laser- ja hybridihitsauksen käyttökohteet · 2015. 5. 28. · laser- ja hybridihitsauksen ......
TRANSCRIPT
-
TAKEOFF! -seminaari
Savonia-ammattikorkeakoulu, Kuopio, 21.5.2015
Ilkka Lappalainen, Ionix Oy
Laser- ja hybridihitsauksen
käyttökohteet
-
Sisältö
1. Työstölaserin periaate
2. Laserhitsauksen periaate ja sovellusesimerkkejä
3. Laserhitsauksen kustannukset
4. Laserhitsauksen edut
5. Laserhitsauksen rajoitukset
6. Johtopäätökset
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 2
LASER- JA HYBRIDIHITSAUKSEN KÄYTTÖKOHTEET
-
TYÖSTÖLASERIN PERIAATE
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 3
LASER- JA HYBRIDIHITSAUKSEN KÄYTTÖKOHTEET
-
Tavallinen valo vs. laservalo
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 4
TYÖSTÖLASER
TAVALLINEN VALO
Säteilee satunnaisesti joka suuntaan
Useita aallonpituuksia (eli värejä)
Erivaiheista
→ Huono fokusoitavuus
LASERVALO
Yhdensuuntaista
Samaa aallonpituutta
Samanvaiheista
→ Erinomainen fokusoitavuus
-
CO2-laser (10 600 nm)
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 5
LASER- JA HYBRIDIHITSAUKSEN KÄYTTÖKOHTEET
-
Kuitu- ja diodilaserit (808-1 080 nm)
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 6
LASER- JA HYBRIDIHITSAUKSEN KÄYTTÖKOHTEET
-
Kuitujohdatteisen laserin fokusointi
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 7
LASERHITSAUS
siirtokuitu kuituliitin
kollimointilinssi fokusointilinssifokuspiste
-
Työstöpää
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 8
LASER- JA HYBRIDIHITSAUKSEN KÄYTTÖKOHTEET
Leikkauspää Hitsauspää peilioptiikalla Hitsauspää linssioptiikalla
-
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 9
LASER- JA HYBRIDIHITSAUKSEN KÄYTTÖKOHTEET
LASERPROSESSIT
Erottavat
Leikkaus
Liittävät LisäävätPoistavat Muokkaavat
Hitsaus
Juotto
Pinnoitta-
minen
Stereo-
litografia
Laser-
valaminen
Poraus
Kaiverrus
Karkaisu
Taivutus
Sulatus
Sintraus Värinmuutos
-
LASERHITSAUKSEN PERIAATE
JA SOVELLUSESIMERKKEJÄ
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 10
LASER- JA HYBRIDIHITSAUKSEN KÄYTTÖKOHTEET
-
Erilaisten materiaalien hitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 11
LASER- JA HYBRIDIHITSAUKSEN KÄYTTÖKOHTEET
MuoviLasiMetalli
-
Sulattava laserhitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 12
LASERHITSAUS
sula
hitsi
lasersäde
-
Sulattava laserhitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 13
LASERHITSAUS
sula
hitsi
lasersäde
lasersäde
sulahitsi
Lasersäde sulattaa materiaalin pinnan
ja lämpö siirtyy kappaleen sisään
sekoittumalla ja johtumalla.
Hitsin leveys on tyypillisesti
tunkeumaa suurempi.
Lappalainen, 2010
Lappalainen, 2010
Työstösuunta
-
Alumiinilevyn sulattava laserhitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 14
LASERHITSAUS
t=1,0 mm
P=4 kW
v=4,8 m/min
Nuvonyx
-
Akkukotelon sulattava laserhitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 15
LASERHITSAUS
Ruostumaton teräs
t=0,3 mm
P=200 W
v=1,5 m/min
Kaasutiivis hitsi
Laserline
-
Paljekytkimen sulattava laserhitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 16
LASERHITSAUS
IPG YLR-100 SM
P=100 W
v=500 mm/s
IPG Laser GmbH
-
Keittiöaltaan sulattava laserhitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 17
LASERHITSAUS
Ruostumaton teräs
P=4 kW
v=5 m/min
Laserline
-
Syvätunkeumalaserhitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 18
LASERHITSAUS
sulalasersäde
hitsi
-
Syvätunkeumalaserhitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 19
LASERHITSAUS
sulalasersäde
hitsi
avaimenreikä
hitsi sula
lasersäde
metallihöyry/plasma
Tehotiheyden kappaleen pinnalla
ylittäessä 10 kW/mm2, materiaali alkaa
höyrystyä ja lasersäde tunkeutuu
kappaleen sisään muodostaen ns.
