1/ 20 17 TEEMA: DIMECC Digitalisaatio, hitsatut rakenteet ja materiaalitekniikka
Kevyt kaasupullo. GENIE ® kaasupullo on rakenteeltaan ainutlaatuinen, kevyt ja tukeva kaasupullo. 300 bar – enemmän kaasua Helposti siirreltävissä Älykäs digitaalinen näyttö MUKANA SUOMALAISTEN ARJESSA SEURAAVATKIN SATA VUOTTA. Ei enää raskaiden teräspullojen kantamista. www.aga.fi/GENIE GENIE ® kaasupullo. Lisäksi kätevä digitaalinen näyttö kertoo työsi kannalta hyödyllistä tietoa. 45 % enemmän kaasua 300 barin täyttöpaineen ansiosta. Parempi työympäristö. Pyörällinen kuljetusalusta ja teleskooppikahva tekevät GENIE ® kaasupullon siirtelystä helppoa. GENIE ® kaasupullossa on saatavilla argonia, typpeä ja MISON ® suojakaasuja. ® GE NI E ja MI SO N ov at Lin de Gr ou pin re kis te rö ity jä ta va ra me rk ke jä. Pullo sisältää n
Suomi on ollut yritysvetoisen ja yksityisen sektorin tarpeisiin rakentavan kehittämistoiminnan mallimaa jo yli parikymmentä vuotta. Tulokset tästä ovat olleet loistavia. DIMECC syntyi fuusiosta, jossa yhdistyvät Euroopan tehokkaimmat innovaatioalustat, valmistavan teollisuuden FIMECC Oy ja digitaalisen teollisuuden DIGILE Oy. Hallintokulumme ovat olleet reilut kolme prosenttia eli vain puolet siitä, mitä EU:ssa pidetään jo hyvä tehokkuutena! DIMECC luo tietä uuteen hyvinvointiin DIMECC tarjoaa portin aivan uudenlaiseen loikkaan, erityisesti startupeille ja pk-yrityksille, ja samalla koko maalle. Myös kansantalouden tasolle on syntynyt uusi kohtalonyhteys: Digitaalisuus on menestyksen edellytys. Kyseessä on Suomen suuri valinta Menestys ei tule ilman oikeita valintoja. Tarkoitus on luoda ylivertaiseksi todennetun tuottavuuden avulla moottori, joka kääntää Suomen työllisyyden aivan uusille urille. Ainoa yliopistoranking, jossa Suomi saa kaksi yliopistoa, TTY:n ja Aallon, 12 parhaan joukkoon maailmassa, on Times Higher Educationin yliopistojen ja yritysten välistä yhteistyötä kuvaava listaus. Kilpailun tulokset julkistetaan Suomen itsenäisyyden 100-vuotisjuhlavuoden virallisessa teollisuustapahtumassa, Manufacturing Performance Days 2017. Tämä johtuu pääosin kolmesta syystä: Suomi on viimeiset kaksi vuotta siirtänyt julkista tutkimusrahoitusta takaisin valtiovetoiseksi. Yhtälö on Suomelle elintärkeä: Innovaatiot tuottavat kilpailuetua, joka synnyttää investointeja, jotka luovat työpaikkoja. Viime vuosikymmenellä yrityksille siirrettiin myös päätäntävaltaa siitä, mihin yliopistoissa kannattaa panostaa. Suomessa on lisätty vientituloja ja avoimen sektorin kilpailukykyä tukevaa vaikuttavan tutkimuksen rahoitusta 1990-luvun lamasta lähtien. Esimerkiksi peliyritykselle tai nettikaupalle jo minuuttien katkos saattaa aiheuttaa valtavia taloudellisia menetyksiä. Siis pkyritykset ovat jokaista T&K-toimintaan sijoittamaansa euroa kohden saaneet suuryrityksiltä ja valtiolta kaksi lisäeuroa. Se järjestetään Tampereella tämänvuoden toukokuun 29.-31.välisenä aikana. Näin tutkimusrahoituksessa jäävät liikaa taka-alalle sekä nykyisten että potentiaalisten tulevien menestyjäyritysten tarpeet. Tavoitteena on 100 000 työpaikkaa Suomeen. Innovoinnista kumpuavasta työstä syntyy Suomen hyvinvointi. DIMECCin perustan luoneessa innovaatiotoiminnassa pk-yritykset ovat kuluneina vuosina kolminkertaistaneet kykynsä panostaa tuotekehitykseen. DIMECCiä edullisempaa ja kevyempää toimintamallia ei löydy koko EU:sta. Digitalisointi keskittyy helposti olemassa olevien asioiden tekemiseen digitaalisesti sen sijaan, että keskityttäisiin luomaan merkittävää lisäarvoa tuottavia uusia töitä. EU:ssa lähes kaikki maat ovatkin käyneet tutustumassa toimintaamme ja joko kopioineet tai muunnelleet Suomen yritysten ja yliopistojen yhteisinnovoinnista malleja, joita eri valtiot ovat sitten myös sitoutuneet rahoittamaan. Se on ainutlaatuisen korkea luku. Tälle pohjalle teollisuus on rakentanut uuden digiajan alustan Suomen nousua varten – se on DIMECC Oy. Vain korkea tuottavuus luo digiajan työpaikat. Nyt keskiössä on digitaalisuus. Pitkällä aikaVain tuottavuus luo digiajan työpaikat – DIMECC on teollisuuden vastaus digitalisaatioon. Elokuussa 2016 perustettu 69 organisaation omistama DIMECC Oy yhdistää Suomen parhaat voimaat valmistavasta teollisuudesta, digitaalisesta teollisuudesta ja akateemisesta tutkimuksesta. Digitalisaatio on yritysten kannattavuutta ja asiakkaiden käyttäytymistä nykyaikana nopeimmin ja voimakkaimmin ohjaava tekijä. Innovaatioympäristön heikentyneen kiinnostuksen seurauksena yritysten T&K -investoinnit ovat Suomessa vähentyneet. Tästä edelläkävijyydestä on syytä olla ylpeitä ja siitä on ollut Suomelle hyötyä hyvien yhteistyökumppanien löytämisessä. DIMECC pohjaa todistettuun osaamiseen, jossa innovaatio-ohjelmiin sijoitettu euro on tuottanut itsensä takaisin yli 20-kertaisesti. Niin turvataan suomalaisen hyvinvoinnin tulevaisuus. Kaikille avoimeen kilpailuun voi lähettää 18.4.2017 asti ehdotuksia osoitteeseen competition@mpdays.com. Asiakkaamme, joita on tällä hetkellä noin 400, ovat Tilastokeskuksen analyysin mukaan menestyneet ylivoimaisesti paremmin kuin samojen toimialojen yritykset, jotka eivät ole asiakkaitamme. Koko maata herätellään kohti tavoitteen toteutumista suurella ideaja innovaatiokilpailulla, jonka nimi on MPIDEA. Teollisuus on tosissaan – on aika aloittaa 100 000 työpaikan luominen Teollisuus haastaa nyt kaikki suomalaiset mukaan etsimään keinoja, joilla tuottavuus, talous ja ennen kaikkea työllisyys saadaan nousuun. 20-kertainen tuotto DIMECC Oy tarjoaa yrityksille ylivertaisen tuottavan alustan innovaatioiden kehittämiseen. Suomi on juuri nyt vakavassa vaarassa pudota digitalisointikehityksen kärjestä. Mainitut yliopistotkin ovat olleet aktiivisia DIMECCin MANU-, BSA-, ja Hybrids-ohjelmissa, joiden tulosten pohjalta tämä Hitsaustekniikka-lehden erikoisnumero on laadittu. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 2 Digitalisaatio on hyvästä syystä nykyajan muotitermi
ETLAn tutkijan professori Mika Malirannan mukaan kansantaloudellisesti järkevin tapa hankkia julkisilla varoilla hyötyä veronmaksajille. Työja elinkeinoministeriössä on jo havaittu, että muut maat ajavat Suomen ohi tutkimusja kehitystyön hyödyntämisessä. Seuraavat suuret tuottavuusharppausten mahdollisuudet ovat Design for Value ja LIFEX -ohjelmissamme, joissa valmistavan teollisuuden digitalisaatiota vauhditetaan. Toivotan lukijoille miellyttäviä hetkiä hitsausmaailman tulostemme ja uusien tuulien parissa! Harri Kulmala Toimitusjohtaja DIMECC Oy www.dimecc.com Kaarnatie 4, 00410 Helsinki 09 530 71 Seuraa meitä aelkoulutus IWE-, IWT-, IWSja IWIkoulutukset AEL:ssä 2017 Hitsausinsinööri IWE ja hitsausteknikko IWT • aloitus 22.5.2017 Koulutus sisältää 18 päivää verkko-opiskelua ja 32 lähipäivää, joissa teoriaosuuksissa opetusta voi seurata onlinena Helsingissä, Oulussa tai Turussa. Jos investoinnit nyt hakeutuvat maamme rajojen ulkopuolelle, sinne siirtyy hyvinvointikin. Meiltä puuttuu vain toteutuksia, joissa julkinen rahoitus kohdistetaan sinne, missä yksityisen sektorin kasvuhaluisimmat ja innokkaimmat tekijät ovat. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 3 välillä tämä tarkoittaisi, että luomme alemman jalostusarvon tuotteita ja palveluita. Onneksi DIMECC on täydessä valmiudessa. Toisaalta ratkaisukin on olemassa: Panostus DIMECCiin tuo investoinnit sinne minne haluammekin – Suomeen. Siihen on olemassa selvä vaara. Toteuttamista vaille valmis Suomesta ei puutu ideoita, ei strategioita, ei selvityksiä, ei analyyseja, ei osaamista eikä tieteellisiä julkaisuja. Hyvinvointi tulee mukana, sillä ylivertainen tuottavuus ja uudet työpaikat ovat voittamaton yhtälö. Käytännössä hyöty näkyisi vientituloina. 24 %) Hitsaustarkastaja IWI IWE-, IWTtai IWS-tutkinnon suorittaneille • aloitus 20.11.2017 Hinta 2 960 € (+ alv. Rohkaisen hitsausväkeä tutustumaan myös keinoälyn mahdollisuuksiin. Tämä on mm. Tästä erikoisnumerosta lukijat voivat havaita, miten teollisuus ja tutkijat saavat yhdessä kehitettyä hämmästyttävän hienoja ja uusia sovelluksia niin hitsauksen tekniselle, taloudelliselle kuin prosessipuolenkin osalle. 24 %) Hitsaustarkastaja IWI, niille joilla ei ole IWS-, IWTtai IWE-tutkintoa • aloitus 11.9.2017 Koulutus sisältää 35 lähipäivää, joissa teoriaosuuksissa (20 pv) opetusta voi seurata onlinena Helsingissä, Oulussa tai Turussa. Yhtälö on yksinkertainen. Hinta 4 590 € (+ alv. 24 %) Kysy lisää Sophie Ehrnrooth, hitsauskouluttaja, IWE, IWI-C sophie.ehrnrooth@ael.fi, 050 500 1777 ael.fi/hitsaus. Hinta 9 390 € (+ alv. 24 %) Hitsausneuvoja IWS • aloitus 11.9.2017 Koulutus sisältää 32 lähipäivää, joissa teoriaosuuksissa opetusta voi seurata onlinena Helsingissä, Oulussa tai Turussa. Hinta 4 290 € (+ alv
Digimap. jigivapaa hitsaus saatiin demonstraatiovaiheeseen. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 4 DIMECC MANU-ohjelma käynnistyi 2012 lokakuussa ja päättyi vuoden 2016 lopussa. Yrityksen saivat kevennettyä tuotteitaan ja kehitettyä laitteiden luotettavuutta. Projektissa tehtiin useita teollisuuspilotteja. b. Ohjelmistosta saatiin helppokäyttöinen ja yritykset ovat ottaneet sen käyttöön. Itseohjautuva hitsaussolu ja väsymiskuormitetun hitsin simulointi. Digitaalinen data on kasvanut hurjasti ja yritykset eivät pysty aina ottamaan irti hyötyä eri järjestelmistä. Tuloksena saadaan hyvä toistettavuus ja toimintojen nopeus kasvaa. Web-pohjaisen suunnitteluohjeiston luominen ultralujien terästen valmistukseen. Samoin tavoitteena oli saada aikaan keveitä rakenteita. Tässä projektissa tavoitteena oli kehittää digitaalisia ratkaisuja valmistusketjun tehostamiseksi. (DFM digital data sheets) tuottavuuden nostamiseksi. a. Ohjelmassa oli mukana 35 yritystä ja 6 tutkimuslaitosta. Tuloksista vielä mainittakoon, että digitaalinen ns. Digitaalisten valmistusmenetelmien ja sen hallinnan kehitys. Tutkimus kohdistui valmistusprosessien kehitykseen (MPM) ja digitaalisten työkalujen kehittämiseen fokusoituihin yritystarpeisiin. Tuloksena saadaan konfiguroitavia tuotteita ja tehokas tuotanto. Tavoitteena oli nopeuttaa konepajatuotteiden tuotekehityssyklejä ja löytää uusia suunnittelumenetelmiä. Fokuksena oli koneistustehokkuus ja terien energiatehokkuuden hallinta. Hankkeessa kehitettiin yritysten ja tutkimuslaitosten yhteistyönä kolme osahanketta sekä yritysten sisäisiä toimintatapoja sekä tuotteita. Esimerkkinä robottivalmistuksen suunnittelu raskaiden rakenteiden hitsaukseen ja Smart factory -konseptin soveltaminen. Digfosure. Tuotetiedon hallinnan kehitys.. DIMECC MANU-ohjelman projektien esittely Kai Syrjälä ”Digitalisaatio” on terminä hyvin laaja. Optimointialusta ultralujien (HSS) teräsrakenteiden suunnitteluun. Ohjelma jakaantui kuuteen, itsenäiseen projektiin, jotka on lyhyesti esitelty alla. . c. Algoritmien avulla voidaan määritellä rakenteen optimipainon tai hinnan suhteen. Hitsattavien rakenteiden väsymissuunnittelun kehittäminen simuloinnin ja testauksen ja teoriatutkimuksen pohjalta. Tässä yhteydessä digitalisaatiolla tarkoitetaan tutkimuksen pohjalta uudistettujen toimintatapojen siirtämistä digitaaliseen muotoon. . Ohuiden rakenteiden käytöllä päästään myös täysimittaisesti hyödyntämään laser-hitsausmenetelmiä. Tällaisia ovat esimerkiksi väsymislujuuden simulointialgoritmit ja menetelmät hitsin laadunvaihtelun hallintaan hitsien mitoituslaskennassa ja valmistuksessa. Digitalisaatio tarjoaa yrityksille laajan skaalan työkaluja sekä suunnitteluja tuotantoympäristöjä
Pääfokusalueet nopeaan tuottavuuteen pääsemiseksi. . Tiedonkeruu ja jalostaminen organisaation eri alueiden käyttöön. Yritykset implementoivat kustomoituja PDM-järjestelmiä yhdessä DIMECC MANUn ohjelmistoyritysten kanssa, automatisoituja 3D-rakenteita, ja kehittivät tuotemuutosten hallintaa PDM-työkalujen avulla. Yrityksen eri toimialueiden ja hankintaverkoston integrointi siten, että kaikki ovat voineet tukea ja kehittää uusia tuotteita ja ratkaisuja tuotekehitysvaiheessa. Tämän projektin tavoitteena oli päästä tuoteprojekteissa nopeasti tuottavuuteen. Dr Kai Syrjälä DIMECC MANU ohjelmapäällikkö Kaidoc oy Lean ME Concept Lean MESsenger Standards Subset Intelligent Work Order Dashboard Mobile UIs Lean algorithms Data automation. Acceleratessa kehitettiin myös elektro-niikan kokoonpanosolun videopohjainen opastusjärjestelmä ja kehitettiin yritysten materiaalin kiertonopeutta ja materiaalin näkyvyyttä. Extranet-pohjainen toimittajaverkoston portaalinäkymä. Digitaalisen tuoterakenteen kehittäminen niin, että sitä on voitu hyödyntää konseptointivaiheesta huoltoja jälkimyyntiin asti. Lean-ratkaisumodulit ja dashboard-näkymä. Lisäksi DIMECC MANU -ohjelmassa oli teknologiaosio, joka keskittyi lisäävän valmistuksen soveltamiseen, kestävän kehityksen mittariston kehitykseen (sustainability KPI:s) ja Smart factory -konseptin kehittämiseen kaikkien osa-projektien kesken. Kaupalliset PLM-järjestelmät soveltuvat huonosti tämän tyyppiseen toimintaan. Manu tuotti ns. Toimittajaverkoston, kustannusten ja uuden tuotteen tuotannon ylösajo ovat tulleet haasteelliseksi, koska versioita on paljon ja asiakasvaatimukset ovat lisääntyneet. Lähtökohtana oli alihankintaketjun pitäminen Suomessa. LEANMES-konseptin, paljon moduulitason dataa ja valmiita ohjelmia. Projektissa oli eri osa-alueita, alihankintaketjun tehostaminen ja digitaalisten apuneuvojen käyttöönotto metsätraktorin kehityksessä. Tässä projektissa on pilotoitu digitaalisia työkaluja seuraavilla osa-alueilla. Leanmes. DIMECC MANUN tuloksena saatiin yli 100 tieteellistä julkaisua sekä ohjelman aikana valmistui seitsemän väitöskirjaa ja 35 muuta tutkintoa. . . . Tavoitteena oli digitalisoida toiminta tuotannon lattialla siten, että tuottavuus, joustavuus ja ennustettavuus paranevat. Promagnet keskittyi tuotetiedon hallintaan ja hyödyntämiseen tuotteen elinkaaren aikana. Tämä on mahdollistanut uuden oppimisen ja moninkertaista tiedon käsittelyä on jäänyt pois . Yritykset julkaisivat viisi uutta ohjelmistotuotetta. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 5 . Projekti osui hyvin projektin tavoitteisiin ja tulokset ovat olleet hyviä. Promagnet. Accelerate. Tuloksia voidaan pitää erittäin hyvinä. Suomalaiset yritykset tekevät paljolti projektipohjaisia tuotteita. Hankkeen tavoite oli soveltaa PLM-työkaluja suomalaiseen teollisuuteen. Tämän projektin tavoite oli luoda ratkaisuja tuotannon reaaliaikaiseen ohjaamiseen; digitaalisen informaatiovirran näkyvyys kaikille yrityksen osapuolille ja toimittajaverkostolle. Yritykset pystyivät uudistamaan toimintatapojaan ja nopeuttamaan investointejaan
BSA . kulumisen, korroosion ja korkeiden lämpötilojen kestoon sekä kitkan hallintaan. Tämä taas tuo uutta virtaa mukana oleville yrityksille ja tutkimusryhmille. kokeellista materiaalien ja niiden valmistustekniikoiden kehitystä, tuotevalmistuksen kehitystä mallintamista ja simulointia hyödyntäen, monipuolista karakterisointia, tuotannon digitalisointia ja uusia sovelluskonsepteja. BSAja HYBRIDS-ohjelmiin on rakennettu monialaisia projekteja, joissa haetaan ratkaisuja yritysten tulevaisuuden tarpeisiin ja alan keskeisiin tutkimushaasteisiin. Tutkimustyö lähtee sovelluskohteiden tarpeiden ja haasteiden ymmärtämisestä ja sisältää mm. Markku Heino Teollisuusvetoisten DIMECC-ohjelmien fokuksessa ovat hybridimateriaalit ja sekä läpimurtoteräkset ja niiden sovellukset Poikkialainen yhteistyö tuo ratkaisuja teollisuuden konkreettisiin tarpeisiin DIMECCissä on jo ennen kesällä 2016 tapahtunutta Fimecc Oy:n ja Digile Oy:n fuusioitumista johdettu kaksi viisivuotista materiaalitekniikkaan painottunutta tutkimusohjelmaa (Demanding Applications, DEMAPP sekä Light and Efficient Solutions, LIGHT; 20092014). Tutkimusohjelma Läpimurtoteräkset ja niiden sovellukset (DIMECC BSA) tuo yhteen suomalaisen terästeollisuuden ja terästä käyttävän konepajateollisuuden yritykset sekä kaikki alan merkittävät tutkimusryhmät. teräksenkovaa osaamista perusilmiöistä uusiin sovelluksiin Läpimur toterästen yhteydessä keskeisiä asioita ovat esimerkiksi lujuus, sitkeys ja rakenteiden keveys yhdistettynä mm. takaavat, että tuloksia jaetaan ja haasteita ratkotaan laajasti myös yli projektija ohjelmarajojen. Mukana on iso joukko pk-yrityksiä sekä toisaalta materiaalien käyttäjiä ja soveltajia useilta eri aloilta. Ohjelman. Yritysten todellisten tarpeiden pohjalta systemaattisesti rakennetut uuden sukupolven yritysvetoiset tutkimusohjelmat DIMECC BSA ja HYBRIDS luovat uutta osaamista Suomen teollisuuden pitkän ajan kriittisiin tarpeisiin. Tavoitteena ovat uudenlaiset ominaisuudet ja ominaisuusyhdistelmät, joilla saavutetaan kustannustehokkaasti ratkaisevia etuja eri teollisuusalojen sovelluksissa. Yhteinen ohjelmanhallinta, useat yhteiset tapahtumat, yhteinen tohtorikoulu workshopeineen ym. Näissä on luotu vahvaa pohjaa sekä teknologiamielessä että myös yhdessä tekemisen meininkiä käytännössä. Molemmissa teemoissa tämä ”materiaalit/ valmistus/sovellukset”kolminaisuus on tärkeässä asemassa. metalli, koneet, cleantech, energia, biotalous ja kuljetusvälineet). 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 6 Sovelluslähtöinen materiaalitutkimus uudistaa metallija koneteollisuutta Valmistavaa teollisuutta uudistavaa ja digitalisoivaa tutkimusyhteistyötä tehdään aktiivisesti DIMECCin materiaalitutkimusohjelmissa. Vuoden 2014 alussa käynnistyneet tutkimusohjelmat, Läpimurtoteräkset ja niiden sovellukset (Breakthrough Steels and Applications, DIMECC BSA) ja Hybridimateriaalit (Hybrid Materials, DIMECC HYBRIDS) ratkovat teollisuuden kriittisiä tutkimuskysymyksiä sovellusja tarvelähtöisesti modernin materiaalitieteen keinoin. Merkittävässä roolissa tässä on ohjelmien sisään rakennettu yli 30-paikkainen DIMECC Breakthrough Materials -tohtorikoulu, jolla rakennetaan pitkällä tähtäyksellä merkittävää uutta osaamispohjaa Suomeen. BSAja HYBRIDSohjelmat ovat itsenäisiä ja erillisiä, mutta toisiaan erinomaisesti tukevia tutkimusohjelmia. koneenrakennus-, rakennus-, energia-, kuljetusväline-, elektroniikka-, metsä-, prosessija kemianteollisuus. BSAja HYBRIDSohjelmat toteuttavat ainutlaatuista tutkimusyhteistyökonseptia, jossa kansainvälisen tason huippututkimus ja teollisuuden konkreettiset tarpeet yhdistyvät tehokkaalla tavalla. Ohjelmien sovelluslähtöiseen materiaalikehitykseen kuuluu olennaisena osana myös valmistustekniikoiden kehitys. Kaikkiaan yhteistyössä on mukana yli 60 yritystä, jotka kattavat useita nykyisiä arvoketjuja ja rakentavat uusia. Ohjelmien monialaiset tutkimuskonsortiot kokoavat yhteen alan keskeiset tutkimusryhmät sekä laajan joukon suomalaisia materiaalitutkimusta tekeviä ja soveltavia yrityksiä eri teollisuuden alueilta (mm. Näiden kautta tuloksia viedään aktiivisesti ja nopeutetusti käytäntöön pohjustamaan uutta liiketoimintaa. Samalla luodaan uusia, kilpailukykyisiä ja kestävän kehityksen mukaisia materiaalija energiatehokkaita ratkaisuja suomalaiselle vientiteollisuudelle jo nyt. Ohjelmat liittyvät tutkimuksellisesti toisiinsa erityisesti mallinnuksen sekä tavoitteellisen, sovelluslähtöisen materiaalikehityksen toimintamallin osalta. Potentiaalisia sovellusaloja ovat mm
ääntä vaimentavia kerrosrakenteita. com/dimecc-services/ hybrids-hybrid-materials/ Tohtorikoulu: http://www.dimecc.com/dimeccservices/dimecc-breakthroughmaterials-doctoral-school/ Breakthrough Steels and Breakthrough Steels and Breakthrough Steels and Breakthrough Steels and Breakthrough Steels and Breakthrough Steels and Applications, DIMECC BSA Applications, DIMECC BSA Applications, DIMECC BSA Applications, DIMECC BSA Applications, DIMECC BSA Applications, DIMECC BSA . FUNMODE-aktiviteetti muodostaa DIMECC Breakthrough Materials -tohtorikoulun, jossa tutkijat työskentelevät yritysten haasteellisten ja merkityksellisten tutkimuskysymysten parissa. . Näiden hallinta tuo yrityksillemme kilpailuetua, jota on vaikea nopeasti kuroa. Tämä pioneerityö edellyttää myös standardien ja normien uusimista, mihin ohjelman tutkimustyö luo vankan pohjan. kerrosrakenteet, pinnoitteet sekä makro-, mikrotai nanotason komposiitit, joilla voidaan saavuttaa spesifisiä ominaisuuksia materiaali-, energiaja kustannustehokkaasti. Tämä varmistaa proaktiivisesti, että Suomeen saadaan tulevaisuudessa oikeanlaisia monialaisia osaajia, mikä on eräs tärkeimmistä kilpailukykytekijöistä Suomen teollisuudelle. digitaalinen materiaalikehitys, jonka elementtejä ohjelmissa on rakennettu systemaattisesti yhdistäen mikrotason ilmiöiden hallinta tuotteen valmistukseen ja elinkaaren hallintaan. Niissä tutkijat pureutuvat teollisuuskumppanien kanssa yhdessä määriteltyihin, tutkimuksellisesti haastaviin ja kriittisiin ongelmiin yhteistyössä alansa johtavien kansainvälisten tutkimuskumppanien kanssa. . . Teollisuuden tohtorikoululla kansainvälistä huippututkimusta ja uutta osaamista Molemmat ohjelmat koostuvat useasta teollisuusvetoisesta projekti-kokonaisuudesta. Ohjelmassa on kehitetty mm. Sitä tavoitellaan kehittämällä uusia materiaaliratkaisuja kasvavien teknologia-alojen (esim. . Hybrid Materials, Hybrid Materials, Hybrid Materials, Hybrid Materials, Hybrid Materials, Hybrid Materials, DIMECC HYBRIDS DIMECC HYBRIDS DIMECC HYBRIDS DIMECC HYBRIDS DIMECC HYBRIDS DIMECC HYBRIDS . Yhteisenä tutkimushaasteena näille on tyypillisesti eri materiaalikomponenttien rajapintojen hallinta, optimaalinen valmistus/ liittäminen ja kierrätettävyys. . Uusia materiaalikonsepteja kehittämällä tavoitellaan korkeamman jalostusasteen erikoistuotteiden osuuden kasvua ja vähäisempää riippuvuutta kalliista ja niukalti saatavissa olevista raakaaineista. Niitä sitoo yhteen perustutkimukseen painottuva Fundamentals and Modeling, FUNMODEprojektikokonaisuus, joka keskittyy kriittisten perusilmiöiden ymmärtämiseen sekä materiaaliominaisuuksien mallintamiseen ja simulointiin. . Kaiken tämän perustana on perusilmiöiden syvällinen hallinta sekä modernien kokeellisten tutkimusmenetelmien ja mallinnustyökalujen kehittäminen ja soveltaminen. Hybridimateriaaleilla täsmäominaisuuksia resurssitehokkaasti Maailmassa on paljon hyviä materiaaleja, mutta usein törmätään tilanteeseen, jossa yksi materiaali ei ominaisuuksiltaan vastaa käyttökohteen tarpeita. Tämä tuo ohjelmiin mukaan vahvan tieteellisen perustan ja kansainvälisen huipputason tutkimusyhteistyön. ?. . merkittäviä uusia pinnoitteita ja niihin liittyviä menetelmiä tuomaan tarttumattomuutta, kulutuksen ja korroosion kestoa ja muuta toiminnallisuutta, uusia kitkaa alentavia ratkaisuja liikkuviin koneen osiin sekä aistivia tai esim. Esimerkkeinä ovat mm. HYBRIDS-ohjelma onkin koonnut systemaattisesti yhteen uudenlaisen monialaisen osaamisverkoston toteuttamaan yhteistä, strategisesti tärkeää ja kunnianhimoista tutkimusagendaa. Se varmistaa myös toimintamallin, jossa uusin tutkimustieto, menetelmät ja mallinnustyökalut tuodaan projektien ja yritysten aktiiviseen käyttöön. Markku Heino, TkT, Dosentti DIMECC BSAja HYBRIDSohjelmien ohjelmajohtaja Spinverse Oy markku.heino@spinverse.com Lisätietoja: DIMECC BSA: http://www.dimecc.com/dimeccservices/bsa-breakthroughsteels-applications/ DIMECC HYBRIDS: http://www.dimecc. . 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 7 tavoitteena on terästä valmistavan ja käyttävän teollisuuden kilpailukyvyn ja kasvun sekä uudistumisen turvaaminen. Tämä konsepti, joka mahdollistaa jopa tuotekehitysajan puoliintumisen ja merkittävästi paremman ennustettavuuden materiaalien luotettavuudelle hankalissa käyttökohteissa, on tuotu palvelemaan käytännön ongelmanratkaisua BSAja HYBRIDS-projekteissa. . . . Merkittävä osa tutkimustyöstä tehdään yhteensä yli 30 väitöskirjatyön muodossa. Yrityskonsortiossa on mukana mm. Ohjelman tavoitteena on lisätä Suomen teollisuuden kilpailukykyä tietointensiivisten korkean teknologian materiaaliratkaisujen avulla ja rakentaa uutta syvällistä ja monialaista osaamista. Lisäksi BSAja HYBRIDSohjelmien FUNMODEprojektit on linkitetty toisiinsa, mikä lisää entisestään tutkimusyhteisön moninaisuutta ja kriittistä massaa. Keskeisessä osassa on ns. Hybridimateriaaleilla haetaan täysin uudenlaisia ominaisuusyhdistelmiä yhdistämällä erilaisia materiaaleja (metallit, keraamit, polymeerit) tai elementtejä hallitusti yhteen joko yhdeksi materiaaliksi tai toimiviksi rakenteiksi. Modernien korkealujuusterästen, valumateriaalien ja ruostumattomien terästen käytettävyyttä, pitkäaikaisominaisuuksia sekä suunnittelumenetelmiä ja -normeja kehittämällä pyritään edistämään uusien elinkaaritehokkaiden erikoisterästen ja materiaalien laajempaa käyttöä. bioenergia, arktiset teknologiat ja kuljetusvälineet) tarpeisiin. . materiaalien valmistajia (metallit, muovit, komposiitit, erikois-/nanomateriaalit) sekä pinnoitusteknologian, valmistustekniikoiden, suunnittelun, mittauksen ja instrumentoinnin erikoisosaajia sekä laaja joukko lopputuotteiden valmistajia, jotka edustavat useita eri arvoketjuja. Nämä väitöskirjatyöt ja niiden toteuttajat ja ohjaajat muodostavat vahvan poikkialaisen tutkimusyhteisön kumpaankin ohjelmaan. Tohtorikoulu muodostaa myös olennaisen osan ohjelmien kansainvälisestä ulottuvuudesta, koska väitöskirjaopiskelijat suorittavat osan tutkimuksestaan alan johtavissa yliopistoissa tai tutkimuslaitoksissa. Kolmen vuoden aikana on syntynyt jo lukuisia uusia ratkaisuja ja yli 100 tieteellistä julkaisua materiaalitekniikan alalla
Tämän ongelman ratkaisu mahdollisti uuden tyyppisen miehistönkuljetusajoneuvon, PMPV 6X6:n, kehittämisen. Tämä mahdollistaa laajan osaamispohjan sekä riittävät resurssit suunnitteluun ja valmistukseen. Huipputason suojausominaisuuksista huolimatta MiSu on suhteellisen kevyt, mikä mahdollistaa hyvän liikkuvuuden myös hankalassa maastossa niin kesällä kuin talvellakin, kuva. Tämän lisäksi yhtiön liiketoimintaan kuuluu myös valmiiden ajoneuvojen lisävarustelu-, päivitysja muutostyöt, joiden tarkoituksena on päivittää ajoneuvo vastamaan muuttuneisiin vaatimuksiin. Protolabin miehistönkuljetusajoneuvo PMPV 6X6 ”MiSu” on parempaa suojausta ja lisää liikkuvuutta tutkimuksella ja tuotekehityksellä Riku Neuvonen Teollisuuden ja yliopistojen yhteisten tutkimusohjelmien ansioista on mahdollista ratkoa vaikeita tutkimuksen ja tuotekehityksen haasteita. MiSun panssaroitu teräsrakenne tarjoaa erittäin hyvän suojan sekä räjähdyksiä että ballistisia uhkia vastaan. Nykyisin tuotannossa olevat panssaroidut ajoneuvot ovat. PMPV 6X6 “MiSu” – moderni miinasuojattu erikoisajoneuvo Maailman erikoisajoneuvomarkkinoilla on pulaa kriisinhallintatehtäviin soveltuvista erittäin hyvin suojatuista, vaikeassa maastossa hyvin liikkuvista ja kohtuuhintaisista miehistönkuljetusajoneuvoista. Yhtiön toiminta keskittyy pääasiassa ajoneuvojen kehittämiseen, tuotteistamiseen ja esivalmistukseen. Protolab Oy on erikoistunut erikoisajoneuvojen ja ajoneuvokomponenttien sekä ballistisilta uhilta ja miinaräjähdyksiltä suojaavien rakenteiden suunnitteluun ja toteutukseen sekä näihin liittyviin konsultointija projektijohtotöihin. Parhaimmillaan yhteistyön tuloksena syntyneet ideat mahdollistavat uusien huippuominaisuuksilla varustettujen tuotteiden tuomisen markkinoille. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 8 PMPV 6X6, tuttavallisemmin MiSu (MiinaSuojattu), on Protolab Oy:n kehittämä miehistönkuljetusajoneuvo. Suomalaisen Protolab Oy:n suurimpana tuotekehityshaasteena oli kevyen, mutta hyvän räjähdyssuojauksen saavuttaminen. Protolabin toiminta perustuu tiiviin alihankkijaja yhteistyöverkoston hyödyntämiseen. Näiden kahden ominaisuuden, keveys ja suojaus, yhdistäminen on vaatinut vuosien tuotekehitysja tutkimustyön, jonka on mahdollistanut DIMECC:in (ent. FIMECC) BSA-tutkimusohjelma sekä yhteistyö Lappeenrannan teknillisen yliopiston (LUT) ja SSAB:n kanssa
Räjähdyssuojauksessa puolestaan lujuus ja sitkeys ovat tärkeimmät ominaisuudet. Tällaisen mallin rakentaminen vaatii huomattavan määrän aineenkoetusta, esimerkiksi veto-, kovuusja hitsauskokeita. DQ-menetelmässä teräs karkaistaan välittömästi termomekaanisen valssauksen jälkeen. MiSun siirtämiseen Etelä-Suomesta Lappiin ei tarvittu lavettia, vaan noin 2000 km edestakainen matka taitettiin MiSun omin voimin. Toisaalta yritykset saavat ensikäden tietoa yliopistojen tutkimuksesta sekä saaduista tuloksista ja näin ollen voivat hyödyntää uusinta tietoa tuotekehityksessään. Kesätestejä on suoritettu Etelä-Suomessa ja talvitestit tehtiin keskellä talvea Lapissa. Tosin Teknavin testissä Markku Alén oli sitä mieltä, että kiihtyvyys voisi olla parempi. Tämän tyyppinen yritysten ja yliopistojen yhteistyö mahdollistaa sen, että yliopistoissa tehtävä perustutkimus suunnataan kohteisiin, jotka tukevat suomalaista teollisuutta ja sitä kautta koko maan taloutta. Maastossa MiSu liikkuu näppärästi myös ahtaissa paikoissa, koska sekä etuettä taka-akselit ovat ohjaavia. Suojausterästen tehokas hyödyntäminen vaatii suunnittelijoilta ja valmistukselta paljon. Materiaalitutkimus ja mallinnus avainroolissa Räjähdyksiltä suojaavan painokriittisen hitsatun teräsrakenteen suunnittelu ja valmistus on erittäin haastavaa. MiSun huippunopeus maantiellä on 110 km/h. Ballistisen suojauksen kannalta tärkeimmät ominaisuudet ovat kovuus ja lujuus. Ajettavuuden lisäksi suojauksen toimivuutta on testattu räjäytyskokeiden avulla. Kuljettajaksi voi hypätä lähestulkoon kuka tahansa. Takaosaa voidaan hyödyntää 10 henkilön tai vaihtoehtoisesti rahdin kuljettamiseen. MiSun konseptisuunnittelu aloitettiin syksyllä 2009. MiSua ovat ajaneet sotilashenkilöt sekä siviilit ja palaute on ollut positiivista. Ohjaamoon mahtuu kuljettajan lisäksi apukuljettaja. Tämän lisäksi räjähdyksen aiheuttama kuormitus on erittäin voimakas ja iskumainen, joten hitsien on oltava erittäin laadukkaita. Tällöin myös konepajavalmistettavuus, erityisesti hitsattavuus, on merkittävässä roolissa. Vuonna 2015 valmistui ensimmäinen prototyyppi, jonka avulla ajoneuvon toimivuutta on testattu niin maantiellä kuin maastossa sekä kesällä että talvella. Yleisesti suojausterästen myötölujuus on luokkaa 1000-1200 MPa, murtolujuus 1200-1500 MPa, kovuus 400-600 HBW ja sitkeys A 5 8-10 %. Moottorista irtoaa reilusti vääntöä, joka mahdollistaa pituuskaltevuudeltaan jopa 60 % jyrkän mäen nousemisen. Suojausteräkset ja niiden tehokas hyödyntäminen Suojausteräksiä käytetään kohteissa, joissa tarvitaan suojaa räjähdyksiltä tai ballistisilta uhilta. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 9 Lapissa tehtyjen talvitestien mukaan MiSu pärjää hyvin myös arktisissa olosuhteissa. Erityisesti rakenteelliset jännityspiikit tulee minimoida muotoilemalla. MiSun suojauksessa hyödynnetään SSAB:n kehittämiä DQ-menetelmällä tuotettuja suojausteräksiä. Misun tapauksessa haasteista on selvitty BSA-projektissa sekä LUT:n Teräsrakennelaboratoriossa tehdyn tutkimustyön että Protolabin oman tuotekehityksen avulla. Siviiliajoneuvoista tuttujen standardikomponenttien hyödyntäminen varmistaa varaosien saannin ja helpottaa ajoneuvojen huoltamista, minkä johdosta myös ajoneuvon elinkaarikustannukset saadaan pidettyä mahdollisimman pieninä. MiSun dimensiot ja tekniikka mahdollistavat sen rekisteröimisen siviilikäyttöön. Pelkästään korkea hiiliekvivalentti sekä martensiittinen mikrorakenne aiheuttavat päänvaivaa hitsaukseen. Samaa tietoa voidaan hyödyntää myös muissa rakenteissa, joissa käytetään lujia DQ-menetelmällä valmistettuja teräksiä. Markkinoiden tarpeeseen vastatakseen Protolab Oy on kehittänyt uudentyyppisen hyvin suojatun sekä ketterän ja kohtuuhintaisen ajoneuvon PMPV 6X6 ”MiSu”. Tämän ansioista ajoneuvon hinta on onnistuttu pitämään kohtuullisena. MiSun ajamisesta on haluttu tehdä mahdollisimman helppoa, jotta sen käyttäminen ei vaadi pitkää koulutusta. Ajoneuvotekniikassa on pyritty hyödyntämään siviiliajoneuvosta tuttuja ankariin olosuhteisiin soveltuvia standardikomponentteja. Suojausta on pyritty kehittämään tekemällä yhteistyötä LUT:n Teräsrakennelaboratorion kanssa. Erityisesti räjähdyssuojauksessa rakenteen muodonmuutoskyky tulee maksimoida, jotta rakenne kestää murtumatta siihen kohdistuvan iskumaisen kuorman. MiSussa on myös panostettu ajoneuvon käytettävyyteen. Tästä on etua myös miinasuojauksessa, koska kaikki renkaat kulkevat lähestulkoon samassa urassa, mikä pienentää miinaan ajamisen todennäköisyyttä. Korkeat laatuvaatimukset yhdistettynä perusaineen ominaisuuksiin tekevät hitsauksesta erittäin haastavaa. Nämä teräkset toimitetaan karkaistuna hiiliekvivalentin ollessa luokkaa 0,6. Tämän lisäksi hankkeen tavoitteena on kehittää laskentamenetelmiä suunnittelutyön helpottamiseksi. Kun tietoa terästen käyttäytymisestä erilaisissa suunnittelutilanteissa on tarpeeksi, voidaan tieto koostaa esimerkiksi suunnitteluohjeiksi. Tähän mennessä tutkimushanke on tuottanut tietoa uudentyyppisten suorakarkaisemalla (DQ) valmistettujen suojausterästen ominaisuuksista sekä siitä, kuinka näitä teräksiä voidaan tehokkaasti hyödyntää painokriittisissä rakenteissa. Ajoneuvon tapauksessa suojaus kannattaa integroida runkorakenteeseen. huippukallista teknologiaa hyödyntäviä täysin varusteltuja taisteluajoneuvoja, joissa käytetään lukuisien MIL-standardien mukaisia komponentteja. Ehkä Alén on tottunut vähän eri käyttötarkoitukseen valmistettujen ajoneuvojen tuomaan vauhdin hurmaan. Erityisenä kiinnostuksen kohteena on materiaalin vaurioitumisja murtumismallin kehittäminen niin perusaineelle kuin hitsatussa tilassa olevalle materiaalille. Perusaineen A 5 sitkeyden ollessa luokkaa 9 %, hitsatusta tilasta puhumattakaan, rakenneratkaisut tulee miettiä tarkkaan. Menetelmä mahdollistaa matalahiilisten martensiittisten teräslevyjen tuottamisen kustannustehokkaasti. Alusta lähtien suunnittelun pääpaino on ollut suojauksen ja liikkuvuuden maksimoinnissa ja hinnan minimoinnissa. Mallin lisäksi koetulosten analysointi auttaa ymmärtämään tämän tyyppisten terästen käyttäytymistä ja lisää sitä kautta tietoa DQterästen käytettävyydestä
Näitä tuloksia voidaan käyttää sellaisenaan esimerkiksi optimaalisten hitsausparametrien määrittämisessä. Suojaavien rakenteiden simulointimalleissa yhtenä tärkeimpänä osana on materiaalimallinnus. Ensisijaisesti tarkoituksena on pyrkiä hyödyntämään kaupallisista FE-laskentaohjelmista valmiiksi löytyviä materiaalimalleja, jotta menetelmää olisi helppo soveltaa teollisuudessa. Perusaineille löytyy useita materiaalimalleja, jotka ottavat huomioon materiaalin murtumisen. Tutkimuksen aikana tullaan tekemän hitsauskokeita ja selvittämään hitsatessa syntyvien vyöhykkeiden ominaisuudet, kuten mikrorakenne, kovuus, lujuus ja iskusitkeys. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 10 osat siten, että rakenteen kriittisissä kohdissa ei ole suuria paikallisia jäykkyyseroja. Tätä tietotaitoa tulee lisätä ja vaalia, jotta Suomessa voidaan suunnitella ja valmistaa kilpailukyisiä tuotteita maailman markkinoille. Yksi tehokas tapa on suunnitella rakenne siten, että myötäminen ja muodonmuutokset tapahtuvat hallitusti, kuten ajoneuvojen kolarisuojauksessa. Jotta materiaalia voidaan mahdollisimman turvallisesti kuormittaa lähelle todellista murtumispistettä, täytyy sen pisteen olla tarkasti suunnittelijan tiedossa. Nykyisin lähestulkoon kaikista rakenteista halutaan tehdä mahdollisimman kevyitä, koska se alentaa tuotteen elinkaarikustannuksia. Myös tarvittavien käytännön kokeiden lukumäärä pyritään pitämään mahdollisimman pienenä. Vaikka perusmateriaalin vaurioitumisja murtumismallinnusta on tutkittu paljon, hitsatussa tilassa olevalle materiaalille tällaista tutkimusta ei ole tehty tai ainakaan julkaistu. Tutkimusten mukaan DQ-terästen tasavenymän jälkeinen venymäkapasiteetti on perinteisillä menetelmillä valmistettuihin teräksiin nähden suurempi. VERKKOKAUPPA AVATTU! www.hitsaus.net TILAA NYT UUTUUSKIRJA Hitsauksen materiaalioppi 1 ja 2. Tällä hetkellä LUT:n Teräsrakennelaboratoriossa meneillään olevan tutkimuksen tarkoituksena on luoda menetelmä, jonka avulla myös hitsien vaurioituminen ja murtuminen saadaan mallinnettua. Lujien terästen tehokas käyttö edellyttää, että suunnittelijalla ja valmistajalla on riittävästi tietoa terästen käyttäytymisestä, jotta rakenteisiin saadaan riittävästi muodonmuutoskykyä. Valitettavasti, ainakin vielä nykyisin, lujuuden lisääminen teräkseen pienentää sitkeyttä ja hankaloittaa hitsaamista. Optimiin päästään, kun materiaalin venymäkapasiteetti saadaan hyödynnettyä täysimääräisesti. Näin ollen tästä tutkimuksesta on hyötyä myös muiden DQteräksestä valmistettujen rakenteiden suunnittelussa ja valmistuksessa. Tutkimusprojektin päätavoite on kuitenkin vaurioitumisja murtumismallin luominen DQ-suojausteräkselle. Kuitenkaan rakenteiden turvallisuudesta ei pidä tinkiä. Hitsatuissa rakenteissa perusaineen käyttäytymisen lisäksi täytyy tuntea myös hitsien ja hitsauksessa syntyvien vyöhykkeiden käyttäytyminen. Nykyisin lähes jokaisella teollisuuden alalla suunnittelun ja tuotekehityksen yhteydessä valmistettavien prototyyppien ja suuren mittakaavan kokeiden määrä pyritään minimoimaan käyttämällä hyväksi 3D-suunnitteluohjelmien lisäksi luotettavia simulointityökaluja. Terästen ja muiden metallisten materiaalien murtumista on tutkittu paljon. Liikkuvan kaluston suojaavan rakenteen suunnittelussa pyritään optimoimaan massasuojaussuhde. Erityisesti autoteollisuudessa simulointi on arkipäivää, ainakin kolariturvallisuuden osalta. Tämä parantaa rakenteen kestävyyttä ja pienentää miehistöön kohdistuvia kuormia. Tämä ominaisuus hankaloittaa olemassa olevien mallien soveltamista, mutta alustavien tulosten mukaan ongelma on ratkaistavissa. Vaikuttaa siltä, että jo olemassa olevia menetelmiä voidaan soveltaa myös DQ-teräksiin. Simulointimallit tarvitsevat kuitenkin tarkat lähtötiedot, jotta saatavat tulokset ovat luotettavia. Vaikkakin malleissa käytettävät parametrit ovat materiaalikohtaisia, mallin luomiseen tarvittavat kokeet sekä menetelmät parametrien etsimiseen ovat luonteeltaan yleisiä ja niitä voidaan käyttää myös muille materiaaleille. Riku Neuvonen DI, IWE, R&D Engineer Protolab Oy Räjähdyksen aiheuttama kuormitus on erittäin raju
