutus eivät vaikuttaneet väsymislujuuteen. Kokeissa väsymismurtuma ydintyi rakenneputken pinnalta olevista alkuvioista, joten putkien käsittelyä valmistuksen jälkeen voitaisiin parantaa.

Lean Duplex -terästen hitsaus

Viime vuosien aikana tapahtunut nikkelin hinnan nouseminen on vaikuttanut austeniittis-ferriittisten ruostumattomien terästen, ns. duplex -terästen kehittämiseen. Niukkaseosteisemmissa lean duplex -teräksissä seostetun nikkelin määrää on vähennetty ja sitä on korvattu typellä ja mangaanilla. Nämä muutokset ko. terästen seostuksessa aiheuttavat haasteita hitsaukselle, erityisesti austeniitti-ferriitti -suhteen säilyttämisessä, sekä sitä kautta iskusitkeyden ja korroosio-ominaisuuksien säilyttämiselle. Suurempi typen osuus myös lisää teräksen hitsisulan viskositeettia, mikä heikentää juuripalkojen hitsauksessa tunkeumaa. Tässsä diplomityössä on tutkittu keinoja helpottaa paksujen (yli 20 mm) lean duplex -teräslevyjen hitsausta käytännön näkökulmasta, sekä parantaa hitsattujen levyjen iskusitkeyttä. Hitsauskokeilla löydettiin hitsausta helpottavia menetelmiä ja kokeista saatiin karsimalla valikoitua hitsausarvot, joilla pystytään hitsaamaan painelaitedirektiivin mukaisesti hyväksyttäviä hitsejä lean duplex -laatuihin LDX2101 ja UR2202.

