Page 42 - SHY2012

Basic HTML Version

2/2009
[ www.shy-hitsaus.net ]
40
kaarienergian tasolla. Taulukossa 3 on esi-
tetty oskilloskoopilla mitatut kaarienergiat.
Kuvissa 3 ja 4 on esitetty puolestaan yhdel-
lä ja kahdella palolla hitsattujen näytteiden
makrohiekuvat.
Tulokset
Hitsien aineenkoetus tehtiin kokonaisuu-
dessaan Ruukin rikkovan aineenkoetuksen
laboratoriossa. Aineenkoetuksessa mitattiin
hitsien kovuusprofiilit, Charpy-V-iskusitkeys
ja lujuusarvot.
Hitsattujen liitosten kovuusprofiilit on esitetty
kuvissa 5 ja 6. Kuvista nähdään selkeästi,
miten nuorrutus- ja kulutusteräs poikkeavat
toisistaan. Kulutusteräs on herkempi läm-
mölle, mikä ilmenee pehmenemisenä kaikilla
hitsausenergian arvoilla. Nuorrutusteräksen
hitsin kovuusprofiili on puolestaan lähes
tasainen 0,44 kJ/mm:n hitsausenergialla.
Kummassakin koemateriaalissa syntyy al-
haisimmalla hitsausenergialla (0,34 kJ/mm)
hitsiaineeseen perusainetta kovempi vyöhy-
ke, mikä johtuu hitsiaineen suuremmasta
seostuksesta ja nopeasta jäähtymisestä.
Pehmenemistä on tapahtunut eniten kor-
keimmalla hitsausenergialla (0,94 kJ/mm).
Iskusitkeyskokeet tehtiin 300 joulen Charpy-
V-heilurivasaralla. Koesauvan mitat olivat
5x10x55 millimetriä. Esitetyt tulokset kuvis-
sa 7 ja 8 ovat kolmen sauvan keskiarvoja.
Iskukoetuloksista nähdään, että parhaat
iskusitkeysar vot eivät olleet alhaisimman
lämmöntuonnin hitseillä. Syy mitä todennä-
köisimmin selviää kovuusprofiileita ja mikro-
rakennetta tarkastelemalla. Hitsin kovuus-
profiileissa hitsiaineen ja karkearakeisen
vyöhykkeen kohdalla on paikallinen kovempi
alue, joka on muodostunut suuren jäähty-
misnopeuden seurauksena. Tämä kaikkein
kriittisin osa liitoksen muutosvyöhykkeestä
on karennut kovaksi ja hauraammaksi kuin
muu osa liitoksesta.
Kuvasta 7 nähdään, että nuorrutusteräksen
parhaat iskusitkeyden arvot liitoksessa saa-
vutettiin 0,44 ja 0.94 kJ/mm hitsausener-
gian ar voilla. Teräslajin Raex 400 hitsien
iskusitkeystulokset on esitetty kuvassa 8.
Korkeimmalla hitsausenergialla (0,94 kJ/
mm) saavutettiin selkeästi matalin iskusit-
keys ja kovuus.
Jokaiselle hitsiliitokselle tehtiin kaksi vetoko-
etta, joiden tulokset on esitetty taulukossa 4.
Vetokokeiden tulokset ovat yhtenevät kovuus-
mittaustulosten kanssa. Kovuusprofiileissa
oli nähtävissä pehmenemistä suurimmalla
hitsausenergialla (0,94 kJ/mm). Myös veto-
kokeiden tuloksista huomataan, että 0,94
kJ/mm:n hitsausenergialla hitsattujen liitos-
ten lujuus ei ole enää yltänyt perusaineen
lujuuden tasolle. Nuorrutusteräksen Test
grade S 1000 QL hitsien lujuudet ovat tosin
hyvin lähellä perusaineen lujuusvaatimuksia
myös suurimmalla hitsausenergialla.
Johtopäätökset
Hitsausliitokselta vaadittavat ominaisuudet
määräytyvät jo suunnittelijan pöydällä, jossa
voidaan vaikuttaa hitsaustyön helppouteen
ja käytettävän hitsausparametri-ikkunan ko-
koon. Kehittyneet menetelmät, kuten esi-
merkiksi pulssi-MAG-hitsaus, helpottavat
vaaditun lopputuloksen saavuttamista. On
muistettava, että eri tavoin valmistettujen
terästen optimaaliset hitsausparametrit ja
-energiat vaihtelevat, vaikka niiden lujuus-
luokka olisikin sama. Lujien terästen vaatima
matala hitsausenergia on mahdollista toteut-
taa myös MAG-hitsausmenetelmällä, jolla on
monia etuja verrattuna matalan hitsausener-
gian laser-, hybridi- tai plasmahitsaukseen.
MAG-hitsauslaitteisto on halpa, ja sen käyttö
on helppoa ja vakiintunutta. MAG:lla voidaan
luonnollisesti myös hitsata käsin, mikä on
monessa sovelluksessa ja varusteluhitsauk-
sessa lähes ainoa mahdollinen vaihtoehto.
Lujien terästen hitsaus ei vaadi erityistä me-
netelmää, vaan niitä voidaan hitsata millä
menetelmällä tahansa, kunhan muistetaan
hitsille asetetut vaatimukset ja käytettävän
teräksen erityispiir teet. Hitsausmenetelmän
valintaan vaikuttavat hitsattava materiaali ja
käytettävissä oleva laitteisto.
Yhteenveto
Parhaat mekaaniset ominaisuudet koete-
rästen hitseille saavutettiin 0,44 kJ/mm:n
kaarienergialla. Test grade S 1000 QL -nuor-
rutusteräksen hitsausenergia olisi voinut olla
hieman suurempi mekaanisten ominaisuuk-
sien siitä vielä oleellisesti kärsimättä. Raex
400 -kulutusteräs oli herkempi lämmöntuon-
nille, sillä hitsausenergian arvolla 0,94 kJ/
mm kovuus ja lujuus liitoksessa alenivat noin
15 % pehmenemisen seurauksena.
Koetulosten perusteella lujien terästen hit-
Taulukko 2
Valmistajan ilmoittama tyypillinen kemiallinen koostumus, Union X 96 -umpilangalle.
Taulukko 3
Hitsauskokeiden kaariener-
giat ja palkojen lukumäärät.
Kuva 3. Yhdellä palolla hitsattu näyte. E
= 0,94 kJ/mm. Koemateriaali Raex 400
6 mm.
Kuva 4. Kahdella palolla hitsattu näyte. E
= 0,34 kJ/mm. Koemateriaali S 1000 QL
6 mm.