Olemme osaltamme turvaamassa, että laivat, kontit sekä koneet ja laitteet toimimivat kuten pitääkin, turvallisesti ja ympäristöä säästäen. www.dekra.. DEKRA Industrial Oy Tuupakankuja 1, 01740 Vantaa Puhelin (09) 878 020 www.dekra.. DEKRA toimipisteet Lappeenranta Ville Pesonen, 050 545 6788 Mika Turku 044 737 6959 Loviisa Jani Metso 0400 778 460 Olkiluoto Juha Hirvonen 040 048 6684 Oulu Eetu Hartikka 050 320 6480 Juha Nurro 044 786 6493 Pori Antti Saunajoki 040 578 3697 Raahe Risto Maliniemi 050 322 9828 Pekka Sarja 050 322 9831 Savonlinna Jarkko Wright 0440 811 889 Tampere Esa Laajakallio 040 529 3374 Antti Hirvonen 050 320 1757 Turku Jarmo Aitta 044 737 6825 Miikka Lang 040 132 5253 Vaasa Marko Koivumäki 040 722 6620 Vantaa Henri Kinnunen 044 737 6774 Roni Kotiluoto 040 778 2615 Varkaus Jussi Nykänen 040 749 9350 Ari Pöllänen 040 575 9977 Rikkova aineenkoetus (DT) Turku: Teppo Vihervä 0400 183 151 Oulu: Jani Kantola 0440 761 391 Sertifiointi Anssi Rissanen 044 7376 835 Alavus Aatu Linjala 041 4342 562 Juha Veittiaho 050 314 3737 Jyväskylä Juha Kannelniemi 0400 759 589 Markus Kinnunen 044 737 6796 Kalanti Marko Ihanmäki 040 747 7866 Kemi Timo Maijanen 0400 866 255 Tiina Vakkala 040 844 5727 Kouvola Kari Karjalainen 0400 999 771 Janne Roslund 044 259 0901 Kuopio Olli Hiltunen 044 737 6999 Harri Hirvonen 044 737 6821 Kulloo Heikki Kananen 040 825 6311 Lahti Marko Malm 044 737 6749 Ville Lahtinen 044 737 6887 Suomen tavaraliikenteestä yli 90% liikkuu meritse. 3/ 20 20 TEEMA: Laatu ja NDT. Pidetään Suomi pyörimässä Viimeisintä tietämystä Hoidamme tarkastukset, testaukset ja arvioinnit teollisuuden keskeisimmillä osa-alueilla: ainetta rikkomaton tarkastus (NDT), rikkova testaus (DT), teräsrakenteet ISO 3834, EN 1090, EN 13084-7, EN 15085 sekä painelaitteet, sähkölaitteistot, palonilmaisuja sammutuslaitteistot ja johtamisjärjestelmät ISO 9001, ISO 14001 ja ISO 45001. DEKRAn visiona on turvallinen toimintaja elinympäristö, kaikilla mantereilla, ympäri maailmaa
Koe alan paras käyttökokemus ja ergonomia. MasterTig ja Flexlite Kemppi-MasterTig-A4_RedDot.indd 3 Kemppi-MasterTig-A4_RedDot.indd 3 27.5.2020 16:00:41 27.5.2020 16:00:41. Kaikkea muuta kuin tavalliset. www.kemppi.fi And you know
Osaamiseen tulee panostaa ja kokemusta on hyödynnettävä. Kehittämiseen kuuluu mm. Muuhun jalostavaan työhön, esimerkiksi osien valmistamiseen ja sovittamiseen, kuluu toinen kolmannes työajasta. Useat metallialan yritykset ovatkin oivaltaneet, että tutkimus ja kehitystyö ovat elinehto. Tuottavuuden ja kilpailukyvyn parantamiseen on paljon mahdollisuuksia hitsattavien tuotteiden valmistusketjussa. Petri Merisaari kirjoitti lehden viime numeron ansiokkaassa pääkirjoituksessaan kokemuksistaan hitsaavien yritysten konsultointitehtävissä. Tähän tarvitaan osaavia ihmisiä kaikilla tasoilla sekä systemaattista kehittämistyötä. Onko levysepillä ja hitsareilla tarvittava osaaminen. ”Tuotantotoimintaan keskittyvien asiantuntijoiden tekemisissä ajankäyttöja havainnointitutkimuksissa on todettu, että tyypillisesti keskiraskaan hitsaustuotteen valmistuksessa hitsaajan työajasta kuluu keskimäärin varsinaiseen hitsaustyöhön vain noin kolmasosa työajasta. Kevytmekanisointi käyttäen yksinkertaisia standardiratkaisuja, mm. Siihen kuuluvat pienet askeleet ja aika ajoin myös suuremmat hyppäykset. Hitsauspaikalla ei juuri tehdä taloudellisia laskelmia, valitettavasti. Yritysten on panostettava enemmän hitsaustuotantonsa kehittämiseen. Molempiin tarvitaan tietoisia ja mietittyjä kehittämistoimia. Tuottavuuden jatkuva kasvu tukee yritysten kilpailukykyä ja kannattavuutta, jotka ovat työllisyyden ja ansioiden nousun perusedellytyksiä. Tärkeää on hankkeiden samansuuntaisuus ja tavoitteellisuus. Tehokkaita hitsausmenetelmiä on esitelty lehdessä tiiviiseen tahtiin, mm. Professori Veli Kujanpää kirjoitti pääkirjoituksessaan (Uskallusta tutkimussatsauksiin ja uusiin teknologioihin) Hitsaustekniikka-lehden numerossa 1/2016 mm. Ovatko kaikki tarvittavat osat valmiina ja löydettävissä työn alkaessa. Nykyään se lähtee tuotekehityksestä ja suunnittelusta edeten hankintoihin, valmistukseen ja logistiikkaan sekä tuotteen markkinointiin, jakeluun ja toimitukseen. Pitäisi siis virittää lähtötelineet ja varautua pitkään loikkaan. No 2/2020: Hitsaustuotannon tehostaminen, No 1/2020: Hitsauksen mekanisointi ja robotisointi, No 6/2019: Hitsausprosessit ja hitsauksen dokumentointi, No 5/2016: Mekanisointi ja automatisointi ja No 2/2016: Hitsaustuotannon tehostaminen. tehtaan tuotannon uudistamisessa suurin osa ajasta kuluu tuotteiden kehittämiseen ja tuotannon suunnitteluun”. Tuottavuutta voidaan nostaa myös parantamalla tuotteen ja palvelun laatua tai ominaisuuksia, jolloin tuotteesta tai palvelusta voidaan saada parempi hinta lisäämättä panoksia samassa suhteessa. Suurimmat voitot saadaan tekemällä oikeita asioita oikealla tavalla. Yrityksen tasolla tuottavuudella tarkoitetaan jalostusarvon (tuotoksen) ja sen aikaansaamiseksi käytettyjen panosten suhdetta. Onko tuotteiden valmistusmenetelmät vakioitu ja ohjeistettu. Tuotekehityksen avulla voidaan tehdä entistä parempia ja laadukkaampia tuotteita. Hitsaustyön optimointi, hitsausmenetelmän valinta tuotannon taloudellisuuden näkökulmasta, uusien menetelmien ja apuvälineiden kehittäminen, olemassa olevien tekniikoiden parantaminen sekä kustannusja investointilaskenta ovat kaikki tärkeitä kysymyksiä otettavaksi huomioon tuottavuuden parantamisessa. Toiminnan on oltava kannattavaa ja kustannusten kilpailukykyisiä tuotteen koko ketjussa Tuotteet pitää suunnitella helpommin valmistettaviksi ja voida tehdä entistä älykkäämmin ja käyttäen entistä älykkäämpiä koneita. Siihen kuuluu myös raakaaineiden, energian ja pääoman käytön tehokkuus. PÄÄKIRJOITUS PÄÄKIRJOITUS Hitsaustekniikka-lehti tuottavuuden asialla Hitsaustekniikka-lehdessä on viime vuosina useissa numeroissa ollut teemana ja aiheena konepajojen hitsaustuotannon tehostaminen ja kehittäminen sekä tuottavuuden parantaminen. Tuotteiden hintakilpailukyky paranee ja tuotteita pystytään myymään enemmän kotimaahan ja vientimarkkinoille. Jalostusarvo on yhtä kuin tuotannon myyntiarvo, josta on vähennetty muilta ostetut panokset. suunnittelun korostaminen, tehokkaiden hitsausmenetelmien käyttö, hitsauksen mekanisointi, automatisointi ja robotisointi sekä tuotantofilosofiat Leanja Total Welding Management -toiminta. Vaativatko osat sovittamista. Kevytmekanisoinnista on lehdessä ollut useita artikkeleita viime kymmenenä vuotena: No 1/2020: Metalliteollisuuden on panostettava enemmän tuotannon kehittämiseen, No 5/2016: Hitsausautomaatio – kansainvälistä kilpailukykyä ja No 5/2016: Hitsiä syntyy vain silloin, kun valokaari palaa ja No 4/2013: Turun telakka kevytmekanisoi hitsausta. Onko. Kilpailukyvyn näkökulmasta tuottavuuden parantamisen vaatimus koskee koko tuotantojärjestelmää. Onko työntekijöillä kaikki tarvittava tieto työn suorittamiseksi ilman epäselvyyksiä. Loput työajasta on jalostamatonta työtä – osien etsimistä, muuta valmistelua, häiriöitä ja taukoja. Samalla on huolehdittava työhön osallistuvien motivaatioista, tarvittaessa uusin keinoin. Tuottavuuden paraneminen tarkoittaa saman jalostusarvon aikaansaamista vähemmillä työja pääomapanoksilla tai sitä, että samoilla panoksilla saadaan aikaan enemmän jalostusarvoa. Pelkkä valmistuksen tuottavuuden kehittäminen ei riitä. tandem-MIG/MAG-hitsaus, syvätunkeuma-TIG-hitsaus, putkien orbitaalihitsaus, CMT-hitsaus, kapearailohitsaus, tehokkaat jauhekaarimenetelmät, laser-hitsaus ja laser-hybridihitsaus. Kysymys ei välttämättä ole suurista investoinneista tai tietoteknisistä ratkaisuista vaan usein pienistä tuotteisiin ja tuotantomenetelmiin tehtävistä parannuksista. Onko käytössä työssä tarvittavat apuvälineet. pystyja vaakahitseissä. ”Mikäli haluamme pysyä mukana kansainvälisessä kilpailussa, on rationalisoitava yrityksen toimintaa kaikilla tasoilla ja satsattava tuotekehitykseen, suunnitteluun, tuotannon kehittämiseen ja koulutukseen. Nykyisissä hintapaineissa tuottavuuteen ja tehokkuuteen liittyvät kysymykset tuntuvat ajankohtaisemmilta kuin koskaan aiemmin. Parannuskohteita voi etsiä esimerkiksi vastaamalla seuraaviin kysymyksiin.” ”Onko tuotteet suunniteltu helposti valmistettavaksi. Tuottavuus on paljon muuta kuin pelkkää työn tuottavuutta. Yrityksissä voi olla käynnissä useita erilaisia tuottavuuden kehittämishankkeita samanaikaisesti. seuraavaa. Aikaisemmin tuottavuutta lisättiin koneilla ja paremmilla työvälineillä. Esim. Hitsaavan teollisuuden merkitys on suuri suomalaisessa teollisuudessa. hitsauspistoolin hitsauskuljettimia (”traktoreita”), jotka kulkevat hitsattavan tuotteen päällä tai sen vieressä. Itse asiassa esim. Menetelmäkehityksellä voidaan parantaa työmenetelmiä ja työtapoja. Kuljetin voi kulkea myös alumiinikiskolla, joka on kevyt siirtää hitsattavasta railosta toiseen, esim
