Lisää kilpailukykyä laserhitsauksen avulla. Jukka Siltanen SSAB

Transkriptio

1 Lisää kilpailukykyä laserhitsauksen avulla Jukka Siltanen SSAB

2 Sisältö Laserhitsaus SSAB:llä Yleistä laserhitsauksesta Laserhitsauksella saavuteltavat hyödyt + esimerkit 2

3 Laserhitsaus SSAB:llä 3

4 Laserhitsaus SSAB:lla SSAB:llä on oma teräspalvelukeskus joka on keskittynyt laserhitsaukseen Hitsattavina materiaaleina kulutuslevyt ( HB 400 ) sekä lujat rakenneteräkset (Rm 500 Mpa), tyypillinen aineenvahvuus 2-6 mm:iä Käyttökohteet: soralavat, junavaunun seinät, maataloustuotteet, kontit, malmivaunut SSAB tekee systemaattisesti myös laserhitsauskokeet erityisesti autoteollisuudessa käytettäville teräksilleen Laserhitsauskokeet tehdään SEP ohjeiston mukaisesti ja lisäksi tehdään laserhitsaus päittäisliitokselle käyttämällä kahta eri lämmöntuontia hitsauksessa. Tämän lisäksi hitsauskokeita tehdään myös vastushitsauksella ja tarvittaessa muilla hitsausmenetelmillä 4

5 SSAB -Uusikaupunki Kolme lasertyöasemaa, hiilidioksidi (CO 2 ) laserit, Shuler- Held Lasertechnic 2004 Valmiiden tuotteiden mitat 5 pituus max mm leveys, max mm korkeus, max. 700 m Sertifikaatit ISO 9001 laatu ISO ympäristö ISO hitsaus EN raideliikenne EN teräs-ja alumiinirakenteiden toteuttaminen

6 SSAB -Uusikaupunki 6

7 SEP

8 Yleistä laserhitsauksesta 8

9 Macro processing lasers by application Welding 22 % Other 29% Total= $1474 M Lasertyöstösovellukset v.2000 Metal Cutting 75 % 30% 31% 19% 20% Hitsaus Merkkaus Leikkaus Muut Lasers > 1 kw Source: Marketplace for Lasers & Photonics

10 Sovelluskohteet International markets of Opportunity for industrial lasers 2014 Industry Region North South Western Eastern America America Europe Europe Japan China SE Asia India ROW Energy Transportation Agricultural Aerospace Communications Metal fab Medical devices Hot Not so hot Cool Cold Really cold Source: 10 Belforte Associates

11 Laserhitsaus Suomessa Koulutus- ja tutkimuslaitokset: Lappeenrannan ja Tampereen teknilliset yliopistot, Winnova(Laitila), Koneteknologiakeskus Turku, HAMK (Riihimäki), ELME Studio (Nivala), Jaloterässtudio (Tornio), Savonia AMK (Kuopio) Koneenrakentajat ja asiantuntijat: Pemamek(Loimaa), Kemecweld(Lahti), Ionix(Hämeenlinna), Apricon(Riihimäki), Weldcon(Lappeenranta) Alihankkijat Hakaniemen Metalli (Vantaa), HT Laser (Haapamäki), Kenno Tech (Riihimäki), Laserle(Helsinki), SSAB (Uusikaupunki), Rautatyö Kröger (Jyväskylä), Compusteel (Savonlinna) Omia tuotteita hitsaavat Ecocat(Vihtavuori), Valmet (Valkeakoski), Metso Power (Tampere), Outokumpu (Tornio), Outotec Turula(Outokumpu), Levator(Hanko), Stalatube(Lahti), Meyer Turku (Turku), Valmet Automotive (Uusikaupunki), Cathodex(Parkano) 11

12 Laserhitsausprosessit Sulattava hitsaus Syvätunkeumahitsauseli avaimenreikähitsaus Pulssihitsaus Lisäaineellinen hitsaus Hybridihitsausprosessit (esim. Laser+MAG) 12

13 Laserhitsaukset edut Eripaksuisten ja eri materiaalien liittäminen keskenään Eri materiaalien ja paksuuksien ( mm) hitsaus samalla laitteella Kosketukseton prosessi, ei työkalun kulumista Automatisoitu prosessi (laatu) Suuri hitsausnopeus (tuottavuus %) Kontrolloitu lämmöntuonti (pienet muodonmuutokset %) Korkealaatuinen hitsi ja pieni viimeistelyn tarve Samaa laseria voidaan käyttää useampaan lasertyöstöprosessiin (leikkaus, hitsaus, merkkaus ym.) Käyttökustannukset % 13

14 Laserhitsauksen edut 14

15 Laserhitsaukset edut Lämmöntuonti Pienempi lämmöntuonti pienemmät muodonmuutokset J / mm 140 Laser Lämmöntuonti Plasma TIG MIG Plasma TIG MIG Laser Enegrgy Input 2012 Lähde: Trumpf

16 Liitosmuodot Lähde: Ionix ja Ohutlevytuotteiden suunnittelijan käsikirja 16

17 Laserhitsaukset rajoitukset Kallis investointi Investoinnista johtuva kiinteä kustannus on yleensä hyvin korkea Tiukat railotoleranssit päittäisliitoksissa Säteen korkea paikoitustarkkuusvaatimus (vrt. hybridi) Erityisvaatimukset kiinnittimille Kappaleen muoto voi estää säteen liitokseen pääsyn Työturvallisuus erityisesti lyhyen aallonpituuden lasereilla (kustannusvaikutus) 17