DIMECC-tutkimustyössä painopisteinä ovat olleet erityisesti rakenteiden väsymislujuus ja kehittyneiden rakenteiden valmistettavuus telakan tuotantoympäristössä. Laivan lohkoihin tarvitaan entistä vähemmän materiaalia ja hitsaamista, ja niistä voidaan tehdä suurempia kuin aiemmin. Tutkimusja kehityskohteena ovat laserhybridihitsatut ohuet kansirakenteet ja erikoislujat laipiorakenteet, kuva 1.. Tämän ansiosta risteilijään on mahdollista tehdä jopa lisäkansi hytteineen. teitä kehittyneiden laivarakenteiden käytölle. Vaihtoehtoisesti painon kevennys sallii laivan runkomuodon uudelleensuunnittelun. Keinoina ovat rakenteiden ohentaminen ja erikoislujan teräksen hyödyntäminen. Suurin hyöty uusien terästen käytöstä tulee keveydestä ja tehokkaammasta tuotannosta. DIMECC:in MANU, BSA ja FIDiPro -tutkimushankkeiden tavoitteena on poistaa esLujat ja ohuet materiaalit keventävät risteilylaivan rakenteita Ari Niemelä, Antti Itävuo, Heikki Remes ja Jani Romanoff Erikoislujat teräkset ja laser-hybridihitsaus keventävät laivaa. Painon kevennys on niin merkittävä, että risteilijään voitaisiin rakentaa esimerkiksi uusi hyttikansi, mikä parantaa laivan kilpailukykyä. FIDiPro-tutkimushankkeessa kehityskohteena ovat olleet tehokkaat lujuuslaskentamenetelmät. Ohuet kansirakenteet Erikoislujat laipiorakenteet Kuva 1. Laivan runkopainoa on mahdollista laskea noin 15-30 prosenttia. Tekemällä laivasta hoikempi voidaan vähentää laivan kulkuvastusta ja pienentää siten energiankulutusta. Tässä artikkelissa keskitytään erityisesti DIMECC-tutkimukseen, jossa merkittävimmät yhteistyötahot ovat olleet Meyer Turku, Aalto-yliopisto ja SSAB. Laivan runkopainoa on mahdollista laskea noin 15-30 prosenttia. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 11 Suomalaiset meritekniikan rakenneosaajat kehittävät uusia rakennekonsepteja telakkateollisuuden kilpailukyvyn parantamiseksi pitkäjänteisen strategisen tutkimuksen avulla. Laivan runkorakenteen keventäminen DIMECC:in MANU ja BSA -hankkeissa
Butt joint Laser-hybrid welded butt joint with smooth weld geometry Girders: T-440x7/150x10, spacing 2560 mm Stiffeners: HP80x5, spacing 404 mm t=4mm Kuva 2. Tämä on seurausta levyn suoristumisesta kuormituksen kasvaessa. Kokeelliset ja numeeriset tutkimukset tehtiin pääosin Aalto-yliopistossa. Laserhybridihitsattu kansirakenne ja siitä leikatut koekappaleet väsytyskoestukseen. Ohutkansirakenteita valmistettiin Meyer Turun telakalla ja WinNova Oy:ssa. Tiedonpuute ohutlevyrakenteiden lujuusominaisuuksista ja valmistettavuudesta kuitenkin estävät luokituslaitoksien sääntöjä sallimasta ohuiden levyjen käyttöä. Lisäksi ohuet levyt ovat herkempiä hitsin geometrisille ominaisuuksille. Hankkeessa suoritettiin ensimmäistä kertaa maailmassa laserhybridihitsatun kansirakenteen täysimittakaavakokeet. Merkittävä havainto tutkimuksessa oli myös se, että ohuille kansilevyille mitattu väsymislujuus oli huomattavasti korkeampi kuin IIW:n (International Institute of Welding) ehdottama rakenteellisen jännityksen suunnittelukäyrä (FAT100). Small-scale joint test Full-scale structure test Kuva 3. Hyödyntämällä modernia hitsaustekniikkaa, kuten laserhybridihitsausta, voidaan valmistaa nykyistä ohuempia eli alle 5 mm paksuja levyrakenteita. Ohuenkansirakenteet väsymislujuus rakenteellisena jännityksenä esitettynä.. Normaalisti hitsatuille liitoksille ja rakenteille kulmakerrointa kuvaava m-kerroin on 3. Kun alkuperäiset muodonmuutokset ja geometrinen epälineaarisuus on huomioitu mallinnuksessa, numeeristen simulointien ja venymämittauksien yhteensopivuus oli erinomainen. DIMECC:in MANU-hankkeessa kehitettiin ohuiden kansirakenteiden väsymismitoitukseen ja valmistukseen tarvittavaa tietotaitoa sekä teknisesti toteuttamiskelpoinen kansirakenne. Haasteena on nykyisten luokituslaitoksien asettama minimilevynpaksuusvaatimus, joka perustuu perinteisen kaarihitsauksen asettamiin valmistusrajoituksiin. Ohuiden levyjen muodonmuutokset ja rakenteelliset jännitykset poikkeavat paksuista levyistä. Kokeet ja teoreettiset laskelmat osoittivat, että vaikka muodonmuutokset ovat amplitudiltaan pieniä, niiden muodolla on merkittävä vaikutus. Koetuloksilla oli myös pieni hajonta, ja väsymislujuuskäyrän (SN-käyrä) kulmakerroin on normaalista poikkeava eli m = 5. Väsymislujuuden mallintamiseen tarvitaankin kehittyneempiä menetelmiä kuin mitä normaalisti käytetään osana suunnitteluprosessia. Lisäksi kuvasta 3 voidaan havaita, että pienten hitsausliitoskoekappaleiden ja täysmittakaavarakenteiden väsymislujuudet olivat kokeissa yhtenevät. Suurimmat haasteet liittyvät ohutlevyrakenteiden hitsausmuodonmuutoksiin. Tämä osoittaa, että korkea väsymislujuus on saavutettavissa myös täyden mittakaavan rakenteissa valmistuksen ja hitsin laadun ollessa kunnossa. Tutkimus hyödynsi sekä pieniä hitsausliitoksen koekappaleita että täyden mittakaavan kansirakenteita, jotka oli valmistettu simuloiden telakan todellista kansirakenteiden valmistusprosessia, kuva 2. Suoritetut ohuiden kansirakenteiden täysmittakaavakokeet sisälsivät tarkat geometriamittaukset ja väsytyskokeet. Kun laserhybridihitsausprosessi on asianmukaisesti optimoitu, voidaan valmistaa rakenne, jolla on pienet muodonmuutokset, jouheva hitsin geometria ja siten korkea väsymislujuus. Laserhybridihitsatuilla paneeleilla alkumuodonmuutos oli jopa neljä kertaa pienempi kuin, mitä aiemmin on raportoitu ohuille kaarihitsatuille sotalaivan kansirakenteille maailmalla. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 12 Laserhybridihitsatut ohuet kansirakenteet Kansirakenteiden levynpaksuuden pienentäminen on yksi potentiaalinen keventämistapa. Lisäksi rakenteen jännityksen kasvu kuormituksen funktiona voi olla epälineaarinen poiketen paksun levyn lineaarisesta käyttäytymisestä
Projektissa keskityttiin väsymiskriittisiin rakenneyksityiskohKuva 4. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 13 DIMECC:in MANU-hankkeessa suoritettu ohuen kansirakenteen täysmittakaavatestaus on tärkeä kehitysaskel pitkäjänteisessä laivarakenteiden tutkimusja kehitystyössä, kuva 4. Jotta erikoislujia teräksiä voidaan hyödyntää nykyistä paremmin, tarvitaan korkeaa tuotannon laatua ja sen mahdollistavaa modernia tuotantotekniikkaa. Erikoislujat laipiorakenteet Paksun laipiorakenteen korvaaminen ohuemmalla erikoislujalla laipiolla on toinen potentiaalinen toimenpide laivarakenteen keventämiseksi. Ohuiden kansirakenteiden kehitystyö alkoi EU:n rahoittamassa BESST-hankkeessa, jossa muodostettiin osaaminen laadukkaan hitsausliitoksen valmistukseen. Seuraavana kehitysaskeleena on prototyyppirakenne, joka huomioi laivan lohkorakenteen valmistuksen ja kokonaisen laivapalkin väsymismitoituksen haasteet. Nykyisten laivojen luokituslaitoksien säännöt kattavat vain telakoilla yleisesti käytössä olevat tuotantomenetelmät ja niihin liittyvät laaturajoitukset ja eivätkä siksi salli yli 400 MPa teräksen hyödyntämistä. Ohuen kansirakenteiden kehitystyön vaiheet. Tätä varten pitää luoda uusi tuotantotapa ja tämän tavan toimivuus pitää todistaa vakuuttavasti luokituslaitoksille. Teräksien myötölujuuden ja tuotantolaadun vaikutusta rakenteen lujuuteen ei kuitenkaan täysin tunneta, kun niitä on polttoleikattu, hiottu ja hitsattu telakkaympäristössä. Tässä systemaattisessa kehitystyössä on samanaikaisesti huomioitu suunnittelua tukeva teoreettinen mallinnus ja valmistusteknologiaa kuvaava kokeellinen tutkimusaineisto. Tätä tietoa hyödynnettiin onnistuneesti MANUhankkeessa, jossa kehitettiin tarvittava ymmärrys ohuen kansirakenteen valmistuksesta ja väsymislujuudesta. Väsymiskriittiset rakenneyksityiskohdat erikoislujassa laipiorakenteessa.. Koko laivarakenteen valmistusprosessi ja käyttäytyminen ankarissa ympäristöolosuhteissa on ymmärrettävä, jotta tutkimustulokset voidaan siirtää rakennesuunnitteluun ja sitä kautta kilpailukykyiseen tuotteeseen. Teoreettinen ja kokeellinen tutkimus on välttämätöntä, jotta tekniset riskit lujuusmitoituksessa ja tuotannossa voidaan hallita. Näissä työvaiheissa teräksen ominaisuudet ja pinnanlaatu muuttuvat. Erikoislujat teräkset ovat erinomaisia lujuusominaisuuksiltaan, kun tarkastellaan laboratoriokokeiden tuloksia. Laivanrakennusala on kuitenkin varsin konservatiivinen uusien teräslaatujen hyödyntämisessä. Ulkolaidoitus, jossa suuria parvekeaukkoja Aukon reuna Hitsiliitos Kuva 5. DIMECC:in BSA-hankkeessa kehitettiin erikoislujan teräksen (S690, myötölujuus 690 MPa) käyttöä mahdollistavia toimenpiteitä laivanrakennuksessa
Remes, H., Peltonen, M., Seppänen, T., Kukkonen, A., Liinalampi, S., Lillemäe, I., Lehto, P., Hänninen, H., Romanoff, J., Nummela, S., Fatigue strength of welded extra high-strength and thin steel plates, Proceedings of MARSTRUCT 2015, Southampton, UK, 2015, pp. Remes, H, Romanoff, J, Lillemäe, I, Frank, D; Liinalampi, S, Lehto, P, Varsta P. Leikatun levyn S690-teräksen reunan väsymislujuus kehittyneen tuotantoprosessin jälkeen. Fatigue strength analysis of laser-hybrid welds in thin plate considering weld geometry in microscale, International Journal of Fatigue, 2016; 87: 143-152. Lillemäe, I, Remes, H, Liinalampi, S, Antti Itävuo, A. Suoritettujen kokeellisten ja teoreettisten tutkimusten perusteella voitiin osoittaa, että laadukkaalla hitsauksella voidaan saada liitokselle huomattavasti nykyisiä mitoitusarvoja parempi väsymislujuus, kuva 7 (High quality welds). 11 . Influence of weld quality on the fatigue strength of thin normal and high strength steel butt joints. Erikoislujan laidoitustai laipiorakenteessa hitsatut liitokset voivat olla myös väsymiskriittisiä. Kirjallisuutta Liinalampi, S, Remes, H, Lehto, P, Lillemäe, I, Romanoff, J, Porter, D. 301-308. Vaihtoehtoisesti normaalilaatuisen hitsin väsymislujuutta voidaan parantaa jälkikäsittelyllä. 11 Vetokuormitus Leikkauskuormitus Myötölujuus [MPa] Vä sy m is lu ju us [M Pa ] Kuva 6. Aaltoyliopisto on vastannut väsytyskokeista ja teoreettisesta tutkimuksesta. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 14 tiin, joita ovat leikatun levynaukon reuna ja sen läheisyydessä oleva hitsi, kuva 5. Tämän johdosta nykyinen väsymismitoitus ei salli erikoislujan teräksen hyödyntämistä. Hyvän laadun hyödyntäminen vaatii kuitenkin nykyistä parempia menetelmiä väsymislujuuden mallintamiseen ja hitsin geometrian laadun kuvaamiseen. Kuten kuvasta 6 voidaan havaita, laivan runkorakennetta kuvaavien koesauvojen väsymislujuus oli merkittävästi korkeampi kuin nykyinen mitoituskäyrä (FAT160). International Journal of Fatigue, 2017;95:282–292. Factors affecting the fatigue strength of thin-plates in large structures. Hitsin muodon vaikutus väsymislujuuteen myötölujuuden funktiona.. Lillemäe, I, Liinalampi, S, Remes, H, Itävuo, A, Niemelä, A. DIMECC:in BSA-hankkeessa kehitettiin uusia menetelmiä hitsatun erikoislujan laivarakenteen valmistukseen ja väsymislujuuden mallintamiseen. Tuloksien hyödyntäminen lopputuotteessa vaatii myös telakalle sopivan valmistusteknologian kehittämistä ja isomman mittakaavan koerakenteita. Welding in the World, 2016; 60:731–740. 11 . LIGHT-hankkeessa osoitettiin, että lisäämällä prosessiin väsymiskriittisen alueen hionta ennen hiekkapuhallusta ja maalausta saadaan väsymislujuutta kasvatettua merkittävästi, kuva 6. Mikkola, E, Remes, H; Allowable stresses in high-frequency mechanical impact (HFMI)treated joints subjected to variable amplitude loading, Welding in the World, 2016. 11 Pure shear Pure tension . Näiden tuloksien hyödyntämiseksi laaja-alaisemmin BSA-hankkeessa suoritettiin lisäkokeita muun muassa suurien kuormitussyklimäärien alueella. Fatigue strength of thin laser-hybrid welded full-scale deck structure. Kun korkealujat teräslevyt on toimitettu telakalle, ne polttoleikataan määrämittaan ja niihin tehdään tarvittavat aukot. Y?ld?r?m, H.C, Marquis, G; Sonsino, C.M. Risteilylaivassa nämä aukot muodostavat geometrisen epäjatkuvuuden ja jännityskeskittymän. Perinteisesti levynreunan pinnanlaatu polttoleikkauksen jälkeen on karkea ja siihen jää pintavirheitä. Merkittävää on, että tämä käsittely voidaan suorittaa telakkaolosuhteissa ja siten että kohonnut väsymislujuus säilyy myös hiukkapuhalluksen jälkeen. Koekappaleet on tehty Meyer Turun telakan tuotantoprosesseilla ja tuotantolinjoilla. Väsytyskoetuloksia on verrattu nykyiseen mitoitus käyrään (FAT160). Laivan suunnitteluikä on 20-25 vuotta, jonka aikana laiva kohtaa noin 100 miljoonaa kuormitussykliä. Ari Niemelä ja Antti Itävuo Meyer Turun telakka, Turku ja Heikki Remes ja Jani Romanoff Aalto-yliopisto, Otaniemi 100 1 000 10 000 100 000 1 000 000 10 000 000 N om in al st re ss ra ng e [M P a] Number of cycles to final failure . Lightweight design with welded high-frequency mechanical impact (HFMI) treated high-strength steel joints from S700 under constant and variable amplitude loadings, International Journal of Fatigue, 2016; 91:466-474. y =690 MPa 200 300 400 500 600 700 800 Grinded Sandblasted FAT160 (m=4) R=0.1 10 4 10 5 10 6 10 7 Perinteinen tuotanto Kehittynyt tuotanto Väsymisikä [kuormitussykliä] Jä nn ity ks en va ih te lu vä li [M Pa ] Pure shear Pure tension . International Journal of Fatigue, 2016. Kuva 7. Periteisesti hitsattujen rakenteiden oletetaan sisältävän alkusärön kaltaisia hitsausvirheitä, jolloin materiaalin myötölujuuden nostolla ei ole vaikutusta liitoksen väsymislujuuteen, kuva 7 (IIW FAT100 & Normal quality welds). Saavutettu väsymislujuuden kasvu on funktio teräksen myötörajasta mahdollistaen erikoislujien terästen paremman hyödyntämisen jopa hitsatussa tilassa
DIMECC MANU -ohjelmassa tehdyn tutkimusja kehitystyön tuloksena kehitettiin digitaalinen mallinnustyökalu Sandvik Mining and Construction Oy:n kaivoslastarin hitsatun puomirakenteen väsymislujuuden simulointiin. Kokonaisuudessaan puomin painoa pystyttiin vähentämään 700 kg, joka on 25 % puomin kokonaismassasta. Tämä osoitti, että kehitetyt digitaaliset väsymislujuuden simulointityökalut toimivat ja simulointityökalujen avulla saatavat tulokset vastaavat todellista käyttäytymistä kuormitustilanteessa. Kaksi puomia testattiin käyttöolosuhteissa kaivoskäytössä ja Sandvikin omalla testiradalla, ja kolmas toimitettiin täyden mittakaavan laboratoriokokeeseen Lappeenrannan teknillisen yliopiston Teräsrakenteiden laboratorioon. Uusi puomirakenne mahdollistaa lisäksi hitsattavien osien määrän vähentämisen ja robottihitsauksen osuuden kasvattamisen puomin valmistuksessa. Tämä johtuu siitä, että ENS-menetelmässä fiktiivinen hitsin rajaviivan pyöKuva 1. Kuvan 3 perusteella ideaaliselle ja todelliselle hitsin rajaviivan geometrialle määritetyt mitoittavan kohdan jännitysten (maksimijännitykset) ENS-jakaumat poikkeavat toisistaan vain vähän. Osana uuden puomirakenteen suunnittelua kehitettiin myös digitaalinen simulointityökalu, jonka avulla lujista teräksistä hitsattujen osien väsymislujuutta voidaan analysoida. Uusi kevyempi ja kestävämpi rakenne mahdollistaa myös suurempien painokuormien nostamisen, ja samanaikaisesti kevyempi rakenne parantaa lastarin polttoainetaloutta. telmiä ja hitsattujen osien väsymislujuutta tutkittiin Sandvik Mining and Constructionin kaivoskäyttöön suunnitellun lastarin puomirakenteessa. Kehitetyn FEM-mallin ennustamat murtumakohdat ja täyden mittakaavan väsymistestauksessa todetut vaurioitumiskohdat vastasivat hyvin toisiaan, kuva 2. Mitä nopeammin uusia kehittyneempiä tuotteita pystytään tuomaan markkinoille, sitä paremmassa asemassa yritys on suhteessa kilpailijoihin. Jotta lujien terästen tarjoamat mahdollisuudet voidaan hyödyntää konepajateollisuudessa, tarvitaan lisää ymmärrystä näiden terästen hitsien ja niistä valmistettujen rakenteiden väsymislujuudesta. Lujan S700-rakenneteräksen, jonka myötölujuus on 700 MPa, käyttöönotto uudessa puomirakenteessa mahdollistaa kevyemmän ja kestävämmän puomirakenteen, mikä vähentää huomattavasti puomin painoa ja lisää sen kuormakapasiteettia. Simulointityökalu perustuu hitsin väsymislujuuden mallinnukseen. Nämä tekijät vaikuttavat suoraan puomin valmistuskustannuksiin. Lujat teräkset tarjoavat merkittäviä etuja konepajateollisuudelle kevyempien ja kestävämpien rakenteiden kehitystyössä. Analyysi tehtiin Antti Raskisen diplomityössä (Digitaalisen valmistuksen vaikutus hitsatun rakenteen väsymiskestävyyteen, LUT 2015) puomin vahvikelevyn yksityiskohdalle, kuva 3. Hitsattujen rakenteiden väsymislujuuteen vaikuttavien tekijöiden ymmärtäminen on kuitenkin erityisen tärkeää uusien lujien terästen kohdalla, sillä niiden käyttöön ja hitsattavuuteen liittyy myös haasteita. Mallien avulla pystyttiin simuloimaan lujista teräksistä hitsattujen rakenneosien mekaanisia ominaisuuksia, ennen kaikkea väsymiskäyttäytymistä. Projektin puitteissa Sandvik valmisti kolme lastarin prototyyppipuomia täyden mittakaavan kokeisiin, kuva 1. FEM-analyyseissä tyypillisesti käytettävää ideaalista hitsigeometrian jännitysjakaumaa verrattiin LUTissa todelliseen mitattuun profiiliin tehollisen lovijännityksen menetelmällä (Effective Notch Stress, ENS). DIMECC MANU -ohjelmassa lujien terästen käytettävyyttä sekä uusia hitsausmeneNopeutta tuotekehitysprosessiin digitaalisella väsymissimuloinnilla Arto Vento, Jarkko Laine, Antti Raskinen, Timo Björk, Essi Huttu ja Mika Siren Nopea tuotekehitysprosessi luo yritykselle kilpailuetua. Modernit digitaaliset simulointityökalut voivat nopeuttaa väsymiskriittisten rakenteiden suunnitteluja tuotekehitysprosessia konepajateollisuudessa. Tällaisten työkalujen merkitys on suuri erityisesti pitkän käyttöiän ja korkean toiminnallisen ja rakenteellisen luotettavuuden hitsattujen rakenteiden väsymissuunnittelussa. Kehitetyn puomirakenteen täyden mittakaavan väsymistestauksen yhteydessä kriittisille hitseille rakennettiin FEM-malli ja kehitettiin väsymissäröjen analyysimalli. Lastarin robottihitsattua prototyyppipuomia viimeistellään käsinhitsauksella Sandvik Mining and Constructionin Turun tehtaalla.. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 15 Digitaalisen mallinnuksen avulla pystytään simuloimaan erilaisten ratkaisujen vaikutusta lopputuotteeseen. Väsymislujuuden osoittaminen kokeellisesti rakennetasolla on aikaa vievää ja kallista, joten luotettavilla simulointityökaluilla voidaan parhaimmillaan sekä lyhentää suunnitteluaikaa että pienentää suunnittelukustannuksia
Kuva 2. Jotta lujien terästen mahdollisuudet voidaan hyödyntää konepajateollisuudessa, tarvitaan digitaalisia työkaluja hitsattujen rakenteiden suunnitteluun ja niiden kuormituskäyttäytymisen, esimerkiksi väsymislujuuden mallintamiseen. Yhteenveto Digitaaliset väsymislujuuden simulointityökalut tarjoavat mahdollisuuden nopeuttaa merkittävästi yritysten tuotekehityssykliä, samalla säästäen rahaa ja nopeuttaen uusien tuotteiden lanseeraamista markkinoille. Rakennedetaljin (a) ideaaliseen (vas.) ja todelliseen (oik.) hitsigeometriaan perustuva FEmalli, (b) vastaavat ENS-jakaumat ja (c) hitsin rajaviivan ENS-jakauma (sininen = ideaali, oranssi = mitattu) ja rakennedetaljin mitattu 3D-malli. Kuten puomirakenteen esimerkki osoittaa, digitaalisten työkalujen avulla tehtävä tarkempi suunnittelu mahdollistaa materiaalija kustannussäästöt tuotteen valmistusvaiheessa. Uudet lujat teräslaadut mahdollistavat osaltaan näiden tavoitteiden saavuttamisen. Digitaalisten suunnittelutyökalujen avulla pystytään parempaan hitsattujen osien väsymislujuuden suunnitteluun, mikä näkyy parempina ja kestävimpinä lopputuotteina. minaisuudet puolestaa lisäävät suomalaisen konepajateollisuuden kilpailukykyä kansainvälisillä markkinoilla. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 16 Kuva 3. Kehitettyjä työkaluja tullaan jatkossa hyödyntämään Sandvikin tuotekehitysprosessissa. Johtopäätökset Modernit digitaaliset mallinnusja simulointityökalut, kuten kehitetty väsymislujuuden simulointimenetelmä, tarjoavat mahdollisuuden lyhentää tuotekehityksen läpimenoaikaa. Lisäksi simulointija mallinnustyökalujen avulla eri tuotevariaatioita voidaan analysoida digitaalisesti tuotekehitysprosessin aikana. Tämä mahdollistaa uusien entistä parempien tuoteominaisuuksien kehittämisen nopeammin ja kustannustehokkaammin. Lujat teräkset asettavat kuitenkin haasteita myös hitsausprosesseille. Arto Vento ja Jarkko Laine, Sandvik Mining and Construction Oy Antti Raskinen ja Timo Björk, LUT Teräsrakenteiden laboratorio Essi Huttu, Dimecc Oy Mika Sirén, VTT Oy ristys r = 1 mm on määräävä tekijä, jolloin muilla geometrisillä tekijöillä ei ole niin suurta vaikutusta. Kestävämmät tuotteet mahdollistavat lopputuotteen turvallisen ja keskeytymättömän käytön ja pienentävät tuotteen elinkaarikustannuksia entisestään. Lisäksi mallinnustyökalujen avulla voidaan päästä osittain tai jopa kokonaan eroon paljon aikaa ja resursseja kuluttavista täydenmittakaavan rasituskokeista. Polttoainekustannusten nousun ja lisääntyneen ympäristötietoisuuden vuoksi työkonevalmistajat pyrkivät kehittämään entistä kevyempiä koneita. Tuotekehitysprosessin nopeus ja uudet tuoteoa b c. DIMECC MANU -ohjemassa kehitettyjen mallinnustyökalujen keskeisimmät hyödyt voidaan mitata ennen kaikkea lyhentyneenä tuotekehitysaikana ja tarkempana suunnitteluna. Mallinnusja simulointityökalujen avulla voidaan digitaalisesti testata erilaisten ratkaisujen toimivuutta lopputuotteessa jo ennen prototyyppien valmistamista. Tulos on tärkeä ajatellen jatkokehitystyötä paikallisen geometrian huomioimiseksi aiempaa tarkemmin ja tätä kautta analyysien tarkkuuden parantamiseksi. Esimerkiksi uusi kevyempi puomirakenne vähentää koneen polttoainekustannuksia tai toisaalta parantaa koneen hyötykuormaa huomattavasti. Tämä mahdollistaa nopeammat tuotekehityssyklit ja uusien tuoteominaisuuksien nopean testaamisen. Väsymislujuuteen vaikuttavien tekijöiden ja mekanismien ymmärtäminen ja niiden mallintaminen on erityisen tärkeää lujien terästen käyttöönoton ja kevyimpien konerakenteiden mahdollistamiseksi. Lisäksi tarkemmalla suunnittelulla voidaan vaikuttaa tuotteen elinkaarikustannuksiin. Prototyyppipuomin FE-mallilla simuloidut jännitykset väsytyskokeessa (vas.) ja puomin täyden mittakaavan väsytyskoejärjestely LUT Teräsrakenteiden laboratoriossa (oik.)
Projektissa on erityisesti keskitytty termisen ruiskutuksen uusimpiin korkeakineettisiin ruiskutusmenetelmiin yhdessä pinnoitemateriaalikehityksen kanssa ja pinnoitteiden ominaisuuksien syvälliseen tutkimukseen parhaiden sovelluslähtöisten ratkaisuiden saavuttamiseksi. HVAF-suurnopeusliekkiruiskutuksella valmistetaan pinnoitetta sylinterikappaleen pintaan. Kuvassa 1 esimerkkinä yksi uusista korkeakineettisistä termisen ruiskutuksen menetelmistä, HVAF (High-Velocity Air-Fuel) -ruiskutusmenetelmä. Termisellä ruiskutuksella monitoiminnallisia pinnoiteratkaisuja vaativiin teollisuuden käyttökohteisiin Heli Koivuluoto ja Ulla Kanerva DIMECC:n Hybrids-tutkimusohjelmassa on tehty laaja-alaisesti termisen ruiskutuksen ja pinnoitteiden kehitystyötä tiiviissä yhteistyössä teollisuuden ja tutkimuslaitosten välillä. Lisäksi tarvittavat suojaominaisuudet saadaan kappaleeseen pinnoitteen avulla. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 17 Johdanto Terminen ruiskutus on suomalaisessa teollisuudessa yleisesti käytössä oleva menetelmä, jolla valmistetaan kappaleiden pintaan 100-1000 µm paksuisia pinnoitteita. Lähde: TTY.. Tutkimus on erityisesti keskittynyt kehittämään ja parantamaan pinnoiteratkaisuja vaativiin käyttökohteisiin, jotka puolestaan tuovat erityisvaatimuksia materiaaleille, kulumisja korroosionkestävyydelle sekä käyttöiälle ja toimintakyvylle. Lisäksi projektin aikana vuonna 2015 TTY:n ja VTT:n termisen ruiskutuksen kokeellinen toiminta yhdistyivät yhdeksi vahvaksi kokonaisuudeksi nimeltään Thermal Spray Center Finland (TSCF), jonka seurauksena kaikki termisen ruiskutuksen laitteet siirrettiin yksiin tiloihin TTY:lle. Pinnoitteiden tavoitteena on muokata alkuperäisen kappaleen pinta paremmin käyttöolosuhteisiin sopivaksi tai korjata jo vioittunut pinta uudelleen käyttöön. Vaikkakin termisesti ruiskutettuja pinnoitteita käytetään suomalaisessa teollisuudessa paljon, liittyy pinnoitteisiin edelleen haasteita, joita projektin puitteissa on pyritty ratkaisemaan. Termisen ruiskutuksen ja niistä valmistettujen pinnoitteiden tutkimusja kehitystyötä on tehty laaja-alaisesti DIMECC:n Hybridstutkimusohjelman P2-projektissa ”Multifunctional thick coatings and composites”, jossa on mukana 11 yrityspartneria aina raaka-aine valmistajasta pinnoitteiden loppukäyttäjiin saakka (Valmet Technologies, Metso Flow Control, Abloy, Kuopion Konepaja, Virtasen Koneistamo, Outotec, Telatek Service, Kokkola LCC, Oseir, Millidyne ja TKM TTT Finland) ja kolme pitkään termistä ruiskutusta ja siihen liittyviä ilmiöitä tutkinutta tutkimuspartneria, Tampereen teknillinen yliopisto (TTY), Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy ja Aalto-yliopisto. Kuva 1. Vaativien käyttökohteiden tuomia vaatimuksia esimerkiksi materiaaleille, kulumisja korroosionkestävyydelle sekä käyttöiälle ja toimintakyvylle voidaan kehittää ja parantaa uusien pinnoiteteknisten ratkaisuiden avulla. Projektille asetettuja haasteellisia tavoitteita lähdettiin ratkaisemaan laajalla ja kokeneella konsortiolla. Tyypillisiä käyttökohteita ovat kappaleiden pinnat, jotka altistuvat voimakkaalle kulumiselle ja korroosiolle. Pinnoitusmenetelmä valitaan pinnoitettavan materiaalin ja haluttujen pinnoiteominaisuuksien perusteella. Tutkimusvoimien yhdistäminen ja TSCF-kokonaisuus edesauttavat kansainvälisen painoarvon kasvattamista ja takaavat laajemmat yhteistyömahdollisuudet. Tyypillisiä termisen ruiskutuksen menetelmiä ovat plasma-, suurnopeusliekki-, liekki-, valokaarija kylmäruiskutus, joiden avulla pystytään valmistamaan pinnoitteita keraameista, kovametalleista ja metalleista. Pinnoitteen avulla mahdollistetaan varsinaisen kappaleen valmistaminen edullisemmasta ja monesti myös helpommin työstettävästä materiaalista. Projektipartnerit kattavat koko arvoketjun aina pinnoitteiden raaka-aineista, pinnoitteiden valmistamiseen, tutkimukseen ja loppukäyttäjiin asti, mikä onkin projektin yksi vahvuus
Diagnostiikkalaitteiden avulla pystytään seuraamaan ja mittaamaan partikkelien nopeuksia ja lämpötiloja, joilla on ratkaiseva vaikuttavat loppupinnoitteen ominaisuuksiin, kuva 2. Heidän osaamistaan ja ymmärrystä ruiskutusprosesseista ja pinnoiteloppukäyttäjien tarpeista on hyödynnetty suunniteltaessa uusia materiaaliratkaisuja ja ruiskutustestejä. Jatkossa tämä helpottaa oleellisesti myös projektin aikana syntyvien uusien materiaali-innovaatioiden kaupallista hyödynnettävyyttä. Nämä kaikki neljä väitöstyötutkimusta yhdessä projektin muun tutkimuksen kanssa ovat lisänneet pinnoiteja materiaalitietämystä, ymmärrystä ruiskutusprosesseista sekä sovelluslähtöisen testaamisen kautta Kuva 2. Tatu Pinomaan (VTT) tutkimusaiheena puolestaan on termisesti ruiskutettujen pinnoitteiden mallinnus. Lähde: TTY. Diagnostiikkatyökalu lisää ruiskutuksen aikana tapahtuvien ilmiöiden ymmärtämistä ja toimii laadunvarmistusvälineenä. Lisäksi projektin tutkimuspartnerien rooli on merkittävä. Lähde: TTY.. Ville Matikainen (TTY) keskittyy tutkimuksessaan korkeakineettisesti ruiskutettujen kovametallipinnoitteiden prosessioptimointiin. HVAF-prosessilla voidaan valmistaa tiiviimpiä ja korroosiota kestävämpiä kovametallipinnoitteita. Jarkko Kiilakosken (TTY) tutkimusaiheena on termisesti ruiskutettujen keraamipinnoitteiden vauriosietoisuuden parantaminen. Jokainen tutkimuspartneri toi oman roolinsa ja vahvuutensa konsortioon täydentäen toinen toisiansa. Yhteistyö projektipartnereiden välillä on ollut toimivaa ja jo projektin suunnitteluettä toteutusvaiheessa käyty avoin keskustelu on mahdollistanut tavoitteiden pysymisen haastavina ja yrityksiä hyödyttävinä läpi projektin. Väitöstyötutkijat pureutuvat pintaa syvemmälle Projektissa on käynnissä neljä väitöstyötutkimusta termisen ruiskutuksen aihealueen parissa, mikä tuo osaltaan syvällistä tieteellistä ymmärrystä projektin sovelluslähtöisiin haasteisiin. Ruiskutusprosessin monitoroinnin on projektille mahdollistanut Oseirin osallistuminen. VTT on puolestaan keskittynyt materiaalikehitykseen ja kokeellisten jauheiden valmistamiseen sekä mallintamiseen. Millidynen mukana olo on mahdollistanut myös kokeellisten ei-kaupallisten materiaalien testaamisen ketterästi projektin aikana. Kuva 3. Kuvassa 3 on esimerkki ruiskutusprosessien vaikutuksesta kovametallipinnoitteiden korroosionkestävyyteen. Suurnopeusliekkiruiskutusmenetelmien (HVOF (High-Velocity Oxygen-Fuel)ja HVAF (High-Velocity Air-Fuel) -prosessit) partikkelinopeudet ja -lämpötilat mitattuna diagnostiikkalaitteen avulla. Kyseiset yritykset ovat valmistaneet pinnoitteita omiin tai alihankintana tehtäviin komponentteihin vuosikymmenien ajan. Suurnopeusliekkiruiskutuksella valmistettujen kovametallipinnoitteiden korroosio-/ lepopotentiaalikäyttäytyminen suolavedessä. Pinnoitusprosessien moniosaajina projektia ovat vahvistaneet Kuopion Konepaja, Virtasen Koneistamo, Telatek Service, TKM TTT Finland ja Valmet Technologies. TTY on keskittynyt pinnoitteiden valmistamiseen eri termisen ruiskutuksen menetelmillä ja näiden prosessien optimointiin sekä pinnoiteominaisuuksien tutkimiseen aina rakennekarakterisoinnista kulumisja korroosio-ominaisuuksien määrittämiseen. Tutkimusyhteistyö kattaa koko ketjun aina pinnoitelähtöaineiden valmistamisesta, pinnoitusprosessien optimoinnista, pinnoitteiden ominaisuuksien ja toiminnallisuuksien määrittämisestä ja kehittämisestä mallinnukseen ja sen hyödyntämiseen kehitystyössä. TTY:llä, VTT:llä ja Aallolla on kaikilla pitkä historia pinnoitetutkimuksen saralla. Pinnoitusraaka-aineen valmistajan roolissa projektissa on mukana Millidyne. Davide Fantozzi (TTY) keskittyy pinnoitteiden korroosio-ominaisuuksiin energiantuotantoon liittyvissä olosuhteissa. Oikeanlaisen suorituskyvyn omaavan pinnoitteen valmistamisessa tarvitsee huomioida materiaalivalinnan lisäksi laadukas raaka-aine, ruiskutusprosessin toimivuus ja lopullisen pinnoitteen ominaisuudet. Jokaisen osa-alueen tulee olla hallinnassa parhaan lopputuloksen saavuttamiseksi ja tämä toteutuu hyvin tässä konsortiossa. Projektissa ideoiduista materiaalikoostumuksista on valmistettu laadukkaat pinnoitusraaka-ainejauheet osaavissa käsissä teollisen mittakaavan laitteistolla. Projektin haastavat pinnoiteominaisuuksiin ja pintojen toimintakykyyn liittyvät tavoitteet on asetettu loppukäyttäjien kuten Valmet Technologiesin, Metso Flow Controllin ja Abloyn näkökulmista. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 18 Kokonainen arvoketju mukana kehitystyössä Projektin ehdoton vahvuus on projektipartnereiden muodostama ar voketju, jossa kaikki lopullisen pinnoitteen ominaisuuksiin vaikuttavat tekijät ja loppukäyttäjät ovat edustettuina. Aallossa on tutkittu erilaisia materiaalikoostumuksia ja niiden vaikutusta ominaisuuksiin
Termisesti ruiskutettuja pinnoitteita on käytetty paperikoneiden komponenteissa jo pitkään, ja esimerkiksi telapintoihin pinnoitteet valmistetaan pääsääntöisesti itse. Periaatekuva CFB-kattila. Tulosten avulla ymmärrys pinnoiteratkaisujen tarjoamiin mahdollisuuksiin on noussut uudelle tasolle. Sovelluslähtöinen kehittäminen yhdessä syvällisen tieteellisen tutkimuksen kanssa ovat olleet tämän projektin vahvuudet uusien pinnoiteratkaisuiden kehittämisessä. Valmetilla on myös oma tuotekehitystiimi, joka työskentelee kovapinnoitteiden prosessien ja materiaalien kehityksen parissa parantaakseen lopputuotteiden suorituskykyä. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 19 pinnoiteominaisuuksista ja erityisesti eri osaalueiden vaikuttavista tekijöistä pinnoitteilta tarvittavien ominaisuuksien kehittämisessä. Termisesti ruiskutettujen pinnoitteiden materiaalivalinta on haasteellista varsinkin biopolttoaineita ja jäteperäisiä polttoaineita polttavissa kattiloissa johtuen käytettävien polttoaineiden epäpuhtauksista. Tulosten perusteella on suunniteltu uudet ja kestävämmät pinnoiteratkaisut kalanteritelalle ja puristinosan keskitelalle, kuva 4. Projektin aikana on testattu modifioituja pinnoitusraaka-ainejauheita ja uusia ruiskutusmenetelmiä uusien pinnoiteratkaisuiden löytämiseksi. Tämä helpottaa jatkossa oikean materiaalin ja pinnoitusmenetelmän valintaa kattilan eri komponentteihin. Valmistettavan paperituotteen laatu ja asiakkaan käyttämät raaka-aineet tuovat omat haasteensa sopivan pinnoiteratkaisun valintaan. Monessa positiossa pinnoite altistuu sekä kulumiselle että korroosiolle. Tutkimustyötä tarvitaan edelleenkin ja yhteistyö jatkuu varmasti jatkossakin. Projekti on tuonut uutta ymmärrystä pinnoiteominaisuuksista sekä uutta monialaista osaamista kotimaisille yrityksille. Projektissa tutkittiin myös mahdollisuutta hyödyntää uusia pinnoiteratkaisuja Valmetin kiertoleijupetikattiloissa (Circulating Fluidized Bed boiler, CFB-kattila), kuva 5. Projektissa on kehitetty uusia pinnoitemateriaaleja käytettäväksi optimoiduilla termisen ruiskutuksen pinnoitusmenetelmillä. Valmetin osalta projektin tavoitteena on ollut löytää pinnoiteratkaisuja, jotka ovat vikasietoisia ympäristöissä, joissa yllättävät mekaaniset kuormistustilat ja kemialliset olosuhteen kuormittavat komponentin pintaa. Pinnoitettu kalanteritelan pinta pinnoituksen ja hionnan jälkeen. Näissä kohteissa käytetään pinnoitteita ja muurauksia suojaamaan painerunkoa. Kuva 5. Lähde: Valmet Technologies. Erityisesti tutkimus on keskittynyt uusiin korkeakineettisiin korkeanopeuksisiin termisen ruiskutuksen menetelmiin ja niiden tuomiin etuihin pinnoiteominaisuuksien kannalta. Niin sanotun kemiallisesti kestävän pinnoiteratkaisun suunnitteleminen ja valmistaminen kaikkein vaikeimpiin kulumisja korroosiokohteisiin on haastavaa. Lähde: Valmet Technologies.. Haasteena kattilasovelluksessa on paineastiamateriaalien kestävyys olosuhteissa, joissa materiaali altistuu sekä korroosiolle että eroosiolle. Yhteenveto Termisen ruiskutuksen kehitystyötä on tehty tiiviissä tutkimuslaitosten ja yritysten välisessä yhteistyössä DIMECC:n Hybrids-tutkimusohjelmassa. Loppukäyttäjän näkökulma – Valmet Technologies Valmet Technologies on projektissa mukana pinnoitteiden valmistajana ja loppukäyttäjän roolissa. Paperikoneen telapintojen ominaisuusvaatimukset riippuvat telan lopullisesta sijoituspaikasta paperikoneessa. Projektissa on kehitetty uusia pinnoitteita ja pintaratkaisuja teollisuuden vaativiin käyttökohteisiin. Heli Koivuluoto Tampereen teknillinen yliopisto, Materiaalioppi Tampere ja Ulla Kanerva Valmet Technologies Oy Jyväskylä Kuva 4. Projektin aikana useampia pinnoitekoostumuksia testattiin laboratorioja sovellusmittakaavassa
1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 20 Käyttövarmuutta kattiloihin uusilla materiaalivaihtoehdoilla Satu Tuurna, Jyrki Romu, Hannu Hänninen, Jouni Mahanen ja Tony Puikkonen Pinnoitus mahdollistaa joustavan materiaalin valinnan kohteen tarpeiden mukaan ja on usein kustannustehokkaampi sekä nopeammin saatavilla oleva vaihtoehto kuin korkeasti seostettu putkimateriaali. Oikein valitulla hitsauspinnoitteella saadaan tiivis suoja prosessiolosuhteita vastaan eikä lämmönjohtuvuus tulipesästä prosessiin heikkene merkittävästi pinnoitteen hyvän lämmönjohtavuuden ansiosta.
