Näiden lisäksi komiteat, klubit ja paikallisosastot ovat järjestäneet tapahtumia juhlavuoden teemalla tai siitä riippumatta. Kausi jatkuu heti helmikuun alkupuolella. Missiomme kiertueella oli hitsaustiedon levittämisen lisäksi toimintamme tunnetuksi tekeminen ja uusien jäsenten hankinta. Siinä päätoimittaja sekä entiset ja nykyiset puheenjohtajat, toiminnanjohtajat ja muut avainhenkilömme katsoivat taaksepäin ja muistelivat menneitä. Kaikki osallistuvat hitsauksesta kertovaan tietoiskuun ja pääsivät kokeilemaan virtuaalista hitsauslaitetta. Lämmin kiitos myös koulujen ja oppilaitosten johdolle, opettajille ja opinto-ohjaajille ja tilat käyttöömme luovuttaneille kouluille ja oppilaitoksille – sekä tietenkin innostuneille ja tiedonhaluisille koululaisille ja opiskelijoille. Eräs mittavimpia juhlavuoden ponnistuksia oli kuitenkin SHY:n ja Kemppi Oy:n yhteinen Roadshow 2019 -kiertue. Omat resurssimme eivät olisi riittäneet kiertueen toteuttamiseen tässä laajuudessa. Juhlavuoden päättyessä on syytä kääntää katse tulevaisuuteen ja heittää haaste myös muille lähes 150 jäsenyrityksellemme: Olemme valmiit myös jatkossa vastaaviin tai pienempiin yhteishankkeisiin hitsauksen, pinnoituksen ja automaation ym. Myös ensi vuosi lähtee vauhdikkaasti käyntiin SHY:n ja yhteistyökumppaniemme järjestämien tapahtumien merkeissä. Tässä onnistuttiin verrattain hyvin. Useat myös kokeilivat hitsausta oikeilla hitsauskoneilla ja keskustelivat alasta ja sen ammateista ja teknologioista hitsauksen ammattilaisten kanssa. Pyöreitä kymppejä juhlittiin jo ennen ja jälkeen vuodenvaihdetta senioriklubien 30 -vuotisjuhlien merkeissä Helsingissä, Lahdessa, Tampereella ja Turussa. Koko yhdistyksen kolmelle päivälle laajennettua 70 -vuotisjuhlaa vietettiin Helsingin Kalastajatorpalla huhtikuussa ja Helsingin paikallisosaston 60 -vuotisjuhlia marraskuussa. edistämiseksi. Se levitti hitsauksen sanomaa Lappeenrannassa, Tampereella, Turussa, Lahdessa, Iisalmessa, Vaasassa, Torniossa ja Joensuussa. Myös Hitsaustekniikka -lehti julkaisi 70. PÄÄKIRJOITUS PÄÄKIRJOITUS Juhlat on ohi – katse tulevaisuuteen SHY:n merkittävä juhlavuosi on kohta ohi. toimintavuotensa kunniaksi huhtikuussa erikoisnumeron. Nuorten kiinnostusta tekniikkaan pyrittiin herättämään laajemminkin. Suurkiitos yhteistyöstä Kemppi Oy:lle, Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiölle ja paikallisosastojemme vapaaehtoistoimijoille. Pienellä viiveellä saamamme henkilöjäsenhakemukset linkittyvät kiertuepaikkakuntiin ja ympäristön paikallisosastoihin. Kiertue tavoitti lähes 1500 koululaista ja opiskelijaa. Samassa yhteydessä järjestetyt puolen päivän seminaarit tuoteesittelyineen ja arvontoineen tavoittivat lähes 400 alan ammattilaista hitsausinsinööristä hitsaajaan. IWQ-Hitsauskoordinoijaklubin seminaaripäivä Tampereella avaa SHY:n seminaarivuoden tammikuun lopulla. Tapahtumat ovat olleet monipuolisia periaatteella jokaiselle jotain
MIG-AC mahdollistaa täydellisen hitsauksen ilman savujälkiä ohuimmillakin metallilevyillä, myös AIMg-seoksilla. www.ewm-group.com. SHY:n uuden vuosikymmenen alkaessa on hyvä miettiä tulevaisuutta ja vaihtoehtoisia toimintamalleja, joilla kohdataan uudet haasteet. Useimmat näistä yhdistävät suunnittelun, tuotannon ja laadunhallinnan ym. Yhden tärkeimmistä kehitysprojekteista käynnistämme jo vuoden vaihteesta alkaen. Ja mukana on myös jatkoa edelliseen lehteen hitsatun rakenteen mittausmenetelmistä ja runsaasti muuta luettavaa. Hitsauskonevalmistajat ja maahantuojat esittelevät sivuillamme kattavasti eri tarkoituksiin suunniteltuja hitsaustuotannon ohjelmistoja ja sovelluksia. Samassa yhteydessä toteutetaan myös ensimmäistä kertaa 3D-tulostamisen ja uusien materiaalien ammattitapahtuma kaksipäiväisenä. Koko syksyn eri paikkakunnilla järjestetyt hitsauskilpailujen -harjoitusleirit ja karsinnat huipentuvat Hitsauksen SM-kilpailuihin maaliskuun NWE-messujen yhteydessä. kustannustoiminta, tapahtumien järjestäminen ja koulutus sekä jäsenlehden ilmoitusmyynti ja ilmoitusten julkaiseminen. Lehden on määrä ilmestyä ja olla jakelussa hyvissä ajoin ennen joulua. Hitsaus ja sen dokumentit siirtyvätkin yhä enemmän ruudulle ja pilveen. Paikan päällä megatapahtumassa esitellään kolme päivää hitsausja metallintyöstökoneita, automaatiota ja robotiikkaa sekä työkaluja, ohjelmistoja ja kunnossapidon teknologiaa. Yhtä kaikki, taloutemme kannalta meille oleellista on siirtyä pois loppuasiakkaan, eli arvonlisäveron täysimääräisenä maksavan toimijan roolista. Mikäli luet tätä sähköisenä versiona, on Postin lakko ja sitä tukevat muut työtaistelutoimet ja niiden jälkimainingit hidastaneet paperilehden kulkua ratkaisevasti. Siksi tulemme kysymään sinulta, miten voisimme palvella entistä paremmin. Tuloksien pohjalta kehitetään toimintaa vastaamaan paremmin jäsenten tarpeita. Numero sisältää myös hitsaavien yritysten kokemuksia hitsauksen monitoroinnista ja digitalisoinnin tärkeydestä. Vuoden hitsauksen päätapahtuma, Tampereen Messujen maaliskuussa järjestämä Nordic Welding Expoja Konepaja -messut toteutetaan tällä konseptilla jo kolmatta kertaa. Useat kaltaisemme yhdistykset ovat toteuttaneet muutoksen jo aiemmin, joko samalla mallilla tai käynnistämällä liiketoiminnan hoitamiseen erillisen osakeyhtiön. TITAN XQ 400 AC PULS ALUMIINIHITSAUKSEN REVOLUUTIO acArc puls XQ -koneiden AC-hitsausprosessin ansiosta MIG-alumiinihitsaus helpottuu sekä manuaalisena että automatisoituna. Jouko Lassila Toiminnanjohtaja, SHY jouko.lassila@shy.fi Tunnetut EWM-DC-hitsausprosessit sisältyvät laitteeseen ilman lisähintaa . Tämän lehden teemana on hitsausprosessit ja digitalisointi. Toivomme, että näin myös tapahtuu ja että saame tästä mielenkiintoista lukemista joulunpyhiin ja välipäiviin. Lähiaikoina toteutettavan nettikyselyn tarkoituksena on kartoittaa henkilöja yritysjäsentemme suhdetta yhdistykseen sekä sen tarjoamiin palveluihin. Projektin edetessä tulemme informoimaan yhteistyökumppaneitamme ja asiakkaitamme vielä tarkemmin. kuten kaikissa Titan XQ -malleissa. Lehden jakelun hoitava yhteistyökumppanimme Posti tekee varmaan parhaansa. PÄÄKIRJOITUS PÄÄKIRJOITUS IIW/EWF-Kouluttajapäivillä Seinäjoella. Teemoina ovat kehittyneimmät koneet, moderni konepaja ja rohkeat investoinnit. Liiketoimintaa on esim. Tulos: Hitsaussauma on kirkas kuin timantti. Taloudellista tulostamme jo jonkin aikaa rasittaneen arvonlisäverottomuuden vuoksi olemme päättäneet hakeutua arvonlisäveron piiriin harjoittamanne liiketoiminnan osalta. samaan järjestelmään. Suomen Hitsausteknillisen Yhdistyksen puolesta kiitän kaikkia jäseniämme, yhteistyökumppaneitamme ja henkilökuntaamme kuluneesta vuodesta ja toivotan kaikille Hitsaustekniikka -lehden lukijoille rauhallista joulua ja parempaa uutta vuotta. Verotonta yhdistystoimintaa sen sijaan on edelleen esimerkiksi yleishyödyllisen yhteisön jäsenmaksut ja jäsenlehden painaminen sekä valtaosa paikallisosastojen ja senioriklubien toiminnoista. Nykyinen strategiamme ja sen peruskivet vaikuttaminen, koulutus ja hitsaustietous, pohjatuvat edelliseen vastaavaan kyselyyn vuodelta 2010
