Hitsauksen teoriaopetus A7 Hitsauksen suorittaminen 1 A.7 Hitsauksen suoritus (2) A.7.1 Hitsausparametrien tarkistus Tärkeätä on, että hitsauslaitteisto antaa oikeat arvot (kelpuutus), kun hitsataan WPS:n (hitsausohjeen) mukaisesti. Tarkistettavat hitsausparametrit MIG/MAG-hitsauksessa ovat langansyöttö, virta (ampeeri), jännite (voltti) ja suojakaasun virtaus (litra/minuutti). Hitsauslaitteistot vaativat ehkäisevää kunnossapitoa, jotta säätimet antaisivat aina halutut parametriarvot. Mitä on kelpuutus ja mitä on kalibrointi? Kelpuutus = vahvistaa/todistaa toimintojen oikeellisuuden Kalibrointi = mittalaitteistojen tarkistus ja mahdollinen säätäminen Hitsauslaitteella ei ole kalibrointipakkoa. Riittää, että pystytään säätämään koneen arvot koko toiminta-alueella ja arvot ovat toistettavissa ja todennettavissa (kelpuutus). Milloin ja miten kalibroidaan työkalut? Kalibrointi voidaan suorittaa valmistajan ohjeen mukaan. Yrityksillä, jotka työskentelevät ISO 9000 ja/tai SFS-EN ISO 3834 mukaan, on yleensä omat rutiininsa siitä milloin, miten ja kuka kalibroi koneiden mittalaitteet, kuten pihtimittarit. Milloin kelpuutus tehdään? Kelpuutus pitäisi tehdä säännöllisesti, esim. kerran kuukaudessa tai kun otetaan uusi tai korjattu hitsauslaitteisto käyttöön tai jos epäillään, etteivät säädetyt arvot enää pidä paikkaansa. Kaikkia mittauslaitteita, joita käytetään kelpuutuksessa, on säilytettävä huolellisesti. Mittaaminen pihtimittarilla Kelpuutus Pihtimittarin avulla tarkistetaan jännite (V) ja virta (A). Myös langansyöttö ja suojakaasun virtausmäärä on tarkistettava. Pihtimittaria käytettäessä, noudatetaan valmistajan ohjetta. Tarkistetaan mitta-arvot matalalla ja korkealla tasolla, sekä alhaalta ylös nostaen, että ylhäältä alas laskien. Langansyöttö kontrolloidaan esim. siten, että lisäainelankaa syötetään ulos 60 sekuntia. Sen jälkeen ulostullut lanka mitataan jolloin saadaan langansyöttönopeus (m/min). Suojakaasun virtausmäärä tarkistetaan hitsauspistoolin kaasusuuttimesta rotametrilla. Irrota langansyöttörullien puristus langansyöttöyksikössä tai käännä langansyöttö 0:lle. Käännä pistooli pystyasentoon, laita rotametri päälle ja paina liipaisimesta. Kuulan sijainti rotametrilla kertoo todellisen kaasuvirtausmäärän, eli kaasun virtausnopeuden Rotametri HUOM! Älä koskaan käytä pihtimittaria, jos TIG-virtalähteessä on kipinäsytytyslaite.
Hitsauksen teoriaopetus A7 Hitsauksen suorittaminen 2 A.7.2 Hitsausparametrien vaikutus hitsin laatuun Puikkohitsaus Hitsin muoto puikkohitsauksessa riippuu hitsausvirrasta, valokaaren pituudesta ja kuljetusnopeudesta. MIG/MAG-hitsaus Hitsin muotoon MIG/MAG-hitsauksessa vaikuttavat ensisijaisesti: - kaarijännite - langansyöttönopeus/hitsausvirta - kuljetusnopeus - vapaalangan pituus ja suutinetäisyys - hitsauspistoolin asento Nämä parametrit vaikuttavat toisiinsa ja näin ollen on erittäin tärkeätä, että hitsausohjeita noudatetaan. Yksityiskohtaisia tietoja hitsausparametrien vaikutuksista löytyy alan kirjallisuudesta. TIG-hitsaus Hitsin muoto TIG-hitsauksessa muodostuu hitsausvirrasta ja lisäaineen tuonnista. Jos hitsausvirta on tilanteeseen nähden liian matala ja lisäaineita tuodaan paljon, tulee hitsin kuvusta korkea. Kun lisätään hitsausvirtaa suurentamatta lisäaineen tuontia, tulee hitsin kuvusta matala ja juurikuvusta suurempi. Hyvä hitsin kupu saadaan, optimaalisilla hitsausparametreillä ja sopivalla lisäaineen tuonnilla. Hitsistä tulee tiivis ja kuvusta tasainen ilman reunahaavoja. Juurikuvun on oltava kapea, tasainen, ilman vajausta ja valumia. Ohuilla perusaineilla (< 1mm) voidaan hitsata ilman lisäainetta. Tällöin hitsistä tulee hieman sisään painunut (kouruhitsi). Matala hitsausvirta ja liian suuri lisäaineen tuonti tekee hitsin kuvusta korkean (vasemmalla). Ilman lisäainetta hitsattu tekee sisään painuneen hitsin (oikealla).