Hitsauspinnoituksessa syntyvä metallurginen sidos on etu verrattuna muihin pinnoitusmenetelmiin, koska tällöin pinnoitteen tartunta pohjamateriaaliin on hyvä ja haitallista pinnoitteen irtoamista ei pääse tapahtumaan. Hitsauslaitteistot ovat pitkälle automatisoituja. jännitteen, virran, suojakaasun, langansyöttöja ajonopeuden, reaaliaikaisella seurannalla pyritään takaamaan tasainen laatu. Alloy 33, 309, 310, 59, 625 ja 825, on käytetty hitsauspinnoitteina korroosion suojaustarkoituksissa. tulistinja verhoputkissa sekä erilaisten kattila-aukkojen ympärillä taivutetuissa putkissa, joissa tarvitaan korroosioja/tai kulumiskestävyyttä. Kuva 2. CMT-menetelmä, Kuva 1. Tyypillinen hitsipalon leveys on 10-20 mm ja päällekkäisyys viereisen palon kanssa on 30-50 %. Tästä syystä erilaiset pinnoitteet, jotka voidaan asentaa jo hyväksyttyjen, painelaitevaatimukset täyttävien, tunnetusti käyttäytyvien perusmateriaalien päälle, ovat kiinnostava vaihtoehto. Minimipaksuus on usein noin 2 mm:n luokkaa. Matalammin seostetun perusaineen ja seostetun hitsauspinnoitteen lämpölaajenemiseroista johtuen rakenteeseen saattaa muodostua valmistuksen ja myös käytönaikaisten lämpötilavaihteluiden seurauksena jännityksiä, jotka voivat altistaa rakenteen säröilylle. Seinämäputket voidaan pinnoittaa myös spiraalimaisesti (ns. Kaupallisia hitsauspinnoitteiden valmistusmenetelmiä ovat mm. Kyseinen menetelmä tarjoaa suojan myös kylmän puolen korroosiota vastaan, erityisesti ilma-aukkojen läheisyydessä. Oikealla valinnalla korroosionkestävyyttä Hitsauspinnoitteiden korroosionkestävyys on usein parempi kuin samoista materiaaleista muilla pinnoitusmenetelmillä valmistettujen suojapinnoitteiden, koska hitsauspinnoite on tiivis ja muodostaa kemiallisen sidoksen perusaineen kanssa. Esimerkiksi kattilalaitosten kohdalla pinnoitettava alue voi käsittää satoja neliömetrejä. Kokemuksen myötä tieto eri materiaalien soveltuvuudesta eri kohteisiin on kasvanut ja myös pinnoitusprosessit ovat kehittyneet. Monia erilaisia seoksia rautapohjaisista nikkelipohjaisiin, mm. Yleisesti käytetään useita hitsauslaitteita samanaikaisesti työn nopeuttamiseksi. Runsaammin seostettuja ja kalliimpia materiaalivaihtoehtoja voidaan suunnitella korroosioja eroosiosuojausmielessä putkimateriaalin pinnalle kohteen mukaan. käytetty hitsausmenetelmä, prosessin tasalaatuisuus, pohjamateriaalin puhtaus, pinnoitteen kerrosrakenne, huokosettomuus ja peittävyys sekä seostuminen perusaineen kanssa. Yksi haasteiden aiheuttaja on ollut lämpölaajenemiskerroinerot pinnoitteen ja perusaineen välillä. Hitsauspinnoitteen laatu vaikuttaa suoraan komponentin elinikään. Pinnoitusmenetelmien ja -laitteistojen kehittyessä pinnoitteilla on edellytykset tarjota kustannustehokas ratkaisu korkeasti seostetuille putkimateriaaleille. Automatisoinnilla tasalaatuista pinnoitetta Hitsauspinnoitettujen putkien sisäosan materiaali valitaan käyttölämpötilan ja lujuusominaisuuksien perusteella ja pintaan tuodaan hitsaamalla korroosiota ja/tai kulumista kestävä pintakerros. Putkinäyte ja Inconel 52 -hitsauspinnoitteen poikkileikkaus.. Periaatteessa voidaan sanoa, että kaikilla materiaalivaihtoehdoilla on koettu haasteita toimivuudessa olosuhteista riippuen. 360°-hitsauspinnoite) ennen yhteen liittämistä. Spiraalimaisia hitsauspinnoitteita käytetään myös mm. Pinnoituksen jälkeisen lämpökäsittelyn on todettu eliminoivan valmistuksen jälkeisiä jäännösjännityksiä. Erityyppisiä hitsauspinnoitteita: ylhäällä putkipaneelin pituussuuntainen hitsauspinnoite ja alhaalla erillisen putken spiraalimainen pinnoite. Teknologiat kehittyvät uusien prosessien, polttoaineiden ja markkinoiden mukana, vaikkakin kehitystä hidastaa uusien materiaalivaihtoehtojen pitkät kehitysajat. Nykyisin käytössä olevat pinnoitusmenetelmät ovat usein kaksivaiheisia, jolloin erillistä lämpökäsittelyä ei oleteta tarvittavan, ja putket voidaan kylmämuokata pinnoituksen jälkeen ja pienetkin taivutussäteet ovat mahdollisia ilman säröilyä. Pinnoitus on parhaimmillaan joustava menetelmä valmistuksen ja materiaalikoostumuksen suhteen. Hitsausparametrien, mm. Kattilan kriittisiä osia voidaan hitsauspinnoittaa joko robotisoidusti pinnoitushitsausasemassa konepajalla tai paikan päällä asennushitsauksena. vaihtelevien, kustannustehokkuutta hakevien energialähteiden mukaan. Tällöin putkipaneelien mahdollinen taipuminen toispuoleisen hitsauksen vuoksi estyy. DIMECCin BSA-ohjelman Productive broiler -projektissa on kehitetty ja testattu uusia hitsauspinnoitteita korkean lämpötilan sovelluksiin, erityisesti kattilaympäristöjä ajatellen. Laatuun vaikuttavia tekijöitä ovat mm. Reaaliaikainen prosessivalvonta on erityisen tärkeää hitsattavan alueen ollessa laaja. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 21 Voimalaitosten käytettävyyteen ja ylläpitoon vaikuttavat alati muuttuva liiketoimintaympäristö sekä tiukentuvat ympäristövaatimukset. Kattiloiden seinämät ovat tyypillisesti membraaniseinämää, jonka hitsaus tehdään yleensä vertikaalisesti ylhäältä alas aloittaen eväalueelta edeten asteittain putken lakipisteeseen taaten näin täydellinen peitto koko putken pinnalle. Laitosten käyttötavat muuttuvat mm
Pinnoitehitsattujen putkien liittäminen vastaa hyvin pitkälle eripariliitosten hitsausta. Korjaushitsauksia tehtäessä on huolehdittava, että uudelleen pinnoitettavat alueet on puhdistettu ja mahdolliset viat poistetaan materiaalista. Toisaalta laboratoriokokeissa pystytään hallitsemaan yhtä parametria kerrallaan, joten laboratorioja kenttäkokeet tukevat toisiaan, kun eri päällehitsausten soveltuvuutta eri kattilasovelluksiin arvioidaan. Korroosion kannalta tärkeimmät seosaineet, esim kromi, pyritään pitämään mahdollisimman korkealla tasolla koko pinnoitepaksuuden läpi, jotta pinnoitteen suojaava ominaisuus säilyisi koko pinnoitteen eliniän. Ensimmäiset kehitysversiot testattiin sekä Aallon että VTT:n laboratorioissa simuloiduissa kattilaolosuhteissa ja kokeissa parhaiten menestyneistä materiaaleista valmistettiin putkinäytteitä Amec Foster Wheelerin Äänevoiman kattilalaitokselle suunnittelemaan höyryluuppiin, jossa vuoden mittaiset altistukset jatkuvat edelleen. rakenteessa ovat mm. Laitteisto, jolla valmistettiin laitosmittakaavan kokeisiin hitsauspinnoitetut näyteputket. Päällehitsauksia voidaan käyttää korroosiosuojana myös uuskattilatoimituksissa, esimerkiksi jätteenpoltossa, jossa korroosio on yleensä ongelma. Hitsiaineen sekoittumista voidaan hillitä käyttämällä alhaisempia hitsausparametrien arvoja, mutta tämä saattaa heikentää perusaineen ja hitsin tai hitsipalkojen välistä tartuntaa. Kuva 3. Korroosio on usein nopeampaa kohdissa, joissa vierekkäiset hitsipalot ovat limittäin vain reuna-alueiltaan, jolloin muodostuva pinnoite on ohuempaa kyseessä olevilla alueilla. Haasteina ko. Liiallinen raudan seostuminen pinnoitteen pintaosiin heikentää materiaalin korroosionkestävyyttä huomattavasti, mm. Tyypillisesti sekoittumisaste on alle 10 %, usein tavoitteena on alle 5 %:n sekoittuminen perusaineen ja pinnoitteen välillä. Eripariliitoksen hitsauksessa on pyrittävä estämään erilaisten materiaalityyppien sekoittuminen toisiinsa, jotta helposti muodostuvien hauraiden rakenteiden syntyminen estetään ja korroosionkestävyys säilyy. Hyvin tehty hitsauspinnoite voi parantaa putken lujuutta, lisäten täten putken kestävyyttä ylikuumentumista ja putoavia kerrostumia vastaan. Satu Tuurna, Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy Jyrki Romu, Hannu Hänninen, Aalto Yliopisto Jouni Mahanen, Amec Foster Wheeler Tony Puikkonen, Andritz Oy. Hitsaus tehdään kahdessa osassa, ensin pohjaputki ja toisessa vaiheessa pintaosa. Materiaaliin kohdistuva lämpövuo on näillä kohdin korkeampi ja se toimii ajavana voimana korroosiolle. Höyryluuppi mahdollistaa materiaalien altistuksen todellisissa käyttöolosuhteissa häiritsemättä emolaitoksen höyryn tuotantoa. Hyvin onnistuneen pinnoitteen rakenteesta ei myöskään löydy erkauman muodostusta ja faasimuutoksia, jolloin pystytään hallitsemaan materiaalien kuuma-/ kylmähalkeilutaipumusta. kloorikorroosion riski kasvaa. putkipintojen likaantumiseen ja korroosioon. Heikko tartunta voi aiheuttaa ongelmia pinnoitehitsauksen jälkeisessä taivutuksessa. Eri menetelmillä valmistettujen pinnoitteiden pintaprofiilit saattavat erota suuresti ja tällaisilla makroskooppisilla ominaisuuksilla voi olla merkittävä vaikutus mm. Uudet materiaalivaihtoehdot täyden mittakaavan kenttätesteihin Aalto yliopisto on kehittänyt käynnissä olevassa DIMECC BSA-ohjelmassa alumiinirikkaiden (AFA, alumina forming austenitic) hitsauspinnoitteiden valmistusta, taulukko 1. Kevään 2017 aikana valikoitujen hitsauspinnoitteiden käyttökokeet tulevat jatkumaan myös Andritzin toimesta kattilaolosuhteissa. Yksikerroshitsissä pinnoite muodostuu limittäin toistensa päälle rakentuvista palkokerroksista. Materiaali 1) Fe (%) Cr (%) Ni (%) Al (%) Muita Kanthal A1 FM bal 20,5-23,5 5,8 Mn, Si Kanthal APMT FM bal 20,5-23,5 5 Mo, Mn,Si Fe12Cr2Si FM bal 13,1 0,1 0,04 Si,W,Mn Inconel 52 FM 7-11 28-31,5 bal <1,1 Mn,Cu,Si,Nb,Ti,Mo AFA OC4 FM bal 14,0 25 3,52 Mn,Cu,Si,Nb,V,Ti,Mo,W AFA OC4¤ P bal 14,0 25 3,52 Mn,Cu,Si,Nb,V,Ti,Mo,W AFA OC-I P bal 13,8 12,1 2,52 Mn,Cu,Si,Nb,V,Ti,Mo,W AFA OC-S P bal 13,8 32 3,02 Mn,Cu,Si,Nb,V,Ti,Mo,W,Zr AISI 347HFG bal 18,2 11,5 Mn,Cu,Si,Mo 1) FM: filler metal (lisäaine) ja P: plate (perusaine ) Taulukko 1. Päällehitsausten merkitys korostuu erityisesti tapauksissa, joissa olemassa oleva kattilalaitos halutaan muuntaa polttamaan heikompi laatuista ja suuremman korroosioriskin aiheuttavaa polttoainetta. Hitsauspinnoite hitsataan yleensä pintaan joko 1tai 2-kerroshitsinä. Tästä johtuen on noudatettava erityistä huolellisuutta oikean lisäaineen ja hitsausmenettelyn valinnassa sekä itse hitsaustyössä. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 22 jossa lämmöntuonti kappaleeseen on rajoitetumpaa perinteiseen MIG/MAG-menetelmään verrattuna, tai MIG/MAG/TIG-menetelmien yhdistelmä, jossa MIG/MAG:lla tuotetaan ensimmäinen hitsauspinnoitekerros, jonka karkea pinta uudelleen sulautetaan TIG:llä tasaisemman pinnan aikaan saamiseksi. On tärkeää, että hitsauspinnoite ei aiheuta putken mekaanisten ominaisuuksien alenemista. Kaksikerroshitsissä pinnoitteen ominaisuuksia voidaan säädellä helpommin. Jättämällä riittävän pitkä osuus pohjaputkea näkyviin varmistetaan, ettei pinnoitekerrosta pääse sekoittumaan hitsisulaan. Pinnan tasoittumisen lisäksi samalla mahdollistuu ensimmäisen pinnoitekerroksen muodostaman hitsin muutosvyöhykkeen, HAZ, lämpökäsittely. Hitsauspinnoitekokeissa mukana olleet materiaalit. peittävyysongelmat, hitsiaineen liiallinen sekoittuminen perusaineen kanssa (korroosion kannalta oleellisten alkuaineiden liukeneminen, pinnan liian suuri rautapitoisuus ja madaltanut kromipitoisuus) sekä jyrkähköt pinnan profiilimuutokset. Laboratoriossa tehtyjen korroosiokokeiden lisäksi on tärkeää saada tietoa hitsauspinnoitteiden korroosiokestävyydestä myös niiden todellisissa käyttöolosuhteissa, sillä laboratoriokokeissa ei pystytä simuloimaan kaikkia korroosioon vaikuttavia prosessiparametreja
Uusien ratkaisujen yhteisenä tavoitteena ovat entistä kilpailukykyisemmät vaihteistoratkaisut tuulivoimaloihin.. Vuosien 2014-2016 aikana DIMECC BSA-ohjelmaan osallistuminen on edistänyt Moventaksen tutkimusja tuotekehitystoimintaa monilla eri teknologia-alueilla. Pitkäjänteisten ja sovelluslähtöisten teknologioiden kehitys on tarpeen myös raskaan koneenrakennuksen toimijoiden keskuudessa asiakkaita houkuttelevien tuotteiden luomiseksi. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 23 Materiaalitekniikka siivittää tuulivoimavaihteiston kilpailukykyä Kaisu Soivio ja Jukka Elfström Kansainvälisillä kilpailluilla markkinoilla menestyminen edellyttää tuotteelta erinomaista teknistä suorituskykyä sekä hinnan ja laadun oikeaa suhdetta
Momenttitiheydellä (Nm/kg) mitataan vaihteiston kykyä viedä läpi roottorin siipien liikkeen aiheuttama pyörimismomentti generaattorille vaihteiston massaan nähden. Roottorin noin 10 kierrosta minuutissa pyörimisnopeus nostetaan noin 1200-2000 kierrokseen minuutissa – vaihteistolliset tuuliturbiinit soveltuvat paremmin vaihtelevimpiin tuulioloihin kuin niin kutsutut suoravetoiset. Koska ADI poikkeaa luokituslaitosten valmiiksi teknisissä ohjeissaan hyväksymistä valumateriaaleista, vaatii materiaalin käyttöönotto lisäksi mittavat hyväksyttämistestausjärjestelyt. Testien tuloksista kävi ilmi, että hampaan tyven laadulla oli arvioitua suurempi vaikutus testitulosten hajontaan. Suomessa noin 400 henkilöä työllistävän Moventaksen kilpailuedut alan huomattavasti suurempiin toimijoihin nähden ovat ketteryys ja määrätietoinen teknologiaja tuotekehitys. Poliittisten päätösten ohella kasvu perustuu myös markkinaehtoisuuteen. Tästä aiheutuu paine myös tuuliturbiinien komponenttitoimittajille laskea komponenttien, kuten vaihteistojen, hintaa. Hampaan pinnan väsymislujuus riippuu pinnankarheudesta ja kovuudesta. NoCMa projektissa Moventas on keskittynyt selkiyttämään seuraavan sukupolven tuulivoimavaihteiston vaatimuksia kovimmin kuormitetun yksittäisen valukomponentin, planeetankantajan, osalta ja mahdolliset materiaalit ja valmistusmenetelmät, jotka voisivat vastata kasvaneisiin vaatimuksiin siten, että kustannusvaikutus olisi kokonaisuuden kannalta positiivinen. Standardin sallimista mitoitusarvoista voidaan poiketa, jos kattavalla testaamismenettelyllä on osoitettu väsymislujuusarvojen täyttyvän 1 %:n vauriotodennäköisyydellä. Hampaan tyven väsymislujuus on hiiletyskerroksen lisäksi riippuvainen perusaineen kovuudesta hiiletyskerroksen alla. Valurautaa on ennen kaikkea kotelorakenteissa, mutta myös voimaa siirtävissä komponenteissa kuten planeetankantajissa ja momenttituessa, joka kiinnittää vaihteiston turbiinin runkoon. Tyven väsymislujuutta testataan yksittäisten hampaiden taivutuskokeilla. GeFa-projektissa tyven väsymislujuuden parannusta tavoiteltiin uudella hiiletyskarkaisuteräksellä. Momenttitiheämmät vaihteet vaativat lukuisia teknologiaharppauksia Edellä mainittujen teknologiaprojektien lisäksi Moventaksella on kehitteillä lukuisia muita tuulivoimateknologian ja erityisesti Moventasen kilpailukykyä parantavia projekteja. Korkeampi tehotiheys pienentää tuuliturbiinin investointikustannuksia, nostaa kapasiteettia ja luotettavilla ratkaisuilla toteutettuna myös käyttökustannukset alenevat. Kestoiän ja kuormankantokyvyn lisäksi on oleellista selvittää mitä mahdollisesti hammaspyöristä käytössä irtoava pinnoite aiheuttaa voiteluöljylle. Innovatiivisia ratkaisuja vaaditaan, jotta kustannusten lasku onnistuu kestävästi. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 24 Suomalaista voimansiirto-osaamista uusiutuvan energian markkinoilla edustava jyväskyläläinen Moventas keskittyy tuuliturbiinien vaihteistojen tuotantoon. Tämänhetkinen päätuote on 3 MW:n tuulivoimalan vaihteisto, mutta kehitystrendi osoittaa edelleen kasvua myös maalle rakennettavien tuulivoimaloiden nimellistehon osalta. Pinnoitteiden osalta testejä jatketaan todellisen kuormankantokyvyn lisäyksen selvittämiseksi ja täyden mittakaavan kokeissa. Moventaksen vaihteistoissa käytetään hiiletyskarkaistuja hammaspyöriä, joiden väsymiskestävyys on erinomaisella tasolla pinnan kovuuden ja hiiletyskerroksen puristusjännitystilan ansiosta. Tuotteet viedään ulkomaalaisten tuuliturbiinivalmistajien tehtaille eri puolille maailmaa. Tavanomaisesti käytössä olevat pallografiittivaluraudat ovat ferriittisperliittisiä standardin SFS-EN 1563 mukaisia laatuja, joiden standardin mukaiset murtolujuudet vaihtelevat 400 ja 800 MPa välillä. Tuuliturbiinivaihteiston massa koostuu raskaalle koneenrakennukselle tyypillisesti valtaosin valuraudasta ja teräksestä. Nämä parametrit eivät kuitenkaan anna pelivaraa merkittävälle pinnan väsymislujuuden parantamiselle, vaan tutkimusprojektissa tutkittiin pinnoitteen vaikutusta pinnan väsymislujuuteen. Planeetankantajan monimutkainen geometria ja vaatimukset kasvavasta lujuudesta ovat karsineet useimmat vaihtoehdoista ja jäljellä on lämpökäsitelty valurauta ADI (SFS-EN 1564). Testauksessa tulee testata olemassa oleva materiaali ja valmistusprosessi sekä uusi ratkaisu ja hyödyksi voidaan lukea tämä erotus, ei eroa standardin arvoihin. DIMECC BSA-ohjelman tutkimusprojekteissa NoCMa ja GeFa, joissa Moventas on ollut mukana, on keskitytty kahteen ensiksi mainittuun momenttitiheyden kasvattamisen kannalta ratkaisevien teknologioiden kehitystyöhön. Testauksessa tulee käyttää porrasmenetelmää. Kuorman kasvattaminen laakerissa vaatii usein koon kasvattamista, mikä sotii vaihteen pienentämistavoitteita vastaan. Hampaan pinnan väsymisilmiöt näkyvät pinnan hilseilynä ja pinnan kuoriutumisena. Tehotiheyden kasvattamiseksi suunnitteluarvoja tulisi pystyä kasvattamaan standardissa määritetyistä arvoista. Alustavista tuloksista voidaan kuitenkin arvioida uuden teräksen tuovan noin 12-15 %:n kasvun tyven väsymislujuuteen. ADI (Austempered ductile cast iron) on ausferriittinen pallografiittivalurauta, jonka määritelmä on ainestandardin mukaan ”Ausferriittinen pallografiittivalurauta on rautapohjainen valumateriaali, jossa hiili esiintyy pääasiassa grafiittipalloina ausferriittisessä matriisissa.” Sen juuret juontuvat suomalaiseen keksintöön (”Kymenite”) 1970-luvulla Högforsin valimolla Karkkilassa. Näiden komponenttien kuormankantokyky on yksi tehotiheyden kannalta kriittisistä tekijöistä. Moventaksella on valittu teknologiakeskeinen lähestymistapa ja tavoitteena on kehittää entistä momenttitiheämpiä vaihteistoja. Gear fatigue – hammaspyörien väsymiskestävyys Kuorma siirtyy vaihteiston läpi hammaskosketusten välityksellä. Novel Cast Materials – kuormankantokykyä lämpökäsitellystä valuraudasta Tuulivoimavaihteiston kuormaa kantavat valukomponentit altistuvat käytössä vaihtuvalle kuormitukselle. Alustavat testit ovat olleet lupaavia, tulosten perusteella on oletettavissa noin 20 % parannus pinnan väsymiskestävyyteen. Pinnan väsymislujuutta testataan FZGtesterillä, jossa hammaspyöräparia pyöritetään kuormitettuna. Testit ovat erittäin aikaa vieviä. Kokonaisuudesta ei voida sivuuttaa laakereita, jotka ovat kriittisessä roolissa tuulivoimavaihteistoissa etenkin luotettavuutensa ja koon kanssa korreloivan kuormankantokykynsä vuoksi. Hammastettujen komponenttien kuormankantokyky jakautuu hampaiden tyven ja pinnan väsymiskestävyyteen. Toinen ratkaiseva tekijä on hammastettujen teräksisten komponenttien kuormankantokyky, joka jakautuu hampaiden tyven sekä pinnan väsymiskestävyyteen. Kehittyneillä suunnittelumenetelmillä, kuten tietokoneavusteisella topologiaoptimoinnilla, näistä raudoista on materiaaliominaisuuksien ja luokituslaitosten mitoitussääntöjen sallimissa rajoissa ulosmitattu niiden kapasiteetti. Maalle rakennettavan tuulienergian investointija operointikustannuksista koostuvat kokonaiskustannukset ovat laskeneet voimakkaasti viimeisten vuosien aikana ja eivätkä ennusteet osoita suunnan muuttuvan radikaalisti (Lähde: MAKE consulting report, Global Wind Turbine market trends 2015). ADI:n mekaaniset ominaisuudet vetävät vertoja suurlujuusteräksille ja sen valmistettavuus on samalla tasolla perinteisesti käytettyjen pallografiittivalurautojen kanssa. Yhtenä tärkeänä projektina Moventak. Vuonna 2015 liki puolet energiantuotannon kasvusta maailmalla syntyi tuulivoiman kasvusta. Hiiletyskarkaistun teräksen pintakovuus riippuu hiilipitoisuudesta ja päästölämpötilasta. Hampaan tyven väsymislujuuden pettäessä hammaspyörästä ir toaa taivutuskuormituksessa hammas. Sen luotettava valmistaminen tämän kokoluokan komponentteihin vaatii kuitenkin vielä tutkimusja kehitystyötä
Oleellisena kehitysvaiheena on myös tuotelaadun parantaminen. Teknologiaprojektit AVANTI: Kehitetään prosessisimulointityökalua, jonka avulla pystytään lisäämään tuuliturbiinin energiantuottoa käyttöprosesseja optimoimalla. Projektin myötä on saatu Moventakselle hyötyjä mm. Muita huomionarvoisia projekteja ovat mm. BSA GeFa: Hammaspyörän hampaiden; kyljen ja tyven kuormankantokyvyn lisääminen. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 25 sella on ollut käynnissä liukulaakeriteknologian käyttöönotto tuuliturbiinivaihteissa. Tähän liittyen Moventaksella on ollut pitkään käynnissä reaaliaikaisen tuotelaadun seurantamenetelmän ja toimintamallien kehittäminen. kehittyneen prosessisimulointiympäristön käyttöönotto, jolla pystyään simuloimaan vaihteen käyttäytymistä, voitelua ja lämmönsiirtoa erilaisissa olosuhteissa. Haasteina liukulaakereissa on riittävä voitelu erilaisissa käyttöolosuhteissa, esimerkiksi kylmäkäynnistys jopa -30 o C:n lämpötilassa ja rajoitettu voitelu painevoitelun kadotessa äkillisesti. Gearform: Hammaspyörän hampaiden tyven kuormankantokyvyn lisääminen uudella valmistusmenetelmällä. CAP: Keskitetyn laatuja prosessitietoa keräävän järjestelmän rakentaminen ja tiedon hyödyntäminen tuotannon optimoinnissa ja uusien tuotteiden kehityksessä. Kun yllämainitut kehitteillä olevat teknologiat saadaan käyttöön, rajoittavaksi teknologiaksi tulevat konseptista ja lokaatiosta riippuen vierintälaakerit, jotka tulee korvata kehittyneillä mutta silti kompakteilla liukulaakereilla. Vaihteisto (Moventas).. voiteluaineen optimoinnin myötä sekä sillä, että osa testaamista on pystytty digitalisoimaan. Kehitysprojektin myötä kehitetyllä optimoidulla toimintatavalla voidaan saavuttaa merkittäviä säästöjä asiakkaalle optimoidun kylmäkäynnistysprosessin myötä. Kaupallisten toimittajien antamat suuntaa-antavat arvot eivät ole olleet riittävän toimivia suuriviskositeettisillä öljyillä, joita käytetään tuuliturbiinivaihteissa. DEMAPP: Jo päättynyt FIMECC-ohjelma, joka Moventaksen osalta keskittyi hammaskosketuksen kitkan ja väsymisenkeston tutkimiseen sekä liukulaakereiden soveltamiseen tuuliturbiinivaihteissa. Erityisen tärkeä tämä on vaihteen ensimmäisellä planeettaportaalla. Tätä teknologiaa Moventaksella on testattu jo useiden vuosien ajan komponenttitasolla ja seuraava askel on viedä liukulaakeriteknologia käytännön kenttätestiin valitun asiakkaan kanssa. http://www.moventas.com http://www.twitter.com/moventasgears http://www.linkedin.com/company/moventas Kaisu Soivio ja Jukka Elfström Moventas Oy Jyväskylä 3MW Exceed -sarjan vaihde (Moventas). BSA NoCMa: Valettujen osien kuten planeetankantajien kuormankantokyvyn lisääminen ja komponenttien keventäminen. Projektissa on lisäksi määritetty testaamalla lukuisten vaihteen voitelukomponenttien käyttäytymismalleja
1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 26 Ultralujien terästen käyttö lisääntyy entisestään lähivuosina ja markkinoita hallitsevat ne, jotka osaavat suunnitella sekä valmistaa tuotteet näistä tulevaisuuden rakennemateriaaleista. Ultralujat rakenneteräkset Koska koko ajan tarvitaan yhä suorituskykyisempiä teräsrakenteita, vahva ja ohut voittaa. Käytettävän teräksen on oltava lujempaa ja ohuempaa, jotta siitä voidaan valmistaa. Ultralujien terästen ominaisuudet lopputuotteeseen osaavan suunnittelun ja valmistuksen avulla Pertti Mikkonen, Timo Björk, Tuomas Skriko ja Niko Tuominen tarpeen parantaa ja tehostaa rakenteiden suunnitteluosaamista sekä hallita tuotteiden valmistus täsmällisemmin, jotta perusmateriaalin ominaisuudet ja hyödyntämispotentiaali säilyvät koko tuotantoprosessin läpi aina asiakkaalle tai loppukäyttäjälle asti. Perinteisen teräksen korvaaminen ultralujalla teräksellä luo kokonaisvaltaisen DIMECC:n BSAja MANU-ohjelmassa SSAB ja Lappeenrannan teknillinen yliopisto ovat tutkineet ultralujista rakenneteräksistä hitsattujen rakenteiden lujuusteknistä laatua, käyttäytymistä ja kestävyyttä sekä staattisessa että väsyttävässä kuormituksessa ja mitoitusmenetelmiä, joiden avulla voidaan suunnitella ja valmistaa kehittyneitä hitsattuja rakenteita vaativiin sovelluskohteisiin
Erinomainen taivutettavuus ja pinnanlaatu . 14 % Strenx 700 MC Plus 3-12 mm . Strenx 700 -rakenneteräksen etuja ovat mm.: . Hitsattavuus mukaan lukien hitsin muutosvyöhykkeen erinomainen lujuus ja sitkeys . Keveämmät laitteet vähentävät maaperälle aiheutuvia haittoja. Strenx-teräkset soveltuvat erinomaisesti kevyempien ja lujempien nostovälineiden valmistamiseen: ulottuvuuden kasvu tekee niistä kilpailukykyisempiä, samoin lisääntynyt työskentelykorkeus ja työskentelyala. Aiempaa keveämpien laitteiden käyttö takaa suuremman hyötykuorman, pienemmän polttoaineen kulutuksen ja paremman suorituskyvyn turvallisuudesta tinkimättä. Taitavalla suunnittelulla teräsrakenteen painoa voidaan pienentää kymmenillä prosenteilla. Tässä artikkelissa on käsitelty Strenx 700, Strenx 700 MC Plus ja Strenx 960 MC -terästen hitsausliitosten ominaisuuksia ja tutkimustuloksia sekä staattisesti että väsyttävästi kuormitetuissa rakenteissa. Tyypillisiä käyttökohteita ovat kehittyneet nostolaitteet, kuten liikkuvat nosturit sekä kevyemmät kuljetusratkaisut ja komponentit. Kuvissa 2 ja 3 on esitetty molempien tutkittujen liitostyyppien periaatekuvat. Näissä levyissä on lujuustasoon nähden erinomainen paksuustarkkuus ja pinnanlaatu, mikä parantaa lopputuotteiden valmistettavuutta ja viimeistelyä. Staattinen kestävyys Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa on tutkittu ultralujien terästen hitsausliitosten kestävyyttä ja käyttäytymistä sekä staattisessa että väsyttävässä kuormituksessa. 7 % 1) Standardin EN 10149-2 mukaisesti yli 8 mm paksuuksilla myötölujuuden vähimmäisarvo voi olla 20 MPa mainittua pienempi. Kuljetusvälineen painoa keventämällä hyötykuormaa voidaan kasvattaa. Kuljetusalalla halutaan usein lisää hyötykuormaa ja pienempää polttoaineen kulutusta. Erinomainen iskusitkeys, joka on tärkeä ominaisuus murtuma-alttiutta vastaan Strenx 700 MC Plus on erikoisluja rakenneteräs, joka erinomaisen kylmämuovattavuutensa ja iskusitkeytensä, . Strenx 960 MC vastaa EN 10149-2 -standardissa S960MC-teräkselle asetettuja vaatimuksia ja ylittää ne. Staattisia vetokokeita on tehty levyrakenteiden liitosten lisäksi erilaisille rakenneputkiliitoksille (Xja K-liitos), joissa perusmateriaaleina on käytetty Strenx Tube 700MLH ja Strenx Tube 960MH, jotka ovat Strenx 700 MC Plus ja Strenx 960 MC -levymateriaaleista kylmämuovaamalla valmistettuja rakenneputkia. Paras keino lisätä terästuotteen ja teräsrakenteen kilpailukykyä on käyttää lujempaa terästä ja pienentää levynpaksuuksia. Kuvassa 2 on esitetty X-liitoksen koejärjestely ja näitä liitoksia on tutkittu lähinnä vetokuormitettuina. Taulukossa 1 on kerrottu case-esimerkeissä käytettyjen terästen mekaaniset ominaisuudet. Tyypillisiä käyttökohteita ovat erilaiset kantavat rakenteet vaativissa olosuhteissa. Strenx 700 on rakenneteräs, jonka myötölujuus on paksuudesta riippuen vähintään 650-700 MPa. 650 MPa 710-900 MPa . Strenx 700E (S690QL-vaatimusten mukainen) on saatavana levypaksuuksina 4-160 mm ja Strenx 700F (S690QL1-vaatimusten mukainen) on paksuuksina 4-130 mm. 650 MPa 780-930 MPa . Kuvan 3 K-liitoskokeiden koejärjestely on suunniteltu vastaamaan todellisen kattorisTeräslaji Paksuus min-max Myötölujuus R eh tai R p0,2 Murtolujuus R m Murtovenymä A 5 Strenx 700 4-53 mm . Kuorma-autoista, perävaunuista, raitiovaunuista ja linja-autoista on saatava entistä kevyempiä samalla kun suorituskykyvaatimukset kasvavat. 40 J / -60 °C, ansiosta sopii erittäin vaativiin käyttökohteisiin. Levyjen tasalaatuisuus toimituserästä toiseen, mitä kuvastaa erittäin tarkat toleranssit . Onpa kyse sadonkorjuusta puimurilla tai puutavaran keräämisestä harvesterilla – vahva ja kevyt laite merkitsee myös pienempää polttoaineenkulutusta, vähäisempää kulumista ja alhaisempia kustannuksia. 700 MPa 1) 750-950 MPa . Strenx 960 MC on kylmämuovaukseen soveltuva kuumavalssattu rakenneteräs, jonka myötölujuus on vähintään 960 MPa. Strenx 700 vastaa EN 10 025-6 -standardissa S690-teräkselle asetettuja vaatimuksia ylittäen ne. Liikkuvissa nostureissa ja kuormausnostureissa ultralujan teräksen käyttö mahdollistaa, ettei laitteen omapaino tieliikennekäytössä nouse liian suureksi. 13 % Strenx 960 MC 3-10 mm . ja alentavat kustannuksia. SSAB:n valmistamat ultralujat Strenx-teräkset myötölujuusluokissa 600-1300 MPa soveltuvat erinomaisesti vaativiin rakenteisiin, joissa vaaditaan keveyttä ja kestävyyttä. Sitä käytetään tyypillisesti erittäin vaativissa käyttökohteissa, jotka edellyttävät teräkseltä erinomaista taivutettavuutta, korkeaa iskusitkeyttä kylmissä olosuhteissa ja hyvää mekaanista leikattavuutta. Strenx-terästen mahdollistama painonsäästö. Toteutuva painonsäästö on aina rakennekohtainen ja riippuu teräksen lujuuden lisäksi rakenteen kuormituksesta ja suunnitteluratkaisuista. Näin nykyisistä terästuotteista samoin kuin asiakkaan suunnittelemista uusista rakenteista saadaan kevyempiä ja lujempia. Tutkimuksissa käytettyjen terästen mekaaniset ominaisuudet.. 960 MPa 1000-1250 MPa . 14 % (100)-160 mm . Keventyminen tuo mukanaan monia siihen liittyviä etuja mukaan lukien mahdollisuuden uudistaa muotoilua. 700 MPa 780-930 MPa . 14 % (53)-100 mm . Strenx-terästen tarjoama painonsäästöpotentiaali on esitetty suuntaa antavasti kuvassa 1. Maatalouden ja metsätalouden sovelluksissa mahdollisimman suuri hyötykuorma ja alhainen oma paino parantavat suorituskykyä Kuva 1. Muotoilun merkitys kilpailutekijänä onkin korostumassa metalliteollisuuden tuotteissa. Taulukko 1. Esimerkiksi kymmenen prosentin hyötykuorman lisäys tarkoittaa, että joka kymmenes reissu voidaan jättää tekemättä. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 27 entistä kestävämpiä ja kevyempiä tuotteita. Strenx 700 MC Plus vastaa EN 101492 -standardissa S700MC-teräkselle asetettuja vaatimuksia ylittäen ne
