Käsilaserhitsauksen käyttö verrattuna perinteisiin hitsausmenetelmiin
Paldanius, Jesse (2026)
Kandidaatintyö
2026
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026061066486
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026061066486
Tiivistelmä
Työn tavoitteena oli koota hajanainen tieto käsilaserhitsauksesta ja vertailla menetelmää TIG-hitsaukseen teknisestä ja taloudellisesta näkökulmasta. Tutkimus toteutettiin kirjallisuuskatsauksena, jota täydennettiin kokeellisilla testeillä. Testit tehtiin LUT-yliopiston hitsauslaboratoriossa, jossa hitsattiin pienahitsit 316 L ruostumattomalle teräkselle (3 mm) Kemppi Lazer 3000 -laitteistolla sekä perinteisellä TIG-hitsauksella.
Kirjallisuuskatsauksen perusteella käsilaserhitsauksen keskeisimmät edut ovat kapea lämpövaikutusalue (noin 0,2 mm vs. TIG:n 2,5 mm), Jopa nelinkertainen hitsausnopeus, matala oppimiskynnys ja vähäisen jälkikäsittelyn tarve. Menetelmä soveltuu parhaiten ohutlevyrakenteisiin (0,5–5 mm), muottien korjaukseen ja prototyyppien koontihitsaukseen. Merkittävimmiksi rajoitteiksi tunnistettiin laserluokka 4:n turvallisuusvaatimukset, korkea hankintahinta sekä herkkyys materiaalipinnan epäpuhtauksille. Laitteiston takaisinmaksuaika on kirjallisuuden mukaan noin 4,2 kuukautta.
Kokeelliset tulokset osoittivat, että käsilaserhitsattujen HAZ on kapeampi kuin TIG-hitsatuissa, ja lasertehon ±25 %:n vaihtelu vaikutti selvästi hitsausgeometriaan. Käsilaserhitsaus on teknisesti ja taloudellisesti varteenotettava vaihtoehto perinteisiin metodeihin verrattuna erityisesti ohutlevysovelluksissa ja pienissä sekä keskisuurissa sarjoissa, joissa jälkikäsittelyn minimointi on tärkeää. The objective of this study was to collect fragmented knowledge on handheld laser welding and compare the method to TIG welding from technical and economic perspectives. The research combined a literature review with experimental tests conducted at the LUT-University welding laboratory, where fillet welds were made on 316L stainless steel (3 mm) using a Kemppi K2 Lazer 3000 system and with traditional TIG-welding.
Based on the literature review, the key advantages of handheld laser welding are a narrow heat-affected zone (approximately 0.2 mm vs. 2.5 mm for TIG), up to four times higher welding speed, a low learning curve and minimal post-processing. The method is best suited for thin sheet structures (0.5-5 mm), mould repair and creating prototypes. The main limitations identified were class 4 safety requirements, high initial cost and sensitivity to surface contamination. The average payback period for the equipment is around 4.2 months according to the literature review.
The experimental results showed that HAZ of laser-welded specimens was narrower than in TIG-welded specimens, and a ±25% variation in laser power affected weld geometry. Handheld laser welding is a technically and economically viable alternative to traditional welding methods, particularly for thin sheet applications and small to medium production series where minimizing post-processing is important.
Kirjallisuuskatsauksen perusteella käsilaserhitsauksen keskeisimmät edut ovat kapea lämpövaikutusalue (noin 0,2 mm vs. TIG:n 2,5 mm), Jopa nelinkertainen hitsausnopeus, matala oppimiskynnys ja vähäisen jälkikäsittelyn tarve. Menetelmä soveltuu parhaiten ohutlevyrakenteisiin (0,5–5 mm), muottien korjaukseen ja prototyyppien koontihitsaukseen. Merkittävimmiksi rajoitteiksi tunnistettiin laserluokka 4:n turvallisuusvaatimukset, korkea hankintahinta sekä herkkyys materiaalipinnan epäpuhtauksille. Laitteiston takaisinmaksuaika on kirjallisuuden mukaan noin 4,2 kuukautta.
Kokeelliset tulokset osoittivat, että käsilaserhitsattujen HAZ on kapeampi kuin TIG-hitsatuissa, ja lasertehon ±25 %:n vaihtelu vaikutti selvästi hitsausgeometriaan. Käsilaserhitsaus on teknisesti ja taloudellisesti varteenotettava vaihtoehto perinteisiin metodeihin verrattuna erityisesti ohutlevysovelluksissa ja pienissä sekä keskisuurissa sarjoissa, joissa jälkikäsittelyn minimointi on tärkeää.
Based on the literature review, the key advantages of handheld laser welding are a narrow heat-affected zone (approximately 0.2 mm vs. 2.5 mm for TIG), up to four times higher welding speed, a low learning curve and minimal post-processing. The method is best suited for thin sheet structures (0.5-5 mm), mould repair and creating prototypes. The main limitations identified were class 4 safety requirements, high initial cost and sensitivity to surface contamination. The average payback period for the equipment is around 4.2 months according to the literature review.
The experimental results showed that HAZ of laser-welded specimens was narrower than in TIG-welded specimens, and a ±25% variation in laser power affected weld geometry. Handheld laser welding is a technically and economically viable alternative to traditional welding methods, particularly for thin sheet applications and small to medium production series where minimizing post-processing is important.