avaimenreiän.
avaimen-
reikä
Lappalainen, 2010
Lappalainen, 2010
Työstösuunta
-
Avaimenreiän ja hitsisulan koko eri hitsausnopeuksilla (seostamaton teräs, t=1 mm, P=12 kW)
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 20
LASER- JA HYBRIDIHITSAUKSEN KÄYTTÖKOHTEET
Luleå Tekniska Universitet
-
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 18,0 19,0 20,0 21,0
Tu
nk
eu
ma
[m
m]
Hitsausnopeus [m/min]
2 kW
4 kW
6 kW
8 kW
10 kW
12 kW
15 kW
20 kW
Tunkeuma vs. hitsausnopeus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 21
LASERHITSAUS
Kuitulaser, d=0,4 mm
Ruostumaton teräs, 1.403
IPG Laser
KARKEA PEUKALOSÄÄNTÖ TERÄKSILLE:
1 m/min hitsausnopeudella jokaista 1,5 tunkeuma-
millimetriä kohden tarvitaan 1 kW lasertehoa.
-
Palkin laserhitsaus kahdesta C-profiilista, RAEX 650 MC OPTIM, t=3 mm
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 22
LASERHITSAUS
LUT
-
Putkilämmönsiirtimen putki-levy-liitos
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 23
LASERHITSAUS
P=8 kW
10-kertainen tuotantonopeus TIG:iin
verrattuna
Mangiarotti
-
Synkronointirenkaan laserhitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 24
LASERHITSAUS
P=2 kW
v=3,5 m/min
Rofin
-
Voimansiirron komponenttien laserhitsaus, C 45 /QStE 420 TM
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 25
LASERHITSAUS
Fraunhofer IWS
-
Kuparin laserhitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 26
LASERHITSAUS
Putken pitkittäissauma, t=1,4 mm
Fraunhofer IWS
Putken päittäissauma, t=1,4 mm
Kuitulaser, laserteho 3-5 kW
-
Eripariliitokset
• Laserhitsaus tyypillisesti helpompaa kuin muilla sulahitsausmenetelmillä:
– Nopea lämpösykli
– Kapea hitsi
– Säteen kohdistuksella voidaan säädellä seostumista
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 27
LASERHITSAUS
TWI
Teräs+RST Cu (0,1 mm)
Teräs (0,5 mm)
RST+Cu
JK Lasers Fraunhofer USA Fraunhofer USA
Al + Cu (1,0 mm)
-
Eripariliitokset: Materiaaliparien hitsattavuus
Hyvä hitsattavuus edellyttää:
- sulamispisteet lähellä
toisiaan
- materiaalit eivät muodosta
hauraita faaseja
keskenään
Lisäaineen lisäys
mahdollistaa usein muuten
mahdottoman
eripariliitoksen.
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 28
LASERHITSAUS
♦ Erittäin hyvä
● Hyvä
○ Riittävä
Rofin, 2004
-
Voimansiirron komponenttien laserhitsaus, valurauta-karkaistu teräs
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 29
LASERHITSAUS
Fraunhofer IWS
-
Lisäaineettoman hitsausprosessin rajoitteet
• Hitsiä ei voida seostaa
• Liian suuri ilmarako aiheuttaa ongelmia:
– Lasersäde menee liitoksesta läpi sulattamatta liitospintoja
– Vajaa täyttö ilman lisäainetta
– Tavoitteena ilmaraoton liitos tai vakiona pysyvä kapea
rako:
• huomioitava tuote- ja kiinnitinsuunnittelusssa
• päittäisliitoksen railonvalmistus on usein tehtävä
laserleikkaamalla tai koneistamalla
• Lasersäteen paikoitus oltava tarkka
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 30
LASERHITSAUS
-
Ohjeellisia maksimiarvoja ilmaraolle ja asetusvirheelle
Arvot pätevät syvätunkeumalaserhitsauksella. Suuremmat arvot ovat sallittuja
käytettäessä lisäainetta tai muilla tekniikoilla.
