Titaanilaadut. Kaupalliset titaanilaadut jaetaan kiderakenteen mukaan -, - ja seoksiin. Niukasti seostetuista -seoksista käytetään nimitystä lähes



Samankaltaiset tiedostot
FERRIITTISET RUOSTUMATTOMAT TERÄKSET.

Alumiinin ominaisuuksia

Lujat termomekaanisesti valssatut teräkset

Sinkki. Esitiedot. Yleistä. Yleistä

Esitiedot. Mikä periaattellinen ero on 4% ja 8% alumiinia sisältävien sinkkiseosten välillä?

Lapin alueen yritysten uudet teräsmateriaalit Raimo Ruoppa

Ultralujien terästen hitsausmetallurgia

Mikä on ruostumaton teräs? Fe Cr > 10,5% C < 1,2%

KOVAJUOTTEET Somotec Oy. fosforikupari. hopea. messinki. alumiini. juoksutteet.

Ferriittiset ruostumattomat teräkset ja niiden hitsaus. May 12,

RUOSTUMATTOMAT TERÄKSET

Corthal, Thaloy ja Stellite

SEOSAINEIDEN VAIKUTUKSET TERÄSTEN HITSATTAVUUTEEN. MIKRORAKENTEEN MUUTOKSET HITSAUSLIITOKSESSA.

Luento 5 Hiiliteräkset

Metalliseokset. Alumiiniseokset. ValuAtlas Suunnittelijan perusopas Seija Meskanen, Tuula Höök

B.3 Terästen hitsattavuus

UDDEHOLM VANADIS 4 EXTRA. Työkaluteräksen kriittiset ominaisuudet. Käyttökohteet. Ominaisuudet. Yleistä. Työkalun suorituskyvyn kannalta

Valunhankintakoulutus Pirjo Virtanen Metso Lokomo Steels Oy. Teräsvalujen raaka-ainestandardit

Faasimuutokset ja lämpökäsittelyt

UDDEHOLM UNIMAX 1 (5) Yleistä. Käyttökohteet. Mekaaniset ominaisuudet. Ominaisuudet. Fysikaaliset ominaisuudet

Lujat ja erikoislujat termomekaanisesti valssatut hienoraeteräkset

Kulutusta kestävät teräkset

Tig hitsauslangat KORJAUS- JA KUNNOSSAPIDON AMMATTILAISILLE SEOSTAMATTOMAT NIUKKASEOSTEISET RUOSTUMATTOMAT KUPARI ALUMIINI NIKKELI MAGNESIUM TITAANI

TUOTELUETTELO HARALD PIHL AB S P E C I A L A L L O Y S A N D T I T A N I U M

MIG 350 DIN 8555: MSG 2 GZ 350 kovahitsaus, koneistettavaa MIG 600 DIN 8555: MSG 6 GZ 60 iskut, hankauskuluminen. 3-3

Raerajalujittuminen LPK / Oulun yliopisto

Titaani. Hilarakenne Heksagoninen α- faasi 882 C saakka. Tilakeskinen β-faasi 882 C yläpuolella. Tiheys 4,54 g/cm 3. Kimmokerroin 105 kn/mm 2

Titaani. Titaani. Yleistä. Yleistä

C.2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs

Korjaushitsauskäsikirja

SUOJAKAASUN VAIKUTUS FERRIITTISEN RUOSTUMATTOMAN TERÄKSEN LASERHITSIN OMINAISUUKSIIN

Pienoisopas. Ruostumattoman teräksen MIG/MAGhitsaukseen.

Tuotteet. Lisäksi käytössämme on Valbrunan pohjoismaiden keskusvarasto Ruotsissa (Valbruna Nordic AB).

Tuoteluettelo. Tuoteluettelo

MISON suojakaasu. Annatko otsonin vaarantaa terveytesi?

selectarc - KOVAHITSAUSPUIKOT Somotec Oy KORJAUS- JA KUNNOSSAPIDON AMMATTILAISILLE

Ohutlevymateriaalien korroosio merivesiolosuhteissa

Pienoisopas. Alumiinihitsaus.

Annatko otsonin vaarantaa terveytesi?

Korjaushitsauskäsikirja

Hitsausrailon puhtaus ja puhdistus raepuhalluksella

UDDEHOLM MIRRAX ESR 1 (5) Yleistä. Ominaisuudet. Käyttökohteet. Fysikaaliset ominaisuudet. Vetolujuus huoneenlämpötilassa.