Hitsauksen teoriaopetus A7 Hitsauksen suorittaminen 3 Tasainen ja tiivis hitsin kupu merkitsee optimaalisia hitsausparametrejä ja oikeaa hitsausnopeutta. A.7.3 Magneettisen puhalluksen vaikutus Sähkövirta aiheuttaa ympärilleen magneettikentän. Näin tilanne on myös hitsausvirtapiirissä, jossa virrallisen lisäaineen ja valokaaren ympärille muodostuu magneettikenttä. Valokaaren kohdalla ylimenossa työkappaleeseen sisäpuolelle syntyy magneettisten voimaviivojen tihentymä ja ulkopuolella laajentuma, eli epätasainen magneettikenttä. Tihentymä voimistaa magneettikenttää, mistä seuraa herkkäliikkeisen valokaaren taipumista toiseen suuntaan, eli heikomman kentän suuntaan. Tätä ilmiötä kutsutaan magneettiseksi puhallukseksi. Puhallukseen vaikuttaa mm. hitsausvirran suuruus ja virran kulkureitti. Koska magneettiset voimat ovat verrannollisia virran toiseen potenssiin, niin puhallus on suurimmillaan suurilla virroilla, esim. puikkohitsauksessa suurriittoisuuspuikoilla. Puhallus suuntautuu maadoittimesta poispäin. Maadoittimen sopivalla sijoituksella tai useamman maadoittimen käytöllä voidaan vähentää magneettista puhallusta. Oikea ratkaisu löytyy usein vain kokeilemalla. Usein puhallus on voimakasta levyjen reunoissa, jossa apupalojen käyttö pienentää puhallusta. Magneettinen puhallus Puhallus voi aiheuttaa reunahaavaa, huokoisuutta ja muita virheitä hitsiin sekä jopa valokaaren täydellisen sammumisen. Puhalluksen yleinen torjuntakeino puikkohitsauksessa on kallistaa puikkoa puhalluksen suuntaan niin paljon, että hitsaustapahtuma hallitaan. Vaihtovirtahitsauksessa magneettinen puhallus on hyvin vähäistä. Tämä johtuu siitä, että vaihtovirta saa aikaan pyörrevirtoja työkappaleessa. Nämä pyörrevirrat puolestaan aiheuttavat magneettikentän, joka kompensoi puhalluksen aiheuttavan magneettikentän. Tästä syystä hitsataan mm. suurriittoisuuspuikot usein vaihtovirralla, eli muuntajalla. Magneettisen puhalluksen estäminen
Hitsauksen teoriaopetus A7 Hitsauksen suorittaminen 4 A.7.4 Katsaus hitsausvirheisiin Hitsaustapahtuman vaikutus teräksiin. Tavanomaisten rakenneteräksien hitsaus ei yleensä aiheuta suurempia ongelmia, koska ne sallivat suuria marginaaleja tuotuun lämpömäärään, eikä suuria jännityksiä synny. Niitä voidaan hitsata kaikilla prosesseilla ja lisäaineiden saatavuus ja valikoima on runsas. Hitsaaminen hienoraeteräksillä esim. RAEX, HSF, Weldox on paljon vaikeampaa ja ne vaativat taitoa sekä hitsaajalta että suunnittelijoilta. Näitä teräksiä käytetään esim. reaktoreissa, öljyporauslautoissa, silloissa, nostureissa ja muissa lujuutta vaativissa rakenteissa. Nämä teräkset vaativat huolellisuutta ja ohjeistusta hitsauksessa, asettavat korkeita vaatimuksia hitsaajan ammattitaidolle, sekä vaativat tarkasti testattuja hitsausmenetelmiä hyvien kestävyysominaisuuksien saavuttamiseksi. Hitsausvirheet Hitsausvirheellä tarkoitetaan epäjatkuvuutta hitsissä tai poikkeamia hitsin muodoissa. Hitsausvirheitä ovat esim. halkeamat, vajaa hitsautumissyvyys, huokoisuus, kuonasulkeumat. Standardissa SFS-EN ISO 6520-1 hitsausvirheet on jaettu 6 ryhmään: 1 Halkeamat 2 Ontelot 3 Sulkeumat 4 Liittymävirheet (liitosvirheet ja vajaa hitsautumissyvyys) 5 Muoto- ja mittavirheet 6 Muut virheet Hitsausvirheet luokitellaan pintavirheisiin ja sisäisiin virheisiin. Pintavirheet Tavanomaisimmat pintavirheet esitetään alla olevassa taulukossa. Numerotunnus Määritelmä ja selitykset (SFS-EN ISO 6250-1) 100 Halkeama Kiinteässä aineessa tapahtunut paikallinen murtuma, jonka voi aiheuttaa jäähtyminen tai jännitykset. 104 Kraatterihalkeama Halkeama, joka on kraatterissa palon lopetuskohdassa. Piirroskuva 2017 Avohuokonen Hitsin pintaan avautuva huokonen.
