ESAB Universityn UKK

Polttoleikkauksen prosessissa käytetään eksotermisiä reaktioita materiaalin leikkaamiseen, lävistykseen tai talttaukseen. Materiaali voi olla lähes mitä tahansa rautapitoista tai muuta materiaalia, kuten rautaa, terästä magnesiumia tai alumiinia. Eksoterminen poltin tuottaa voimakasta lämpöä hapen reagoidessa kuluvan polttoainesauvan kanssa. Polttoainesauva on tyypillisesti valmistettu teräksestä tai muista rautapitoisista materiaaleista.

Ainetta rikkovassa testauksessa valmis hitsi rikotaan fyysisesti sen lujuuden ja ominaisuuksien arvioimiseksi. Testausmenettelyssä pyritään ymmärtämään näytteen materiaalin käyttäytymistä, lujuutta, hitsausliitoksen laatua ja hitsaajan taitoa.

Hiilikaaritalttaus on lämpöleikkausprosessi, jossa metallia poistetaan tai katkaistaan hiilikaaren lämmöllä. Prosessissa käytetään hiili-/grafiittielektrodia, tavallista virtalähdettä ja paineilmaa. Elektrodin kärjen ja metallityökappaleen väliin muodostuva voimakas lämpökaari sulattaa ja leikkaa metallin.

Akkukäyttöinen hitsauskone on kannettava hitsauskone, joka käyttää litiumioniakkuja (Li-ion) ensisijaisena virtalähteenä. Nämä hitsauskoneet on suunniteltu mukavuuteen, liikkuvuuteen ja käyttöön syrjäisissä tai verkon ulkopuolella olevissa paikoissa, joissa sähkön saatavuus on rajoitettua tai sitä ei ole ollenkaan. Ne eivät vaadi raskaita tai kalliita hitsauskaapeleita tai jatkojohtoja.

Polttoleikkauksessa käytetään polttokaasujen ja hapen seosta metallien leikkaamiseen. Yleisesti käytettyjä polttokaasuja ovat propaani, maakaasu, asetyleeni sekä tietyt muut sekakaasut. Tämä tekniikka on erittäin suosittu CNC-koneissa (Computer Numerical Control) teräslevyjen leikkaamiseen.

Hitsauslisäaineisiin ja perusmetalleihin lisätään seosaineita tiettyjen mekaanisten ominaisuuksien saavuttamiseksi, hitsin laadun parantamiseksi ja suorituskyvyn parantamiseksi eri ympäristöissä. Nämä elementit vaikuttavat hitsausliitoksen lujuuteen, kovuuteen, korroosionkestävyyteen, taipuisuuteen ja sitkeyteen. Joitakin yleisiä seosaineita ovat pii, kupari, mangaani, sinkki, molybdeeni, nikkeli, kromi ja hiili.

Hitsausprosesseihin liittyy korkeaa lämpötila, valokaari, liekkejä sekä suojakaasuja, jotka voivat aiheuttaa riskejä työntekijöille työpaikalla. Yleisiä hitsausvaaroja ovat tulipalo, räjähdys, sähköisku, altistuminen kaasuille, ultravioletti- ja infrapunasäteily, kova melu, palovammat ja viillot.

Tarkastellaan hitsauksen, kovajuottamisen ja pehmeäjuottamisen välisiä eroja. Hitsaus on prosessi, jossa vähintään kaksi metallia liitetään yhteen sulattamalla ja yhdistämällä korkeassa lämpötilassa, yleensä lisäämällä hitsauslisäainetta ja suojakaasuja.

Kovajuottamisessa vähintään kaksi materiaalia liitetään toisiinsa sulattamalla lisäainetta perusmateriaalien liitoksiin, jolloin syntyy vahva sidos. Juottaminen ei sulata perusmetalleja. Myös pehmeäjuottamisessa liitetään metalleja yhteen sulattamalla lisäainetta perusmateriaalien liitoksiin. Tämä prosessi suoritetaan alle 450 °C:n lämpötilassa, joka on paljon alhaisempi kuin hitsaus- ja kovajuotoslämpötila.

AC-hitsauksessa käytetään vaihtovirtaa. Vaihtovirta muuttaa suuntaa monta kertaa sekunnissa. DC-hitsauksessa käytetään tasavirtaa, jossa sähkövirran napaisuus on jatkuvasti yhteen suuntaan. AC-hitsausta käytetään tyypillisesti alumiinille, raskaille levyille sekä tietyille muille vaihtovirtaa edellyttäville materiaaleille. Yleisempi DC-hitsaus tarjoaa tasaisemman ja vakaamman kaaren, joka sopii ohuempien metallien hitsaukseen.

Hitsin huokoisuus tulee hitsiin jääneistä ilma- tai kaasukuplista. Loukkuun jääneet kaasut heikentävät hitsausliitosta aiheuttaen hitsausvirheitä. Hitsauspinnan puhdistaminen, esilämmitys, oikeiden puikkojen ja hitsausparametrien käyttö, oikeat hitsausnopeus- ja virta-asetukset sekä säännöllinen suojakaasupullon kosteuden tarkastus auttavat estämään huokoisuutta hitsauksessa.

Hitsaushalkeamia voi syntyä nopean jäähtymisen, liiallisen jännityksen, huonon liitoksen suunnittelun, epätäydellisen tunkeuman, virheellisen suojakaasun käytön tai perusmetallien epäpuhtauksien vuoksi. On tärkeää käyttää oikeaa esilämmitystä, oikeaa hitsausnopeutta ja -virtaa terävien kulmien välttämiseksi ja hitsin rasituksen vähentämiseksi.

