Laserhitsausmenetelmien potentiaali metsäkoneiden valmistuksessa

Abstract

Tämä diplomityö on toteutettu John Deere Forestry Oy:n toimeksiannosta. Sen tavoitteena on tutkia ja esitellä yrityksen tuotantoon potentiaalisia laserhitsausmenetelmiä ja keskittyä niiden valmistusteknisiin tekijöihin ja vaikutuksiin. Työ on toteutettu teoreettisena tutkimuksena.

Työ koostuu menetelmiä esittelevästä osuudesta, joissa keskitytään paksumpien terästen hitsaamiseen soveltuviin laserhitsausmenetelmiin ja niiden hitsausparametreihin sekä relevantteihin tutkimustuloksiin hitsausesimerkkeineen. Lasermenetelmiä verrataan osion lopuksi vielä yrityksellä käytössä olevaan MAG-hitsaukseen.

Lasermenetelmiin syventymisen jälkeen työssä tutkitaan niiden vaikutuksia asiakasyrityksen hitsattuihin rakenteisiin ja pohditaan tuotannollisia hyötyjä ja haasteita. Hitsausmenetelmä pitää ottaa huomioon suunniteltaessa ja on mietittävä millaisia rajoituksia ja vaatimuksia se asettaa. Laserin hyödyntäminen vaatii muutoksia rakenteisiin ja liitostyyppeihin, sekä asettaa yleensä kaarihitsausta tarkempia valmistustoleranssivaatimuksia esivalmisteille ja liitoksille. Käytettävän laitteiston ominaisuuksilla voi olla suuriakin vaikutuksia vaadittuihin liitosparametreihin. Lisäaineen tuomisella tai hybridihitsauksen hyödyntämisellä voidaan helpottaa liitostarkkuuden vaatimustasoa. Laseria ja MAG-hitsausta yhdistävällä hybridihitsauksella pystytään vähentämään molempien menetelmien heikkoja puolia, mutta silti hyödyntämään niiden hyviä puolia. Lasermenetelmien käyttäminen mahdollistaa huomattavasti tehokkaamman liitostuottavuuden MAG-hitsaamiseen verrattuna ja laserin tarkkuus sekä matalampi lämmöntuonti tuovat selkeitä hyötyjä hitsaustuotantoon. Jotta lasermenetelmien valmistusteknisestä potentiaalista saataisiin tarkempi kuva, on kartoitettava laajemmin asiakkaan hitsattavia rakenteita, sekä todennettava soveltuvuutta käytännön hitsauskokein.

This master’s thesis has been commissioned by John Deere Forestry Oy. The goal of the thesis is to investigate and present potential laser welding methods and their suitability for company’s welding production. The work has been carried out as a theoretical study.

This thesis consists of a section that introduces the laser welding methods by focusing on their ability to weld thicker steels and presents the affecting parameters and capabilities with the help of available research results and examples. The presented laser welding methods and company’s current welding method (MAG) are then compared at the end of the section.

After gaining the understanding of the laser welding methods, the thesis examines their effects on the welded structures of the client company and considers the potential future production benefits and challenges. The welding method must be taken into account in the de-sign, and it is necessary to consider the limitations and requirements it imposes. Utilizing laser requires changes to structures and joint types. It also generally imposes stricter manufacturing tolerance requirements for premanufactured components and joints compared to arc welding. The characteristics of the equipment used can have a significant impact on the required joint parameters. The addition of filler material or the use of hybrid welding can ease the precision requirements of the joint. Hybrid welding, utilizing both laser and MAG welding, can reduce the weaknesses of both methods while still leveraging their strengths. Utilizing laser methods enables significantly more efficient joint productivity compared to MAG welding. Precision and lower heat input of the laser bring clear benefits to welding production. However, to gain a more accurate picture of the manufacturing and productivity potential of laser methods, it is necessary to do wider mapping of customers welded structures and verify suitability through practical welding tests.