Alumiinivalu-CASE Nestejäähdytyskanavan toteutus kitkahitsaamalla

Transkriptio

1

2 Alumiinivalu-CASE Nestejäähdytyskanavan toteutus kitkahitsaamalla Alteams yleisesittely Alteams Finland Kitkahitsaus tuotantomenetelmänä Tuotekehitys-CASE

3 Alteams lyhyesti Alumiinivalusovelluksia vaativiin käyttökohteisiin. Tuotantotoimintaa Suomessa, Kiinassa, Puolassa ja Intiassa Maailmanlaajuisesti 6 tehdasta Käytössä 5 eri valumenetelmää Tuotantopaikkakuntien lisäksi paikalliset asiakastukitoiminnot Ruotsissa, Virossa, Japanissa ja Yhdysvalloissa. Oma työkalusuunnittelu ja valmistus Kiinassa Myynti 2017: 112M Henkilöstö maailmanlaajuisesti1800. Kuusakoski Group Oy omistuksessa100%

4 Täyden palvelun sovelluksia alumiinin valamiseen Ydinosaamistamme ovat alumiinivalutuotteiden valmistus sekä siihen liittyvät seikat: Valukappaleiden suunnittelu Muottien valmistus Jatkojalostettavien komponenttien osakokoonpano Ratkaisemme asiakkaidemme kanssa haasteet, jotka liittyvät: Lämmönsiirtoon EMI-suojaukseen IP-luokan säätiivistykseen Painetiiveyteen Valukappaleiden painoon tai rakenteeseen

5 Täällä toimimme Pääkonttori Tuotanto Myynti ja tekninen tuki Logistiikka

6 Valmistuksen arvoketju

7 Asiakassegmentit ja tuoteryhmät vv Teolliset sovellukset Non-STD e- motors HMI and power management Marine Drives and inverters Industrial visual parts Tietoliikenneverkko -tuotteet Radio frequency filters TRX units Heat sink

8 Alteamsin tarina

9 Alteams Finland LAIHIA LOPPI Korkeapainevalu Matalapainevalu Kokillivalu Hiekkavalu Kuorimuottivalu Matalapainevalu hiekkakeernoilla Monitaitoinen henkilöstö, automaattiset prosessit ja monipuolinen konekanta IATF ja ISO 9001 & ISO sertifioitu Painetiiviit tuotteet ja protoilu ISO 9001 sertifioitu RUOVESI Hiekkavalu Punametallit Pienet sarjat ja suuret kappaleet ISO 9001 sertifioitu

10 Historiaa: Kitkahitsaus - Friction Welding Kitkatappihitsauksen tausta on kitkahitsauksessa, jonka historia lyhyesti: 1965 Caterpillar, Rockwell International ja American Manufacturing Foundry kehittivät laitteet kahden pyörähdyssymmetrisen kappaleen liittämiseen. Ensimmäisiä käyttökohteita akselit ja putket

11 Historiaa: Kitkatappihitsaus - Friction Stir Welding Kitkatappihitsaus kehitettiin 1991 The Welding Institute, UK Kyseessä 27 vuotta vanha menetelmä vrt. Valaminen, 5058 vuotta vanha Esa Suikkanen, Urpo Selin (ORAS) TWI hallitsi pitkään menetelmän patentteja ja lisenssejä Perusmenetelmän patentti raukesi muutama vuosi sitten Patentin vapautuminen on johtanut menetelmän laajempaan käyttöön ja kehittämiseen, mm. Liitostapoja Kanavointia Pinnan prosessointia

12 Kitkatappihitsaus - Friction Stir Welding Kitkatappihitsaus (FSW) on kiinteän tilan liitosmenetelmä, joka käyttää pyörivää työkalua kahden työkappaleen liittämiseen toisiinsa. Pyörivän työkalun (kärjen) ja työkappaleiden välisen kitkan synnyttämä lämpö pehmentää (sulattamatta) työkappaleiden materiaalin työkalun lähellä. Kärki (pin) Työkalun kulkiessa hitsausrataa pitkin, sen pyörimisliike sekoittaa materiaalit ja olkapään luoma pintapaine muodostaa tiiviin liitosvyöhykkeen. Olkapää (shoulder)

13 Kitkatappihitsaus - Friction Stir Welding Kiinteän tilan liitosmenetelmä: Ei hitsausta perinteisessä mielessä Lämpötilat alle sulamispisteen Sovellukset: Erilaiset tuotteet Autoteollisuus / E-mobility Akkukennovalmistus / lämmönhallinta Tehoelektroniikka / energian siirto Kuljetusväline- ja ilmailuteollisuus Kuluttajaelektroniikka Valut Painevalujen hitsaus Eri materiaalien liittäminen toisiinsa Esimerkiksi: Cu - Al

14 Kitkatappihitsauksen edut Yksinkertainen ja kustannustehokas menetelmä Ei suojakaasuja tai lisäaineita Matala energiantarve Ei päästöjä, pölyä, kaasuja, tms. Ympäristöolosuhteiden vaikutus vähäinen Ilmankosteus tai lämpötila Toistettavuus, korkea sauman laatu Paine- ja nestetiiveys Vähäinen jälkikäsittelyn tarve Matala energiantuonti työkappaleeseen Vähäiset muodonmuutokset Perinteisesti ei-hitsattavien materiaalien hitsaus Erikoisseokset Painevalut Eri materiaalien liittäminen Sulamislämpötila ei vaikuta

