Page 37 - SHY2012

Basic HTML Version

21/2009
[ www.shy-hitsaus.net ]
35
Sarja- ja massatuotannossa tehokkaammat
ja työympäristöystävällisemmät lankahit-
sausmenetelmät syrjäyttävät enemmän ja
enemmän puikkohitsausta.
Hitsauslisäaineiden kulutusmäärät ovat edel-
leen hyvä indikaattori eri hitsausmenetelmien
käyttölaajuudelle. Hitsauspuikkojen osuus
on viimeisten kymmenien vuosien aikana
jatkuvasti pienentynyt, ennen kaikkea teolli-
suumaissa. Mutta yhä enemmän käytetään
myös menetelmiä, jotka käyttävät lisäainetta
hyvin vähän tai ei ollenkaa.
Muita kaarihitsausmenetelmiä ovat metalli-
kaasukaarihitsaus (MIG/MAG-hitsaus), jau-
hekaarihitsaus, TIG-hitsaus ja plasmahitsaus.
MIG/MAG-hitsausta sovelletaan osittain me-
kanisoituna, täysmekanisoituna ja automaat-
tisena hitsauksena. Hitsausvirran pulssitta-
misella voidaan saada uusia ominaisuuksia
menetelmälle ja parantaa käyttökelpoisuutta
mm. eri materiaaleille. Viime vuosina on ke-
hitetty myös erittäin pienen lämmöntuonnin
omaavia menetelmävariaatioita, joita kut-
sutaan “kylmähitsausmenetelmiksi”, esim.
Cold transfer ja Cold arc. Menetelmissä
kontroloidaan lyhytkaarihitsauksen aineen-
siir tymistä pienentämällä vir taa oikosulun
aikana tai vetämällä lankaa hetkeksi takai-
sinpäin. Hitsaustapahtuma on roiskeeton.
Ne soveltuvat myös suurilujuisten terästen,
joiden lämmöntuonnin kestävyys on huono, ja
pinnoitettujen ohutlevyterästen hitsaukseen.
Molemmat menetelmät soveltuvat kaarijuot-
tamiseen.
Kaarihitsausmenetelmien kehitystä ei tässä
ar tikkelissa kuitenkaan käsitellä enempää.
Menetelmäkehityksen odotetaan jatkuvan
tulevaisuudessa. Suojakaasujen kehitysta-
voitteita ovat mm. roiskeiden vähentäminen,
kustannusten alentaminen ja terveyshaitto-
jen pienentäminen.
2) Laser- ja elektronisuihkuhitsaus
Sädehitsausmenetelmät ovat kokeneet voi-
makasta kehitystä viimeisten kymmenen vuo-
den aikana. Niitä on otettu myös käyttöön
enemmän ja enemmän monilla tuotantoaloil-
la. Molemmat soveltuvat erityisen täysmeka-
nisoituun ja automatisoituun käyttöön.
Elektronisuihkuhitsaus on kahdesta sädehit-
sausmenetelmästä vanhempi ja sen käyttö
on kasvanut viime vuosina, mihin on syynä
käyttökelpoisuuden parantuminen ja laajen-
tuminen teknologian kehityksen myötä. Tä-
män ansiosta menetelmän edut on hyvä pitää
mielessä, mm. erittäin korkeat tehoarvot ja
matalat lämmöntuonnit. Hitsattavat levynpak-
suudet voivat olla jopa yli 250 mm. Markki-
noilla olevat tyhjökammiot ovat kooltaan aina
630 m³, minkä ansiosta pystytään hitsaa-
maan myös kooltaan hyvin suuria kappaleita.
Säteen jakaminen useaan säteeseen tekee
mahdolliseksi hitsata useita hitsejä samanai-
kaisesti samassa kappaleessa. Markkinoilla
on saatavissa elektronisuihkumenetelmiä,
jotka toimivat normaali-ilmanpaineessa. Tä-
mä laajentaa menetelmän käyttöä yhä uusiin
käyttökohteisiin.
Laserhitsauksen suuri etu on, ettei se tarvit-
se tyhjiökamiota. Hitsattavat levynpaksuudet
ovat yleensä alle 20 mm, mutta paksumpia-
kin levyjä voidaan hitsata. Laserhitsausta
käytetään paljon mm. räätälöityjen aihioi-
den (tailored blanks) valmistamiseen eri
teräslajeista ja aineenpaksuuksista. Laser-
hitsauksen suuri etu on myös erittäin ma-
tala lämmöntuonti. Etäohjauksen avulla on
mahdollista ohjata sädettä kauempana teho-
lähteestä. Tätä käytetään tulevaisuudessa
entistä enemmän autoteollisuudessa.
