Polttoleikkauksen nopeuden optimointi Taguchi-menetelmällä

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia, kuinka Taguchi-menetelmää sovelletaan polttoleikkauksessa. Ensimmäisenä tavoitteena oli nostaa polttoleikkausnopeutta huonontamatta pinnanlaatua. Toisena tavoitteena oli optimoida polttoleikkauksessa käytettävät leikkauskaasut ja etsiä sieltä mahdollisia säästöjä. Työssä laadittiin myös polttoleikkausparametritaulukko. Taguchi-menetelmällä pystytään käsittelemään suuri määrä prosessiin vaikuttavia muuttujia, pienellä määrällä kokeita. Polttoleikkauksen pinnanlaatuun vaikuttavat kaikki polttoleikkausparametrit, sekä ulkoiset häiriötekijät. Ulkoisia häiriötekijöitä ovat esimerkiksi leikattavan levyn lämpötila ja pinnassa oleva hilse. Taguchi-menetelmässä eniten aikaa kuluu parametrisuunnitteluvaiheeseen, koekappaleiden mittaamiseen ja mittaustulosten analysointiin. Näin pystytään tekemään tarvittavat kokeet tuotannon ohella, eikä aikaa kulu paljon polttoleikkaamiseen ja oikeiden arvojen hakemiseen. Taguchi-menetelmä soveltuu hyvin polttoleikkauksen polttoleikkausparametrien optimointiin, koska muuttujia on paljon ja leikkauspinnanlaatuun vaikuttaa monta tekijää yhtä aikaa. Taguchi-menetelmällä saaduilla optimiarvoilla saatiin nostettua polttoleikkausnopeutta huonontamatta leikkauspinnanlaatua. Leikkauskaasun ja lämmityshapen paineet pysyivät samalla tasolla kuin mitä ne olivat ennen tutkimusta. Leikkaushapen painetta nostettiin, jolloin saatiin sula siirtymään hyvin leikkausrailosta pois. Polttoleikkausnopeuden nosto ei lisännyt jäysteen määrää ja kappaleet lähtivät hyvin irti levystä, joten kappaleiden jälkikäsittelyyn ja levyn purkamiseen ei kulu ylimääräistä aikaa.

The purpose of this thesis was to find out how to use Taguchi-method in flame cutting. The first objective was to raise cutting speed and keep the quality of surface on the same level as it was before. The second objective was the optimizing of cutting gasses to get some savings. Also a table of cutting parameters was composed in this thesis. Taguchi-method can handle at the same time many variables that have an effect on the process. That brings down the number of experiments. Cutting parameters and external problem factors affect surface quality. External problem factors can be, for example, the temperature of a plate or scale on a hot rolled steel surface. The most time-consuming parts in the Taguchi-method are parameter design, getting results of the samples and analyzing the results. Therefore, all necessary tests can be run along with the production and cutting and finding the right parameters will not take so much time. Taguchi-method can be used for the parameter optimization of flame cutting because there are many variables and different factors have an effect on the surface of cutting. The optimal values provided by the Taguchi-method enabled the raising of the cutting speed without impairing the cutting surface. The pressures of the cutting gas and heating oxygen were kept at the same level as they were before the study. The pressure of the cutting oxygen was raised to make the melted steel run out of the kerf. The raising of the cutting speed did not increase the quantity of slag at the bottom of the kerf and thus the pieces could be easily detached from the plate. Therefore, post-processing of the pieces does not take extra time.