High Metal Oy (ent. Yritys tuottaa parhaiten arvoa asiakkaalle, kun koko tilaus-toimitusketjussa tehdään asiakkaan näkökulmasta oikeita asioita ja oikeaan aikaan. ”Lean tuli taloon ja leikkasi valmistusajasta kolmanneksen Planmecassa”. Hakaniemen Metalli) pudotti erään tuotteen (pulpperin) uudelleensuunnittelulla valmistuskustannukset noin 200 000 eurosta noin 20 000 euroon (Prometalli No 2/2014). vetyhalkeiluriskiin ja sitä kautta esikuumennustarpeeseen. Jos V-railon railokulma esim. Suunnittelijan on vältettävä tarpeettoman suuria hitsejä, esim. Vain asiakkaalle lisäarvoa tuottava toiminta on viisasta. Juha Lukkari Päätoimittaja, Hitsaustekniikka-lehti juha.lukkari@shy.fi. Lopputuloksena toimitusvarmuus ja kustannustehokkuus paranivat.” Ei tämä tähän lopu! Hitsaustekniikka-lehti tulee jatkamaan hitsaavien yritysten tuottavuusja kehitysasioilla tulevaisuudessakin. Jos levynpaksuus on kaksinkertainen, niin hitsiainemäärä on nelinkertainen. Voiko suurempia säästöjä edes kuvitellakaan. Tämä puoltaa X-railon käyttöä yli noin 15 mm:n levynpaksuuksilla, jos mahdollista ja myös vähäisempien muodonmuutosten kannalta. Hitsattavuus vaikuttaa mm. ”Meyerin Turun telakan hallin läpäisykyky kaksinkertaistui”. Kun hitsit ovat edullisissa asennoissa ja hyvin luokse päästävissä, ne voidaan hitsata käyttäen myös tehokkaita menetelmiä. Hyviä kysymyksiä ja niihin pitää etsiä myös hyvät vastaukset. Jo vuonna 1983 Hitsaustekniikka-lehdessä oli artikkeli menetelmäteknisen ryhmän työn tuloksista satamanosturin telin uudelleensuunnittelusta silloisessa Kone Oy:ssä Hyvinkäällä. 70...80 %. Railokulmalla on päittäishitseissä hallitseva vaikutus tarvittavaan hitsiainemäärään. ”MSK Cabins tehosti toimintaa Lean-projektilla, jonka ansiosta hitsaamon kapasiteetti kasvoi 50 %, runkojen työtunnit robottihitsauksessa vähenivät 60 % ja kokonaisuudessaan hitsaamon työtunnit vähenivät 40 % sekä siirtyminen kolmivuorotyöstä kahteen vuoroon”. Suunnittelija määrittelee perusaineen (hitsattavan teräksen), mikä puolestaan vaikuttaa ratkaisevasti mm. PÄÄKIRJOITUS PÄÄKIRJOITUS hitsaustyöpiste siisti ja turvallinen. Lean-toiminta voi mahdollistaa huikeat parannukset yrityksen suorituskyvyssä. Jos railomuoto on V-railon sijaan X-railo, niin levynpaksuuden kaksinkertaistaminen ainoastaan kaksinkertaistaa hitsiainemäärän. menetelmätekninen ryhmä, jossa oli mukana suunnittelun ja valmistuksen edustajia. Ei tähän keksi enää ylistyssanoja! Yhteistyö valmistettavuuden ja valmistusmenetelmien asiantuntijoiden kanssa mahdollistaa parhaiden suunnitteluratkaisuiden hyödyntämisen kustannusten ja laadun optimoinnin sekä läpimenoajan kannalta. Hitsaustekniikka-lehdessä Leanistä on ollut useita artikkeleita, joiden johtopäätökset ja tulokset ovat olleet erinomaisia. Hitsien sijoitus rakenteessa vaikuttaa suuresti hitsausmahdollisuuksiin ja sitä kautta hitsauskustannuksiin. Siinä pohdittavaa yrityksille! Hitsattujen rakenteiden valmistusystävällisyys (valmistettavuus) sekä suunnittelun ja valmistuksen välinen yhteistyö ovat ikuisuusaiheita. Ensiarvoisen tärkeää, että arvostetaan suunnittelua panostamalla siihen riittävästi resursseja ja aikaa”. ”Bronto Skyliftin kehityshankkeen tuloksena saatiin esimerkiksi läpäisyajan ja varastotasojen puolittaminen kokoonpanossa”.”Lean auttoi metalliyritys Joros Oy:tä uudistumaan. Kymmeniä vuosia sitten monessa yrityksessä oli ns. a-mitan suureneminen 4 mm:stä 6 mm:iin merkitsee tarvittavan sulatettavan hitsiainemäärän yli kaksinkertaistumista. Taivutetuilla levyillä voi säästyä paljolta hitsaukselta, jos niiden käyttö on vain mahdollista. pienahitseissä, joissa tarvittava hitsiainemäärä kasvaa a-mitan toisessa potenssissa. 60°, niin hitsiainemäärä riippuu levynpaksuudesta. Valmistettavuus on merkittävä työkalu valmistajan lisäarvon tuottamiseen ja erityisesti lisäarvoa tuottamattoman työn karsimiseen, sillä valmistuskustannukset ovat merkittävä osa tuotteen kustannuksia ja toisaalta ylimääräisen työn karsiminen vaikuttaa suoraan tehtaan tuottavuuteen eli euroihin. Tulokset olivat mahtavia: paino 450 -> 250 kg, osien lukumäärä 20 kpl -> 10 kpl, hitsien pituus lyheni kolmannekseen, hitsausja kokoonpanoaika lyheni 75 % ja koneistusaika lyheni 50 %. Tuotteen suunnitteluvaiheessa suurin osa tuotteen kustannuksista päätetään (”lyödään lukkoon”), joidenkin lähteiden mukaan luku on n. Valitun teräksen lujuus vaikuttaa puolestaan levynpaksuuteen, millä on suuri vaikutus railon tilavuuteen (tarvittavaan ja sulatettavaan hitsiainemäärään) ja sitä kautta hitsaustyön määrään. Onko tehtaan layout tehokasta ja virtautettua valmistusta tukevaa. Hukkakustannukset ovat tuottavuuden este. Tämän takia yhteistyö valmistajan ja suunnittelijan välillä on erityisen tärkeää jo alkuvaiheessa. puikkohitsauksessa hitsausaika pystyasennossa on noin kaksinkertainen jalkoasentoon verrattuna. Mitkä asiat keskeyttävät työnteon tai aiheuttavat häiriöitä ja ylimääräisiä taukoja hitsarin työssä”. Lean-toiminta pureutuu asiakaslähtöiseen toiminnan jatkuvaan parantamiseen, toimintaprosessien järkeistämiseen ja hukkakustannusten poistoon. Lisäksi pystyasennossa hitsiainemäärä tulee helposti tarpeettoman suureksi, joten hitsaus jalkoasennossa säästää hitsiainetta tehokkaimmin. Paras hitsihän on tunnetusti ”hitsaamaton” hitsi. hitsattavuuteen ja levynpaksuuteen. Jalkoasento on edullisin asento hitsata, esim. Seuraavat muutamat lauseet Hitsaustekniikka-lehdessä olleista artikkeleista puhuvat puolestaan. Läpimenoaikaa pystytään parantamaan merkittävästi onnistuneen Lean-toiminnan tuloksena
Näiden standardien tarkoituksena on määrittää mitat tyypillisille normaalissa tuotannossa esiintyville hitsausvirheille. Sallittuun virhetasoon vaikuttaa ennen muuta rakenteen, tuotteen tai komponentin hitseille määritelty hitsiluokka. Radiografiastandardien kaavioesitys (SFS-EN ISO 17635:2016, 15). Rikkomattoman aineenkoetuksen standardien kaavioesitys (SFS-EN ISO 17635:2016, 15). Teräksen, nikkelin, titaanin ja niiden seosten sulahitsaus (paitsi sädehitsaus). Yleisohjeet metallisille materiaaleille) annetaan yleisohjeet metallisten materiaalien hitsien rikkomattomalle aineenkoetukselle. Käytettävästä hitsiluokasta päätetään ennen valmistuksen aloittamista, mieluiten jo tarjouspyynnön tai tilauksen yhteydessä. puitteissa hitsausliitosten valmistuksessa. Standardeja voidaan käyttää laatujärjestelmän Hitsausvirheet Suomen hitsaavassa teollisuudessa vuosina 2017 ja 2018 Timo Kauppi HT-lehden numerossa 1/2018 tarkasteltiin hitsausvirheitä perustuen DEKRA Industrial Oy:n toimittamiin radiografisen tarkastuksen pöytäkirjoihin aikaväliltä 1/2016 – 8/2017. teollisuussektorista ja hitsattavasta tuotteesta. Viimeisen painos on vahvistettu 23.12.2016. Kuva 2. Standardissa annetaan ohjeet hitsien rikkomattomien aineenkoetusmenetelmien valintaan ja tarkastustulosten arviointiin perustuen laatuvaatimuksiin, materiaaliin, hitsin paksuuteen, hitsausprosessiin ja tarkastuslaajuuteen. Hitsiluokat). Kuvissa 1, 2 ja 3 nähdään standardin SFSEN ISO 17635 kaavioesitys hitsien rikkomattomasta aineenkoetuksesta.. Alumiinin ja alumiiniseosten kaarihitsaus. Hitsiluokat) ja SFS-EN ISO 10042 (Hitsaus. Kuva 1. [ www.hitsaus.net ] 3/ 20 20 4 Hitsausvirheistä Hitsauksessa on tavoitteena aikaansaada vaatimustenmukainen hitsausliitos mahdollisimman kustannustehokkaasti. Standardissa SFS-EN ISO 17635 (Hitsien rikkomaton aineenkoetus. Ultraäänistandardien kaavioesitys (SFS-EN ISO 17635:2016, 16). Eri hitsiluokissa sallitut virheet on määritelty standardeissa SFS-EN ISO 5817 (Hitsaus. Standardeissa ryhmitellään hitsausvirheet mitoituksellisten ar vojen perusteella kolmeen eri hitsiluokkaan. Vaatimustenmukaisuus riippuu mm. Tarvittava hitsiluokka määritetään sovellutusstandardissa tai sen valitsee vastuullinen suunnittelija yhdessä valmistajan, käyttäjän ja/tai muun osapuolen kanssa. Kuva 3. Tässä artikkelissa käydään läpi vuosien 2017 ja 2018 virhetilastot ja niihin liittyvät havainnot