CD-hitsauspultit. Tuoteluettelo Tekniset tiedot

Juottaminen J O H D A N T O... D J u o k s u t t e e n v a l i n t a t a u l u k k o... D 1. 3

Binäärinen tasapaino, ei täyttä liukoisuutta

Jalosauma Tutkimus ferriittisten ruostumattomien terästen käytettävyydestä: hitsattavuus DIGIPOLIS SEMINAARI

Luento 1 Rauta-hiili tasapainopiirros Austeniitin hajaantuminen perliittimekanismilla

Jälkikäsittelyt. Tuotantohitsaus. ValuAtlas Hiekkavalimon valimoprosessi - Seija Meskanen, Tuula Höök

Polarputki kumppanina takaa korkean laadun pyöröteräsvalinnoissa Polarputki on toimittanut pyöröteräksiä suomalaisille

Dislokaatiot - pikauusinta

Ferriittisten ruostumattomien terästen hitsattavuus ja hitsialueen muovattavuus

18 Hakemisto. Hakemisto

KJR-C2004 materiaalitekniikka. Harjoituskierros 3

HUOM. Kirjan taulukoissa on käytetty suomalaisesta käytännöstä poiketen pistettä erottamaan kokonais- ja desimaaliosaa toisistaan.

TERÄSTEN STANDARDINMUKAISET SEOSAINEPITOISUUDET JA NIIDEN VAIHTELUIDEN VAIKUTUS HITSATTAVUUTEEN

Kon Harjoitus 8: Ruostumattomat teräkset. Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikka Aalto-yliopisto

LUENTO 4 Muut metalliset materiaalit kuin teräs 2012

Normaalisti valmistamme vastuksia oheisen taulukon mukaisista laadukkaista raaka-aineista. Erikoistilauksesta on saatavana myös muita raaka-aineita.

Kuva: Copyright Ensinger GmbH. ERIKOISMUOVIT 8/2012

Lastuavat työkalut A V A 2007/2008

Tasalujat hitsauslangat ultralujille teräksille

Vapaataontapuristimien puristusvoima on 80/100, 55 ja 20 meganewtonia. Niillä voidaan takoa jopa 160 tonnin painoisia kappaleita.

SYLINTERIPUTKET JA KROMATUT TANGOT

UDDEHOLM DIEVAR 1 (7) Yleistä. Ominaisuudet. Suulakepuristustyövälineet. Kuumataontatyövälineet. Työvälineensuorituskykyä parantavat ominaisuudet

Sisällysluettelo. Kierretapit Kierretappien valintajärjestelmä ja symbolien merkitys Metrinen kierre M 56-74

Vapaataontapuristimien puristusvoima on 80/100, 55 ja 20 meganewtonia. Niillä voidaan takoa jopa 160 tonnin painoisia kappaleita.

Sulzer Pumps. Valumateriaalit. The Heart of Your Process

Sisällysluettelo Kierretapit UNC Kaikki hinnat ilman Alv.

UDDEHOLM CALDIE 1 (6) Yleistä. Ominaisuudet. Fysikaaliset ominaisuudet. Käyttökohteet. Puristuslujuus. Lohkeilunkestävyys. Kylmätyöstösovellukset

esteittä valumaan kappaleiden ja putkien sisään eikä ilmalukkoja pääse syntymään.

WSX445. Uuden sukupolven tasojyrsimellä kaksipuoleisilla kääntöterillä

BUDERUS EDELSTAHL. Buderus Edelstahl GmbH l P.O l D Wetzlar

Rauno Toppila. Kirjallisuusselvitys. Ferriittiset ruostumattomat teräkset

ALUMIININ MONIPALKOHITSAUS MULTI-RUN WELDING OF ALUMINIUM

Metallien plastinen deformaatio on dislokaatioiden liikettä

WSX445 KEVYTTÄ KONEISTUSTA UUDEN SUKUPOLVEN TASOJYRSIMELLÄ KAKSIPUOLEISILLA KÄÄNTÖTERILLÄ

Korjaus- ja kunnossapitohitsaus

Sulametallurgia (Secondary steelmaking)

Poijukettingit ja sakkelit LAATUVAATIMUKSET

Nostureita on monenlaisia, akseleista puhumattakaan. Uddeholmin teräkset akseleihin

OHUTSEINÄMÄISTEN PUTKIEN ORBITAALI-TIG-HITSAUS ORBITAL TIG WELDING OF THIN-WALLED TUBES

Metallit

UDDEHOLM VANADIS 10. Työvälineteräksen kriittiset ominaisuudet. Yleistä. Ominaisuudet. Käyttökohteet. Työvälineen suorituskyvyn kannalta

Kaivosteollisuuden C-Mn terästen hitsaus. Marko Lehtinen sr. welding specialist Knowledge Service Center