Yleisiä hitsausvirheitä ovat kuuma- tai vetyhalkeama, huokoisuus, reunahaava, kraatteri, limittyminen, roiskeet, lamellirepeämä, liitosvirhe, vajaa tunkeuma, kuonasulkeuma ja muodonmuutos. Näiden seikkojen huomioiminen hitsauksen aikana auttaa sinua estämään virheitä paremmin tulevaisuudessa.

Hitsausvirheet ovat virheitä tai epäsäännöllisyyksiä hitsin sisällä. Hitsausvirheitä aiheuttavia tekijöitä ovat virheelliset hitsaustekniikat, epäpuhtaudet, väärän suojakaasun käyttö ja väärät asetukset.

Hitsauksessa lämpövaikutusalueella (HAZ) tarkoitetaan perusmetallin sisällä olevia alueita, jotka eivät ole sulaneet, mutta joissa on tapahtunut rakenteellisia muutoksia hitsauksen korkean lämpötilan vuoksi.

Hitsauksessa käytetään suojakaasua estämään sulaa metallia reagoimasta ympäröivän ilman kaasujen kanssa. Yleisimpiä suojakaasuja ovat hiilidioksidi, helium, argon ja happi. Suojakaasujen oikea valinta varmistaa sujuvan hitsausprosessin korkealaatuisille hitseille.

Laserhitsaus (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) on sulahitsausprosessi, jossa metallit tai kestomuovit liitetään toisiinsa keskitetyn lasersäteen avulla. Laserhitsaus prosessissa erittäin keskittynyt valonsäde kohdistetaan liitettävien materiaalien väliseen onteloon. Voimakas lasersäde sulattaa materiaalit ja hitsaa ne liitokseksi.

Pulssi-MIG-hitsaus, joka tunnetaan myös nimellä Pulse Gas Metal Arc Welding (GMAW-P), on erittäin kontrolloitu kuumakaari-MIG-prosessi. Se on kosketukseton prosessi langan ja hitsaussulan välillä. Pulssi-MIG-prosessissa langan päähän muodostuu jokaisella pulssilla sulan metallin pisara, joka työnnetään hitsisulaan.

MIG (Metal Inert Gas)- ja TIG (Tungsten Inert Gas) ‑hitsauksessa sähkökaarta ja suojakaasua metallien liittämiseen, mutta niillä on tiettyjä eroja. MIG-hitsaus on helppo oppia ja käyttää. Tässä prosessissa käytetään sulavaa lankaa ja se on ihanteellinen paksumpien materiaalien hitsaukseen. TIG-hitsaus vaatii suurempaa tarkkuutta ja hallintaa. Tässä prosessissa käytetään sulamatonta elektrodia, ja se sopii ihanteellisesti ohuiden materiaalien hitsaukseen.

Neljä hitsausasennon päätyyppiä ovat jalkoasento, vaaka-asento, pystyasento ja lakiasento.

• Jalkoasennossa hitsattavat työkappaleet asetetaan tasaiselle pinnalle. Valokaari johdetaan työkappaleiden yli vaakasuunnassa. Liitoksen yläpinta hitsataan, jolloin sula metalli valuu alaspäin liitoksen uraan tai reunoihin.
• Vaaka-asennossa hitsin akseli on suunnilleen vaakasuora. Asento suoritetaan hitsin tyypin mukaan.
• Pystyhitsauksessa liitos on maahan nähden pystyasennossa, 45–90°:n kulmassa.
• Lakihitsaus tehdään liitoksen alapuolelta. Tässä asennossa hitsaus tehdään siten, että metallikappaleet ovat hitsaajan yläpuolella.

Hitsausliitosten viisi perustyyppiä ovat päittäisliitos, limiliitos, kylkiliitos, T-liitos ja kulmaliitos.

• Päittäisliitos muodostuu, kun työkappaleet asetetaan rinnakkain ja jokaisen työkappaleen sivu liitetään yhteen hitsaamalla.
• Limiliitokset muodostuvat, kun kaksi työkappaletta asetetaan limittäin päällekkäin.
• Kylkiliitoshitsauksessa työkappaleet liitetään yhteen ja hitsataan reunasta.
• T-liitoshitsausmuoto syntyy, kun kaksi työkappaletta kohtaavat 90 asteen kulmassa. Komponenttien tai levyn reunat muodostavat T-muodon, kun ne yhdistetään keskeltä.
• Kulmaliitos syntyy, kun kaksi työkappaletta liitetään yhteen ja hitsataan 90°:n kulmassa L-muotoon.

Neljä päähitsaustyyppiä MIG/MAG-hitsaus (GMAW), jauhekaarihitsaus (SMAW), täytelankahitsaus (FCAW) ja TIG-hitsaus (GTAW).

• Kaasumetallikaarihitsaus (GMAW), joka tunnetaan myös nimellä MIG/MAG-hitsaus, käyttää valokaarta ja sulavaa hitsauslankaa metallien liittämiseen.
• Suojattua metallikaarihitsausta (SMAW) kutsutaan usein puikkohitsaukseksi. Tässä manuaalisessa hitsausprosessissa metallien liittämiseen käytetään valokaarta ja päällystettyä hitsauspuikkoa.
• Flux-Core-kaarihitsaus (FCAW) tunnetaan myös nimellä täytelankahitsaus. Prosessissa käytetään sulavaa putkimaista lankaa, joka on täytetty jauheella. FCAW-prosessi on erittäin tehokas paksujen materiaalien hitsaukseen.
• Kaasuvolframikaarihitsaus (GTAW) tunnetaan myös inerttikaasuhitsauksena (TIG). Prosessissa käytetään ei-kuluvaa volframielektrodia.