Molemmissa tapauksissa liitoksen deformaatio on mitattu. Vetokuormitetun liitoksen uumasauvaan lähelle hitsiä syntyy itseasiassa momenttia, joka johtuu edellä mainitusta sekundäärisestä ilmiöstä. lopputuotteeksi asti. seuraavista aiheista: . Se vaatii kuitenkin enemmän tietoa, taitoa sekä yhteistyötä suunnittelun ja valmistuksen välillä. Rakenneputkikokeilla tehdyt staattiset liitoskokeet ovat osoittaneet, että Strenx Tube 700MLH ja Strenx Tube 960MH -materiaaleista tehdyt rakenneputkiliitokset ovat herkkiä liitosgeometrian muutoksille. EC 3 ja IIW) perusteella riippumaton teräksen lujuudesta. Tämä pitääkin paikkaansa ”worst case” ja ”normaali konepajalaatu” -tapauksissa, mutta parantamalla hitsattujen rakenteiden lujuusteknistä laatua ja tämän lisäksi ymmärtämällä kuormitusten, jännityskeskittymien sekä jäännösjännitysten globaalien ja lokaalien vaikutusten monimutkainen kokonaisuus on mahdollista säilyttää ja hyödyntää ultralujien terästen perusmateriaalien hyvät ominaisuudet sekä potentiaali koko tuotantoketjun läpi raaka-aineesta aina Kuva 2. Tämä johtuu lujasta teräksestä hitsatun liitoksen pienemmästä venymäkapasiteetista, jonka avulla liitosalueen paikalliset jännityskeskittymät tasoittuvat. Ultralujien terästen väsymiskestävyystutkimuksia on suoritettu mm. Hitsausprosessin (MAG, laser. Kuva 3. Tähän käytetään apuna elementtimenetelmää, josta esimerkkinä kuvassa 4 on esitetty X-liitoksen jännitysjakauma kuormitetun uumasauvan ainevahvuuden yli. Rakenneputkiliitostutkimusta elementtimenetelmän avulla. Rakenneputkesta hitsatun X-liitoksen koejärjestely. Nämä sekundääriset ilmiöt voivat vaikuttaa oleellisesti rakenteen kapasiteettiin, kun lujia teräksiä käytetään ja niiden staattinen kuormankantokyky on ratkaisevassa roolissa. Kuva 4. Rakenneputkesta hitsatun K-liitoksen koejärjestely ja periaate. Nykyiset tutkimukset keskittyvät rakenneputkiliitoksen riittävän a-mitan määrittämiseen ja liitosgeometrian vaikutuksen tutkimiseen sekundääristen ilmiöiden kannalta. Liitoksia, ja varsinkin hitsejä, on mahdollista ja tarpeellistakin optimoida, mutta tämä alue tarvitsee vielä lisää tutkimuksia. Väsymiskestävyys Hitsattujen rakenteiden väsymiskestävyys on yleisten standardien ja ohjeistuksien (esim. Rakenneputkiliitoksissa, varsinkin K-liitoksen tapauksessa, syntyy usein liitoksen kestävyyden kannalta haitallisempia sekundäärisiä jännityksiä hitsin alueelle ja Kliitoksien testauksessa tätä ilmiötä on mitattu tarkemmin asettamalla useampia siirtymäantureita liitosalueelle. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 28 tikon kriittisen liitoksen käyttäytymistä. Tämän seurauksena ultralujista teräksistä hitsatuissa rakenteissa on mahdollista saavuttaa parempi väsymiskestävyys verrattuna matalalujuuksisiin teräksiin. Lisäksi on tutkittu Strenx 700 -teräksestä valmistetun rakenteen hitsausliitosten väsymiskestävyyttä yksittäisissä liitostesteissä sekä myös käytännön sovelluskohteessa, josta saatuja tuloksia on esitetty tässä numerossa olevan Sandvik:n artikkelin yhteydessä. Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa on suoritettu paljon kokeellista väsymistutkimusta Strenx 960 MC -teräksestä hitsatuille rakenteille ja liitoksille, joissa valmistusparametreja tutkimalla ja analysoimalla on pyritty parantamaan rakenteiden lujuusteknistä laatua ja sen seurauksena niiden väsymiskestävyyttä. X-liitoskokeita on huoneenlämpötilan lisäksi tehty myös kylmässä (-20…-40 °C)
Ultralujasta teräksestä hitsattujen kiinnitysliitosten väsymiskestävyys havaittiin olevan korkeammalla tasolla kuin EC 3 -standardissa esitetty väsymisluokka. Väsymiskestävyyden heikkeneminen läpihitsautumisasteen kasvaessa yli 1.0 selittyy sillä, että näissä tapauksissa liitoksen juuren puolen geometria ei muodostu pituussuunnassa jatkuvaksi ja tasaiseksi, koska hitsaustapahtumassa perusaineen tukivaikutus hitsisulan käyttäytymiseen puuttuu. S960-teräksen kaarijuotto, kuva 8. MAG-, laser-MAG-hybridija laserhitsattujen S960-päittäisliitosten väsytyskoetuloksia ja hiekuvia. Näissä tapauksissa läpihitsautumisasteella on suurempi merkitys ja tunkeuman hyödyntäminen tai viistettyyn railoon hitsaaminen läpihitsautumisen varmistamiseksi parantaa väsymiskestävyyttä huomattavasti verrattuna pienaliitokseen. Käytännössä kiinnitysliitokset ovat usein kotelorakenteissa, joissa taivutuksen lisäksi niihin kohdistuu myös kotelon poikkileikkausta vinouttava kuormitus. . Kuva 7. TIG-jälkikäsiteltyjen S960teräksestä hitsattujen pienaliitosten väsymiskestävyys, kuva 6. Tuloksista on kuitenkin otettava huomioon, että ne rajoittuvat vain kyseiseen rakenteeseen ja kuormitustapaukseen. . S960-kiinnitysliitosten väsytyskoetuloksia ja hiekuvia.. S960-teräksen kaarijuottotutkimuksissa käytettiin ohutlevyjen sijaan ainevahvuudeltaan 8 mm levyaihioita, mikä osaltaan aiheutti haasteita juotteen tartunnan ja liitosgeKuva 5. Eri hitsausprosesseilla ja lisäaineilla ei havaittu olevan suoraa vaikutusta S960-päittäisliitosten väsymiskestävyyteen, vaan mahdolliset valmistuksen sovitusvirheet sekä hitsauksen aiheuttama liitosgeometria ja tietyissä tapauksissa reunahaavat yms. Kuva 6. TIG-jälkikäsitellyillä S960-pienahitseillä saavutettiin standardien ja normien ohjearvoja korkeampia väsymiskestävyystuloksia, mutta käytännön rakenteissa on otettava huomioon, että kuormituksen jännityssuhteen kasvaessa TIG-jälkikäsittelyn parannusvaikutus väsymiskestävyyteen heikkenee. epäjatkuvuuskohdat määrittivät koekappaleiden väsymiskestoiän. S960-teräksestä hitsattujen kiinnitysliitosten väsymiskestävyys, kuva 7. . Väsytystestit suoritettiin taivutuskuor mitetuille I-palkkirakenteille, mikä selittää sen, että läpihitsautumisasteella pienahitsistä lähes läpihitsattuun liitokseen ei ollut merkittävää vaikutusta rakenteen väsymiskestävyyteen. TIG-jälkikäsiteltyjen S960-pienahitsien väsytyskoetuloksia sekä hiekuvat ennen ja jälkeen TIG-käsittelyn. Nämä tekijät on otettava huomioon tarkasteltaessa julkaisuja tai artikkeleita, joissa eri hitsausmenetelmillä saadaan eroja rakenteiden väsymiskestävyyteen. Tietyissä tapauksissa tämä johtuu useinkin siitä, että toiset hitsausprosessit on toteutettu menetelmälle optimaalisilla parametreilla, kun vertailumenetelmät on ehkä hitsattu jopa keskiarvolaatua heikomman tason tuottavilla parametreillä. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 29 MAG-hybridi, laser) ja -lisäaineen (aliluja, tasaluja) vaikutus S960teräksestä hitsattujen päittäisliitosten väsymiskestävyyteen, kuva 5
Kaarijuottoprosessi on herkkä parametrien ja olosuhteiden muutoksille, mutta tulosten perusteella liitosten väsymiskestävyydet olivat hyvällä tasolla ja lisätutkimusten avulla voidaan saada täydentävää tietoa kaarijuoton parannusvaikutuksista ultralujien terästen väsymiskestävyyteen. 28: 2. pp. Vol. ISTS 15, Proceedings of the 15th International Symposium on Tubular Structures, 2015. Ultralujan teräksen kaarijuotto. Diplomityö. EC 3 ja IIW), joiden on havaittu olevan tietyissä tapauksissa melko konservatiivisia. Effect of the Kuva 8. 110-120 Lehtoviita L. Marine Structures, 2015. Vol. 3R/4Rväsymismitoitusmenetelmä Kuten edellä mainittiin, on käytännön väsytyskoetuloksia verrattu tämänhetkisiin standardeihin ja ohjeistuksiin (esim. 3R-menetelmän on todettu soveltuvan sekä vakioamplitudisesti että vaihtuva-amplitudisesti kuormitettujen hitsausliitosten väsymiskestävyyden analysointiin. Tulevaisuudessa 3R-menetelmä laajennetaan kattamaan myös hitsauslaadun vaikutus, jolloin uutena parametrina analyyseihin lisätään hitsausliitoksen paikallinen geometria (rajaviivan pyöristys, r). Mahdollistaa kilpailukykyisten tuotteiden suunnittelun. International Journal of Fatigue, 2016. Mahdollistaa uusien väsytystestien täsmällisemmän suunnittelun. Lappeenrannan teknillinen yliopisto (LUT), LUT Kone. . Fatigue strength of TIG-dressed ultra-high-strength steel fillet weld joints at high stress ratio. 44. Pertti Mikkonen SSAB Europe ja Timo B jörk, Tuomas Skriko ja Niko Tuominen Lappeenrannan teknillinen yliopisto Teräsrakenteiden laboratorio. res ). Available online 23 December 2016. pp. Nykänen T., Björk T. Kaarijuotettujen S960-pienaliitosten väsytyskoetuloksia ja hiekuvia. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 30 ometrian jouhevuuden aikaansaamisessa. Vol. 3R/4R-väsymismitoitusmenetelmän hyödyt: . 557-565 Siltanen J., Skriko T., Björk T. Fatigue assessment of welded joints under variable amplitude loading using a novel notch stress approach. Tämän seurauksena syntyy 4R-menetelmä, joka on entistä tarkempi väsymismitoitusmenetelmä vaativien hitsattujen rakenteiden suunnitteluun. Journal of Laser Applications, 2016. Ratkaisuna ongelmaan on Lappeenrannan teknillisen yliopiston Teräsrakenteiden laboratoriossa kehitetty edistyksellinen 3Rväsymismitoitusmenetelmä, joka nykyisistä menetelmistä poiketen ottaa huomioon jännitysvaihtelun (??) lisäksi myös materiaalin lujuuden (R m ), ulkoisen kuorman jännityssuhteen (R m ) sekä paikallisen jäännösjännitystilan (. International Journal of Fatigue, 2017. 1-9 Skriko T., Ghafouri M., Björk T. 288-310 Nykänen T., Mettänen H., Björk T., Ahola A. Mahdollistaa olemassa olevien väsytystestitulosten selittämisen ja ymmärtämisen. 94: 1. 63 p. Assessment of fatigue strength of steel butt-welded joints in aswelded condition – Alternative approaches for curve fitting and mean stress effect analysis. pp. pp. Effect of the secondary bending moment on K-joint capacity. Lisätietoja Björk T., Tuominen N., Lähde T. Lappeenranta, 2016. welding process and filler material on the fatigue behavior of 960 MPa structural steel at a butt joint configuration. . Tämän seurauksena, käyttäessään työssään näiden normien sisältämiä väsymismitoitusmenetelmiä, suunnittelija ei voi ulosmitata täysimääräisesti ultralujien terästen tarjoamaa potentiaalia väsyttävästi kuormitetuissa rakenteissa
Kuvassa 1 tyypillisiä 18-sylinterisiä gensettejä voimalaitosrakennuksen sisällä. Hyvä hitsattavuus selittyy hitsausmetallurgialla. perusteräs. hitsattujen teräsrakenteiden kriittinen mitoituskriteeri on väsymiskestävyys ja sen tutkimus on ollut viime vuosina Energy Solutions –divisioonassa vahvan kehitystyön kohteena. Todellisten hitsien UHCF-testaaminen nähdään WärtsiKuva 1. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 31 Moottoreiden sylinteritehot ovat kasvaneet kehityksen myötä. Gensetin hitsatut teräsrakenteet altistuvat käytön aikana moottorin herätevoimille ja sen myötä väsyttävälle kuormitukselle. Gensetin Kuva 2. reiden muodostaman yksikön – gensetin (generating set) – hitsattujen teräsrakenteiden kuormitukset ovat myös kasvaneet. Gensetin käyttöiän aikana värähtelysyklien lukumäärä lasketaan jopa kymmenissä miljardeissa, minkä vuoksi erityisesti UHCF-väsyminen (Ultra High Cycle Fatigue) on hallittava rakenteiden suunnittelussa. Rakennusmateriaalina käytetään pääasiallisesti S235rakenneterästä, joka on ns. Todellisten rakenteiden testaaminen on yleisesti hidasta sekä kallista ja rajoittuu yksittäiskappaleisiin. S235-teräksen tulevaisuuden saatavuus nähdään kuitenkin epävarmana. Voimalaitoksien koot ovat kasvaneet vuosien saatossa ja suurin toimitettu voimalaitos on ollut lähes 600 MW kokonaissähköteholtaan. Tämä on johtanut siihen, että voimalaitosmoottoreiden ja generaattoWärtsilän moottorija generaattoriyksiköiden teräsrakenteiden väsytystestausta Panu Kämäräinen ja Tero Lokasaari Wärtsilä Energy Solutions toimittaa mm. nelitahtimoottoreihin pohjautuvia voimalaitoksia globaalisti ympäri maailman. Väsytystestaus gigasykllialueella (UHCF) ja vieläpä todellisille teollisuuden hitseille on pitkälti tutkimatonta aluetta. Testiasetelma. S355-teräslaadun käyttö on noussut enenevissä määrin keskusteluihin ja sen laajempi käyttö on yksi selvitettävistä asioista. Väsytystestausta on tehty Suomessa ja maailmalla paljon, mutta iso osa testauksesta suoritetaan pienillä koesauvoilla ja pienillä syklimäärillä. Se on kyseiseen sovellukseen erinomainen hyvän hitsattavuuden vuoksi. 18-sylinterisiä gensettejä voimalaitoksen sisällä. Kuvassa on tyypillinen Wärtsilä Energy Solutions toimittama voimalaitoskokonaisuus. Malli tyypillisestä Wärtsilän toimittamasta voimalaitoskokonaisuudesta.
Väsytystestilaite Wärtsilä Energy Solutions rakennedynamiikkatiimistä Samuel Suvanto suunnitteli hitsausliitosten väsymisen tutkimista varten väsytystestilaitteen vuonna 2015, jotta tutkimattomiin kysymyksiin päästään kiinni. Näytteen jännityskenttä kuormituksen aikana. Ensimmäisten testien hitsattuna materiaalieina ovat olleet rakenneteräkset S235 ja S355, ja liitostyyppinä oli nurkkaliitoksen jalkopienahitsin juuren puolen väsyminen (a6, MAG-hitsaus umpilangalla). Väsytystestien tulokset, R=0,5.. Wärtsilä Energy Solutions -yksikön laatupäällikön Raimo Mäki-Reinin tarkastuksissa alle puolet toimittajista onnistuu pienahitsin hitsauskokeessa ja yleisesti vika löytyy hitsin juuren puolelta. Erityisen tärkeää on varmistaa pienahitsille onnistunut HAZ ja tunkeuma, mikä onnistuu ainoastaan laadukkaalla valmistusprosessilla. Toimittaja Teräs Hiiliekvivalentti (%) 1 S235JR+AR 0,26 1 S355K2+N (m) 0,40 1 S355K2+N (k) 0,43 2 S355MC 0,21 Taulukko 2. Wärtsilän rakenteissa käytetään noin 80 prosenttisesti pienahitsejä, joiden testaus on pienempää. Laite soveltuu kokoluokaltaan Wärtsilän käyttämien hitsausliitosten testaamiseen, ja sillä voidaan resonanssi-ilmiötä hyödyntäen tuottaa enimmillään 150 jännityssykliä sekunnissa. Kuva 5. Kuvassa oikealla olevaan osaan on sijoitettu tärymoottori, joka sopivalla värähtelytaajuudella saa kuvan vasemmalla puolella olevat massalevyt resonoimaan vaakatasossa, kohtisuorassa suunnassa näytteen hitsausliitosta vastaan. MAG-hitsausparametrit. S355 -terästen yhteydessä (m) viittaa matalampaan hiiliekvivalenttiin ja (k) korkeampaan hiiliekvivalenttiin. Näin hitsiin kohdistuu kuvan testikappaleen tapauksessa taivuttava, juuren puolta avaava jännitysheilahtelu. Nurkkaliitosten väsytystestauksesta tehTaulukko 1. Kuvassa 2 on esitetty laitteen testiasetelma ensimmäiselle väsytystestikappaleelle, jonka on suunnitellut Jani Paavilainen Rand Simulation OY:stä. Jännityskonsentraation ja sulamattoman juuren pituuden suhde. Täten 10 7 jännityssykliä saavutetaan alle vuorokaudessa, ja gigasyklialue, eli yli 10 9 sykliä, saavutetaan noin 2,5 kuukaudessa. Kuva 4. Juuren puolen väsytystestaus Keväällä 2016 laitteella aloitettiin ensimmäiset varsinaiset väsytystestaukset ja liikkeelle lähdettiin HCF-väsymisestä (High Cycle Fatigue). Niiden laadukkuuteen vaikuttaa visuaalisuus, geometria ja metallurgia suuresti. Toimittaja Toimittaja 1 Toimittaja 2 Tuotenimi VDG 15/60 tai OK Aristorod 12.50 VDG 16/60 Suojakaasu Ar+18CO 2 Ar+25%CO 2 Langanhalkaisija (mm) 1,2 1,0 Hitsausvirta (A) 330 330-340 340 260-280 Kaarijännite (V) 32,4 32,4 32,2 28-29 Hitsausnopeus (cm/min) 43 40-41 42 38-42 Kuva 3. Laadun vaihtelut halutaan hallita jatkossa myös väsymismitoituksessa. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 32 lässä tärkeänä, sillä prosessitarkastukset toimittajille ovat osoittaneet hitsauksen laadulliset haasteet. Saman tyyppisiä liitoksia on muun muassa gensetalustan kourulevyissä. Tutkimuksessa käytetyt teräslajit ja niiden hiiliekvivalenttien arvot. Jännitystasoa mitataan ja säädetään jatkuvasti venymäliuskoja käyttäen
Kuvissa 6-9 on esitetty kaikkien teräslaatujen hitseille tyypillisimpiä murtopintoja. Työn tarkoituksena oli tutkia hitsauksen sekä materiaalin laadun vaikutuksia liitoksen väsymiskestävyyteen sekä verifioida lovijännitysmenetelmän käyttöä kriittisten hitsiliitosten väsymismitoituksessa. Kuva 8. S355 (k) hitseissä oli vakavia hitsausvirheitä, kuten liitosvirheitä, läpitunkeumaa ja suuria metallisulkeumia.. Hitsin juuri on kuvien ylälaidassa. Tämän vuoksi jännitys mitattiin venymäliuskalla näytteen alapuolelta noin 3 cm etäisyydeltä hitsin juuresta. Silmämääräisen tutkimuksen perusteella S235 ja S355 (m) hitsit olivat laadultaan erittäin hyviä. Kuva 7. 105–107 sykliä). S235 hitseissä oli hyvä tunkeuma ja ne olivat muutenkin laadukkaita. Osassa S355 (m) hitsejä oli syvä tunkeuma (yllä), mutta osassa tunkeuma oli jonkin verran pienempi (alla). Tunkeuma S235 hitseissä oli erinomainen, kuva 6. Näin ollen erittäin suurten syklimäärien väsymiskestävyydestä ei voida tehdä näiden testien pohjalta minkäänlaisia johtopäätöksiä. Näytteiden toimittaja oli sama kuin S235 ja S355 (m) teräksillä ja myös hitsausparametrit olivat vastaavat (taulukko 2). Toimittaja 1:llä hyvälaatuisesta teräksestä tehdyt näytteet olivat järjestään erittäin laadukkaita. Diplomityössä vertailtiin myös terästen S235 ja S355 hitsattavuutta. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 33 tiin diplomityö [1] Paula Palmgrenin johtamassa huollon laboratoriossa ja tekijänä oli toinen allekirjoittanut, Panu Kämäräinen. Diplomityössä keskityttiin vain SN-käyrän alkupäähän, eli suhteellisen korkeilla jännitysväleillä tehtyihin ja pienen syklimäärän väsytyksiin (n. Hitsit tilattiin kahdelta eri toimittajalta. Väsytystestitulokset Kuvassa 5 on esitetty kaikkien artikkelin kirjoitusajankohtaan mennessä tehtyjen (ei ainoastaan diplomityössä tehtyjen) väsytystestien tulokset. Vaihtelua hitsauslaadussa oli erittäin hyvästä erittäin huonoon. Yhteenveto käytetyistä materiaaleista on esitetty taulukossa 1. Ainoat hitsausviat, mitä näistä näytteistä löydettiin, oli vähäinen huokoisuus. Jos käytettävä teräs on hyvälaatuista, ei S235 ja S355 -laatujen välillä ole hitsin väsymiskestävyydessä merkittävää eroa. Sen sijaan toimittaja 2:n hitsit olivat huonolaatuisia, vaikka käytössä oli helposti hitsattava S355 MC -teräslaatu (hiiliekvivalentti 0,21). Kuten kuvasta 3 nähdään, riippuu juuren jännitys voimakkaasti hitsin tunkeumasta: mitä suurempi tunkeuma, sen pienempi jännityshuippu hitsin juuressa vaikuttaa. Metallurgiset tutkimukset Näytteiden mur topinnat tutkittiin silmämääräisen tarkastelun lisäksi optisella mikroskoopilla, sekä valituille näytteille tehtiin myös elektronimikroskooppitarkastelu (SEM, Scanning Electron Microscope) ja EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) -alkuaineanalyysejä. Suuri merkitys hitsien väsymiskestävyyteen on siis hitsausprosessin onnistumisella. Pienillä jännitystasoilla ja suurilla syklimäärillä (> 10 7 sykliä) hajonta on todella suurta. Toistaiseksi näin suuriin syklimääriin on päästy vasta muutamalla näytteellä, joista suurin osa ei ole rikkoutunut testin aikana (runout). Teräksellä S355 (m) tunkeuma vaihteli erinomaisesta kohtalaisen hyvään, kuva 7. vaihteleva tunkeuma, laajat liitosvirheet ja läpisulaminen. Sulkeumat olivat muodostuneet, kun meKuva 6. Syvän tunkeuman hitseillä väsymislujuus oli noin kaksi kertaa suurempi verrattuna niihin hitseihin, joissa tunkeumaa ei ollut käytännössä ollenkaan. Muuten hitsit olivat oikein hyvälaatuisia. Diplomityön testeissä oli mukana yhteensä 40 näytettä. Kuvassa 4 on esitetty näytteen jännityskenttä FEMmallin avulla. Hitsausparametrit jokaiselle materiaalille on esitetty taulukossa 2. Myös todellisessa rakenteessa genset-alustassa suurimmat jännitysheilahdukset. Testejä on tehty kolmella eri jännitystasolla. Tästä huolimatta hitseissä ilmenneitä hitsausvikoja ja -virheitä olivat mm. Väsytystestilaitteen tuottama kuormitus on 90 % taivutusta ja 10 % vetoa ja käytetty jännityssuhde oli R = –1. Jo näistä tuloksista huomattiin väsytystestin tuloksissa eri terästen välillä suuria eroja. Työ toteutettiin yhteistyössä Wärtsilän Energy Solutions ja Services -divisioonien välillä. Testiotos sisälsi S235-laadun terästä yhdellä koostumuksella, sekä S355laadun terästä kolmella eri koostumuksella. Suurimmat huokoset olivat halkaisijaltaan vain alle 1 mm kokoisia. Kuvasta nähdään, että suurin jännitys on hitsin juuressa. Mitatun jännityksen avulla laskettiin hitsin juuren efektiivinen jännitys lovijännitysmenetelmää käyttäen. Tuloksia verrattiin IIW:n (International Institute of Welding) lovijännitysmenetelmän FAT225 suunnittelukäyrään [2], joka on myös merkitty kuvaan. Mittauspisteisiin on sovitettu sekä 50 %, että 97,7 % selviytymistodennäköisyyksien käyrät. Lovijännitysmenetelmällä voidaan laskea niin sanottu jännityskonsentraatiokerroin hitsin juuressa olevan loven pohjalle. Tässä tapauksessa onnistumisella tarkoitetaan sellaista lopputulosta, jolla saavutetaan paras mahdollinen väsymiskestävyys. S355 (k) hitsit olivat laadultaan erittäin vaihtelevia, kuva 8. Muutamissa näytteissä oli myös pisaranmuotoisia metallisulkeumia. Tuloksissa on myös vaihtelua, joka ei selity erisuuruisilla tunkeumilla, vaan syyt löytyvät muista laadullisista tekijöistä. Jännityskonsentraatiokerroin kuvaa hitsin juuressa vaikuttavan jännityksen ja venymäliuskalla mitatun jännityksen suhdetta toisiinsa. Erojen syynä ei ainakaan suurimmaksi osaksi ollut kuitenkaan itse materiaali, vaan pääasiassa erot johtuivat eri suuruisista tunkeumista: tunkeumalla nimittäin on merkittävä vaikutus pienahitsien juuren puolen väsymislujuuteen. Näytteiden liitostyypin vuoksi ei efektiivistä jännitystä voitu suoraan mitata hitsin juuresta
SEM-kuvia: a) Si-Mn-oksidisulkeuma hitsin juuressa b) Si-Mn-oksidiepäpuhtauksia liitosvirheen railopinnalla. Testilaite on osoittautunut toimivaksi ja suoritettujen HCF-testien tulosten perusteella ollaan sujuvasti siirtymässä kohti UHCF-alueen väsytystestausta. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 34 tallipisarat eivät hitsauksen yhteydessä ole sulautuneet muuhun hitsisulaan. Kuva 10. Toimittaja 2 käytti hitsausnäytteisiin materiaalina S355 MC, joka on termomekaanisesti valssattu hienoraeteräs. Tähän mennessä tehtyjen väsytystestausten ja metallurgisten tutkimusten tulosten perusteella Wärtsilässä ollaan päivitetty genset-alustojen laatuvaatimuksia. [2] Recommendations for Fatigue Design of Welded Joints and Components, IIW Fatigue Recommendations IIW-xxxx-13/XIII-2460-13/ XV-1440-13, International Institute of Welding (IIW), Paris, France, 2013, 158 s. Koostumuksensa ja hiiliekvivalenttinsa perusteella S355 MC on helposti hitsattava materiaali. Terästen S355 (k) ja S355 MC tapauksissa kuitenkin Si-Mn-oksidit olivat jääneet joko hitsin juureen muodostaen sulkeumia ja toisaalta kerääntyneet myös hitsirailon kylkiin. Löytyneet oksidit ovat seurausta tästä palamisreaktiosta. Si-Mn-oksideita syntyy yleisesti MAG-hitsauksessa. Hitsien tunkeuma oli selvästi vaatimattomampaa kuin toimittaja 1 valmistamissa näytteissä. Sen sijaan S355 (k) ja S355 MC terästen hitseistä löytyi erilaisia hitsausvikoja. Teräsrakenteet nähdään kustannustehokkaina rakenteina ja niiden väsymiskestävyys on hallittavissa Wärtsilän genset-sovelluksessa huipputason tieteellisellä osaamisella. Kuva 9. Samankaltaista epämetallista epäpuhtautta oli selvänä kerroksena myös liitosvirheiden alueella. Hitsausparametreistä voidaan havaita, että hitsausjännite ja varsinkin hitsausvirta ovat olleet toimittaja 2:lla selvästi pienempiä kuin toimittaja 1:llä. Suurimpana motivaationa väsytystesti tutkimukselle on hitsattujen teräsrakenteiden mitoituksen luotettava hallinta gensetsovelluksessa. Tämän johdosta myös hitsausenergia ja lämmöntuonti ovat olleet huomattavasti alhaisempia ja todennäköisesti olleet merkittävässä roolissa liitosvirheiden muodostumisessa. Työ on antanut oppia väsymiseen liittyvistä kriittisistä tekijöistä ja itse väsytystestauksesta. kuva 9. Tavallisesti oksidit nousevat hitsisulan pinnalle, eivätkä aiheuta liitokseen mekaaniseen lujuuteen vaikuttavia ongelmia vaan ainoa haitta on heikentynyt maalin kiinnipysyvyys. Löytyneitä sulkeumia ja epäpuhtauksia tutkittiin tarkemmin SEM ja EDS -tutkimuksilla. S355 MC, liitosvirheitä ja huono tunkeuma.. Panu Kämäräinen DI, Materials Expert Marine Solutions Wärtsilä Finland Oy panu.kamarainen@wartsila.com ja Tero Lokasaari DI, Senior Development Manager Energy Solutions Wärtsilä Finland Oy tero.lokasaari@wartsila.com Kuva 11. Kuvassa 11 on esimerkit SEM-kuvina molemmista tapauksista. UHCF-testauksella luodaan jatkossa Wärtsilän mitoituskriteerit gigasyklialueelle. Jotkin S355 (k) näytteet olivat päällisin puolin hyvälaatuisia. Eräinä piin ja mangaanin tehtävinä on poistaa palamisreaktiolla hitsisulasta happea ja epäpuhtauksia. Hitsausvirran pienuus on vaikuttanut myös voimakkaasti huonoksi jääneeseen tunkeumaan. Tutkimukset optisella mikroskoopilla vahvistivat S235 ja S355 (m) teräksiin tehtyjen hitsausten olevan hyvälaatuisia. Lähteet [1] Kämäräinen, Panu, High-Cycle Fatigue Testing of Fillet Weld Root Side Using Mockup Specimens, Diplomityö, Tampereen Teknillinen Yliopisto, Materiaaliopin laitos, Tampere, 2016, 97 s. UHCF-testejä tullaan suorittamaan usean testilaitteen voimin. Siksi vakavat hitsausvirheet ja niiden runsaus olivatkin yllätyksiä. Harmaa, läpikuultava sulkeuma S355MC hitsin juuressa. Hitsien juurissa oli kellertävän valkoisia ja läpikuultavan harmaita sulkeumia, kuten kuvassa 10. Lisäksi suurimmassa osassa näytteitä oli vakavia liitosvirheitä, esim. Tavoitteena on, että tulevaisuuden UHCF-mitoituskriteereillä hallitaan jäännösjännitykset, hitsausprosessi, erityyppiset liitokset, hitsausvirheet ja moniaksiaalinen väsyminen. Analyysit viittasivat kaikkien jäämien olevan piitä ja mangaania sisältäviä oksideita (Si-Mn-oksidi)
Suunnittelemalla koekappaleet huolellisesti saadaan mock-up-väsytyskokeissa yhdistettyä perinteisten koekappaleiden edut: tilastollisesti kattava koesarja voidaan ajaa varsin nopeasti käyttäen kuormituskehää, ja liitoksen geometria ja jännitysjakauma vastaavat pientä standardikoesauvaa huomattavasti paremmin todellisen kohderakenteen hitsausliitoksia ja rasituksia. Mock-up-koekappaleen etuna todellisiin komponenttikokeisiin nähden on, että koekappale voidaan kiinnittää suoraan kuormituskehän kiilaleukoihin, jolloin ruuviliitoksia ei tarvita ja koekappaleen tuenta on selkeästi määriteltävissä myös lujuuslaskentamalleissa.. Yleiskuva koekappaleiden suunnittelusta, valmistuksesta ja tutkimuksista on esitetty kuvassa 1. Tällaisella yksinkertaistetulla koekappaleella voidaan tehdä kustannustehokkaasti ja toistettavasti kuormaa kantavien hitsausliitosten väsytyskokeita mm. Kaikkia näitä hitsaavaan valmistukseen ja sen esivaiheisiin liittyviä tekijöitä ei aina kyetä sisällyttämään yleisesti käytetyin pienin koesauvoin tehtäviin laboratoriokokeisiin. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 35 Hitsien vikasietoinen väsymismitoitus Petteri Kokkonen, Pekka Nevasmaa ja Jouni Ahtiainen Hitsigeometrian paikallisilla vaihteluilla sekä liitettävien levyjen sovitusvirheillä ja kulmapoikkeamilla on merkittävä vaikutus hitsatun rakenteen väsymiskestävyyteen. Mock-up-koekappaleet sopivat kiinnityksiltään selkeinä mainiosti myös testikappaleiksi väsymislaskennan menetelmien kehitykseen ja validointiin. Tavoitteena oli luoda käyttökelpoisia työkaluja todellisen hitsatun rakenneosan väsymiskestoikään vaikuttavien tekijöiden laskennalliseen tarkasteluun. Jotta normaalin hitsigeometrian vaihtelun ja erilaisten sovitusvirheiden vaikutusta voidaan arvioida suunnittelussa ja lujuuslaskennassa, VTT:ssa kehitettiin vikasietoisen väsymismitoituksen menettelyjä, joilla voidaan mitata hitsien laadunvaihtelua, arvioida sen vaikutus hitsatun rakenteen väsymiskestävyyteen, määritellä laadunvaihtelulle hyväksymisrajat ja mitoittaa rakenne ennalta määritellylle laadunvaihtelulle. Mock-upväsytyskoekappaleet asettuvatkin perinteisten, pienin koesauvoin tehtyjen kokeiden ja varsinaisten komponenttikokeiden välimaastoon. Johdanto Hitsauksen näkökulmasta hyvä tuote on valmistettavissa hyvää konepajakäytäntöä noudattaen ilman erityistoimenpiteitä, eikä hitsauksen normaali laadunvaihtelu aiheuta väsymisvaurioita ja täten odottamattomia takuutai korjauskustannuksia. DIMECC MANU-ohjelman Digfosure-projektissa VTT Oy ja Sandvik Mining and Construction Oy tutkivat hitsauksen laadunvaihtelun vaikutusta todellista rakenneosaa jäljittelevien, liitosmuodoiltaan tuotantohitsejä vastaavien suuren mittakaavan mock-up-koekappaleiden väsymiskäyttäytymiseen. VTT Oy ja Sandvik Mining and Construction Oy kokeilivat MANU-ohjelman Digfosure projektissa yhteisenä konseptitarkasteluna, kuinka todellista rakenneosaa jäljittelevällä ja liitosmuodoltaan sitä vastaavalla mockup-väsytyskoekappaleella voidaan arvioida normaalin konepajavalmistuksen laadunvaihtelun vaikutusta kuormaa kantavan pienahitsatun T-liitoksen väsymiskestävyyteen vakioamplitudisessa kuormituksessa. käyttäen todellisia liitosmuotoja ja sisällyttämällä koekappaleisiin erilaisia sovitusvirheitä ja kulmapoikkeamia
VTT:n sovelluskehityksen perimmäisenä tavoitteena on hallita erilaiset liitosmuodot ja valmistuksen laadunvaihtelun vaikutus hitsattujen rakenteiden väsymismitoituksessa. Mitoituksen tavoite oli varmistaa, että koekappale murtuu hallitusti hitsin kohdalta eikä esim. Laskentamenetelmien kehityksessä on eduksi käyttää selkeää, mutta kuitenkin jännitysjakaumaltaan realistista koekappaletta. Momenttikehä tehtiin RHS-profiilista, jolloin koteloa ei tarvinnut erikseen koota hitsaamalla. Levyjen sovitusvirheet tuovat kokeisiin ja laskentaan tyypillisen konepajavalmistuksen realismia. kiinnityksistä tai perusaineen jännityskeskittymistä. Koekappaleen jousto suunniteltiin 10...20 Hz kuormitustaajuudelle, jolloin koesarja voitiin ajaa nopeasti. Toisesta hitsatusta koekappaleesta (kappale A) poistettiin kuona paineilmakäyttöisellä kuonahakulla ja Kuva 1. mm . Koekappaleen mallinnus ja laskentatulosten käsittely tehtiin parametrisena ja automatiKoekappaleiden mitoituslaskenta Nopea mitoitus parametrisella kuorimallilla Tarkistuslaskenta solidimallilla (ENS) Valmistus Väsytyskokeet Kuormitustasot Hitsaus Sandvik Oy, teräs SSAB Oy Leikkeet ja paloittelu KTS-mekano Oy Ju ha Ju nt un en , VT T ES Hitsigeometriat Murtopintatutkimukset S-N-käyrä ja FAT-luokka Digfosure, profile 113, B7OY2 m m Classification results z (A) = 11 mm z v (B) = 11 mm z h (B) = 15 mm u v = 0.02 . Hitsaustyössä pyrittiin tietoisesti pikemminkin liioitellun ’karkeaan’ valmistukseen, jotta koekappaleisiin saatiin sisällytettyä valmistuksen laadun hajontaa. Tällä tavoin oli mahdollista kokeilla, kuinka suunnitellut mock-up-koekappaleet soveltuvat poikkeamia sisältävien rakenneyksityiskohtien väsytystestaukseen. Koekappaleet valmistettiin Sandvikilla pyrkien ’normaalin konepajakäytännön’ mukaiseen hitsauslaatuun ja levyjen sovitustarkkuuteen (hitsiluokka C). Väsytyskoekappaleiden valmistus Koekappaleiden materiaaliksi valittiin tavanomainen rakenneteräs S355, jonka SSAB toimitti RHS-putkena. Kaksipuolisten pienahitsien a-mitta oli 7 mm ja hitsaus tehtiin käyttäen kolmea palkoa / puoli. Hitsin juuren puoli ei ole kriittinen taivutuskuormituksessa. Näin kappaleiden jälkikäsittely vastaa normaalia raskasta konepajavalmistusta. RHS-putkeen tehtiin kevennykset poraamalla ennen hitsausta. Sandvik Mining and Construction Oy:n Turun tehdas hitsasi koekappaleet yhtenä pitkänä 7 kappaleen kokonaisuutena lisäpaloineen; tästä paloiteltiin ja viimeisteltiin yksittäiset koekappaleet konesahalla, kuva 1. Liitostyypiksi valittiin yleisesti käytetty kuormaa kantava, kahdelta puolen pienahitsattu T-liitos, jolle on löydettävissä paljon vertailutuloksia. Lopullinen rakenne tarkasteltiin solidielementtimallilla käyttäen lovijännitysmenetelmää. kevennysten vaikutus sen jännitysjakaumiin tuo esiin käytännön mitoituslaskennan haasteet. mm u h = 0.037 . Vetolevyt ostettiin reunat koneistettuina leikkeinä alihankkijalta. Yleiskuva mock-up-koekappaleiden suunnittelusta, valmistuksesta ja tutkimuksista.. Hitsaus pitkänä vastaa normaalin hitsausliitoksen olosuhteita. Koekappaleiden suunnittelussa tehtiin tarkoituksellisesti pesäeroa laboratoriohitsauksessa tavoiteltavissa oleviin äärimmäisen korkeisiin FAT-luokkiin kuormaa kantamattomissa hitsidetaljeissa. Tavanomaisen jäysteenpoiston lisäksi ei tarvittu muuta hiontaa. Koekappaleita sovitusvirheineen voidaan käyttää myös FE-laskennan ja nopeaan väsymismitoitukseen soveltuvien menetelmien verifiointiin. = 88.5° a (A) = 7.6 m a (B) = 8.7 m eth (B) = 0.98 mm asymm = 4.4 mm R v = 2.2 mm R h = 1.5 mm h s = mm 10 5 10 6 10 7 Cycles to Failure , N 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 St re ss ra ng e, S [M Pa ] Test results Runouts Fitted linear regression curve 95 % upper confidence band 95 % lower confidence band Owen one-sided limit IIW FAT 225 design curve FAT ASTM FAT OWEN Pi rit ta Va ris , VT T Särö AS TM E7 39 -1 SN -k äy rä ns ov itu s To m G us ta fs so n, VT T ES soituna Ansys ADPL-makroilla, jolloin voitiin ajaa paljon laskentatapauksia ja kätevästi kokeilla erilaisia mallinnustapoja kehitystyön edetessä. Vetolevyjen kaulat koneistettiin levyn reunoilta polttoleikkauksen jälkeen, koska sovitusvirheet aiheuttavat melko korkeita taivutusjännityksiä vetolevyille. Näin saadaan hitseille taivutuskuormitus. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 36 Tavoitteet Tavoitteena oli tarkastella väsymiskestävyyttä kuormaa kantavissa, käsin MAG-hitsatuissa T-liitoksissa. Koekappaleeseen lisättiin kevennysaukkoja, joilla pienennettiin hitsin jännitysjakaumaa kappaleen reunoilla. h = 132° . Koeohjelmaan ideoitiin ja suunniteltiin Kuvan 1 mukainen mock-up-väsytyskoekappale, joka mitoitettiin parametrisella FE-laskennalla. Mock-up-kappaleen rakenne on kyllin yksikertainen parametriseen mallinnukseen, mutta esim. Tutkimuksessa koekappale mitoitettiin suunnittelun jälkeen parametrisella kuorimallilla (keskipintamallilla) Ansys APDL -makroilla. Väsytyskokeen kuormitustasot määriteltiin FE-analyysin ja lovijännitysten perusteella. Koekappaleiden suunnittelu ja mitoitus Koekappale suunniteltiin toimintaperiaatteeltaan momenttikehäksi, jota kuormitetaan pystylevyillä. Parametrinen mallinnus mahdollistaa mittojen varioinnin, sekä toimivien mallinnusoletusten ja sujuvien työnkulkujen hakemisen. Näin kappaleen reunoja ei tarvinnut erikseen hioa, ja säröt ydintyivät kaikissa tapauksissa rajaviivalta, hitsin pituussuunnassa sen keskikohdalta. Hitsin vaakalevyn puoleinen rajaviiva on rakenteessa väsymiskestävyyden kannalta kriittisin kohta. v = 124°