Standardin SFSEN ISO 4063: 2011 mukainen MIG/MAG-prosessin aineensiirtymisen luokittelu [4]. ISO/TR 18491) sen valmistaja ja aaltomuodon ohjaustapa on kirjattava menetelmäkoepöytäkirjaan yhdessä muiden olennaisten tietojen kanssa. onko prosessi kontrolloimaton, kontrolloitu tai ns. Näiden lisäksi pulssimainen aineensiirtyminen (pulssikaari) lasketaan usein neljänneksi aineensiirtymismuodoksi. Kirjaintunnus Suomeksi Englanniksi D Oikosulkusiirtyminen (lyhytkaari) Short-circuit transfer (dip transfer) short arc G Suuripisarainen siirtyminen (sekakaari) Globular transfer S Suihkumainen siirtyminen (kuumakaari) Spray transfer P Pulssimainen siirtyminen (pulssikaari) Pulsed transfer Standardista on tulossa myös uusi versio, jossa on uusi luokka B, ”buried-arc tansfer”, jolla viitataan aineensiirtymiseen jauhekaariprosessissa. Muutoksen jälkeen kohta menee seuraavasti: ”Umpilankahitsauksessa ja metallitäytelankahitsauksessa lyhytkaarihitsaus kattaa vain lyhytkaarihitsauksen. Tai toisin päin ajateltuna, periaatteessa katkotaan kuumaakaarta lämmöntuonnin pienentämiseksi.. MIG-umpilankahitsaus, jossa käytetään lyhytkaarta, voidaan merkitä seuraavasti: ISO 4063 131-D. Itse ainakin tulkitsin tämän kohdan standardista niin, että menetelmäkoe oli riippuvainen paitsi hitsausvirtalähteen valmistajasta ja ohjaustavasta, MIG/MAG-hitsausprosessit – aineensiirtyminen ja prosessinohjaus Jonne Näkki Erilaisia MIG/MAG?hitsausprosesseja on esitelty Hitsaustekniikka-lehdessä varsin harvoin. ”rotating arc”, pyörivä kuumakaari, lasketaan viidenneksi aineensiirtymismuodoksi [5, 6]. Aaltomuotohan määräytyy synergiakäyrän ohjausparametrien mukaan, jolloin synergiakäyrän muutos muuttaa myös aaltomuodon ohjaustapaan. Joissakin lähteissä lisäksi suurella jännitteen ja hitsausvirran arvoilla tapahtuva ns. Alkuperäisen standardin ISO 15614-1 suomennoksessa käytettiin englannin kielen termistä ”globular transfer” (eli suuripisarainen aineensiirtymismuoto) suomen kielen termiä ”välikaarihitsaus”, vaikka yleensä käytetään termiä ”sekakaari”. Kuumakaari-, pulssija välikaarihitsaus kattavat toisensa”. Kuvassa 1 on jaettu myös kuumakaari kahteen alueeseen: ”Spray arc” (suihkukaari) ja ”Streaming arc” (virtaava kaari). Uuden, vuonna 2017 julkaistun menetelmäkoestandardin SFS-EN ISO 15614-1:2017 [1] mukaan lämmöntuonti voidaan korvata kaarienergialla (J/mm), jonka mittaamiseen annetaan ohjeet 2015 julkaistussa dokumentissa ISO/TR 18491 [2]. [ www.hitsaus.net ] 6/ 20 19 4 Yleistä Varsinkin eri hitsauskonevalmistajien eri brändeillä myytävien MIG/MAG-hitsausprosessien määrä on suuri, useita kymmeniä. Tämä sama luokittelu oli ilmeisesti siirtynyt vuoden 2017 menetelmäkoestandardiin, koska SFS-EN ISO 15614-1:2017:n kohdassa 8.5.2.3 ”Aineensiirtymismuoto” mainitaan, että ”Käytettäessä aaltomuotoohjattua virtalähdettä (ks. Menetelmäkoestandardin SFS-EN ISO 15614-1:2017 kohta 8.5.2.3 kuitenkin muutettiin 30.8.2019 päivätyllä muutoksella [3]. Taulukko 1. aaltomuoto-ohjattu, koska tällä on merkitystä myös lämmöntuonnin tai kaarienergian mittaamiseen. Lisäksi olisi olennaista erottaa toisistaan MIG/ MAG-hitsauksen aineensiir tymismuoto ja hitsausprosessin ohjaustapa, ts. Erona näiden välillä on lähinnä se, että ”streaming arc”-aineensiirtymisessä pisarat ovat pienempiä ja niiden siirtyminen langan kärjestä hitsisulaan on jatkuvaa [7]. Lehden numerossa 2/2007 käsiteltiin MIG/MAG-prosesseja Raimo Suorannan artikkelissa ”MIG/MAG-hitsaus”, ja aihetta sivuttiin myös lehden numerossa 6/2017 allekirjoittaneen artikkelissa ”Kaaritehon mittaaminen kaarihitsauksessa” sekä Niki Lankilan ja Reetta Verhon artikkelissa ”Aaltomuoto-ohjattu MIG/MAG-hitsaus ja uusi menetelmäkoestandardi SFS-EN ISO 15614-1: 2017”. Aineensiirtymismuodot Perinteisesti MIG/MAG hitsauksessa tunnetaan kolme periaatteellista aineensiirtymismuotoa ja kaarityyppiä, oikosulkusiirtyminen (lyhytkaari), suuripisarainen siirtyminen (sekakaari) ja suihkumainen siir tyminen (kuumakaari). Tämä luokittelu aiheutti sekaannusta myös menetelmäkokeiden osalta. Standardin SFS-EN ISO 4063 (Hitsaus ja niiden lähiprosessit. Kuvassa 1 on esitetty MIG/MAG prosessin aineensiirtymismuotojen virta-jännitealueet tutkijoiden Iordachescu ja Quintino (2008) mukaan [7]. niin myös synergiakäyrästä. Suuren määrän vuoksi erilaiset MIG/MAGhitsausprosessit ovat saattaneet muuttua käyttäjän näkökulmasta sekavaksi. Tämä dokumentti luokittelee kaarihitsausprosessit aaltomuoto-ohjattuihin (waveform controlled) ja eiaaltomuoto-ohjattuihin (non-waveform controlled). Tässä artikkelissa esitellään joitakin uusia luokitteluja MIG/MAG-hitsausprosessille sekä niiden ohjaustavoille. Prosessien nimikkeet ja numerotunnukset) mukaan aineensiirtymismuodot voidaan ne luokitella ja merkitä taulukon 1 mukaisesti kirjaimilla D, G, S ja P seuraavan esimerkin mukaisesti [4]. Esim. Muutos virtalähteen valmistajasta toiseen tai muutos aaltomuodon ohjaustavassa vaatii uuden menetelmäkokeen”. Pulssiprosessissa, joka ulottuu kuvassa lyhytkaarialueelta kuumakaarialueelle, käytetään suurempaa hitsausvir taa jaksoittain suurella taajuudella (< 50 Hz) sulapisaran irrottamiseksi
Luonnollinen aineensiir tyminen (natural transfer) on jaoteltu vielä alar yhmiin ”Contact transfer” ja ”Free-flight transfer”. lyhytkaariprosessin roiskeettomuus perustuu oikosulun nopeaan tunnistamiseen ja virran rajoittamiseen. Puhutaankin valokaaren tai MIG/MAG-prosessin itsesäätyvyydestä. Näissä uusissa luokitteluissa ensimmäisenä luokittelukriteerinä ei ole aineensiirtymismuoto (lyhyt-, kuuma-, tms.) sinänsä, vaan se toimiiko prosessi kuten on ymmärretty perinteisen MIG/MAG-virtalähteen toimivan, siis vain vakiojännitelähteenä (natural), vai kontrolloiko hitsausvirtalähde jatkuvasti prosessia siitä saatavan mittaustiedon perusteella (controlled). r yhmässä ”Contact transfer” lanka käy säännöllisin väliajoin kontaktissa työkappaleeseen eli oikosulussa. Esim. K uva 1. Kun työetäisyys kasvaa, valokaaren pituus kasvaa, jolloin hitsausvirta ja langan sulamisnopeus pienenevät hetkellisesti ja valokaari saavuttaa nopeasti alkuperäisen pituuden, koska lankaa syötetään vakionopeudella. aaltomuoto-ohjattuna prosessina. Norrish vuonna 2003 [8], Lucas et al. Myös australialaisen professori John Norrishin luokittelussa [8] prosessit jaetaan kolmeen luokkaan; luonnollinen (natural), kontrolloitu (controlled) ja laajennettu (extended). [ www.hitsaus.net ] 6/ 20 19 5 MIG/MAG prosessien uudet luokittelut Uusia luokitteluja MIG/MAG prosesseille on esittänyt edellä mainittujen Iordachescun ja Quintinon [7] lisäksi mm. Perinteisessä MIG/MAG-virtalähteessä lyhytkaarihitsausprosessin säätö tapahtui hitsausvirtapiirin induktanssin passiivisella säätämisellä. Tällöin aineensiirtymiseen vaikuttaa vain sulapisaraan vaikuttavat fysikaaliset voimat (pintajännitys, gravitaatio, ns. Esim. Froniuksen CMT (Cold Metal Transfer) prosessi kuuluisi Scottin luokittelussa alaluokkaan ”Contact transfer controlled by current and wire feeding”, eli prosessia kontrolloidaan vaikuttamalla sekä hitsausvirtaan että langansyöttöön. MIG/MAGkaarihitsausprosessin aineensiirtymismuodot virta-jännitekuvaajassa [7]. MIG/MAG-prosessien luokittelu kolmeen pääluokkaan luonnollinen, kontrolloitu ja vaihteleva [10].. Tällöin prosessi pystyy säätymään automaattisesti muutoksiin työkappaleen pinnan ja hitsauspistoolin välisessä etäisyydessä. Ruotsalaisen Tekniska Högskolan