hitsausprosessi . Osa 5: Tarkastus ja testaus) 5.9 % 6.8 % SFS-EN 287-1 (Hitsaajan pätevyyskoe. [ www.hitsaus.net ] 3/ 20 20 5 Hitsausvirhetilastot 2017 ja 2018 DEKRA Industrial Oy toimitti analysoitavaksi yhteensä 47 068 hitsin radiografisen kuvauksen pöytäkirjatietoja vuosilta 2017 ja 2018 eli lähes 50 000 pöytäkirjaa!. MAG umpil. Sulahitsaus. Laatuvaatimus (asiakirja, jossa hyväksymiskriteerit on määritelty) 2017 2018 SFS-EN 13480-5 (Metalliset teollisuusputkistot. MAG metallit. IX, jne.) 14.4 % 4.3 % SFS-EN ISO 9606-1 (Hitsaajan pätevyyskoe. MAG-hitsien (prosessit nro 135, 136 ja 138) yhteenlaskettu osuus oli n. Taulukossa 2 on annettu kuvattujen hitsien arvioinnissa käytettyjen laatuvaatimusasiakirjojen suhteelliset määrät vuosina 2017 ja 2018. perusaine . Taulukko 3. Sulahitsaus. jostain investointiprojektista, jossa on hitsattu eväputkiseiniä. Jauhekaarihitsauksen osalta vuositason vaihtelu voi johtua esim. halkaisija . laatuvaatimus . Tulosten arvioinnissa käytettävät hyväksymiskriteerit riippuvat tuotteesta. Kuvausmäärien jakautuminen eri hitsausprosesseille on annettu taulukossa 3. railon muoto . Tällöin havaittiin, että lähes kaikki kuvatut TIG-hitsit olivat pieniTaulukko 2. Tilannetta tarkasteltiin Hitsaustekniikka-lehden numerossa (HT 3/2019) julkaistussa artikkelissa ”Hitsien rikkomaton aineenkoetus”. Saman vuoden tarkastuksissa on kuvattu myös paljon (9,8 %) prosessilla 135 (MAG-umpilankahitsaus) hitsattuja liitoksia. Esimerkiksi standardin SFSEN 12952-6 (Vesiputkikattilat ja niihin liittyvät laitteistot. Vuoden 2017 ASME:n mukaisten kuvausten suuri määrä (taulukko 1) näkyy myös siinä, että sen osuus laatuvaatimuksena on yli 14 %. Kuvauksissa käytettyjen laatuvaatimusasiakirjojen suhteelliset määrät. aineenpaksuus . tarkastuslaajuus . Digitaalisen röntgenkuvauksen osuus tulee kuitenkin todennäköisesti nousemaan, kunhan ennen vuotta 2013 julkaistut tuotestandardit revisioidaan. Sen mukaan selvästi eniten kuvataan SFS-EN 13480 -standardisarjan mukaisia teollisuusputkistoja. tarkastusohje . 7 % molempina tarkasteluvuosina eli se on kolmanneksi kuvatuin hitsausprosessi. TIG-hitsien kuvausmäärät olivat selvästi suurimpia myös aiemmassa tarkastelussa (HT-lehti 1/2018). kuvat (kpl) . Pöytäkirjadata sisälsi seuraavat tietokentät: . PROSESSI . Suurin muutos vuositasolla on TIG-hitsien kuvausmäärissä, joka on pudonnut 4.5 % vuonna 2018. tarkastustaso . Kuvattujen hitsien lukumäärän jakautuminen hitsausprosesseittain vuosina 2017 ja 2018. MAG täytel. Vuoden 2018 aikana on tarkastettu suunnilleen yhtä paljon TIG-, jauhekaarija yhdistelmäprosesseilla (141, 12 ja yhd.) hitsattuja liitoksia. ASME-standardin mukaisia tarkastuksia tehtiin vuonna 2017 yli kaksi kertaa enemmän kuin 2018. Osa 6) mukaan tarkastetuissa vesiputkikattiloissa kuvattujen TIG-hitsien osuus oli 71,4 % vuonna 2017, mutta 2018 vain 24,2 %. Tieto tästä on kirjattu ”laatuvaatimus”-tietokenttään, joka määrittelee virheiden hyväksymiskriteereille ja -rajoille käytettävän standardin tai muun asiakirjan. Osa 6: Kattilan paineenalaisten osien valmistuksen aikainen tarkastus, dokumentointi ja merkintä) 8.5 % 6.6 % SFS-EN 13445-5 (Lämmittämättömät painesäiliöt. 12 15 111 131 135 136 138 141 Yhdistelmä VUOSI . Taulukossa 1 on annettu käytettyjen kuvausmenetelmien lukumäärät ja osuudet vuositasolla. kuvausmenetelmä . Taulukosta 4 nähdään miten vuonna 2017 ja 2018 kuvattujen TIGhitsien osuudet vaihtelevat paljon sovelluksesta riippuen. liitosmuoto . TIG 2017 (kpl) 549 332 1013 89 622 941 120 17898 2657 2018 (kpl) 949 182 1085 63 572 855 99 15862 3180 2017 2.3 % 1.4 % 4.2 % 0.4 % 2.6 % 3.9 % 0.5 % 73.9 % 11.0 % 2018 4.2 % 0.8 % 4.7 % 0.3 % 2.5 % 3.7 % 0.4 % 69.4 % 13.9 %. Osa 1: Teräkset) 3.4 % 3.1 % * DEKRA sis. ohje halkaisijaisia putkia. Taulukon mukaan vuonna 2017 lähes kolme neljäsosaa kuvatuista hitseistä on ollut TIGhitsejä (prosessi nro 141). hyväksytty/hylätty ”Kuvausmenetelmä”-tietokenttä määrittelee sen, onko kuvauksessa käytetty filmiä (RT, RT, ASME), fosforilevyä (CR) vai digitaalipaneelia (DR). Toiseksi eniten on kuvattu yhdistelmäprosessilla tehtyjä hitsejä. virheet . Jauhekaari Plasma Puikko MIG umpil. Osa 5: Tarkastus ja testaus) 45.9 % 46.7 % ASME (IP-152*, ASME Sec. Eri kuvausmenetelmillä kuvattujen hitsien lukumäärät ja osuudet vuosina 2017 ja 2018. Kuvassa 4 on esitetty, miten vesiputkikattiloiden valmistuksessa ja korjauksessa käytettyjen hitsausprosessien kuvausmäärät ovat vaihdelleet. kuvausajankohta . Hitsaajien pätevyyskokeita tehdään edelTaulukko 1. Osa 1: Teräkset) 8.9 % 9.9 % SFS-EN 12952-6 (Vesiputkikattilat ja niihin liittyvät laitteistot. Röntgenfilmin osuus on luonnollisesti lähes 100 %. Kuvausmenetelmä 2017 (kpl) 2018 (kpl) 2017 2018 CR 212 0.0 % 0.9 % DR 525 584 2.2 % 2.6 % RT 19555 20066 80.7 % 87.8 % RT ASME 4141 1985 17.1 % 8.7 % Yhteensä 24221 22847 100 % 100 % leen kahden standardin mukaisesti (SFS-EN ISO 9606-1 ja SFS-EN 287-1) ja taulukon mukaan kumotun SFS-EN 287-1 osuus kuvatuista pätevyyskoehitseistä on pienentynyt 27,8 – 23,6 % vuodesta 2017 vuoteen 2018
Vesiputkikattiloiden radiografisen kuvauksen osuudet hitsausprosesseittain 2017 ja 2018. Osa 1: Teräkset) 30.2 % 44.6 % Kuva 4. Laatuvaatimus (asiakirja, jossa hyväksymiskriteerit on määritelty) 2017 2018 SFS-EN 13480-5 (Metalliset teollisuusputkistot. PROSESSI . Muotoja mittavirheiden (pääryhmä 5) osuus on myös suuri. IX, jne.) 95.8 % 97.4 % SFS-EN ISO 9606-1 (Hitsaajan pätevyyskoe. VIRHERYHMÄ . Esimerkkinä huokosten osuus vaihtelee hitsausprosessista riippuen noin 20 %:sta yli 95 %:iin, mikä on valtava ero. Halkeamat Huokoset Sulkeumat Liittymävirheet Muotoja mittavirheet Muut virheet 12 Jauhekaari 0.3 % 62.2 % 4.7 % 10.5 % 20.8 % 1.6 % 15 Plasma 0.0 % 65.4 % 5.5 % 7.1 % 20.5 % 1.6 % 111 Puikko 0.3 % 72.8 % 7.7 % 4.6 % 13.0 % 1.7 % 131 MIG/umpil. Halkeamat Huokoset Sulkeumat Liittymävirheet Muotoja mittavirheet Muut virheet 12 Jauhekaari 0.5% 95.5% 1.0% 0.4% 1.7% 0.8% 15 Plasma 0.0% 68.5% 5.6% 4.5% 18.0% 3.4% 111 Puikko 0.3% 59.0% 9.5% 7.0% 20.9% 3.4% 131 MIG/umpil. Liittymävirheiden osuuden keskiarvo oli v. VIRHERYHMÄ . 0.7 % 41.6 % 5.2 % 21.4 % 26.4 % 4.7 % 138 MAG/metallit. PROSESSI . 0.0 % 74.5 % 5.5 % 2.2 % 17.6 % 0.3 % 136 MAG/täytel. 0.0 % 63.4 % 7.1 % 8.9 % 20.5 % 0.0 % 141 TIG 0.3 % 67.7 % 8.2 % 5.9 % 17.0 % 0.9 % X / Y Yhdistelmä 0.7 % 70.9 % 6.8 % 4.5 % 16.8 % 0.3 % Keskiarvo 0.3 % 59.3 % 5.7 % 7.2 % 17.0 % 1.2 %. Yhteensä virheitä oli raportoitu 28 582 kpl (13 353 kpl v. Osa 5: Tarkastus ja testaus) 25.3 % 60.3 % SFS-EN 287-1 (Hitsaajan pätevyyskoe. Osa 6) 71.4 % 24.2 % SFS-EN 13445-5 (Lämmittämättömät painesäiliöt. 0.0% 62.2% 5.9% 6.7% 19.3% 5.9% 141 TIG 0.1% 55.2% 7.7% 4.8% 31.5% 0.7% X / Y Yhdistelmä 0.4% 68.9% 9.5% 7.2% 11.7% 2.4% Keskiarvo 0.2 % 62.7 % 6.5 % 4.4 % 14.8 % 2.9 % Taulukko 4. Taulukko 5. Tässä yhteydessä on syytä huomata, että kyseessä ovat kaikki raportoidut virheet, eivätkä siis pelkästään sellaiset, jotka ovat johtaneet hitsin hylkäämiseen. Osa 1: Teräkset) 37.3 % 79.4 % SFS-EN 12952-6 (Vesiputkikattilat ja niihin liittyvät laitteistot. Kuvattujen TIG-hitsien osuudet eri laatuvaatimuksilla. Taulukko 6. [ www.hitsaus.net ] 3/ 20 20 6 Hitsausvirheet Taulukoissa 5 ja 6 on annettu vuosina 2017 ja 2018 RT-pöytäkirjoissa raportoitujen virheiden osuudet SFS-EN ISO 6520-1 mukaisella pääryhmäjaolla luokiteltuna. Hitsausprosessi näyttää vaikuttavan hyvin paljon erityyppisten hitsausvirheiden osuuksiin. 0.6% 59.4% 13.3% 3.7% 16.8% 6.2% 138 MAG/metallit. 2017 ja 15 229 kpl v. 0.1% 75.1% 4.5% 5.1% 11.8% 3.3% 136 MAG/täytel. Osa 5: Tarkastus ja testaus) 92.4 % 86.3 % ASME (IP-152*, ASME Sec. Sulahitsaus. 0.0% 20.6% 1.4% 0.3% 1.7% 0.2% 135 MAG/umpil. 2018 (7,2 %) lähes kaksinkertainen vuoteen 2017 (4,4 %) verrattuna. 2018). Taulukkojen perusteella huokoset (pääryhmä 2) ovat selvästi eniten esiintyvä hitsausvirhe ja niiden osuus on ollut keskimäärin noin 6 % molempina tarkasteluvuosina. Vuoden 2018 RT-pöytäkirjoissa raportoitujen virheiden osuudet eri hitsausproesseilla. Sulahitsaus. Osasyy tähän on todennäköisesti se, että volumetrisenä virheenä huokoset ovat helpoiten tunnistettavissa röntgenfilmiltä. Vuoden 2017 RT-pöytäkirjoissa raportoitujen virheiden osuudet eri hitsausprosesseilla. 0.0 % 15.5 % 0.0 % 0.0 % 0.2 % 0.1 % 135 MAG/umpil
