Väitös: Hitsauksen lämmöntuonti vaikuttaa dramaattisesti suurlujuusteräksien kestävyyteen

Suurlujuusteräksiä käytetään hyvin erilaisissa hitsatuissa rakenteissa. Hitsauksen lämmöntuonnin, eli hitsisulasta perusaineeseen siirtyvän lämpömäärän, on todettu vaikuttavan merkittävästi rakenteen kestävyyteen. Diplomi-insinööri Markku Pirisen tuore väitöstutkimus osoittaa, että liian suuri lämmöntuonti hitsauksessa johtaa helposti hitsatun rakenteen vaurioitumiseen käyttötilanteessa. Mitä ankarampi on rakenteen toimintaympäristö, kuten kylmät olosuhteet, sitä dramaattisempi voi vaurioituminen olla.

Suurlujuusterästä valmistetaan kolmella eri tavalla; karkaisemalla ja päästämällä, termomekaanisesti valssaamalla ja suorakarkaisulla. Eri valmistusmenetelmillä voidaan saavuttaa sama lujuus. Terästen mikrorakenne on kuitenkin erilainen ja hitsauksessa tapahtuva kuumeneminen vaikuttaa eri perusaineiden mikrorakenteeseen eri tavalla. Tämä takia on välttämätöntä, että suunnittelijat määrittelevät suurlujuusteräksen materiaalin yksiselitteisesti, jotta niiden hitsaus voidaan suorittaa hallitusti.

Pirinen havaitsi tutkimuksessaan, että yli 1,0 kJ/mm lämmöntuonti hitsauksessa johti ohuilla 8 mm:n suurlujuusteräslevyillä liian leveään HAZ-alueeseen (muutosvyöhykkeeseen). Sen seurauksena hitsatun rakenteen iskusitkeys laskee. Samoin muut lujuus- ja sitkeysominaisuudet, kuten esim. venymä ja kovuus, alenevat verrattuna perusaineeseen.

Uusien kehittyneiden hitsausprosessien käyttö helpottaa hitsauksen kontrollointia. Erilaiset lämmöntuontia säätelevät prosessit antavat hitsaajalle mahdollisuuden rajoittaa lämmöntuontia, ja siten hallita hitsausta. Eri konevalmistajilla on erilaisia menetelmiä rajoittaa lämmöntuontia. Lämmöntuonnin sääntely edellyttää hitsaavalta yritykseltä koko hitsaustapahtuman hallintaa alkaen yrityksen hitsauksen laatujärjestelmästä ja hitsaajien kouluttamisesta päätyen ohjeiden mukaisesti suoritettuun hitsaukseen.

Diplomi-insinööri Markku Pirisen konetekniikan alaan kuuluva väitöskirja The effects of welding heat input on the usability of high strength steels in welded structures (Hitsauksen lämmöntuonnin vaikutus suurlujuusterästen käytettävyyteen hitsatuissa rakenteissa) tarkastetaan lauantaina 25.5.2013 klo 12.00 Lappeenrannan teknillisen yliopiston salissa 1381. Vastaväittäjinä toimivat professori Victor Karkhin, St.Petersburg State Polytechnical University, Venäjä, ja professori emeritus Algirdas Bargelis, Kaunas University of Technology, Liettua. Kustoksena toimii professori Jukka Martikainen Lappeenrannan teknillisestä yliopistosta.

Väitöskirja on julkaistu yliopiston Acta Universitatis Lappeenrantaensis- tutkimussarjan numero 514. ISBN 978-952-265-399-4, ISBN 978-952-265-400-7 (PDF) ja ISSN-L 1456-4491, ISSN 1456-4491. Väitöskirja on luettavissa Lappeenrannan teknillisen yliopiston LUTPub-tietokannassa osoitteessa urn.fi/URN:ISBN:978-952-265400-7. Väitöskirjan painetun version voi ostaa Aalef-kirjakaupasta, puh. 044 744 5511 tai kirjakauppa(at)aalef.fi

Väittelijän henkilötietoja:
Markku Pirinen
Syntynyt 1955 Enossa
Kotikunta Valtimo
Koulutus:
Levyseppä-hitsaaja 1974, Pohjois-Karjalan ammattikoulu
Koneinsinööri 1982, Wärtsilän teknillinen opisto
Diplomi-insinööri 2007, Lappeenrannan teknillinen yliopisto

Työsuhteet:
Projektipäällikkö, Lappeenrannan teknillinen yliopisto, 2008 ->
Pirinen on toiminut aiemmin muun muassa metallipuolen ja johtamisen ja yritysjohtamisen kouluttajana Ylä-Savon ammattiopistossa sekä koneosaston lehtorina Nurmeksen ammattikoulussa, toimitusjohtajana Educaworks Oy:ssä, Valtimo Components Oyj:ssä, Juuan Terästuote Oy:ssä ja Insinööritoimisto K.H.Maho Oy:ssä sekä tuotantopäällikön ja projektipäällikön tehtävissä Tecwill Oy:ssä, Tampella Oyj:ssä ja Steamservice Oy:ssä.

Lisätietoja:

Markku Pirinen, 040 4839 307, markku.pirinen@lut.fi