Hitsausliitokset. päällehitsaus. täyttöhitsaus. laipalliset akselit, hammaspyörien ja akselien liittäminen

Transkriptio

1 Hitsausliitokset säiliöt, paineastiat, ristikot ym. kantavat rakenteet ohutlevytuotteet (kodinkoneet, autot) puolivalmisteet (putket, palkit) koneistettujen osien yhteenliittäminen laipalliset akselit, hammaspyörien ja akselien liittäminen päällehitsaus korroosionkestävyyden tai kulumiskestävyyden parantaminen täyttöhitsaus kuluneiden kappaleiden korjaus

2

3 Kauhan huulilevyn päällehitsaus huulilevy Imatra EL 400 lisäaine OK Selectrode (Kromirautaa, 0,45%C) tai OK työlämpötilat C ja C päällehitsatun kerroksen kovuus n. 58 HRC

4

5

6 MIG-hitsaus

7 Leimuhitsaus Pistehitsaus

8 Hitsausjännitykset ja muodonmuutokset

9 Hitsausliitoksen väsyminen säröt lähtevät liikkeelle hitsin rajapinnasta rakenteelliset epäjatkuvuuskohdat aiheuttavat jännityskeskittymiä

10 Hitsin epäjatkuvuuskohta Kuvun lovivaikutus Mikroviat hitsin rajalla

11 Pienahitsi hitsiin vaikuttava voima jaetaan komponentteihin jännitykset saadaan jakamalla voimakomponentit laskentapinta-alalla A = al a t l F vertailujännitys (SFS-EN ) 2 2 = σ σ + 3( τ + τ vert 2 )

12 Hitsin mitoitusehdot: σ σ vert 2 2 = σ + 3( τ f 0,9 γ u Mw + τ 2 ) β w f γ u Mw missä f u on perusaineen murtolujuus γ Mw = 1,25 on materiaalin osavarmuusluku hitseille γ F kuorman osavarmuuskerroin, mitoituskuorma on γ F F Teräs S235 S275 S355 β w 0,8 0,85 0,9 Pienahitsille l 6a tai 30 mm

13 Yksinkertainen mitoitustapa Kuormituksen suunnasta riippumatta σ w lasketaan kaavasta F σ = d w al a l F missä F d on mitoituskuorma (= γ F F) t Eurooppalaisen standardin mukaan ehto on σ w fvw,d = 3 γ f u Mw β w f u on perusaineen murtolujuus Laskentamenetelmä on voimassa (SFS-EN ), kun a 3 mm l 30 mm tai 6a

14 Rakenneterästen lujuusarvoja Teräs Paksuus t (mm) f y (N/mm2) f u (N/mm2) f vw,d (N/mm2) Kerroin β w S < t ,8 S < t ,85 S < t ,9 f y on perusaineen myötölujuus f u on perusaineen murtolujuus

15 Levyn jännitysten käyttö t τ xy σ x x y F F = σ σ = xt 2 F x t 2 II t = τ xy t 2 F II = τ τ xy t 2 1 σ x A= 1 t mm Jännityskomponentit σ x σ = = t τ 2 2 a τ = II τ xy t 2a

16 Päällekkäisliitoksen kantokyky F 1 l a e s F 1 = σ wsall al F2 = σ wsallah F 2 h Tasapainoehto F 1 Q F Q 2 F 1 Qe h

17 Mitoitus hitsausmerkinässä Päittäishitsi Pienahitsi

18 Hitsin väsyminen

19

20 Väsymistapaus (SFS 2378) Väsytystapaus 27 Selostus Väsytysluokka a t Poikittain kuormitetut pienahitsit. Hitsiaineen väsyminen γ m 45 1,6 1,4 1,25 1,12 1,0 Väsytystapaus 16 Selostus Väsytysluokka t H H < 0,15t Poikittain kuormitettu ristiliitos. K-hitsi ympärihitsattu. Ei lamellirepeämiä. Sovitusvirhe H < 0,15t γ m 71 1,6 1,4 1,25 1,12 1,0 Δf d (N/mm 2 ) Δf d (N/mm 2 ) todennäköinen särön esiintymiskohta

21 Jännitysvaihteluiden kertymän muodostus Δ σ = σ max σ ) ( min Δσ 150 MPa 100 Δσ i (MPa) n i N i log N i , , , , , , , log N Δσ N d ekv = 3 = 5 10 i= 1 6 k ( n i 5 10 Δσ 6 3 i ) 42

22 Ekvivalentin jännityksen vaihteluväli Δσ ekv = 3 k i= 1 ( n i Δσ i Tyypitettyjen kertymien ekvivalentti jännitys Δ σ Δ ψ = ψδ ) ekv σ max σ max on suurin huomioon otettava jännityksen vaihteluväli kerroin saadaan taulukosta 1 kuormanvaihtoluvun ja kertymäparametrin avulla Suurimmalle vaihteluvälille mitoitusjännitys Δσ Δ f d mit = Δ ψ f d on väsymisrajan laskenta-arvo