Västin vierailevana professorina toimivan Americo Scottin vuonna 2012 julkaistussa [10] kolmen pääluokan luokittelussa aineensiirtymismuodot ovat luonnollinen (natural), kontrolloitu (controlled) ja vaihteleva (interchangeable), kuva 2. Vaihtelevassa (interchangeable) aineensiirtymisessä vuorottelee kaksi tai useampi luonnollisen aineensiirtymisen luokkaa. Pulssiprosessi oli ensimmäinen MIG/MAG-hitsausprosessi, jossa kaari oli kontrolloitu ja jota voidaan pitää periaatteessa myös ns. vuonna 2012 [10]. Kempillä lämmöntuonnin mittaukseen käytetään 20 kHz taajuutta ja prosessia kontrolloidaan muutaman kymmenen kilohertzin taajuudella, prosessista riippuen [13]. julkaisivat vuonna 2014 pätevän artikkelin erilaisten MIG/MAG kaarityyppien ominaisuuksista [9]. Kontrolloidussa aineensiir tymisessä (controlled transfer) vaikuttavat periaatteessa samat fysikaaliset voimat kuin luonnollisessa aineensiirtymisessä, mutta näihin voimiin vaikutetaan tarkoituksella, jotta saataisiin hallittua prosessi paremmin. Myös Lappeenrannan teknillisen yliopiston Kah et al. langan sulamisnopeutta, ja hitsausprosessia kontrolloidaan mittaustiedon perusteella. Lorenz tai pinch voima jne). vuonna 2005 [6] ja Scotti et al. Ku va 2. Pulssiprosessin ensimmäiseksi kirjallisuusviitteeksi esitetään usein Needhamin artikkelia British Welding Journalissa vuodelta 1965 [11]. MIG/MAG-prosessin ohjaus Perinteinen MIG/MAG-hitsausvirtalähde tuottaa tasajännitettä, tai sen tuottama jännite muuttuu vain hieman, kun hitsausvirta tai valokaaren pituus muuttuu. Kuitenkin tarkempi tieto siitä, miten hitsausvirtalähteet kontrolloivat hitsausprosessia, on ilmeisesti melko lailla jokaisen valmistajan ”top secret” tietoa, josta ei kerrota ulkopuolisille. Nykyaikaiset elektronisesti ohjatut MIG/ MAG-hitsausvirtalähteet mittaavat hitsausvirtaa ja jännitettä ja esim. Ryhmässä ”Free-flight transfer” on kyse perinteisestä välikaaritai kuumakaariprosessista. Scottin luokittelussa luonnollinen aineensiirtyminen (natural transfer) tapahtuu ilman hitsauskoneen adaptiivista osallistumista prosessiin, jännitteen, hitsausvirran, langansyöttönopeuden tai induktanssin muutoksen kautta. Esimerkkinä tästä on oikosulun tunnistaminen lyhytkaariprosessissa, jolloin hitsausvirtalähde rajoittaa nopeasti hitsausvirtaa, eikä roiskeita aiheuttavaa virran äkillistä kasvua pääse tapahtumaan. Kyse on siis perinteisestä lyhytkaarihitsauksen oikosulkuaineensiirtymisestä. Froniuksen uudet virtalähteet mittaavat jännitettä ja virtaa 40 kHz taajuudella [12], eli mittaus tapahtuu 40 000 kertaa sekunnissa, ja tätä tietoa käytetään hitsauksen aikaisen kaaritehon tai energian määrittämiseen
DVS 0973 mukainen luokittelu MIG/MAGhitsausprosessin ohjausvaihtoehdoista suomeksi, englanniksi ja alkuperäiset saksankieliset termit [17]. pienemmillä hitsausvirran arvoilla. Koe toistettiin kolmella säätöparametrin DC (Dynamic Control) -arvolla -5.0 (harmaa), 0.0 (musta) ja +5.0 (oranssi), joka vaikuttaa oikosulun aikaiseen virran arvoon. Numerot 1 – 9 viittaavat taulukon 2 arvoihin. No. Modifioitu pulssikaari (5.7) tarkoittaa prosessia, jolle on tunnusomaista suurempi parametrien määrä, ja joita kontrolloidaan synergiakäyrien ohjausparametrien kautta. Vaihtovirtaprosessissa (5.8) tapahtuu kontrolloitu napaisuuden vaihto aikana tehoelektroniikkaa käyttäen. Kuva 4. Pulssikaarena (5.6) pidetään tässä yhteydessä tyristoriohjauttua perinteistä pulssikaarta, joka oli käytössä ennen elektronisesti ohjattuna hitsauskoneita. Muutokset prosessien välillä, tai prosessien ohjauksen ja kontrolloinnin muutokset eivät ole havaittavissa silmämääräisesti. CMT-prosessin ohjausparametreja on ilmeisesti myös muita, mutta nämä ovat ne, jotka käyttäjä saa halutessa esille virtalähteen ohjauspaneelista, ja joita voi muuttaa, jos haluaa tehdä muutoksia synergiakäyrään. Yksi sykli Froniuksen CMT-prosessista. Tässä luokittelussa prosessit on luokiteltu sekä aineensiirtymistavan että prosessin ohjaustavan mukaan kymmeneen eri luokkaan, taulukko 2. Vasemmalla oskilloskoopilla mitattu virtakuvaaja CMT-prosessin syklistä, kun ohjausparametrin DC arvoa vaihdeltiin välillä -5.0, 0.0 ja +5.0. [14]. Oikosulkuvaihe, jossa virran arvo on alempi, luokkaa 50-150 A, alkaa vaakaakselin 6 ms kohdalla ja kestää kohtaan 1314 ms saakka. Negatiivisella parametrin DC arvolla oikosulkuvaiheen virta on suurempi ja saadaan sulatettua suurempi määrä lisäainetta, ilman että se aiheuttaisi roiskeita, tai lisäisi merkittävästi tunkeumaa ja seostumaan, joka on eduksi päällehitsauksessa. Esimerkkinä näistä on esitetty seuraavassa kuvassa 3 Froniuksen CMT-prosessin yhden syklin langannopeus-virta-jännitekaavio sekä joitakin synergiakäyrän parametreja. Yhdistetyt prosessivariantit (5.9) -luokassa yhdistyy useampi kuin yksi prosessiluokka. Ylin kuvaaja langansyöttönopeus, keskellä hitsausvirta, alhaalla hitsausjännite. Tämä luokka on jaettu vielä alaluokkiin: roiskeeton (5.3.1), matalaenerginen (5.3.2) ja suuritehoinen (5.3.3) lyhytkaarihitsaus, jossa tavoitteena on saavuttaa suurempia langansyötön arvoja ennen kuin aineensiirtymismuoto vaihtuu sekakaareen. [ www.hitsaus.net ] 6/ 20 19 6 MIG/MAG-hitsausprosessissa voi olla kymmeniä eri säätöparametreja, joilla ohjataan myös hitsauksen aaltomuotoa. DSV 0973 mukainen MIG/ MAG-prosessien luokittelu Saksalainen hitsausyhdistys DVS (Deutscher Verband für Schweißen) on julkaissut vuonna 2015 pätevän luokittelun siitä, miten MIG/ MAG-hitsausprosessia ohjataan eri valmistajien hitsausprosesseissa [17]. Prosessien suomenkieliset käännökset eivät ole vakiintuneita, vaan kirjoittajan muokkaamia. Suomeksi Englanniksi Saksaksi 5.3 (1) Kontrolloitu lyhytkaari Controlled short arc Geregelter Kurzlichtbogen 5.3.1 (2) Roiskeeton lyhytkaari Low-spatter short arc Spritzerarmer Kurzlichtbogen 5.3.2 (3) Matalaenerginen lyhytkaari Energy-reduced short arc Energiereduzierter Kurzlichtbogen 5.3.3 (4) Suuritehoinen lyhytkaari High-performance short arc Leistungsgesteigerter Kurzlichtbogen 5.5 (5) Modifioitu kuumakaari Modified spray arc Modifizierter Sprühlichtbogen 5.6 (6) Pulssikaari Pulsed arc Impulslichtbogen 5.7 (7) Modifioitu pulssikaari Modified pulsed arc Modifizierter Impulslichtbogen 5.8 (8) Vaihtovirtaprosessi Alternating current process Wechselstromprozess 5.9 (9) Yhdistetyt prosessivariantit Combined process variants Kombinierte Prozessvarianten 5.10 (10) Syklinen langan liike Cyclic wire movement Zyklische Drahtbewegung Kuva 3. Taulukossa esitetyissä virran mittaustuloksessa on hajontaa, mutta virran keskiarvot osuvat varsin hyvin samaan kuin asetusarvot. Seuraavassa on lyhyt selostus erilaisten prosessien pääpiirteistä: Kontrolloidussa lyhytkaarihitsauksessa (5.3) hitsausvirtalähteen ohjaus havaitsee sekä oikosulkuettä valokaarivaiheen ja säätää näitä molempia. Oikealla on taulukossa vastaavat asetusarvot ja mittaustulosten numeerisia arvoja [15].. Kuvassa 4 on esimerkki siitä, miten CMTprosessin ohjaus kontrolloi nopeasti hitsausprosessia. Modifioidussa kuumakaaressa (5.5) prosessia pyritään kontrolloimaan, niin että valokaari saadaan keskitettyä ja että kuumakaari alkaa aikaisessa vaiheessa, ts. Kuvaajan vaaka-akselilla on aika millisekunteina. Näistä parametreista voi käyttäjä säätää, langansyöttönopeutta, langan eteenpäin syötön nopeutta (2, ALC) ja langassa kulkevaa virtaa oikosulun aikana (3, DC), tekemättä muutoksia itse synergiakäyrään. Tänä aikana laitteen ohjaus nostaa tai laskee oikosulkuvirran arvoa noin 910 ms kohdalla, riippuen siitä mikä on parametrin DC asetus ja vastaava oikosulkuvirran asetusarvo. Kuva 3 ei kerro kuitenkaan mitään siitä, miten virtalähde mittaa ja kontrolloi prosessia hitsauksen aikana. Taulukossa on esitetty sulkeissa myös DVS:n vuonna 2016 julkaistussa postereissa [18] esitetyt prosessien numerotunnukset 1 – 10. Kuvaajassa on oskilloskoopilla 50 kHz taajuudella mitatut virta-arvot CMT-prosessista noin 1,5 syklin aikana, kun hitsattiin yksittäispalkoja Inconel 625 langalla teräsalustan päälle. Taulukossa on esitetty myös prosessien englanninja saksankieliset termit. Sama Taulukko 2