2017 verrattuna. SELITE . prosessissa 131 (umpilanka-MIG) on havaittu ainoastaan juurenpuoleisia (5013) ja palkojenvälisiä (5014) reunahaavoja . 2018 7,2 %, joka on siis lähes kaksinkertainen v. vajaata juurta (515) esiintyy erityisesti prosesseissa 12 (jauhekaari) ja 138 (metallitäytelankaMAG) . Hitsausprosesseja tarkasteltaessa voidaan todeta seuraavaa: Taulukko 7. MAGtäytel. 12 15 111 131 135 136 138 141 Yhdistelmä VUOSI . metallitäytelanka-MAG-hitsauksessa (prosessi 138) korkea juurikupu (504) on tyypillisin muotoja mittavirhe Hitsiluokkastandardissa SFS-EN ISO 5817:2014 muotoja mittavirheet luokitellaan pintavirheisiin, joiden kyseessä ollessa luoksepäästävien hitsien yleisesti hyväksytyt tarkastusmenetelmät standardin SFS-EN ISO 17635:2016 (Hitsien rikkomaton aineenkoetus. Hylättyjen hitsien lukumäärät ja hylkäys-% eri hitsausprosesseilla. Taulukossa on korostettu punaisella kaikki yli 10 % osuudella olevat virheet. VIRHEKOODI PROSESSI . MAG umpil. Jauhekaari Plasma Puikko MIGumpil. Hylkäysten osuuksissa on yllättävän suuria eroja tarkasteluvuosien välillä eri hitsausprosesseilla. Tarkastettujen hitsien hylkäysten osuudet Taulukossa 8 on annettu tarkastettujen hitsien hylkäysten lukumäärät ja osuudet (hylkäys-%) hitsausprosesseittain. 2018. Muotoja mittavirheiden (SFS-EN ISO 6520-1 pääryhmä 5) osuudet hitsausprosesseittain v. MAGumpil. MAG täytel. MAGmetallit. TIG 500 Virheellinen muoto 1.7 % 0.9 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.2 % 4.2 % 2.0 % 1.5 % 501 Reunahaava 3.0 % 11.8 % 7.7 % 3.6 % 0.0 % 21.9 % 0.4 % 0.0 % 1.2 % 2.8 % 5011 Jatkuva reunahaava 1.0 % 0.0 % 0.0 % 0.7 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 8.3 % 1.3 % 0.3 % 5012 Katkonainen reunahaava 15.1 % 10.8 % 3.8 % 7.2 % 0.0 % 15.6 % 2.1 % 4.2 % 16.7 % 13.5 % 5013 Juurenpuoleiset reunahaavat 17.5 % 13.2 % 26.9 % 12.2 % 50.0 % 15.6 % 2.0 % 12.5 % 17.5 % 22.7 % 5014 Palkojenvälinen reunahaava 0.4 % 0.5 % 0.0 % 0.0 % 50.0 % 0.0 % 0.0 % 4.2 % 0.4 % 0.3 % 5015 Paikallinen reunahaava 0.2 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.3 % 0.3 % 502 Korkea kupu 4.8 % 4.7 % 0.0 % 20.1 % 0.0 % 0.0 % 0.4 % 0.0 % 4.2 % 3.4 % 504 Korkea juurikupu 14.6 % 7.1 % 3.8 % 18.7 % 0.0 % 10.9 % 1.7 % 33.3 % 14.4 % 19.3 % 5041 Paikallinen korkea juurikupu 2.5 % 8.5 % 0.0 % 5.0 % 0.0 % 3.1 % 0.3 % 0.0 % 1.8 % 1.8 % 505 Jyrkkä liittyminen 5.4 % 0.0 % 11.5 % 10.8 % 0.0 % 14.1 % 0.5 % 0.0 % 4.9 % 7.7 % 5051 Jyrkkä liittymiskulma 0.1 % 0.0 % 0.0 % 1.4 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 506 Valuma 0.2 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.2 % 0.0 % 0.1 % 0.0 % 5062 Pohjapalon valuma 0.2 % 0.5 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.1 % 0.0 % 0.2 % 0.3 % 507 Tasomainen sovitusvirhe 0.2 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.1 % 0.0 % 0.2 % 0.0 % 510 Läpivalunut hitsi 5.1 % 0.0 % 0.0 % 0.7 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 7.8 % 0.0 % 511 Vajaa kupu 3.4 % 0.9 % 3.8 % 4.3 % 0.0 % 3.1 % 0.5 % 4.2 % 3.9 % 1.2 % 514 Epätasainen hitsin pinta 0.1 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.1 % 0.0 % 515 Vajaa juuri 22.7 % 39.6 % 15.4 % 13.7 % 0.0 % 10.9 % 2.9 % 29.2 % 21.8 % 22.4 % 516 Huokoisuus juuressa 1.5 % 1.4 % 26.9 % 1.4 % 0.0 % 4.7 % 0.0 % 0.0 % 1.0 % 1.8 % 517 Uudelleenaloitusvirhe 0.3 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.3 % 0.6 % . Taulukossa 7 on annettu raportoitujen muotoja mittavirheiden osuudet hitsausprosesseittain. MAG metallit. Tarkasteluun otettiin vain ne prosessit, joiden hitsejä oli hylätty yli 100 kpl eli hitsausprosessit 111 (puikkohitsaus), 136 (jauhetäytelanka-MAG), 141 (TIG) ja usealla Taulukko 8. [ www.hitsaus.net ] 3/ 20 20 7 Hitsatun rakenteen kestävyyden kannalta vaarallisia hitsausvirheitä ovat erityisesti halkeamat, liittymävirheet sekä muotoja mittavirheet. 12 15 111 131 135 136 138 141 Yhdistelmä Kaikki Jauhekaari Plasma Puikko MIG umpil. Varsinkin jauhekaarihitsauksessa (prosessi 12) on valtava ero, jota käsitellään myöhemmin tekstissä. TIG 2017 (kpl) 14 4 200 20 92 88 17 1044 238 2018 (kpl) 176 17 119 21 124 19 1458 175 2017 0.9 % 1.3 % 8.3 % 6.3 % 7.3 % 5.6 % 6.3 % 2.3 % 4.8 % 2018 8.4 % 2.5 % 4.2 % 0.0 % 1.4 % 6.0 % 8.0 % 3.1 % 2.4 %. Yleisohjeet metallisille materiaaleille) mukaan ovat visuaalinen tarkastus (VT), magneettijauhetarkastus (MT) tai tunkeumanestetarkastus (PT). Seuraavassa tarkastellaan hylkäykseen johtaneiden virheiden esiintymistä hitsausprosesseittain. Tarkasteltaessa kaikkien hitsausprosessien yhteenlaskettuja osuuksia (sarake ”kaikki”) yli 10 % osuuksia on virheillä 515 (vajaa juuri), 5013 (juurenpuoleiset reunahaavat), 5012 (katkonainen reunahaava) ja 504 (korkea juurikupu). Plasmaja TIG-hitsausta (prosessit 15 ja 141) pidetään perinteisesti laaduntuottokyvyltään hyvinä prosesseina, mikä näkyy pieninä hylkäys-% arvona, luokkaa 1-3% tutkitussa aineistossa. Yksittäisistä prosesseista lisäksi virheiden 516 (huokoisuus juuressa, hitsausprosessi 15), 502 (korkea kupu, hitsausprosessi 111) ja 501 (reunahaava, hitsausprosessit 12 ja 135) osuudet ylittävät 10 % arvon. PROSESSI . Muotoja mittavirheiden osuus oli v
2017 vain 0,9 % ja v. [ www.hitsaus.net ] 3/ 20 20 8 prosessilla (yhdistelmä) hitsatut hitsit. Hylätyissä TIG-hitseissä huokosten osuus on 46-47 %, taulukko 11. VIRHE 2017 (kpl) 2018 (kpl) 2017 2018 Halkeamat 1 9 0.3 % 2.4 % Huokoset 107 149 32.4 % 39.9 % Sulkeumat 105 60 31.8 % 16.1 % Liittymävirheet 69 60 20.9 % 16.1 % Muotoja mittavirheet 46 65 13.9 % 17.4 % Muut virheet 2 30 0.6 % 8.0 % Yhteensä (kaikki virheet) 330 373 Taulukko 13. VIRHE 2017 (kpl) 2018 (kpl) 2017 2018 Halkeamat 8 36 0.4 % 1.6 % Huokoset 855 1046 46.0 % 47.4 % Sulkeumat 87 165 4.7 % 7.5 % Liittymävirheet 461 581 24.8 % 26.3 % Muotoja mittavirheet 444 366 23.9 % 16.6 % Muut virheet 4 14 0.2 % 0.6 % Yhteensä (kaikki virheet) 1859 2208 100 % 100 % Taulukko 12. Liittymä-, muotoja mittavirheet ovat aiheuttaneet noin 42 % hylkäyksistä ja sulkeumat hieman alle 10 %. TIG hitsauksessa (prosessi 141) hylkäyksiin johtaneet virhetyypit päävirheryhmittäin jaoteltuna. Taulukossa 10 on annettu eniten hylkäyksiin johtaneiden virheiden osuudet prosessin 136 (täytelanka-MAG) osalta. Taulukon 8 mukaan jauhekaarihitsien hylkäys-% vaihteli erittäin paljon tarkasteltuina vuosina ollen v. Taulukkoon 13 on yhdistetty taulukoiden 9-12 tiedot ja sen perusteella huokoset ovat olleet syynä lähes puoleen tehdyistä hylkäyksistä. Jauhekaarihitsauk. Liittymävirheiden (401, 402 ja 4011) osuudet olivat v. Jauhetäytelanka-MAG-hitsauksessa (prosessi 136) hylkäyksiin johtaneet virhetyypit päävirheryhmittäin jaoteltuna. Taulukoissa virheet on jaoteltu SFSEN ISO 6520-1 pääryhmien mukaisesti. VIRHE 2017 (kpl) 2018 (kpl) 2017 2018 Halkeamat 4 3 1.1 % 1.1 % Huokoset 200 157 55.6 % 58.8 % Sulkeumat 25 21 6.9 % 7.9 % Liittymävirheet 85 48 23.6 % 18.0 % Muotoja mittavirheet 46 32 12.8 % 12.0 % Muut virheet 6 0.0 % 2.2 % Yhteensä (kaikki virheet) 380 267 100 % 100 % Taulukko 10. VIRHE 2017 (kpl) 2018 (kpl) 2017 2018 Halkeamat 19 51 0.7 % 1.7 % Huokoset 1231 1387 44.8 % 45.7 % Sulkeumat 273 258 9.9 % 8.5 % Liittymävirheet 650 771 23.6 % 25.4 % Muotoja mittavirheet 554 504 20.1 % 16.6 % Muut virheet 23 62 0.8 % 2.0 % Yhteensä (kaikki virheet) 2750 3033 100 % 100 % mävirheiden vaihtelu eri vuosina on suuri. Vuoden 2017 hitseissä on ollut runsaasti sulkeumia (osuus 27,9 %), kun taas v. 2018 peräti 8,4 %. 2018 18,4 %. Perusteet ja kaarihitsaus (2002)” on tarkasteltu hitsien korjauksiin johtaneiden hitsausvirheiden yleisyyttä Antti Nurmisen tekemällä RT-pöytäkirjojen analysoinnilla. Puikkohitsauksessa (prosessi 111) hylkäyksiin johtaneet virhetyypit päävirheryhmittäin jaoteltuna. Taulukosta 14 nähdään, että tasan puolet hylkäyksistä on liittynyt hitsausoperaattoreiden pätevöittämiseen ja loput ovat jakautuneet lähes tasan vesiputkikattiloihin ja teollisuusputkistoihin liittyneisiin hitsauksiin. Hitsausopetuksen perusoppikirjassa: Juha Lukkari, ”Hitsaustekniikka. Sen mukaan TIG-hitsauksessa (yhteensä 2200 RT-kuvaa) korjaus-% oli 3,2 %, missä liitosvirheiden (401) ja vajaan hitsautumissyvyyden (402) osuus oli jopa 76 % eli selvästi suurempi kuin tässä tutkimuksessa. Hitsausprosesseilla 111, 136, 141 ja yhdistelmäprosesseilla hitsattujen liitosten yhteenlasketut hylkäyksiin johtaneet virhetyypit päävirheryhmittäin jaoteltuna. Liittymävirheiden osuus hylätyissä hitseissä on luokkaa 25-26 % eli hieman suurempi kuin puikkohitsauksessa. VIRHE 2017 (kpl) 2018 (kpl) 2017 2018 Halkeamat 6 3 3.0 % 1.6 % Huokoset 69 35 34.3 % 18.9 % Sulkeumat 56 12 27.9 % 6.5 % Liittymävirheet 35 82 17.4 % 44.3 % Muotoja mittavirheet 18 41 9.0 % 22.2 % Muut virheet 17 12 8.5 % 6.5 % Yhteensä (kaikki virheet) 201 185 100 % 100 % Taulukko 11. Vuoden 2018 jauhekaarihitsit käsitellään erikseen. Vuosien välillä esiintyy suurta vaihtelua. TIGja puikkohitsausprosessien väliset erot olivat Nurmisen mukaan samansuuntaiset kuin tässä tutkimuksessa eli liittymävirheiden osuus oli suurempi TIG-hitsauksessa. Taulukon 12 perusteella huokosten aiheuttamien hylkäysten osuus on pienin, kun hitsaus on usean prosessin yhdistelmänä. Taulukossa 9 on annettu hylkäykseen johtaneiden virheiden osuudet puikkohitsauksessa (prosessi 111) ja sen mukaan erilaiset huokoset ovat aiheuttaneet yli puolet hylkäyksistä molempina vuosina. 2017 23,6 % ja v. 2018 liittymävirheet ovat olleet selkeästi eniten hylkäyksiin (osuus 44,3 %) johtanut virhetyyppi. LiittyTaulukko 9. Yhdistelmäprosesseilla hitsattujen liitosten hylkäyksiin johtaneet virhetyypit päävirheryhmittäin jaoteltuna