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 31
LASERHITSAUS
0,2t (max 0,2 mm)
LIMILIITOS
t
PÄITTÄISLIITOS
t
0,1t (max 0,2 mm)
0,3t
-
Menetelmät ilmarakotoleranssin kasvattamiseksi
A. Suurempi polttopiste hitaampi, suurempi lämmöntuonti
B. Twin-spot
C. Säteen vaaputus
D. Säteen pyöritys
E. Lisäaineellinen laserhitsaus (lanka tai jauhe)
F. Laserhybridihitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 32
LASERHITSAUS
A
B
C
D
-
Hitsaus sädettä vaaputtamalla
• Alumiinikotelon
laserhitsaus
• t=3 mm
• P=4 kW
• v=1 m/min
• Erinomainen hitsin
laatu ja vähäiset
muodonmuutokset!
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 33
LASERHITSAUS
Carl Cloos Schweißtechnik GmbH
-
Lisäaineellinen laserhitsaus
• Kylmä tai esilämmitetty lisäaine (tyypillisesti lanka tai
jauhe) sulatetaan lasersäteellä hitsiin
• Tavoitteena railotoleranssien kasvattaminen tai hitsin
seostus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 34
LASERHITSAUS
Jokinen & Karhu, 2003
-
Lisäaineellinen laserhitsaus: Tasauspyörä
GJS-600 (pallografiittivalurauta, C=2,5-3,6 %)
16MnCr5 (hiiletysteräs, C=0,14-0,19 %)
Lisäaine: 1071: SC NiFe-1 (N~60 %), Ø 1.0 mm
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 35
LASERHITSAUS
Trumpf
4 mm
Laserteho, P=2800 W
Nopeus, v=1,5 m/min
Langansyöttönopeus, vf=4,5 m/min
-
Etälaserhitsaus
• Hitsaus pitkällä (jopa yli 1 m) polttovälillä
mahdollistaa säteen kuljettamisen kappaleen
pinnalla erittäin suurella nopeudella
ohjaamalla sädettä peileillä
• Käytetään tyypillisesti ohutlevyjen
limiliitoksissa kappaleissa, joissa paljon lyhyitä
hitsejä siirtymäajat hitsien välillä
käytännössä poistuvat
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 36
LASERHITSAUS
Trumpf
-
LSS – Laser Seam Stepper
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 37
LASERTYÖSTÖN KIINNITINTEKNIIKKA
-
LSS:n esimerkkisovellus: Skoda Rapidin oven hitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 38
LASER- JA HYBRIDIHITSAUKSEN KÄYTTÖKOHTEET
12mm
-
LSS:n esimerkkisovellus: junanvaunun hitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 39
LASER- JA HYBRIDIHITSAUKSEN KÄYTTÖKOHTEET
IMAWIS GmbH, Rostock
-
Laserhybridihitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 40
LASERHYBRIDIHITSAUS
lasersäde
sula
hitsivalokaari
-
Laserhybridihitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 41
LASERHYBRIDIHITSAUS
lisäainelanka
kosketus-
suutin
lasersäde
avaimen-
reikä
sula
hitsivalokaarihitsi
avaimenreikä
metallihöyry/plasma
lasersäde
sula
valokaari
lisäainelanka
Lasersäde ja valokaari toimivat
samassa sulassa.
Hitsin muoto riippuu energialähteiden
tehosuhteesta.