Käytännössä hetkellinen teho (IP) määritetään näiden virran ja jännitteen mittaustulosten perusteella kaavalla: Taulukko 3. Aaltomuoto-ohjatuissa prosesseissa kaarienergia pitää määrittää joko menetelmällä B tai C. Prosessit, joissa voidaan vuorotella pienellä taajuudella, esim. Ei-aaltomuoto-ohjatussa prosessissa kaarienergia voidaan määrittää perinteisellä menetelmällä A tai menetelmillä B ja C. Näiden menetelmien mukaiset kaavat kaarienergian määrittämiseksi ovat: U x I (A) E = ––––– x 10 -3 v IE (B) E = ––––– x 10 -3 L IP (C) E = ––––– x 10 -3 v E: kaarienergia (kJ/mm) U: keskiarvojännite hitsauksen aikana (V) I: keskiarvo hitsausvirta hitsauksen aikana (A) v: kuljetusnopeus hitsauksen aikana (mm/s) IE: hetkellinen energia (instantaneus Energy, J) IP: hetkellinen teho (instantaneous Power, J/s) L: hitsin pituus (mm) ISO/TR 18491 ei anna tarkempia ohjeita tai määritystä siitä miten hetkellinen energia (IE) tai hetkellinen teho (IP) pitäisi määrittää, mutta mittaustaajuuden pitäisi olla vähintään 10-kertainen käytetyn hitsausprosessin aaltomuodon taajuuteen nähden. Kuvan tarkoitus on osoittaa, että kontrolloiduilla prosesseilla saadaan laajennettua sitä virta-jännitealuetta, jossa kyseinen aineensiirtymismuoto toimii. kuten Kempin DProcess ja Froniuksen SyncrPpuls. Osa prosesseista on sellaisia, että ne sopivat useampaan luokitteluun Myös kontrolloimaton lyhytkaarihitsaus esiintyy alkuperäisessä dokumentissa DSV 0973 numerolla 5.2 ja kontrolloimaton kuumakaarihitsaus numerolla 5.4, mutta ne eivät ole mukana dokumentin luokittelutaulukoissa, taulukko 2 ja taulukko 3. kontrolloitu lyhytkaaritai pulssiprosessi saadaan toimimaan matalammalla tai hieman korkeammalla virta-alueella kuin perinteinen kontrolloimaton prosessi. Ulkoisen mittalaitteen tai hitsausvirtalähteen pitäisi siis pystyä käytännössä mittamaan hitsausjännitettä ja -virtaa vähintään 1000 Hz (1 kHz) taajuudella. DVS 0973 mukainen luokittelu MIG/MAGhitsauksen prosessinohjausvaihtoehdoista [17]. Dokumentissa DVS 0973 on esitetty myös prosessien alueet virta-jännite -kuvaajassa, kuva 5. Vastaavasti modifioitu kuumakaariprosessi toimii alemmalla jännitetasolla. DVS 0973 mukaisenMIG/MAGprosessien luokittelujen virta-jännitealueet [18].. Tällaisia prosesseja ovat esim. Langan liikenopeuden syklinen muutos sisältyy jo luokkaan 5.9 yhdistetyt prosessivariantit. Syklinen langan liike (5.10) tarkoittaa prosesseja, joissa lanka liikkuu edestakaisin. Kuva 5. DSV 0973:ssa on esitetty yhdeksältä eri hitsauslaitevalmistajalta yhteensä 28 erilaista MIG/MAG-prosessia ja näiden luokittelu edellä mainittuihin prosessinohjausvaihtoehtojen mukaan, taulukko 3. (~1 Hz) pienen ja suuremman tehon ja langansyötön välillä, eli lyhytkaaren ja kuumakaaren välillä, kuuluisivat loogisesti ajatellen luokkaan 5.9 yhdistetyt prosessivariantit. Eli esim. noin sekunnin välein Hitsausprosessin ohjaustapa ja lämmöntuonti tai kaarienergia SFS-EN ISO 15614-1:2017:n mukaan kaarienergia pitää määrittää ISO/TR 18491:n mukaan, jossa prosessit jaotellaan edelleen ei-aaltomuoto-ohjattuihin ja aaltomuoto-ohjattuihin. [ www.hitsaus.net ] 6/ 20 19 7 koskee lämmönsäätöä, energiantuontia, tunkeumaprofiilia ja hitsien pintaa. DSV 0973:n määritelmän mukaan luokassa 5.9 prosessien vaihtuminen pitäisi kuitenkin tapahtua niin nopeasti, että sitä ei voi havaita valokaaresta silmällä, ja että hitsin pinnassa tai tunkeumassa ei pitäisi olla havaittavissa vaihtelua, kuten suomumaista rakennetta. Dokumentin luokitteluissa on myös joitain ristiriitaisuuksia. Tunnetuin näistä prosesseista on Froniuksen CMT, mutta myös muutamilla muilla laitevalmistajilla tämä sama ominaisuus
Osa 1: Terästen kaarija kaasuhitsaus sekä nikkelin ja nikkeliseosten kaarihitsaus. Welding and allied processes — Guidelines for measurement of welding energies. Näkki, J. C. Jonne Näkki TKI-asiantuntija (TkT, IWE) Centria-ammattikorkeakoulu Kokkola jonne.nakki@centria.fi Tämän ar tikkeli on kirjoitettu osana EUalueohjelma Interreg Nordin rahoittamaa tutkimushanketta: CINEMA Towards circular economy via ecodesign and sustainable remanufacturing. Froniuksen TPS taas ilmoittaa näytöllä kaarienergian, arc energy (IE), joka ei sisällä k-kerrointa [19]. Weld. (2005). SLV Duisburg. Scotti, A., Ponomarev, V. Atlas of MIG/MAG welding metal transfer modes. Hyväksyntä menetelmäkokeella. 3. (1965). & Lucas, W. Iordachescu, D., & Quintino, L. Scientific application oriented classification for metal transfer modes in GMA welding. XII-1769-03. MIG/MAG, CMT & CMT Adv. [ www.hitsaus.net ] 6/ 20 19 8 . DVS Media (2016). Fronius International GmbH. J., 12(5). Norrish, J. Classification of metal transfer modes in GMAW, IIW Doc No XII-1859-05. GSI SLV GmbH, Gesellschaft für Schweißtechnik. SFS EN ISO 4063:2011: Hitsaus ja niiden lähiprosessit. Samuel Karjalainen, Pronius Oy 13. +358 9 773 2199 www.hitsaus.net. (2008). SFS-EN ISO 156141:2017. International Welding Engineer (IWE) training course material, Part 1, Welding processes and equipment. Fronius TPS 320i C, Operating instructions. Bucharest). Hitsausohjeet ja niiden hyväksyntä metalleille. Steps toward a new classification of metal transfer in gas metal arc welding. Properties of alloy 625 claddings made with laser and CMT methods. 19. 2. (2014). 17. Holthaus, M. pp 1406 – 1413. (2018). Brit. Villepinte, France: International Institute of Welding. International Journal of Mechanical and Materials Engineering, 9(1), 15. Needham, J. Kah, P., Latifi, H., Suoranta, R., Martikainen, J., & Pirinen, M. n i U i x I i IP = –––––––––––– n IP: hetkellinen teho (Instantaneous Power) U i : jännite jokaisessa mittausjakson mittauspisteessä I i : virta jokaisessa mittausjakson mittauspisteessä n: näiden mittauspisteiden lukumäärä Hetkellinen energia (IE) saadaan kertomalla hetkellinen teho (IP) kaariajalla. (1775). 11. International – Schweißtechnische Lehrund Versuchsanstalten. 9. Journal of materials processing technology, 202(1-3), 391-397. IIW Doc. Parameter Adjustments. Hyväksyntä menetelmäkokeella. 10. ISO/TR 18491 (2015). 2019. http://urn.fi/ URN:ISBN:978-952-15-4279-4 16. 18. Lucas, W., Iordachescu, D., & Ponomarev, V. (2014). Hitsausohjeet ja niiden hyväksyntä metalleille. k-kertoimen (0,8) [13], kun ohjauspaneeliin, Control Pad, annetaan hitsin pituus. (2003). 