Kuonahakun iskemäjäljillä (paineilmataltan kuoppajonot) ei havaittu olevan vaikutusta Kuva 2. Lisäksi kuonanpoistossa käytetty paineilmataltta oli jättänyt iskujälkiä kappaleen A hitseihin. Tulosten arviointi Tyypillisesti hitsien rajaviivojen pyöristyssäteet vaihtelevat käsinhitsauksessa paljon. Nostettaessa matalinta kuormitustasoa murtuivat jäljellä olevat kaksi koekappaletta jo hieman alle miljoonalla kuormanvaihdolla. Koekappaleesta tehtiin makrolla keskipintamalli käyttäen Farolla mitattuja mittapoikkeamia. Väsytyskokeet Väsytyskokeissa mitattiin venymäliuskoilla koekappaleiden jännityksiä ja voimia kokeiden aikana. ASTM:n mukaisesti S-N-käyrä sovittaen ekstrapolointi johtaa joka tapauksessa konservatiiviseen FAT-luokan estimaattiin, esim. Run-out-tulosta ei käytetty S-N-käyrän alkuosan sovituksessa. Owenin menetelmään verrattuna. VTT:llä kehitettiin kokeiden suunnittelun tueksi myös Matlab-työkalu, jolla voidaan arvioida hajonnan ja koekappaleiden lukumäärän vaikutusta FAT-luokan arviointiin. Etenemisjäljet näkyivät käytetyllä nykyaikaisella elektronimikroskoopilla selvästi S355-rakenneteräksen väsymissäröjen murtopinnoilla. Koekappaleiden sovitusvirheiden aiheuttamat jännitykset laskettiin parametrisella FE-mallilla. T-liitosten jännitykset mitatuilla hitsigeometrioilla laskettiin Matlabilla profilometrin mittadatoista Ansys APDL -makroilla muodostetuilla FE-malleilla. Koska periaatteessa jokainen kuormitussykli jättää murtopintaan jäljen, voidaan näiden etenemisjälkien välisistä etäisyyksistä arvioida väsymisvaurioon johtanutta kuormitushistoriaa. FAT-luokka jouduttiin kuitenkin ekstrapoloimaan, koska kuormanvaihtojen lukumäärät jäivät koesarjalla alle 2×10 6 syklin. särö 2. Kaikkien säröjen havaittiin ydintyneen hitsin rajaviivalta, kappaleen keskikohdasta. särö 2. Kokeissa ajettiin 4×3×2 kuormitustasoa. Kappaleen B toinen vetolevy oli kaareutunut hitsauksessa melko paljon. Kuvassa 3 on esitetty väsymismurtuman kohdalta leikattu poikkileikkaushie. särö 20 40 60 80 100 120 80 100 120 140 Mitatuilla hitsigeometrioilla lasketut FAT?luokat (nimellisjännitys) FA T. Lisäksi yksi koekappaleista tarkastettiin magneettijauheella pintasäröjen varalta. Tarkastellut säröt ovat alkaneet karkearakeisen muutosvyöhykkeen (HAZ:n) alueelta, hitsin rajaviivan loven pohjalta. Poikkeamia tai säröjä ei havaittu. särö 2. 5×10 6 syklillä. Särönkasvunopeuden arviointia murtopintojen etenemisjäljistä voidaan käyttää vaurioanalyysin tukena silloin kun tietoa rakenteen kuormitushistoriasta ei ole saatavilla. Tavoite oli saada koetuloksia yli 2×10 6 syklin, jotta FAT-luokka voidaan arvioida interpoloimalla. Täten väsytyskoekappaleet jouduttiin irrottamaan kappaleen B reunoilta, sillä keskiosan kappaleilla vetolevyjen sovitusvirhe oli jo liian suuri vetokoneen leuoille. Kuvassa 2 on esitetty esimerkki mitatuista hitsigeometrioista ja luokittelutuloksia. hitsin rajaviivan pyöristyssäteet, hitsipalon liittymiskulmat sekä pienahitsin kateettimitat (jalkamitat) ja a-mitat. Hitsigeometriat luokiteltiin aiemmin VTT:ssa kehitetyllä Matlab-ohjelmalla [1]. Niitä ei luokiteltu tai käytetty mallinnuksessa, koska VTT:ssa tehtyjen profilometrimittausten tulokset osoittautuivat laserskannattuja tarkemmiksi. Geometriamittaukset Koekappaleiden vetolevyjen sovitusvirheet mitattiin VTT:n Faro-laserskannerilla. Säröjen ydintyminen alkoi kokeissa hitseistä, joissa mitattiin koekappaleen keskikohdalta pienimmät rajaviivan pyöristyssäteet. Myös sekundäärisäröt paikoitettiin kokeiden jälkeen särömittarilla. särö 20 40 60 80 100 120 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 Rajaviivan liittymäkulma keskilinjalla Lii tty m äk ulm a [°] Hitsigeometrian mittaus No Pystylevy Vaakalevy 1. Jännitykset hitseissä laskettiin kuormituskehään kiinnitettynä (molemmat leuat kiinni) ja kuormituksen alaisena. Hitsien kaarevuussäteet ja liittymäkulmat, sekä koekappaleissa esiintyneet primäärija sekundäärisäröt. Luokittelun tuloksena saadaan mm. luo kk a [M Pa ] Hitsigeometrian mittaus No. Hitsigeometriat mitattiin profilometrilla kappaleiden keskikohdilta sekä ±1 mm etäisyydellä pituussuunnassa kappaleen keskikohdalta. Säröjen murtopinnat tutkittiin FEGSEM-elektronimikroskoopilla, ja etenemisjäljet (striaatiot) identifioiden koostettiin särönkasvunopeuden estimaatit murtopintojen yli. Laadunvarmistus ennen kokeita Kaksi koekappaletta paloiteltiin hieiksi, joista mitattiin kovuudet ja varmistettiin hitsin eheys sekä tunkeuma valomikroskoopissa. Tätä soveltaen tehtiin S-N-käyrän sovitus, jossa Matlab-sovellus käyttää ASTM E739-10 standardin mukaisia menettelyjä. 20 40 60 80 100 120 1 2 3 4 5 6 Rajaviivan kaarevuussäde keskilinjalla Ka ar ev uu ss äd e [m m ] Pystylevy Vaakalevy 1. Säröjen kasvua seurattiin kokeiden aikana sähköisellä särömittarilla. Kokeissa saatiin matalimman kuormitustason sarjan aluksi run-out-tulos n. Kuonahakun jäljet näkyivät selvästi myös skannatuissa hitsigeometrioissa. särö 20 40 60 80 100 120 8 10 12 14 16 18 Jalkamitat (INOX?mitta) Ja lka m itta [m m ] Pystylevy Vaakalevy 1. Murtopintaja hietarkastelut kokeiden jälkeen Primäärisäröt olivat kaikki hitsin rajaviivalta, hitsin pituussuunnassa sen keskikohdasta kasvamaan lähteneitä puolielliptisiä säröjä. Koetulokset ja tehollisen lovijännitysmenetelmän mukaisesti sovitettu S-N-käyrä on esitetty kuvassa 4. Tasomainen sovitusvirhe ja kulmapoikkeama eroteltiin mittaustuloksista. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 37 toiseen kappaleeseen jätettiin kuona kiinni (kappale B)
±20 % rakenteellisena jännityksenä. Parametrinen FE-mallinnus kevyellä kuorimallilla (keskipintamallilla) ja automatisoitu tulosten tarkastelu mahdollistavat nopean mittojen varioinnin ja toimivan koekappaleen suunnittelun. Hitsattuna kotelona suunniteltu koekappalekonsepti soveltuu 25...100 mm laipan ja 10...25 mm uuman paksuuksille, yhdeltä tai kahdelta puolen hitsatulle kotelolle. Kehitetyllä mock-up-koekappaleella voidaan tutkia esim. Väsytyskokeiden jälkeen tarkasteltu poikkileikkaushie. Hitsaustekniikka 63 (2013) 3. Hitsipalon liittymiskulma korreloi myös melko hyvin säröjen ydintymiskohtien kanssa. Koetulokset ja sovitettu S-N-käyrä (tehollisen lovijännityksen mukainen IIW FAT-suunnittelukäyrä). Koekappaleen alustavassa suunnittelussa rakenteeseen muotoiltiin kevennyksiä, joilla väsymiskriittinen kohta saadaan siirrettyä vetolevyn hitsiltä kotelon nurkan hitsille. Särön alkukohta on hitsin rajaviivalla karkearakeisen HAZ:n alueella. s. Hitsigeometrian luokittelutulokset on esitetty kuvassa 2. Runout-tuloksen syklimäärä jää kuitenkin 95 % hajonnan sisään, joten kyseessä on normaali hitsausliitosten väsymiskestävyyden hajonta. Kuva 3. Momenttikehää käyttäen hitseihin saadaan helposti muodostettua suuriakin taivutusrasituksia; täten käytetty konsepti soveltuu järeidenkin liitosten väsytyskokeisiin normaaleilla kuormituskehillä. 10 7 10 5 10 6 Kuormanvaihtojen lukumäärä 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 Jä nn ity sh eil ah du s (E NS ) [M Pa ] Test results Runouts Fitted linear regression curve 95 % upper confidence band 95 % lower confidence band Owen one-sided limit IIW FAT 225 design curve FAT ASTM FAT OWEN Pi rit ta Va ris , VT T Lovijännitys Särön alkukohta laipan ja uumalevyjen välillä. Seija Kivi, VTT Kuva 4. Sovitusvirheitä voidaan tarvittaessa helposti sisällyttää koekappaleisiin. Koetuloksista sovitettu S-N-käyrä ja tilastomatemaattisesti arvioitu luotettavuusraja (suunnittelukäyrä) jäävät jonkin verran IIW:n mukaista FAT225-suunnittelukäyrää alhaisemmiksi. Mock-up-väsytyskoekappaleessa on neljä hitsiä samassa kappaleessa, ja säröt ydintyivät hitsin niistä kohdista, joissa hitsin rajaviivan pyöristyssäde oli pienimmillään. Hitsatulla kotelolla voidaan tarkastella kokeellisesti erilaisia liitosmuotoja kotelon Särön alkukohta b) Särön alkukohta on rajaviivan karkearakeisella alueella loven pohjalla. 13-19. Koekappaleilla pystyttiin arvioimaan hitsigeometrian vaihtelun ja sovitusvirheiden vaikutusta kuormaa kantavan pienahitsiliitoksen väsymislujuuteen käyttäen tavallista kuormituskehää ja kiilaleukakiinnitystä. Primäärija sekundäärisäröt esiintyvät koekappaleissa kohdissa, joissa hitsin rajaviivan pyöristyssäde on pienimmillään. Petteri Kokkonen ja Pekka Nevasmaa Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy ja Jouni Ahtiainen Etteplan Oy. Konseptitarkastelussa käytettiin RHS-putkea, mutta suunnittelemalla koekappaleen momenttikehä hitsattuna kotelona voidaan tarkastella myös nurkkaliitoksia tai kotelon nurkkiin sijoitettuja pienatai päittäishitsejä. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 38 hitsausliitosten väsymiskestävyyteen. ja Nevasmaa, P. Lopullinen rakenne on vielä hyvä analysoida solidimallilla ja lovijännitysmenetelmällä. Profiilimittausten ja luokittelun antamat pienimmät hitsin rajaviivan pyöristyssäteet ja mitatuista hitsigeometrioista FE-analyysillä lasketut pienimmät FAT-luokat vastasivat hyvin hitsien niitä kohtia, joissa koekappaleilla esiintyi säröjä. Hietarkastelu ei osoittanut hitsissä poikkeamia, ja kappaleella oli vastaava hitsigeometria kuin muillakin saman sarjan hitseillä. Se ija Ki vi , VT T Särö a) Tyypillinen särön alkukohta hitsin rajaviivalla poikkileikkaushieessä. ’Hitsien ohjelmallinen luokittelu ja väsymiskestävyyden arviointi mitatulla hitsigeometrialla’. Säröt ydintyivät laskelmien osoittamasta kohdasta hitsin rajaviivalta, hitsin pituussunnassa sen keskikohdalta. Pienahitsin kateettimitoilla ei ole merkittävää korrelaatiota väsymissäröihin. hitsattujen puomien ja kotelorakenteiden uuman ja laipan välisten hitsausliitosten väsymiskestävyyttä. Run-out-tulos hieman yli 5×10 6 syklillä poikkesi muista koetuloksista, kuva 4. Sovitusvirheiden vaikutus jännityksiin hitseillä on luokkaa max. Lähdeviite [1] Kokkonen, P., Riihiaho, R., Kupiainen, V., Kallinen, E., Sirén, M. Hitsin tunkeuma ja pienahitsien koko voidaan valita koekappaleessa tarpeen ja kohderakenteen mukaan. Konseptitarkasteluna kokeillut mock-upväsytyskoekappaleet vaikuttivat toimivan suunnitellusti. Hitsin paikallisesta geometriasta aiheutuva jännityskeskittymä on tällä kohtaa suurin. Sovitusvirheet ja niistä johtuvat sekundääriset jännitykset vaihtelevat koekappaleiden välillä, mikä selittää koetulosten hajontaa. Mock-up-väsytyskoekappalekonseptin laajennus Mock-up-väsytyskoekappaleen konsepti skaalattiin suunnitteluharjoituksena myös nyt tutkittua 8 mm levynpaksuutta paksummille levyille ja suunniteltiin hitsatulle kotelolle. Kuvassa 2 on esitetty hitsien kateettimitat ja FE-analyysillä mitatuista hitsigeometrioista lasketut FAT-luokat. Ero selittyy sovitusvirheiden aiheuttamilla sekundäärisillä jännityksillä
Kustannustiedot ja niistä laaditut mallit voidaan liittää suunnittelijan käyttämiin ohjelmistoihin. Työnsä hyvin tekevä suunnittelija pyrkiikin mahdollisimman taloudelliseen ratkaisuun. Muun muassa tämä kysymys nousi esiin DIMECCin Manu-ohjelman DigMap/Optimization platformosaprojektissa, jossa tutkittiin teräsrakentamisen arvoketjun digitalisoinnin tarjoamia mahdollisuuksia. Tällaista tietoa käyttäen suunnittelija voi esimerkiksi tutkia, kannattaako tietyssä tilanSuunnittelijan ja valmistusinsinöörin roolit digimaailmassa. Perinteisesti taloudellista ratkaisua on tavoiteltu pyrkimällä mahdollisimman keveään rakenteeseen. Kokonaisuutta voidaan entisestään tehostaa automatisoimalla suunnittelutyötä sekä suunnittelijan ja konepajan välistä yhteyttä. Oman tulisen mausteensa tutkimuskeitokseen toi lujien terästen viitekehys, mikä sekin on rakentamisen tulevaisuutta. Konepajalla mitatusta kustannustiedosta voidaan laatia yksityiskohtaisiakin malleja kustannuslaskentaa varten. Vastaavaa kustannustietoa voidaan kerätä myös muista vaiheista, kuten kuljetuksesta ja asennuksesta. Pahimmillaan tähän kuluu paljon aikaa, mikä kasvattaa tarpeettomasti suunnittelun kustannuksia ja aiheuttaa viivytyksiä konepajalle. Tyypillisesti suunnittelijalla ei kuitenkaan ole käytettävissään yksityiskohtaista kustannustietoa valmistuksen ja asennuksen vaiheista, joten päätökset tehdään kokemuksen ja insinöörijärjen perusteella. Se, että valot palavat konepajoissamme ensi vuosikymmenelläkin, on todella meistä kiinni. teessa käyttää pienahitsiä vai päittäishitsiä. Tutkimus vahvisti sen, mikä on todettu Saksan autoteollisuudessa vuosia sitten. Suunnitteluja valmistustyötä voidaan sujuvoittaa tarjoamalla suunnittelijalle tarkempaa tietoa konepajakustannuksista. Näin suunnittelijan aikaa vapautuu luovalle työlle. Näin suunnitteluun ei tarvitse tuoda uusia erillisiä ohjelmia. Kustannusten optimointi rakenteen suunnittelussa.. Optimoinnin avulla suunnittelun rutiinityötä, kuten poikkileikkausten valinta, voidaan siirtää suunnittelijalta koneen tehtäväksi. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 39 Kokonaisuus haltuun suunnittelussa Valtaosa rakenteen kokonaiskustannuksista määräytyy suunnittelijan tekemien valintojen seurauksena. Tällöin suunnittelija näkee heti valintojensa kustannusvaikutukset, mikä ohjaa kohti taloudellisempia ratkaisuja. Dan Pada, Jussi Minkkinen, Ilkka Sorsa, Jaakko Haapio, Kristo Mela ja Markku Heinisuo Mitkä ovat suunnittelijan ja konepajainsinöörin toimenkuvat tulevaisuuden digimaailmassa, kun automaatio tekee suurimman osan heidän rutiinilaskentaja -suunnittelutyöstään. Tutkimuksissa on kuitenkin useasti osoitettu, että kevein ja edullisin rakenne eivät yleensä ole sama asia. Kustannusten mallinnus, optimointi ja digitaalinen tiedonsiirto mahdollistavat projektin etenemisen saumattomasti suunnittelupöydältä konepajalle ja edelleen työmaalle. hyvin matemaattisen optimointiteorian mela konepajan näkökulmasta valmiit. Tähän tarkoitukseen soveltuvat erityisen hyvin matemaattisen optimointiteorian menetelmät. Digimaailmassa palkkakustannus ei ole merkittävä kilpailutekijä vaan osaaminen. Kokenut suunnittelija löytää todennäköisesti taloudellisen ratkaisun varsinkin tutuissa tilanteissa, mutta usein ajaudutaan polveilevaan vuoropuheluun konepajan kanssa, kun alkuperäistä suunnitelmaa joudutaan muuttelemaan valmistuskustannuksiltaan taloudellisemmaksi. Tämän menettelyn erityisenä etuna on, että suunnitelmat ovat heti ensimmäisellä kerralla konepajan näkökulmasta valmiit
Mallinnettuja hitsejä voidaan hyödyntää jo ilman robotisointiakin. Tällä hetkellä rakennusteollisuuden konepajojen automaatioaste on varsin alhainen. Parametri-ikkuna on kapea. Hitsausrobotteja ei tällä toimialalla juurikaan ole. Lenkkiä tulisi lähteä rakentamaan suunnittelu edellä. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 40 FrameCalc Manu-projektissa tehdyn optimointitutkimuksen pohjalta SSAB on kehittänyt myös käytännön sovelluksen kattoristikoiden suunnitteluun putkista, FrameCalcin. Monesti monimutkaisten rakenteiden hitsien esittäminen piirustuksissa on epähavainnollista ja voi johtaa virheisiin. +358 9 773 2199 www.hitsaus.net. Mäkelänkatu 36 A 2, 00510 Helsinki Puh./Tel. Mallinnettujen hitsien tarkastelu mallia pyörittelemällä esim. Tähän lienee ainakin kaksi syytä. Syöttämällä muutamat keskeiset perustiedot, kuten ristikon geometrian ja kuormitukset, ohjelma osaa itse mitoittaa rakenteen. NC-koneita ovat esim. sahat, porat, termiset leikkausyksiköt ja jauhekaarihitsauslaitteet, mutta niissäkin asetukset tehdään useimmiten käsin, lähtötietodokumentteja lukien. VAIKUTTAMINEN KOULUTUS HITSAUSTIETOUS Hitsaavien yritysten kehityksen edistäminen ja toimintaedellytysten varmistaminen Kansainvälisen hitsauskoulutuksen organisointi Hitsaustiedon kokoaminen ja jakaminen SUOMEN HITSAUSTEKNILLINEN YHDISTYS RY. Olennaisin osa on kuitenkin mahdollisuus optimoida rakenne valmistuskustannusten osalta sekä vertailla nopeasti ja tehokkaasti eri materiaalivaihtoehtoja. Kun tehdään pieniä sarjoja, kuten Suomessa tyypillisesti, suunnittelijan tuottaman tiedon siir täminen valmistuksen asetusar voiksi edustaa manuaalisesti tehtynä merkittävää työmäärää ja riskiä virheisiin. Tämä tieto on silloin joko hitsarin tai robotin käytettävissä. Erityisesti korkealujuusterästen hitsauksessa lämmöntuonnin hallinta on avaintekijä. Mallinnetut hitsit mahdollistavat niiden digitaalisen käsittelyn ja hitsikohtaisen digiWPS:n laatimisen. Tilaajan on kuitenkin ymmärrettävä, että digitalisaatio lisää suunnittelijan työmäärää, joka on huomioitava aikataulussa. Se hallitsee myös topologiaoptimoinnin, mikä johtaa usein vielä kevyempiin rakenteisiin. Karu totuus kuitenkin on, että merkintä ”a-mitta on 1.2 x ainevahvuus ellei muuta mainita” paperisen piirustuksen alareunassa johtaa usein ylimitoitukseen ja merkittävään tuottavuuden menetykseen. Digitalisaatio mullistaa valmistuksen Merkittävä edistysaskel digitalisaatioketjussa on tapahtunut valmistuksessa. Dan Pada ja Ilkka Sorsa, Ruukki Construction Oy Jussi Minkkinen, SSAB Europe Jaakko Haapio, Oulun yliopisto Kristo Mela ja Markku Heinisuo, Tampereen teknillinen yliopisto Ristikon robottihitsauskoe. Se on nettiselainpohjainen työkalu, mikä helpottaa ja nopeuttaa merkittävästi suunnitteluprosessia. FrameCalc on ollut beta-testauksessa loppuvuodesta 2016 ja on nyt otettu rajattuun mutta laajempaan käyttöön SSAB:n asiakkaiden sekä suunnittelutoimistojen toimesta. Hitsejä ei vielä mallinneta ja mallinnetunkin hitsin tiedon siirtämisessä robotin ymmärtämään muotoon on puuttuva lenkki. tabletilla lisää varmuutta oikeanlaisesta lopputuloksesta
Tilannetta tarkastellaan mekaanisilla testeillä ja erilaisilla laKuva 1. Välitön konkreettinen hyöty saavutetaan myös applikaatioja komponenttitasojen mallien avulla, kun prosessia ja materiaalin roolia siinä ymmärretään kokonaisuutena paremmin. Monitasomallinnuksen etuna on se, että voidaan tarkastella käyttökohteen olosuhteita ja materiaalin käyttäytymistä lähtien makroskooppiselta tasolta aina erittäin yksityiskohtaiselle mikroskooppiselle tasolle asti ja sitäkin hienojakoisimmille aikaja pituusskaaloille. Tästä seuraa se, että muutettaessa hieman materiaalin mikrorakennetta, esimerkiksi vaikuttamalla eri faasien osuuksiin, on hyvin vaikea todeta muutoksen vaikutuksista makroskooppiseen käyttäytymiseen ilman mikrorakennetason syventävää tarkastelua. Saavutettava hyöty pohjautuu siihen, että syy-seurausyhteys saadaan kehitettyä yhdistämällä ja analysoimalla karkean ja hienon tason mallien tuottamat tulokset ja uuden materiaaliratkaisun räätälöinti yleiseen tai spesifiseen käyttökohteeseen on mahdollista. Entä jos kuormitusolosuhteet tai käyttöympäristö muuttuu radikaalisti. Materiaalimallin tarkkuus riippuu sen riittävästä yksityiskohtaisuudesta ja mahdollisuudesta verifioida monimutkaisetkin ilmiöt. Kulutuskestävyyttä voidaan optimoida muuttamalla mikrorakennetta suunnitteluparametrien mukaan, kuten raekokoa varioimalla. Mitä etua monitasomallinnuksesta on tavanomaisempaan lähestymistapaan nähden. Tulosten luotettavuuden kannalta vastaavasti materiaalikarakterisoinnin merkitys korostuu sekä vallitsevien muodonmuutosja vaurioitumisilmiöiden tunnistamisessa että materiaaliominaisuuksien määrittelyssä, sekä tietokonemallien verifioinnin osana. Suoritettavat kokeet voidaan kohdentaa sekä mallien validoinnin että tarkasteltavien ilmiöiden kannalta paremmin. Digitaalisen monitasomallinnuksen hyödyntäminen murskainmateriaalin suunnittelussa (DIMECC BSA-ohjelma).. Prosessin mallintaminen auttaa selittämään vaikeasti nähtävillä ja mitattavissa olevat tilanteet sekä kvantifioi havainnot ja aikaisemmat kokemukset. ICME tyypillisesti sulauttaa yhteen monitasomallinnuksen tekniikat ja materiaalikarakterisoinnin menetelmät. Tyypillisesti makroskooppisella mallilla esitetään käyttökohteen tärkeimmät ilmiöt, kuten koneen tai laitteen dynaaminen käyttäytyminen ja siitä seuraavat kuormitusolosuhteet materiaalille. DIMECCin ohjelmat Breakthrough Steels and Applications (BSA) ja Hybrid Materials (HYBRIDS) ovat hyödyntäneet laajasti modernin digitaalisen materiaalisuunnittelun menetelmää ja useita uusia materiaaliratkaisuja sekä innovaatioita on kehitetty onnistuneesti vastaten teollisuuden kriittisiin haasteisiin. DIMECC:n BSA-ohjelmassa digitaalista monitasomallinnusta on hyödynnetty teräksen ja prosessin kehitykseen, esimerkiksi murskainapplikaatiossa. Yhdistämällä sovellusymmärrys, usean mittakaavan kattava mallinnus ja täsmällinen kokeellinen tutkimus oikealla tavalla, voidaan tuotekehitysaika puolittaa ja tuotteen tai komponentin luotettavuus nostaa uudelle tasolle. Esimerkiksi materiaalin mikrorakenteen paikallisen lujuuden tai haurauden vaikutus koko rakenteen kestävyyteen ja Digitaalinen materiaalikehitys luo säästöä ja tehokkuutta teollisuuden materiaaliratkaisuihin Matti Lindroos, Anssi Laukkanen, Tom Andersson ja Kenneth Holmberg Digitaalisella materiaalikehityksellä pystytään saamaan aikaan kestävämpiä ja halvempia materiaaliratkaisuja tehokkaasti. vaurioitumiseen pystytään esittämään tietokoneavusteisella mallinnuksella ja siten yhdistää se vallitsevaan kulumistapahtumaan. Erilaisia kustannustehokkaampia ratkaisuja voidaan kokeilla ilman mittavaa testausta muuttamalla kuluva materiaali toiseen. Uusia käyttökohteita voidaan tutkia ilman kallista testaamista ja jopa mahdottomalta tuntuvia kuormitusskenaarioita voidaan tarkastella. Tehokkuutta materiaalikehitykseen Perinteisesti materiaaleja on kehitetty yrityserehdys -periaatteella. Kuormitusolosuhteet siirretään vaikuttamaan mikrorakennetasolla, jossa materiaalikehityksen kannalta tärkeimmät ilmiöt tapahtuvat. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 41 Mitä on digitaalinen materiaalikehitys ja ICME. Viimeaikainen globaali trendi materiaalien tuotekehityksessä pohjautuu niin sanottuun Integrated Computational Materials Science (ICME) -lähestymistapaan eli tietokoneavusteiseen materiaalija materiaaliratkaisujen kehitykseen. Mikrorakennetason mallit sisältävät yksityiskohtaista tietoa materiaalin käyttäytymisestä murskauksen aikana. Makrotason malli tuottaa helposti tarkasteltavan analyysin murskauksesta, missä materiaalin kulumiselinkaarta ja laitteen energiatehokkuutta pyritään parantamaan muuttamalla prosessiparametreja mallin sisällä. Karkeamman makrotason mallit eivät pysty esittämään materiaalin sisäistä käyttäytymistä tarpeeksi tarkasti vaan ne esittävät materiaalin käyttäytymisestä homogenisoidun keskiarvon, joita yleensä insinöörityössä hyödynnetään
Kovametallin monifaasirakenteen optimointi abrasiivisessa kulumistilanteessa: kulumiskestävyyden parannus on 3-7 kertaluokkaa ja kalliin raaka-aineen tarve on vähentynyt aina 60 % asti. Matti Lindroos, Anssi Laukkanen, Tom Andersson ja Kenneth Holmberg VTT Oy Kuva 2. Tällöin tuotteen näkökulmasta materiaali tulee osaksi suunnittelijan ja valmistajan käytettävissä olevia suunnittelumuuttujia, mikä integroituu muuhun suunnitteluketjuun. (Laukkanen A., NordTrib 2016).. Seurauksena on materiaaliratkaisun suorituskyvyn parantuminen ja mahdollisuus tarkastella sen kustannustehokkuutta. ”Effective interface model for design and tailoring of WC-Co microstructures”, Journal of Powder Metallurgy, 59, 2016: 20-30. Erilaisia kokeita täytyy suorittaa mittava määrä ja tulokset ovat yleensä käyttökelpoisia vain tiettyihin kuormitusolosuhteisiin, joita ei kokeita suoritettaessa usein saada tarkasti lainkaan määriteltyä. Digitaalinen materiaalimallinnus eri kuormitusskenaarioissa tarjoaa työkalut näiden tilanteiden ennalta havaitsemiseen. Lisätietoja http://www.vttresearch.com/propertune Suhonen, T. Laukkanen, A., Andersson, T., Pinomaa, T., Holmberg, K. Kun ratkaisu ei ole ilmiselvä, seuraavat kokeilukierrokset eivät takaa yhtään parempaa ratkaisua, ja kustannustehokkuus kärsii. Entistä suorituskykyisempien materiaalien kehitys tuottaa erilaisia ja monesti rakenteeltaan erittäin monimutkaisia materiaaleja, joiden käyttöönotto vaatii laajaa ja pitkäaikaista testausta. alla tapaus, jossa kulumista kestävän materiaaliratkaisun mikrorakenneoptimoinnilla on kulumiskestävyyttä parannettu merkittävästi ja materiaaliratkaisusta on samanaikaisesti keskittymällä ainoastaan tuotteen käyttöolosuhteiden kannalta merkityksellisiin ominaisuuksiin saatu merkittävästi kustannustehokkaampi hinnanmuodostuksen kannalta kriittistä raaka-ainetta vähentämällä. Vastaavasti jos materiaalin valmistuksessa tai jälkikäsittelyssä on tapahtunut virhe, tai elinkaaren aikana kuormitustilanne onkin osoittautunut suunnitellusta poikkeavaksi, mikä on sen vaikutus materiaalin elinikään käyttökohteessa. Laukkanen, A., Andersson, T., Pinomaa, T., Holmberg, K. Digitaalisessa suunnitteluympäristössä skaalaus esimerkiksi yksittäisistä kontakteista tai kuormitussykleistä suuriin prosesseihin onnistuu ketterämmin ja kalliilta sekä joskus jopa mahdottomilta kenttätesteiltä voidaan usein välttyä. Materiaalissa olevat ”vapausasteet” kyetään linkittämään muihin suunnitteluvaiheisiin ja vaatimuksiin, jolloin kokonaisvaltaisella suunnittelulla saavutetaan parempia tuloksia. Tällöin tapauskohtaisesti voidaan tarkastella erilaisia materiaaliratkaisun suorituskyvyn indikaattoreita (väsyminen, lujuus, hinta, valmistettavuus…) ja keskittyä tuotteen kannalta merkityksellisimpiin. Kohti parempaa materiaalin suorituskykyä Materiaalin suorituskykyyn vaikuttaa suoraan sen mikrorakenne sekä vallitsevat mekaaniset ja kemialliset ilmiöt. ”ProperTune – Computational Multiscale Materials Modeling Concept”, Thermal Spray Bulletin, 68 (2), 2016: 102-106. Laskennallisissa ympäristöissä voidaan tällöin suorittaa suuria määriä virtuaalisia kokeita ongelman ymmärryksen pohjaksi. Materiaalin digitaalinen optimointi: ratkaisussa A venymä lokalisoituu ja vaurioittaa materiaalin, kun taas ratkaisut B ja C jakauttavat venymää koko rakenteeseen lisäten kuormankantokykyä (DIMECC, BSA), lujuuksien ollessa A < B < C. Pitkän aikavälin simulointiennusteet auttavat turvallisuuden kehittämisessä ja yllättävien hajoamisten välttämisessä. Nämä ovat kaikki kysymyksiä joihin digitaalisella materiaalimallinnuksella voidaan hakea vastauksia. Käytännössä hyvä materiaaliratkaisu harvoin on suorituskyvyltään paras materiaali, koska tällöin päädytään kautta linjan kalliisiin ratkaisuihin. Yhdistämällä digitaalisen materiaalisuunnittelun kokeellisiin menetelmiin, voidaan visualisoida ja analysoida materiaalin käyttäytyminen alkutilasta lopputilaan asti. Silloissa, isoissa rakenteissa ja vaikkapa koneenosissa materiaali ei saa menettää liiallisesti kuormankantokykyään suunnitellun eliniän sisällä, esimerkiksi silloin, kun uusi materiaaliratkaisu ei käyttäydykään perinteisten suunnitteluolettamien mukaisesti. Monet materiaalikarakterisointimenetelmät tarjoavat analyysin vain ehjässä alkutilan ja vaurioituneessa lopputilassa. Samoin koesuunnittelua ohjaa usein lähinnä tekijän intuitio ja useiden tekijöiden sekä niiden vaikutusten samanaikainen tarkastelu on vähintäänkin haastavaa. erilaisten mikrorakenteiden venymän lokalisoitumista ja vaurioitumista on tarkasteltu samassa kuormitusolosuhteessa. Digitaalisen materiaalisuunnittelun mukanaan tuoma tarkkuus ja materiaalin käyttäytymisen parempi ymmärtäminen mahdollistaa monitavoitteisen optiminoinnin ja laajemman suunnitteluavaruuden hyödyntämisen. Prosessitason ongelmia voidaan lähestyä myös helpommin simuloimalla. Materiaaliratkaisun suunnittelu kytketään tällöin osaksi tuotteen muuta suunnittelua, kuten perinteisesti rakenteen ja valmistuksen suunnittelua. Digitaalinen materiaalisuunnittelu mahdollistaa tällöin optimoinnin ja systemaattisen suunnittelun ulottamisen materiaaliin, aina materiaalikehitykseen ja tuotekohtaiseen valintaan, asti. Usein myös on vaikea todeta vaurioitumisen tarkkaa syytä, koska kokeissa on haastava tarkastella kappaleen jännitysja venymätilaa sen kuormitushistorian aikana. Esimerkkinä on kuvassa 3. Ydinvoimaloissa materiaalien pitää säilyttää ominaisuutensa ovat vaativissa erittäin olosuhteissa. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 42 boratoriotason käyttöolosuhdetta imitoivilla testausmenetelmillä. Voidaankin sanoa, että digitaalisen materiaalisuunnittelun päätavoite on tuottaa tuotekohtaisia ja optimoituja materiaaleja ja materiaaliratkaisuja. Kuva 3. Esimerkiksi kuvassa 2
noCast Oy ja Stera Technologies Oy kanssa. Hitsattujen rakenteiden ympärille muodostettiin toimintatavat toimittajien kyvykkyyden, vaatimusten ja erityispiirteiden ottamiseen jo varhaiseen huomioon. Tutkimuslaitoksista mukana oli Tampereen Teknillinen Yliopisto ja VTT. Lyhyt ”time to profit” -tavoite edellyttää tuoteprojektien painopisteen siirtämistä paljon lähemmäksi tuotekehitysprosessin alkupäätä. Se vaatii myös huomattavan tarkkaa ja kattavaa suunniteltavan tuotteen vaatimusten ymmärrystä, sillä esimerkiksi hitsattujen rakenteiden suunnitteluratkaisut vaikuttavat suuresti koko tuotteen elinkaaren aikaisten kustannusten kertymiseen. Tuotteen vaatimuksista ja valmistuspaikasta riippuen yhteistyötä systematisoitiin rinnakkaissuunnittelun keinoin sekä toimittajan että oman hitsaavan tuotannon kanssa. Acceleraten aikana päästiin katselmointien oppimiskäyrällä seuraavalle tasolle, eli aikaisemmissa katselmoinneissa esille tulleet toimittajien toiveet pystyttiin suunnittelemaan – Ponsse ponnistaa korkealle –. Ponssen hitsattujen rakenteiden kustannustehokas suunnittelu, hankinta ja valmistus Jaakko Kekkonen ja Ismo Ruohomäki Ponssella on käytössä tehokas tandemMAG-hitsauslaitteisto harvesteritakarunkojen hitsauksessa. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 43 Dimeccin MANU-ohjelmassa toteutetun Accelerate-kehitysprojektin tavoitteena oli muodostaa Ponssen uustuotteiden ympärille kehitysympäristö, jonka oli määrä tuottaa markkinoille uusia metsäkoneita mahdollisimman nopeasti ja ennen kaikkea kannattavasti. Toimittajien osallistumiselle muodostettiin selkeä ja vastuutettu tuoteprosessi, jossa pyritään heti alusta käynnistyvällä yhteistyöllä mahdollisimman vähäisiin iterointikierroksiin. Tehdyt suunnitteluratkaisut dokumentoidaan, jotta myöhemmät tuotteistusprosessin vaiheet voivat hyödyntää suunnittelun tekemää materiaalia esim. markkinoinnissa. Hitsattujen rakenteiden osalta Acceleratekehitystyö toteutettiin tiiviissä yhteistyössä Ponssen hitsattujen rakenteiden ja komponenttien avaintoimittajien HT Laser Oy, LeiPonsse Oyj on maailman johtavia metsäkonevalmistajia ja Suomessa iso hankkija. Maaliin pääsy edellytti päämäärätietoista oikeiden asioiden tekemistä aikaisessa vaiheessa ja sarjavalmistuksen operatiivisen tehokkuuden nostamista uudelle tasolle. Tandemhitsaus on tuplasti tavanomaista monipalkorobottihitsausta tuottavampaa. Yhteistyö on konkreettisimmillaan yhdessä järjestettyjä suunnittelukatselmointeja, joiden tuloksena muutetaan tarvittavat kohteet ennen kuin ensimmäistäkään fyysistä nimikettä on tilattu. Tuotteiden, tuotannon ja palveluiden kehittämisen ohella on panostettu voimakkaasti toimittajaverkoston kanssa tehtävään yhteistyöhön sekä hankintaja logistiikkaprosessien kehittämiseen. Toisin sanoen erilaisten kehitystoimien yhteisenä maalina oli mahdollisimman lyhyt ”time to profit” -aika