Esiselvitys Satakunnan rannikon ruovikoista ja merenrantaniityistä

Ranta-alueidemme tila on heikentynyt merkittävästi viime vuosikymmeninä. Vesistöjen rehevöityminen sekä ranta-alueiden laidunnuksen ja niiton huomattava vähentyminen 1950-luvun jälkeen ovat johtaneet avointen rantaniittyjen ja vesialueiden umpeenkasvuun. Varsinais-Suomen ELY-keskuksen VELHO-hanke testasi ja kehitti ranta-alueiden hoidon suunnittelua kolmella alueella Lounais-Suomessa. Ranta-alueiden monikäyttösuunnittelulla tarkoitetaan rantojen kokonaisvaltaista tarkastelua, jossa huomioidaan aiempi maankäyttöhistoria, nykyhetken tilanne, maanomistajan mielipide alueen kehittämisestä sekä tulevaisuuden maankäyttömahdollisuudet. Tavoitteena on sovittaa yhteen ranta-alueiden eri käyttömuotoja. Hyödynnettävien ruovikoiden, avoimena ylläpidettävien rantaniittyjen ja säilytettävien ruovikoiden välille pyritään löytämään optimaalinen verkosto siten, että suunnittelualueiden vesien ja luonnon tilan parantaminen hyödyttää myös paikallisia asukkaita ja yrittäjiä. Tässä raportissa esitellään yhden toiminta-alueen ranta-alueiden monikäyttösuunnittelualueen valintaa varten tehty esiselvitys Satakunnan rannikon ruovikoista ja kunnostettavista merenrantaniityistä. Esiselvitys tehtiin pääosin paikkatietotarkasteluna koko Satakunnan rannikolla. Keskeisenä taustatietona oli v. 2008 julkaistu Selkämeren rannikkovesien tila, vesikasvillisuus ja kuormitus- raportti, sekä maa- ja metsätalousalueiden monimuotoisuutta ja kosteikkoja käsittelevät yleissuunnitelmat. Hyödyntämällä vanhoja maankäyttökarttoja (venäläiset topografikartat 1900-luvun alusta), sekä uusimpia peruskarttoja ja ilmakuva-aineistoja alueen karttatarkastelussa pyrittiin löytämään potentiaaliset kunnostettavat merenrantaniityt, laajimmat yhtenäiset ruovikkoalueet, maisemallisesti ja virkistyskäytön kannalta merkitykselliset alueet sekä kohteet, joista maastokäyntien yhteydessä luultavimmin löytyisi vanhan maankäytön, pitkään jatkuneen niiton tai laidunnuksen, johdosta arvokasta lajistoa. Satakunnan rannikon laajojen, potentiaalisten kunnostettavien merenrantaniittyjen, sekä hyödynnettävien maa- ja vesiruovikoiden yhteisalaksi saatiin n. 1800 hehtaaria. Maalle sijoittuu näistä noin 1200 hehtaaria ja vesiruovikoita on n. 600 hehtaaria. Kohteet on esitetty kartoilla. Eniten potentiaalista merenrantaniityksi kunnostettavaa alaa on Porissa, jossa on myös eniten jo hoidon piirissä olevaa alaa. Nämä sijoittuvat suurelta osin Natura 2000-alueille. Toiseksi eniten on mahdollista rantaniittyalaa Eurajoella. Merenrantaniittyverkoston täydentämiseen soveltuvia kohteita kannattaa siis etsiä nimenomaan näiltä alueilta. Myös vesiruovikoita on runsaasti Porissa ja Merikarvialla, joten puhtaasti pinta-alatarkastelun perusteella nämä vaikuttavat hyvin potentiaalisilta ranta-alueiden monikäyttösuunnittelukohteina vesiruovikoiden hyödyntämisen osalta. Vesiruovikkokeskittymistä on laajin (190 ha) Merikarvian Peipunlahti-Pooskerinlahti-Merimaanlahti. Hoitotoimia tulisi suunnata sinne, missä on ollut laajalti pitkään jatkunutta perinteistä maankäyttöä ja laajoja kunnostuskelpoisia kokonaisuuksia. Rehevöitymisen ja umpeenkasvun aiheuttamien haittojen lieventämisen lisäksi saadaan näille alueille suunnatulla hoidolla samalla runsaasti luonnon monimuotoisuushyötyjä, sillä nämä kohteet ovat usein kasvillisuudeltaan ja lajistoltaan edelleen rikkaita ja nopeimmin uudelleen kunnostettavissa, mikä säästää kunnostukseen käytettävissä olevia niukkoja resursseja. Ranta-alueiden monikäyttösuunnittelun tapaiselle suunnittelulle on tarvetta Satakunnan rannikolla jo tehdyn suunnittelun (Eurajoki-Luvia) lisäksi etenkin Merikarvian Peipun-Pooskerinlahdessa, Porin Ahlaisten Mustalahden alueella ja Keikveden alueella. Myös Porin Preiviikinlahdella ja mahdollisesti Kokemäenjokisuussa voi Natura-alueilla olla jatkossa tarvetta alueille laadittuja hoito- ja käyttösuunnitelmia tarkempaan toimenpidesuunnitteluun. Raporttiin on poimittu esimerkkinä myös joitakin indikaattorilajeja, jotka voivat vaikuttaa Satakunnan rannikolla monikäyttösuunnittelualueen valintaan tai rajaukseen, sekä suunnittelun tavoitteiden asettamiseen.

Guide för lämpliga undersökningsmetoder av marina miljön havsplanering : Rapport framtagen inom SeaGIS-projekt