7. Process control variants for GMAW. menetelmien B ja C mukaan. Journal of Materials Processing Technology 212 (2012). Ubersicht der Prozessregelvarianten des MSG-Schweissens. Kuten edellä mainittiin, uudet MIG/MAGvir talähteet mittaavat hitsauksen aikaista jännitettä ja virtaa suurella taajuudella (Kemppi 20 kHz, Fronius 40 kHz), ja pystyvät laskemaan lämmöntuonnin tai kaarienergian em. 15. Usability of arc types in industrial welding. Material transfer characteristics with pulsed current. Lähteet 1. (Yhteenveto MIG/MAG-hitsauksen prosessinohjausvaihtoehdoista). Prosessien nimikkeet ja numerotunnuket. 4. 6. 5. Jani Kumpulainen, Kemppi Oy. VAIKUTTAMINEN KOULUTUS HITSAUSTIETOUS Hitsaavien yritysten kehityksen edistäminen ja toimintaedellytysten varmistaminen Kansainvälisen hitsauskoulutuksen organisointi Hitsaustiedon kokoaminen ja jakaminen SUOMEN HITSAUSTEKNILLINEN YHDISTYS RY. Kempin X8 laskee hitsauksen lämmöntuonnin, joka siis ottaa huomioon prosessin termisen hyötysuhteen eli ns. (2012). Osa 1: Terästen kaarija kaasuhitsaus sekä nikkelin ja nikkeliseosten kaarihitsaus. (2014). 8. Mäkelänkatu 36 A 2, 00510 Helsinki Puh./Tel. 14. XII-1771 to, 3. 12. SFS-EN ISO 15614-1:2017/ A1:2019. Willinger, M. Ponomarev, V., Scotti, A., Silvinskiy, A., & Al-Erhayem, O. March 2014. DVS-Merkblatt 0973 (2015). Esim. A review of metal transfer classification in arc welding (IIW DOC
Asia selvinnee, jos jaksaa lukea tämän artikkelin loppuun asti. Negatiivisen vaiheen aikana tapahtuu langan Kuva 1. EWM:n huippumoderni valokaaren kontrolli RCC (Rapid Current Control) tekee nimittäin alumiinin MIG-hitsauksesta vaihtovirralla (AC) helppoa ja lopputulos on hitsi – kirkas kuin timantti. TIG-hitsauksessa käytetään vaihtovirtaa (AC), jolloin positiivinen puoliaalto AC-MIG -hitsit ovat kuin timanttii ! Kari Lahti Ensin tuli Shirley Bassey ja ”Diamonds are forever”, sitten Marilyn Monroe ja “Diamonds are a girl’s best friend,” seuraavaksi Cheek ja “Timantit on ikuisia,” ja nyt EWM sekä ”Schweissnähte sind wie Diamants”. Alumiinin hitsaus on mahdollista monilla eri menetelmillä, mutta se poikkeaa teräksen hitsauksesta mm. IWE Jussi Martiskin (Proweld Oy) testaa Titan XQ 400 AC puls -hitsauskonetta valvovan silmän alla. Uudessa acArc puls XQ -hitsausprosessissa hitsausvirran (vaihtovirran) positiivinen ja negatiivinen napaisuus vaihtuvat prosessin aikana kuvan 2 mukaisesti. Periaate kuva AC-MIG-hitsauksesta.. [ www.hitsaus.net ] 6/ 20 19 9 Voi tietysti ihmetellä, miten tämä liittyy alumiinin hitsaukseen. Moderneissa hitsauskoneissa voidaan puoliaaltojen suhdetta ja muotoa, pulssitaajuutta, virran nousuja laskuaikaa ja pulssien kestoaikaa säätää niin, että jokaiselle hitsaajalle löytyy varmasti ne omat suosikkiasetukset. ”puhdistaa oksidikalvon” ja negatiivinen puoliaalto tekee tunkeuman. PulssiMIG helpottaa tässä tilanteessa sulan hallintaa ja on yleisin ja käytetyin tapa hitsata alumiinia teollisessa mittakaavassa. Valokaaren puhdistusvaikutus on tällöin ja hitsaus pyritään normaalisti suorittamaan transitiovirran yläpuolella eli selkeästi kuumakaarialueella. Teknologiayritykselle EWM tämänkaltaiset haasteet toimivat motivaattoreina. Alumiinia käytetään koneenrakennuksessa pääasiallisesti sen keveyden ja korroosionkestävyyden takia. Aineenpaksuuden kasvaessa siirrytään TIG-hitsauksesta normaalisti MIG-hitsaukseen tasavirralla (DC+). Viime aikojen innokas ympäristöja päästötietoisuus lisäävät entisestään alumiinin käyttöä pyrittäessä entistä kevyempiin ja kestävämpiin rakenteisiin. Positiivisen jakson (pulssi) aikana pisara syntyy ja irtoaa. TIG-hitsaus vaihtovirralla (AC) sekä MIGhitsaus tasavirralla (DC+) ovat teollisuuden yleisimmin käyttämät alumiinin liittämismenetelmät 5xxx ja 6xxx –sarjan seoksille. Vaativimmille seoksille hyödynnetään myös kitkahitsausta pyörivällä työkalulla (FSW) ja laserhitsausta ohuiden alumiinien liittämisessä. Kuva 2. Hyvää pitää joskus odottaa ”AC-MIG hitsauksen yleistyminen on ollut mahdollista vasta viime vuosina uudenaikaisten invertteri-virtalähteiden prosessin hallinnan kehittymisen myötä.” (European Aluminium Association, 2015). matalamman sulamispisteen ja hyvän lämmönja sähkönjohtavuuden takia. TV monitorissa näkyy sulan käyttäytyminen ja graafisesti virranmuutokset hitsauksen aikana (punainen käyrä). Alumiinin hitsaukseen esiteltiin kesän 2019 aikana uusi vesijäähdytteinenTitan XQ 400 AC sekä erityisesti alumiinin hitsaukseen kehitetty hitsauspoltin takaisinjouston ehkäisevällä kosketussuutinratkaisulla, kuva 1. Transitiovirtaan vaikuttaa langanhalkaisija, hitsauksen suojakaasu ja yllätys, yllätys, hitsaajan taidot eli kun sulan koko kasvaa niin sitä ei käsinhitsauksessa enää niin helposti saadakaan pysymään hallinnassa. Lisäksi pinnalla oleva ohuen ohut oksidikalvo, jonka sulamispiste on lähes kolme kertaa alumiinin sulamispistettä korkeampi, aiheuttaa omat haasteensa
Kari Erik Lahti Myyntipäällikkö, Pohjoismaat kari.lahti@ewm-group.com Kuva 3. Kuten kuvasta 3 näkyy, menetelmä on salliva ilmarakojen suhteen, olipa kyseessä sitten käsinhitsaus tai mekanisointisovellus. Tällä päästään ”joulukuusihitsauksesta” eroon eli pystyhitsit voidaan hitsata hallitusti ilman levitysliikettä. MET julkaisu, 251 s. Eikä tässä vielä kaikki. Uuden acArc puls XQ -AC-hitsausprosessin avulla hitsit ovat yhtä kirkkaita kuin timantit huomattavasti vähentyneen magnesiumoksidin syntymisen ansiosta. Alumiinit ja niiden hitsaus, 2001. Lukkari, J. t: 1,5 mm, langanhalkaisija:1,2 mm, alumiiniseos: AlMg4,5, suojakaasu: Ar, hitsausaparametrit: 69 A/15,4 V/70 cm/min ja ilmarako levyjen välissä 1,5 mm. Eli tämä negatiivisen vaiheen tekemä työ erottaa AC-MIG hitsauksen oleellisesti DC+ -hitsauksesta. S.33.38. Application of variable polarity MIG welding of aluminium alloys. Tämä ominaisuus on ollut tarjolla jo ennen AC-MIG -laitteistoja, mutta se laajentaa menetelmän käytön myös ohuemmille materiaaleille, aineenpaksuuksille 1-3 mm. Esikuormitettu kosketussuutin takaa häiriöttömän virransiirtymisen.. Uusi EWM:n kehittämä “Positionweld”-toiminto takaa ihanteellisen hitsaustuloksen myös asentohitsauksessa, kuva 4. Esilämmitetty lanka ei tarvitse niin paljoa tehoa pisaran synnyttämiseen ja irrottamiseen, jolloin menetelmän kokonaislämmöntuonti jää matalammaksi ja menetelmästä tulee sallivampi: suuremmat ilmaraot eikä läpivalahtamista niin helposti. Edelläkuvattu tapahtuu millisekuntien aikana ja sen mahdollistaa EWM RCC teknologia (Rapid Current Control) eli kuten jo alussa mainittiin, säätötekniikan yleinen kehitys on tehnyt AC-MIG-hitsauksen mahdolliseksi viimeksi kuluneiden vuosien aikana. Samalla hitsaajan työympäristö kohenee. Homman kruunaa kuitenkin PM-hitsauspoltin, jossa on erityisesti tähän tarkoitukseen kehitetty ”esikuormitettu” kontaktisuutin, joka varmistaa häiriöttömän virrankulun, kuva 5. EWM tuote-esitteet ”acArc puls – a revolution for aluminium welding” ja “Titan XQ 400 AC puls / PM551W Alu welding torches.” Pfeifer, T. 2015. European Aluminium Association, 41 s. Lisää aiheesta The Aluminium Automotive Manual – Chapter 3, Joining. Pehmeä alumiinilanka kulkee tarkasti Drive XQ -langansyöttölaitteella, joka voidaan varustaa lisävarusteilla kuten lankakelan lämmittimellä, elektronisella kaasuvirtauksen säädöllä tai jäljellä olevan langan Kuva 4. [ www.hitsaus.net ] 6/ 20 19 10 puhdistus ja esilämmitys. Yhdessä acArc puls XQ -hitsausprosessin kanssa syntyy MIG-hitsi, mikä näyttää TIG-hitsatulta. Matalamman pisaralämpötilan takia myös magnesiumoksidien määrä hitsaussavuissa vähenee tehden hitsaajan työympäristöstä terveellisemmän. Pystyhitsi (AlMg5 ja 4 mmi) ilman levitysliikettä tai ”joulukuusta.” Kuva 5. Bulletyn Instytutu Spawalnictwa, 2014. tunnistimella. Lisäksi hitsi jää ulkonäöltään huomattavasti puhtaammaksi matalan kokonaislämmöntuonnin ansiosta