J O H D A N T O... E 1. 2

KLINGERsil. Tiivistemateriaalit C-4430 C-4500 C-4509 C-8200

HYDRAULIIKKATUOTTEET

AWS A5.20/A5.20M : E70T-9C-H8 / E70T-9M-H8 EN 758 : T 46 0 R C 3 H10 / T 46 0 R M 3 H10

Keskinopea jäähtyminen: A => Bainiitti

UDDEHOLM VANADIS 6. Työkaluteräksen kriittiset ominaisuudet. Yleistä. Ominaisuudet. Käyttökohteet. Työkalun suorituskyvyn kannalta

A9 Hitsaajan pätevyyskokeet

Esitiedot. Mitkä ovat austeniittisten, ferriittisten ja martensiittisten ruostumattomien terästen käyttökohteet?

LISÄMODULI. PSS Ruostumattomat teräkset ja niiden hitsaus

RAEX KAIKKINA AIKOINA KAIKKIIN OLOSUHTEISIIN

Pehmeä magneettiset materiaalit

Metallit

LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO Teknillinen tiedekunta Konetekniikan koulutusohjelma

Täytelangan oikea valinta

(Tiedotteet) EUROOPAN UNIONIN TOIMIELINTEN, ELINTEN, TOIMISTOJEN JA VIRASTOJEN TIEDOTTEET EUROOPAN KOMISSIO

Deformaatio. Kiteen teoreettinen lujuus: Todelliset lujuudet lähempänä. σ E/8. σ E/1000

Transkriptio:

Titaani

Titaani Sulamispiste 1680 C Tiheys 4,5 g/cm³ (57 % teräs) Pieni lämpölaajeneminen (noin puolet austeniittisesta ruostumattomasta teräksestä) Alhainen lämmönjohtavuus (noin 1/10 alumiini tai kupari) lämmönvaihdinputket, mittaus- ja säätötekniikka Alhainen kimmomoduuli (noin puolet teräksestä) Hyvä korroosionkestävyys (oksidikalvo) hapoissa ja klooripitoisissa nesteissä ja kaasuissa Keveys, suuri lujuus Ongelmana suuri affiniteetti 0 2, N 2 ja H 2 T > 300 C, kova ja hauras hitsi

Titaanilaadut Kaupalliset titaanilaadut jaetaan kiderakenteen mukaan -, - ja seoksiin. Niukasti seostetuista -seoksista käytetään nimitystä lähes -seos. -seokset ovat pääsääntöisesti hyvin hitsattavia, sen sijaan lujemmilla ja sitkeämmillä -seoksilla on hitsattavuus rajoitetumpaa. Kaupalliseen puhtailla titaaneilla happi-, typpi- ja hiilipitoisuudella säädellään lujuutta. Pd-seostus parantaa korroosionkestävyyttä pelkistävissä olosuhteissa. Al-V ja Mo-Ni seostuksilla parannetaan lujuus- ja virumisominaisuuksia. ELI-laadut (Extra Low Interstitial) ovat paremmin hitsattavia kuin vastaavat peruslaadut. Titaaniseoksen -suhde vaikuttaa useisiin seoksen ominaisuuksiin. -faasilla on seuraavia vaikutuksia: Raekoko pienenee ja lujuus paranee Kuumamuokattavuus paranee Lämpökäsiteltävyys paranee Sitkeys paranee lukuun ottamatta matalia lämpötiloja Hitsattavuus ja eräiden seosten virumiskestävyys heikkenee

Titaanin ominaisuuksia ja käyttökohteita Hyvä lujuus/paino-suhde Erinomainen korroosionkestävyys Hyvät kuumalujuusominaisuudet Korkea kilohinta Avaruus- ja ilmailuteknologia Kemian- ja puunjalostusteollisuus Prosessilaitteet ja -putkistot Merivesilämmönvaihtimet

Suomessa käytetään kaupallisen puhtaita titaaneja prosessiteollisuuden säiliöissä, putkistoissa ja lämmönvaihtimissa, kun ruostumattomien terästen korroosionkestokyky on riittämätön. Ti-6Al-4V-seosta käytetään korkean lujuuden ansiosta ja Ti-Mo-Ni-seoksella on korkea korroosionkestokyky. Suurimpia titaanirakenteita ovat puunjalostusteollisuuden valkaisulaitokset, joissa yhteen valkaisulaitokseen kuluu titaania kymmeniä tonneja.