Tarkempaan lopputulokseen päästään arvioimalla jokainen nimike. Acceleraten päätavoite o li tiedon yhdenmukaistaminen ja kehitystoimien pitäminen riittävän konkreettisella tasolla. Kaikkien osapuolten kanssa yhdessä tehtävä jatkuva kehitys varmistaa tulevaisuuden suomalaisen valmistuksen! Jaakko Kekkonen Ponsse Oyj, projektipäällikkö ja Ismo Ruohomäki VTT, erikoistutkija Sähköinen MANU loppuraportti: Sähköinen MANU loppuraportti: Sähköinen MANU loppuraportti:. Accelerate-projektissa tehtiin iso harppaus tuoterakenteiden, nimikkeistön ja niihin liittyvien toimintojen tehokasta toteutusta varten. Digitaalisuudesta ei pidä tehdä itsetarkoitusta, vaan se tulisi nähdä polttoaineena ja uudistumisen lähteenä yrityksen liiketoiminnan kannalta tärkeissä prosesseissa. Acceleraten kokemusten mukaan tehokkaimpaan järjestelmään päästään yhdellä nimikkeistöllä ja tuoterakenteella, josta eri osapuolet suodattavat itselleen tarvitsemansa tiedon. Esimerkiksi hitsattujen koontien kustannusten arviointi kokonaisina on epätarkkaa. Monimutkaisten hyväksyntäprosessien sijaan tehokkaimmaksi tavaksi todettiin tiedon jakaminen läpinäkyvästi. Jotta hitsattujen rakenteiden hallinta on tehokasta suunnitteluketjun alusta sarjavalmistukseen asti, tarvitaan ennalta määriteltyä tuoterakenneja nimikesystematiikkaa. Extranetin suurimmat edut saadaan tuoterakenteen perusteella tehtävissä pitkälle automatisoiduissa tilauksissa. Tähän tarkoitukseen kehitettiin Ponssen extranettiin useita uusia toimintoja. suoraan seuraavissa tuoteprojekteissa tuotteen sisäisiksi ominaisuuksiksi. Suurissa volyymeissä hyödyt kumuloituvat lisäten operatiivisen toiminnan tehokkuutta ja nopeampana tuotemuutosten läpimenona. Kokemusten mukaan digitaalisuus voi mahdollistaa paljon asioita. Toimintamalli lyhentää tilausten läpimenoaikoja huomattavasti, vähentää manuaalista työtä tilausten käsittelystä sekä pienentää puskuroitavan materiaalin määrää. kokoonpanon osalta. Nimikkeiden avaaminen tuotekehityksen alkuvaiheessa mahdollistaa hiljaisen tiedon kääntämisen järjestelmätiedoksi ja nimikkeeseen liittyvää tietoa voidaan rikastaa kaikissa eri uustuoteprosessin vaiheissa. Kehityksessä hyödynnettiin eri tavoin digitaalisuuden tuomia mahdollisuuksia. Suunnittelun jälkeen uuden tuotteen tehokas tuotteistusvaihe vaatii informaatiokanavan, jolla operatiivinen tieto voidaan jakaa alihankintaverkostolle. Myös yrityksen eri tietojärjestelmien mahdollisuuksia pitää jatkuvasti haastaa. Jotta kustannustietoisuutta voidaan edelleen kehittää pitää suunnittelijalla olla läpinäkyvyys arvioidun ja toteutuneen kustannuksen välillä. Kehityksen myötä extranetin rooli nousi keskitetyksi tiedonvälityskanavaksi toimittajan ja Ponssen välillä. Hitsattujen koontien käsittelyssä on muistettava, että viime kädessä hitsattukin rakenne pilkkoutuu viimeistään toimittajaverkostossa yksittäisen nimikkeen tasolle, vaikka päämiehen silmissä se ostettaisiinkin isompina osakokonaisuuksina. Katselmoinneissa käsitellään tuotantojärjestelmään tai tuotteeseen kohdistuvia muutostarpeita kustannusten sekä tuotantovalmiuksien rakentamista silmällä pitäen oikea-aikaisesti. Toimittajat ovat kokeneet tiedon saatavuuden, läpinäkyvyyden ja luotettavuuden parantuneen, ja vastaavasti hankintatoimittajilta tulevien lisäkysymysten vähentyneen, luotettavuuden parantuneen ja samalla Ponssen hankintaorganisaatioon tulevat lisätietopyynnöt vähentyneet. Nimikkeistön ja tuoterakenteen merkitys on hitsattujen rakenteiden kohdalla yhtä tärkeää kuin esim. Extranetin käyttö laajeni monen osapuolen ja organisaation keskitetyksi tiedonjakoja yhteistyökanavaksi. Digitaalisuuden hyödyt realisoituvat työsuoritusten, prosessivaiheiden ja tukitoimintojen tehostumisen ja paremman virtauksen myötä koko organisaatiossa. Acceleratessa lisättiin suunnittelun kustannustietoisuutta ja tuettiin kustannustehokkaisiin ratkaisuihin pääsyä ottamalla käyttöön suunnitteluvaiheen nimikekustannusten arviointi. Esimerkiksi tulevaisuuden suunnittelussa on tavoitteena soveltuvin osin piirustukseton nimikkeistö, jolloin yksittäisen nimikkeen kaikki tieto saataisiin upotettua nimikkeen 3D-malliin. Extranettiin ohjattiin operatiivisten hankintojen lisäksi muu yhteistyöhön, tuotekehitykseen, laatuun, valmistettavuuden parantamiseen ja jälkimarkkinointiin liittyvä tieto. Esimerkiksi Ponssen hitsaamon levyosatilaukset hoidetaan automaattisesti extranetin välityksellä. Extranetin kautta kaikki verkostossa mukana olevat toimittajat saavat saman sisältöistä tietoa yhtä aikaa, jolloin tietokatkokset ja väärinymmärrykset vähenevät. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 44 Tandem-MAG-hitsausta. Lisäämällä tiedonsiirron digitalisointia organisaatioiden sisällä ja organisaatioiden välillä voidaan nykyisten järjestelmien suorituskykyä tehostaa merkittävästi. Acceleratessa huomattiin, että kaikki tuotteistuksen aikana tehdyt toimet kannattaa tehdä heti ensimmäisestä protosta alkaen samalla tavalla kuin ne tullaan tekemään sarjatuotantovaiheessa. Kaikkia toimintoja pitää kehittää jatkuvasti eteenpäin ja hyödyntää uusien teknologioiden tuomia etuja. Arvioinnissa pureudutaan tuotteen kustannusrakenteeseen ja opitaan vaikuttamaan kustannuksiin. Näin jo ensimmäinen proto nostaa tuotantovalmiuksia. Tämä konkretisoituu hitsatuissa rakenteissa esimerkiksi robotisointiasteen kasvattamisena
Ville-Pekka Matilainen, Joonas Pekkarinen, Ville Laitinen, Heidi Piili ja Antti Salminen (LUT) käsittelivät 3D-tulostettujen metalliosien hitsaus keskenään ja muihin teräsosiin. Petri Laakso, Erin Komi, Pasi Puukko, Petteri Kokkonen, Kimmo Ruusuvuori, Antero Jokinen ja Mikko Savolainen kertoivat suunnittelun toteutuksesta ja mahdollisuuksista artikkelissaan ”Suunnittelun avulla enemmän lisäarvoa 3D-tulostukseen – Case venttiililohko”, jossa VTT:n tutkijaryhmä uudisti Lisäävän valmistuksen mahdollisuudet Veli Kujanpää ja Antti Salminen Lisäävä valmistus eli 3D-tulostus on periaatteessa pinnoitushitsausta. 3D-tulostettu ruiskuvalumuotin keerna (ABB) Ruiskuvalumuotin jäähtymisominaisuuksilla on olennainen merkitys sen tuotantotehokkuudessa. Joonas Pekkarisen artikkelissa ”Directed Energy Deposition (DED) – Suorakerrostus” kerrottiin suurten kappaleiden tulostukseen soveltuvasta prosessiversiosta, joka voidaan periaatteessa liittää hitsausrobottiin. Äärimmäisenä oikealla oleva kuva esittää perinteisellä menetelmällä valmistettua suunnitteluvaihtoehtoa, joka tulostettiin myös lisäävällä valmistuksella vertailun vuoksi. Käytetyt jäähdytyskanavavaihtoehdot ovat kuvassa 2. Hankkeessa tulostettiin jauhepetisulatuksella teräskeernoja, joissa oli erilaisia jäähdytyskanavia.. Marko Vossin (Vossi Group Oy) artikkeli ”Metallien 3D-tulostaminen mahdollistaa kilpailuedun uuden sukupolven tuotteilla” käsitteli mihin nykyisin tärkeimmällä metallinen 3D-tulostustekniikalla, jauhepetisulatuksella, päästään ja minne ollaan menossa. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 45 Hitsaustekniikka-lehden numero 1/2016 Hitsaustekniikka-lehdessä on aiemmin ollut joitakin artikkeleita lisäävästä valmistuksesta, mutta 1/2016 oli alan teemalehti ja käsitteli lisäävää valmistusta (3D-tulostusta) varsin kattavasti /1/. Lehdessä oli useita artikkeleja, jotka raportoivat osittain myös DIMECCin MANU-ohjelman tuloksia. Juha Teräväinen Alphaform RPI Oy:stä kertoi artikkelissaan ”Metallien mahdollisuudet 3D-tulostuksessa” mihin teknologiaa voidaan soveltaa. Kuva 1. Tuotesuunnittelu on tärkeässä roolissa, kun lisäävää valmistusta otetaan käyttöön yrityksissä. Materiaalia lisätään aiemmin rakennetun päälle sulahitsaamalla. Tärkeimmät metallisovellukset ovat jauhepetimenetelmä ja suorakerrostus. Veli Kujanpään (VTT) kirjoittamassa pääkirjoituksessa ”Uskallusta tutkimussatsauksiin ja uusiin teknologioihin” käsitellään tuotekehityksen roolia ja 3D-tulostuksen mahdollisuuksien tutkimus ja kehitystoimintaa. Tulokset ovat oikein rohkaisevia ja periaatteessa hitsaus tuntuu onnistuvan hyvin. Pasi Puukko VTT:ltä puolestaan käsitteli 3D-tulostuksen tulevaisuuden trendejä ja mahdollisuuksia artikkelissaan ”Minne menet, metallien 3D-tulostus”. 3D-tulostuksessa laitetekniikka ja prosessit ovat oleellisessa osassa. Rakenteen toteutus ja sen tehokkain mahdollinen liittyminen ympäröivään laiteja rakennekokonaisuuteen on kilpailukyvyn kannalta oleellinen asia. Alan edistymisen kannalta koulutuksen rooli tulee nousemaan erityisesti suunnittelun ymmärryksen kautta. Näitä käsiteltiin lehdessä eri tavoin. Esimerkit on julkaistu MANU-ohjelman suunnitteluoppaassa /2/. 3D-tulostuksen jälkeen tehtiin tarpeelliset lämpökäsittelyt (jännityksenpoistohehkutus, karkaisu ja päästö) ja loppukoneistus. Kuvassa 1 on esitetty case-tuotteeksi valittu kartion muotoinen elastomeeritiiviste. Kuvassa 3 on esitetty keerna ennen ja jälkeen koneistuksen. Sovellusesimerkkejä Seuraavassa on esitelty muutamia käytännön 3D-tulostusesimerkkejä, jotka toteutettiin MANU-ohjelman projektissa. Jouko Lassilan ja Jukka Tuomen (Aalto Yliopisto) haastattelussa ”Neljännesvuosisata 3D-tulostusta” käydään läpi lisäävän valmistuksen kehitystä nykyiselle tasolle ja sen sovelluksia. Se trajoaa oivia uusia mahdollisuuksia sekä tuotteiden että tuotannon uudistamiselle myös metallituoteteollisuudessa. Tätä aihetta käsitellään Antti Salmisen ja Heidi Piilin artikkelissa ”Lisäävän valmistuksen eli ns. venttiililohkon yhdessä asiakkaan ja laitevalmistajan kanssa 3D-tulostuksen mahdollisuuksia hyödyntäväksi. Elastomeeritiiviste, joka valmistettiin 3D-tulostetun keernan avulla.. 3D-tulostuksen opetuksesta ja koulutuksesta”, jossa käydään läpi toimintaperiaatteita ja pedagogisia perusteita teknologian opetuksessa LUT:n DI-koulutuksessa toteuttaman 3D-tulostuskoulutuksen pohjalta
Se osoittaa, että keernan kärki jäähtyy tehokkaasti sisäisten kanavien ansiosta. Yleisesti ottaen 3D-tulostukKuva 2. Näin ollen kyseisen suuttimen valmistus tulostamalla on erinomainen vaihtoehto niin kappaleen vapaamman muotoilun kuin kustannuksienkin suhteen. Kuvassa 6 on tulostettu liimasuutin. Kuva 5. Kuva 6. Sovelluskappaleena oli asiakastarpeeseen perustuva turbiinin siipi. Kuvassa 3 on esitetty lämpökuvaus kokeen aikana. Liimasuuttimen valmistus onnistui ongelmitta. Liimasuutin (Raute) Liimasuutinta käytetään viilunsaumaajassa levittämään liimaa. Alkuperäisen liimasuuttimen kaaviokuva. Kuva 3. Esimerkiksi tukien poisto on toimenpide, jonka automatisoinnista ei ole kokemuksia. Kuva 4. Pienien muutosten avulla tuote saatiin valmistettua helposti. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 46 Keernojen prosessilämpötiloja testattiin infrapunakuvauksen avulla ABB:llä. Robottitarttuja ja turbiinin siipi (Fastems) Demonstraation tarkoitus oli kuvata lisäävän valmistuksen automatisointia ja sen sovelluksia. Keerna ennen ja jälkeen koneistuksen. Kuvassa 4 on liimasuuttimen kaaviokuva. 3D-tulostettuja keernavaihtoehtoja, oikealla perinteisellä menetelmällä valmistettu. Materiaalia lisäävällä valmistuksella tehtiin seuraavat komponentit: robotin tarttujan sormet, robotin tarttujainsertit, kappaleen paikoitustelineet ja varsinainen kappale, turbiinin siipi, kuva 7. Kuva 7. Tulostettu liimasuutin. Liimasuutin oli sellaisenaan melko valmis tulostettavaksi. Tulostuksen jälkeen tukirakenteet poistettiin koneistamalla ja kiinnitysreiät avattiin poraamalla. Tulostamista varten liimasuuttimelle tehtiin tukirakenteet DeskArtes Oy:n 3DataExpert – ohjelmalla. Robotin tarraimet, insertit, paikoitustelineet ja turbiinin siipi.. Nopeamman jäähdytyksen ansiosta prosessia pystytään säätämään tarkemmin ja tahtiaika lyheni yli 75 %. Koska alkuperäinen sovellus oli luottamuksellinen, käytettiin julkiselta palvelimelta saatua vastaavaa geometriaa. Liimasuuttimeen tehdyt muutokset (merkitty nuolilla) tulostusta varten. Tulostettu suutin toimii laitteessa kuten perinteisilläkin valmistusmenetelmillä toteutettu kappale, mutta valmistuskustannukset jäävät murto-osaan alkuperäisistä. Lisäksi kiinnitysreiät laitettiin umpeen ja niiden paikalle tehtiin upotukset, jotka porattiin tulostuksen jälkeen auki. sen havaittiin soveltuvan hyvin työkaluvalmistukseen, erityisesti sovelluksissa, joissa optimiratkaisussa tarvitaan monimutkaisia sisäisiä kanavia. Liimasuuttimen läpi kulkevan putken sisäosaa muotoiltiin helpommin jauhepetisulatuksella valmistettavaan muotoon, eli putken sisämuodosta tehtiin pisaramainen. Muutoksia tehtiin ainoastaan putken sisäosan muotoon, sekä porattaviin kiinnitysreikiin. Massatuotannossa tämä merkitsee merkittävää kustannussäästöä. Lämpökamerakuvaus prosessin aikana. Kuvassa 5 nähdään alkuperäiseen malliin tehdyt muutokset
Suunnitteluoppaassa esitellään 3D-tulostuksen eri teknologiat, laittamalla erityinen huomio metallin tulostukseen, eri sovellusalueet (prototyypit, työvälineet, lopputuotteet), materiaalivaihtoehdot ja jälkityöstövaatimukset. Opas on muodostunut MANUohjelman tuloksena ja se tarjoaa käytännön läheisen käsikirjan 3D-tulostuksen hyödyntämiseksi teollisuudessa, kohderyhmä on aina vasta-alkajista kokeneisiin 3D-ammattilaisiin. Lohkossa on x-mallisia poikittaistukia varmistamassa, että tuote kestää tulostuksen jälkeen tehtävän pesien koneistuksen aiheuttamat voimat Tulostettua lohkoa ei ole vielä testattu tämän julkaisun painoon mennessä. Turbiinin siipi tehtiin samoin jauhepetimenetelmällä Inconel 625 -nikkeliseoksesta. Demonstraatiosta tehtiin video, jota on näytetty useissa tilanteissa Fastems Oy Ab:n ja VTT:n toimesta. Uusi ja vanha hydraulilohko.. Cu max. Painonsäästö on arvioitu suunnitteluohjelman sisäisellä työkalulla arvioimalla uuden tuotteen paino ja vertaamalla sitä vanhaan tuotteeseen. Hydraulilohko (Metso) Alkuperäinen hydraulilohko oli, kuva 9, suunniteltu valmistettavaksi koneistamalla, minkä takia tuotteessa oli mm. Samassa kuvassa näkyy myös uuden suunnittelun tuoma painonsäästö. Putkien minimihalkaisijaksi oli annettu 8 mm. Demonstraation tarkoituksena oli selvittää, onko 3D-tulostamalla mahdollista ja järkevää valmistaa induktori ja miten se toimii käytännön karkaisusovelluksessa. Robottitarttujan insertit, joiden tarttumapinta on turbiinisiiven muotoinen, tehtiin lämpöä hyvin kestävästä ULTEM-polymeeristä, samoin kuin paikoitustelineet, joissa on myös turbiinin siiven muotoiset urat. Tänä päivänä se tehdään yleensä käsityönä muotoilemalla kupariputkesta ja juottamalla osat yhteen. 0,1 max. Suunnitteluopas DIMECCin MANU-ohjelman projektissa tehtiin ”3D-tulostuksen suunnitteluja päätöksenteko-opas yrityksille” /2/. Kuparin tulostaminen on haastavaa sen vaatiman suuren tehon ja tehotiheyden takia. Robotin tarttujien inserttien tulee olla lämpöä kestävää materiaalia, koska turbiinin siipi on valmistuessaan tai lämpökäsittelyn jäljiltä vielä lämmin. Sekä alkuperäinen että lopullinen design on esitetty kuvassa 10. Turbiinin siivelle suoritettiin jännitystenpoistohehkutus. Näin ollen putkista ja kanavista piti suunnitella pisaranmuotoiset, sillä jauhepetisulatuksessa halkaisijaltaan yli 7 mm:n putkien tai kanavien teko ei onnistu kohtisuorassa valmistussuuntaan nähden. Nämä tehtiin pursotusmenetelmällä. Paikoitustelineen tulee myös olla lämpöä kestävää materiaalia . . Kupari-induktori tulostettiin Fraunhofer ILT:llä Saksassa. 3D-tulostusta varten kappale suunniteltiin kokonaan uudelleen tavoitteena vähentää painoa sekä parantaa toimivuutta tehostuneen virtauksen avulla Tuotteen suunnittelussa oli haastavaa sen monimutkaisuus. apureikiä joiden avulla saatiin luotua varsinaiset virtauskanavat. Tulostetulle kappaleelle suoritettiin jälkilämpökäsittely 950 o C:ssa 15 minuuttia ja sen jälkeen vesijäähdytys. Siinä on hammaspyörän hammasta myötäilevä kohtio ja sisällä kulkee jäähdytyskanava. Oppaan tarkoitus on 3D-tulostuksen mahdollisuuksien konkretisoiminen suomalaisen teollisuuden tarpeita vasten. Suomessa ei ole vielä siihen sopivaa laitteistoa. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 47 Robotin tarttujan sormet tehtiin jauhepetimenetelmällä alumiiniseoksesta AlSi12. Inserttimateriaalin tulee omata riittävä kitkapinta, jotta puristusvoima voidaan minimoida. Kupari-induktori (Katsa) Hammaspyörien karkaisussa käytetty kuparinen induktori on varsin hankala valmistaa sen monimutkaisen muodon takia. Turbiinin siivellä tulee olla riittävä tarkkuus myös lämpökäsittelyn jälkeen ja optimoitu pinnan karheus, jotta jälkityöstö voidaan minimoida Kuvassa 8 on esitetty tulostetut kappaleet. Tulostetut paikoitusteline ja tarttujan insertit, robottitarttujat ja turbiinin siipi. Tuote suunniteltiin kaavion perusteella sekä hyödyntäen komponenttivalmistajien tarjoamia mittoja pesien koneistusta varten. . 0,2 balance Tulostuksessa käytettiin n. Alkuperäisen hydrauliikkalohkon Solid Works -malli. Lisäksi oppaassa esitellään palveluntarjoajat ja tutkimusosapuolet etenKuva 8. Kuvassa 11 on 3D-malli induktorista. Sen sisällä on monimutkainen jäähdytyskanava, jonka valmistaminen perinteisillä menetelmillä olisi hyvin hankalaa ja työlästä. Kuvassa 12 on valmis induktori tulostuksen jälkeen. Demonstraation eri vaiheissa kiinnitettiin erityistä huomiota seuraaviin piirteisiin. Kuva 10. Hydrauliikkalohkoon liitetään useita komponentteja, joille tulee koneistaa pesät, mikä luo rajoitteita mallin suunnitteluun. Materiaali oli CuCrZr-kupariseos, jonka koostumus oli seuraava: Cr Zr Fe 0,5 – 1,2 0,03 – 0,3 max. 0,08 Si Misc. Kuva 9. 1 kW:n tehoa ja tutkimusolosuhteissa kehitettyä scanningtekniikkaa. Robottitoimintaa demonstroitiin todellisella robotilla, jolloin todettiin, että 3D-tulostettuja osia, robottitarttujia, tarttujien inserttejä ja paikoitustelineitä voidaan käyttää robotissa. Suunnittelussa suurimmat hankaluudet liittyivät venttiilipesien sijoitukseen sekä pisaranmuotoisten putkien 3D-käyrien mallintamiseen
Hitsaustekniikka-lehti N o 1, 2016, Suomen Hitsausteknillinen yhdistys. Somotec Oy | www.somotec.fi Tototie 2, 70420 KUOPIO | Puh. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 48 Kuva 11. Olemme suomalainen hitsauslisäaineiden, panssarilevyjen, peittausaineiden ja -tarvikkeiden sekä juotteiden maahantuontiin, markkinointiin ja myyntiin keskittynyt yritys. Veli Kujanpää prof., Teknologian Tutkimuskeskus VTT Oy Antti Salminen prof., Lappeenrannan teknillinen yliopisto. /2/. Kuva 12. Pituus on 80 mm. Kupari-induktorin kaaviokuva. Sergei Chekurov, Pentti Eklund, Veli Kujanpää, Joonas Pekkarinen, Kai Syrjälä, Jorma Vihinen, 3D-tulostuksen suunnitteluja päätöksenteko-opas yrityksille, Teknova, 2017 (painossa). 020 7969 240 | somotec@somotec.fi Coroplate ® panssarilevyt ja -osat Pelox ® peittausaineet ja -tarvikkeet Seletarc ® hitsauslisäaineet ja juotteet Corthal ® ja Thaloy ® kovahitsaustäytelangat Parasta laatua peittauksee n 20 vuotta Suomessa. Tulostettu kupari-induktori. kin kotimaassa. Parasta laatua peittauksee n Parasta laatua peittauksee n Laatua jo vuodesta 1983 Kirjallisuusviitteet /1/. Tuotesuunnittelun mahdollisuuksia ja eroavaisuuksia perinteiseen suunnitteluun esitellään ja konkretisoidaan esimerkkikappaleilla
Koulutustilat ja -laitLappeenrannan teknillisen yliopiston LUT:n IWE-koulutuksessa on eräs erityispiirre, jota kukaan muu ei pysty tarjoamaan; koulutus on opintopistemitoitettua ja osallistuja pystyy hyödyntämään sen myös LUT:n DI-tutkinnossa. Opiskelijapalaute otetaan huomioon koulutuksen sisällön ja toteutustapojen suunnittelussa. Vuosien varrella on ryhmäytymisen ja verkostoitumisen merkitys painottunut, 50 päivää yhdessä synnyttää opiskelijoiden välisiä verkostoja ja jopa liikesuhteita. Osallistujien kokemuksia IWE-koulutuksesta Erkki Veijalainen. Ja missä suhteessa. Opettajien asianhallintaa ja opetustaitoja sekä opetusmateriaalin sisältöä ja laatua voidaan arvioida. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 49 Ei ole aivan helppoa arvioida hitsauskoordinoijakoulutuksen laatua, koska se koostuu niin monesta osatekijästä. Keskeinen mittari onnistumiselle on se, miten koulutuksen läpikäynyt henkilö pystyy hyödyntämään ja soveltamaan oppimaansa käytännön työssään ja mitä yritys hyötyy koulutuksesta. Opetustavoista voidaan olla montaa mieltä: etä, lähi, netti, itseopiskelu, luennot, harjoitukset ja seminaariesitykset. Ohjelman kesto on reilut kaksi vuotta eli huomattavasti perinteistä DI-koulutusta lyhyempi ja sen voi suorittaa suurelta osin etänä. Yksi haluaa face-to-face opetusta tai toinen haluaa perehtyä asioihin rauhassa yksinään. Lappeenrannan teknillisen yliopiston LUT:n IWE-koulutuksessa (International Welding Engineer, Kansainvälinen hitsausinsinööri) on eräs erityispiirre, jota kukaan muu ei pysty tarjoamaan; koulutus on opintopistemitoitettua ja osallistuja pystyy hyödyntämään sen LUT:n DI-tutkinnossa. teet käydään läpi säännöllisesti auditointien yhteydessä, joten ne ovat varmasti hyvällä tasolla joka koulutusorganisaatiolla. Tänä keväänä käynnistyvässä IWE-DI täydennyskoulutus-ohjelman pääsyvaatimuksena on LUT:ssa suoritettu IWE-kurssi ja insinöörin tai AMK:n insinöörin perustutkinto
vaan pystyy paremmin keskittymään opiskeluun. Nykyisessä ja aikaisemmissa töissäni, olen joutunut hitsauksen kanssa tekemisiin erilaisten suunnittelu-, valmistusja laatuasioiden kannalta. Maria: Olen suorittanut aiemmin IWSja IWItutkinnot, joten oli loogista lähteä myös tälle kurssille. Lisäksi kustannuksellisesti halvempi, kun ei tarvitse matkustaa ja majoittua hotelleissa. Erkki: Eniten hyötyä olen saanut ”Materiaalit ja niiden käyttäytyminen hitsauksessa” osiosta ja ”Hitsatun rakenteen suunnittelu ja mitoitus” osiosta, hitsauksen laatuasioita. Kurssilla tulee varmasti jokaiselle vastaan asioita, joista ei ole vielä ollenkaan tai kovin paljon kokemusta. Haittana, omalla paikkakunnalla on omat kiireensä myös iltaisin. Mutta asia on ihan toisin. Lisäksi yritys, jossa tuolloin työskentelin tarvitsi IWE-pätevyyden omaavan hitsauskoordinoijan. Erkki Virkki on Koneteknologiakeskus Turku Oy:n toimitusjohtaja ja hänen IWE-kurssi päättyi juuri. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 50 Viime Hitsaustekniikka-lehden numerossa kyseltiin, miten LUT:n opettajat ovat kokeneet IWE-koulutuksen merkityksen itselleen ja LUT:lle. Tällöin olisi tutustunut muihin kurssilaisiin vielä paremmin. Maria Lammentausta suoritti IWE-tutkinnon muutamaa vuosi sitten ja työskentelee Q-Test Oy:ssä hitsausasiantuntijana. Tietysti pientä hiomista aina löytyy, mutta Lappeenrannan kurssilla on jo niin pitkä historia, että asiat on hyvin mietittynä. Se että opiskelu tapahtuu kaukana kotoa ja omasta, työpaikasta edesauttaa hirveästi opiskelua. Jussi, myös sinä kävit kurssin Lappeenrannassa: Perheellisenä haitta tietenkin lähiviikot pois kotoa, mutta kyllähän sitä lähiviikoilla kerkesi taas verkostoitumaan, ja luomaan uusia tuttavuuksia, mikä oli hyvä asia. kurssista aiemmin valmistuneilta. Ehkä olisi tullut luettua enemmän, jos kurssi olisi ollut Lappeenrannassa. Olin kuullut paljon hyvää ko. Jussi: Aika laajalla kirjolla tulee aiheita laidasta laitaan. Erkki: Paljon on teoriaa, eikä tieto ole pahasta. Itse olen enemmän perinteisten lähiopetusviikkojen kannalla. Erkki, LUT toi kurssin oli kotipaikkakunnallesi: Hyötynä tietysti, etten olisi muuten voinut osallistua työni luonteen johdosta. Miten IWE-koulutusta tulisi kehittää. Tavallaan asiat on tiennyt, mutta koulutuksen aikana tuli uudenlaista ymmärrystä. Jussi: Silloinen työnantaja antoi mahdollisuuden koulutukseen, joten lähdin ilman muuta. ...niin ja vähän myös opiskelemaankin iltaisinJ. Nyt kun LUT järjesti koulutuksen pääosin Koneteknologiakeskus Turku Oy:n tiloissa, tarjoutui mahdollisuus osallistua. Sitä voisi kehittää ottamalla enemmän konkreettisia käytännön tapauksia mukaan, jolloin ymmärrys lisääntyisi ja osaaminen kehittyisi. Jussi Martiskin perusti kurssin jälkeen ProWeld Finland Oy:n ja toimii yrittäjänä. Kurssi vastasi omia odotuksiani ja antoi minulle hyvät eväät hitsauskoordinoijan työhön. Mukana olleet kurssilaiset ja heidän erilaiset näkemyksensä ja verkottuminen heidän kanssaan. Erkki: Itselläni on ollut pidemmän aikaa mielessä syventää tietoja hitsauksesta ja tiesin, että IWE-koulutus antaa tähän hyvät tiedot. Annetaanpa IWE tutkinnon suorittaneiden kertoa omista kokemuksistaan. Jussi: Sanotaanko näinpäin. Maria: Asun Parkanossa ja täältä on Lappeenrantaan 4-5 tunnin ajomatka. Ei tule mieleen lähteä yhtäkkiä poikkeamaan työmaalla tms. Ennen kurssin alkua mietin monta kertaa, että kuinka paljon parempi olisi, jos kurssi järjestettäisiin jossain lähempänä. Maria: Kurssilla on aina ihmisiä, jotka toimivat hyvinkin erilaisissa tehtävissä mutta mielestäni kurssin sisältö on hyvin kattava. Maria: Ehdottomasti kurssikaverit! Kurssin aikana verkostoituu oman alan ihmisten kanssa ja aina on joku jolta kysyä, jos apua tarvitsee. Tietysti tutkintotodistuksen saaminen tuo myös haastetta ja kasvattaa motivaatiota. Moneen asiaan ei loppujen lopuksi perehdytä kovin syvällisesti, mutta antaa todennäköisesti uuKurssilaisia hitsausharjoituksissa.. Jotkut taitavat olla sitä mieltä, että etäopiskelun määrää voisi lisätä. Muuten se ei olisi omalta kohdaltani ollut mahdollista. Jussi: Näin jälkikäteen ajateltuna asia on aivan selvä; uudet kontaktit ympäri Suomen, aivan ehdottomasti. Mikä oli koulutuksen parasta antia ja mistä hyödyit eniten. Miten koulutus mielestäsi vastaa teollisuuden osaamistarpeisiin. Mikä sai sinut lähtemään kurssille. Maria: Mielestäni tärkeintä koulutuksissa aina on, että ne vastaavat työelämän tarpeita. Kurssi ei ollut kotipaikkakunnallasi: hyödyt ja haitat
Aineisto mikä kurssilla jaetaan, antaa erittäin hyvät tiedot myöhempiä tarpeita varten LUT:n IWE-kurssin voi hyödyntää osana DItutkintoa. Jussi: Hyvää kevään odotusta :) Erkki: Aikaisemminkin on mainittu, vahvan teoria-aineiston tueksi, käytännönläheisiä esimerkkejä asioiden soveltamisesta. Jussi: Kyllä voin suositella. Kiinnostaako. hän sitä ikinä tiedä, mitä tulevaisuus tuo tullessaan. Lähetätkö terveisiä koulutuksen kehittämiseksi. Tätä voisi parantaa. Aivan kaikkeen etukäteen jaettuun kurssien PDFtuntiaineistoon ei päässyt lisäämään omia muistiinpanoja. Kurssi on melko kattava, mutta aiheita jäi mielestäsi liian vähälle painoarvolle. Erkki: Antaa perustietoa ja ymmärrystä monestakin käytännön asiasta. Maria: Itselleni työssä tärkeät asiat tulivat kyllä kattavasti käytyä lävitse, joten en näkisi minkään jääneen liian vähälle painoarvolle. Vaikka kyllähän asia löytyy standardeista, mutta Petrillä on aika vahva kokemus niiden tulkinnoista ja soveltamisesta, miten asiat käytännössä tehdään/ tulisi tehdä. pätevyysja menetelmäkokeisiin liittyviä asioita. Tervetuloa mukaan koulutukseen, jonka on jo hyväksi havainnut yli 900 IWE:ä ja IWT:tä! Lisätietoja kurssista saa allekirjoittaneelta. On valmiimpi etsimään kulloinkin työelämässä tarvittavaa tietoa ja oikeista lähteistä. Jussi: Kyllä jonkin verran olisin kaivannut enemmän Toikan Petrin standardiluentoja, joissa käytiin läpi mm. Erkki: Kiinnostus riippuu paljon siitä kuinka paljon, siitä voi hyväksi laskea tutkinnossa, ”fifty-sixty”?. Suositteletko LUT:n IWEkoulutusta muille ja miksi. SHY vastaa pätevöityskoulutuksesta Suomessa. Asioita käytiin hyvinkin läpi, mutta jos muutama tunti käytettäisiin lisää aikaa käytännön esimerkkien kautta, ymmärrys kasvaisi. Maria: SHY:n väki kyllä kuuntelee hyvin toiveita ja neuvoo koulutusasioissa. Seuraava IWE-kurssi käynnistyy Lappeenrannassa 6.3.2017 ja päättyy 15.12.2017. Varmasti syventää hitsauksen osaamista. Erkki: Kyllä suosittelen. Teollisuudessa haasteet ovat usein moninaiset ja valmiita ratkaisuja ei ole tarjottava, mutta koulutus ohjaa oikeille ”lähteille”. Erkki: Valtava aineiston määrä, joka piti omaksua tentteihin. Jussi: Eipä tullut kovin suuria yllätyksiä. Erkki: Tähän kysymykseen ei yleisesti voi vastata. Maria: Ehdottomasti kyllä! Mielestäni tämä on arvostettu, hyvä koulutus. Erkki Veijalainen DI, IWE kurssinjohtaja LUT Täydennyskoulutus erkki.veijalainen@lut.fi. Maria: Ehkä se työmäärä, mitä kurssin eteen piti tehdä. Lisää voisi painottaa hitsauksen lämmön sekä seostuksien vaikutusta materiaalien ominaisuuksiin. Itselläni on tosin tässä muitakin koulutuksia menossa, mutta jos aikatauluun sopii ja hinta on kohtuullinen niin mikä ettei :) Jussi: Tällä hetkellä ei kiinnosta, mutta eiMenetelmäkoekappaleet venyvät ja taipuvat. Maria: Kiinnostaa. Jokainen kurssilainen kokee asiat oman kokemuksensa ja taustansa kautta. Tentit eivät ole helppoja, sen olin kyllä kuullutkin, mutta vaati todella töitä, että kurssin sai läpi. Mikä yllätti. Paperillekaan ei nykyaikana haluaisi tulostaa. Yritysten toiveiden kuunteleminen onkin tärkeää, jotta tiedetään, minkälaisille koulutuksille on tarvetta. Hyvät esimerkit jäävät hyvin mieleen. Tietysti kyllä se sitten tuntuikin hienolta, kun tiesi ettei tätä lukematta ole läpäisty. Lisäksi iso osa koulutuksesta olisi onnistuttava ”etänä”. Aika monen jo valmistuneen IWE:n kanssa tuli kurssin sisällöstä keskusteltua ennen kurssille menoa, niin oli aika hyvä käsitys jo etukäteen. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 51 sia ajatuksia, joita voi hyödyntää omassa työssään. Tärkeää on säilyttää hitsauskoulutusten hyvä taso Suomessa. Kurssin ohjelma on laaja, kattaen paljon hitsauksessa huomioitavia asioita. Vastaavasti sai myös hyvää aineistoa käytännön tarpeisiin
