Kemi-Tornion Amk Tekniikka, T&K Materiaalien käytettävyyden tutkimusryhmä Jalosauma Tutkimus ferriittisten ruostumattomien terästen käytettävyydestä: hitsattavuus DIGIPOLIS SEMINAARI 12.5.2001 Mari-Selina Kantanen, Timo Kauppi 2011 1
Ferriittiset ruostumattomat teräkset projektiin valitut ferriittiset ruostumattomat teräslaadut: EN 1.4003 (n. 12 % Cr) EN 1.4016 (n. 16 % Cr) EN 1.4509 (n. 18 % Cr, kaksoisstabiloitu: Ti+Nb) verrokkina EN 1.4301 hitsissä syntyvä mikrorakenne ja sitä kautta hitsisauman ja lämpövyöhykkeen ominaisuudet vaihtelevat laajoissa rajoissa 2
Jalosauma - tavoitteet ferriittisten ruostumattomien terästen hitsattavuuden tutkiminen monipuolisin teknologisin kokein; selvitetään hitsausmenetelmien (MIG/MAG, TIG) lämmöntuonnin levyn paksuuden railonleveyden vaikutuksia hitsausliitoksen ominaisuuksiin tutkitaan hitsausparametrien ja terästen koostumuksen vaikutuksia hitsauslisäaineen ja muutosvyöhykkeen kovuuteen ja iskusitkeyteen. tutkia ao. terästen käytettävyyttä todellisissa rakenteissa ja käyttökohteissa; case- tutkimukset 3
Jalosauma - kumppanit Outokumpu Stainless Oy, Tornion tutkimuskeskus, DI Hannu-Pekka Heikkinen, tutkimusinsinööri Raahen Seudun Teknologiakeskus Oy, Steelpolis tuotantostudio, DI Antero Kyröläinen Yritykset: Outokumpu Stainless Oy, Corrotech Oy, Lappset Group Oy, Mikko Jurvelin Oy, Oy Leinolat Ab, Ocotec Oy, Paakkola Conveyors Oy, Stalatube Oy, Team Botnia Oy, Torstec Oy, Vekas Oy 4
Jalosauma - hitsauskokeet Hitsaukset MAG- ja TIG menetelmillä varioiden kolmea lämmöntuontia hitsaukset kaikilla materiaaleilla samaan suuntaan hitsaus ilman juuritukea ensimmäisissä hitsauksissa pyrkimys ilmaraon vakioimiseen (0.5 mm) railopinnat ilman työstämistä (leikattu pinta) hitsauskaasu: argonin ja hiilidioksidin seoskaasua lisäaineena austeniittinen, matalahiilinen Lincoln LNM 304LSi lisäainelankaa 5
Jalosauma - hitsauskokeet Laatu: EN 1.4003 Sulatus nro. Lisäaine Lincoln LNM 304 LSi Suojakaasu SK 2 Ar + 2CO2 Kone Langan ø Kaasun virtaus Kuljetin/Kemppi Pro 1.0mm 15 18 l/min Suutin ø 1mm Ohjelma Kemppi Pro Duplex ArHeO2 Näytenro. Palko nro. Virta ka. Jännite ka. Langan syöttö Kuljetus nopeus Suutin etäisyys Lämmön tuonti ka. Kallistus kulma 1A 119. 1.2 145A 22,5V 7,1 m/min. 1050 mm/min. 11mm 0,149 kj/mm 0 Muuta: 19.3.2010 Juurikaasu unohtui, juuri silti ok. Levyt menivät lopussa eri tasoon. Näytenro. Palko nro. Virta ka. Jännite ka. Langan syöttö Kuljetus nopeus Suutin etäisyys Lämmön tuonti ka. Kallistus kulma 2A 119. 1.8 140A 23,7V 7,1 m/min 710 mm/min. 11mm 0,224 kj/mm 0 Muuta: 11.3.2010 Ilmarako 0,3mm. Hitsi onnistui molemmin puolin todella hyvin. Näytenro. Palko nro. Virta ka. Jännite ka. Langan syöttö Kuljetus nopeus Suutin etäisyys Lämmön tuonti ka. Kallistus kulma 3A 119. 