Ruostumattoman teräksen TIG-hitsauksen hitsausnopeuden lisääminen

Abstract

Diplomityön tavoitteena oli ruostumattoman teräksen koneellisen TIG-hitsauksen hitsausnopeuden lisääminen. Työssä tutkittiin suojakaasun koostumuksen vaikutusta hitsausnopeuteen sekä kahta uudehkoa prosessivariaatiota. Tutkitut prosessit olivat TIG-suurtaajuuspulssihitsaus sekä kaksoiskaasu-TIG-hitsaus. Kirjallisessa osassa perehdyttiin TIG-hitsauksen prosessiparametreihin ja -variaatioihin. Kokeellisessa osassa suoritettiin koehitsauksia hitsausnopeuksien selvittämiseksi. Tavoitteena oli tunkeuman kasvattaminen, mikä mahdollistaa hitsausnopeuden noston läpihitsattaessa. Suojakaasuina käytettiin sekä argonpohjaisia että heliumpohjaisia kaasuja, joihin oli lisätty vetyä. Vedyn avulla hitsausnopeus lisääntyi nykykäytäntöä suuremmillakin pitoisuuksilla. Uutena ilmiönä TIG-hitsauksessa havaittiin keyholen eli lävistysreiän syntyminen korkeita vetypitoisuuksia heliumpohjaisessa suojakaasussa käytettäessä. Keyhole oli kuitenkin erittäin epävakaa, joten jatkotutkimuksien tehtäväksi jää selvittää tarkemmin tämän ilmiön vaikutus. Tutkittuihin prosessivariaatioihin todettiin liittyvän useita laiteteknisiä ongelmia. Hitsausnopeuden suhteen tulokset jäivät vaatimattomiksi. Lähinnä keyholen aukaisemisessa ja aukipitämisessä menetelmistä havaittu hyöty antaa selvän aiheen jatkotutkimuksille.

The aim of this study was to increase the welding speed of mechanized TIG-welding for austenic stainless steels. The effect of shielding gas composition was studied along with two newer process variations: High frequency pulsing and dual shield TIG-welding. The literature survey examines TIG-welding focusing on process parameters and variations as well as their effects on welding speed. The experimental part concentrates on welding tests to define the welding speed with different parameters and variants. The aim was to increase the penetration and hence the welding speed. Argon and helium based shielding gases with hydrogen additions were studied. A significant increase of welding speed could be achieved with hydrogen additions even above current industrial practice. A new finding was made with high hydrogen contents in helium: a keyhole was generated. The keyhole was not, however, stable and it had to be left for the future studies to reveal the industrial potential of this finding. The new process variants studied did not prove satisfactory to increase the welding speed mainly due to the problems connected with the equipment. For opening and stabilising the keyhole these technologies may prove potential in future studies, but other means to increase welding speed will require substantial development work.