Näiden valintojen avulla Weld Assist osaa hienosäätää hitsausvirran niin, että sulan käytös on hitsaussovellukseen nähden optimaalinen. Kaikkien asetusten toimivuus on kuitenkin varmistettu useilla eri seoksilla niin, että ne ovat mahdollisimman yleiskäyttöiset. Valittu aineenpaksuus vaikuttaa muun muassa hitsausvirran suuruuteen ja railomuotoon. Vaihtoehtoina ovat teräs (Fe), ruostumaton teräs (Ss) ja alumiini (Al). Tämä teknologia mahdollistaa useiden TIG-hitsauslaitteissa ennennäkemättömien, erityisesti graafista esitystapaa hyödyntävien ominaisuuksien toteuttamisen. Valittavana ovat kaikki yleisimmät liitostyypit levyille ja putkille. Liitostyypin ja hitsausasennon valinnassa on käytetty apuna havainnollistavaa grafiikkaa, joten hitsaajan ei tarvitse olla tietoinen esimerkiksi standardeissa käytetyistä lyhenteistä. Viimeinen tarvittava tieto on hitsausasento. Vaihtoehtoina ovat PA, PB, PC, PD, PE, PF ja PG. Yksi näistä ominaisuuksista on Weld Assist, joka tekee TIG-hitsauksen parametrien löytämisestä helppoa myös kokemattomille hitsaajille. Kolmanneksi valitaan liitostyyppi. Lisäksi saat paljon opastavaa tietoa.. Mikäli käytössä on DCUusia tuulia TIG-hitsauksessa – Kempin Weld Assist avustaa hitsausparametrien haussa Antti Kahri Kemppi lanseerasi kesäkuussa uuden MasterTig-tuoteperheen, joka sisältää kattavan valikoiman ratkaisuja TIGja puikkohitsauksen tarpeisiin. Ensimmäiseksi valitaan hitsattavan perusaineen pääryhmä. Palkojen määrä ja asettelu . [ www.hitsaus.net ] 6/ 20 19 11 Helposti ja nopeasti kohti täydellisiä TIGhitsausparametrejä Sopivien hitsausparametrien löytämiseksi tarvitaan neljä eri perustietoa hitsaussovelluksesta. Toimivien hitsausparametrien ja muiden hitsaustyötä helpottavien ohjeiden löytämiseksi ei tarvita kuin neljä perustietoa hitsaussovelluksesta. virtalähde, valittavana ovat teräs ja ruostumaton teräs. Niitä ovat: . Kuljetusnopeus Kuva 1. Suojakaasun virtaus (Argon tai Helium l/min) . Laite kysyy nämä tiedot yksi kerrallaan, havainnollistavaa grafiikkaa hyödyntäen, kuva 1 . Tämän lisäksi annetaan ohjeita tärkeimmistä asioista, joihin hitsauslaite ei pysty vaikuttamaan. Kun olet vastannut neljään selkeään kysymykseen, Weld Assist osaa säätää tärkeimmät hitsausparametrit automaattisesti. Railo-/palkokuva . Valinta voidaan tehdä välillä 0,5…10 mm. Tämän jälkeen hitsauslaite on automaattisesti valmiina kyseiseen työhön. Kaikkiin uusiin MasterTig-laitteisiin on saatavilla perinteisen kalvopaneelin ohella moderni, suurella 7 tuuman TFT-värinäytöllä varustettu ohjauspaneeli. Toinen vaihe on aineenpaksuuden valinta. Teräksien hitsausparametrit on optimoitu seostamattomalle rakenneteräkselle S 355 (toimitustila ainevahvuudesta riippuen), ruostumattomien terästen hitsausparametrit ”haponkestävälle” teräkselle 316L ja alumiinien hitsausparametrit puhtaalle alumiinille. Lisäaineen tarve (kyllä/ei) ja halkaisija (mm) . Elektrodin halkaisija (mm) . Näiden neljän helpon valinnan jälkeen näyttöön tulee ehdotus virtalajista, hitsausvirran suuruudesta ja pulssin käytöstä. Railomuoto . Weld Assist-valintaprosessin kaikki vaiheet
Weld Assist auttaa saamaan molemmat muuttujat automaattisesti kohdalleen, joten riittävän hyvään lopputulokseen pääsee ilman yrityksiä ja erehdyksiä. Weld Assist auttaa sekä harrastajia että ammattilaisia Weld Assistin käytöstä hyötyvät erityisesti kokemattomat hitsaajat. Erityisesti alustavien hitsausohjeiden (pWPS) laatiminen helpottuu ja nopeutuu, sillä suurin osa dokumentissa esitettävistä asioista löytyy selkeästi yhdellä silmäyksellä laitteen näytöltä. Monissa tapauksissa Weld Assistin käyttö nopeuttaa myös asetusten käyttöönottoa yleisesti, sillä muun muassa virtalaji ja siihen liittyvät erikoisparametrit vaihtuvat automaattisesti sopiviksi muutamalla napin painalluksella. 2 mm:n AlMg5-päittäisliitos, joka on hitsattu Weld Assistin ehdottamilla asetuksilla. [ www.hitsaus.net ] 6/ 20 19 12 Toimivat asetukset heti ensimmäisestä sytytyksestä lähtien Ehdotuksen mukaiset hitsauslaitteen asetukset saadaan automaattisesti käyttöön yhdellä napin painalluksella. Suositusten mukaisilla parametreilla päästään heti ensimmäisellä kerralla onnistuneeseen lopputulokseen, mutta mitä tahansa asetusta on tämän jälkeen mahdollista muuttaa, ja muutokset voi tallentaa. Weld Assist-muistikanavalta voi milloin tahanKuva 2. Kuvassa näkyy 2 mm:n päittäisliitos (alumiiniseos AlMg5), joka on hitsattu suoraan Weld Assistin ehdottamilla asetuksilla. Toiminnosta hyötyvät erityisesti kokemattomat hitsaajat, mutta myös kokeneet ammattilaiset voivat hyödyntää sitä muun muassa uusien hitsaussovellusten aloittamisessa. sa siirtyä käyttämään toista muistikanavaa sekä palata sille takaisin. Hitsausvirran suuruus määräytyy epälineaarisen mallin mukaan, joka on kehitetty Kempin hitsauslaboratoriossa tehtyjen laajojen käytännön hitsauskokeiden pohjalta. Hitsausta opiskeleville Weld Assist on ihanteellinen toiminto, koska sen avulla voidaan osin varmistaa hitsausstandardien ja hyvien hitsauskäytäntöjen mukainen suoritus. Lisäksi hitsien laatu on alusta lähtien hitsausparametrien puolesta hyvällä tasolla. Virtalaji (AC tai DC-) määräytyy valitun materiaalin perusteella. Toiminnon jatkuvan käytön avulla muodostuu myös hyvä käsitys siitä, miten TIGhitsauksen eri muuttujien tarve mukautuu hitsaussovelluksen vaihtuessa. Weld Assistin tarjoamat asetukset tallentuvat aina yhdelle muistikanavalle, josta ne voi tarvittaessa kopioida toiselle kanavalle. Harrastajalla ei välttämättä ole tietämystä edes sopivasta virtalajista tai tarvittavan hitsausvirran karkeasta suuruusluokasta. Kun suositellut asetukset on otettu käyttöön, laite on heti hitsausvalmiina kyseistä sovellusta varten. Lisäksi laite palauttaa tehdasarvoihin kaikki erikoisasetukset, kuten AC-hitsauksen parametrit, jotta käytössä ei olisi tiedostamattomia asioita. Yhteenveto Hitsauslaitteiden käyttöliittymien kehitys on mahdollistanut uudenlaisten, erityisesti graafisesti avustavien toimintojen toteuttamisen. Esimerkiksi uuden materiaalin, uuden liitostyypin tai uuden hitsausasennon tullessa mukaan hitsaustyöhön, päästään ilman aiempaa kokemusta ja ilman erillistä harjoittelemista todella nopeasti lähelle optimaalisia asetuksia. Näissä tapauksissa Weld Assistin avulla saadaan minimoitua tehokkaasti aikaja materiaalihävikkiä. Weld Assistia voi hyödyntää myös vaativassa ammattikäytössä. Parhaan mahdollisen lopputuloksen saavuttamiseksi pieni hienosäätö voi usein olla tarpeen, sillä jokaisella hitsaajalla on suoritustekniikasta riippuen hieman erilainen tarve esimerkiksi hitsausvirran suuruudelle. AC-hitsauksessa käytetään oletuksena aina uutta Optima-aaltomuotoa, joka antaa optimaalisen hitsaustuloksen alhaisesta hitsausvalokaaren melutasosta huolimatta. Antti Kahri Welding Engineer, IWE Kemppi Oy www.kemppi.fi antti.kahri@kemppi.com. Mikäli harjoittelun mahdollisuutta ei syystä tai toisesta ole, pienenee hävikki merkittävästi epäonnistumisten vähenemisen myötä. Teräksillä ja ruostumattomilla teräksillä käytössä on aina DCja alumiineilla AC. Näin säästyy aikaa, eikä myöskään harjoituskappaleita tarvita niin suurta määrää. Harjaantuneella käyttäjällä Weld Assistin valintarutiini kestää joitakin sekunteja, kun taas kaikki asetukset erikseen muuttamalla aikaa voi kulua merkittävästi enemmän. Kaikki ohjeistavat tiedot annetaan hitsauskokeiden ja hitsausstandardien pohjalta. Weld Assist on TIG-hitsauksen parametrien hakuun kehitetty avustava toiminto, joka antaa neljän yksinkertaisen esitiedon perusteella käyttäjälle valmiit asetukset halutunlaista hitsaussovellusta varten. Hitsausvirta 83 A (AC), aaltomuoto Optima, AC-balanssi -25 % ja AC-taajuus 60 Hz
