Page 41 - SHY2012

Basic HTML Version

21/2009
[ www.shy-hitsaus.net ]
39
Jani Kumpulainen
Lujien terästen käyttö on yleistynyt,
koska esimerkiksi liikkuvassa kalus-
tossa ja nostolaitteissa niiden käytöllä
on mahdollista keventää rakenteita.
Painonsäästöä rakenteissa voidaan
hyödyntää laitteiden hyötykuormaa
kasvattamalla ja parantamalla ener-
giatehokkuutta. Hitsauksen lämpösyk-
li heikentää perusaineen ominaisuuk-
sia, minkä vuoksi vaikutusta pyritään
minimoimaan kehittämällä alhaisen
lämmöntuonnin hitsausmenetelmiä.
Artikkelissa on yhteenveto tehdyistä
kokeista pulssi MAG-hitsausmenetel-
mällä, jonka tavoitteena on alentaa
hitsauksen lämmöntuontia ja parantaa
hitsin mekaanisia ominaisuuksia. Eri-
tyisen tärkeää tällainen kehityssuunta
on lujilla ja ultralujilla teräksillä, jotka
ovat herkempiä lämpösyklille kuin pe-
rinteiset rakenneteräkset.
Kone- ja laiterakennusteollisuudessa hitsilii-
tosten mitoitus on kriittisimpiä asioita tuot-
teen toimivuuden kannalta. Suunnittelija ja
mitoittaja voivat vaikuttaa valmistettavan tuot-
teen hitsien laatu- ja ominaisuusvaatimuksiin.
Lujien terästen hitsauksessa ja mitoittajan
liitokselle asettamien vaatimusten täyttämi-
seksi oikea lämmöntuonti on avainasemas-
sa. Liian suuri lämmöntuonti aiheuttaa hitsin
muutosvyöhykkeelle leveän, perusainetta peh-
meämmän vyöhykkeen, jolloin hitsin iskusit-
keys ja lujuus heikkenevät. Hitsausvirheiden
riski puolestaan kasvaa, mikäli pyritään liian
alhaiseen lämmöntuontiin. Runsaasti seos-
tetuilla ja paksuilla lujilla teräksillä voi ilmetä
myös vetyhalkeilua, jota pyritään välttämään
mm. esilämmityksen ja korotetun työlämpöti-
lan avulla. Hitsaajan ja hitsausinsinöörin työtä
pyritään helpottamaan kehittämällä hitsaus-
menetelmiä ja -laitteistoja.
Ohuiden lujien terästen hitsauksessa läm-
möntuonnille ei käytännössä ole minimiar-
voa. Ongelmana on liian suuri lämmöntuonti,
joka aiheuttaa hitsin mekaanisten ominai-
suuksien heikkenemistä. Matalampaan
lämmöntuontiin MAG-hitsauksessa päästään
virran pulssituksella, verrattuna seka- ja kuu-
makaarialueen hitsaukseen.
Pulssihitsaus
Pulssi-MAG-hitsauksessa lisäaineen siir-
tymistä ohjataan pulssivirran avulla. Näin
saadaan aikaan oikosuluton lisäaineen siir-
tyminen jo niin alhaisilla hitsausvirran arvoil-
la, että hitsaus normaalisti tapahtuisi joko
lyhytkaarella tai roiskeisella sekakaarella.
Lisäainepisara ir toaa langasta vir tapulssin
aikana kuvan 1 mukaisesti. Kuvassa on myös
esitetty pulssi-MAG-hitsauksen tärkeimmät
parametrit:
- pulssivir ta
- perusvir ta
- taajuus
- pulssiaika.
Hitsauskokeet
Kokeet hitsattiin mekanisoidusti Kempin
hitsauslaboratoriossa KempactPulse 3000
-hitsauslaitteella. Koemateriaaleina käytet-
tiin Ruukin Raex 400 -kulutusterästä sekä
kehitteillä olevaa Test grade S 1000 QL
-nuorrutusterästä. Taulukossa 1 on esitetty
koemateriaalien ominaisuuksia.
Liitosmuoto hitsauskokeissa oli päittäislii-
tos, joka hitsattiin sekä yhdellä että kahdella
palolla 40 ° railokulmaan ilman ilmarakoa ja
juuritukea (kuva 2). Normaalia pienempää
railokulmaa käytettiin lämmöntuonnin mini-
moimiseksi. Hitsipalkojen välinen lämpötila
oli alle 50 °C.
Kokeissa käytettiin lähes tasalujaa lisäainet-
ta Union X 96 (EN 12534: G Mn4Ni2,5CrMo)
ja suojakaasua MISON 18 (EN 439-S M21:
Ar + 18 % CO2 + 0,03 % NO). Käytetyn um-
pilangan paksuus oli 1,0 mm ja hitsiaineen
tyypillinen myötölujuus R
p0,2
930 N/mm
2
.
Lisäainelangan valmistajan ilmoittama kemi-
allinen koostumus on esitetty taulukossa 2.
Ver tailtavuuden takia koemateriaalit hitsat-
tiin samoilla hitsausparametreilla ja kolmella
Ultralujien terästen MAG-hitsaus
Kuva 1. Pulssi-MAG-hitsauksen aineensiir tyminen virran eri vaiheissa. Suurnopeuskameran
kuvat on otettu Kempin hitsauslaboratoriossa.
* Kehitteillä oleva teräs
Taulukko 1
Koemateriaalien ominaisuuksia.
Kuva 2. Päittäisliitosten railokulma.