Käytännössä tämä merkitsee sitä, että todellinen tuotantohitsien hylkäys-% on taulukossa 8 annettua noin puolet pienempi. Vuoden 2018 jauhekaarihitseissä käytetyt laadunmääritysasiakirjat. Tietämystä voi syventää käymällä IWI-koulutuksen, joka antaa paljon lisätietoa tarkastusmenetelmiin (VT, MT, PT, UT, RT ja ET) liittyen. Osa 1: Teräkset) 53 49.1 % Lopuksi Hitsauksen laadunhallinta vaatii erittäin monialaista tietämystä mm. Timo Kauppi, IWE, IWI-C Oulun yliopisto / Lapin ammattikorkeakoulu timo.kauppi@lapinamk.fi PILAPIIRROS EERO NYKÄNEN PILAPIIRROS EERO NYKÄNEN. Hitsatun rakenteen suunnittelu 4. Hitsausprosessit ja -laitteet 2. Tuotanto ja laatu Koulutukset antavat kohtuullisen hyvät perustiedot myös hitsausvirheistä ja niiden tarkastamisesta rikkomattomalla aineenkoetuksella. Kansainvälisessä hitsauskoordinaattorikoulutuksessa (IWE, IWT, IWS) käydään kattavasti läpi neljä osa-aluetta hitsaukseen ja sen laadunhallintaan liittyen: 1. [ www.hitsaus.net ] 3/ 20 20 9 sessa vaaditaan standardin SFS-EN ISO 14732 (Hitsaushenkilöstö. Osa 6: Kattilan paineenalaisten osien valmistuksen aikainen tarkastus, dokumentointi ja merkintä) 26 24.1 % SFS-EN 13480-5 (Metalliset teollisuusputkistot. Tähän mennessä RT-pöytäkirjojen sisältämän tiedon analysointiin perustuneet kaksi artikkelia eivät ole vielä sisältäneet kovinkaan syvällistä analysointia, mutta sen sijaan arvokasta ja vielä pitkään hyödynnettävissä olevaa perustietoa suomalaisen hitsaavan teollisuuden haasteista tavoiteltaessa ”täydellistä hitsiä”. Metallisten materiaalien mekanisoitu ja automatisoitu hitsaus) mukainen hitsausoperaattorin pätevyys, joka sallii standardin SFS-EN ISO 9606-1 koekappaleeseen perustuvan pätevöittämisen. Jutun kirjoittaja toivookin, että alan yritykset ja hitsausalan kouluttajat pystyvät hyödyntämään tätä tietoa oman toimintansa kehittämisessä. Sulahitsaus. käytettävästä hitsausprosessista, hitsattavasta materiaalista, hitsauksen yhteydessä syntyvistä rasituksista ja hitsausvirheistä. Laatuvaatimus (asiakirja, jossa hyväksymiskriteerit on määritelty) kpl osuus SFS-EN 12952-6 (Vesiputkikattilat ja niihin liittyvät laitteistot. Hitsausoperaattoreiden ja hitsausasettajien pätevyyskokeet. Materiaalien käyttäytyminen hitsauksessa 3. Osa 1: Teräkset) 1 0.9 % SFS-EN ISO 9606-1 (Hitsaajan pätevyyskoe. Kuten aiemmassa jutussa (HT-lehti 1/2018) todettiin, niin tarve näille hitsausvirheiden tarkasteluille heräsi AEL:n IWEja IWIkursseilla hitsausvirheisiin liittyen käydyistä keskusteluista. Taulukko 14. Osa 5: Tarkastus ja testaus) 28 25.9 % SFS-EN 287-1 (Hitsaajan pätevyyskoe. Sulahitsaus
Varmistaa dokumentaation tuotannosta. Suorittaa myös itse visuaalista tarkastusta varmistaakseen WPS:ien oikeellisuudet. Hitsaajat (pätevöitetyt), tuntevat omat kyvyt ja pätevyysalueet siinä, mitä voi hitsa. Aloituspalaverin laatu riippuu yrityksen rutiineista ja kokemuksesta sekä asenteesta. Vanha sanonta kuuluu, että joka huutaa eniten, sitä kuunnellaan, vaikka kokonaisuus kärsisi. Hän olettaa, että tuotteet täyttävät vaatimukset toiminnallisesti ja kestävät käytön rasitukset sekä säilyvät käyttöolosuhteissa suunnitellun käyttöiän ajan. Rohkeutta ja ahkeruutta kyllä löytyi, mutta taitoa hankkia laatuvaatimukset täyttäviä tuotteita puuttui. Aikataulutetaan osakokonaisuudet siten, että ei tulisi kiirettä ja työ etenisi suunnitellusti. Valvoo, että hitsaajat ymmärtävät pienahitsin a-mitan mittaamisen ja hitsauslaadun EN5817 mukaan. Kokonaisaikataulut lyödään lukkoon ja materiaalit laitetaan tilaukseen. Suunnittelun tarkastuksen laatu riippuu yrityksen luomista prosesseista, rutiineista ja asenteesta. Tehdään tarvittavat muutokset ennen työn jatkamista, jos valmistaja vain on riittävän vahva siihen. Tarjouskilpailulla pyritään saamaan optimaalisin lopputuote, siis juuri oikea laatu, ei alieikä ylilaatua ja sitä kautta optimaalinen hinta-laatusuhde. On tehtävä yhteistyötä valmistuksen kanssa vaatimuksista, jotta vältyttäisiin odottamattomilta ongelmilta. Mitenköhän me hitsausammattilaiset olemme varautuneet omalta osaltamme prosessiemme tilaan. Työnsuunnittelu tekee ohjaimet ja työkortit työn sujuvuuden varmistamiseksi. Valvoo, että hitsaajat käyttävät oikeaa WPS hitsille ja oikeita parametrejä. Hän valvoo esivalmisteiden laatua sekä asennusta ja silloitushitsausta sekä opastaa tarvittaessa oikean laadun varmistamiseksi. Avainasiat ja teoria kirjoitettu mustalla, riskit ja huono käytäntö kursiivilla ja hiukan provosoiden. Varataan kapasiteetit tuotannosta. Heidän oikeanlainen johtaminen on tärkeää projektin kunnialliseen loppuunsaattamiseen. Valvoo, että hitsaus tapahtuu oikeassa asennossa. Tiedonjako riippuu henkilöstä ja yrityksen kulttuurista, mikä vaihtelee paljon. Ostajan on tunnettava tuote riittävän hyvin, jotta ymmärtää vaatimukset ja vaatii niitä toimittajilta. Ostajan on ymmärrettävä hintalaatusuhde, ettei halpa tulisi kalliiksi. vielä takaa paljoakaan käytännöstä. Suunnitteluyritys (ser tifioitu) käyttää työssään standardeja, suunnitteluohjelmia ja mahdollisimman kyvykkäitä suunnittelijoita aikaansaamaan optimaalinen tuote, yleensä mahdollisimman kevyenä ja kokonaiskustannukset kurissa, riskinä ylioptimointi. Valitaan pätevä suunnittelija, jolla on kokemusta asiasta tai sitten ensimmäinen vapaana oleva. Osto-osasto suorittaa hankinnat materiaaleille ja mahdolliselle alihankinnalle. Sovitaan laatuosaston kanssa tarkastukset projektin aikana osien laadun varmistamiseksi. Hitsauslaatuhan syntyy tekemällä, ei tarkastamalla. Johtaminen on avainasemassa. Pohdiskelu perustuu vuosikymmenten kokemukseen sadoista tehtaista Suomesta ja maailmalta. Ostaja käyttää yrityksen ohjelmia ja järjestelmiä ostoissaan. Tasapuolisuus on tärkeää! Aloituspalavereissa sovitaan, kuinka tuotteet aiotaan valmistaa ja sovitaan pelisäännöt. Palautteen jalkauttaminen riippuu henkilöiden aktiivisuudesta ja kyvykkyydestä. Laatu riippuu työnsuunnittelijan kyvykkyydestä, kokemuksesta ja asenteesta. Hitsauskoordinoija (sertifioitu), varmistaa, että yrityksellä on tarvittavat hitsausohjeet suunniteltuun tuotantoon sekä ylläpitää hitsaajien pätevyyksiä ja avustaa teknisessä katselmuksessa hitsausasioissa. Varmistaa, että ohjeistus tuotannossa on sillä tasolla, että hitsaajilla on tieto ja mahdollisuus oikeanlaiseen lopputulokseen. Varmistetaan hitsaajille ja muille työntekijöille ergonomiset ja turvalliset työskentelypisteet. On huomioitava isossa organisaatiossa erilaiset persoonat. Sovitaan tuotteitten merkitseminen ja jäljittäminen kustannustehokkaasti. [ www.hitsaus.net ] 3/ 20 20 10 Pohdiskelen tässä artikkelissa hiukan hitsauksen laatua, asetettujen tai oletettujen vaatimusten täyttymistä. Se takaa perusasiat, mutta laatukulttuuri on yrityksen päivittäisissä rutiineissa. Teknisessä katselmuksessa varmistetaan, että vaatimukset löytyvät piirustuksista selkeästi, tuotteet ovat valmistettavissa, kaikkia tarvittavia materiaaleja löytyy toimittajilta järkevään hintaan ja oikeat hitsausohjeet löytyvät kaikkiin liitoksiin. Parhaiten pärjäävät yritykset, jotka ovat kehittäneet selkeät muutosprosessit toimintaansa. Laaditaan ostotilaukset vaatimuksineen ja aikatauluineen. Työnsuunnittelu varmistaa esivalmisteet mahdollisimman pitkälle, jotta hitsaaja voi keskittyä vain omaan työhönsä eli hitsata vaatimusten mukaisia hitsejä oikeaan paikkaan. Valmistaja tekee tarjouksen ja parhaan hinnan antaja saa kaupan (yleensä on halvin). Valvoo, että hitsien aloitusja lopetuskohdat sekä nurkat täyttävät vaatimukset. Aloituspalaverissa sovitaan tärkeät asiat: Toiminnallisuus, kestävyys ja säilyvyys sekä aikataulu. Varmistetaan, että piirustuksista selviää kaikkien detaljien tiedot. On järjestämässä NDT-tarkastuksia siten, että jäähtymisajat ja laajuus täyttyvät. Sertifikaatti ei valitettavasti Pohdiskelua, mistä laadukas hitsaustyö muodostuu??. Pyritään välttämään muutoksia, koska ne aiheuttavat paljon kustannuksia ja myös laatuongelmia. Mielenkiintoista nähdä, johtuvatko ongelmat hitsauksesta, vai voisiko ongelmiin löytyä syytä myös muualta. Rutiinit vaihtelevat paljon. Valmistava (sertifioitu) yritys valmistaa tuotteet itse turvallisesti tai käyttää siinä alihankkijoita. Palaute suunnittelijalle menee yleensä rutiininomaisesti ja henkilökohtaisesti. Siinä valitaan sopivat kokonaisuudet tuotteesta, materiaaleista tai pintakäsittelystä riippuen. Asiakas haluaa tuotteen tai kokonaisuuden, jolla hän voi aikaansaada haluamaansa tulosta. On muistettava, että jos kumartaa yhteen suuntaan, pyllistää toiseen. Ostajan on tunnettava toimittajakenttä riittävän hyvin pystyäkseen ostamaan oikein. Kommunikaatio asiakkaan, toimittajan ja valmistajan välillä on niin hyvää, kuin suunnitteluyritys on prosesseissaan määritellyt sekä suunnittelijan extrotai introverttiydestä ja rutiineista riippuen. Valitaan standardit, joita seurataan ja valitaan vaadittu toteutustaso sekä ohjelmat, joilla tuote suunnitellaan ja piirretään. Vastuut sovitaan valmistavan yrityksen rutiinien mukaisesti. Tilastoi hitsauslaatua, jotta osaa tehdä tarvittavat korjaukset hitsausprosessiin. Huomioidaan materiaalien ja osien saapumiset, valmistuskapasiteetit, pintakäsittelyaikataulu ja lopputuotteen toimitusaika asiakkaalle. Raimo Mäki-Reini Suomen Huoltovarmuuskeskuksen (HVK) ostoprosessit olivat hukassa ja siitä aiheutui isot harmit