Hitsauslisäainetta käytetään noin 200 tonnia vuodessa. hitsausparametrit, kaariaika ja kaariaikasuhde (paloaikasuhde). Hitsausta tehdään käsin, mekanisoituna sekä automatisoituna ja käytössä olevat hitsausmenetelmät ovat MIG, MAG, TIG, kaaritapitus ja jauhekaari. rakentamisen liitososat . Lisäksi monitoroinnilla voidaan hallita hitsauksen jäljitettävyyttä kokonaisvaltaisesti, mikä tarkoittaa esimerkiksi hitsaajan työn seurantaa WPS -parametri-ikkunan avulla. Tuotanto Suomessa Peikko valmistaa tuotteet pääosin itse omissa tehtaissaan. Kuitenkin on aina mietittävä, missä tilanteessa adaptiikan käyttö tuo riittävästi lisäarvoa laaduntuottokykyyn.. Suomen liiketoiminnasta vastaa Peikko Finland Oy. Se toisi mahdollisuuden hallita laatua reaaliajassa niin, että prosessi säätäisi myös itse itseään. Hitsauksen monitorointi – Peikko Group Oy Samu Leppänen Peikko Group Oy on johtava maailmanlaajuinen mataliin välipohjajärjestelmiin ja elementtija paikallavalurakentamisen liitostekniikkaan keskittyvä yritys. Muuttujia voivat olla mm. Kuvassa 1 tuottavuuden seuranta (mm. Lahden tehtaiden tuotantomäärä on noin 26 000 tonnia vuodessa ja työtekijöiden määrä noin 200, joista noin puolet on hitsaajia ja hitsausoperaattoreita. kaariaika ja kaariaikasuhde) ja kuvassa 2 yksittäisen hitsausprosessin parametrien seuranta. Käytämme tehdastiloissa TV-näyttöjä mittareiden läpinäkyvyyden parantamiseksi. Peikko on vuonna 1965 perustettu perheyhtiö, jonka palveluksessa on yli 1 800 ammattilaista. Kuvissa 1 ja 2 näkyy, miten Peikolla hitsaustyötä monitoroidaan. Peikko on valinnut monitorointiin Kempin WeldEye -järjestelmän. Hitsauksen nykyaikaiset monitorointijärjestelmät antavat hyvät mahdollisuudet laatuvaatimusten hallintaan ja todentamiseen jopa reaaliaikaisesti. Peikko Groupin liikevaihto vuonna 2018 oli 225 miljoonaa euroa. Peikon tuotteet ovat lukuisten laatuhyväksyntöjen piirissä, mikä asettaa hitsatuille tuotteille laatuvaatimuksia, joita hallitaan EN 1090ja ISO 3834-standardien mukaisesti. Kehityskohteena nykyiselle monitorointijärjestelmälle voisi mainita adaptiikan lisäämisen joissain tapauksissa takaisinkytkennällä hitsaustapahtumaan. Deltabeam® -liittopalkit Yllä olevien hitsattujen tuotteiden lisäksi Peikon Lahden tehtaalla valmistetaan esimerkiksi tuulivoimatornien perustuksia. Suurin osa hitsatuista tuotteista liittyy seuraaviin tuoteryhmiin: . Olemme Peikolla huomanneet, että mittareiden seuranta ja erityisesti se, että mittarit tuodaan helposti luettavassa muodossa kaikkien nähtäville tuotannossa, parantavat työntekijöiden motivaatiota, laatutietoisuutta ja tuottavuutta. [ www.hitsaus.net ] 6/ 20 19 13 Peikolla on myyntitoimistot yli 30 maassa Aasian-Tyynenmeren alueella, Euroopassa, Afrikassa, Kiinassa, Lähi-idässä ja Pohjois-Amerikassa, ja tuotantoa 11 maassa. Hitsauksen monitorointi Yleisesti hitsauksen monitoroinnilla tarkoitetaan sekä hitsauksen laadunhallintaan että tuottavuuteen liittyvien muuttujien seurantaa ja todentamista. Peikon innovatiiviset ratkaisut tekevät asiakkaiden rakennusprosessista helpomman, nopeamman ja turvallisemman
[ www.hitsaus.net ] 6/ 20 19 14 Yhteenvetona voi todeta, että hitsauksen monitorointi on nykypäivänä lähes yhtä tärkeä kilpailutekijä kuin itse hitsaaminen. Hitsausparametrien seuranta. Tuottavuuden seuranta. toinnin sekä mahdollistaa järjestelmästä saadun tiedon avulla systemaattisen ja läpinäkyvän hitsauslaadun kehittämisen. Monitoroinnin tekeminen mahdollisimman helpoksi mahdollistaa sen, että hitsaaja tai operaattori voi keskittyä laadukkaaseen hitsaustyöhön ja järjestelmä hoitaa dokumenKuva 1. Kuva 2. Mikään järjestelmä ei kuitenkaan korvaa ammattitaitoa ja hitsaustyön perusasiat on edelleen hallittava hyvin ja jopa paremmin kuin ennen! Samu Leppänen Operations Director Peikko Finland Oy www.peikko.com ja www.peikko.fi samu.leppanen@peikko.com
Referenssipisteet ja mittaustulokset pistekohtaisesti grafiikassa Kuva 2. Tähän ongelmaan haettiin myös Sandvikin Turun tehtaalla uusia ratkaisuja pari vuotta sitten. [ www.hitsaus.net ] 6/ 20 19 15 3D-skannauksen hyödyntäminen hitsaavassa tuotannossa Kappaleiden nopeaan tarkastukseen 3Dskannaustekniikka antaa käytännön läheisen vaihtoehdon. Menetelmä soveltuu pienille ja suurille kappaleille. Ensisijaiset käyttökohteet ovat vastaanottotarkastukset runkorakenteille, käänteinen suunnittelu (esim. Kartoituksen jälkeen sinne hankittiin Creaformin METRASCAN 350 -skanneri. Myös hitsausviisteet ja vastaavat piirteet saadaan tarkastettua yhdellä mittalaitteella ennen kokoonpanoa. Tässä artikkelissa käsitellään 3Dskannauksen hyödyntämistä hitsaavan tuotannon tarkastuksissa ja esitellään dynaamisten muodonmuutosten mittaamisen sovelluskohteita. Esimerkkinä nähdään kuvassa 1 kooltaan noin 900 mm x 200 mm kokoinen osa 3Dskannattuna ja analysoituna. Kyseisen osan 3Dskannaus kestää noin 10 minuuttia. Mittausobjektit ja punaisella toleranssien ylitykset. Kuva 1. MittaHitsatun rakenteen nykyaikaiset mittausmenetelmät – osa 2 Heikki Saariluoma ja Tuomo Rautava Nykyaikaiset mittausmenetelmät tarjoavat hitsattujen rakenteiden valmistajille nopeita ja tehokkaita vaihtoehtoja rakenteiden mittaamiseen ennen ja jälkeen hitsauksen. Mittalaitteiden asetteluun menee aikaa noin 20-30 minuuttia ennen skannausta. Suuret hitsatut kokoonpanot koneenrunkoina ovat tyypillisesti vaativia mitattavia varsinkin koneistuksen jälkeen, kun täytyy huomioida sovitteiden toleranssit sekä geometriset toleranssit. toimittajien laitteiden skannaus 3D-malliksi) tai hitsin muodon skannaus FEM-laskentamallia varten esimerkkinä ”käänteisestä väsymislujuustarkastelusta”. 3D-skannausta voidaan käyttää myös sähkökaapeleiden ”Asbuilt”-dokumentointiin, erityisesti nollasarjan koneille. Tarkastus voidaan suorittaa vain oleellisille alueille kappaletta, eikä sitä tarvitse välttämättä kokonaisuudessaan skannata