Merten aluesuunnittelu on keskeinen osa komission sinisen kasvun strategiaa ja EU:n yhdennettyä meripolitiikkaa. Euroopan parla-mentti on hiljattain hyväksynyt merten aluesuunnittelua koskevan direktiivin, jonka tarkoituksena on auttaa EU-maita koordinoimaan paremmin merellä toteutettavia toimia ja varmistaa, että toimet ovat tehokkaita ja ekologisesti kestäviä. Rannikko- ja merialueilla samasta tilasta ja resursseista kilpailevat monenlaiset toimet: kalastusalueet, vesiviljelylaitokset ja merten suojelualueet, meri-infrastruktuurit kuten kaapelit, putket ja laivaväylät sekä öljy- ja kaasulaitokset ja tuulivoimalat. Uusi direktiivi auttaa välttämään näinkin erilaisten käyttötarkoitusten välisiä potentiaalisia ristiriitoja ja luomaan vakaan toimintaympäristön, joka houkuttelee sijoittajia ja edistää näin kestävää kasvua. Suunnittelulla myös vähennetään nykyistä ylisääntelyä ja hallinnollisia kiemuroita. Moni toimet edellyttävät lupaa tai lisenssiä jotta ne saisivat toimia merialueilla ja viranomaiset vaativat usein että hakija suorittaa ympä-ristövahinkoarvioinnin (YVA), joka viranomaiset arvioivat ennen lupaa myönnetään. Oppaan tarkoitus on helpottaa hakijan YVA läpivienti tai hankinta tarjoamalla yleiskatsausta menetelmistä meriympäristön tutkimiseen ja niiden sopivuutta eri tarkoituksiin.

Karvianjoen pohjoisosan taimenpuroinventoinnit

Karvianjoen pohjoisosan alueelle tehty taimenpuroinventointi on suoritettu Kankaanpään pohjoispuolen ja Karvian Kantin välisellä aluella oleviin sivu-uomiin vuonna 2008 ja täydennetty vähäisesti 2013. Mukaan inventointiin on valittu kohteet, jotka soveltuisivat taimenten elin- ja lisääntymisalueiksi uoman koosta riippumatta. Pääosa inventointialueista on ollut Kankaanpään, Honkajoen, Karvian ja Kauhajoen alueilla. Karvianjoen yläosa saa alkunsa useasta pienehköstä jokialueesta, joista merkittävimpiä ovat inventointialueella olleet Paholuoma, Aunesluoma ja Santasjoki. Näiden lisäksi ja näihin uomiin laskee lukuisa määrä pienempiä puroja ja ojia, joilla on huomattava kalataloudellinen merkitys erityisesti Karvianjoen alkuperäisen taimenkannan osalta. Puroinventoinneissa on tarkasteltu uomia lähinnä taimenen elinolosuhteita ajatellen sekä kiinnitetty huomiota ranta-alueiden tilaan. Inventoinnissa on kartoitettu taimenille sopivia lisääntymis- ja kasvualueita, selvitetty uomien yleistä tilaa ja kunnostuskelpoisuutta. Raportti on yleiskuvaus alueen pienvesien tilasta kalataloudellisesti tarkasteltuna. Pääpiirteittäin voidaan esittää, että Karvianjoen yläosan sivu-uomat ovat pääosin muuttuneita aikaisemman maankuivatustoiminnan seurauksena, mutta lukuisa määrä pienvesiä on edelleen mutoksista huolimatta pienvetenä hyvässä tilassa ja kalataloudellisesti tärkeitä. Runsas pohjavesien purkautuminen alueen vesiin on taimenen kannalta elintärkeää. Erittäin merkittävänä tulee pitää koko Santasjoen alueen vesistöä kalaston ja vedenlaadun osalta. Paholuoman alue on kalaston sekä ekologisen tilan ja ranta-alueiden monimuotoisen tilan ansiosta erittäin merkittävä kokonaisuus. Aunesluoman tila on myös ainutlaatuinen, mutta luonnonsuojelualueeseen kuuluvana sen säilyminen nykyisellään on parempi. Käytännössä muut uomat kartoitusalueella ovat enemmän maatalous- ja metsätalousvaltaisten alueiden muuttuneempia puroja, joiden tila on vaihteleva. Taimenten elinalueiksi sopivia puroja oli kartoituksessa lähes jokainen ja lähes kaikki kartoitetut uomat olivat sellaisia, joista tiedettiin taimenen esiintyvän niissä ainakin osalla aluetta. Kartoitusraportti voi toimia hyvänä pohjana suunniteltaessa alueelle luontaisten kalakantojen elinympäristökunnostuksia ja hahmotettaessa alueen pienvesien kokonaistilaa etenkin taimenen kannalta.