Ovat jatkuvassa yhteydessä tuotantoon ja kuormitukseen varmistaakseen, että vaaditut tarkastukset tulevat suoritetuksi, omassa konepajassa ja mahdollisesti alihankinnassa. Jos tunnet piston sydämessä ja huomaat poikkeaman prosesseissasi, laita se kuntoon, lopputulos paranee ja nukut yösi paljon paremmin. Tiedän kuitenkin myös kokemuksesta, ettei kaikissa yrityksissä olla siinä aina onnistuttu. Tuntevat standardin EN 5817 vaatimukset teoriassa ja käytännössä siten, että ymmärtävät, koska hitsin laatu täyttää vaatimukset. Ymmärtävät hitsauslaitteen ja oheistyökalujen huollon vaikutuksen hitsin laatuun. Hitsauksessa itse hitsaus on vain pieni murto-osa koko hitsausja valmistusprosessia, kuten yllä olevissa pohdiskeluissa havaitaan. Loppuyhteenveto Asiathan ovat itsestäänselvyyksiä ja ovat kunnossa kaikissa Suomen hitsaavissa tehtaissa, mutta kursiivi teksti huutaa: Riskit ovat suuret! Tarttiskos tehdä jotain, ettei jossakin vaiheessa kävisi HVK:t. Lopuksi oheinen vanha kuvasarja kuvastaa hyvin kommunikaation tärkeyttä myös hitsausprosesseissa. Dokumentoi aktiivisesti, ettei vaadittuja raportteja jää kirjoittamatta. Pintakäsittely suorittaa maalauksen valvotuissa olosuhteissa huomioiden lämpötilan, kosteuden, puhtauden, puhallusasteen, Lost in transition … maalausprosessin ja kuivakalvon paksuuden. Varmistavat, että tarkastusvälineistö on kalibroitu ja huollettu. Raimo Mäki-Reini Inspection Manager Wärtsilä Finland Oy raimo.maki-reini@wartsila.com Artikkeli voitti Hitsaustekniikkalehden järjestämän kirjoituskilpailun ensimmäisen osan.. Tarkastajat (sertifioidut level 2), tuntevat tarkastussuunnitelman, jonka suunnittelija on laatinut standardin mukaan. Tarkastavat myös tehdyt korjaustyöt huomioiden, ettei korjauksissa ole tullut uusia vikoja. Muokkaa ohjeistusta havaintojensa perusteella ja kommunikoi avainhenkilöille. Osaavat valita oikean WPS:n hitsiin. Osaavat lukea piirustuksia, mitat, käännökset ja hitsien mitat. Huomioi eri pakkausvaatimukset ja kommunikoi ne tarkasti tuotannon kanssa. [ www.hitsaus.net ] 3/ 20 20 11 ta missäkin asennossa. Jos yksi osa-alue toimii huonosti, koko prosessi kärsii. Kommunikoivat tuotannon kanssa siten, että hitsauslaatu paranee systemaattisesti. Logistiikka varmistaa, että tuotteet on kiinnitetty kuljetuksen aikana siten, että ne kestävät kuljetuksen työmaalle saakka. Osaavat hitsauksen teoriaa siten, että ymmärtävät hitsin laatuvaatimukset. Onneksi kuitenkin suurimmassa osassa yrityksissä on nämä asiat huomioitu hyvin, ja ongelmilta vältytään. Varmistaa, että pakkaukset suoritetaan vasta kuivuneille tuotteille
Simulaatiomalli LUT:n Hitsaustekniikan laboratorion jigittömästä monirobottihitsausasemasta. lähestymispisteet, liikeja hitsausnopeudet, kallistusja kuljetuskulmat sekä palkomäärät. Simuloimalla voidaan luoda roboteille liikeohjelmat hyvinkin nopeasti ja tarkasti. olevan kiinnitettyinä kokoonpanoon esim. Simulaatiomalliin tuodun työkappaleen CAD-mallin muotojen perusteella simulaatioohjelma osaa etsiä hitsausliitokset sujuvasti ja luoda hitsien mukaisesti liikeradat hitsausrobotille, joten ohjelmoijan tehtäväksi jää lähinnä valita oikea hitsausjärjestys suunnittelutietojen mukaan. Laadukkaan lopputuloksen aikaansaaminen edellyttää sekä hitsaustuotantoon että -prosessiin liittyvien tekijöiden ja parametrien hallintaa, mikä mahdollistaa useissa tapauksissa haastavien yksittäisja piensarjojen kilpailukykyisen valmistamisen jatkossakin suomalaisissa konepajoissa. [ www.hitsaus.net ] 3/ 20 20 12 Simulointi ja ohjelmointi Hitsauksen simulointi sisältää sekä robottihitsauksen simuloinnin että hitsausprosessin simuloinnin. Robottihitsauksen simuloinnilla ja etäohjelmoinnilla saadaan monia etuja hitsausrobottien on-line -ohjelmointiin verrattuna. LUT-yliopiston WMS-yksikön DigRob – Digitalisoitu robottihitsaus vaativiin sovelluksiin -hankkeessa onkin ollut tavoitteena kehittää digitaalista hitsaustuotantoa siten, että työkappale voidaan valmistaa kokonaan simuloimalla tehdyn robottihitsausohjelman perusteella halutun laatutason mukaiseksi, mutta samalla läpimenoaikoja ja kustannuksia laskien. Kuva 1. jigien avulla ennen silloitusta ja hitsausta. Simuloinnin etuihin kuuluu myös se, että yksittäisen robotin tai useampien robottien asennot voidaan määrittää helposti niin, että vältytään törmäyksiltä robottihitsausasemassa ja varmistetaan luoksepäästävyys sekä silloittaessa että hitsattaessa. Tavoitteen saavuttamiseksi DigRob-projektissa on tutkittu jigitöntä hit. Perinteinen tapa simuloida robottihitsausta on ollut luoda valmiille työkappaleelle tai sen eri kokoonpanovaiheille hitsausohjelmat miettimättä kuitenkaan työkappaleen osien automatisoitua kuljettamista kokoonpanoon. Eli käytännössä osat on ajateltu Digitaalinen laadunhallinta hitsaustuotannossa Tuomas Skriko, Timo Björk, Esa Hiltunen, Antti Ahola, Sakari Penttilä, Hannu Lund LUT-yliopiston Hitsaustekniikan, Teräsrakenteiden ja Lasertyöstön laboratorioiden muodostama WMS (Welded Metal Structures) -yksikkö tutkii jigittömän (hitsaus ilman hitsauskiinnitintä) monirobottihitsauksen laadunhallintaa osana koko hitsaavan tuotantoketjun digitalisointia. Hitsausliikeratoja luodessa voidaan automaattisesti määrittää esim
työkappaleen CAD-mallin tuonti simulaatio-ohjelmaan, 2. Datan siirtonopeus määräytyy skannaustaajuuden (Hz) sekä mitattavan alueen leveyden (pikseliä/mm) mukaan. Tarpeen mukaan sovitusvirheitä voidaan korjata, jolloin säästytään turhalta työltä ja vähennetään korjauskustannuksia sekä hukkaa. [ www.hitsaus.net ] 3/ 20 20 13 sausta (hitsaus ilman kiinnitintä) monirobottiasemassa. Poikittainen jäännösjännitysjakauma levyn yläpinnalla hitsin rajaviivalta levyn reunan suuntaan (A -> B). Jigittömän monirobottihitsausaseman simulaatiomalli on esitetty kuvassa 1. Simuloinnin avulla tapahtuva ennakointi mahdollistaa railomuodot, jotka vastaavat mahdollisimman ideaalista tilaa ja toisaalta ennakoinnilla voidaan varmistaa lopputuotteen paras mahdollinen rakenteellinen toiminta. DigRob-hankkeessa on tutkittu mm. Kuvassa 5 on esitetty LUT:n laboratoriotesteissä käytetty Micro-Epsilonin ScanControl 296050 -anturi, joka oli kiinnitettynä hitsausrobotin polttimeen mittauksen aikana. Siltahitsi jäähtyy tietenkin jatkuvaa hitsiä nopeammin.. Jigittömän hitsauksen simuloinnissa jigit korvattiin magneettitarraimella varustetulla kappaleenkäsittelyrobotilla, joka poimii työkappaleen osat osamakasiinistä ja kuljettaa ne magneettikiinnittimillä varustetulle käsittelypöydälle kokoonpanon silloitusta ja hitsausta varten. Väsyminen on usein se tärkein kriteeri, miksi jäännösjännitykset tulisi tietää jo suunnitteluvaiheessa mahdollisimman hyvin. Hitsaustuotannon simuloinnin, ohjelmoinnin ja anturoinnin lisäksi myös hitsausprosessin simulointi on tärkeässä osassa muodonmuutosten ennakoimiseksi ja hallitsemiseksi siten, että sen avulla on mahdollista toteuttaa hitsaus onnistuneesti [2]. ohjelman testaus ja ajo robottiasemassa. Tutkimuksissa LUT:n Hitsaustekniikan laboratorion monirobottiasemasta luotiin simulaatiomalli Delfoi Robotics 4.1 -ohjelmistolla, jossa jigittömän hitsauksen periaatteita pystyttiin testaamaan ja analysoimaan ennen laboratorion monirobottiaseman muuttamista jigittömään hitsaukseen soveltuvaksi. Anturointia ja mittauksia voidaan toteuttaa myös ennen hitsausta tai sen aikana. Lisäksi voidaan tehdä liikeohjelmat myös paikoitusten ja hitsausliitosten skannaamiselle laser-anturilla, jolloin on mahdollista tarkkailla ja hallita sekä paikoituksen että hitsauksen laatua [1]. robottiohjelmien kääntö simulaatiosta etäohjelmaksi, 5. Anturi mittaa 1280 pikseliä/viiva ja mittaustaajuus on maksimissaan 2000 Hz. Mittausalueen leveys on 40-60 mm kyseisellä optiikalla, jolloin resoluutioksi