Refurbishment of a rotating disc with overlay welding and its effect on the disc’s fatigue life

Abstract

This thesis considers the use of overlay welding to refurbish the worn surfaces of knife discs in industrial wood chippers and how the overlay affects the disc's fatigue performance. The disc is a critical chipper part subjected to significant alternating loads during operation. Due to this, fatigue cracks are the most common reason for breakdowns and replacement. Manufacturing and replacing a new disc is a resource-intensive process that also does not reflect today's demands for sustainability and increasingly stringent environmental requirements. As a result, overlay welding has been considered as a resource-efficient disc refurbishment method.

The thesis uses a systematic literature review, which is reflected in the manufacturing industry's standardised methods. It examines the most common welding methods and their suitability for disc refurbishment by overlay welding. In addition, it examines the fatigue behaviour of both welding and overlay welding and how the challenges presented by weld quality affect fatigue life.

The study's result clarifies the potential of overlay welding as a refurbishing method, emphasising the importance of quality monitoring and management. The work also highlighted the importance of creating a numerical model to verify the overlay's fatigue characteristics.

Tämä diplomityö käsittelee pinnoitushitsauksen käyttöä puiden haketukseen käytettävien teollisten hakkujen teräkiekkojen kuluneiden pintojen kunnostuksessa ja kuinka pinnoitus vaikuttaa kiekon toimintakykyyn väsymisen kannalta. Kiekko on kriittinen osa hakkua ja on alttiina huomattaville vaihtokuormille käytön aikana. Tämän myötä väsymismurtumat ovat yleinen syy kiekkojen hajoamiseen ja vaihtamiseen. Uuden kiekon valmistaminen ja vaihtaminen ovat resurssien kannalta haasteellinen prosessi, mikä ei myös heijasta nykypäivän vaatimaa kestävää kehitystä ja tiukentuvia ympäristövaateita. Tämän myötä pinnoitushitsausta on pohdittu kiekon resurssitehokkaana kunnostusmenetelmänä.

Diplomityössä hyödynnetään systemaattista kirjallisuuskatsausta, jota reflektoidaan valmistavan teollisuuden standardoituihin menetelmiin. Työssä tutkitaan yleisimpiä hitsausmenetelmiä ja niiden soveltuvuutta kiekon kunnostukseen pinnoitushitsaamalla. Näiden lisäksi niin hitsauksen kuin pinnoitushitsauksen väsymiskäyttäytymistä tarkastellaan ja kuinka hitsauslaadun tuomat haasteet vaikuttavat väsymisikään.

Tutkimuksen tulos selventää pinnoitushitsauksen potentiaalia kunnostusmenetelmänä, painottaen laaduntarkkailun ja -hallinnan tärkeyttä. Työ myös toi esiin laskennallisen mallin luomisen tärkeyden, jolla pinnoituksen väsymisominaisuudet voidaan varmentaa.