Käsilaserhitsauksen vaaputusamplitudin vaikutus hitsin pinnanlaatuun
Pirinen, Pekka (2026)
Kandidaatintyö
2026
School of Energy Systems, Konetekniikka
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20260622101587
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20260622101587
Tiivistelmä
Tässä kandidaatintyössä tutkittiin lasersäteen vaaputusamplitudin vaikutusta käsikäyttöisellä kuitulaserilla valmistetun 316L-ruostumattoman teräksen reunaliitoksen näkyvään hitsauslaatuun. Tavoitteena oli selvittää visuaalisen tarkastelun avulla, miten amplitudi vaikuttaa hitsin näkyvään leveyteen, pinnan tasaisuuteen ja pinnalla havaittaviin epätäydellisyyksiin.
Kokeessa valmistettiin viisi hitsiä käyttäen amplitudiarvoja 0; 0,65; 1,25; 1,85 ja 2,50 mm. Muut hitsausparametrit pyrittiin pitämään samoina. Hitsit valmistettiin käsin, ja jokaisella amplitudilla tehtiin yksi koekappale. Hitsin leveys mitattiin suoraan koekappaleesta neljästä mittauskohdasta. Lisäksi arvioitiin epätasaisen pinnan osuus ja luokiteltiin visuaalisesti havaitut epätäydellisyydet.
Tulosten perusteella hitsin leveys kasvoi amplitudin suurentuessa 0 millimetristä 1,25 millimetriin, mutta kasvu ei jatkunut suoraviivaisesti koko amplitudialueella. Tasaisimmat pinnat ja vähiten näkyviä muotopoikkeamia saatiin amplitudiarvoilla 1,25 ja 1,85 mm. Ilman vaaputusta valmistettu hitsi oli suurelta osin epätasainen, ja suurimmalla amplitudilla hitsissä esiintyi epäsäännöllistä leveyttä, epätasaista pintaa ja runsaasti roiskeita.
Tulokset osoittavat, että keskisuuri vaaputusamplitudi voi parantaa näkyvää pinnanlaatua, mutta liian suuri amplitudi voi heikentää energian kohdistumista liitokseen. Tuloksia voidaan pitää alustavina pienen aineiston ja käsinhitsauksen aiheuttaman vaihtelun vuoksi. This bachelor’s thesis investigated the effect of laser beam oscillation amplitude on the visible weld quality of an edge joint made of 316L stainless steel using a handheld fibre laser welding system. The objective was to determine, through visual inspection, how the oscillation amplitude affects the visible weld width, surface uniformity, and surface imperfections.
Five welds were produced using oscillation amplitudes of 0, 0.65, 1.25, 1.85 and 2.50 mm. The other welding parameters were kept as constant as possible. The welding was performed manually, and one test specimen was produced at each amplitude level. The weld width was measured directly from each specimen at four measurement points. In addition, the proportion of uneven weld surface was estimated, and the visually detected imperfections were classified.
The results showed that the weld width increased when the amplitude was increased from 0 to 1.25 mm. However, the increase was not linear across the entire amplitude range. The most uniform weld surfaces and the lowest number of visible shape imperfections were obtained with amplitudes of 1.25 and 1.85 mm. The weld produced without oscillation was largely uneven, whereas the largest amplitude resulted in irregular weld width, an uneven surface and considerable spatter.
The results indicate that a medium oscillation amplitude may improve visible weld surface quality, whereas an excessively large amplitude may reduce the effective focusing of laser energy on the joint. The results should be regarded as preliminary because of the small number of specimens and the variation caused by manual welding.
Kokeessa valmistettiin viisi hitsiä käyttäen amplitudiarvoja 0; 0,65; 1,25; 1,85 ja 2,50 mm. Muut hitsausparametrit pyrittiin pitämään samoina. Hitsit valmistettiin käsin, ja jokaisella amplitudilla tehtiin yksi koekappale. Hitsin leveys mitattiin suoraan koekappaleesta neljästä mittauskohdasta. Lisäksi arvioitiin epätasaisen pinnan osuus ja luokiteltiin visuaalisesti havaitut epätäydellisyydet.
Tulosten perusteella hitsin leveys kasvoi amplitudin suurentuessa 0 millimetristä 1,25 millimetriin, mutta kasvu ei jatkunut suoraviivaisesti koko amplitudialueella. Tasaisimmat pinnat ja vähiten näkyviä muotopoikkeamia saatiin amplitudiarvoilla 1,25 ja 1,85 mm. Ilman vaaputusta valmistettu hitsi oli suurelta osin epätasainen, ja suurimmalla amplitudilla hitsissä esiintyi epäsäännöllistä leveyttä, epätasaista pintaa ja runsaasti roiskeita.
Tulokset osoittavat, että keskisuuri vaaputusamplitudi voi parantaa näkyvää pinnanlaatua, mutta liian suuri amplitudi voi heikentää energian kohdistumista liitokseen. Tuloksia voidaan pitää alustavina pienen aineiston ja käsinhitsauksen aiheuttaman vaihtelun vuoksi.
Five welds were produced using oscillation amplitudes of 0, 0.65, 1.25, 1.85 and 2.50 mm. The other welding parameters were kept as constant as possible. The welding was performed manually, and one test specimen was produced at each amplitude level. The weld width was measured directly from each specimen at four measurement points. In addition, the proportion of uneven weld surface was estimated, and the visually detected imperfections were classified.
The results showed that the weld width increased when the amplitude was increased from 0 to 1.25 mm. However, the increase was not linear across the entire amplitude range. The most uniform weld surfaces and the lowest number of visible shape imperfections were obtained with amplitudes of 1.25 and 1.85 mm. The weld produced without oscillation was largely uneven, whereas the largest amplitude resulted in irregular weld width, an uneven surface and considerable spatter.
The results indicate that a medium oscillation amplitude may improve visible weld surface quality, whereas an excessively large amplitude may reduce the effective focusing of laser energy on the joint. The results should be regarded as preliminary because of the small number of specimens and the variation caused by manual welding.