Titaanin erityisominaisuudet Titaanin korroosionkestokyky kloridiympäristöissä perustuu sen pintaan jo lievästi hapettavissa olosuhteissa syntyvään passivaatiokalvoon. Pelkistävissä olosuhteissa suojaava kalvo liukenee, mikä johtaa titaanin syöpymiseen. Titaani ei siis kestä pelkistävissä hapoissa kuten suola-, fluorivety- ja rikkihapoissa. Titaanin voimakas taipumus liuottaa itseensä ilman kaasuja hitsauslämpötiloissa tekee hitsauksesta yhden vaativimmista käsittelyistä. Kaasusuojaus Materiaalien ja lisäaineen puhtaus Ympäristön puhtaus Muutoin titaanin hitsaus muistuttaa ruostumattoman teräksen hitsausta.

Titaanin hitsaus

T sul = 1668 C, -faasi tph-rakenne ja -faasi tkk-rakenne ASTM Grade 1 (Ti 1), 99,5% Ti, ASTM Grade 2 (Ti 2), 99,2% Ti,, yleislaatu ASTM Grade 3 (Ti 3), 99,1% Ti, ASTM Grade 4 (Ti 4), 99,0 Ti, ASTM Grade 5 (Ti 5), Ti-6Al-4V tai Ti-6Al-4V ELI, ASTM Grade 5+ ( Ti 5+ ), suuri lujuus korotetuissa lämpötiloissa Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr tai Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo jännityskorroosionkesto ja murtositkeys Ti-6Al-2Nb-1Ta-1Mo hitsattavuus ELI-laadut ja Ti-5Al-2,5Sn matalat lämpötilat Ti-5Al-2,5Sn-ELI virumisenkesto Ti-6242S, IMI 829 ja Ti-6442 ASTM Grade 7 (Ti 7), ASTM Grade 11 (Ti 11),, esim. Ti-0,2Pd ASTM Grade 12 (Ti 12),, esim. Ti-0,8Ni-0,3Mo -rakenteet, esim. Ti-13V-11Cr-3Al ja Ti-11,5Mo-6Zr-4,6Sn ELI = Extra Low Interstitial, erityisesti rauta ja happi

Titaanille soveltuvat hitsausmenetelmät Titaanin hitsaukseen soveltuvat hitsausmenetelmät: TIG-hitsaus MIG-hitsaus Plasmahitsaus Elektronisuihkuhitsaus Laserhitsaus Diffuusioliittäminen (hitsaus ja vakuumijuotto)

Hitsauksen esikäsittelyt Titaanin hitsauksessa hyvälaatuinen hitsi edellyttää materiaaleilta ja ympäristöltä erityistä puhtautta. Hitsauksen aikana kuumenevien pintojen on oltava puhtaat liasta ja rasvasta sekä hapettumista, eikä niitä saa puhdistuksen jälkeen kosketella paljain käsin. Rasvat, öljyt ja leikkuunesteet sekä muut epäpuhtaudet pestään pois esim. joko höyrypesussa, emäksisillä pesunesteillä tai liuotinpesussa (alkoholi tai asetoni).

Konepajakäytäntö Konepajoissa noudatetaan yleisesti seuraavaa railon esikäsittelyjärjestystä: railon koneistus ja pesu kovametalliviilaus, myös lämpövyöhyke vaativissa kohteissa harjaus ruostumattomalla teräsharjalla railon ja lisäainelangan asetonipesu

Pinnan oksidikerros voidaan poistaa myös seuraavilla menetelmillä: happokäsittely (30 40 % typpihappoa + 2 4 % fluorivetyhappoa + vettä) raepuhallus Titaanille käytettävien työkalujen on oltava ruostumatonta terästä, ja niitä tulee käyttää vain titaaneille, sillä jos rauta joutuu kosketukseen titaanin kanssa, voi pinta altistua korroosiolle. Lisäainelangat on pestävä sopivalla menetelmällä (esim. happo- tai asetonipesu).

Kaasusuojaus Kaasusuojauksen tehtävänä on estää ilman pääsy kuumille titaanipinnoille ja siten estää titaanin kaasusaastuminen sekä haurastuminen. Suojan on oltava kaikkialla, missä pinnan lämpötila ylittää 300 C. Monipalkohitsauksessa suositellaan palkojen väliseksi työlämpötilaksi korkeintaan 120 C työkappaleen liiallisen kuumenemisen välttämiseksi (huono titaanin lämmönjohtavuus).