tulee teoriassa 4 µm. LUT:n Teräsrakenteiden laboratoriossa kehitetty 4R-väsymismitoitusmenetelmä pystyy hyödyntämään simuloinnilla määritettyjen jäännösjännitysten vaikutuksen hitsausliitoksen/rakennedetaljin kestoikään, joten etenkin kuvan 3 mukaisten hitsin rajaviivaa vastaan kohtisuorien jäännösjännitysten määritys on tärkeää. Anturointi Hitsauksen ja hitsausliitoksen laatua voidaan analysoida muodostuneen hitsin pintageometrian perusteella skannaamalla hitsattu liitos robottiin kiinnitetyllä lasertriangulaatioon perustuvalla laserviiva-anturilla. Näin pystytään ennakoimaan ja hallitsemaan hitsauksessa syntyviä muodonmuutoksia. Mittausdata saadaan siirrettyä tietokoneelle ja analysointiohjelmistolle muutaman millisekunnin viiveellä PoEdatansiirtokaapelin ja laboratorion lähiverkon avulla. kappaleenkäsittelyrobotin paikoitusliikeratojen teko, 3. Kaikkien liitosten muodonmuutoksia ei voida kompensoida ennakoilla, mutta erityisen tärkeä ennakointi on silloitusvaiheessa silloin, kun muodonmuutokset vaikuttavat osien yhteensopivuuteen ja hitsattavien osien railomuotoihin. DigRob-projektiin liittyvässä jigittömässä monirobottihitsausasemassa on mahdollista muuttaa kappaleen Kuva 4. etäohjelman siirto robottiohjaimelle, 6. Siksi juuri silloitusten aiheuttamien muodonmuutosten simulointi on erityisen tärkeää digitalisoidussa tuotannossa ja tätä asiaa on tutkittu maailmalla varsin vähän [3]. Muodonmuutosten lisäksi jäännösjännitysten synty on tärkeää rakenteen suorituskyvyn kannalta. Myös jatkuvan hitsauksen aiheuttama mahdollinen perusaineen pehmeneminen pitkien jäähtymisaikojen seurauksena pitää ottaa huomioon erityisesti käytettäessä suorakarkaistuja lujia teräksiä. hitsausrobotin silloitusja hitsausohjelmien teko, 4. kuvan 2 mukaisesti silloitushitsien järjestyksen vaikutusta muodonmuutoksiin ennakoiden hallitsemiseksi. Tällöin datan perusteella voidaan arvioida, onnistuuko hitsaus automatisoidusti kyseisellä asetuksella. Mikäli hitsattavaan osaan ei tule muita liitoksia, muodonmuutoksilla ei ole välttämättä niin suurta haitallista vaikutusta digitalisoidussa tuotannossa kuin siinä tilanteessa, jossa silloituksen aiheuttamat muodonmuutokset muuttavat silloituksen kautta syntyvien uusien railojen tilavuutta ja asemaa, mikä pahimmassa tapauksessa tarkoittaa liitettävien osien toisiinsa törmäämistä. jaottelun mukaisesti. Anturi voidaan kytkeä PoE:llä varustetun 1-Gigabit Ethernet (RJ44) -liitännän kautta tietokoneeseen tai tarvittaessa myös suoraan robottiin. Työvaiheet jigittömän hitsauksen simuloinnista työkappaleen valmistamiseen oikeassa robottiasemassa ovat käytännössä seuraavanlaiset: 1. Kuva 2. Edellä kuvatulla lasertriangulaatiomenetelmällä on muun muassa mahdollista mitata osien sovitus ja ennakko ennen hitsausta. Tämä pitää ottaa huomioon, sillä esim. Kuva 3. Jäännösjännityksissä tietenkin lopullinen hitsauksen jälkeinen tilanne on tärkeää, ja erittäin oleellista on tunnistaa primääri-, sekundäärija tertiääritason jäännösjännitykset, koska niiden superponoituminen ulkoiseen kuormaan määräytyy ko. Siltahitsien vaikutus muodonmuutoksiin (väreinä ja muodonmuutosta liioitellen). Kuvassa esitetty rakenne voi deformoitua vapaasti, joten kuvan poikittainen jännitysjakauma edustaa lähinnä poikkileikkauksessa tasapainossa olevaa tertiäärijännitystä levyn yläpinnassa. Silloituksessa hitsi jäähtyy kuvan 4 mukaisesti jatkuvaa hitsiä merkittävästi nopeammin, eli silloitushitseissä t 8/5 -ajat ovat lyhyempiä. korotettujen työlämpötilojen käyttö hankaloittaa tuotannon digitalisointia. Simulaatio-ohjelmaan kehitettiin toiminto, jolla voidaan anturoinnista saatavan mittausdatan perusteella muuttaa hitsattavien osien asentoa ja paikkaa suunnittelutietoja vastaaviksi
Erillisiä antureita on monentyyppisiä ja ne soveltuvat erilaisten parametrien ja ominaisuuksien mittaamiseen. Lisäksi antureilla on mahdollista mitata lämmön jakautuminen rakenteissa, minkä perusteella voidaan tarkastella ja arvioida syntynyttä laatua datassa esiintyvien poikkeamien avulla. erilaiset optiset laitteet (esim. Lämpöantureilla on mahdollista määrittää jäähtymisaika t 8/5 , jonka perusteella voidaan arvioida kyseiseen kohteeseen syntynyt mikrorakenne ja täten hitsausliitoksen metallurgiset ominaisuudet. Anturidataa voidaan myös kerätä ja hyödyntää myös hitsauksen aikana. Hitsausrobotin polttimeen asennettua laserviiva-anturia voidaan käyttää mm. [ www.hitsaus.net ] 3/ 20 20 14 paikoitus oikeaksi ennen hitsausta muuttamalla kappaleenkäsittelyrobotissa olevan osan paikkaa laser-anturilta saadun paikkatiedon perusteella. infrapunasäteilyyn perustuvaa lämpötilajakauma-anturia tai lämpökameraa, kuva 6. kamerat) sekä akustiseen emissioon, ultraääneen, magneettikentän muutoksiin ja radiografiaan perustuvat anturit. Tällaisia antureita ovat mm. Pienahitsin liittymiskulma ja profiili määritetyssä leikkauskohdassa sekä liittymiskulman tilastollinen jakauma ja jakauma hitsin pituudelta (Winteria-käyttöliittymä).. Yleisin data on hitsauksen prosessiparametrien (virta, jännite, langansyöttö, kaasunvirtaus, …) tallennus hitsauksen aikana. Kuva 7. Kuva 8. Laatu Ruotsalaisen Winteria Ab:n toimittamalla järjestelmällä voidaan mitata hitsin ominaisuuksia joko suoraan hitsausprosessin aikana tai vaihtoehtoisesti erikseen jälkikäteen. Menetelmä perustuu laserviivaskannauksella mitatun datan reaaliaikaiseen analysointiin. Tällöin voidaan käyttää esim. Kuvassa 7 on esitetty syntyvän hitsin a-mitan, kuvassa 8 liittymiskulman ja kuvassa 9 rajaviivapyöristyksen määritys kahden risteävän levyn pienahitsille. Kuva 6. Lisäksi erillisiä antureita voidaan käyttää mittaamaan ja arvioimaan muun muassa hitsin sisäistä laatua. hitsausliitoksen pintageometrian mittaukseen. Tarvittaessa poikkeamakohdat voidaan tarkastaa ja laatu varmistaa NDT-menetelmillä. Lämpökamerakuva hitsaustapahtumasta. Kuva 5. Pienahitsin profiili ja a-mitta määritetyssä leikkauskohdassa sekä a-mitan tilastollinen jakauma ja jakauma hitsin pituudelta (Winteria-käyttöliittymä)
Nykänen, T. Lund, Development of a multi-robot welding cell for jigless welding, Master’s thesis, LUT University (2019). Constr. Mater. Kuva 9. Mourujär vi, J. kovuusmittauksista Pavlina:n muunnosyhtälön [8] avulla määritettynä), ja kun jäännösjännitykset . http://urn.fi/ URN:NBN:fi-fe2018052524738. Tiedettäessä materiaalin lujuus R m hitsin rajaviivalla (esim. Fricke, Fatigue Assessment of Welded Joints by Local Approaches, 2nd edition, Woodhead Publishing, Cambridge (2006). [5] M. Mater. doi:10.1111/ffe.12531. Ghafouri, H. [ www.hitsaus.net ] 3/ 20 20 15 Erityisen kiinnostavia ovat hitsin rajaviivapyöristys ja liittymiskulma. [8] E.J. [3] M. (2020) (Accepted for publication). Esimerkiksi kyseiselle hitsille voidaan käyttää Anthens:n lauseketta poikittaisen kalvojännityksen aiheuttaman lovivaikutuksen määrittämiselle: K t = 1+0.728 ( t– r ) 0.382 (sin b) 0.932 , missä r on hitsin rajaviiva pyöristys, t on levynpaksuus ja b on hitsin liittymiskulma rajaviivalla [7]. 39 (2016) 566–582. 101 (2017) 177–191. doi:10.1016/j.ijfatigue.2016.12.031. [9] T. Björk, A new proposal for assessment of the fatigue strength of steel butt-welded joints improved by peening (HFMI) under constant amplitude tensile loading, Fatigue Fract. Lähteet [1] H. http:// urn.fi/URN:NBN:fi-fe201902155078. Ahola, T. Larkiola, T. Pavlina, C.J. J. Björk, Finite element simulation of welding distortions in ultra-high strength steel S960 MC including comprehensive thermal and solid-state phase transformation models, Eng. Björk, Neural network-based assessment of the stress concentration factor in a T-welded joint, J. Nykänen, T. Mater. Eng. doi:10.1016/j.jcsr.2016.09.024. 138 (2017) 488–498. Per form. van Tyne, Correlation of Yield Strength and Tensile Strength with Hardness for Steels, J. Struct. Dabiri, M. Struct. Pienahitsin rajaviivapyöristys ja profiili määritetyssä leikkauskohdassa sekä rajaviivapyöristyksen tilastollinen jakauma ja jakauma hitsin pituudelta (Winteria-käyttöliittymä). Ghafouri, Solid-state phase transformation incorporated welding simulation and prediction of residual stresses and deformations of ultra-high strength steel Strenx®960 MC, Master’s thesis, LUT University (2018). Ghafouri, H. Rohani Raftar, T. Tuomas Skriko, Tutkijatohtori, IWE Timo Björk, Professori, IWE Esa Hiltunen, Laboratorioinsinööri, IWE Antti Ahola, Nuorempi tutkija Sakari Penttilä, Nuorempi tutkija, IWE Hannu Lund, Tutkimusassistentti LUT-yliopisto Lappeenranta etunimi.sukunimi@lut.fi. [4] A. Constr. Fatigue. doi:10.1016/j.jcsr.2017.08.009. 128 (2017) 567–578. 