3D-mallithan ovat erittäin suuria ja vaativat paljon laskentakapasiteettia sekä muistia tietokoneelta. Näiden ohjelmistojen ominaisuudet ovat hyvin monipuolisia, ja ne pystyvät käsittelemään myös geometrisiä toleransseja. Turun ammattikorkeakoulu on tutkinut hankkeessa kappaleiden mittausmenetelmiä, langatonta tiedonsiirtoa (5G) konepajaympäristössä sekä hitsatun rakenteen tuotetiedonhallintaa PLM-järjestelmässä. Hyödyntäminen edellyttää uusia käytäntöjä ja uuden tekniikan ennakkoluulotonta soveltamista hitsauksen yhteyteen. Laitevalmistajilla on tyypillisesti omat analysointiohjelmat skannauksille, joilla voidaan tehdä yksinkertaisia vertailuja skannatun pistepilven ja suunnitellun 3D-mallin välillä. Kappaleiden automaattinen mittaus todettiin periaatteeltaan toimivaksi, mutta kappaleiden heijastava pinta aiheutti mittaukseen haasteita. FotogramKuva 4. Kappaleen käsittelyrobotti tuomassa hitsattua osaa skannattavaksi (skanneri Artec Eva strukturoituun valoon perustuva skanneri, kuva Martti Komulainen). Markkinoilla on myös ohjelmistoja (esimerkiksi Polyworks ja Geomagic Control X), jotka eivät ole laitevalmistajasta riippuvaisia, vaan niillä pystytään analysoimaan eri laitevalmistajien 3D-skannerien tuottamaa mittadataa. Mukana hankkeessa ovat Lappeenrannan teknillinen yliopisto, Turun ammattikorkeakoulu ja joukko yrityksiä. Kappaleen kolmiulotteinen muoto (syvyys) saadaan määritettyä ottamalla kappaleesta useita kuvia eri kulmista ja yhdistämällä nämä kuvat sitten koordinaatistossa referenssipisteiden ja trigonometrian avulla. Skannatun mittadatan analysointi Suurilla kappaleilla (yli 4 m 3 ) on käytännössä mielekkäämpää skannata tuote osissa ja yhdistää tulokset analysointiohjelmassa. Mittaraportti kertoo hyvin havainnollisesti, mitkä mitat kappaleesta ovat toleranssien sisällä ja mitkä toleranssien ulkopuolella. Kappaleiden mittaus voidaan integroida tehokkaasti robotisoituun hitsaukseen. [ www.hitsaus.net ] 6/ 20 19 16 raportin tekoon voi mennä ensimmäisellä kerralla puolikin päivää, mutta saman osan seuraavilla tarkastuskerroilla prosessi nopeutuu merkittävästi, koska tulokset kirjautuvat jo valmiisiin raporttipohjiin. Business Finlandin rahoittamassa DigRob-tutkimushankkeessa tutkitaan sitä, miten yksittäiskappaleiden robottihitsaus saataisiin entistä kannattavammaksi. Tarkastettavat mitat mittaluvuilla esitettynä Turun ammattikorkeakoulun kolmen robotin solussa ilman hitsauskiinnittimiä hitsatut kappaleet mitattiin robotisoidusti strukturoituun valoon perustuvalla Artec Eva -skannerilla silloitushitsauksen jälkeen sekä uudelleen varsinaisen hitsauksen valmistuttua. Robotisoitu mittaaminen osana hitsatun kappaleen laadunvarmistusta Mielenkiintoinen käyttökohde tulevaisuudessa tulee olemaan ”jigitön” (ilman kiinnittimiä) robottihitsaus. Tämä on ratkaistavissa eri tyyppisellä skannerilla. Fotogrammetria ja dynaamisten muodonmuutosten mittaus Yleisesti fotogrammetria tarkoittaa sitä, että mitattavasta kohteesta otetaan kuvia, ja kappaleen mitat määritetään sitten kuvista. Tällainen mittaus mahdollistaa sen, että mittausdatan perusteella on mahdollista ohjata kappaleenkäsittelyrobotteja ottamaan “ennakkoa” osan paikoituksessa esimerkiksi hitsausmuodonmuutoksien kompensoimiseksi. Kuva 3. Tämä nopeuttaa tiedon välitystä ja lyhentää merkittävästi tulosten tarkasteluun käytettyä aikaa sisäisesti tai ulkoisen toimittajan kanssa. Tässä esimerkissä robotisointi rakennettiin testikäyttöön itse, mutta esimerkiksi Leicalta, Zeissilta, GOM:lta ja Creaformilta löytyy valmiita ratkaisuja kappaleiden robotisoituun mittaukseen. Optisilla mittausmenetelmillä ja siihen yhdistetyllä kappaleiden paikoittamisen säädöllä pystytään jigittömästi robottihitsattujen kokoonpanojen mittatarkkuutta kehittämään
Jos tutkittavassa kappaleessa ei ole luontaisesti riittävästi yksityiskohtia, voidaan kappaleen pintaan esimerkiksi maalata haihtuvalla maalilla mielivaltainen kuvio. Kuva 5.Konepellin muodonmuutosten mittaaminen Control 2019 -messuilla GOM Aramis -järjestelmällä. Kun yhdistetään hitsaukseen tulevien osien tarkat mittatiedot ja hitsauksen muodonmuutosten FEM-laskenta, saadaan jigittömästi hitsattujen tuotteiden mittatarkkuutta parannettua tulevaisuudessa. Sovelluskohteita ovat esimerkiksi erilaiset autoteollisuuden törmäystestit, ohutlevyjen muovausominaisuuksien testaus ja tuulivoimalan siipien muodonmuutosten mittaus väsytyskokeessa. [ www.hitsaus.net ] 6/ 20 19 17 metria soveltuu hyvin isojenkin esimerkiksi helikopterin kokoisten kappaleiden normaaliin (staattiseen) mittaamiseen. Kappaleen dynaamisia muodonmuutoksia voidaan myös mitata fotogrammetriaan perustuen käyttämällä nopeita kameroita ja niin sanottua Digital Image Correlation (DIC) -tekniikkaa. Näin saadaan määritettyä kappaleen siirtymät dynaamisessa kuormituksessa. Kappaleen siirtymien mittaaminen dynaamisessa vetokokeessa Control 2019 -messuilla GOM Aramis -järjestelmällä. Lopuksi Kokoonpanoon tulevien osien sekä loppukokoonpanon optinen mittaaminen tulevat yleistymään tulevaisuudessa. Heikki Saariluoma ja Tuomo Rautava Turun ammattikorkeakoulu, Teknologiateollisuus heikki.saariluoma@turkuamk.fi tuomo.rautava@turkuamk.fi. Kuva 6. Dynaamisten muodonmuutosten mittaaminen on ainakin tällä hetkellä sovellettavissa pääosin vain tutkimusja kehityskäytössä, eivätkä konepajat ole vielä löytäneet sille käytännön sovelluskohteita. Vaatimuksena on, että tutkittavassa pinnassa on riittävästi tunnistettavia yksityiskohtia
Moni yritys on jo pitkällä uusien teknologioiden hyödyntämisessä ja tuotannon automatisoinnissa. Yritykset kokevat jopa painetta ottaa käyttöön erilaisia digitaalisia järjestelmiä ja korkean teknologian ratkaisuja. Suomi kuitenkin tunnetaan korkean hitsausteknologian ja osaamisen maana, mutta nyt ei ole varaa jäädä odottamaan, vaan tarvitaan kehittämistoimenpiteitä ja uuden tiedon soveltamista päivittäiseen toimintaan. [ www.hitsaus.net ] 6/ 20 19 18 Suomi ei ole kärkimaita teollisuuden digitalisaatiossa ja osaaminen muualla maailmassa kasvaa koko ajan. dessa ovat tärkeä osa siihen, että tuotanto voi olla Suomessa kilpailukykyistä. Nämä ovat myös asioita, mitkä voivat olla ratkaisu kehittää tuotantoa kilpailukykyiseksi ja vastata resurssipulaan, mikä haastaa tällä hetkellä ja tulevaisuudessa yhä enemmän hitsaavaa teollisuutta. Yrityksen uudistettuun strategiaan kuuluvatkin hyvät asiakassuhteet, henkilös. Tällä hetkellä kaikki hitsaustyö tehdään apulaitteita hyödyntäen käsin pääosin TIG-hitsauksena, mutta visiot tulevasta ovat automaation tuomisessa tuotantoon ja digitalisoinnin hyödyntämisessä hitsauksessa ja tuotannossa sekä hitsausprosessien kehittämisessä. Osaaminen teknologioiden kehityksessä ja tuotannon laadussa ovat avaintekijöitä ja näiden asioiden huomioiminen ja pitäminen korkealla hitsaavassa teollisuuPK-yritykset ymmärtävät hitsauksen automatisoinnin ja digitalisoinnin tärkeyden – SP Stainless Oy Tämä artikkeli on osa alkavaa sarjaa pk-yritysten kehittämistyöstä. Yksi esimerkki rohkeiden askeleiden ottamisesta tätä tavoitetta kohti on SP Stainless Oy Siilinjärvellä parikymmentä kilometriä Kuopiosta pohjoiseen. Nyt kovasti pinnalla oleva teknologinen kehitysloikka ja digitalisaatio koskettavat välittömästi tai välillisesti jokaista hitsaavaa yritystä. Jenni Toivanen Suomalainen hitsaava teollisuus tarvitsee uusia ratkaisuja kehittääkseen toimintaansa ja vastatakseen kysyntään ja kilpailuun. Tutustutaan lyhyesti, mitä prosessien kehittäminen ja hitsauksen digitalisaatio merkitsee ruostumattomasta teräksestä tuotteita ja osia valmistavassa yrityksessä. SP Stainless panostaa hitsaustyön laatuun ja asiakkaiden vaatimukset ovatkin korkealla