University of Oulu

Tehokkaat rakenteet : laserhitsattujen liitosten ominaisuudet

Saved in:
Author: Hietala, Mikko1; Keskitalo, Markku1; Hamada, Atef1
Organizations: 1University of Oulu, Kerttu Saalasti institute, Future Manufacturing Technologies
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 3.8 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526232133
Language: Finnish
Published: Oulu : University of Oulu, 2021
Publish Date: 2022-02-07
Description:

Tiivistelmä

Tehokkaat rakenteet (TeRa) -hankkeessa pyrittiin edistämään yhteiskunnan vähähiilisyyden vaatimuksia rakenteiden materiaali-, energia- ja päästötehokkuuden kautta. Tehokkaiden rakenteiden suunnittelun ja valmistuksen kehittäminen johtaa kustannustehokkaampiin tuotteisiin, mikä mahdollistaa kilpailukykyiset valmistuskustannukset vähäisellä hiilijalanjäljellä. Hankkeessa kehitettiin teknisesti ja taloudellisesti tehokkaiden rakenteiden suunnittelu- ja valmistusmenetelmiä. Tehokkaat rakenteet hankkeen lähtökohtana oli Pohjois-Pohjanmaan älykkään erikoitumisen strategia ja hankkeen tukirankana oli vankka erikoisteräs-osaaminen sekä teräs- ja suunnitteluosaaminen uusien materiaalien hyödyntämisessä ja rakenteiden keventämisessä.

Laserhitsausta hyödyntäen ultralujista teräksistä voidaan valmistaa entistä keveämpiä ja kestävämpiä rakenteita. Menetelmän etuna on pieni, tarkkaan kohdistettu lämmöntuonti sekä hitsausnopeus. Hankkeessa kehitettiin teknisesti ja taloudellisesti tehokkaiden rakenteiden suunnittelu- ja valmistusmenetelmiä. Ultralujille koemateriaaleille löydettiin entistä kustannustehokkaammat ja kestävyyden kannalta paremmat laserhitsauksen liitostavat. Laserhitsiliitosten, vähentyneen materiaalin tarpeen ja lujemman akenteen avulla ympäristövaikutukset pienenevät tuotteen koko elinkaaren aikana. Lopputuloksena hankkeessa valmistettiin teknisesti erinomaisia ja kustannustehokkaita rakenteita.

Ultralujista teräksistä valmistettujen kennorakenteiden lujuusominaisuuksia tutkittiin erilaisten kokeiden avulla. Hankkeen tuloksena saatiin myös huomattavan paljon uutta tietoa ultralujien terästen laserhitsausliitoksista. Hankkeessa tehtiin merkittävä määrä laserhitsattujen limiliitosten ominaisuuksien tutkimiseen liittyviä kokeita. Hitsiliitoksia tutkittiin pääasiassa veto- ja väsytyskokeilla sekä liitosten mikrorakenne tutkimuksilla. Hankkeessa tehdyn kirjallisuustutkimuksen mukaan hankkeessa tutkitun AR600 ultralujan kulutusteräksen laserhitsausliitoksista ei löytynyt lainkaan aikaisemmin tutkittua tietoa, joten hankkeessa tehtyä tutkimusta voidaan pitää merkittävänä avauksena kyseisen materiaalin tutkimuksessa.

Raportti perustuu Tehokkaat rakenteet (TeRa) -hankkeessa tehtyyn tutkimukseen. Tässä raportissa keskitytään pääasiassa laserhitsausliitosten koetulosten esittelyyn. TeRa-hanke on Euroopan aluekehitysrahaston EAKR-hanke ja sen on myöntänyt Pohjois- Pohjanmaan liitto. Hankkeen kuntarahoittajina ovat toimineet Nivala-Haapajärven seutukunta NIHAK r.y., Nivalan Teollisuuskylä Oy ja Nivalan kaupunki. Hankkeen yksityisrahoittajina ovat olleet Wärtsilä Finland Oy, SSAB Europe Oy, HT Laser Oy, Randax Oy, Konestar Oy ja Miilux Oy.

see all

Abstract

The Efficient Structures (TeRa) project promoted society’s low-carbon requirements through the material, energy and emission efficiency of structures. Developing the design methods and manufacture of the structures will lead to more cost-effective products, enabling competitive manufacturing costs with a low carbon footprint. Methods for designing were developed in the project and manufacturing technically and economically efficient structures. The Efficient Structures project was based on Oulu Region’s smart specialization strategy. The project was also supported by special steel expertise as well as steel and design expertise in utilizing new materials and lightening structures.

Based on the research carried out in the project, it became clear that by utilizing laser welding and ultra-high-strength steels even lighter and more durable structures can be manufactured. The advantage of the laser welding is the small heat input and the high welding speed. For ultra-high-strength steel test materials, more cost-effective and robust laser welded joints were developed. Laser welded joints, reduced need of material and a stronger structure reduce the environmental impact throughout the product’s life cycle. As a result, technically excellent and cost-effective structures were produced in the project.

New types of structures were developed in the project. Benefits of different sandwich structures were demonstrated in the project. The strength properties of sandwich structures made of ultra-high-strength steels were studied by various experiments. The project carried out a significant number of experiments related to the study of the properties of laser welded lap joints. Laser welded joints were mainly studied by tensile and fatigue tests and by microstructure studies of joints. According to a literature review made in the project, no previously published papers were found on the laser welded joints of AR600 ultra-high-strength abrasion resistant steel studied in the project, so the research conducted in the project can be considered a significant opening in the study of that material. The project produced a significant number of peer-reviewed publications, demonstrating the internationally significant quality of the research carried out in the project.

This report is based on research conducted in the Efficient Structures (TeRa) project. The report presents only some of the results of the project and this report focuses mainly on the test results of laser welded joints. The TeRa project is a European Regional Development Fund (ERDF) project and has been funded by the Council of Oulu Region. The Nivala-Haapajärvi region, NIHAK r.y., Nivalan Teollisuuskylä Oy and the city of Nivala have acted as municipal funders for the project. The private funders of the project have been Wärtsilä Finland Oy, SSAB Europe Oy, HT Laser Oy, Randax Oy, Konestar Oy and Miilux Oy.

see all

Series: Oulun yliopiston Kerttu Saalasti Instituutin julkaisuja
ISSN: 2489-3501
ISSN-L: 2489-3501
ISBN: 978-952-62-3213-3
ISBN Print: 978-952-62-3212-6
Issue: 7
Type of Publication: D4 Published development or research report or study
Field of Science: 216 Materials engineering
Subjects:
Copyright information: © University of Oulu, 2021. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.