Hitsauksen teoriaopetus A7 Hitsauksen suorittaminen 5 2025 Avoin imuontelo Avoin imuontelo pienentää hitsin poikkipintaa. 401 Liitosvirhe Epätäydellinen liittyminen hitsiaineen ja perusaineen tai useamman hitsipalon välillä. 4021 Vajaa hitsautumissyvyys juuressa Toinen railon kylki tai molemmat railon kyljet eivät ole sulaneet hitsin juuressa. 501 Reunahaava Hitsauksen aiheuttama epäsäännöllinen ura palon reunassa perusaineessa tai edellisessä palossa. 5011 Jatkuva reunahaava Tietynmittainen yhtäjaksoinen reunahaava. 5012 Katkonainen reunahaava Lyhyitä reunahaavoja pitkin hitsiä. 502 Korkea kupu Liian suuri kuvun korkeus päittäishitsin pinnan puolella. 503 Korkea kupu pienahitsissä Liian suuri kuvun korkeus pienahitsissä. 504 Korkea juurikupu Liian suuri juuren kuvun korkeus. 505 Jyrkkä liittyminen Liian pieni kulma ( ) perusaineen tason ja hitsipalon rajaviivalla olevan tangenttitason välillä.
Hitsauksen teoriaopetus A7 Hitsauksen suorittaminen 6 506 5061 5062 507 5071 5072 Valuma Perusaineen pinnalle valunut hitsiaine, joka ei ole kuitenkaan sulattanut sitä. Pintapalon valuma Valuma hitsin pintapalon puolella. Pohjapalon valuma Valuma hitsin juuren puolella. Tasomainen sovitusvirhe Kahden hitsattavan kappaleen sovituksessa syntynyt virhe niin, että niiden pintojen tasot eivät ole samassa tasossa. Tämä voi esiintyä levyillä tai putkilla 508 Kulmapoikkeama Kahden hitsattavan kappaleen sovituksessa syntynyt virhe niin, että niiden pintojen tasot eivät ole yhdensuuntaiset. 509 Vajonnut hitsi Hitsiaineen vajoamisesta johtuva virhe 510 Läpivalunut hitsi Hitsisulan läpivaluminen, jonka on aiheuttanut syntynyt, läpimenevä reikä. 511 Vajaa kupu Riittämättömästä railon täyttymisestä johtuva jatkuva tai epäjatkuva laakea ura pituussuunnassa hitsin pinnalla. 512 Kateettipoikkeama 513 Epäsäännöllinen hitsin leveys Liian suuri vaihtelu hitsin leveydessä. 514 Epätasainen hitsin pinta Liian epätasainen hitsin pinta. 515 Vajaa juuri Kutistumisen aiheuttama laakea ura päittäishitsin juuressa (ks. myös virhe 5013). 516 Huokoisuus juuressa Hitsiaineen jähmettymisen aikana tapahtuvan kaasujen kuplimisen aiheuttama sienimäisyys hitsin juuressa.
