17.3.2005 Laserpinnoitustekniikan päivä KokkolassaKokkolassa järjestettiin neljäs vuosittain järjestettävä laserpinnoitustekniikan päivä 17.3.2005. Tilaisuuteen osallistui n. 50 laserpinnoituksesta kiinnostunutta kuulijaa. Myös tänä vuonna luennoitsijoiden joukossa oli kansainvälisiä asiantuntijoita. Ulkomaiset luennoitsijat tulivat Ruotsista Luulajan yliopistosta sekä Tanskasta Force Instituutista. Vierailevina aiheina olivat laser-hybridihitsaus sekä lasertekniikan automatisointi. Seminaarin puheenjohtajana toimi Professori Petri Vuoristo. Laserpinnoitusprosessin mallintaminenProfessori Alexander Kaplan Luulajan teknillisestä yliopistosta esitelmöi laserpinnoitusprosessin teoriasta ja mallintamisesta. Laserpinnoitusprosessin tuntemuksella ja onnistuneella mallintamisella voidaan tukea kokeellista parametrien optimointia ja selittää joitakin erityisilmiöitä sekä selvittää prosessin mahdollisuuksia. Toistaiseksi mallintamisella ei voida korvata kokeellisen testauksen avulla saatavia tuloksia. Realistisen mallinnuksen kehittäminen vaatii vielä paljon tutkimustyötä ja aikaa. Laserpinnoituksen ja termisen ruiskutuksen yhdistäminenLaserpinnoituksen rajoittavana tekijänä on usein pidetty kohtuullisen vaatimatonta pinnoitteen tuottonopeutta. Tanskalaisessa Force Instituutissa on tutkittu ja kehitetty termisen ruiskutuksen sekä laserin yhdistämistä mm. suurempien pinnoitteiden tuottonopeuksien saavuttamiseksi, aiheesta esitelmöi Tekniikan tohtori Steen Erik Nielsen. Saavutettujen tulosten perusteella yhdistelmäpinnoituksella tuottonopeus on voitu nostaa jopa 3-4 kertaiseksi perinteiseen laserpinnoitukseen verrattuna, joten hyödynnettävyys myös aiempaa suuremmissa pinta-aloissa on kannattavaa. Pinnoitteiden ominaisuudet ovat samankaltaiset kuin perinteisessä laserpinnoituksessa ja varsinkin ohuissa, n. 0,5mm pinnoitepaksuuksissa on ominaista pieni seostuminen. Jäännösjännitysten hallintaEräs laserpinnoitteiden yhteydessä keskustelua herättävä aihe on laserpinnoituksen aiheuttamat jäännösjännitykset, joista on ollut toistaiseksi saatavilla vähän tutkimustietoa. Tampereen teknillisen yliopiston materiaaliopin laitoksella on tutkittu laserilla käsiteltyjen pintojen jäännösjännitysten hallintaa, aiheesta esitelmöi DI Jari Tuominen. Jäännösjännitysten mittaaminen ja jännitysten aiheuttamien vaikutusten arviointiin vaikuttavat useat tekijät. Jännitystila on erilainen kappaleen eri osissa ja jännitystyypillä on vaikutusta kappaleen eliniän kannalta. Pinnoiteaineiden ja perusaineiden monipuolinen yhdisteltävyys laserpinnoituksessa asettaa haasteen niiden lämpölaajenemiskertoimien yhteensopivuuksien kannalta. Hybiridihitsaus laivanrakennuksessaHybridihitsaus valtaa alaa laivanrakennuksessa, aiheesta esitelmöi Petteri Jernström Aker Finnyardsilta. Laivarakentamisessa käytetään paljon hitsattuja rakenteita, joten tehokkuudella ja laadulla on merkittävät suorat ja välilliset vaikutukset. Kansainvälisesti hybridihitsausta on hyödynnetty laivanrakennuksessa mm. Saksassa ja tulokset näyttävät rohkaisevan hybridihitsauksen yleistymiseen. Seminaarin aikoihin tiedotusvälineissä julkistettiin Aker Finnyardsin saamat merkittävät laivatilaukset, joten ajankohta esitelmälle oli mitä mainioin. Merkittävimpinä etuina hybridihitsauksen käyttöönotossa nähdään perinteisiä menetelmiä oleelliset paremmat mittatarkkuudet, joka vähentää oikomis- ja korjaustyötä, materiaalivahvuuksien optimointi sekä suurempi tehokkuus. Lasertyöstöprosessin automatisointiDI Jyrki Latokartano valotti lasertyöstöprosessien automatisoinnin kehitysnäkymiä. Perinteisesti lasertekniikan automatisointia on kehitetty ja hyödynnetty eniten autoteollisuudessa, jossa tuotantovolyymit ovat korkeat ja laatuvaatimukset tiukat. Hidasteena muilla teollisuuden aloilla ovat olleet mm. menetelmien huono tunnettuus sekä kappaleiden suunnittelu perinteisten menetelmien ehdoilla. Lasertyöstöprosessien tuotantolaitteet ovat yleensä myös varsin pitkälle erikoiskoneita, joten niiden käyttö tuotannon yleiskoneina heikentää saatavaa tehokkuutta ja hyötyä. Laser teholähteiden nopean kehittymisen, säteen kuljetustekniikan ja työstöpäiden kehityksen myötä laserprosessien automatisoitavuus helpottuu ja nopeutuu huomattavasti. Automatisoinnin esimerkkeinä ovat mm. etähitsausmahdollisuus sekä integroidut laserrobotit. Prosessiseurannan ja -ohjauksen kehittyvillä työkaluilla voidaan helpottaa