Raitiotien rakentaminen alkaa Tampereella useasta kohdin heti ensi vuonna. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 52 Lasereilla vauhdikkaasti kilpailukykyiseen tulevaisuuteen – SHY:n Laserfoorumin Lasertyöstöpäivä 24.11.2016 Tampereella – Juha Lukkari Tampereen Scandic City -hotellin seminaaritilaan kokoontui yli 30 henkeä kuulemaan esitelmiä lasertyöstöstä, niin hitsauksesta, juottamisesta kuin leikkauksestakin. Vaunuun mahtuu 240 matkustajaa. Laserhybridihitsaus . Toisin kuin tavallinen valo, laservalo voidaan edellä mainittujen ominaisuuksiansa johdosta kohdistaa erittäin pieneen pisteeseen. Laserjuotto . Lasermerkkaus . Laserhitsaus . Ensimmäiseksi on valmistumassa osuus Hervannasta keskustaan vuonna 2021 ja sen jälkeen toinen osa keskustasta edelleen länteen. Tampereen valtuusto päätti kokouksessaan 7.11.2016 hyväksyä lopulta selvin numeroin 41-25 raitioliikenteen rakentamisen kaupunkiin. Laserista on kehittynyt monipuolinen materiaalintyöstön työkalu, ja lasertyöstön sovelluksia löytyykin tänä päivänä teollisuuden kaikilta aloilta. Paljon esiteltiin erityisesti käytännön esimerkkejä. Seuraavana on tähtäimessä Oslon kaupunki. Laservalo poikkeaa tavallisesta valosta siinä, että se on monokromaattista (tietty aallonpituus) ja koherenttia (sama amplitudi, taajuus ja vaihe). Tehdas aikoo tehdä niistä myös vientituotteen. Laserhitsaus voidaan jakaa kahteen eri prosessiin: sulattavaan laserhitsaukseen ja syvätunkeumalaserhitsaukseen. Laserpinnoitus . IONIX OY on erikoistunut erityisesti seuraaviin lasertyöstöprosesseihin: . Laserporaus . Lasersäteen tehotiheys (kW/mm 2 ) työkappaleen pinnalla sekä. Ratikan nopeus on enimmillään 70 kilometriä tunnissa. Laserpintakarkaisu . Raitiovaunuja emme vielä nähneet viereisellä Hämeenkadulla, mutta sitten myöhemmin vuonna 2021, kun rata on valmis ja Transtech saanut vaunut valmiiksi. Laserpuhdistus Laserhitsaus on prosessi, jossa laservalo kohdistetaan pieneen pisteeseen työkappaleen pinnalla materiaalin sulattamiseksi tai höyrystämiseksi, kuva 1. Johdanto laseriin Laser on lyhenne englanninkielisistä sanoista “Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation” (valon vahvistaminen säteilyn stimuloidulla emissiolla). Lasertyöstö on yleistynyt eri teollisuudenaloilla voimakkaasti viimeisten vuosien aikana teknologian kehityksen mukanaan tuomien uusien mahdollisuuksien sekä laskeneiden kustannusten ansiosta. Koko laserlähteen energian kohdistaminen pieneen pisteeseen nostaa pisteen energiatiheyden erittäin korkeaksi, mikä mahdollistaa erilaisten materiaalien työstämisen materiaalin sulaessa tai höyrystyessä lasersäteen vaikutuksesta. Laserleikkaus . Vaunut Tampereelle tilataan Transtechiltä Otanmäestä
1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 53 teho:hitsausnopeus -suhde määrittävät onko kyseessä sulattava laserhitsaus tai syvätunkeumahitsaus. Laserhybridihitsauksessa lasersäde suuren tehotiheyden omaavana lämmönlähteenä toimii usein ensisijaisena lämmönlähteenä mahdollistaen hitsin syvän tunkeuman, kun taas valokaari toimii toissijaisena lämmönlähteenä parantaen prosessin vakautta, luotettavuutta ja tehokkuutta sekä nostaen hitsin laatua. Vaadittu tehotiheys avaimenreiän synnyttämiseksi teräkseen on noin 10 kW/mm 2 , ja tämän tehotiheyden alapuolella hitsaus on sulattavaa laserhitsausta. Lämmöntuonnin kasvaessa hitsisula pidentyy ja sulalle jää enemmän aikaa tasoittua, ja hybridihitsin pinnasta saadaan usein sileä ja juohevasti perusaineeseen liittyvä. Eri paksuuksia voidaan liittää helposti toisiinsa . Eri materiaaleja voidaan liittää toisiinsa . Useita kappaleita voidaan liittää toisiinsa limiliitoksella yhdeltä puolelta yhdellä palolla . Suuri hitsausnopeus parantaa sovelluksen tehokkuutta. Kuva 2. Laserhybridihitsauksen etuja kaarihitsaukseen verrattuna: . Lähde (teksti ja kuvat): IONIX OY:n verkkosivut www.ionix.fi Kuva 1. Suuri tuottavuus johtuen seuraavista tekijöistä: . Laserhybridhitsauksen periaate (IONIX OY).. Laserhybridihitsaus ei ole vain yksinkertainen kahden erillisen prosessin summa, vaan prosessiin liittyy useita monimutkaisia fysikaalisia ilmiöitä kahden lämmönlähteen välillä. Usein hitsaus voidaan tehdä yhdellä palolla. . Hitsaus voidaan suorittaa kaikissa asennoissa (esim. Lasertehon noustessa hitsin tunkeuma kasvaa, kun taas kaaritehon noustessa hitsin leveys kasvaa. Laserhybridihitsauksen etuja laserhitsaukseen verrattuna: . Uudet suunnittelumahdollisuudet, johtuen seuraavista tekijöistä: . Mahdollisuus käyttää I-railoa (vähemmän railonvalmistelua ja lisäainetta) . Laserhybridihitsaus on laserhitsauksen ja kaarihitsauksen yhdistelmä, jossa lasersäde ja valokaari muodostavat yhteisen hitsisulan. Aina ei lisäaineen käyttö ole kuitenkaan tarpeen, ja tällöin voidaan lasersäteen rinnalle valita lämmönlähteeksi esimerkiksi TIG-prosessi. Riippuen kahden eri lämmönlähteen tehojen suhteesta, hybridihitsin ominaispiirteet voivat muistuttaa enemmän joko laserhitsiä tai kaarihitsiä. Suurempi hitsausenergia mahdollistaa tiettyjen materiaalien hitsauksen, joiden haasteena laserhitsauksessa ovat esimerkiksi kuumahalkeamat tai liian suureksi kohonnut hitsin kovuus. Lasersäde ja sähköinen valokaari ovat hyvin erilaisia hitsauksen lämmönlähteitä, mutta molempien toimiessa suojakaasun suojaamassa ympäristössä normaali-ilmanpaineessa, on näiden kahden prosessin yhdistäminen mahdollista. Matala lämmöntuonti ja tämän seurauksena vähäiset lämpöjännitykset ja muodonmuutokset sekä kapea muutosvyöhyke (HAZ). Tietyissä sovelluksissa lasersäteen ja valokaaren välinen etäisyys on niin suuri, että prosessit itse asiassa muodostavat omat erilliset hitsisulansa. Suuri hitsausnopeus . Laserhitsauksen periaate (IONIX OY). Pienet muodonmuutokset (pienempi tarve oikomisille ja pienemmät koneistusvarat) . Kyky hitsata kerralla suuriakin ainepaksuuksia yhdeltä puolelta . Laserhitsauksen edut: . Tästä käytetään usein myös nimitystä laserkaari-hybridihitsaus termin laserhybridihitsaus sijaan. Laserhybridihitsauksessa on havaittavissa niin laserhitsauksen kuin kaarihitsauksenkin prosessimekanismeja, mutta lisäksi kahden eri prosessin yhdistämisestä aiheutuvat synergiset ilmiöt liittyvät hybridihitsaukseen vahvasti. Hitsaus on mahdollista kohteissa, joihin päästään vain toiselta puolelta, tai joissa liitos sijaitsee esimerkiksi kapean raon pohjalla . lakiasento) Laserhybridihitsaus on liittämisprosessi, jossa laser ja jokin toinen hitsausmenetelmä, esimerkiksi MAG-hitsaus, yhdistyvät tehokkaaksi hitsausmenetelmäksi. Metallihöyryn absorboidessa laservalon energiaa yhä enemmän atomit ionisoituvat metalliatomien luovuttaessa elektroneja. Lisäaineen avulla hitsin metallurgiaan voidaan vaikuttaa lisäaineen seostuksella. Näitä laserhybridihitsausprosesseja, erityisesti laser-MAG-hybridihitsausta, on viime vuosina yhä enenevässä määrin otettu käyttöön teollisissa sovelluksissa eri puolilla maailmaa. Lasersäteen lämmittäessä voimakkaasti metallin pintaa metalliatomien väliset sidokset katkeavat ja metalli höyrystyy. Valokaaren tuomalla lisäenergialla voidaan kasvattaa hitsin tunkeumaa ja leveyttä. Usein myös hitsausnopeutta voidaan hieman nostaa. Hitsaus voidaan jättää viimeiseksi työvaiheeksi . Lisäksi lisäaineentuonnilla voidaan sallia suurempi ilmarako liitettävien kappaleiden väliin. . Suurempi tunkeuma mahdollistaa hitsauspalkojen määrän ja railotilavuuden laskemisen. Mikäli lisäaineesta on prosessissa hyötyä, valitaan prosessiksi usein laser-MAG-hybridihitsaus. Usein haitalliset metallurgiset muutokset, kuten rakeenkasvu ja suuri lämpövyöhykkeen leveys, voidaan eliminoida . . Kaariprosessina laserhybridihitsauksessa käytetään joko lisäaineellista prosessia tai lisäaineetonta prosessia. Hitsi voidaan sijoittaa lähelle lämpöherkkiä komponentteja . Optimaalinen tehojen välinen suhde riippuu kulloisestakin sovelluksesta. . Tätä ionisoituneiden metalliatomien muodostamaa kaasua kutsutaan plasmaksi. . Matala lämmöntuonti tuo mukanaan seuraavia etuja: . Vähemmän jälkityöstön tarvetta
Savonia-ammattikorkeakoulun hitsauslaboratoriossa (HitSavonia) on jo vuodesta 2005 alkaen panostettu hitsauksen automatisoinnin soveltavaan tutkimukseen. Robotteina ovat Yaskawan DX100 ohjauksella olevat MH80 hitsausrobotti ja 500 kg käsittelykyvyn omaava UP-350D-500 kappaleenkäsittelyrobotti. Typical laser power for cutting is increased to 6kW. Hän toimi myös päivän puheenjohtajana. Nano second Laser for high speed processing . Pääosan investoinnista rahoitti Pohjois-Savon Liitto Euroopan aluekehitysrahaston kautta. Cutting and Welding technology ready for high thickness Aku Tuunainen tuli Kuopiosta Savonia AMK:sta, jossa hän toimii projekti-insinöörinä, kuva 5. Joillakin hitsatuilla tuotteilla kokoonpanoajat putosivat murtoosaan käsihitsauksen kokoonpanoajoista. Tri-Focal fiber lasers for better brazing process . 6200 opiskelijan lisäksi aktiivisesti ympäröivää elinkeinoelämää, mikä mahdollistaa sekä opetuksen että oppimisen työelämäläheisyyden. Veli Kujanpää (VTT). Kuva 5. Laserlähteessä on neljä kuitulähtöä, jotka on käytetty scantracker-laserhitsauspäälle, hybridihitsauspäälle ja laserleikkauspäälle. Savonia on yksi Suomen suurimmista ja monipuolisimmista ammattikorkeakouluista, ja sillä on kampuksia kolmella paikkakunnalla, Kuopiossa, Iisalmessa ja Varkaudessa. Hänen monipuolisen esitelmänsä yhteenveto on seuraavassa. Aki Tuunainen (Savonia AMK). Kuva 4. First fiber tube welding installations are realized . Case-tutkimuksissa saatiin testihitsauksissa hyviä tuloksia. IPG sold more than 3000 fiber lasers in laser cutting 2015 . Esitelmät alkoivat kansainvälisellä tuulahduksella Saksasta, Berthold Kessler (IPG Laser GmbH): Developments in Laser Processing Technology), kuva 4. Sovelluksessa käytettiin kappaleenkäsittelyrobottia ja siihen kytkettyjä konenäkökameroita. Cutting with 12kW fiber laser was demonstrated. Ensimmäisillä hitsausja kappaleenkäsittelyroboteilla tutkittiin muun muassa hitsattavan kappaleen kokoonpanoa ilman kiinnitintä. Laserhitsausolu (HitSavonia).. Laser cutting is in competition with plasma cutting . Improvement of seam quality and appearance by dynamic beam shaping or in reduced atmospheric pressure . myös Hitsaustekniikka-lehti No 5/2015: Savonia-ammattikorkeakoulu testasi alumiinin robotisoitua laserhitsausta). Berthold Kessler (IPG Laser). Vuonna 2014 HitSavoniassa toteutettiin merkittävä kehitysaskel robotisoidun laserhitsausjärjestelmän myötä, kuva 6. Solua täydentää yksiKuva 3. Yksi kuitulähtö on varattu mahdolliselle pinnoituspäälle. Hänen aiheensa oli Käytännön kokemuksia laserhitsauksesta ja testauksesta (ks. IPG on yksi maailman suurimpia yrityksiä laser-alalla. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 54 Seminaari Seminaaripäivän järjestäjä oli SHY:n Laserfoorumi ja sen avasi Laserfoorumin puheenjohtaja professori Veli Kujanpää (VTT) Lappeenrannasta, kuva 3. Laser Cleaning is eco-friendly and efficient . . Laitteiston ydin on IPG 8 kW kuitulaser, joka on päivitettävissä jopa 16 kW tehoon saakka. Eco laser with 50% wall plug efficiency . Kuva 6. . Laser Seam Stepper excellent tool for PHS Welding and zero gap Zinc coated steel welding . Hitsausrobotti on asennettu 8 m pitkään yksiakseliseen gantryrataan ylösalaisin. Savonia palvelee n
Haapakoski korosti esitelmässään paljon teknologiaa asiakassuhteissa, toimittajan ja asiakkaan yhteistyötä, tuotteiden kustannustehokasta ja valmistusystävällistä suunnittelua. Parametrien testaus on aikaa vievää, mutta sen jälkeen homma sujuu. IPG 5kW -kuitulaserresonaattori . Lista osoittaa, että Suomen peittää tiheä HT-Laser -verkosto! HT-Laser Oy on lasertyöstön alihankintapalvelujen edelläkävijöitä. Kuva 8. Hitsausradat mahdollista ohjelmoida 3D-mallin avulla Robottihitsausasema soveltuu pienille kappaleille ja laserhitsaamisen testaamiseen. . Tuunaisen mukaan laserin plussia ovat: . Syvä ja kapea hitsi – Suuri tunkeuma, muutokset ympäröivään materiaaliin pieniä Kuva 7. Tämä mahdollistaa suurten kappaleiden tuomisen soluun siltanosturilla. Leikkaus & Hitsaus varustus . Hieman vieroksuttu prosessi sen näennäisen kalleuden vuoksi. Suojaustarve (vaatii suojahuoneen) . Työalue 3000 x 6000 x 800 mm . Optinen Laser railonseuranta . Vaatii kiinnittimiltä paremman tarkkuuden . Kennon laserhitsausta (HT-Laser Oy). Henkilökunnan kokonaisvahvuus on noin 300. Mahdollisuuksien prosessi varsinkin, jos hitsattavat tuotteen suunnitellaan laserin vahvuuksia hyödyntäen Laserteknologia käyttöönotto uusissa tuotteissa oli Tero Haapakosken (HT-Laser Oy) esitelmän aiheena, kuva 7. Yhä useammin toimitetaan valmiita osakokoonpanoja suoraan asiakkaiden tuotantolinjoille. Kuituoptiikkalaserhitsaus varustus . Trumpf 5kW Co 2 -resonaattori . Robotti ohjaa laseria . Toiminta alkoi jo vuonna 1989. Jos sopivia hitsattavia tuotteita on riittävästi, niin laserhitsaus on kilpailukykyinen myös taloudellisesti. . Tero Haapakoski (HT-Laser Oy). 3D-Laserrobottiasema HT FLWS: . Erinomainen kohde laserhitsaukselle (HT-Laser Oy).. Voidaan hitsata myös ei perinteisiä railomuotoja . Vähän lämpömuutoksia . Railonseuranta monesti haastavaa Yhteenveto: . Ajan haasteisiin vastataan yhteistyössä asiakkaiden kanssa. Hankittu 2006 ja modernisoitu 2016 Työasema soveltuu monen tyyppisiin ja monen kokoisiin töihin. Hän esitteli myös DFMA-toimintaperiaatteita (Design for Manufacturing and Assembly) eli valmistusja kokoonpanoystävällinen suunnittelu ja miten sitä voidaan konkreettisesti toteuttaa laserhitsauksen yhteydessä. 2000x1000x500 mm . Mahdollistaa suurien osien käsittelyn . . Robotit ovat suojahuoneen sisässä, jossa on puoliksi avautuva katto ja päätyseinä. Integroitava pyöritysakseli . Pöydän maksimikuorma on 3000 kg. Uudelleen paikoituksen avulla pisimmät palkit ovat olleet yli 14 m. HT-Laser Oy:n toiminnan lähtökohtana ovat asiakaskohtaiset kokonaisratkaisut. Nopea . Kuitulaserilla on mahdollista hitsata myös alumiinia. Avoin rakenne . Päämiehen ja alihankkijan rooli on yhteistyötä, jossa kehitetään itse tuotteen rakennetta, mutta myös kustannustehokasta valmistusta. Tärkeää on nähdä ja löytää yhteinen etu, jota tehdään pitkällä aikajänteellä. Yritys toimii kymmenellä paikkakunnalla, Keuruulla, Jyväskylässä, Tampereella, Kaarinassa, Vieremällä, Vaasassa, Torniossa sekä Puolassa Varsovassa ja Poznanissa, jotka palvelevat yli tuhatta asiakasta. Ison työalueen johdosta levykenttä-, palkkija kennorakennehitsauksia on toteutettu useita erilaisia. Työalue n. Lisäaineeton Laserin miinuksia: . normaali robottisolu. Kuva 9. Samaan konserniin kuuluvat ohutlevyrakenteita valmistava ja palvelujamme täydentävä Elekmerk Oy ja propulsiolaitteita valmistava Alamarin-Jet Oy. . Projektikohtainen logistiikka . Työkappaletta siirtämällä pidemmät . Haapakoski tiivisti laserhitsauksen edut: . Kohtuullisen paksujen materiaalien hitsaus kerta hitsillä . Vaatii koneistetut tai vähintään laserleikatut railot – aina hyvä railosovitus (onnistuneita testejä tehty kylläkin myös sahapinnalla) . Järjestelmän ylösajo vie aikaa – vrt. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 55 akselinen käsittelypöytä, johon mahtuu 7 m pitkä halkaisijaltaan 2,6 m kappale. HT-Laser Oy:n asiakasyritykset ovat menestyviä metalli-, rakennus-, kalustesekä sähköja elektroniikkateollisuuden yrityksiä. Vakaa helposti säädettävä prosessi . Perheomisteinen HT-Laser Oy kuuluu Teiskonen Oy -konserniin ja vuonna 2014 liikevaihto ylitti 48 M€. Roiskeettomuus . Kallis laitteisto ja varaosat . Joissakin tapauksissa hitsin kovuuden nousu perusaineeseen verrattuna (lämpökäsittelyn tarve) . Keuruulla on viisi lasertyöasemaa, joista kaksi on hitsaavaa: 3D-Lasertyöasema Schuler:
Tehdas ei kerro vuosituotantonsa määrää, ja mallien valmistusmäärätkin ovat lähinnä suuntaa-antavia. Ensimmäisen Mersun tuotantotilat saatiin ”nollasta” käyttöön 16 kuukaudessa. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 56 . Yli 250 robottia Mersun katumaasturin tuotantoon.” Yhteensä autotehtaalla on yli 500 robottia. Samaan aikaan Valmet Automotive jatkaa myös Mercedes-Benzin A-sarjan tuotantoa ainakin vielä vuoden 2017. Seuraavat lainaukset ovat suoraan HS:n verkkosivuilta. ”Valmet Automotive palkkaa Uudenkaupungin autotehtaalle yli tuhat uutta työntekijää ja toimihenkilöä. Korhosen mukaan yhtiön näkymät ovat seuraavan kahden vuoden ajan hyvin vakaalla pohjalla”. Yhtiön nykyinen työntekijämäärä lähes kaksinker taistuu. kuten uutiset kertovat. Mercedes Benz GLC (Veho Oy).. Uudenkaupungin autotehtaalla on valmistettu Mercedes-Benzin A-sarjaa vuodesta 2013 lähtien. ”Rekrytointien päättyessä tehtaalla työskentelee noin 3 000 henkilöä. Ilpo Korhosen mukaan tehdas työskentelee ensi vuoden jälkipuoliskolla kolmessa vuorossa, kun nyt tehdään kahta vuoroa”. Yhtiö alkaa tehdä ensi vuoden alkupuoliskolla Mercedes-Benzin GLC-katumaasturia. Nykyinen hitsaamo on täysin muokattu A-sarjan tuotantoon. Tehtaalla on nyt töissä 1 550 työntekijää ja vajaat 500 tuotantotoimintaa tukevaa alihankkijaa”. Suuri prosessinopeus . Syitä lienee monia, ”tuotannon erinomainen joustavuus, nopea uuden mallin valmistuksen aloittaminen, erittäin korkea ammattitaito koko henkilökunnassa jne. Nyt palkkaamme noin 1000 uutta työntekijää. Sinä aikana tehtaalta on lähtenyt yli satatuhatta A-sarjan autoa. Yhtiö hakee autonrakentajia ympäri Suomen eri tehtäviin hitsaamoon, maalaamoon ja kokoonpanoon sekä logistiikkaan. ”Mercedes-Benzin katumaasturi GLC tuli markkinoille noin vuosi sitten. Alun perin tehdas perustettiin 1969 valmistamaan Saab-merkkisiä henkilöautoja, mutta toiminta laajeni myöhemmin sopimusvalmistukseen. Nyt uuden mallin uudet rakennetut tilat saadaan käyttöön vielä lyhyemmässä ajassa, 13 kk. Uudenkaupungin autotehdas tekee myös maailman ennätyksiä autoteollisuuden maailmassa. Hitsaustekniikka-lehti kirjoitti autotehtaasta keväällä numerossa 2/2016 mm. Viime aikoina on yritysmaailmasta kuulunut vain harvoja hyviä uutisia (esim. Ensimmäinen kampanja alkaa tänään keskiviikkona. Työntekijätarve johtuu uudesta tuotannosta. Yhtiö on myös laajentanut tehdastaan kesän aikana noin hehtaarilla. seuraavaa: ”Valmet Automotive teki Suomen suurimman robottikaupan ABB:n kanssa. A-sarjan hitsausprosessi koostuu alustasta, korilinjasta, luukuista ja asennus/ viimeistelylinjasta. Lähes 200 robotin myötä automaatioaste on yli 90 %. Ensimmäisessä erässä avoinna on 250 työpaikkaa. Hänen aiheenaan oli Lasertyöstön esimerkkejä autotehtaalla. Tilaa on nyt 11 hehtaaria. Helsingin Sanomat 16.11.2017). Tuotesuunnittelun vaihtoehdot lisääntyvät – Eri paksuisten materiaalien liittäminen – Eri materiaalien liittäminen – Eri liitosmuodot . Valmet Automotive kertoo GLC-sopimuksen pituudesta ainoastaan sen, että tuotanto jatkuu ”muutamia vuosia”. Juottamisessa lisäaineena on piipronssilanka CuSi3Mn Kuva 10. Pieni lämmöntuonti kappaleeseen – Pienet muodonmuutokset, ei jälkityöstöä – Työstö lähelle lämpöherkkiä komponentteja . Se kuuluu suurimpiin valmistavan teollisuuden tuotantolaitoksiin Suomessa. Tehdasinvestoinnit olivat yli 50 M€. Runsas hitsattavien materiaalien määrä Sitten astui estradille Mika Marttila (Valmet Automotive Oy), kuva 10. Viimeisin uutinen autotehtaasta oli 27.1.2017 Helsingin Sanomissa otsikolla ”Valmet Automotive palkkaa 500 työtekijää.” Niin, kai sitä piti kertoa jotakin esitelmän aiheestakin eli Lasertyöstöstä autotehtaalla. Hitsauksessa ei käytetä lisäainetta. ”Valmet Automotive on autojen sopimusvalmistaja. Sitä valmistetaan nyt Saksassa Bremenissä ja ostaja joutuu odottamaan uutta autoaan lähes vuoden. Prosessin joustavuus – Säde helppo jakaa useaan työasemaan – Soveltuu automaattiseksi menetelmäksi – Laite kaukanakin työasemasta . ”Robotit eivät vie työpaikkoja, vaan tuovat niitä. Tehtaalla on tähän tarkoitukseen kaksi robottia. Tarkkaa päättymisaikaa ei ole sovittu, mutta yhtiön tuotantovolyymit ovat nyt suurempia kuin koskaan ennen”, toimitusjohtaja Korhonen sanoo. Sopimusvalmistajan arkeen kuuluu, että päämies sanelee, millä tarkkuudella asioista voi puhua”. Rekrytoinnit toteutetaan usealla kampanjalla. Päälinja ja pääosakokoonpanolinjat ovat operaattorivapaita. Lasereita on kaksi kappaletta ja niitä käytetään takaluukun valmistuksessa (laserhitsaus) ja ovien valmistuksessa (laserjuottaminen). Lasersovellukset ovat auton ovet ja takaluukut. Hyvä toistettavuus – Luotettavia liitoksia . Liitoksissa käytetään sekä hitsausta että juottamista, kuva 12. Mika Marttila (Valmet Automotive Oy). Uudessakaupungissa ei tehtäisi yhtään autoa, jos robotteja ei olisi.” Kuva 11. Ensimmäinen suuri kauppa tehtiin muutama vuosi sitten, noin 200 robottia. Tässä vaiheessa rekrytointihaavi ulotetaan Suomeen, mutta Korhosen mukaan ulkomaista työvoimaa ei voi poissulkea tulevaisuudessa joissakin tehtävissä. Millä ihmeellä tämä yritys pikkuisesta ja kaukaisesta Suomesta pärjää ja menestyy maailmalla jättiläisten joukossa. Korhosen mukaan tämä lyhenee jollain aikavälillä, kun tuotanto Uudessakaupungissa pääsee täyteen vauhtiin. Mika Marttila kertoi ylpeänä olleensa ”pääostajana” molemmissa robottikaupoissa. Osien syöttö ja kappaleen käsittely automatisoitu
Laserjuottaminen ovien valmistuksessa (Valmet Automotive Oy). max 380 HV. Perinteellinen ja käytössä olevat hitsausmenetelmä on jauhekaarihitsaus erilaisine tehokkaine variaatioineen. Riippuen levynpaksuudesta hitsauksessa käytetään vain hybridipäätä tai hybridi + tandem-MAG-päitä. ”lakanalinjat”) ja tuulivoimaloiden tornien valmistus, joissa kummassakin hybridihitsauksella voidaan saavuttaa merkittäviä tehokkuusetuja. 30 mm:n levyn päittäishitsaus, jossa X-railon korkea juuripinta hitsataan laser-hybridillä (laser + MAG) ja railon täyttö tandemjauhekaarella (1-lanka + twin), kuva 16. Tuottavuuden lisäys on useita kymmeniä prosentteja. Tänä vuonna yrityksessä myös tapahtui sukupolven vaihdos, kun yrityksen pitkäaikainen toimitusjohtaja Pekka Heikonen siirtyi hallituksen puheenjohtajaksi. Toimituksia koko toimintaaikana on ollut noin 15 000. Makrokuva 30 mm paksusta hitsistä, jossa X-railon juuripinta (14 mm) on hitsattu laser-MAG-hybridillä ja täyttöpalko molemmille puolille tehokkaalla jauhekaarihitsauksella (Pemamek Oy).. Railomuoto on asemassa koneistettu Y-railo. Myyntikonttoreita on Venäjällä, Puolassa ja Brasiliassa sekä äskettäin avattu konttori Houstonissa USA:ssa. Kuva 15. Tuulimyllyjen valmistuksessa iso osuus on tornin putkimaisten (lieriöiden) eli ”tummien” valmistus ja niiden jatkohitsaus pitemmiksi putkiksi, jotka paikan päällä liitetään toisiinsa pulttiliitoksin, jopa yli 100 metrin korkuisiksi torneiksi. Kuva 14. Pemamekin pääasiakasegmentit ovat konepajateollisuus, liikkuvat työkoneet, raskaat teräsrakenteet, laivanrakennus ja offshore, kattilateollisuus, tuulivoimateollisuus ja prosessija ydinvoimateollisuus. Linjoihin sisältyy myös levyjen kuljetus asemalle, railojen koneistus, yhdeltä puolen hitsaus, hitsien juurenpuolen monitorointi ja mittaus sekä levyjen purku asemalta. Perheomistuksessa oleva Pemamek on AAA-luokiteltu vakavarainen yritys. Nyt yritystä johtaa hänen poikansa Jaakko Heikonen. kolme suur ta laser-hybridilinjaa: Italiaan 2014, Ranskaan 2016 ja Saksaan 2016 (ks. Pemamek on toimittanut eurooppalaisille telakoille viime vuosina mm. Siis maailman luokan yritys! Henkilökuntaa on lähes 170, joista suuri osa on insinöörejä. Pemamek on myös aktiivisesti mukana hybridihitsauksessa, esim. Hitsien kovuuksien kanssa on ollut hiukan ongelmia, mistä syystä saatetaan joutua käyttämään lievää esilämmitystä, jotta alitetaan luokituslaitosten asettamat rajat, esim. Esitelmän aiheena oli Laser-MAG-hybridihitsauksen käyttö raskaassa hitsaavassa teollisuudessa. Kuva 16. Pemamek on tehnyt myös hitsauskokeita, mm. laivanrakennus (esim. Laivanrakennuksessa merkittävä etu on hyvin pienet hitsattujen levyjen muodonmuutokset verrattuna perinteiseen jauhekaarihitsaukseen. HT-lehti 5/2016), kuva 15. Kuva 13. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 57 (Fontragen A202 M), jota lasersäde sulattaa juotossaumaan, kuva 13. Liikevaihto on noin 20 miljoonaa euroa, josta vientiin menee jopa yli 90 %. termomekaanisella teräksellä päästään matalampiin kovuuksiin. Se lupaa suurta hitsauksen tehokkuuden kasvua ja tilauksia on odotettavissa maailmalta hitsausasemalle. Oven laserjuotossaumaa (Valmet Automotive Oy). Pemamek on johtavia ellei peräti johtava hitsausautomaatiota suunnitteleva ja valmistava yritys maailmassa. Arto Parkko (Pemamek Oy) tuli Loimaalta, kuva 14. Levynpaksuudet ovat 4-25 mm ja järjestyksessä vastaavat hitsausnopeudet 4 0,9 m/ min. Ranskan aseman toimituksessa hitsauslaitteisto koostuu mm. Paksun levyn päittäishitsaus. Tehtaalle on valmistumassa laajennus, joka lähes kaksinkertaistaa tilat. Arto Parkko (Pemamek Oy). Kuva 12. Laser-MAG-hybridihitsausasema telakalla (Pemamek Oy). hybridipäästä (laser + MAG) ja sitä seuraavasta kahdesta tandem-MAG-hitsauspäästä. Teräksen valinta on tässä suhteessa myös oleellinen, esim
Yleisimmät materiaalit ovat: Levymateriaaleja: – Ruostumaton teräs 1.4404 / AISI 316L – Ruostumaton teräs 1.4539 / N08904 / AISI 904 L – Ruostumaton teräs 1.4547 / SMO 254 / UNS S31254 – Ruostumaton teräs 1.4462 / duplex 2205 / UNS S31803 – Titaani Gr 1 – Nikkeliseos 2.4068 / N02201 /201 – Nikkeliseos Hastelloy C22 / 2.4602 / N0602 Vaippamateriaaleja: – Seostamaton teräs P235GH, P265GH, P355NL2 ja SA333Gr6 – Ruostumaton teräs 1.4404 / AISI 316L Yhtenä erikoisosaamisen alueena ovat meriveteen sopivat täystitaaniset lämmönsiirtimet, kuva 18. Molemmat ovat melko samankokoisia ja ”maailmanluokan” yrityksiä omilla toimialoillaan. saustekniikka-lehti No 3/2016: Täystitaanisen lämmönsiirtimen hitsaus vaatii parhaat ammattilaiset). Itse lasersäteen ohjaus ja hallinta toteutetaan peilien avulla skanneritekniikkaa hyödyntäen. ger). Myös eri materiaalien kuten kuparin ja teräksen tai alumiinin yhdistäminen onnistuu. Monien kokeiluiden, neuvotteluiden ja mietiskelyjen jälkeen päädyttiin räätälöityyn leikkausasemaan, jossa levyjen leikkaus tehdään laserleikkauksella ja johon liittyy myös levyjen kuljetus, panostus ja purkaus. Juuri ilmestynyt kansainvälinen tutkimus lämmönsiirrin markkinoista kertoo, että Vahterus on markkinajohtaja maailmalla Plate&Shell -lämmönsiirtimissä ja kolmanneksi suurin hitsattujen levylämmönsiirrinten valmistaja maailmalla. Olli Saarniaho (Veldo Oy) kertoi Etähitsauksesta laserilla, kuva 19. ”Veldo on esperantoa ja tarkoittaa hitsausta ja Veldo Oy taas tarkoittaa tarkkuuslaserhitsausta.” Kuitulaserteknologia ja robottiteknologia on yhdistetty yhdeksi toimivaksi kokonaistyövaiheeksi. Vahterus suunnittelee ja valmistaa maailmalle kehittämäänsä levylämmönsiirrintä (shell & plate heat exchanKuva 17. Plate & Shell -lämmönsiirtimiä valmistetaan monista eri materiaaleista, jotka vastaavat useimmille nykyaikaisille prosesseille asetettuja vaatimuksia. HitKuva 18. Käytännössä laser-robotin avulla saadaan parempaa laatua, pystytään laserhitsaamaan ja -leikkaamaan myös monimutkaiset kappaleet sekä materiaaleja, joiden tavallinen hitsaus ei onnistu, esimerkiksi kuparia ja alumiinia. Investoinnin takaisinmaksuaika oli kuulemma vajaa pari vuotta. Olli Saarniaho (Veldo Oy).. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 58 Seuraavana oli Paavo Pitkänen (Vahterus Oy), jonka esitelmän nimi oli Lasercase Vahterus, kuva 17. Vahteruksen kehittämä Plate & Shell -levylämmönsiirrin (PSHE) on lämmönsiirtotekniikan ja laadun edelläkävijä kompaktissa koossa. Halkaisijaltaan 1,2-metrisen lämmönsiirtimen valmistus oli hitsausteknisesti erittäin vaativa tehtävä. Laser ei tuo materiaaliin lämpöä, jolloin hitsattava kappale ei laajene ja pysyy suorassa ilman kupruja, joten mittatarkkuus säilyy alusta loppuun. Vahterus sijaitsee Kalannissa Uudenkaupungin kupeessa. Siirrin koostuu täysin hitsatusta levypakasta, jota ympäröi vahva hitsattu vaipparakenne. Rakenteensa ansiosta Vahterus Plate & Shell lämmönsiirtimissä yhdistyy levyja putkilämmönsiirtimien parhaat ominaisuudet. Laserteknologian ja siihen liittyvän skanneritekniikan kehitys on mahdollistanut uudentyyppisen tuotannon, laser-etähitsauksen (remote welding). Koko Kuva 19. PSHE-rakenteen tehokkuuden ansiosta materiaalien käyttö pysyy minimissään, mikä taas tarkoittaa merkittävää säästöä kustannuksissa. Konenäkö kohdistaa lasersäteen oikeaan kohtaan ja varmentaa hitsausjäljen laadun. Pitkäsen esitelmän kohteena oli levypakan valmistuksessa tarvittavien ohuiden levyjen leikkaus. Hän vertasi yritystään edelliseen yritykseen eli Pemamekiin. Skanneri on yhdistetty konenäköön ja robottiin. Järjestelmään tai kokonaisuuteen integroidaan konenäkö. Lämmönsiir timen suunnittelussa yksi tärkeä vaihe on oikean materiaalin valinta, jotta tuotteen yhteensopivuus ja korroosionkestävyys tulee huomioitua. Hetken mietin, mitähän se Veldo tarkoittaa, kun esitelmä alkoi. Vastaus tuli heti Saarniahon ensimmäisestä lauseesta. Ei ole sattumaa, että yrityksen juuret ja päätoimipiste sijaitsevat Vakka-Suomessa, sillä alueen vahvasta teollisesta historiasta kumpuaa Vahteruksen nimen lisäksi yrityshenkisyys, tahto menestyä sekä kansainvälisyys. Täystitaaninen levylämmönsiirrin (Vahterus Oy). Yksi sellainen toimitettiin keväällä Fortumin Naantalin lämpövoimalaan (ks. Vahteruksen juuret ja päätoimipiste sijaitsevat Kalannissa, jonne Mauri Kontu perusti yrityksen 1990. Paavo Pitkänen (Vahterus Oy)
Anna Fellman: Laser ja laserhybridihitsauksen myytit syynissä. Jari Tuominen kertoi iltapäivän vierailusta lasersovelluslaboratorioon (Tampereen Teknillinen Yliopisto). Hitsaustekniikka No 1/2015. Kuva 23. Lisälukemista laser-aiheesta Anna Fellman: Laser and Laser Hybrid Welding in Finnish Industry. jne Laserfoorumin aktiviteetteja: . Seminaarit (itse järjestetyt ja yhteistyössä muiden organisaatioiden kanssa) . Hitsaustekniikka No 1/2015. Laserfoorumin toiminta-ajatus: . Teollisuuden ja tutkimuslaitosten yhteistyön edistäminen . 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 59 toimintoa ohjataan samasta järjestelmästä. Kansainväliset aktiviteetit – foorumin edustajia konferensseissa, joista raportoidaan foorumin kokouksissa – yhteistapaamisia alan messuilla – bench marking Suomen ja kansainvälisten toimintojen välillä – laserhitsauksen Roadmap . Kuva 20. Laserfoorumi on yksi SHY:n foorumeista ja se on perustettu 2005. Lasertyöstetyn tuotteen suunnittelu . Tutkimushankkeiden suuntaaminen teollisuuden keskeisiksi katsomiin aiheisiin . Yhteistyön aktivointi jäsenten välillä – erityispaino pk-yrityksissä – ekskursiot laadukkaisiin yrityksiin ja tutkimusorganisaatioihin . Ilkka Lappalainen esitteli yrityksensä toimintaa ja tuotteita lasertyöstön näyttelyssä (Ionix Oy). Antti Salminen ja Veli Kujanpää: Laserhitsaus tänään ja huomenna. Kuva 21. Juha Lukkari Päätoimittaja Hitsaustekniikka-lehti. Yhteistyö muiden foorumeiden kanssa . Koulutuksen edistäminen Laserfoorumin toiminta-alueita: . Eri materiaalien lasertyöstettävyys . Foorumi perustuu yritysjäsenyyteen. Teknologian ansiosta tasomaiselle pinnalle (2D) onnistuvat myös erityistä tarkkuutta vaativat toteutukset. Taloudellisuustekijät . Lopuksi Veli Kujanpää (VTT) kertoi Laserfoorumin toiminnasta ja tulevaisuuden visioista. Tutkimus – tutkimuksen suuntaaminen alan tutkimusosapuolilla – diplomitöiden teettäminen Seminaarin lopuksi tehtiin yritysvierailut kolmeen yritykseen, Veldo Oy, 3DSTEP OY ja Tampereen teknillinen yliopisto (TTY). Tällä hetkellä jäseninä on noin 10 yritystä sekä viisi koulutusja tutkimuslaitosta. Laserlaitteella voidaan hitsata herkkiä komponentteja sisältävät kohteet sekä erittäin ohuita materiaaleja. Hitsaustekniikka No 2-3/2015. Kokoukset (2-3 /vuosi jäsenyrityksissä) . Yritysedustajien säännöllinen yhteydenpito . Terminologia . Pekka Ketola kertoi iltapäivän vierailusta teemalla taikapölystä tuotteiksi (3DSTEP Oy). Myös kolmiulotteiset pinnat (3D) ovat mahdollisia eli olipa pinta kupera tai kovera, tarkkuuslaserilla kaikki onnistuu. Ruostumattomasta teräksestä valmistetun säiliön hitsaus skannerilla (Veldo Oy). Lasertyöstön turvallisuus . Tiedotus toteutetuista tutkimuksista . Lasertyöstön laadunhallinta . Kuva 22. Lasertyöstöprosessit (laserhitsaus, -leikkaus, -pintakäsittelymenetelmät, -merkkaus,jne.)