23 Taulukko 1 Jännitysvaihtelujen kertymä Jännitys- Lineaarinen jaksojen p lukumäärä N 1 5/6 2/3 1/2 1/3 1/6 0 1, ,585 0,495 0,405 0,315 0,227 0,143 0,077 1,25 0,630 0,533 0,436 0,339 0,244 0,154 0,081 1,6 0,684 0,578 0,473 0,368 0,265 0,166 0,087 2,0 0,737 0,623 0,509 0,396 0,284 0,178 0,092 2,5 0,794 0,671 0,548 0,426 0,306 0,190 0,098 3,2 0,862 0,728 0,595 0,462 0,331 0,205 0,105 4,0 0,928 0,784 0,640 0,497 0,356 0,220 0,111 5,0 1,000 0,845 0,689 0,535 0,383 0,236 0,118 6,3 1,080 0,912 0,744 0,577 0,412 0,254 0,126 8,0 1,170 0,987 0,806 0,625 0,446 0,273 0,134 1, ,260 1,063 0,867 0,672 0,479 0,293 0,143

24 Hitsaus- virheet

25 Hitsausliitoksen tarkastus silmämääräinen tarkastus mitat, muoto, kupu- ja juurivirheet, reunahaavat, pintahuokoset halkeamien paikantaminen magneettijauhetarkastus tunkeumanestetarkastus sisäiset viat Filmi röntgenkuvaus ultraäänitarkastus

26 Juottoliitos metalliosien yhteenliittämistä juotteella, jonka sulamispiste on alempi kuin liitettävien perusaineiden kappaleet kuumennetaan työlämpötilaan ja juote sulatetaan tarvittaessa käytetään juoksutetta tai suoja-aineita Kova- ja pehmeäjuotto juote täyttää liitettävien osien välisen raon kapillaarivoimien avustuksella Railojuotto railo täytetään juotteella kaasuhitsausta muistuttavalla tavalla

27 Juottomenetelmät (kuumennustavan perusteella) liekkijuotto kolvijuotto kastojuotto uunijuotto vastusjuotto

28 Pehmeäjuottoa käytetään mm. sähköä johtavien liitosten tekemiseen lähinnä vain tiiviyttä vaativiin liitoksiin Kovajuotto on edullista hitsaukseen verrattuna mm. seuraavissa tapauksissa: pienet kappaleet ohut osa liitetään paksuun kapillaarivoimien takia juotto voi onnistua helpommin mutkikkaissa kappaleissa liitettävät osat eri metallia suuret valmistusmäärät Lämpöjännitysten ja muodonmuutosten syntymisvaara on pienempi kuin hitsauksessa.

29 Juottoliitoksen käyttöaloja pienet lämmönsiirtimet säiliöt putkenosien väliset liitokset kovametalliteräpalojen kiinnitys työkalun runkoon silmälasien sangat polkupyörien rungot p d s t

30 Liimaliitos soveltuu metallien lisäksi myös useimmille epämetallisille aineille käytetään myös yhdessä ruuviliitoksen, pistehitsauksen tai niittiliitoksen kanssa (lisää liitoksen lujuutta ja estää korroosion) Sovelluskohteita jäykisteiden kiinnitys ohutlevyseinämiin kevytrakenteet lentotekniikassa ns. sandwich-rakenteet ja niiden liitokset puurakenteet puhaltimien siipipyörät jarrujen ja kytkimien kitkapintojen kiinnitys ruuvien ja mutterien lukitus

31 Liima- tai juottoliitos A b F F t Levyn murtokuorma F levy = Rm Alevy = Rm bt l Liitoksen murtokuorma Fliitos = τ lm A = τ lm bl F = τ bl = R bt l liitos F levy lm R = m t juottoliitos l (3...6)t τ lm m liimaliitos l ( )t

32 Sauman leikkausjännitys max F F F F Lyhyessä limisaumassa taivutusta F F Liimatyynyn reunan rasitus lisääntyy

33 Navan ja akselin liimaliitos vääntömomentin siirtokyky M v = 2 πd lτ 2 B f kerroin f on useiden tekijöiden tulo (lujuuden alennuskertoimet) aksiaalivoiman siirtokyky F = τ D πdl pienillä pinnankarheuksilla vääntöleikkauslujuus τ B on samaa suuruusluokkaa kuin aksiaalinen lujuus τ D

34

35 Liimaliitoskoe Laippa Akseli Välys (mm) M v (Nm) irtoaminen D (mm) 52, ,9440 0, (paras) Ra (μm) 1,25 1 (huonoin 650 Nm) Liikahduksen jälkeen uusi kuormitus, jolloin vääntömomentti nousi arvoon 710 Nm. Toisessa uusintakuormituksessa saatiin arvoksi 821 Nm.