Page 47 - SHY2012

Basic HTML Version

6/2007
[ www.shy-hitsaus.net ]
45
Henri Granberg ja Tom Nordgren
Laserhitsauksen hyödyntämiseen erikois-
tunut Hakaniemen Metallin tytäryhtiö,
High Metal Production Oy Vantaalla on
kehittänyt laserhybridilaitteiston, joka vie
innovatiivisella tavalla yrityksen teknolo-
giaa eteenpäin. Uusi tuotantolaitteisto
otettiin käyttöön syksyllä 2007. Erittäin
onnistuneiden testien jälkeen uudella
laserhybridillä on tehty tuotantomitta-
kaavaista hitsejä useita kilometrejä.
Laserhybridihitsauksessa yhdistetään la-
serhitsaus kaarihitsausmenetelmään. Me-
netelmä on kehitetty jo 70-luvulla, mutta
toistaiseksi laserhybridihitsaus on ollut lä-
hinnä tutkimuksen sekä vain hyvin rajattujen
ja räätälöityjen sovellusten käytössä. High
Metal Production Oy on niiden ensimmäisten
joukossa, jotka ovat pystyneet hyödyntämään
laserhybridihitsausta CO
2
-vakiotyöasemassa
siten, että eri kohteita voidaan hitsata yksin
mielikuvitus rajana.
Laserhybridihitsauksen edut tulevat par-
haiten esiin silloin, kun halutaan lieventää
laserhitsauksen railotoleransseja. Laser-
hybridihitsauksella voidaan vaikuttaa myös
hitsin metallurgisiin ominaisuuksiin. Tämä
ominaisuus tekee mahdolliseksi hitsata la-
serilla myös sellaisia materiaaleja, joita ei
pelkällä säteellä voi hitsata. Laserhybridi-
hitsaus tuottaa siis laserhitsaukseen uusia
mahdollisuuksia. Laserhybridihitsauksen
suurimpana haasteena voidaankin pitää
hallittavien hitsausparametrien huomattavan
paljon suurempaa määrää.
Miksi High Metal Production Oy
kehitti laserhybridilaitteiston
Laserhybridilaitteiston hankinta lähti liikkeel-
le tarpeesta hitsata duplex- teräksiä pienellä
lämmöntuonnilla ja suurella nopeudella. Hit-
sattavat laadut olivat EN 1.4162, 1.4462
ja 1.4410. Korroosiokokeilla kävi selväksi,
että laserhitsaus ei anna riittävää korroo-
siokestävyyttä, joten vaihtoehdoksi tuli ko-
keilla laserhybridihitsausta eli tuoda hitsiin
lisäainetta MAG-prosessin avulla. Tehtiin
uudet korroosiokokeet ja huomattiin, että
hybridiprosessilla saatiin aikaan paljon pa-
remmat tulokset.
Yritys teki investointipäätöksen ja laitteis-
ton hankinta lähti liikkeelle elokuun alussa
2007. Asiakkaan tarve oli saada ensimmäi-
set hitsatut tuotteet valmiiksi jo marraskuun
alussa. Aikataulu kehittää toimiva hybridilait-
teisto High Metal Production Oy:n Trumpf
TLC1005 CO
2
-laserin yhteyteen oli siis varsin
haastava. Robottikäyttöön soveltuvia kaari-
hitsauslaitteistoja kyllä löytyi markkinoilta
nopeallakin toimitusajalla, joten sen suhteen
ei ollut ongelmia, mutta CO
2
-laseriin tarkoi-
tettuja hybridihitsauspäitä ei löytynyt. Koska
ehtona oli lisäksi, että hitsauspään tulee olla
mahdollisimman kompakti, ainoaksi vaihto-
ehdoksi jäi suunnitella se itse.
Uuden teknologian tuli olla myös saman tien
toimivassa teollisessa tuotannossa, sillä ta-
voitteena oli hitsata yli 9000 metriä hybridi-
hitsiä jo vuoden 2007 loppuun mennessä.
Tavoite ei sittemmin osoittautunut epärea-
listiseksi, sillä marraskuun puoliväliin men-
nessä uudella hybridihitsausmenetelmällä oli
tehty hitsiä jo noin 3000 metriä.
Mitä on laserhybridihitsaus?
High Metallin toteuttamassa laserhybridihit-
sauksessa on kyse CO
2
-laser ja MAG-pro-
sessin yhdistämisestä. Muitakin variaatioita
on, mutta tässä sovelluksessa lasersäde ja
lisäaine tuodaan samaan sulaan. Laserilla
luodaan syvän tunkeutuman aikaansaami-
seksi ns. key-hole. Langan ja säteen välinen
etäisyys hitsattavan kappaleen pinnalla on
noin 1-3 milliä. Hitsaamiseen on käytettävis-
sä periaatteessa kaksi työtapaa, joko vetävä
tai työntävä hitsaus. Jos lisäaine tuodaan
MAG:llä hitsaussuunnassa lasersäteen
eteen, puhutaan vetävästä menetelmästä,
ja jos lasersäde kulkee edellä, puhutaan
työntävästä menetelmästä.
Suojakaasun koostumuksella ja sen tuonnilla
on useita eri vaihtoehtoja. Paras vaihtoehto
löytyy yleensä tapauskohtaisesti. CO
2
-laseria
käytettäessä on tärkeää saada eliminoitua
plasmapilven muodostuminen key-holen ylä-
puolelle, johon kyseisen aallonpituuden la-
sersäde voimakkaasti absorboituu. Puhutaan
ns. plasmakontrollikaasun käytöstä, jona käy-
tetään heliumia. Yksi tapa tuoda suojakaasu
ja plasmakontrollikaasu prosessiin, on hyö-
dyntää kaasukupua langan ympärillä. Toinen
vaihtoehto on plasmakontrollikaasun tuonti
koaksiaalisesti säteen ympärillä ja suojakaa-
su langan ympärille, kuten MIG-polttimessa.
Olemme huomanneet testeissämme, että
tietyissä tapauksissa tarvitaan erillistä jälki-
kaasua suojaamaan valmista hitsiä.
Laserhybridihitsauksen haasteet liittyvät
pitkälti parametrien suureen määrään. Pa-
rametriyhdistelmiä on moninker tainen mää-
rä verrattuna laserhitsaukseen. Parametrit
High Metal Production Oy
kehitti laserhybridihitsausta
tuotantomittakaavaan
Taulukko 1
Taulukko 1. Laserhybridihitsauksen parametreja