18 Laserhitsauksella saavuteltavat hyödyt esimerkit 18

19 Kustannukset Laserhitsauksella voidaan alentaa hitsauksen kustannuksia Kasvanut hitsausnopeus nostaa tuottavuutta Laatu, vähemmän sutta Vähemmän lämmöstä johtuvia muodonmuutoksia ja jännityksiä, tuotteen mitat eivät muutu hitsauksen jälkeen, ei oikomista Hyvä hitsin visuaalinen laatu, vähemmän roiskeita ja siis vähemmän jälkityöstöä 19

20 Materiaali, aineenvahvuus ja liitosmuotovariaatiot Rakenneteräkset, suurilujuusteräkset ja kulutusteräkset Lähde: TTM, Photon AG 20

21 SSAB Uudenkaupungin palvelukeskuksen laserhitsattu nauhalevy Kulutusteräs (Hardox) nauha Aineenvahvuus mm Jos käyttökohde sallii laserhitsatun tuotteen käytön niin se on erityisesti ohuemmilla aineenvahvuuksilla edullisempi vaihtoehto kuin kvarttolevy Ohuilla aineenvahvuuksilla (3.2 mm) kustannussäästö jopa 50% 21

22 Materiaali, aineenvahvuus ja liitosmuotovariaatiot S700 MC S500 MC 22

23 Materiaali, aineenvahvuus ja liitosmuotovariaatiot 23 Lähde: Balliu, Kenno Tech

24 Telakka-ja meriteollisuus Lämmöntuonnin op moin oikomisen vähentäminen Aineenvahvuus 6-8 mm: 33% palkkakustannuksista oikomiseen Suurempi tuottavuus (hitsausnopeus) Vähentynyt hitsauslisäaineen kulutus Jauhekaarihitsaus Laserhybridihitsaus Lähde: IMG 24

25 Tuottavuus ja laatu Mobiilinosturin puomi Hitsausnopeuden nousu (0.6 m/min 1.5 m/min) Asentohitsaus mahdollisuus (PA PC) Juuritueton hitsaus yhdeltä puolelta Ei muodonmuutoksia Leikkaus samalla laitteistolla 25 Lähde: Cloos, Ionix

26 Ruukki case v.2008 Laser GMA hybrid GMA GTAW Tack welding Laser power [kw] 5 Current [A] Voltage [V] Travel speed [m/min] Filler wire feed rate [m/min] Air gap [mm] max 0.6 Welding energy [kj/mm]

27 Ruukki Case Muodonmuutokset Shell: type 2 4 mm (profiles: 9, 10, 12) [mm] Test point A1, LHW3 A2, LHW3 A1, LHW4 A2, LHW4 A1, GMA2 A2, GMA2 Target, lower Target, upper 27

28 Esimerkki: Hitsattu kotelopalkki Tuotantovolyymi: m/vuosi Yksittäisen hitsin pituus: 10 m Tarkastellut vaihtoehdot: Laser, Laser-MAG, Tandem-MAG Laitteiston hankintahinta: Laser= , Laser-MAG= , Tandem-MAG= Hitsausnopeus: Laser=5 m/min, Laser-MAG=5 m/min, Tandem-MAG=1.5 m/min Säde/kaariaikasuhde: Laser=62%, Laser-MAG=62%, Tandem-MAG=57% Käyttösuhde: Laser=96%, Laser-MAG=96%, Tandem-MAG=92% Kustannukset Kiinteät: Laser=47.15 /h, Laser-MAG=50.21 /h, Tandem-MAG=31.59 /h 15 mm Muuttuvat: Laser=33.49 /h, Laser-MAG=42.23 /h, Tandem-MAG= /h 6 mm 28 Lähde: Ionix

29 Muuttuvat kustannukset 29

30 Kotelopalkki, jatkuu 30 Lähde: Ionix

31 Tuottavuus ja kustannukset Profiilien laserhitsaus 80 m/min m/min m/min Lähde: Montanstahl, Industrial Laser Solutions magazine, LRM-Technologies 31

32 Tuottavuus, toistettavuus, laatu, kustannus Lähde: IPG, Fronius, TTM, Trumpf 32

33 SSAB:n laserhitsaus esimerkkejä Perusaineen mekaaniset ominaisuudet säilyvät laserhitsauksen jälkeen Jätekontti HX 400 (2.5 mm) Soralava HX 450 (6 mm) Jätekontti S700 MC (3 mm) Kontti S700 MC (3 mm) 33 Paino -40%

34 Hinnan ja laadun yhdistelmä Traileri Pohjalevy S500 MC (3 mm) Tankki Päädyt S500 MC (3 mm) Dumpperi Pohjalevy S500 MC (3 mm) Paino -40% Perävaunu Pohjalevy S700 MC (4 mm) Lannoitin S700 MC (3 mm) 34

35 Laserhitsit testattu myös käytössä Laserhitsi Malmivaunu S650 MC (4 mm) 35

36 Muuttunut valmistusketju: Ensin taivutus sitten laserhitsaus Perävaunu Pohjalevy S500 MC (3 mm) 36

37 Hitsaustyön vähentyminen -15% Materiaali: kulutusteräs Optimoitu aineenvahvuus: 4/5 mm ja 3/4 mm Laserhitsattujen levyjen käyttö on lyhentänyt tuotannon läpimenoaikaa 15% Lisäksi materiaalin käyttö tehostunut mittoihin leikattujen levyjen johdosta Hannu Indrén

38 Erinomainen tasomaisuus: Teräs + laserhitsaus + laserleikkaus Roottorilevyt S650 MC (4 and 8 mm) 38

39 Laserhitsi + maalaus Nauhateräksen ominaisuudet säilyvät Pinnan laatu, maalausvalmis heti laserhitsauksen jälkeen Tasomaisuus 39

40 40 Kiitos