15 Friction Stir Welding Kuvat: KUKA (

16 Tuote-esittely CASE InMotion Nestejäähdytyskanavan toteutus kitkahitsaamalla Mitat n. 500 x 380 x 35 mm, massa n. 6,6 kg ns. vanha tuote, edelleen valmistuksessa ja käytössä elinkaari pitkä Käyttökohde Tehoelektroniikan nestejäähdytysyksikkö hyötyajoneuvokäyttöön Rakenne: Koneistettu valu, ruuviliitoskansi, tiiviste, ruuvit Vaatimukset ja käyttöolosuhteet Nestetiiveys, vaihtelevat käyttölämpötilat ja olosuhteet, mekaaninen kestävyys syklisessä kuormituksessa koko elinkaaren ajan. Nykyinen valmistustapa ja sen aiheuttama kokoonpanon tarve Ruuvit, tiivisteet, manuaalinen kokoonpanotyö, tms. Asiakas suunnittelee seuraavan sukupolven tuotteita ja halusi selvittää kitkahitsauksen käytön valmistusvaihtoehtona nestekanavalle

17 CASE InMotion Nestejäähdytyskanavan toteutus kitkahitsaamalla Kitkahitsattavan rakenteen suunnittelu ja mallinnus Alteamsin toimesta Kitkahitsaus asiakkaalle ennestään tuntematon menetelmä Protojen tuotannon erityispiirteet: Hitsattavan kannen koko alkuperäistä pienempi Kannen vahvuus alkuperäisen mukainen Hitsaustyökalun geometria, tuoterakenteen tukevuus Vaatimukset valumallin muuttamiselle Tuotantotyökalu vs. protoilun vaatimukset Valutapa kuorimuottivalu Muutokset suoraan kaavattuihin kuorimuotteihin Kannen upotus toteutettiin koneistuspiirteenä Protoerä normaalista poikkeavalla koneistuskuviolla Kitkahitsaus Normaalikoneistus loppupiirteille

18 CASE InMotion Nestejäähdytyskanavan toteutus kitkahitsaamalla Kitkahitsattuja protokappaleita

19 CASE InMotion Nestejäähdytyskanavan toteutus kitkahitsaamalla Vertailua: Ruuvattu kansi vs. Hitsattu kansi Hitsatun rakenteen paineenkesto lähes kaksinkertainen Rikkova testaus Tiiveys ja vuototestit Hitsatun rakenteen edut: Kokoonpanon vähentyminen hitsaus automaattinen menetelmä vs. manuaalinen kokoonpano Koneistuskustannus protoilla suunnilleen sama voidaan jatkossa vähentää koneistuksen osuutta Kokoonpano-osien määrä vähenee Tiiviste ja ruuvit jäävät pois Kannen rakenne ilman ruuvinreikiä Kokonaiskustannusvaikutus tuotehintaa alentava Huomioiden oheiskustannukset, kuten hitsauskiinnittimet Haitat tai haasteet? Vanhalle tuotteelle ylimääräiset hyväksyntätestit

20 Kitkatappihitsaus vielä lyhyesti Eri materiaalien liittäminen Metallurgiset liitokset, liitoksen elinkaari sama kuin perusmateriaaleilla Lämmönjohtavuuden hallinta, korkean lämmönjohtavuuden materiaalit (kupari) Painetiiviit liitokset monimuotoiset suljetut jäähdytyskierrot suursarjavalmistuksessa (painevalut) Puhdas menetelmä, ympäristö kiittää

21 Yhteinen suunnittelu osana valutuotteen elinkaarta Seminaarin pääteemana on "Yhteinen suunnittelu osana valutuotteen elinkaarta" Varhainen ja yhdessä asiakkaan ja valimon kanssa tehty suunnittelu on välttämättömyys, jotta lopputuloksena suunnitteluprosessista olisi erinomaisesti toimiva valukomponentti. Alteams toteuttaa strategiansa mukaan Täyden palvelun periaatetta R&D:stä tuotekehityksen kautta ja aina suursarjavalmistukseen Protoilut ja suunnittelut, kuten Kitkahitsattavan tuotteen rakenne Seuraavan sukupolven tuotteet Joitakin referenssejä strategian toimivuudesta: "Supplier of the Year 2015" Siemens Motion Control (Drives) Nominee for Best R&D and Innovations 2017" Siemens Motion Control Hyvin toimiva pitkäaikainen suunnitteluyhteistyö tehoelektroniikatuotteen runkorakenteen konseptoinnissa ABB Drives Pitkäaikainen kehitysyhteistyö tehoelektroniikan runkorakenteen suunnittelussa ja valmistuksessa Danfoss Drives

22 Kiitos mielenkiinnosta! Kysymykset? Tervetuloa keskustelemaan lisää aiheesta illalla!