CMT-robottihitsauslaitteiston eri hitsausprosessien vertailu

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää robottihitsauslaitteiston kahden hitsausprosessin eroavaisuuksia tekemällä hitsaustestauksia. Hitsaustestaukset tehtiin Tampereen ammattikorkeakoulun konetekniikan laboratoriotiloissa keväällä 2022. Testauksissa käytettiin kahta eri perusainetta ja niille tehtiin hitsauksen jälkeen kovuuden mittaukset käyttämällä Vickers-kovuuskoemenetelmää. Käytettävinä hitsausprosesseina oli CMT- ja Mag-hitsausprosessit. Työn tavoitteena oli selvittää maksimi a-mitta pienahitsinä hitsattuna ilman kriittisiä, silmämääräisesti havaittuja hitsausvirheitä.

Saadut tulokset maksimi a-mitan hitsauksen osalta ovat melko onnistuneesti linjassa, kun verrataan työn teoriaosuuteen. Hitsaussaumoista tutkittiin myös lämmöntuontia ja kovuutta. Näiden testausjärjestelyjen perusteella pystyttiin havaitsemaan ainakin joitakin etuja CMT-hitsausprosessin kannalta. Toinen perusaineista oli ns. ultralujaa terästä ja sen hitsaaminen onnistuneesti olisi saattanut vaatia esi- ja jälkilämmönkäsittelyä, perusaineen kohdalta ei päästy välttämättä haluttuihin tuloksiin.

Kehitysehdotuksena eri hitsausprosesseja voisi arvioida erilaisten optimointiohjelmien avulla. Hitsausarvoja on helppo kerätä nykyaikaisista digitaalisista hitsauskoneista ja niitä pystytään arvioimaan erilaisten optimointiohjelmien avulla. Metallien sisäistä rakennetta tutkimalla saataisiin selville metallien karkenemista ja miten sitä voitaisiin välttää.

The objective of this study was to find differences in two robot-assisted welding processes. The two processes selected were Cold Metal Transfer (CMT) welding and Metal Active Gas (MAG) welding, and the aim was to compare the characteristics of each when fillet welding. The resulting weld was not to have any critical imperfections which could compromise the integrity. Testing was conducted in the mechanical engineering laboratories of Tampere University of Applied Sciences in spring 2022. In the tests where two different materials were welded, and the strength of each weld was measured using the Vickers Hardness Test.

The characteristics of each weld were found to be similar to those found previously. The welds were also studied for heat transfer and hardness. This testing protocol proved that in some cases there were benefits of using CMT over MAG. One of the materials tested, ultra-high-strength steel (UHSS), could have benefited from both pre-weld as well as post-weld temperature control. The second material, a more general option, also failed to give desirable results in testing.

This study serves as a beginning for multiple studies, where the welding processes could be measured using optimising software. Modern digital welding robots allow for easy data gathering regarding weld values, further increasing the scale of research. Another perspective would be to study the connection of different metallic structures and the tempering process.