1.7 144A 24V 7,1 m/min 480 mm/min. 11mm 0,346 kj/mm 0 Muuta: Näytenro. Palko nro. Virta ka. Jännite ka. Langan syöttö 11.3.2010 Hitsi ok. Kuljetus nopeus Suutin etäisyys Lämmön tuonti ka. Kallistus kulma 2B 119. 1.3 145A 23,5V 7,1 m/min 710 mm/min. 11mm 0,230 kj/mm 0 Muuta: 9.3.2010 Ilmarako 0,3mm. Pinta hieman korkea. Juuri onnistui tosi hyvin. Näytenro. Palko nro. Virta ka. Jännite ka. Langan syöttö Kuljetus nopeus Suutin etäisyys Lämmön tuonti ka. Kallistus kulma 3B 119. 1.6 143A 24V 7,1 m/min 480 mm/min. 11mm 0,343 kj/mm 0 Muuta: 11.3.2010 Hitsi vajosi alkupäässä parissa kohtaa, muttei palanut läpi. Jäähtymisajan mittaus onnistui hyvin. 6
Jalosauma - teknologiakokeet Hitsattujen näytteiden aineenkoetussuunnitelmien teko ja näytteiden leikkaus ja koneistus näytelevyistä. Vetokokeet Iskukokeet Kovuusmittaukset Mikroskooppinäytteet 7
True stress in N/mm² Jalosauma - teknologiakokeet Vetokokeet: osa näytteistä kuvataan GOM optinen 3D mittausjärjestelmällä, Aramis-sovellusta käyttäen (yhteistyö ASA-projektin kanssa) 500 400 300 200 100 0 0 10 20 30 Strain in % 8
Jalosauma teknologiakokeet/ ASA -projekti Hitsisauman leveys n. 5 mm Hitsisauman vyöhykkeet 9
Jalosauma teknologiakokeet/ ASA -projekti tulosten tarkastelu: eri hitsausvyöhykkeillä ja perusaineessa tapahtuvat venymät ja niiden eroavuuteen toisistaan. Paikallisten venymien arviointi eripituisilla leikkausviivoilla: sijoittelussa pyrittiin huomioimaan toisistaan poikkeavat hitsausvyöhykkeet Yhdellä koko näytteen yli menevän leikkausviivan avulla voidaan saada kohtuullisen hyvin selville esim. venymien vaihtelu vyöhykkeittäin. 10
Jalosauma teknologiakokeet/ ASA -projekti Leikkausviivojen kuvaaja ja hitsivyöhykkeiden sijoittuminen venymiin nähden (huom. hitsin suurennus ei suhteessa kuvaajaan nähden) 11
Jalosauma teknologiakokeet/ ASA -projekti 12
Jalosauma - teknologiakokeet Metallografia Iskukokeet Kovuusmittaukset 13
Jalosauma: Lappset Group Oy Liukupeltisovellus, kenttäkoe Kemissä 14
Jalosauma: Leinolat Oy Postilaatikkosovellus, kenttäkoe Torniossa 15
Jalosauma: yrityscaset Yrityskohtaiset tutkimuskohteet: - Corrotech Oy: rakennesovellus - Mikko Jurvelin Oy: musiikkiteknologinen sovellus - Ocotec Oy: kotelosovellus - Paakkola Conveyors Oy: kuljetinsovellus - Stalatube Oy: teknologiakokeet - Torstec Oy: kuljetusteknologinen sovellus - Vekas Oy: kylpytynnyrisovellus 16
Projektin johto Projektin vastuullisena johtajana toimii TkT Seppo Saari (kehityspäällikkö, Kemi-Tornion AMK, tekniikan yksikkö, T&K) puhelin 040-543 0289 Projektipäällikkönä DI Mari-Selina Kantanen (Kemi-Tornion AMK, tekniikan yksikkö, T&K) puhelin 050 461 2364 Tutkijayliopettaja TkL Timo Kauppi (Kemi-Tornion AMK, tekniikan yksikkö, T&K) puhelin 050-438 1287 E-mail etunimi.sukunimi@tokem.fi 17