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
Kauhan huulilevyn päällehitsaus huulilevy Imatra EL 400 lisäaine OK Selectrode 84.78 (Kromirautaa, 0,45%C) tai OK 84.58 työlämpötilat 400...600 C ja 200...300 C päällehitsatun kerroksen kovuus n. 58 HRC
MIG-hitsaus
Leimuhitsaus Pistehitsaus
Hitsausjännitykset ja muodonmuutokset
Hitsausliitoksen väsyminen säröt lähtevät liikkeelle hitsin rajapinnasta rakenteelliset epäjatkuvuuskohdat aiheuttavat jännityskeskittymiä
Hitsin epäjatkuvuuskohta Kuvun lovivaikutus Mikroviat hitsin rajalla
Pienahitsi hitsiin vaikuttava voima jaetaan komponentteihin jännitykset saadaan jakamalla voimakomponentit laskentapinta-alalla A = al a t l F vertailujännitys (SFS-EN 1993-1-8) 2 2 = σ σ + 3( τ + τ vert 2 )
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
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 1993-1-8), kun a 3 mm l 30 mm tai 6a
Rakenneterästen lujuusarvoja Teräs Paksuus t (mm) f y (N/mm2) f u (N/mm2) f vw,d (N/mm2) Kerroin β w S 235 40 40 < t 80 235 215 360 360 208 208 0,8 S 275 40 40 < t 80 275 255 430 410 234 223 0,85 S 355 40 40 < t 80 355 345 510 470 262 241 0,9 f y on perusaineen myötölujuus f u on perusaineen murtolujuus
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
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
Mitoitus hitsausmerkinässä Päittäishitsi Pienahitsi
Hitsin väsyminen
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 ) 21 23 26 29 33 Δf d (N/mm 2 ) 33 37 41 46 52 todennäköinen särön esiintymiskohta
Jännitysvaihteluiden kertymän muodostus Δ σ = σ max σ ) ( min Δσ 150 MPa 100 Δσ i (MPa) 140 120 100 80 60 40 20 n i N i log N i 10 000 10 000 4,00 25 000 35 000 4,54 63 000 98 000 4,99 160 000 258 000 5,41 400 000 658 000 5,82 1 000 000 1 658 000 6,22 2 500 000 4 158 000 6,62 50 0 5 log N Δσ N d ekv = 3 = 5 10 i= 1 6 k ( n i 5 10 Δσ 6 3 i ) 42
Ekvivalentin jännityksen vaihteluväli Δσ ekv = 3 k i= 1 ( n i Δσ 5 10 6 3 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
Taulukko 1 Jännitysvaihtelujen kertymä Jännitys- Lineaarinen jaksojen p lukumäärä N 1 5/6 2/3 1/2 1/3 1/6 0 1,0 10 6 0,585 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 1,0 107 1,260 1,063 0,867 0,672 0,479 0,293 0,143
Hitsaus- virheet
Hitsausliitoksen tarkastus silmämääräinen tarkastus mitat, muoto, kupu- ja juurivirheet, reunahaavat, pintahuokoset halkeamien paikantaminen magneettijauhetarkastus tunkeumanestetarkastus sisäiset viat Filmi röntgenkuvaus ultraäänitarkastus
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
Juottomenetelmät (kuumennustavan perusteella) liekkijuotto kolvijuotto kastojuotto uunijuotto vastusjuotto
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.
Juottoliitoksen käyttöaloja pienet lämmönsiirtimet säiliöt putkenosien väliset liitokset kovametalliteräpalojen kiinnitys työkalun runkoon silmälasien sangat polkupyörien rungot p d s t
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
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 (10...20)t
Sauman leikkausjännitys max F F F F Lyhyessä limisaumassa taivutusta F F Liimatyynyn reunan rasitus lisääntyy
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
Liimaliitoskoe Laippa Akseli Välys (mm) M v (Nm) irtoaminen D (mm) 52,0047 51,9440 0,0607 928 (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.