Kaasusuojauksen järjestäminen Titaania hitsataan joko vapaasti ilmassa tai kammiossa, jonne suojakaasu johdetaan. Hitsattaessa vapaasti ilmassa toteutetaan suojaus tavallisesti kolmen kaasuvirtauksen avulla. Ensimmäinen virtaus tuodaan normaaliin tapaan hitsauspolttimesta. Toinen kaasuvirtaus suojaa jäähtyvää hitsipalkoa ja hitsin ympäristöä. Tämä järjestetään hitsauspolttimeen kiinnitetyllä jälkisuojaimella (kaasukenkä). Hitsattavien levyjen juuren puoli suojataan juurikaasulla, joka johdetaan kohteeseen tavallisesti juurisuojaimella. Kohteissa, joissa juuren puolen pääsy on hankalaa, käytetään rakenteen sisäpuolista kaasutäyttöä. Kaasusuojauksen järjestäminen tulee ottaa huomioon jo hitsattavien titaanirakenteiden suunnittelussa.

Pieniä titaanikappaleita hitsataan usein kammiossa tai kaasuteltassa, jonne suojakaasu johdetaan. Tällöin ei tarvita erillisiä kaasusuojaimia. Kammiossa olevia kappaleita ja hitsauspoltinta käsitellään kammion sisällä säilytettävien hansikkaiden avulla.

Suojakaasut Suojakaasut ovat inerttejä kaasuja: argonia tai heliumia, joista argon on yleisempi. Sen puhtauden on oltava vähintään 99,95 %. Argonin kastepisteen noustessa yli -40 C hitsin kovuus alkaa kasvaa. Sitkeys alkaa heiketä yli -20 C kastepisteen arvoilla. Hyvän tuloksen aikaan saamiseksi argonin kastepisteen tulisi olla alle -50 C.

Lisäainevalinta Kaupallisen puhtaiden titaaniseosten lisäaineeksi valitaan yhtä astetta perusainetta puhtaampaa laatua oleva titaani. Titaaniseoksia hitsattaessa lisäaineen koostumus on valittava siten, että -faasia stabiloivien seosaineiden kokonaismäärä hitsiaineessa tulee olemaan pienempi kuin perusaineessa. Tämä on otettava huomioon erityisesti monipalkohitsauksessa. Seuraavaksi olevassa taulukossa on esitetty AWSstandardin mukainen lisäaineluokittelu ja lisäaineiden nimelliskoostumukset sekä vastaavat perusaineet.

Kaasusaastumisen arviointi Visuaalinen tarkastus on titaanimateriaaleilla hyvin tärkeää, ei vain hitsin muodon arvioinnissa, vaan ensiarvoisena menetelmänä värihavaintojen tekemiseksi. Värihavainnot ovat yksinkertainen ja samalla lähes ainoa tapa arvioida kaasusaastumista, vaikkakin se on osin epätäydellinen ja harhaanjohtava tapa.

Värihavainnot Alla olevassa kuvassa on esitetty lämpötilan ja suojakaasun koostumuksen vaikutus titaanin pinnan värjäytymiseen. Tutkimuksen mukaan ilmassa lämpökäsiteltäessä värimuutokset tapahtuvat puhtaalla titaanipinnalla 400 C:ssa ja lievästi epäpuhtaissa suojakaasuissa värjäytyminen tapahtuu vasta n. 800 C:ssa.

Titaanin hitsauksen yhteydessä muodostuva pintakerros saa siis eri värisävyjä kerroksen paksuuden ja koostumuksen mukaan. Suojakaasuun lisätty happi saa aikaan siniset, harmaat ja valkoiset sävyt, kun taas typen lisääminen muuttaa titaanipinnan tummankeltaiseksi. Vety jättää pinnan värittömäksi korkeissa lämpötiloissa.

Hitsin laadun tarkkailu Värit Hopea hyvä suojaus kelpaava hitsi Oljenkeltainen tyydyttävä suojaus kelpaa tietyin edellytyksin, rst-teräsharjaus Vaaleankeltainen Tummankeltainen Vaaleansininen Tummansininen huono suojaus hiottava pois, korjattava Harmaa Valkoinen Kovuus Yli 30 HV:n kovuuden lisäys hitsissä vs. perusaine haurastunut hitsi Taivutuskoe Usein on-off -tilanne

Muiden ei-rautametallien (sinkki ja nikkeli) hitsaus

Sinkki Hilarakenne tph Sulamislämpötila 419 C Höyrystymislämpötila 907 C Tiheys 7.14 g/cm3 Kimmokerroin 90-100 GPa Vetomurtolujuus 90-200 MPa Sähkönjohtavuus noin 30 % IACS Ominaisvastus 5.75 x 10-8 m

Yleistä Sinkkiä löytyy kaikkialta: kivistä, maaperästä, luonnonvesistä, Kierrätettävää, noin 80 % päätyy kierrätykseen Fysikaalisia ominaisuuksia tiheys lähes teräksen luokkaa matala sulamispiste Sinertävän vaalea metalli, matta pinta Puhtaana sinkki on pehmeää

