MIG-juotto väsymiskestävyyden parantamismenetelmänä

Abstract

Tässä tutkimuksessa esitellään MIG-juoton periaatteet ja tarkastellaan menetelmää siitä näkökulmasta, että menetelmä voisi toimia yhtenä varteenotettavana hitsattujen liitosten väsymiskestävyyden parantamismenetelmänä. Muiden parantamismenetelmien laajaa kirjoa esitellään lyhyesti. MIG-juoton soveltuvuutta parantamismenetelmäksi tutkittiin väsytyskokein. Kokeiden avulla määritettiin pelkästään MIG-juotetun liitoksen väsymiskestävyys erilaisissa tapauksissa. Lisäksi määritettiin väsymiskestävyys tapauksessa, jossa perinteisen MAG-pienahitsin rajaviivalle MIG-juotetiin ylimääräinen palko. Jälkimmäisessä tapauksessa menetelmä toimii väsymiskestävyyden parantamismenetelmänä. Väsytyskokeita tehtiin kaikkiaan 63 kpl.Kaikkiaan erilaisia väsytyskoesarjoja oli kymmenen, joista kuusi oli 8-10 koekappaletta käsittäviä varsinaisia tutkittavia tapauksia ja neljä pieniä, vain kaksi tai kolme koesauvaa käsittäviä pilottikoesarjoja. Koetuloksia verrattiin IIW:n(International Institute of Welding) suunnitteluohjeisiin ja suosituksiin. MIG-juotettujen liitosten väsymiskestävyys oli yleisesti ottaen hyvä. Päittäisliitosoli vähintään yhtä hyvä kuin tavanomaisesti hitsattu. Voimaa kantavassa taivutustapauksessa saatiin 110 % parempi väsymislujuus verrattuna IIW:n suunnitteluohjeeseen. Voimaa kantamattomissa poikittaisissa kiinnitysliitoksissa puolestaan saavutettiin paikallisia nimellisiä jännityksiä käyttäen 70-80 %:n parannus suunnitteluohjeeseen nähden. Pelkästään MIG-juotetun liitoksen ja 'parannetun' liitoksen väsymislujuudet olivat tässä tapauksessa likimain yhtä suuret. MIG-juottoa käytetään vaihtoehtoisena liittämismenetelmänä jo joissakin teollisissa sovelluksissa. Tämän tutkimuksen koetulokset antavat selviä viitteitä siitä, että menetelmä voisi toimia yhtenä varteenotettavana väsymiskestävyyden parantamiskeinona uusille tai korjatuille rakenteille. Vaaditaan kuitenkin vielä lisätutkimuksia, jotta menetelmää voisi soveltaa luottavaisin mielin tuotantokäytössä väsymiskestävyyden parantamismenetelmänä.

In this work, MIG-brazing has been studied as a potential fatigue strength improvement method for welded connections. Following a short survey of other available fatigue strength improvement methods for welded joints, basic principles of MIG-brazing are presented and the technique is examined as a potential fatiguestrength improvement method. The fatigue strength of joints produced by MIG-brazing alone was studied experimentally for different joint types. Additionally, the fatigue strength of joints fabricated using traditional welding methods improved by MIG-brazing was established. The effect of the improvement for a typical structural steel weld is achieved by a final pass along the weld toe using MIG-brazing. In total, 63 fatigue tests were performed. These tests include four pilot cases with onlytwo or three specimens per series and six main cases with eight to ten specimens per series. The results of the fatigue tests were compared to IIW recommendations for as-welded and improved welds. The fatigue strength of MIG-brazed joints was, in general, good. The fatigue strength of butt joints was approximately the same as for joints produced using conventional welding techniques. In the load carrying bending case, 110 % better fatigue strength was obtained when compared to IIW recommendations. For transverse non-load-carrying attachments, an improvement of 70-80 % measured as local nominal stress was gained with respect to IIW recommendations. The fatigue strength of solely MIG-brazed joints and joints improved by MIG-brazing was almost equal. As an alternative joining method, MIG-brazing is used in some industrial applications. This study has given clear indications that this method could also potentially be used as a weld improvement method for new or repaired structures. However, additional research is needed in order to gain more confidencethat the degree of improvement can reliably be obtained in production.