Welding of additively manufactured stainless steel parts: Comparative study between sheet metal and selective laser melted parts

Additive manufacturing is a fast growing manufacturing technology capable of producing complex objects without the need for conventional manufacturing process planning. During the process the work piece is built by adding material one layer at a time according to a digital 3D CAD model. At first additive manufacturing was mainly used to make prototypes but the development of the technology has made it possible to also make final products. Welding is the most common joining method for metallic materials. As the maximum part size of additive manufacturing is often limited, it may sometimes be required to join two or more additively manufactured parts together. However there has been almost no research on the welding of additively manufactured parts so far, which means that there has been very little information available on the possible differences compared to the welding of sheet metal parts. The aim of this study was to compare the weld joint properties of additively manufactured parts to those of sheet metal parts. The welding process that was used was TIG welding and the test material was 316L austenitic stainless steel. Weld joint properties were studied by making tensile, bend and hardness tests and by studying the weld microstructures with a microscope. Results show that there are certain characteristics in the welds of additively manufactured parts. The building direction of the test pieces has some impact on the mechanical properties of the weld. Nevertheless all the welds exhibited higher yield strength than the sheet metal welds but at the same time elongation at break was lower. It was concluded that TIG welding is a feasible process for welding additively manufactured parts.

Aho, Juhani

Juhani Aho, urspr. Johannes Brofeldt f. 11.9.1861 i Lapinlax d. 8.8.1921 i Helsingfors Juhani Aho har kallats för den första professionella författaren på finskt håll. Under sin ca. fyrtio år långa karriär företrädde han flera olika litterära strömningar, från realism till naturalism och tidig modernism. Till hans roller hörde den som folklivsskildrare, naturlyriker, skarp polemiker, skildrare av den nya teknologins brott mot idyllen, reseskribent och författare till brett upplagda historiska romaner. Hans tidiga modernistiska kortroman Yksin (1890, Ensam, översatt till svenska 1891), väckte upprörda känslor i samtiden med sina skildringar ur bordellmiljö. Aho förnyade även den finska novellgenren genom att utveckla en ny typ av noveller som han kallade spånor (fi. ”lastuja”). Han var också en förnyare som finsk dagstidningsskribent. Tack vare sina många arbetsuppgifter blev Aho även en betydelsefull påverkare inom kulturpolitiken. Biografiskt lexikon för Finland: http://blf.fi/artikel.php?id=2806