perinteisesti lasertyöstön hyödyntämisessä ongelmallisia tiukkoja tarkkuusvaatimuksia. Yksi pisimmille viedyistä laserhitsauksen hyödyntämisen esimerkeistä lienee uusiman Volkswagen Golfin valmistus, tuotantolinjalla on käytössä 150 laseria ja 250 robottia. Koriin valmistuksessa kaikki hitsaussaumat tehdään laserilla. Laserpinnoitteen korroosiokestävyysLaserpinnoitteilla kappaleeseen haetaan usein parempia ominaisuuksia mekaaniseen tai korroosiokulumiseen. DI Jonne Näkki Ketekistä on tehnyt tutkimusta laserpinnoitteiden korroosiokestävyydestä suola- ja rikkihappoliuoksissa. Pinnoitteen korroosiokestävyyteen vaikuttavia tekijöitä ovat mm. pinnoitteen tiiveys, pinnoitteeseen pinnoitusprosessin aikana jääneet oksidit tai karbidit, pinnoitteen seostuminen epäjalomman perusaineen kanssa, pinnoitteen epähomogeenisuus sekä pinnoitekerroksen paksuus. Korroosiokestävyyttä on mitattu sähkökemiallisin menetelmin laboratorio olosuhteissa polarisaatiokäyrien avulla. Tutkitut aineet ovat olleet Inconel 625, Stelliitti 21 sekä ruostumaton teräs 316. Perusaineena pinnoitteille on käytetty Fe52 terästä. Pinnoitteen vertailukohteina on käytetty vastaavia umpiaineita. Saatujen tulosten perusteella laserpinnoitetun Inconel 625 pinnoitteen korroosiokestävyys on samankaltaiset vastaavan umpiaineen kanssa. Laserpinnoitetuilla Stelliitti 21 ja 316 pinnoitteilla mitattiin jopa vastaavia umpiaineita parempia korroosiokestävyysarvoja. Laserpinnoituksen hyväksymisperusteetLaserpinnoituksen yleistymisen kannalta olennaisen tärkeä asia on laadullisten ja tuotannollisten hyväksymisperusteiden määrittäminen. Tutkimuspäällikkö, DI Janne Nurminen Ketekistä on osana laajempaa tutkimusprojektia laatimassa käsikirjaa laserpinnoitteiden hyväksymisperusteista. Hyväksymisperusteita tarvitaan antamaan asiakkaalle työkaluja laserpinnoituksen laadun määrittelyyn ja ongelmatilanteiden selvittämiseen sekä luodaan selkeät toimintaperiaatteet, joita noudattamalla laatu paranee ja virheet vähenevät. Hyväksymisperusteiden sisältö perustuu vaatimusprofiiliin, jonka toteutumista voidaan seurata menetelmäkokein tai jälkiseurantana valmiista tuotteista erilaisilla menetelmillä. Laserpinnoituksen laajasta parametristosta johtuen sarjatuotannolle ja korjauspinnoitteille asetettavat perusteet poikkeavat toisistaan. Sarjatuotantokappaleille on syytä tehdä yksilöllinen ja laajempi parametrikartoitus hyväksymisperusteelle kuin korjauskappaleille. Sarjatuotannolle voidaan jossain määrin soveltaa olemassa olevia standardiehdotuksia. Korjauspinnoitteiden hyväksymispohjana voidaan käyttää menetelmäkoepankkia, josta valitaan mahdollisimman hyvin vastaava menetelmäkoe pinnoituksen pohjaksi. Korjauspinnoitteissa haasteeksi muodostuu käytettävissä olevien materiaalien laaja kirjo sekä menetelmäkokeiden laitekohtainen sovellettavuus. Laserpinnoitus osana teollista kunnossapitoaKäytännön esimerkkejä laserpinnoituksesta esitteli toimitusjohtaja Seppo Heiskanen Kokkola LCC Oy:stä (LCC). LCC on ainoa Suomessa teollisesti laserpinnoituksia tekevä yritys. Kevääseen 2004 saakka yritys toimi Fortum Service Oy:n laserpinnoituksen erikoisyksikkönä, jonka jälkeen yritystoiminta siirtyi yksityiseen omistukseen. LCC on erikoistunut pääasiassa laserpinnoitukseen, muita tarjottavia palveluja ovat laserhitsaus ja -karkaisu sekä koneistukset. Laserpinnoitusta hyödynnetään eniten voimalaitosteollisuudessa, metalli- ja prosessiteollisuudessa sekä kone- ja laitevalmistajien keskuudessa. Toistaiseksi toiminta on keskittynyt pääasiassa kunnossapidon tarpeisiin, mutta myös uustuotanto on yleistymässä. Kunnossapidon kautta on saatu erinomaisia tuloksia, esim. OMG Kokkola Chemicalsin esi-irrotusterän kestoikä on laserpinnoitettuna 20-30 kertainen aiempiin verrattuna. Onnistunut tulos saatiin aikaiseksi materiaalioptimoinnilla. Terän runko-osan materiaaliksi valittiin aiempaa huonolaatuisempi ja edullisempi materiaali, vain ongelmakohtaan lisättiin aiempaa parempaa materiaalia. Erilaisissa akseleissa ja tiivisteholkeissa laserpinnoitus on osoittautunut erinomaiseksi ratkaisuksi. Agressiivisissa prosessiolosuhteissa, voimakasta kulutuskestävyyttä vaativissa kohteissa tai vaikkapa merivesiolosuhteissa laserpinnoitus on ollut onnistunut valinta. LCC:n suurin pinnoitettavien tuotteiden ryhmä on erilaiset voimalaitoskomponentit, joten niistä on saatu laajin ja paras kokemus. Lisätietoja seminaarista:KETEK |