Laserhitsausta voidaan käyttää myös muo-
vien hitsaukseen, missä on otettava huomi-
oon muovien asettamat vaatimukset sateen
absorptiolle.
3) Kitkahitsaus ja vastushitsaus
Viime vuosina on tehty paljon kehitystyötä
myös kitkahitsauksen ja vastushitsauksen
puolella.
Kitkahitkaus pyörivällä työkalulla (FSW) kehi-
tettiin 1990-luvun alkupuolella. Paljon kehi-
tystyötä on tehty ja hienoja tuloksia saavutet-
tu mm. työkaluissa. Parantuneet materiaalit
työkaluissa ja uudet monimuotoiset työkalut
mahdollistavat mm. entistä suurempia hitsa-
usnopeuksia alumiiin ja muiden pehmeiden
materiaalien hitsauksessa. FSW-hitsausta
käytetään mm. pursotteiden yhteenliittämi-
seen laajoiksi levykentiksi. Teräksen hitsa-
uksen ongelma on edelleen työkalujen kes-
tävyys, mikä on yksi kehitystyön kohteita.
Yksi tärkeimmistä FSW:n eduista on se,
että hitsattava materiaali ei sula hitsauk-
sen aikana. Tämän ansiosta metallurgiset
muutokset ovat erittäin pieniä. Menetelmä
tar vitsee suuria työkappaleeseen kohdis-
tuvia puristusvoimia, mikä edellyttää hyvin
voimakkaita kiinnittimiä.
FSW-hitsausta käytetään paitsi kiskokuljetus-
välineiden ja ilmailuteollisuuden komponent-
tien valmistuksessa niin myös monilla muilla
teollisuuden aloilla.
Vastushitsauksen puolella ei ole tehty mi-
tään suuria kehityssaavutuksia. Koneiden
ohjaustekniikoiden parantaminen on tehnyt
vastushitsausmenetelmät entistä luotetta-
vimmiksi.
4) Hybridihitsausmenetelmät
Viime vuosina on saavutetu paljon yhdis-
tämällä eri hitsausmenetelmiiä ns. hybridi-
menetelmiksi. Tulevaisuudessa on tulossa
varmasti vielä uusia kehityssaavutuksia.
Kaarihitsauksen ja laserhitsauksen yhdis-
tämistä ns. hybridihitsaukseksi edustaa
laser-MIG/MAG-hitsaus. Tämä hybridihitsa-
us on tullut käyttöön nopeasti käyttöön mm.
laivanrakennuksessa ja autoteollisuudessa.
Hybridihitsauksessa saadaan molempien
menetelmien edut käyttöön, laserhitsauksen
suuri teho, syvä tunkeuma ja suuri hitsausno-
peus sekä MIG/MAG-hitsauksen hyvä ilma-
raon ylityskyky ja pienempi liitosvirhevaara.
Hybridihitsauksella on mahdollista hitsata
suurempia aineenpaksuuksia kuin yksittäi-
sellä menetelmällä.
Kuvassa 4 on esitetty kehityssuuntia tutki-
muksessa vuosina 1998 – 2002 ja 2002
– 2007 Saksassa. Tutkimus on vähentynyt
sekä kaasukaarihitsauksen että vastushitsa-
uksen puolella, mutta kasvanut laserhitsauk-
sen ja hybridihitsauksen puolella.
Kuva 3. Tutkimuskohteet / Liittäminen (DVS, Saksa)
Resistance Welding 18%
1998 – 2002
(172 projects)
2002 – 2007
(142 projects)
Gas-shielded Arc Welding 45%
Laser Beam Welding17%
Electron Beam Welding 7%
Hybrid Welding Processes 8%
Other 5%
Gas-shielded Arc Welding 37%
Other
(Friction Welding, Friction Stir Welding)
11%
Resistance Welding 12%
Laser Beam Welding 22%
Electron Beam Welding 5%
Hybrid Welding Processes 13%
State 12/2007
of 314 projects
(1998-2007)
Kuva 4. Tutkimuskohteet / Hitsaus (DVS, Saksa).
Kuva 4. Tutkimuskohteet/Hitsaus (DVS, Saksa).