Konepajan hitsaustuotannon kehittäminen kattavien laatuvaatimusten mukaiseksi

TIIVISTELMÄ Lappeenrannan teknillinen yliopisto Konetekniikan koulutusohjelma Voitto Kettunen Konepajan hitsaustuotannon kehittäminen kattavien laatuvaatimusten mukaiseksi Diplomityö 2015 167 sivua, 39 kuvaa, 26 taulukkoa ja 3 liitettä Tarkastajat: Professori Jukka Martikainen DI Pertti Kaarre Hakusanat: hitsaus, hitsauksen laatu, konepajan laadunhallinta, kattavat laatuvaatimukset, ISO 9001, ISO 3834, EN 1090 Keywords: welding, quality of welding, engineering workshop quality management, comprehensive quality requirements, ISO 9001, ISO 3834, EN 1090 Hitsaamalla liitetyt teräksiset rakenteet muodostavat ylivoimaisesti suurimman osan konepajatuotannosta. Niihin kuuluu esimerkiksi ajoneuvoja, koneita, laitteita, säiliöitä, siiloja, siltoja, mastoja, piippuja, tukirakenteita ja rakennusten runkoja. Tämän diplomityön tavoitteena on kehittää konepajan laadunhallinta sellaiseksi, että se mahdollistaa kattavien laatuvaatimusten täyttämisen hitsaustuotannossa. Laatuvaatimusten täyttämiseen pyritään käyttämällä hitsaustoimintojen standardia EN ISO 3834-2 sekä kantavien teräsrakenteiden standardeja EN 1090-1 ja EN 1090-2. Teräsrakenteiden suunnittelua ohjaa EN 1993 ja niiden toiminnallisia ominaisuuksia tuotestandardit, kuten terässavupiippu- ja säiliöstandardit. Kantavien teräsrakenteiden suunnittelua ja tuotantoa ohjaa myös seuraamusluokan CC, käyttöluokan SC ja tuotantoluokan PC kautta määräytyvä toteutusluokka EXC. Aikaisempaa enemmän tullaan panostamaan esimerkiksi asiakirjojen sähköiseen hallintaan, raaka-aineiden jäljitettävyyteen tuotteeseen, särmien ja kulmien muotoiluun, pintojen käsittelyyn, hitsien tarkastukseen, hitsaushenkilöstön pätevyyteen ja hitsaustuotannon tehokkuuteen. Saarijärven Säiliövalmiste Oy:n hitsauksen laadunhallinta sertifioitiin standardin ISO 3834-2 mukaan ja kantavien teräsrakenteiden FPC-järjestelmä standardisarjaa EN 1090 noudattaen. Samalla tehtiin päivitys laadunhallintajärjestelmään ISO 9001. Toteutus, joka tehtiin sovitussa aikataulussa, haastaa jokaisen toimijan konepajassa toiminnan, tuotannon ja tuotteiden laadun kehittämiseen uusia käytänteitä ja menetelmiä soveltaen. Kehitystoimien tuloksena toiminta on selkeämpää, ennakoitavampaa ja hallitumpaa, mikä lisää yrityksen toiminnan tuottavuutta ja kannattavuutta. Sertifioidut laatujärjestelmät ovat myötävaikuttaneet tilausten lisääntymiseen yrityksen kaikkien tuotteiden osalta.

Tandem-MAG-welding of high strength steels for shipbuilding applications

Tämän työn tavoitteena oli hitsata tandem MAG –laitteistolla 25 mm paksua Ruukin E500 TMCP terästä. Työssä oli tarkoituksena vähentää railotilavuutta mahdollisimman paljon sekä suorittaa testihitsaukset 0.8 kJ/mm sekä 2.5 kJ/mm lämmöntuonneilla. Teoriaosuudessa käsiteltiin Tandem MAG-hitsaukseen, sen tuottavuuteen ja laatukysymyksiin liittyviä asioita sekä siinä perehdyttiin suurlujuusteräksien käyttöön hitsauksessa sekä laivanrakennuksessa. Kokeellisessa osuudessa perehdyttiin hitsauksessa huomattuihin etuihin, ongelmiin sekä ongelmien ratkaisumahdollisuuksiin. Hitsausliitoksen mekaaniset ominaisuudet tutkittiin rikkomattomin sekä rikkovin menetelmin. Alustavat hitsausohjeet luotiin kummallekin lämmöntuonnille. Testaukset aloitettiin 30 º railokulmalla pienentäen kulmaa mahdollisuuksien mukaan. Testauksissa ei saatu hitsattua onnistuneesti alle 30 º railokulmalla. Hitsaustestien aikana huomattiin magneettisen puhalluksen vaikutus hitsaustapahtumaan. Kaasunvirtausnopeuden tuli olla tietyn suuruinen jotta palkokerrokset onnistuivat ilman huokoisuusongelmaa. Pienemmällä lämmöntuonnilla hitsattaessa kaasunvirtausnopeudet olivat tärkeämpiä hitsatessa ylempiä palkokerroksia. Kääntämällä hitsauspoltinta sivuttaissuunnassa 7-10 astetta auttoi ehkäisemään reunahaavan syntymistä. Rikkovista menetelmistä testitulokset olivat hyväksyttyjä kaikkien muiden paitsi päittäishitsin sivutaivutuskokeen osalta.

