Alumiinisen kuljetinkiskon korjaushitsaus

Abstract

Työn tarkoituksena oli tutkia hitsaamisen vaikutuksia Sakupe Oy:ssä käytettyyn alumiiniseen kuljetinkiskoon sekä löytää hitsaustapa, joka tuottaa pitkäikäisimmän ratkaisun kuoppaantuneen kiskon korjaamiseen. Aiemmin ongelmana on ollut hitsatun kohdan nopea uudelleen vaurioituminen huonojen lujuusominaisuuksien vuoksi.

Työssä perehdyttiin alumiiniseoksiin ja niiden metallurgisiin ominaisuuksiin. Kiskomateriaalille tehtiin alkuaineanalyysi, jonka perusteella valittiin erilaisia muuttujia koehitsejä varten. Koehitseille tehtiin kovuusmittauksia lämpövaikutusalueen koon ja kovuusmuutoksien selvittämiseksi. Työssä arvioitiin myös käytettävissä olevia vaihtoehtoisia korjausmenetelmiä, kuten vaurioituneen osan korvaaminen teräsinsertillä. Koemuuttujina olivat kolme erilaista hitsauslisäainetta, hitsatun sekä hitsaamattoman kappaleen anodisoimalla pinnoittaminen sekä kolme hitsaamisen jälkeen tehtyä käsittelyä. Jälkikäsittelyt olivat hitsin sammuttaminen suoraan veteen, erkautuskarkaisu sekä hitsiaineen muokkauslujittaminen.

Työn tuloksena havaittiin, että perinteisin menetelmin täyttöhitsatussa kiskossa hitsiaineen kovuus oli noin 70 % alkuperäisestä ja hitsin ympärillä lämpövaikutusalueella noin 45 % eikä näihin arvoihin voitu vaikuttaa lisäainevalinnoilla. Hitsiaineen kovuus voidaan nostaa perusaineen tasolle muokkauslujittamalla sitä. Lämpövaikutusalueen kovuus saadaan palautettua erkautuskarkaisemalla hitsattu kappale. Mikäli kappaleen koon ja sijainnin puolesta on mahdollista, yhdistämällä nämä käsittelyt hitsatun kohdan kovuus saadaan palautettua alkuperäistä perusainetta vastaavalle tasolle. Muutoin hitsaamista on vältettävä ja pyrittävä korvaamaan vaurioituneet osat RST-profiililla tai teräsinsertillä.

The purpose of this final project was to determine the effects of welding on aluminum conveyor rail and find the most suitable method for repairing the rail by welding. The rail has been welded several times before, and it has become evident that the strength properties of the welded section are significantly reduced leading to premature failure.

The study was performed by first studying the theory concerning aluminum alloys and their metallurgic properties. The composition of the aluminum alloy used in the rail was determined by elemental analysis (XRF). After the analysis, welded samples of the base material were made with different variables based on the analysis and theory. The width of the heat affected zone and changes in hardness were measured by performing Vickers hardness tests. Alternative methods for repairing the rail were assessed as well. The variables chosen to be studied were three different filler metals, coating of a welded and unwelded sample by anodizing and three different treatments that were made after welding. The treatments were cooling the sample immediately after welding, precipitation hardening and hardening the weld metal by hammering.

As a result of the study it was noticed that when welded with traditional procedures the hardness of the weld metal was about 70 % and the heat affected zone about 45 % when compared to the unwelded base material. The hardness of the welded sample could not be increased by filler metal choices. The study showed that hardening the weld metal increases it’s hardness to the same level with the base material. The hardness of the heat affected zone could be restored to the initial state by performing precipitation hardening procedure to the sample. By combining hardening of the weld metal and the precipitation hardening process the hardness of the entire sample could be normalized to the same or higher level of hardness as that of the base metal. On the other hand, welding should be avoided and the damaged rail sections should be replaced with a stainless steel profile or a steel insert.