Hitsauksen teoriaopetus A7 Hitsauksen suorittaminen 7 517 5171 5172 521 5211 5212 Uudelleenaloitusvirhe Paikallinen pinnan epäsäännöllisyys uudelleenaloituskohdassa. Se voi esiintyä: - pintapalossa - pohjapalossa Virheelliset hitsin mitat Liian suuri hitsin paksuus Liian suuri hitsin leveys 5213 Liian pieni a-mitta 5214 Liian suuri a-mitta 601 Sytytysjälki 602 Roiskeet 603 Viottunut pinta 604 Hiontajälki 605 Talttausjälki 606 Liiallinen hionta 607 Silloitusvirhe 1) nimellinen paksuus 2) todellinen paksuus Sisäisiä virheitä voivat olla halkeamat, huokoset, sulkeumat, liitosvirheet ja vajaa hitsautumissyvyys. Hyvä hitsi täyttää sille asetetut vaatimukset, jotka määräytyvät standardeista tai asiakkailta. Teräksen hitsauksessa sallitut hitsausvirheet luokitellaan hitsiluokkiin standardin SFS-EN ISO 5817 mukaan. Standardissa kerrotaan millaisia hitsausvirheitä voi esiintyä ja annetaan myös hitsausluokkien hitsausvirheille asettamat raja-arvot. Jos annetun hitsiluokan raja-arvot ylittyvät, hitsi on korjattava. Hitsiluokkia on kolme. B on vaativin ja D alhaisin. Vastaava hitsiluokkastandardi alumiinille on SFS-EN ISO 10042. Vakavimpia kaikista hitsausvirheistä ovat halkeamat. Halkeamia ei hyväksytä, riippumatta siitä miten yksinkertainen hitsausliitos on. Eri virheiden hyväksyminen riippuu annetusta hitsiluokasta.
Hitsauksen teoriaopetus A7 Hitsauksen suorittaminen 8 Pintavirheistä voidaan mainita reunahaava, joka on vakava virhe jos se on syvä ja terävä. Reunahaava on usein murtuman lähtöpiste, jos hitsausliitos on väsyttävässä kuormituksessa, se voi murtua reunahaavasta lähtien. Useimmat hitsausvirheet, riippumatta hitsausprosessista, johtuvat usein hitsaajasta. Ne syntyvät hitsaajan puutteellisesta osaamisesta, huolimattomuudesta tai puutteellisista ohjeista. MIG/MAG-hitsauksessa virheelliset parametrit voivat aiheuttaa hitsausvirheitä, esim. roiskeita liian korkeasta kaarijännitteestä. Alla olevassa taulukossa esitetään tavanomaisille pintavirheille hitsiluokkien sallimat arvot. Virhetyyppi Numero Hitsiluokka D Hitsiluokka C Hitsiluokka B Halkeama 100 Ei sallita Ei sallita Ei sallita Kraatterihalkeama 104 Sallitaan Ei sallita Ei sallita Avohuokonen 2017 d 0,3s 3 mm d 0,2s 2 mm d 0,3s 3 mm Liitosvirhe 401 Ei sallita Ei sallita Ei sallita Vajaa hitsautumissyvyys 4021 Ei sallita Ei sallita Ei sallita (pitkät) Vajaa hitsautumissyvyys 4021 h 0,2t 2 mm Ei sallita Ei sallita (lyhyet) Reunahaava 501 h 0,2t 1 mm h 0,1t 0,5 mm h 0,05t 0,5 mm Korkea kupu 502 h 1 mm + 0,25b, max 10 mm h 1 mm + 0,15b, max 7 mm h 1 mm + 0,1b, max 5 mm Korkea kupu pienahitsissä 503 h 1 mm + 0,25b, max 5 mm h 1 mm + 0,15b, max 4 mm h 1 mm + 0,1b, max 3 mm Korkea juurikupu 504 h 1 mm + 1b, max 5 mm h 1 mm + 0,6b, max 4 mm h 1 mm + 0,2b, max 3 mm Pintapalon valuma 5061 Lyhyt h 0,2b Ei sallita Ei sallita Vajonnut hitsi (pitkät) 509 Ei sallita Ei sallita Ei sallita Vajonnut hitsi (lyhyet) 509 h 0,25t, max 2 mm h 0,1t, max 1 mm h 0,05t, max 0,5 mm Vaaja kupu (pitkät) 511 Ei sallita Ei sallita Ei sallita Vajaa kupu (lyhyet) 511 h 0,25t, max 2 mm h 0,1t, max 1 mm h 0,05t, max 0,5 mm Kateettipoikkeama 512 h 2mm + 0,2a h 2mm + 0,15a h 1,5mm + 0,15a Vajaa juuri (pitkät) 512 Ei sallita Ei sallita Ei sallita Vajaa juuri (lyhyet) 515 h 0,2t 2 mm h 0,1t 1 mm h 0,5 mm Uudelleenaloitusvirhe 517 Sallitaan Ei sallita Ei sallita Vajaa a-mitta (pitkät) 5213 Ei sallita Ei sallita Ei sallita Vajaa a-mitta (lyhyet) 5213 h 0,3 mm + 0,1a, h 0,3 mm + 0,1a, Ei sallita max 2 mm max 1 mm Ylisuuri a-mitta 5214 Sallitaan h 1 mm + 0,2a, max 4 mm h 1 mm + 0,15a, max 3 mm A.7.5 Silmämääräinen tarkastus Hitsien silmämääräinen tarkastus suoritetaan standardin SFS-EN 970 mukaan.