poltin(tyypillisesti MIG/MAG, TIG tai plasma)
Lappalainen, 2010 Lappalainen, 2010
-
Laserhybridihitsin muoto
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 42
LASERHYBRIDIHITSAUS
Lappalainen, 2010
-
ESIMERKKI: Hydraulisylinterien hybridihitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 43
LASERHYBRIDIHITSAUS
P=10 kW
v=2 m/min
t=12 mm
Luja teräs (560 Mpa)
-
ESIMERKKI: Jäykisteen laserhybridihitsaus, rakenneteräs, t=10 mm
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 44
LASERHYBRIDIHITSAUS
SLV Rostock
-
ESIMERKKI: Jäykisteen laserhybridihitsaus, rakenneteräs, t=10 mm, v=1,5 m/min
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 45
LASERHYBRIDIHITSAUS
Penn State
-
Alumiiniprofiilin laser-MIG-hybridihitsaus
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 46
LASERHYBRIDIHITSAUS
BIAS
EN AW-6008, t=8 mm
v=8 m/min
PL=10,5 kW
AlSi5, Ø1,2 mm
-
Teräksen laser-MAG-hybridihitsaus, v=2 m/min
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 47
LASER- JA HYBRIDIHITSAUKSEN KÄYTTÖKOHTEET
BIAS
-
Levylakanan laser-MAG-hybridihitsaus
• Laserleikatut levynreunat
• Pohjapalko: laser-MAG-hybridi
• Pintapalko: Tandem-MAG
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 48
LASER- JA HYBRIDIHITSAUKSEN KÄYTTÖKOHTEET
IMG Rostock
20 mm
-
LASERHITSAUKSEN KUSTANNUKSET
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 49
LASERHITSAUS
-
Kustannukset
• Laserhitsauksessa investoinnista johtuvat kiinteät kustannukset muodostavat usein suurimman osa
hitsauskustannuksista
• Mikäli laserhitsauskoneen käyttöaste saadaan riittävän korkealle, on investointi usein hyvinkin
kannattava
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 50
LASERHITSAUS
-
CASE: Hitsattu koteloprofiili
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 51
LASERHITSAUS
MAG-hitsattu palkki Laserhitsattu palkki
Uumalevyn reunoihin
koneistetaan
6x6 mm viisteet
Uumalevyn reuna
koneistetaan (voidaan
jättää pois, jos reunan
leikkauslaatu on riittävä)
Tuotantovolyymi 560 000 m/vuosi
6
6
6
7
15
15
6
7
-
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 52
LASERHITSAUS
# Laser Laser-MAG Tandem-MAG
001 TEHOLLISET TYÖTUNNIT VUODESSA
002 Työtunteja vuorokaudessa h 14,0 14,0 14,0
003 Työpäiviä vuodessa pv 250 250 250
004 Työtunteja vuodessa h 3 500 3 500 3 500
005 Koneen käytettävyys % 90 % 90 % 85 %
006 Tehollisia työtunteja vuodessa h 3 150 3 150 2 975
007
008 HITSAUSPÄIDEN MÄÄRÄ SEKÄ TAHTIAIKA JA SÄDE-/KAARIAIKASUHDE
009 Yksittäisen hitsin pituus m 10,0 10,0 10,0
010 Hitsien määrä kpl 4 4 4
011 Hitsien pituus yhteensä m 40,0 40,0 40,0
012 Hitsausnopeus m/min 5,0 5,0 1,5
013 Hitsausaika yhdellä hitsauspäällä min 8,0 8,0 26,7
014 Hitsauspäiden määrä kpl 1 1 4
015 Hitsausaika koko koneella min 8,0 8,0 6,7
016 Asetusaika min 5,0 5,0 5,0
017 Tahtiaika min 13,0 13,0 11,7
018 Säde-/kaariaikasuhde % 62 % 62 % 57 %
019
020 KÄYTTÖSUHDE
021 Vuosituotanto kpl/vuosi 14 000 14 000 14 000
022 Vuosituotanto m/vuosi 560 000 560 000 560 000
023 Tuotantomäärä tunnissa kpl/h 4,4 4,4 4,7
024 Vuosituotantoon menevä aika h 3 033 3 033 2 722
025 Käyttösuhde % 96 % 96 % 92 %
-
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 53
LASERHITSAUS