Käyttökohteet Pinnoitteena raudan ja teräksen sinkitys Seosaineena: kuparivaltaiset kupari-sinkki-seokset (messingit) ja alumiinit (7000) Painevaluissa, Zn-valut Käytetään myös konstruktiomateriaalina sellaisenaan lääkkeissä, kosmetiikassa ravinteina, lannoitteina paristoissa katodinen suojaus (laivan rungot, öljynporauslautat)

Valuseokset Alieutektiset ZAMAK 2 Zn-4 Al-2.5Cu-0.04 Mg Al 3.5-4.3 % ja Cu 2.5-3.0 % Suuri murtolujuus Virumisen kesto sekä kovuus kuparipitoisuudesta Huonompi iskusitkeys ja murtovenymä ZAMAK 3 Zn-4Al-0.04Mg Al 3.5-4.3 % ja Cu 0.25 % max ZAMAK 5 Zn-4Al-1Cu-0.05Mg Al 3.5-4.3 % ja Cu 0.75-1.25 % Kovempi ja lujempi kuin ZAMAK 3 Heikompi murtovenymä Ylieutektiset ZA-8 Zn-8Al-1Cu-0.02Mg Hyvä työstettävyys Kipinöimätön Viimeistelyyn sopiva pinta ZA-12 Zn-11Al-1Cu-0.025Mg Jokapaikan seos ZA-27 Zn-27Al-2Cu-0.015mg Korkea lujuus ZAMAK 7 Zn-4 Al-0.015 Mg Al 3.5-4.3 % ja Cu 0.25 % max Sitkeä Puhtaampi versio ZAMAK 3:sta

Nikkeli Hilarakenne pkk Sulamispiste 1455 C Murtolujuus n. 400 N/mm 2 Kimmomoduli 203 kn/mm 2 Tiheys 8,9 g/cm 3

Mekaanisia ominaisuuksia Helposti muovattavissa niin kylmänä kuin kuumana Ei alttiutta lohkomurtumalle matalissa lämpötiloissa Muokkauslujittuminen voimakasta ja korkeaa sulamislämpötilaa vastaa korkea rekristallisaatiolämpötila (650-760 C)

Nikkeli teräksessä Seostuksella pyritään lisäämään joko lujuutta ja sitkeyttä tai parantamaan korroosionkestävyyttä rakenneteräkset erikoislujat teräkset kylmänsitkeät teräkset (LPG- ja LNG teräkset) valuraudat valuteräkset ruostumattomat austeniittiset teräkset kuumalujat teräkset

Invar ja Elinvar Tietyllä rauta-nikkeliseossuhteella päästään siihen, että pituus tai kimmomoduuli eivät muutu lämpötilan muuttuessa Seostuksella 36 % nikkeliä pituuden arvo ei ole riippuvainen lämpötilasta Tällaisia seoksia kutsutaan Invar-metalleiksi Nikkelillä Curie-piste on lämpötilassa 260 C Nikkelipitoisuutta säätämällä pystytään vaikuttamaan lämpölaajenemiseen Elinvar-metallissa on 34-37 % Ni, 15 % Cr ja loppuosa rautaa Kimmomoduuli lämpötilasta riippumaton Sopii erinomaisesti esimerkiksi jousiin, joissa jäykkyysominaisuudet eivät saa muuttua lämpötilan mukana

Nikkelin hitsaus Kaikkien nikkeliseosten hitsaus tavallisin hitsausmenetelmin on aivan mahdollista. Erilaisia nikkeliseoksia voidaan hitsata toisiinsa ja ruostumattomiin teräksiin

Superseosten hitsaus

Superseokset Lähtökohtana yleisesti hyvät lujuusominaisuudet Erinomaiset hapettumis- ja (kuuma)korroosionkestävyydet korkeissakin lämpötiloissa Korkean lämpötilan olosuhteet, virumiskestävyys, hapettumiskestävyys, lämpöiskunkestävyys, iskusitkeys ja kulumiskestävyys Seosaineina korkeissa lämpötiloissa sulavia alkuaineita Muistuttavat hitsattavuudeltaan austeniittisia ruostumattomia/haponkestäviä teräksiä: rajoitettu lämmöntuonti, lievästi yliseostetut lisäaineet ja korkealle tasolle viety puhtaus kaikessa tekemisessä takaavat korkealaatuisen lopputuloksen