Narrow Gap flux-cored arc welding of high strength shipbuilding steels

This thesis is part of the Arctic Materials Technologies Development –project. The research of the thesis was done in cooperation with Arctech Helsinki Shipyard, Lappeenranta University of Technology and Kemppi Oy. Focus of the thesis was to study narrow gap flux-cored arc welding of two high strength steels with three different groove angles of 20°, 10° and 5°. Welding of the 25 mm thick E500 TMCP and 10 mm thick EH36 steels was mechanized and Kemppi WisePenetration and WiseFusion processes were tested with E500 TMCP steel. EH36 steel test pieces were welded without Wise processes. Shielding gases chosen were carbon dioxide and a mixture of argon and carbon dioxide. Welds were tested with non-destructive and destructive testing methods. Radiographic, visual, magnetic particle and liquid penetrant testing proved that welds were free from imperfections. After non-destructive testing, welds were tested with various destructive testing methods. Impact strength, bending, tensile strength and hardess tests proved that mechanized welding and Wise processes produced quality welds with narrower gap. More inconsistent results were achieved with test pieces welded without Wise processes. Impact test results of E500 TMCP exceeded the 50 J limit on weld, set by Russian Maritime Register of Shipping. EH36 impact test results were much closer to the limiting values of 34 J on weld and 47 on HAZ. Hardness values of all test specimens were below the limiting values. Bend testing and tensile testing results fulfilled the the Register requirements. No cracking or failing occurred on bend test specimens and tensile test results exceeded the Register limits of 610 MPa for E500 TMCP and 490 MPa for EH36.

Weld joint characteristics by nano-materials addition

The need for industries to remain competitive in the welding business, has created necessity to develop innovative processes that can exceed customer’s demand. Significant development in improving weld efficiency, during the past decades, still have their drawbacks, specifically in the weld strength properties. The recent innovative technologies have created smallest possible solid material known as nanomaterial and their introduction in welding production has improved the weld strength properties and to overcome unstable microstructures in the weld. This study utilizes a qualitative research method, to elaborate the methods of introducing nanomaterial to the weldments and the characteristic of the welds produced by different welding processes. The study mainly focuses on changes in the microstructural formation and strength properties on the welded joint and also discusses those factors influencing such improvements, due to the addition of nanomaterials. The effect of nanomaterial addition in welding process modifies the physics of joining region, thereby, resulting in significant improvement in the strength properties, with stable microstructure in the weld. The addition of nanomaterials in the welding processes are, through coating on base metal, addition in filler metal and utilizing nanostructured base metal. However, due to its insignificant size, the addition of nanomaterials directly to the weld, would poses complications. The factors having major influence on the joint integrity are dispersion of nanomaterials, characteristics of the nanomaterials, quantity of nanomaterials and selection of nanomaterials. The addition of nanomaterials does not affect the fundamental properties and characteristics of base metals and the filler metal. However, in some cases, the addition of nanomaterials lead to the deterioration of the joint properties by unstable microstructural formations. Still research are ongoing to achieve high joint integrity, in various materials through different welding processes and also on other factors that influence the joint strength.

The effect of focal point parameters in fiber laser welding of structural steel

In this thesis the effect of focal point parameters in fiber laser welding of structural steel is studied. The goal is to establish relations between laser power, focal point diameter and focal point position with the resulting quality, weld-bead geometry and hardness of the welds. In the laboratory experiments, AB AH36 shipbuilding steel was welded in an I-butt joint configuration using IPG YLS-10000 continuous wave fiber laser. The quality of the welds produced were evaluated based on standard SFS-EN ISO 13919-1. The weld-bead geometry was defined from the weld cross-sections and Vickers hardness test was used to measure hardness's from the middle of the cross-sections. It was shown that all the studied focal point parameters have an effect on the quality, weld-bead geometry and hardness of the welds produced.