Raesuihkupuhdistuksen vaikutus vasaroidun (HFMI) ja TIG-jälkikäsitellyn hitsin väsymislujuuteen
Härkönen, Aleksi (2021)
Kandidaatintyö
Härkönen, Aleksi
2021
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021050729214
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021050729214
Tiivistelmä
Tämän kandidaatintyön tarkoituksena oli selvittää kuinka raesuihkupuhdistus vaikuttaa jo jälkikäsittelyn hitsiliitoksen väsymislujuuteen. Jälkikäsittelymenetelminä työssä käytettiin TIG-sulatusta ja HFMI-käsittelyä HiFit-laitteella. Raesuihkupuhdistukseen käytettiin kahta eri menetelmää: kuulapuhallusta ja sinkopuhallusta. Koekappaleet olivat kuormaa kantamattomia t-liitoksia. Kolmea eri teräslujuutta testattiin: S355, S700 ja S1100. Väsytyskokeissa mitattiin kuormanvaihteluiden lukumäärä sekä venymä venymäliuskalla tietyillä voiman arvoilla. Koekappaleita oli yhteensä 12 kappaletta, ja erilaisia jälkikäsittelyjen yhdistelmiä neljä. Kokeet tehtiin LUT-yliopiston teräsrakenteiden laboratoriossa.
Kokeiden tuloksista määritettiin keskimääräiset väsymisluokat nimellisen ja rakenteellisen jännityksen menetelmin. Tuloksia verrattiin kirjallisuudesta löytyviin arvoihin. Tulokset osoittivat, että raesuihkupuhdistuksella on mahdollisesti väsymislujuutta parantava vaikutus. Yksittäisillä raesuihkupuhdistetuilla S1100-teräksestä tehdyillä koekappaleilla havaittiin olevan 22 % ja 17 % suurempi keskimääräinen väsymisluokka, kuin pelkästään HFMI-käsitellyllä tai TIG-sulatetuilla koekappaleilla rakenteellisen jännityksen menetelmällä. S355 ja S700 teräksille täysin vertailtavissa olevia tuloksia ei löytynyt. Raesuihkupuhdistuksen tyypin paremmuudesta ei voitu tehdä johtopäätöksiä, koska koetuloksia oli vain kaksi jokaista materiaalia kohden ja tulokset eri teräslaatujen välillä eivät olleet johdonmukaisia. Erityisesti S355 ja S700 teräksille tulisi tehdä lisää kokeita vertailuarvojen saamiseksi. Lisää kokeita tulisi tehdä myös raesuihkupuhdistetuille kappaleille, jotta voitaisiin määrittää karakteristiset väsymisluokat. The goal of this bachelor’s thesis was to find out how abrasive blast-cleaning affects welded steel structures fatigue strength if the structure was already post treated. Post treatment methods used were TIG-dressing and HFMI-treatment with HiFit-tool. For abrasive blast-cleaning two different methods were used: Ball blasting and shot blasting. Transverse non-load carrying attachment specimens were used. Three different steels with different yield strength were tested: S355, S700 and S1100. Number of cycles and strain values with strain gauge were recorded during tests. Total of 12 specimens were tested and total of four variations for post treatment were used. Tests were done at LUT-university in laboratory of steel structures.
From the results average fatigue classes were determined with nominal and structural hot spot stress methods. Test results were compared to values found in literature. Results showed that abrasive blast-cleaning does possibly have effect of improving fatigue strength. For individual abrasive blast cleaned S1100-steel test specimen 22 % and 17 % gain in fatigue strength was observed compared to matching non-blast-cleaned specimen with structural stress method. For S355 and S700 steel grades fully comparable test results were not found. The type of abrasive-blast cleaning did not give conclusive results because there were only two results for each material and the results between different steel were not consistent. Especially for S355 and S700 grades more tests should be done to get comparable results. More tests should be done also with abrasive blast-cleaned specimen to determine characteristic fatigue classes.
Kokeiden tuloksista määritettiin keskimääräiset väsymisluokat nimellisen ja rakenteellisen jännityksen menetelmin. Tuloksia verrattiin kirjallisuudesta löytyviin arvoihin. Tulokset osoittivat, että raesuihkupuhdistuksella on mahdollisesti väsymislujuutta parantava vaikutus. Yksittäisillä raesuihkupuhdistetuilla S1100-teräksestä tehdyillä koekappaleilla havaittiin olevan 22 % ja 17 % suurempi keskimääräinen väsymisluokka, kuin pelkästään HFMI-käsitellyllä tai TIG-sulatetuilla koekappaleilla rakenteellisen jännityksen menetelmällä. S355 ja S700 teräksille täysin vertailtavissa olevia tuloksia ei löytynyt. Raesuihkupuhdistuksen tyypin paremmuudesta ei voitu tehdä johtopäätöksiä, koska koetuloksia oli vain kaksi jokaista materiaalia kohden ja tulokset eri teräslaatujen välillä eivät olleet johdonmukaisia. Erityisesti S355 ja S700 teräksille tulisi tehdä lisää kokeita vertailuarvojen saamiseksi. Lisää kokeita tulisi tehdä myös raesuihkupuhdistetuille kappaleille, jotta voitaisiin määrittää karakteristiset väsymisluokat.
From the results average fatigue classes were determined with nominal and structural hot spot stress methods. Test results were compared to values found in literature. Results showed that abrasive blast-cleaning does possibly have effect of improving fatigue strength. For individual abrasive blast cleaned S1100-steel test specimen 22 % and 17 % gain in fatigue strength was observed compared to matching non-blast-cleaned specimen with structural stress method. For S355 and S700 steel grades fully comparable test results were not found. The type of abrasive-blast cleaning did not give conclusive results because there were only two results for each material and the results between different steel were not consistent. Especially for S355 and S700 grades more tests should be done to get comparable results. More tests should be done also with abrasive blast-cleaned specimen to determine characteristic fatigue classes.