Rautavaltaiset Muunnelmia austeniittisista ruostumattomista teräksistä Lisätty erkautuslujittavia seosaineita: Mo, W, Ti, Nb Lujuuden nostaminen erkaumien avulla Käyttökohteita esim. kaasuturbiinit, turboahtimien roottorit, suihkumoottorit, terät, lämmönvaihtimet ja uunit Esim. Timken-seos Rautaa 16 % Cr 25 % Ni 6 % Mo 0.1 % C 0.1 0.15 % N Muita seoksia, esim. 19-9DL ja 19-9W-Mo

Nikkelivaltaiset Hyvät lujuusominaisuudet Erinomainen virumis- ja korroosionkestävyys korkeissakin lämpötiloissa, 750-950 C (jopa 1100-1200 C) saakka Pääasialliset seosaineet Mo (Hastelloy) -> erinomainen korroosionkestävyys Cr (Inconel, Incoloy, Nimonic) -> erinomainen tulenkestävyys Esimerkiksi Hastelloy B (65 % Ni, 30 % Mo, 5 % Fe) kestää suolahappoa ja rikkihappoa Erkautuskarkaisu liuotushehkutus 1165 C stabilointihehkutus 950 C 72 h ja 1070 C 24 h vanhennus 650 1090 C Stabilointihehkutuksen tarkoitus osittainen erkautuminen muutoin rakenteesta tulee hauras Turbiininsiivet, suihkumoottorien osat, tuhkan käsittelylaitteet, höyrykattiloiden vaippojen pultit, uunien osat, kuumatakotyökalut, pakoventtiilit, yms.

Kobolttivaltaiset Erinomainen kuumakorroosionkestävyys rikkiä sisältävässä, hapettavassa ympäristössä, hyvä hiontakulumiskestävyys korkeissa lämpötiloissa ja lämpöiskujen kestävyys. Pääsääntöisesti matalammat käyttölämpötilat kuin nikkelivaltaisilla superseoksilla. Esim. S816: 42 % Co, 20 % Cr, 20 % Ni, 4 % Fe, 4 % Mo, 4 % W, 4 % Nb ja 0.4 % C Kuumennusputket, höyrykattilan kannattimet, turbiininsiivet ja lämmönvaihtimet ovat tyypillisiä sovelluskohteita

Muita superseoksia Paljon erilaisia koostumusvaihtoehtoja eri ominaisuuksille, mm. Refractalloy (Ni, Co, Cr, Fe) Udimet (Co) Waspalloy (Ni) Tantaaliseokset (kemianteollisuus) Zirkoniumseokset (ydinvoimalaitokset)

Kertauskysymyksiä Mikä on hiiliekvivalentti ja Schaefflerin diagrammi? Mitä tarkoittavat hitsausenergia ja lämmöntuonti? kj/mm? Mihin ja miten liian pieni tai suuri lämmöntuonti vaikuttavat mustilla ja kirkkailla teräksillä? Entä alumiineilla? Mikä on hitsausohje WPS? Mikä se on ja miksi sitä on noudatettava? Miksi ainestodistukset ovat tärkeitä? Mitkä ovat yleisimmät hitsausvirheet? Mitä halkeamatyyppejä esiintyy hitsausliitoksissa? Miksi ja milloin niitä esiintyy? Miksi hitsattavien perusaineiden ja lisäaineiden on oltava kuivia? Millainen on S235- ja S355-terästen hitsattavuus? Milloin ja miksi tarvitaan esikuumennusta? Miten se määräytyy? Miksi kirkkaita teräksiä pitää peitata? Miksi kulutuslevyyn tulee nopeasti kuluva pehmeä vyöhyke?

Miksi lopetuskohtaan tulee helposti halkeama? Miksi luja teräs halkeaa helpommin kuin perinteinen kolmeseiska? Ovatko halkeamat ennakoitavissa? Miksi jauhekaarihitsin iskusitkeys on varmistettava? Miksi laser- tai plasmahitsin keskelle tulee juova? Miten pulssitus vaikuttaa hitsin jähmettymiseen? Mihin viimeinen palko on hitsattava monipalkohitsauksessa? Milloin alilujan lisäaineen käytölle on perusteita? Miksi tarvitaan yliseostettuja lisäaineita? Miksi perusaineen tilan tunteminen on tärkeää? Miksi hitsaus lisää korroosiovaaraa? Metallurginen laatu? Mitä se tarkoittaa? Puskurointihitsaus? Miksi oksidikalvosta on haittaa alumiinin hitsauksessa? Miksi kuumilla oikaisun ehdoton yläraja on 700 C?