# Laser Laser-MAG Tandem-MAG
027 KIINTEÄT KUSTANNUKSET
028 Hankintahinta € 700 000 750 000 350 000
029 Jäännösarvo € 175 000 187 500 87 500
030 Poistoaika vuotta 5 5 5
031 Laskentakorko % 5 % 5 % 5 %
032 Perushankintahinta € 562 883 603 089 281 441
033 Annuiteetti € 130 012 139 298 65 006
034 Koneen viemä lattiapinta-ala m2 100,0 100,0 200,0
035 Vuotuinen laskennallinen neliövuokra €/m2 80,00 80,00 80,00
036 Vuotuinen laskennallinen vuokra € 8 000 8 000 16 000
037 Vuotuinen kunnossapitokustannus € 5 000 5 000 5 000
038 Kiinteät kustannukset vuodessa € 143 012 152 298 86 006
039 Kiinteät kustannukset tunnissa €/h 47,15 50,21 31,59
-
-
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
140,00Lisäaine
Suojakaasu
Paineilma
Kulutusosat
Sähköenergia
Työ
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 54
LASERHITSAUS
Laser Hybrid Tandem-MAG
KUSTANNUKSET SÄHKÖSTÄ
Sähkönkulutus tuotannon aikana kW 39,05 39,83 155,36
Sähköenergian hinta €/kWh 0,05 0,05 0,05
Sähköenergia €/h 1,95 1,99 7,77
KUSTANNUKSET SUOJAKAASUSTA
Suojakaasunkulutus tuotannon aikana l/min - 15,38 64,00
Suojakaasun hinta €/m3 3,00 3,00 3,00
Suojakaasu €/h - 2,77 11,52
KUSTANNUKSET LISÄAINELANGASTA
Lisäaineenkulutus kg/h - 2,29 30,60
Lisäaineen hinta €/kg 1,50 1,50 1,50
Lisäaine €/h - 3,43 45,90
KUSTANNUKSET PAINEILMASTA
Paineilman kulutus m3/min 1,20 1,20 0,25
Paineilman hinta €/m3 0,03 0,03 0,03
Paineilma €/h 0,04 0,04 0,01
KUSTANNUKSET KULUTUSOSISTA
Kulutusosat €/h 1,50 4,00 7,65
KUSTANNUKSET TYÖSTÄ
Työn hinta €/h 30,00 30,00 30,00
Operaattorien lukumäärä hlö 1,0 1,0 2,0
Työ €/h 30,00 30,00 60,00
MUUTTUVAT KULUT YHTEENSÄ €/h 33,49 42,23 132,84 Laser Laser-MAG Tandem-MAG
-
Esimerkkilaskelmassa Tandem-MAG –
prosessi tulee edullisemmaksi, kun
vuosituotanto jää alle 4000 kotelopalkkiin.
Tämä tarkoittaa noin 4 h tuotantoa päivässä.
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 55
LASERHITSAUS
079 KUSTANNUKSET YHTEENSÄ
080 Tuotantokustannukset tunnissa €/h 80,64 92,44 164,43
081 Tuotantokustannukset vuodessa €/vuosi 244 593 280 393 447 628
082 Hitsauskustannus €/m 0,44 0,50 0,80
083 Säästö vuodessa € 203 035 167 234
084
085 TAKAISINMAKSUAIKA
086 Muuttuvat kulut tunnissa €/h 33,49 42,23 132,84
087 Kustannukset vuodessa (pl. hankinta) €/h 114 581 141 095 382 622
088 Säästöt vuodessa muuttuvista kuluista €/h 268 040 241 526
089 Takaisinmaksuaika vuotta 2,3 2,7
-
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000
Hitsa
usku
sta
nn
us [€
/m]
Vuosituotanto [kpl]
Hitsauskustannukset vuosituotannon funktiona
Laser
Laser-MAG
Tandem-MAG
-
LASERHITSAUKSEN EDUT
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 56
LASERHITSAUS
-
Laserhitsauksen edut
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 57
LASERHITSAUS
SYVÄ JA
KAPEA
HITSI
Paksut materiaalit
yhdellä palolla
EI TARVETTA
LISÄAINEELLE
SUURI
HITSAUSNOPEUS
Vähemmän
muodon-
muutoksiaHitsi lähellä
lämpöherkkiä
komponentteja
Pienemmät
koneistusvarat
Vähemmän
jälkityöstöä
PROSESSIN HYVÄ
HALLITTAVUUS
Matala
lämmöntuonti
Metallurgiset
edut
ULOTTUVA
TYÖKALUHitsi voi sijaita
kapean raon
pohjalla
Vähemmän
huurujaKorkea laatu
Pieni hitsisula
Mahdollisuus
jättää
suojakaasu pois
Säästö
lisäaineessa
Hyvä
automatisoitavuus