17 (2008) 888–893. Björk, Effect of loading type on the fatigue strength of asymmetric and symmetric transverse non-load carrying attachments, Fatigue Fract. Ahola, Fatigue assessment of welded joints under variable amplitude loading using a novel notch stress approach, Int. Steel Res. Ghafouri, J. Eng. Ahn, J. doi:10.1111/ffe.12377. [10] T. [2] M. Dabiri, M. Struct. Mettänen, T. Eng. [6] M. Björk, A. Björk, Utilizing artificial neural networks for stress concentration factor calculation in butt welds, J. Jo pelkästään lovijännityskertoimen (K t ) tiedostaminen kertoo syntyvästä laadusta. 40 (2017) 670–682. [7] D. Nykänen, H. kohdan väsymiskestävyys 4Rmenetelmää soveltaen [9, 10]. res on määritetty edellä kuvatusti simuloinnilla, voidaan esimerkiksi FEM:stä saatavan ulkoisen kuormituksen aiheuttaman lovijännitysvaihtelun ??k ja sen jännityssuhteen R avulla määrittää ko. Niiden aiheuttaman lovivaikutuksen määrittämiseksi voidaan soveltaa joko paikallista FEM[4] tai ANNlaskentaa [5, 6] tai analyyttisiä lausekkeita. Näin digitalisoidun laadunmäärityksen avulla voidaan tuottaa väsymiskestävyysarvioita rakenteen eri kohdista jo heti hitsauksen yhteydessä. Rohani Raftar, T. Sonsino, W. Steel Res. doi:10.1007/s11665-008-9225-5. Tätä mittausjärjestelmän tuottamaan laatua hyödynnetään jatkossa väsymiskestävyyden määrityksen lisäksi myös robottihitsausjärjestelmän adaptiivisessa ohjauksessa. Radaj, C.M
Yrityksessä on töissä 4 henkilöä. Kuvausnopeus ja tarkkuus mahdollistavat kappaleiden nopean mittauksen toistettavasti. Visuaalisella tarkastuksella nähdään hitsin pinnassa olevat virheet. Winterian laitteisto skannaamassa hitsiä. Tässä artikkelissa esitellään ja testataan ruotsalaisen Winterian laitteisto hitsien visuaalisen tarkastuksen automatisointiin. Laserviiva-anturi mahdollistaa tyypillisesti nopean jatkuvan mittauksen tarkasti. Tarkastuksen automatisointi on ollut käytössä vain erityistapauksissa. Silmämääräisen tarkastuksen automatisointi Tuomo Rautava, Esa Hiltunen ja Sakari Penttilä Hitsien silmämääräinen tarkastus (VT, Visual testing) on perinteisesti suoritettu koulutetun ja sertifioidun tarkastajan toimesta erilaisia mekaanisia mittalaitteita apuna käyttäen. [ www.hitsaus.net ] Silmämääräinen tarkastus Silmämääräinen tarkastus on yksi NDT-menetelmä hitsien laadun tarkastamiseen. 3/ 20 20 16. Winteria ja hitsin VTtarkastus Winterian laitteistolla robotisoidusti Winteria AB on ruotsalainen vuonna 2016 perustettu yritys, jonka pääkonttori on Hudiksvallassa ja lisäksi toimisto Tukholmassa. Yleisesti visuaalisen tarkastuksen tarkkuutena on pidetty, että ilman optisia apuvälineitä ihmissilmä pystyy havaitsemaan virheen, jonka leveys on noin 0,05 mm tai jonka halkaisija on noin 0,10 mm. Esimerkkinä Winterian käyttämä anturi pystyy tuottamaan kuvaa jopa 2000 Hz taajuudella, erottelukyvyn ollessa 4 µm (0,004 mm). Apuvälineinä voidaan käyttää lisävalaistusta, työntömittaa, suurennuslasia, hitsimittoja, tulkkeja, profiilikampaa yms. Yritys on erikoistunut hitsaukseen liittyvän automaattisen laadunvalvonnan kehittämiseen. Hitsien automaattinen visuaalinen tarkastus Winterian laitteistolla perustuu kaupallisesti saatavaan laserviiva-anturiin (laser triangulaatio). Winteria käyttää laitteessaan Micro-Epsilonin laserviiva-anturia. Kuva 1. Lisäksi kohteen ollessa vaikeasti luokse päästävissä, voidaan käyttää apuna peilejä ja endoskooppia
Ohjelmistosta löytyvät seuraavat standardit ja niitä vastaavat laatuluokat: . qProcess-hitsausprosessin hitsausparametrien tallentaminen qSTAT-moduuli tarjoaa työkalut erilaisten mitattujen suureiden (esim. Kuvassa 1 nähdään Winterian anturi skannaamassa hitsiä, ja kuvassa 2 LUT:n Esa Hiltunen ohjelmoi robottia skannaamaan hitsiä. qCut-leikatujen osien leikkausjäljen tarkastaminen . Tämä liite perustuu juuri Volvo Groupin standardiin 181-00004. [ www.hitsaus.net ] 3/ 20 20 17 Kuva 3. Volvo Group STD 181-0004: VB, VC ja VD Ohjelmistossa mukana oleva Volvo Groupin vuonna 2008 esitelty hitsiluokkastandardi on kaikkien saatavilla verkossa. LUT:n Esa Hiltunen ohjelmoi robottia skannaamaan hitsin.. Winterian analysointiosuus Skannausohjelmistolla (Acquisition) skannataan hitsi ja skannauksen jälkeen nähdään heti, mitä virheitä hitsistä löytyy, kuva 3. Tarvittaessa voidaan myös tehdä skannaus ennen hitsausta, mikäli on tarpeen tarkastella hitsausrailoa, sen geometriaa tai esimerkiksi tilannetta ennen ja jälkeen hitsauksen. Nykyiseen SFS-EN ISO 5817 standardiin on lisätty Liite C, joka sisältää lisävaatimuksia väsyttävästi kuormitetuille hitseille. Winterian laitteistoa voidaan käyttää sarjatuotannossa laadunvarmistukseen tai sitä voidaan hyödyntää uusille tuotteille oikeiden hitsausarvojen hakemisessa. Kuvassa analysoitu a-mittaa. Kuva 2. Syy sen kehittämiselle on ollut se, että on havaittu, että standardin SFS-EN ISO 5817 mukaisten hitsiluokkien vaatimusten ja hitsien väsymiskestävyyden välinen korrelaatio on ollut huono. a-mitta, kuvun korkeus yms.) tilastolliseen analysointiin. SFS-EN ISO 5817: B, C ja D . Kuva 4. Winterian tapauksessa anturia käytetään hitsauksen jälkeen skannaamalla hitsi robotisoidusti. Usein voidaan käyttää samaa robottiohjelmaa skannaukseen muuttamalla työkalupisteeksi polttimen sijaan laserviivan sijainti. Käsin liikuteltava skannauslaite Winteria FLEX TM on tulossa valmistajalta keväällä 2020. Skannausvaiheessa valittu laatuluokka voidaan tarvittaessa muuttaa jälkikäteen, ja hitsi voidaan tarvittaessa analysoida toisen standardin mukaan. Käyttäjä valitsee, minkä standardin ja laatuluokan mukaan hitsi analysoidaan. qBend-taivutetun osan mittojen tarkastaminen taivutuksen jälkeen . Skannausohjelman (WINTERIA Acquisition) näkymä hitsin skannauksen jälkeen. WINTERIA Analysis –ohjelman näkymä. Ohjelmistossa on seuraavat moduulit saatavilla: . Hitsausvirheiden tarkempi analysointi tapahtuu skannauksen jälkeen Analysis-ohjelmalla, kuva 4. qJoint-railomuodon tarkastus ennen hitsausta . qWeld-hitsin tarkastaminen hitsauksen jälkeen Lisäksi suunnitteilla on seuraavat moduulit:
Levy 28793 pinta. Kappaleet tarkistettiin SFS-EN ISO 5817: C -luokan mukaan. Silmämääräinen tarkastus Tarkastaja: Hyväksytty/ hylätty (hitsiluokka C) Winterian tarkastus Winteria: Hyväksytty/ hylätty (hitsiluokka C) Sijainti hitsin pituussuunnassa (mm) Muuta Vajaa kupu (511) Hylätty Reunahaava (501) Hylätty 45-65 Roiskeita (602) Ei tunnistanut Standardi 5817 ei ota kantaa hyväksymisrajojen suhteen Kuva 5. Testit olivat osa Business Finlandin rahoittamaa DigRobprojektia, jossa on haettu kokonaisvaltaisesti keinoja hitsauksen automatisointiin. Testit LUT:ssa Hitsausvirheitä sisältävät kappaleet (kaksi levykappaletta sekä T-liitos) skannattiin LUT:n Winterian laitteistolla ja data analysoitiin sen jälkeen Winterian ohjelmistolla. Levy 28794 pinta. Winterian järjestelmällä havaittavat virhetyypit. Levy 28793 pinta. Taulukko perustuu Winterialta saatuihin tietoihin. SFS-EN ISO 6520-1 Viitenumero Virhetyyppi 5011/5012 Jatkuva/katkonainen reunahaava 5013/515 Juurenpuoleiset reunahaavat/Vajaa juuri 502/503 Korkea kupu/korkea kupu pienahitsissä 504 Korkea juurikupu 5051 Jyrkkä liittymiskulma 5052 Jyrkkä liittymissäde 509/511 Vajonnut hitsi/vajaa kupu 510 Läpivalunut hitsi 512 Kateettipoikkeama 5213/5214 Liian pieni/suuri a-mitta 5071/5072 Levyjen/putkien tasomainen sovitusvirhe Kuva 6. Näin voidaan esimerkiksi analysoida sitä, että kuinka paljon kaiken kaikkiaan tuotannossa hitsataan ylisuurta a-mittaa tai että onko prosessi itsessään vakaa tilastollisesti tarkasteltuna. Taulukkoon 1 on koottu hitsausvirhetyypit, jotka voidaan havaita ohjelmistolla. Kappaleiden skannausta varten robotille tehtiin ohjelma, joka skannasi kappaleiden hitsit. Taulukko 1. Kyseisestä kohdasta tehtiin Turun AMK:ssa vielä tarkistusmittauksia ns. [ www.hitsaus.net ] 3/ 20 20 18 Taulukko 3. Päittäishitseistä au. INOX-mitalla, jolloin saatiin kuvun korkeudeksi max 4,5 mm Hiontajälki (604) Reunahaava (501) 235-265 Standardi 5817 ei ota kantaa hiontajälkeen Roiskeita (602) Ei tunnistanut Paikoin Standardi 5817 ei ota kantaa hyväksymysrajojen suhteen Taulukko 2. Silmämääräinen tarkastus Tarkastaja: Hyväksytty/ hylätty (hitsiluokka C) Winterian tarkastus Winteria: Hyväksytty/ hylätty (hitsiluokka C) Sijainti hitsin pituussuunnassa (mm) Muuta Reunahaava (5011) Hyväksytty Reunahaava (501) Hylätty 30-70 VT tarkastajan kommentti: Tässä reuna on terävä, mutta näin lievä reunahaava olisi yleisesti hyväksyttävä Korkeakupu (502) Maksimikorkeus 4,45 mm Hyväksytty Mittasi maksimi kuvun korkeudeksi yksittäisessä kohdassa 5 mm Hylätty 175-205 C-hitsiluokan mukaan maksimi kuvun korkeus on 4,5 mm. Levy 28794 pinta