Miksi nikkelivaltainen lisäaine soveltuu kaikkien valurautojen hitsaukseen? Mitä tarkoittaa, jos titaanin pinta hitsauksen jälkeen on harmaa? Miksi austeniittisen teräksen hitsiaineeseen pyritään saamaan 4-8% ferriittiä? Mitä tarkoittaa sekoittumisaste? Milloin lamellirepeilyvaara on olemassa? Mikä on HAZ? Merialumiini? Mikä/mitä se on? Mitkä ovat hitsausmetallurgiset perusperiaatteet ja erot samaan lujuuteen valmistetun ferriittis-perliittisen kuumavalssatun rakenneteräksen ja ferriittis-perliittisen termomekaanisesti valssatun rakenneteräksen hitsauksessa? jne jne

3.1 -todistus ilmoittaa teräksen koostumukseksi 0.16% C, 0.44% Si, 1.20% Mn, 0.28% Cr, 0,08% Mo, 0.1% V, 0.25% Ni ja 0.05% Cu. Toimitustilavaihtoehtoja ovat ferriittisperliittiset kuumavalssattu tai termomekaanisesti valssattu tila. Jälkimmäinen on noin 20 % lujempaa ja kovempaa. Millainen ko. teräs on hitsattavuudeltaan ja mikä on toimitustilan vaikutus metallurgiselta kannalta hitsaukseen tässä tapauksessa? Avuksi: Cekv = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 Pcm = C + Si/30 + Mn/20 + Cu/20 + Ni/60 + Cr/20 + Mo/15 + V/10 + 5B Crekv = Cr + Mo + 1.5 x Si + 0.5 x Nb Niekv = Ni + 30 x C + 0.5 x Mn

Kolme eri tyyppistä lujaa rakenneterästä on kukin valmistettu omalla tavallaan myötölujuusluokkaan noin 500 N/mm². Selvitä näiden terästen, normalisoidun teräksen nuorrutetun teräksen termomekaanisesti valssatun teräksen, erot hitsattavuusominaisuuksissa. Aloita tarkastelu miettimällä, miten mainitut teräkset on valmistettu ja millainen kemiallinen koostumus ja mikrorakenne niissä on. Sen jälkeen pohdit, mitä kullekin teräkselle tapahtuu hitsauksessa. Mikä näistä teräksistä on hitsattavuudeltaan paras yleisesti ottaen?

Nuorrutusterästyyppistä valuterästä GS-20MnCrMo5 käytetään vaativissa koneenosissa. Esimerkkinä on mm. metsätyökoneen nosturin kääntöpylväs. Sen murtolujuus on 700 MPa, 0.2-raja 450 MPa ja kovuus noin 280 HB. Kääntöpylväitä vaurioituu (katkeaa, säröilee, väsyy jne.) aika-ajoin käytön aikana kriittisestä kohdasta, pylvään juuresta. Korjaushitsaukseen pylvään kriittisellä kohdalla on kaiken kaikkiaan syytä suhtautua varauksellisesti, mutta joissakin tapauksissa se on pakko tehdä tai ainakin se on tarkoituksenmukaisin vaihtoehto. Millaiset ohjeet annat korjaushitsaukselle?

Paineastian päätyaihiot on hitsattu jauhekaarella (BW, bs, PA). Perusaineena on 4.5 % Mo sisältävä austeniittinen erikoishaponkestävä teräs (AISI 904) ja lisäaineena on käytetty lankaa, jonka koostumus on 0.03 %C, 22 %Cr, 9 %Mo, 3.5 %Nb ja min 60 %Ni. Levynpaksuus on 16 mm ja hitsaus suoritettiin X-railoon symmetrisesti kahdelta puolelta, yhteensä 4 palkoa. Hitsauksen jälkeen hitseissä ei ollut havaittavia virheitä, mutta päätyjä muovattaessa lähes kaikki hitsit halkesivat keskeltä hitsin pituussuuntaisesti. Miten lähdet selvittämään halkeilun syitä ja mihin lopputulokseen päädyt olemassa olevan tiedon perusteella?

Muokattavat alumiinit ryhmitellään kahteen pääryhmään: karkenevat eli lämpökäsiteltävät ja karkenemattomat eli eilämpökäsiteltävät alumiiniseokset. Alumiinien 7000-sarja kuuluu ensimmäiseen ja 5000-sarja jälkimmäiseen ryhmään. Yritykselle on tarjottu hitsattavaksi mainittujen alumiiniseosten sekaliitoksia. Tarkastele hitsausta metallurgiselta kannalta. Mitä liitoksessa tapahtuu ja miten hitsaus on suoritettava, jotta liitoksesta saadaan mahdollisimman hyvä? Lisäainevalinta?