Tehokkuus
Lakiasento
mahdollinen
Tehokkuus
Ohuiden
materiaalien
hitsausVähemmän
railonvalmistelua
Ei langansyöttö-
ongelmia
Hitsaus
viimeisenä
työvaiheena
Eripariliitokset
Suuret
paksuuserot
liitettävissä
työkappaleissa
mahdollisia
KOSKETUKSETON
PROSESSIEi työkalun
kulumista
-
Vähäiset muodonmuutokset
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 58
LASERHITSAUS
Kontkanen, 2007
JAUHEKAARIHITSAUS LASER-MAG-HYBRIDIHITSAUS
CASE: Levylakanoiden valmistus telakalla, laivanrakennusteräs NVE36, t=6 mm
-
Liitosmuotoja
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 59
LASERHITSAUS
-
LASERHITSAUKSEN RAJOITUKSET
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 60
LASERHITSAUS
-
Laserhitsauksen rajoitukset
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 61
LASERHITSAUS
KAPEA HITSI
Ei salli ilmarakoa
LASER-
TURVALLISUUS
SUURI
HITSAUSNOPEUS
UUSI
TEKNOLOGIA
Matala
lämmöntuonti
Metallurgiset
ongelmat
SUURIKOKOINEN
HITSAUSPÄÄ
Kaikki perinteisillä menetelmillä
hitsattavat kappalegeometriat eivät
ole mahdollisia
Suuri säteen
paikoitustarkkuus-
vaatimus
Railonseuranta
Työaseman
kotelointi
Investointi
edellyttää korkeaa
käyttöastetta
Vaatii hyvän
kiinnittimen
LisäaineEsi-/jälkilämmitys
Vaatii tarkat
kappaleet
Edellyttää käyttäjän
perehtymistä
aiheeseen
-
YHTEENVETO
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 62
LASERHITSAUS
-
Laserhitsaus Suomessa
• Toimijat:
– Koulutus- ja tutkimuslaitokset, 9 kpl, mm.:
• Lappeenrannan ja Tampereen teknilliset yliopistot
• Winnova (Laitila), Koneteknologiakeskus Turku, HAMK (Riihimäki), ELME Studio (Nivala), Jaloterässtudio (Tornio)
• Jatkossa myös Savonia!
– Koneenrakentajat ja asiantuntijat, mm.:
• Pemamek (Loimaa), Kemecweld (Lahti), Ionix (Hämeenlinna), Apricon (Riihimäki), Weldcon (Lappeenranta)
– Alihankkijat, ≥7 kpl, mm.:
• Hakaniemen Metalli Oy (Vantaa), HT Laser Oy (Haapamäki), Kenno Tech Oy (Riihimäki), Laserle Oy (Helsinki),
SSAB Oy (Uusikaupunki), Rautatyö Kröger Oy (Jyväskylä), Compusteel (Savonlinna)
– Omia tuotteita hitsaavat, >10 kpl, mm.:
• Ecocat Oy (Vihtavuori), Valmet Oy (Valkeakoski), Metso Power Oy (Tampere), Outokumpu Oyj (Tornio), Outokumpu
Stainless Tubular Products Oy Ab (Pietarsaari), Outotec Turula Oy (Outokumpu), Levator Oy (Hanko), Stalatube Oy
(Lahti), STX Finland Oy (Turku), Valmet Automotive Oy (Uusikaupunki), Cathodex Oy (Parkano)
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 63
LASER- JA HYBRIDIHITSAUKSEN KÄYTTÖKOHTEET
-
Johtopäätökset
1. Laserhitsaus on erittäin monikäyttöinen teknologia, jonka edut liittyvät usein tehokkuuteen ja korkeaan
laatuun
2. Perinteisesti ohutlevyjen liittämismenetelmä, mutta käyttö laajenee jatkuvasti paksumpiin
materiaaleihin
3. Tyypillisesti laserhitsauksen käyttöä rajoittavat investoinnin suuruus sekä aihioiden riittämätön laatu ja
tarkkuus
4. Erilaiset erikoisprosessit laajentavat laserhitsauksen sovelluskenttää jatkuvasti
5. Erikoisprosessien sekä laserteknologian laskevien hintojen myötä laserhitsaus tulee yleistymään
teollisuudessa myös Suomessa
21.5.2015 © Copyright Ionix Oy 2015. All rights reserved. | www.ionix.fi 64
LASERHITSAUS
-
Kiitos!
http://www.ionix.fi/http://www.ionix.fi/