Alumiiniseosten hitsaus ja siihen liittyvät erityispiirteet
Ruokonen, Atte (2022)
Kandidaatintyö
2022
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022050933928
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022050933928
Tiivistelmä
Kevyenä konstruktiomateriaalina alumiini tarjoaa hyvän lujuus/paino- suhteen. Alumiinia käytetään laajalti ajoneuvo-, rakennus-, ilmailu- ja pakkausteollisuudessa. Useimmat alumiiniseokset ovat hyvin hitsattavia, mutta alumiiniseosten materiaaliominaisuudet hitsauksen kannalta eroavat kuitenkin huomattavasti esimerkiksi verrattuna teräksen hitsaukseen.
Tässä kandidaatintyössä pyritään esittämään tärkeimmät alumiinien hitsauksessa esiintyvät materiaaliominaisuudet ja kuinka nämä ominaisuudet vaikuttavat alumiinien hitsaukseen. Työssä selvitetään valta-asemassa olevien alumiinien hitsausprosessien edut ja haitat. Käytännön tutkimusosiossa alumiinilevykoekappaleiden päittäisliitoksille suoritettiin hitsauskokeet, joissa varioitiin perusainetta, lisäainetta sekä hitsauksen lämmöntuontia. Hitsatuista koekappaleista valmistettiin vetokoesauvat sekä makrohieet, joille tehtiin Vickers-kovuusmittauskokeet.
Tutkimustuloksissa selvisi, että alumiinin tärkeimmät materiaaliominaisuudet hitsauksessa ovat sen lujuuden menetys hitsauksen aiheuttaman lämmöntuonnin takia, alumiinin pinnalle muodostuva oksidikalvo sekä suuri lämpölaajenemis- ja lämmönjohtumiskerroin. Hitsauskokeet onnistuivat ja MIG-hitsaus todettiin toimivaksi alumiinien hitsausprosessiksi. As a lightweight construction material, aluminum offers a good strength-to-weight ratio. Aluminum is widely used in the automotive, construction, aerospace, and packaging industries. Most aluminum alloys are highly weldable but the material properties of aluminum alloys for welding differ considerably compared to a steel welding.
This bachelor's thesis aims to present the main material properties of aluminum welding and how these affect the welding of aluminum. The advantages and disadvantages of welding processes in dominant aluminum welding processes are investigated in this bachelor’s thesis. In the study, welding tests were also performed on aluminum, in which the base material, filler material, and the heat input of the welding were varied. Welded specimens were used to make tensile rods and macrographs, which were subjected to Vickers hardness tests.
The research results showed that the main material properties of aluminum in welding are the loss of its strength due to the heat input caused by welding, the oxide film formed on the surface of the aluminum, and the high coefficient of thermal expansion and thermal conductivity. The welding tests were successful and MIG welding was found to be an effective welding process for aluminum.
Tässä kandidaatintyössä pyritään esittämään tärkeimmät alumiinien hitsauksessa esiintyvät materiaaliominaisuudet ja kuinka nämä ominaisuudet vaikuttavat alumiinien hitsaukseen. Työssä selvitetään valta-asemassa olevien alumiinien hitsausprosessien edut ja haitat. Käytännön tutkimusosiossa alumiinilevykoekappaleiden päittäisliitoksille suoritettiin hitsauskokeet, joissa varioitiin perusainetta, lisäainetta sekä hitsauksen lämmöntuontia. Hitsatuista koekappaleista valmistettiin vetokoesauvat sekä makrohieet, joille tehtiin Vickers-kovuusmittauskokeet.
Tutkimustuloksissa selvisi, että alumiinin tärkeimmät materiaaliominaisuudet hitsauksessa ovat sen lujuuden menetys hitsauksen aiheuttaman lämmöntuonnin takia, alumiinin pinnalle muodostuva oksidikalvo sekä suuri lämpölaajenemis- ja lämmönjohtumiskerroin. Hitsauskokeet onnistuivat ja MIG-hitsaus todettiin toimivaksi alumiinien hitsausprosessiksi.
This bachelor's thesis aims to present the main material properties of aluminum welding and how these affect the welding of aluminum. The advantages and disadvantages of welding processes in dominant aluminum welding processes are investigated in this bachelor’s thesis. In the study, welding tests were also performed on aluminum, in which the base material, filler material, and the heat input of the welding were varied. Welded specimens were used to make tensile rods and macrographs, which were subjected to Vickers hardness tests.
The research results showed that the main material properties of aluminum in welding are the loss of its strength due to the heat input caused by welding, the oxide film formed on the surface of the aluminum, and the high coefficient of thermal expansion and thermal conductivity. The welding tests were successful and MIG welding was found to be an effective welding process for aluminum.