3/2011
[
]
35
Erikoislujia teräksiä käyttämällä voidaan val-
mistaa yhä lujempia ja kevyempiä rakenteita.
Toisaalta hitsatun rakenteen väsymislujuus
riippuu aina hitsausliitoksesta. Jos rakenne
joka tapauksessa murtuu hitsausliitoksen
kohdalta, kalliimman erikoislujan teräksen
käytöllä ei välttämättä saavuteta riittävästi
hyötyä kustannuksiin nähden. Metalliteol-
lisuudessa ollaankin kiinnostuneita liittä-
mismenetelmistä, jotka voisivat korvata hit-
sausliitoksen rakenteen väsymisen kannalta
kriittisimmissä paikoissa. Eräs vaihtoehto
hitsausliitoksille on liiman ja pultin yhdis-
telmäliitos.
Tieteellisessä kirjallisuudessa on viime vuo-
sien aikana esitetty useita tuloksia, jotka
osoittavat erilaisten liimattujen yhdistelmälii-
tosten (hybridiliitosten) kestävän syklistä (ja
usein myös staattista) kuormitusta selvästi
paremmin kuin pelkkä hitsattu, liimattu tai
mekaaninen liitos. Aihetta käsitteleviä ar-
tikkeleita on listattu tämän tekstin lopussa.
Hybridiliitokseksi kutsutaan liiman ja minkä
Tiivistelmä
• Erikoislujien terästen käyttöä rakenteissa haluttaisiin lisätä, mutta
ongelmaksi muodostuu rakenteen väsyminen, joka riippuu lähinnä
hitsattujen liitosten väsymislujuudesta
• Liiman ja pultin yhdistelmäliitoksella (hybridiliitos) on hitsiliitosta
parempi väsymislujuus
• Hybridiliitoksille ei ole saatavilla riittävästi suunnitteludataa, joten Aalto-
yliopistossa on aloitettu tutkimus, jossa määritellään hybridiliitoksen
murtumismekanismit staattisen ja syklisen kuormituksen alaisena
• Tutkimuksen vaiheet:
• Kokeellinen osio, jossa havaitaan liitoksen tärkeimmät murtu-
mismekanismit
• Koetulosten perusteella kehitetään analyyttinen malli liitoksen
murtumiselle
• Malli verifioidaan tekemällä lisää kokeita erilaisilla liitoksilla ja
vertaamalla tuloksia simulointeihin
• Aiheesta tehdään kaksi väitöskirjaa, ja tutkimuksen on tarkoitus
valmistua vuoden 2013 loppuun mennessä
• Tutkimuksen tulosten perusteella voidaan myöhemmin kehittää suun-
nitteluohjeita hybridiliitoksille
Tutkimus erikoislujien terästen
liittämisestä hybridiliitoksilla
Susanna Hurme
tahansa liitostyypin yhdistelmää, esimerkiksi
liiman ja pistehitsin, liiman ja pultin tai liiman
ja niitin yhdistelmää. Hybridiliitos-nimitystä
käytetään myös liitoksista, joissa kaksi eri
materiaalia, kuten metalli ja muovi, liitetään
toisiinsa. Nimeämiskäytännöt eivät siis ole
vielä vakiintuneet, ja tämän artikkelin yhtey-
dessä hybridiliitos-nimityksellä tarkoitetaan
ainoastaan liiman ja pultin yhdistelmäliitosta.
Hybridiliitokset ovat osoittautuneet lupaavik-
si, mutta toistaiseksi tutkimusdataa ei ole
riittävästi saatavilla niiden luotettavaa suun-
nittelua varten. Aalto-yliopiston Sovelletun
mekaniikan laitoksella on aloitettu tutkimus,
jonka tarkoituksena on selvittää liiman ja pul-
tin hybridiliitosten murtumiskäyttäytymistä
staattisen ja syklisen kuormituksen alaisena.
Tutkimustyö on osa FIMECC Oy:n Light and
efficient solutions tutkimusohjelmaa (LIGHT),
jonka tavoitteena on parantaa suomalaisen
metalliteollisuuden kilpailukykyä sekä vähen-
tää teollisuuden hiilidioksidipäästöjä tutki-
malla kevyempien materiaalien ja rakentei-
den käyttöä. Hybridiliitoksiin liittyvä tutkimus
mahdollistaa erikoislujien terästen käytön
yleistymisen syklisten kuormitusten alaisis-
sa rakenteissa. Tällöin voidaan valmistaa
entistä kevyempiä rakenteita, joilla on hyvä
väsymislujuus.
Aalto-yliopistossa tehdään kaksi väitöskirjaa
hybridiliitoksiin liittyen: DI Ahti Oinonen tutkii
hybridiliitoksen staattisia ominaisuuksia ja
DI Susanna Hurme väsymisominaisuuksia.
Työtä ohjaa professori Gary Marquis. Tutki-
muksen tavoitteena on ymmärtää hybridilii-
toksen murtumismekanismit staattisessa ja
syklisessä kuormituksessa, jotta voitaisiin
kehittää luotettavia suunnittelutyökaluja
kyseisille liitoksille. Tällä hetkellä tutkimus
staattisten ominaisuuksien osalta on lähes
valmis, tuloksia on julkaistu tieteellisissä
Kuva 1. Havainnekuva hybridiliitoksen kontaktipinnasta, jossa liima täyttää pinnankarheu-
den väliin jäävät alueet ja metallipinnat ovat osittaisessa kosketuksessa pinnankarheuden
huippujen kohdalla.