Muita näkökulmia tarjosivat esimerkiksi laserin käyttö hitsauksessa ja leikkauksessa, sosiaalisen median hyödyntäminen markkinoinnissa, suunnitteluviennin käynnistäminen ja metalliosien 3D -tulostaminen. Raahenseudun paikallisosaston puheenjohtaja Matti Peltola kertoi tervetulosanoissaan, että metsä-, kemiaja metalliteollisuus ovat alueelle edelleen tärkeitä. Raahenseudun paikallisosaston lähtökohdat olivat myös Rautaruukin, sittemmin Ruukin ja nykyisin SSAB:n toiminnassa ja henkilöstössä. Tällä hetkellä jäsenistö on levittäytynyt otsikossa mainittujen jokisuistojen kaupunkeihin ja sisämaahan aina Ylivieskaa, Nivalaa ja Haapavettä myöden. Raahen paikallisosasto, kuten tuonaikainen Hitsaustekniikka-lehti kertoo, perustettiin 2.2.1976. Miten esimerkiksi Pyhäjoelle rakennettavan Fennovoima Oy:n ydinvoimalaitoksen hitsien laadunvarmistus toteutetaan ja kuinka Caverion Industria Oy:llä minimoidaan kuumalujien paksuseinämäisten putkistojen hitsit putkia taivuttamalla. Pohjoisessa tulee vastaan Oulun ja etelässä Pohjanmaan paikallisosasto. Seminaarin yhteyteen järjestetyssä näyttelyssä esittelivät hitsaustekniikan tuotteita ja palveluita Jokiedu Oy, Metlab Oy, Procatec Oy, Projant Oy, RD Velho Oy ja Retco Oy. Seminaariosuudessa kuultiin kymmenkunta esitystä. Tuolloin suuri osa Pohjois-Suomen hitsaavasta teollisuudesta toimi Raahen seudulla. Nyt järjestetty 40 -vuotisjuhlaseminaari oli hyvin teräksen makuinen. Hienosti järjestettyihin tilaisuuksiin osallistui yhteensä noin 50 henkeä. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 60 Oulun siika pyhä kala Raahenseudun paikallisosasto hiekkasärkillä Jouko Lassila ja Angelica Emeléus Marraskuussa kokoontui Hitsausteknillinen yhdistys Raahenseudun paikallisosaston 40 -vuotisjuhliin Kalajoelle Kylpylähotelli Saniin. Kummina toimi Oulun paikallisosasto ja muutenkin yhteistyö alkoi hyvin. Kalajoen matkailu on voimakkaassa nousussa vahvuuksinaan meri, aurinko ja hiekka, perinteisten puun, metallin ja yrittäjähenkisyyden lisäksi, paljasti kaupunginjohtaja Jukka Puoskari.. Samassa kokouksessa päätettiin yhteisestä ekskursiosta Luulajaan. Päivien lämmittely suoritettiin läheisessä Ravintola Pihvituvassa ohjatun viininmaistelun merkeissä. Jouko Lassila toiminnanjohtaja Suomen Hitsausteknillinen Yhdistys ry jouko.lassila@shy.inet.fi Angelica Emeléus toimistoja toimitussihteeri Suomen Hitsausteknillinen Yhdistys ry angelica.emeleus@shy.inet.fi Puheenjohtaja Ismo Meuronen toi tilaisuuteen SHY:n terveiset ja painotti tuottavuuteen panostamisen tärkeyttä. Seminaarin esitelmät on luettavissa yhdistyksen kotisivuilla etusivun valikosta Seminaariaineistot. Aiemmin Oulun paikallisosastoon kuuluneet hitsausmiehet saivat nyt oman osaston
RD-Velho Oy:n toimitusjohtaja Mika Kiljala valotti vientitoiminnan aloittamisen haasteista ja kertoi yrityksestä ja sen referensseistä. Oulun yliopiston Oulun Eteläisen Instituutintutkijatohtori Kimmo Mäkelä innosti yleisöä metallien 3D-valmistuksen uusilla mahdollisuuksilla ja käytännön sovelluksilla. Hitsauskoordinaattori Jarmo Koskimaa Ruukki Construction Oy:stä kertoi teräsrakenteiden hitsien dokumentoinnista ja jäljitettävyydestä. Toimitusjohtaja Jouni Anttila Projant Oy:stä kertoi sosiaalisen median vaikutuksista ostokäyttäytymiseen ja mahdollisuudesta kasvattaa kannattavaa kauppaa. Caverion Industria Oy:n Veikko Syrjäniemi kertoi miten Ylivieskan konepajalla minimoidaan kuumalujien putkistojen hitsit paksuseinämäisiä putkia taivuttamalla. Vaalikokouksen päätteeksi toiminnanjohtaja Jouko Lassila kiitti Ismo Meurosta yhdeksän vuotta kestäneestä puheenjohtajuudesta.. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 61 Hitsausinsinööri Anssi Brederholm selvitti Fennovoima Oy:n vuonna 2024 käynnistyvän ydinvoimalaitoksen hitsauksen laatuvaatimuksia ja standardeja. Asiantuntija Jukka Siltanen SSAB Europe Oy:n teräspalvelukeskuksesta neuvoi, miten laserhitsauksen avulla saadaan tuotteille lisää kilpailukykyä
Toiminnanjohtaja Lassila luovutti yritysvierailun yhteydessä standaardin Caverion Industria Oy:n tuotantopäällikkö Anselmi Kinnuselle.. Raahenseudun paikallisosaston pitkäaikainen puheenjohtaja Oy SteelDone Group Ltd:n toimitusjohtaja Martti Saarela muisteli menneitä. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 62 Kunniaja ansiomerkit vastaanottivat: vasemmalta: Juha Mäntykangas, (hopeinen ansiomerkki), Martti Saarela, (kultainen kunniamerkki) ja Mika Haapakoski (hopeinen ansiomerkki). Kuvasta puuttuvat Pasi Leiviskä ja Veijo Heikkilä, joille myös myönnettiin hopeiset ansiomerkit. Neljäänkymmeneen vuoteen mahtui useita mielenkiintoisia hetkiä myös Prohoc Oy:n Martti Häkkilän kertomana. Paikallisosaston 40 -vuotisjuhlaillallisen tunnelmaa. Paikallisosaston alkuajoista kuultiin perustamisen aikana SHY:n sihteerinä Rautaruukin pääkonttorissa toimineen Heikki Rantasen muistelmia
Hallituksen ja paikallisosastojen yhteistapaaminen järjestetään 6.9. SHY:n sääntömääräinen vuosikokous pidetään 6.4. Ensimmäisiä käytännön toimenpiteitä on varmaankin SHY:n Materiaalija tuotantofoorumin toiminnan uudelleen aktivoiminen.” Jouko Lassila toiminnanjohtaja Suomen Hitsausteknillinen Yhdistys ry jouko.lassila@shy.inet.fi Jukka Kömi puheenjohtaja Suomen Hitsausteknillinen Yhdistys ry jukka.komi@oulu.fi Oulun yliopiston fysikaalisen metallurgian professori TkT Jukka Kömi (54) valittiin Suomen Hitsausteknillisen Yhdistyksen puheenjohtajaksi marraskuun vaalikokouksessa Kalajoella. SHY:n hallituksessa hän on toiminut vuodesta 2013 alkaen, vuodesta 2014 varapuheenjohtajana. Tyypillisiä nimikkeitä olivat tutkimuspäällikkö ja tutkimusjohtaja ja tuotekehitysjohtaja. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 63 Prof Jukka Kömi SHY:n puheenjohtajaksi Prof Jukka Kömi ja Oulun yliopiston terästutkimuksen avainresurssin, GLEEBLE –laitteiston ohjauspaneeli. Siinä, missä pitkän puheenjohtajakauden päättäneellä Ismolla on näkemystä hitsauksen laitetekniikasta, on Jukalla runsaasti kokemusta terästen ominaisuuksista ja kehittämisestä. Jukka ohjasi teollisuudesta käsin kolmea väitöstyötä ja kahtakymmentä diplomityötä Oulussa, Tampereella ja Lappeenrannassa. kirkastaminen lujien terästen hitsausosaajana kansainvälisesti. Jukka valmistui diplomi-insinööriksi Oulusta vuonna 1990, tekniikan lisensiaatiksi vuonna 1992 ja tekniikan tohtoriksi vuonna 2001. Savonlinnassa. Jukka linjaakin tulevaisuutta seuraavasti: ”Odotettavissa on metallinjalostajien ja hitsaavan teollisuuden yhteistyön lisääminen kansallisesti ja Suomen roolin SHY:n hallitus 2017 Puheenjohtajat: Pj TKT Jukka Kömi Oulun yliopisto jukka.komi@oulu.fi 1.vpj IWE Ari Ahto Nakkila Works Oy ari.ahto@nakkilagroup.fi 2.vpj IWE Reetta Verho Kemppi Oy reetta.verho@kemppi.com Jäsenet: DI Jaakko Heikonen Pemamek Oy jaakko.heikonen@pemamek.com Tj Pentti Kopiloff Tapex Oy pentti.kopiloff@tapex.fi IWE Ville Lahtinen Inspecta Tarkastus Oy ville.lahtinen@inspecta.com IWE Timo Kankala Koneteknologiakeskus Turku Oy timo.kankala@koneteknologiakeskus.fi TkL Timo Kauppi Lapin ammattikorkeakoulu/OY timo.kauppi@lapinamk.fi Prof Jukka Martikainen Lappeenrannan teknillinen yliopisto jukka.martikainen@lut.fi IWE Jaakko Prokki DEKRA Industrial Oy jaakko.prokki@dekra.com IWE, IWI-C Petteri Souru Souru Oy petteri.souru@souruoy.fi IWT Mikko Vaittinen Oy AGA Ab mikko.vaittinen@fi.aga.com Varajäsenet: IWE Niko Kuikka Suomen Levyprofiili Oy niko.kuikka@gmail.com DI Kari Mäntyjärvi Oulun yliopisto kari.mantyjarvi@oulu.fi IWE Pasi Hiltunen DG-diving Group Oy pasi.j.hiltunen@gmail.com DI Ville Saloranta METSTA ry ville.saloranta@metsta.fi DI Pasi Leiviskä SSAB Europe Oy pasi.leiviska@ssab.com EWT Henry Sollman Helen henry.sollman@helen.fi Hallitus kokoontuu vuonna 2017 seuraavasti: to 16.3., 9.6., 6.9., 25.10. Jukka Kömillä on neljännesvuosisadan työkokemus terästeollisuudesta ennen siirtymistään Oulun yliopistoon viime vuoden huhtikuussa. Ensimmäisenä varapuheenjohtajana jatkaa IWE Ari Ahto Nakkila Works Oy:stä ja toiseksi varapuheenjohtajaksi valittiin Kemppi Oy:n IWE Reetta Verho. Teräksen valmistuksen eri vaiheista on syntynyt kolme patentoitua keksintöä ja 48 tieteellistä julkaisua. Yhteistyö yliopistojen Jouko Lassila ja Jukka Kömi kanssa on koko uran ajan ollut tiivistä. ja 12.12. Tutuksi ovat tulleet sekä ruostumattomat teräkset Outokummussa että hiiliteräkset Rautaruukissa, nyttemmin SSAB Europe Oy:ssä. Jukka on myös METSTAn hallituksen jäsen vuodesta 2011 alkaen. Jukka on toiminut useiden Tekesin ja SHOKin ohjelmien mutta myös Euroopan hiilija teräsyhteisön ohjelmien johtoryhmissä. Yhdeksän vuotta puheenjohtajana toiminut Meuro-Techin Ismo Meuronen, siirtyi hyvin ansaitsemalleen vapaalle yhdistyksen hallituksesta.. Tehtävät terästeollisuudessa ovat olleet tuotekehityspainotteisia. Outokumpu Polarit Oy:llä hän aloitti vuonna 1992 ja jatkoi Rautaruukki Steel Oy:lle vuonna 1999. Hän oli aiemmin SHY:n Raahenseudun paikallisosaston ja nyttemmin Oulun paikallisosaston jäsen
1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 64 TULEVIA TAPAHTUMIA TULEVIA TAPAHTUMIA TULEVIA TAPAHTUMIA TULEVIA TAPAHTUMIA TULEVIA TAPAHTUMIA TULEVIA TAPAHTUMIA TULEVIA TAPAHTUMIA TULEVIA TAPAHTUMIA TULEVIA TAPAHTUMIA SHY:n tapahtumat SHY:n tapahtumat SHY:n tapahtumat SHY:n tapahtumat SHY:n tapahtumat SHY:n tapahtumat 2017 2017 2017 MUUT 2017 MUUT 2017 MUUT 2017 KANSAINVÄLISET 2017 KANSAINVÄLISET 2017 KANSAINVÄLISET 2017 KANSAINVÄLISET 2017 KANSAINVÄLISET 2017 KANSAINVÄLISET 2017
040 779 9653 tai 040 504 6774 sähköposti: elina.tenhunen@pp-marketing Lisätietoa: www.hitsaus.net NRO TEEMA 2/2017 Teollinen hitsaus 3/2017 Laatu, NDT, DT ja standardit 4/2017 Alihankinta, IIW 2017 5/2017 Korjaushitsaus 6/2017 Hitsausprosessit. Teemat v. 2017: Hitsaustekniikka -lehden jokainen numero on erikoisnumero! Ilmoitusmyynti: Elina Tenhunen / T:mi Petteri Pankkonen puh. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 65 KOULUTUSUUTISIA INTERNATIONAL WELDING SPECIALIST (IWS) Hitsausneuvoja Nivalan ammattiopisto Tilus Leo IWS FI02221 Luukko Mika IWS FI02222 Karvonen Teemu IWS FI02223 Rajaniemi Jarkko IWS FI02224 Suomalainen Mikko IWS FI02225 Jylhä-Ollila Heikki IWS FI02226 INTERNATIONAL WELDED STRUCTURES DESIGNER (IWSD) Hitsatun rakenteen suunnittelija Comprehensive Level Lappeenrannan teknillinen yliopisto Uusi-Simola Jussi Tapio IWSD-C FI00053 Silvast Tatu Esko Johannes IWSD-C FI00054 WELDING REINFORCING BARS AT THE SPECIALIST LEVEL EWF 544-1 (WRB) Betoniterästen hitsauskoordinoija WinNova Myllykangas Lasse FI 00023 Haapakoski Mika FI 00024 Hanhela Matti FI 00025 Helin Tapio FI 00026 Hildén Esko FI 00027 Jukarainen Matti FI 00028 Kaivola Markku FI 00029 Kantola Janne FI 00030 Kivioja Keijo FI 00031 Laurfeld Urmas FI 00032 Laurikkala Jarmo FI 00033 Myyry Anne FI 00034 Nykänen Tomi FI 00035 Ojansivu Matti FI 00036 Orava Tuomo FI 00037 Soukka Markku FI 00038 Souru Petteri FI 00039 INTERNATIONAL FILLET WELDER (IFW) Hitsaaja International MMA Welder Edupoli Björklund Kettil IFW111-1.1-FI03232 Jokinen Jan IFW111-1.1-FI03231 Vilkki Aku-Oskari IFW111-1.1-FI03234 Koulutuskeskus Salpaus Rantanen Mervi IFW111-1.1-FI03229 Valkeakosken ammattija aikuisopisto Jääskeläinen Jarkko IFW111-1.1-FI03221 Martikainen Lauri IFW111-1.1-FI03216 Martikainen Tuulia IFW111-1.1-FI03219 Rasi Kimmo IFW111-1.1-FI03222 Vuorinen Tony IFW111-1.1-FI03224 International MIG/MAG Welder Koulutuskeskus Salpaus Rantanen Mervi IFW135/136-1.1-FI03215 Valkeakosken ammattija aikuisopisto Martikainen Lauri IFW135-1.1-FI03217 Martikainen Tuulia IFW135-1.1-FI03220 Rasi Kimmo IFW135-1.1-FI03223 Edupoli Björklund Kettil IFW141-22-FI03233 Oksanen Marko IFW141-8.1-FI03230 International TIG Welder Koulutuskeskus Salpaus Järvinen Olli IFW141-8.1-FI03228 Jääskeläinen Jarkko IFW141-8.1-FI03226 Pöysti Tuomas IFW141-8.1-FI03218 Vuorinen Tony IFW141-8.1-FI03225 WinNova, Rauma Varjo Teemu IFW141-8.1-FI03227 Edupoli Jokinen Jan IPW141-8.1-FI01276 Oksanen Marko IPW135-1.1-FI01278 Koulutuskeskus Salpaus Järvinen Olli IPW135-1.1-FI01277 INTERNATIONAL PLATE WELDER (IPW) Hitsaaja International MMA Welder Valkeakosken ammattija aikuisopisto Pöysti Tuomas IPW111-1.1-FI01272 International MIG/MAG Welder Valkeakosken ammattija aikuisopisto Jääskeläinen Jarkko IPW135-1.1-FI01273 Vuorinen Tony IPW135-1.1-FI01274 WinNova, Rauma Varjo Teemu IPW136-2.1-FI01275 INTERNATIONAL TUBE WELDER (ITW) Hitsaaja International TIG Welder Amiedu Dulov Vladislav ITW141-8.1-FI01424 Grönstrand Tino ITW141-8.1-FI01429 Hamberg Teemu ITW141-8.1-FI01426 Keskinen Olli ITW141-8.1-FI01430 Koivumäki Juho ITW141-8.1-FI01427 Samichev Aleksandr ITW141-8.1-FI01423 Tamminen Samuli ITW141-8.1-FI01425 Björklund Kettil ITW141-8.1-FI01445 Keski-Pohjanmaan Aikuisopisto Ojala Juho ITW141-8.1-FI01420 Länsirannikon Koulutus Oy, WinNova Heinonen Eki ITW141-8.1-FI01422 Turun Aikuiskoulutuskeskus Suomi Jari ITW141-8.1-FI01428 Vaasan Aikuiskoulutuskeskus Sosyedskyy Oleksandr ITW141-8.1-FI01432 Valkeakosken ammattija aikuisopisto Kärkkäinen Asko ITW141-8.1-FI01440 Malin Niko ITW141-8.1-FI01448 Martikainen Lauri ITW141-8.1-FI01433 Martikainen Tuulia ITW141-8.1-FI01441 Pernu Jarmo ITW141-8.1-FI01437 Rasi Kimmo ITW141-8.1-FI01442 Vuonna 2016 myönnettiin Suomessa IW/EWF -todistuksia yhteensä 448 kpl seuraavasti: IWE 28 kpl, IWT 2 kpl, IWS 93 kpl, IWI-C 16 kpl, IWI-S 6 kpl, IWP 3 kpl, IFW 166 kpl, IPW 34 kpl, ITW 79 kpl, IWSD-C 4 kpl ja WRB (EWF 544-1) 17 kpl. Luettelo hyväksytyistä koulutuksen järjestäjistä (Approved Training Bodies, ATB’s) löytyy SHY:n kotisivuilta sekä HT 6/2016 –lehdestä sivulta 11
Kirjat täyttävät kansainvälisen hitsausjärjestön IIW:n (International Institute of Welding) ja sen alakomitean IAB:n (International Authorisation Body) Guidelinen aihealueen Materiaalien käyttäytyminen hitsauksessa (Materials and their behaviour during welding) sisältövaatimukset hitsausinsinöörikursseille ja luonnollisesti myös alemmille koulutustasoille. Hitsauksen materiaalioppi on jaettu kahteen kirjaan, yleisosa (Osa 1) ja materiaalikohtainen hitsattavuusosa (Osa 2). MERKKIPÄIVIÄ. vietetyn merkkipäivän johdosta. Hitsauksen materiaalioppi -kirja osat 1 ja 2 on tarkoitettu hitsaushenkilöstön kansainvälisten koulutusohjelmien mukaisten IWE-, IWI-, IWTja IWS-kurssien oppikirjaksi. (SHY) Kieli: Suomi Sivumäärä: 192 + 384 Asu: Pehmeäkantinen kirja Koko: A4 Painos: 1. Kirjat soveltuvat myös muulle hitsausja metallialan henkilöstölle sekä materiaaliasioiden parissa työskenteleville henkilöille koulutusja opiskelumateriaaliksi, perustietolähteeksi yms. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 66 UUSIA JÄSENIÄ YRITYSJÄSENET Beam-Net Oy, Mieto www.beam-net.fi Helasteel Oy, Lapua www.helasteel.fi HENKILÖJÄSENET Helsingin paikallisosasto Hannu Tapani Jaakola, ISS tekniset palvelut YVL-tarkastaja Niina Johanna Kero, DEKRA Industrial Oy IWI-C, Product Quality Manager Harri Tapio Rastivaara, Outotec Finland Oy DI Jarmo Albin Suominen Lahden paikallisosasto IWI-C, Project Quality Manager Jyrki Pekka Vainikka, Andritz Oy Saimaan paikallisosasto IWE, Aluepäällikkö Ari Karhinen, Inspecta Oy Tampereen paikallisosasto Koneinsinööri (amk), Työnjohtaja Timo Kinnunen, Riikonen Group Oy SHY:n hallitus hyväksyi kokouksessaan Tampereella 13.12.2016 seitsemän henkilöjäsenja kaksi yritysjäsenhakemusta. Osa 1:Metalliopin perusteet, terästen luokittelu ja valmistus, rakenneterästen käyttäytyminen hitsauksessa, murtuminen ja korroosio Koko: A4 Sivuja 188, 230 kuvaa ja 27 taulukkoa ISBN 978-951-98212-4-5 Osa 2: Metallit ja niiden hitsattavuus Koko: A4 Sivuja 380, 192 kuvaa ja 233 taulukkoa ISBN 978-951-98212-5-2 Tekijät: Juha Lukkari, Antero Kyröläinen ja Timo Kauppi Julkaisija ja kustantaja: Suomen Hitsausteknillinen Yhdistys r.y. Uusia jäsenhakemuksia käsitellään seuraavan kerran 16.3.2017. Mäkelänkatu 36 A 2, 00510 Helsinki Puh. painos Julkaisuvuosi: 2016 Hinta/sarja: 140 e (alv 0%) + toimituskulut Myynti: Suomen Hitsausteknillinen Yhdistys r.y. vietetyn merkkipäivän johdosta. +358 9 773 2199 Verkkokaupasta www.hitsaus.net ja kirjakaupat Taitto: Oriveden Kirjapaino Painopaikka: Oriveden Kirjapaino 2016 UUSI HITSAUKSEN MATERIAALIOPPI NYT MYYNNISSÄ Hitsaustekniikka-lehti onnittelee Hitsaustekniikka-lehti onnittelee Hitsaustekniikka-lehti onnittelee päätoimittaja Juha Lukkaria 22.1.2017 päätoimittaja Juha Lukkaria 22.1.2017 päätoimittaja Juha Lukkaria 22.1.2017 päätoimittaja Juha Lukkaria 22.1.2017 päätoimittaja Juha Lukkaria 22.1.2017 päätoimittaja Juha Lukkaria 22.1.2017 vietetyn merkkipäivän johdosta
Peterstraße 1, DE-52062 Aachen www.accorhotels.com Alustava matkaohjelma Tiistai 26.9. Kello 15 lähdetään messuilta Aacheniin, jossa majoitutaan hotelli Mercure Hotel Aachen am Dom’iin. Senioriklubin hallitus hyväksyy uudet seniorijäsenet ja ilmoittaa heidät yhdistyksen toimistolle. Tervetuloa avecisi tai hitsauksesta kiinnostuneen ystäväsi kanssa mukaan! Lisätietoja Helsingin senioriklubi Seppo Roschier puh. Keskiviikko 27.9. Häggblom Oy Ketola Arto Wel-Mach Oy Ojala Juho Keski-Pohjanmaan aikuisopisto Maanselkä Tero Steel Production Maanselkä Oy Pohjois-Karjalan paikallisosasto Haajanen Markus LUT Kruuti Harri MSK/Junkkari Oy Muhonen Jukka ABB Oy Mustonen Janne Ins.tsto Kupiainen Oy Peinola Petri Outotec Turula Oy Toivanen Ari John Deere Forestry Oy Voutilainen Timo Outokummun metalli Oy Raahen seudun paikallisosasto Pudas Tommi YIT Teollisuusja verkkopalvelut Oy Satakunnan paikallisosasto Heikkilä Tero Bureau Veritas Kallioinen Marko Technip Offshore Finland Taipalmaa Petri TOF Vainio Olli-Pekka Bureau Veritas Savonlinnan paikallisosasto Nykänen Tomi Eri-Systems Oy Saimaan paikallisosasto Tupala Tuomo LUT Töller Erkki YIT Teollisuusja verkkopalvelut Väistö Tapio LUT/ Laser Satakunnan paikallisosasto Peipponen Oskari Bronto Skylift Oy Ab Pori Lepistö Jari Länsirannikon koulutus Oy Winnova Taipalmaa Petri Technip Offshore Finland Oy Tampereen paikallisosasto Hallikainen Ari Ammatti-instituutti Iisakki Ilkka Harri Fingo Eco Oy Salmiärvi Jari Asepaja Jari Salmijärvi tmi Turun paikallisosasto Forsgren Mikael Fälden Mikko STX Europe Herrala Minna STX Europe Hurskainen Ville Valmet Automative Kavonius Seppo STX Finland Oy Kesäläinen Hannu Gav Group Oy Kurki Kari STX Europe Kuusinen Heikki STX Europe Ollikainen Janne STX Europe Sirkka Paavo Cadring Oy Siivonen Kari Uutechnic OY Valu Tuomas STX Europe 1/ 20 11 [ www .shy-hitsaus .net ] 39 UUSIA JÄSENIÄ YRITYSJÄSENET Finfocus Instruments Oy, Helsinki Insteam Oy, Turku Outokumpu Stainless Oy, Tornio HENKILÖJÄSENET Helsingin paikallisosasto Heiskanen Mikko Konecranes Finland Oy Jespersen Lotti Oy Oripipe Ab Lappalainen Ilkka Laserplus Oy Jenni Ari Kleinhans Peggy Kone Cranes Silerinne Jukka Procatec Oy Siniluoro Jani ABB Toikka Osmo Dinworks Oy Jyväskylän paikallisosasto Viinikainen Aki Inspecta Oy Kuopion paikallisosasto Korhonen Janne Oulun Yliopisto Purhonen Tero Naaraharju Oy Holopainen Jarmo Komas Oy Miettinen Tero Savon aikuisja ammattiopisto Lahden paikallisosasto Naukkarinen Toni Stala Oy Toivonen Marko Lahden Lämpökäsitteöly Oy Miikkulainen Tapani Koulutuskeskus Salpaus Niemioja Antti Inspecta Tarkastus Oy Panula Ari Inspecta Oy Oulun paikallisosasto Kanerva Sampo Oy AGA Ab Maikkula Tapio Tmi T Maikkula Pohjanmaan paikallisosasto Luomala Sauli Ab A. 040 594 4941 seppot@welho.com. Tämän lisäksi käydään suklaamuseossa, jossa esitellään suklaan historiaa aina Amerikan, Mayojen ja Atsteekien, ajoilta nykypäivään asti. Perjantai 29.9. Matkaohjelma on vielä alustava, eikä kustannuksia ole lopullisesti vahvistettu. Lounas ravintola Golden Ringissä. Kun jäsen eroaa yhdistyksen jäsenyydestä, eroaa hän samalla myös senioriklubin jäsenyydestä. Illallinen Aachenissa. Kölnissä on ohjelmassa kaupunkiertoajelu, lounas ravintola Früh am Dom’issa sekä erilaisen perspektiivin kaupunkiin tarjoava Panoramaristeily Reinillä. Senioriklubien jäsenille tullaan lähettämään ensi tilassa (helmikuun 2017 aikana) täsmennetty kutsu, jossa hinnat ja ilmoittautumispäivä on vahvistettu. Jäsenen aiemmat etuisuudet, kuten kunniaja ainaisjäsenyys säilyvät ennallaan. Tehtaalla ensin yrityksen esittely ja sen jälkeen tehdaskierros (englanninkielinen opastus). Maailman johtava liittämisen, leikkaamisen ja pinnoittamisen ammattitapahtuma järjestetään tällä kertaa Düsseldorfissa 25.-29.9.2017. Lounaan jälkeen paluu Aacheniin. Aamiaisen jälkeen lähtö (suomenkielisen oppaan johdolla) kokopäiväretkelle Kölniin. Lounas Aachenissa, jonka jälkeen lähtö lentokentälle Düsseldor. KUTSU SHY:n vuosikokous KUTSU SHY:n vuosikokous KUTSU SHY:n vuosikokous KUTSU SHY:n vuosikokous KUTSU SHY:n vuosikokous KUTSU SHY:n vuosikokous 1/ 20 11 [ www .shy-hitsaus .net ] 39 UUSIA JÄSENIÄ YRITYSJÄSENET Finfocus Instruments Oy, Helsinki Insteam Oy, Turku Outokumpu Stainless Oy, Tornio HENKILÖJÄSENET Helsingin paikallisosasto Heiskanen Mikko Konecranes Finland Oy Jespersen Lotti Oy Oripipe Ab Lappalainen Ilkka Laserplus Oy Jenni Ari Kleinhans Peggy Kone Cranes Silerinne Jukka Procatec Oy Siniluoro Jani ABB Toikka Osmo Dinworks Oy Jyväskylän paikallisosasto Viinikainen Aki Inspecta Oy Kuopion paikallisosasto Korhonen Janne Oulun Yliopisto Purhonen Tero Naaraharju Oy Holopainen Jarmo Komas Oy Miettinen Tero Savon aikuisja ammattiopisto Lahden paikallisosasto Naukkarinen Toni Stala Oy Toivonen Marko Lahden Lämpökäsitteöly Oy Miikkulainen Tapani Koulutuskeskus Salpaus Niemioja Antti Inspecta Tarkastus Oy Panula Ari Inspecta Oy Oulun paikallisosasto Kanerva Sampo Oy AGA Ab Maikkula Tapio Tmi T Maikkula Pohjanmaan paikallisosasto Luomala Sauli Ab A. Aamiaisen jälkeen lähtö Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH:n terästehtaalle. Matkalla tutustutaan messujen lisäksi Düsseldorfin, Aachenin ja Kölnin nähtävyyksiin sekä käydään vierailulla Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH:n terästehtaalla Lennot Meno 26.9.2017 klo 07.40 – 09.05 AY703 Helsinki – Düsseldorf Paluu 29.9.2017 klo 18.45 – 22.00 AY708 Düsseldorf Helsinki Hotelli Mercure Hotel Aachen am Dom ???. Avecit jatkavat (suomenkielisen oppaan johdolla) keskustaan klassiselle kaupunkikierrokselle. Häggblom Oy Ketola Arto Wel-Mach Oy Ojala Juho Keski-Pohjanmaan aikuisopisto Maanselkä Tero Steel Production Maanselkä Oy Pohjois-Karjalan paikallisosasto Haajanen Markus LUT Kruuti Harri MSK/Junkkari Oy Muhonen Jukka ABB Oy Mustonen Janne Ins.tsto Kupiainen Oy Peinola Petri Outotec Turula Oy Toivanen Ari John Deere Forestry Oy Voutilainen Timo Outokummun metalli Oy Raahen seudun paikallisosasto Pudas Tommi YIT Teollisuusja verkkopalvelut Oy Satakunnan paikallisosasto Heikkilä Tero Bureau Veritas Kallioinen Marko Technip Offshore Finland Taipalmaa Petri TOF Vainio Olli-Pekka Bureau Veritas Savonlinnan paikallisosasto Nykänen Tomi Eri-Systems Oy Saimaan paikallisosasto Tupala Tuomo LUT Töller Erkki YIT Teollisuusja verkkopalvelut Väistö Tapio LUT/ Laser Satakunnan paikallisosasto Peipponen Oskari Bronto Skylift Oy Ab Pori Lepistö Jari Länsirannikon koulutus Oy Winnova Taipalmaa Petri Technip Offshore Finland Oy Tampereen paikallisosasto Hallikainen Ari Ammatti-instituutti Iisakki Ilkka Harri Fingo Eco Oy Salmiärvi Jari Asepaja Jari Salmijärvi tmi Turun paikallisosasto Forsgren Mikael Fälden Mikko STX Europe Herrala Minna STX Europe Hurskainen Ville Valmet Automative Kavonius Seppo STX Finland Oy Kesäläinen Hannu Gav Group Oy Kurki Kari STX Europe Kuusinen Heikki STX Europe Ollikainen Janne STX Europe Sirkka Paavo Cadring Oy Siivonen Kari Uutechnic OY Valu Tuomas STX Europe SHY Helsingin Senioriklubi järjestää perinteisen senioriklubien yhteismatkan SCHWEISSEN & SCHNEIDEN 2017 – messuille Saksaan. Kierros tehdään vanhalla Oldtimertram -raitiovaunulla. Matkan hinta tullee olemaan n. Seniorijäsenyys edellyttää seniorijäseniltä voimassa olevan seniorijäsenmaksun maksamista tai kunniaja ainaisjäseniltä klubimaksun maksamista. Düsseldor. Illaksi paluu Aacheniin, jossa iltaohjelma vapaa. Lento Helsingistä Düsseldor. n lentokentältä bussikuljetus suoraan SCHWEISSEN & SCHNEIDEN -messuille. Senioriklubien jäsenten henkilöjäsenmaksu vuodelle 2017 on 30 € ja kunniaja ainaisjäsenten klubimaksu 10 €. 1 200 – 1 300 € /henkilö. SHY:N SENIOREIDEN MESSUMATKA SCHWEISSEN & SCHNEIDEN –MESSUILLE 26.-29.9.2017! Torstai 28.9. Aamiaisen jälkeen tutustuminen (suomenkielisen oppaan johdolla) Aachener Domschatzkammer –museoon, jossa englanninkielinen opastus. in. in, josta lento Helsinkiin. Seniorijäsenyys SHY:n jäsen voi liittyä senioriklubin jäseneksi (Helsinki, Lahti, Turku tai Tampere) täytettyään 65 vuotta tai siirryttyään eläkkeelle. Illallinen Aachenissa. Vastuullinen matkanjärjestäjä on Primera Holidays Oy (Matkavekka & Lomamatkat)
Tarkoitus on laajentaa hitsausinsinöörin tietämystä hitsaustaloudellisista asioista. hitsausinsinöörit ja muut hitsauskoordinoijat, tuotantopäälliköt ja -teknikot, hitsausopettajat, IWE/IWT/IWS-pä tevöityskurssit, konsultit ja hitsausyritysten henkilöt. Kirjaa voidaan käyttää myös kurssikirjana erilaisilla hitsauskursseilla ja -seminaareissa.. Se voi olla myös osa suurempaa työtä yrityksessä, mikä tähtää tuottavuuden nostamiseen. Kohderyhmiä ovat mm. Kirjaa voidaan käyttää myös kurssikirjana erilaisilla hitsauskursseilla ja -seminaareissa. Kirjan perusajatus on esitellä ja antaa erilaisia työkaluja ja suuntaviivoja sekä ohjeita ja esimerkkejä, joita voidaan käyttää apuna ja tukena analyysija muutostyössä, jonka tehtävän eteen hitsausinsinööri voi joutua. H its au sta lo us ja tu ott av uu s N ils St en ba ck a Kirja selvittelee perusasioita ja -kysymyksiä, jotka käsittelevät hitsaustaloutta sekä erityisesti hitsauskustannuksia ja toimenpiteitä, joilla voidaan tehostaa hitsaustuotantoa. Kirja käsittelee hitsaustekniikan kehityssuuntia, eri hitsausprosessien avaintietoja, hitsauskustannusten laskentaa, herkkyysanalyysien tekemistä, investointilaskelmia ja hitsaustuotannon kehittämistä. Se voi olla myös osa suurempaa työtä yrityksessä, mikä tähtää tuottavuuden nostamiseen. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 68 Hitsaustalous ja tuottavuus Nils Stenbacka Svetskommisione n, Box 5073, 102 42 Stockholm, Tel 08-120 304 00 www.svets.se Tämä kirja selvittelee perusasioita ja -kysymyksiä, jotka käsittelevät hitsaustaloutta sekä erityisesti hitsauskustannu ksia ja toimenpiteitä, joilla voidaan tehostaa hitsaustuotantoa . Lukuisat käytännön esimerkit osoittavat, kuinka hitsausprosessin optimoinnilla voidaan nostaa tuottavuutta. Tarkoitus on laajentaa hitsausinsinöörin tietämystä hitsaus-taloudelli sista asioista. hitsausinsinöörit ja muut hitsauskoordinoijat, tuotantopäälliköt ja -teknikot, hitsausopettajat, Tärkeä kirja kaikille hitsaushenkilöille! Hinta: 75e Kirjan koko: A5 ja 159 sivua Julkaisija: Suomen Hitsausteknillinen Yhdistys Myynti: Angelica Emeleus, (09) 773 2199 angelica.emeleus@shy.inet.fi saatavilla myös verkkokaupasta www.hitsaus.net IWE/IWT/IWS-pätevöityskurssit ja hitsausyritysten henkilöt. Kirjan kohderyhmiä ovat mm. Kirjan perusajatus on esitellä ja antaa erilaisia työkaluja ja suuntaviivoja sekä ohjeita ja esimerkkejä, joita voidaan käyttää apuna ja tukena analyysija muutostyössä, jonka tehtävän eteen hitsausinsinööri voi joutua. Lukuisat käytännön esimerkit osoittavat, kuinka hitsausprosessin optimoinnilla voidaan nostaa tuottavuutta. Kirja käsittelee hitsaustekniikan kehityssuuntia, eri hitsausprosessien avaintietoja, hitsauskustannu sten laskentaa, herkkyysanalyysi en tekemistä, investointilaskelm ia ja hitsaustuotannon kehittämistä
Tehokasta ohutlevyvalmistusta. Puh. 040 661 9226 Sähköposti: etunimi.sukunimi@edupoli.fi TUOTEJA TOIMIALAHAKEMISTO. 0400 742 009 www.hightechtubing.com Hitsaajien pätevöintiä Pätevöintilaitos Hitsaajan PED-pätevyyskokeet direktiivin (97/23/EU) mukaisiin hitsauksiin. Lisätietoja Kari Särkkä, puh. 0400 188 035 Mika Kuusisto IWE p. 1/ 20 17 [ www.hitsaus.net ] 69 Vaativat levyja hitsaustyöt Laivanrakennus – Konepajat – Offshore www.ablemans.fi (02) 439 6500 Alihankinta: Vaativat hitsaustyöt Painelaite-, hitsausja asennustyöt Puh. 044 785 8344 kari.sarkka@sakky.fi Relanderinkatu 2, 78200 Varkaus tai www.sakky.fi/patevointilaitos Hitsaajan PED-pätevyyskokeet direktiivin mukaisiin hitsauksiin. + 358 13 220 050 JOENSUU www.suomenlevyprofiili.fi Hitsauksen pätevyyskokeet EU-kokeiden valvonta (myös yrityksissä) Hitsaajanjalevytekniikanammattitutkinnot puikko,tig,mig-mag,levyseppähitsaajan koulutus YHTEYDENOTOT: Seppo Kallinen IWS p. Tuemme asiakasta suunnittelusta loppukokoonpanoon asti
Woikoski tarjoaa kaiken hitsauksessa tarvittavan: laadukkaan ja laajan hitsauskoneiden valikoiman, hitsauskaasut, lisäaineet ja tarvikkeet. 020 785 1650 vesa.knuutinen@zetanova.fi TILAUSKONEPAJA Teräsrakenteet Polttoleikkaukset Levyja hitsaustyöt Koneistus Koneenrakennus Maalaus Sertifioidut ISO 9001, ISO 14001 laatujärjestelmät Konepajoja WALLIUS, WAMETA, IMS... Kaikki hitsaukseen • Valtuutettu huolto Laippatie 1, 00880 Helsinki Puh. 02 238 8666 www.arctronic.fi Kaasuja hitsaustarvikkeet MYYNTI • HUOLTO • VARAOSAT Vesalantie 20, 33960 Pirkkala Puh. (03) 3141 4200 Mestarintie 2, 78200 Varkaus www.pirkkahitsi.fi LAADUKKAAT HITSAUSTARVIKKEET SUORAAN MAAHANTUOJALTA! • Valtuutettu huoltoliike • Hitsauskoneiden validoinnit ja validointitodistukset • Turvallisuustestaukset • Vuosihuollot • Hitsauspoltinhuolto • Hitsauskoneet • Hitsauslisäaineet • MIG-/TIG polttimet ja varaosat • Plasmapolttimet ja varaosat • Hitsausvarusteet Suoritamme kaikenmerkkisten hitsauskoneiden ja -polttimien huollot 30 vuoden kokemuksella ja takuuvarmasti! HITSAUSKONE JA -POLTIN HUOLLOT JA KORJAUKSET KAIKKI HITSAUKSEEN. rek. 08-5572 700 Päivystys 24h puh. Hitsauskonekorjaamoja HITSAUSKONEITA JA -LAITTEITA sivu 1 Tilausvahvistusten automaattinen yöajo Helsingin Seudun Keltaiset Sivut koko 100 % Weldtec Oy, asiakasnumero 185315, ilmoitustunnus J126381 HITSAUSKONEITA JA -LAITTEITA, Graafinen ilmoitus 60x49 pmm Mikäli huomaat jotain korjattavaa tai sinulla on muuta kysyttävää ilmoitukseen liittyen, asiakaspalvelumme palvelee sinua 24 h numerossa 020 692 999. EWM-hitsauskoneet . 1/2017 [ www.hitsaus.net ] 70 TUOTEJA TOIMIALAHAKEMISTO Hitsauksen kokonaisratkaisut Ammattilaisilta ammattilaisille. 044-557 2701 KUNNOSSAPIDON TAVARATALO Hitsauslisäaineita ja -tarvikkeita Hitsauskoneiden huoltoa ja -tarvikkeita , Vasarakatu 22, 40320 Jyväskylä KAIKKI HITSAUKSEEN . 020 692 999 www.fonecta.fi Fonecta Oy PL 202 • 00241 HELSINKI www.fonecta.fi Keltaiset Sivut ® yhdistää ostajan ja myyjän – myös tabletissa. Koulutus . Lataa maksuton Keltaiset Sivut ® sovellus App Storesta tai Google Playsta. 02 728 4128 / 0400 124 928 juhani.maasilta@smail.fi Monenmoista konepajatyötä! ARCTRONIC OY Polttolaitoksenkatu 11, 20380 Turku Puh. Myyntipisteiden yhteystiedot: www.woikoski.fi. 040 2144 133 Tutustu tarkemmin yritykseemme osoitteessa Haalintie 348, 25370 PERTTELI puh. 010 778 4400 Fax 010 778 4409 www.weldtec.fi • weldtec@elisanet.fi • myynti • huolto ja korjaus • varaosat ja varusteet • styrox-leikkurit • lisäaineet • sopimushuollot • kalibrointi ja validointi • induktiokuumentimet (Boltbuster) Hitsauskoneita ja -tarvikkeita Sepäntie 6, 51200 KANGASNIEMI puh. PL 202 Kotipaikka Helsinki asiakaspalvelu@fonecta.com 00241 HELSINKI alv. Hitsausinsinööripalvelut . Toimitukset koko Suomeen www.kailatec.fi Liitintie 11, 90620, Oulu, puh. puh. Hitsauslisäaineet ja -tarvikkeet ProWeld Finland Oy Parkkilantie 1, 82200 Hammaslahti P. Terveisin ilmoituksesi valmistaja Tarja Kovalainen Helsingin Seudun Keltaiset Sivut ® Fonecta Oy Y-tunnus 1755007-6 Asiakaspalvelu palvelee 24 h. Omien kaasutuotteidemme lisäksi edustamme tunnettuja koneja tarvikemerkkejä, kuten EWM, Hyundai, Kayser, Elga, Binzel ja Kjellberg. Hitsauspalvelut
??????. 09-2766 420 WWW.TERASLVI.FI VIISTEKONEET JA SUOJAKAASUESTEET Termistä ruiskutusta puh. ??????. ?????????????. EN-ISO 9712 henkilöpätevyyksin LAADUNHALLINTA. ????????????. ??????????. 044 215 3828 Kari Salli, KOKKOLA kari.salli@nondest.fi 040 583 4425 Andrew Katanasho, OULU andrew.katanasho@nondest.fi Nondest Oy Kokkola-Pietarsaari-Vaasa-Ylivieska-Oulu n n d t p a l v e l u t ondest w w w. ????????????????. (03) 517 5250 • www.airwell.fi Kaikkea automaattiseen plasmaja polttoleikkaukseen Viistekoneita ja hitsaustarvikkeita oy TERÄS-LVI ab puh. f i Uutta: CR digitaaliradiografialaitteet, XRF materiaalianalysointi, tarkastustulokset on site heti! Ota yhteyttä NDT-tarkastuksia ??. (02) 7751245 • www.virtasenkoneistamo.fi Termistä ruiskutusta HVOF / Plasma / ARC / Liekki Rautarakenteita – Kuljetinja siirtolaitteita – Teräsrakenteita HM Steel Oy KANKAANPÄÄ P. 1/2017 71 [ www.hitsaus.net ] TUOTEJA TOIMIALAHAKEMISTO Plasmaja polttoleikkauslaitteita Puh. 02 578 7506 kari.huhtamaki@hmsteel.fi www.hmsteel.fi NDT – TARKASTUKSET. ??. n o n d e s t . ?????????????. 050-551 1234 ari.lahti@ndtteam.fi Laserja vesileikkausta Yritystie 1, 42700 Keuruu Uutta! Tehokas kuitulaser käytössä. ISO 9001 sertifioitu NDT-tarkastuksia NDT-Tarkastukset ja IWE-palvelut ammattitaidolla, luotettavasti. Puh. ??. 050 551 1235 jukka.hakala@ndtteam.fi Puh. Toimipisteet: Ii: 0105812502 Oulu: 0105812503 Alavus: 0105812511 Pieksämäki: 0105812507 Koria: 0105812512 Puh: +35810 581 2500 www.suomentestauspalvelu.fi tarmo.tuomela@suomentestauspalvelu.fi marko.ylitalo@suomentestauspalvelu.fi MODERNIA TARKASTUSPALVELUA www.ndt-union.com + Vaiheistettu ultraäänitarkastus (PAUT) Varsinais-suomen alueella ja tarvittaessa koko suomessa! 0400-246555 toni.turklin@ndt-tarkastus.fi 0400-232499 jesse.jarvinen@ndt-tarkastus.fi Sarkamaantie 17, RAISIO NDT-tarkastuslaitteita www.ndt-tukku.
Seminaariohjelma Torstai 6.4.2017 Paviljonki, Auditorio 09.00 Ilmoittautuminen ja aamukahvi (ala-aula) 09.30 Tervehdyssanat -Suomen Hitsausteknillisen Yhdistyksen pj, Prof Jukka Kömi, Oulun yliopisto -Savonlinnan paikallisosaston pj, IWE Kai Kasanen, Savonlinna Works Oy -Savonlinnan kaupunginjohtaja Janne Laine 10.00 Digitalisaatio hitsauksessa Welding Engineer Niki Lankila, Kemppi Oy 10.40 Laser/laserhybridin käyttö konepajateollisuudessa TkT, IWE Anna Fellman, Weldcon 11.30 Lounas 12.30 Hitsausmenetelmäkokeen rikkova testaus Käytännön kokemuksia testauksesta ja vinkkejä hitsausmenetelmäkokeen toteutukseen Tarkastuspäällikkö Teppo Vihervä, DEKRA Industrial Oy 13.15 Laaduntuotto yrityksissä Head of Procurement and Quality John Lahtinen, Savonlinna Works Oy 14.00 Kahvitauko 14.15 IoT-visioita hitsaavassa teollisuudessa Development Manager Wayna Moncada, Andritz Oy 15.00 Metallien 3D-tulostus Prof Veli Kujanpää,VTT 15.30 TPS/i koneen tuoteuutuuksia ja liitettävyys teolliseen internettiin dokumentaatioratkaisut Samuel Karjalainen, Pronius Oy 16.00 Ruostumattoman teräksen ja sellulaitteiden putkistojen hitsaus IWE, Iiro Nurminen, SPstainless Oy 16.30 Päätössanat Toiminnanjohtaja Jouko Lassila, Suomen Hitsausteknillinen Yhdistys Muutokset ohjelmassa mahdollisia. Hitsaustekniikka’17 –päivät Hitsaustekniikka’17 –päivät Hitsaustekniikka’17 –päivät Savonlinnan paikallisosaston 40-vuotisjuhlaillallinen Savonlinnan paikallisosaston 40-vuotisjuhlaillallinen Savonlinnan paikallisosaston 40-vuotisjuhlaillallinen ja SHY:n vuosikokous ja SHY:n vuosikokous ja SHY:n vuosikokous 6.-7.4.2017, Savonlinna 6.-7.4.2017, Savonlinna 6.-7.4.2017, Savonlinna
Huonehinnat: 90 € 1hh/vrk Standard ja 100 € 2hh/vrk Standard Huonehintaan sisältyy aamiainen ja hotellin asukassauna. Tapahtumapaikat Original Sokos Hotel Seurahuone Kauppatori 4-6, 57130 Savonlinna www.sokoshotels.fi Ravintola Paviljonki Rajalahdenkatu 4, 57200 Savonlinna www.ravintolapaviljonki.fi Olavinlinna (Linnankatu 7, 57130 Savonlinna) www.kansallismuseo.fi/fi/olavinlinna (K uv a: w w w .a nd nt z. Hinnat Seminaari, iltatilaisuus ja yritysvierailu 195 € Sis. Suosittelemme varaamaan autopaikat hotellin parkkihallista ennakkoon 15 € /yö. Jukka Sorvali, puh. Savonlinnan paikallisosaston 40-vuotisjuhlaillallinen Torstai 6.4.2017 klo 19.30 Kuninkaansali, Olavinlinna Yritysvierailut Perjantai 7.4.2017 klo 9.00 – 13.00 SPstainless Oy (www.spstainless.fi) ja Savonlinna Works Oy (www.andritz.com), Savonlinna Riitek Oy ja Joros Oy (www.joros.fi), Punkaharju Yhteiskuljetus lähtee klo 9.00 Sokos Hotel Seurahuoneelta. 040 860 5769 tai jukka.sorvali@andritz.com SHY:n toimisto Angelica Emeléus, puh (09) 773 2199 tai angelica.emeleus@shy.inet.fi Näyttely Mikäli yrityksesi on kiinnostunut osallistumaan seminaarin ohessa järjestettävään näyttelyyn, ota yhteys Kai Kasaseen, puh. 029-123 9602 (0,0835€/min + 0,1669€/puhelu) tai email seurahuone. Muistamiset Savonlinnan paikallisosasto FI82 5650 8340 0005 17, OKOYFIHH Majoitus Original Sokos Hotel Seurahuoneelta, Kauppatori 4-6, 57130 Savonlinna, on varattu osallistujille majoituskiintiö. savonlinna@sokoshotels.fi Pyydämme huomioimaan, ettei varauksia voi tehdä nettivarausjärjestelmän kautta. Siht. Kokous on kaikille henkilöjäsenille ja yritys/yhteisöjäsenien edustajille avoin. Huonevaraukset tulee tehdä 16.3.2017 mennessä tunnuksella ”BHITSAUS”. seminaariosallistumisen ohjelmanmukaisine tarjoiluineen. Illallinen 95 € Ilmoittautuminen Sitovat ilmoittautumiset 24.3.2017 mennessä SHY:n toimistoon kotisivujen (www.hitsaus.net) Lomakkeen kautta tai sähköpostitse: angelica.emeleus@shy.inet.fi. 040 860 6058 tai kai.kasanen@andritz.com. Suomen Hitsausteknillinen Yhdistys SAVONLINNAN PAIKALLISOSASTO SHY:n vuosikokous Torstai 6.4.2017 klo 17.00 SHY ry:n sääntömääräinen vuosikokous. co m ). 040 860 6058 tai kai.kasanen@andritz.com. Varaukset ja tiedustelut suoraan hotellista puh. Seminaaripäivä 100 € Sis. seminaariosallistumisen ohjelmanmukaisine tarjoiluineen, illallisen ja yritysvierailun kuljetuksineen. Ilmoittautuessasi muun kuin sähköisen ilmoittautumislomakkeen kautta muistathan ilmoittaa mihin tilaisuuksiin osallistut (seminaari, vuosikokous, iltatilaisuus ja yritysvierailut), laskutustiedot (myös avec) ja mahdollisen erityisruokavalion. Paikkoja on rajoitetusti. Hotellihuone on saatavilla tulopäivänä klo 15 alkaen ja huoneen luovutus on lähtöpäivänä klo 12 mennessä. Lisätietoja Savonlinnan paikallisosasto Pj Kai Kasanen, puh. Kukin osallistuja varaa majoituksensa itse
IWE Erkki Veijalainen erkki.veijalainen@lut.fi 0400 652 170 IWE Antti Martikainen antti.k.martikainen@lut.fi 050 342 7317 Lisätietoja: lut.fi/executive AJANKOHTAISET OHJELMAT_ IWE/IWT 32 9 950 € + alv, 6.3.-15.12.2017, 50 pv, Lappeenranta Hitsauskoordinoijien täydennyskoulutuspäivät 2017 650 € + alv, 9.-10.3.2017, Lappeenranta Täydennyskoulutusohjelma hitsausinsinööreille (IWE) Alkaa huhtikuussa 2017, Lappeenranta Lasertyöstön 30-vuotisjuhlaseminaari 650 € + alv, 17.-18.5.2017, Lappeenranta ARU2