Kitkahitsaus

Perinteisessä kitkahitsauksessa tarvittava lämpö saadaan aikaan puristamalla liitospintoja vastakkain ja pyörittämällä niitä toisiinsa nähden. Pehmeäksi kuumenneet liitospinnat hitsautuvat yhteen, kun ne puristetaan voimakkaasti vastakkain.
Kitkahitsausta käytetään esim. akselien ja tankojen liittämiseen. 1990-luvun alussa kehitettiin uusi kitkahitsausprosessi, jota kutsutaan kitkahitsaukseksi pyörivällä työkalulla. Englanninkielisen nimensä mukaan siitä käytetään myös lyhenteitä FS- ja FSW-hitsaus (Friction Stir Welding). Kehittäjä ja patentoija on TWI (The Welding Institute).
Tässä hitsauksessa pyörivä työkalu, jossa on profiloitu kärkiosa, pyörii ja tunkeutuu hitaasti kahden liitettävän kappaleen väliseen railoon. Liitettävien kappaleiden on oltava tiukasti toisiaan vasten, sillä railon paikka ei saa muuttua hitsauksen aikana. Kulutusta kestävän työkalun ja hitsattavien kappaleiden välille syntyy kitkalämpöä, joka saa aikaan kappaleiden pehmenemisen ilman sulamista. Pehmeä materiaali työntyy ("virtaa") eteenpäin kulkevan työkalun etupuolelta sen taakse, jolloin sinne syntyy pitävä liitos eli hitsi.
Etuja ovat mm. seuraavat ominaisuudet: ei lisäainetta eikä suojakaasua, helppo railonvalmistus, monipuoliset liitosten toteutusmahdollisuudet, olemattomat vetelyt (muodonmuutokset), erinomaiset liitosten ominaisuudet, erinomainen hitsin laatu, hyvä toistettavuus, sama kemiallinen koostumus hitsiaineessa ja perusaineessa, hyvä mittatarkkuus, hitsin ala- ja yläpinta perusaineessa tasossa ja työympäristöystävällisyys (ei savuja eikä säteilyä).
Kitkahitsaus soveltuu erityisesti pehmeiden materiaalien hitsaukseen, mm. alumiinin ja kuparin hitsaukseen. Eniten sitä sovelletaan alumiinin hitsaukseen, mm. paneleita yhdistämällä kapeampia pursotteita toisiinsa hitsaamalla. Muita hitsattuja alumiinituotteita ovat kotelot, vanteet, säiliöt ja rungot.
Yhdellä palolla hitsattava aineenpaksuus on jo noin 50 mm. Paksumpia levyjä voidaan hitsata kahdella palolla, palko kummallekin puolelle. Hitsausnopeus riippuu alumiinilaadusta ja aineenpaksuudesta, mutta se voi olla tyypillisesti 5-6 mm:n paksuuksilla 1-2 m/min.

Ultraääni hitsaus

Ultraäänihitsaus soveltuu muovien liittämiseen eli muovin hitsaukseen, koska edellytyksenä on liitettävien materiaalien sulaminen. Muovihitsaus korvaa monissa tapauksissa liimauksen, ruuviliitoksen tai teippauksen.

Muovin hitsaaminen on tehokasta, puhdasta ja tuotteet voidaan käsitellä heti hitsauksen jälkeen.

Laserhitsaus

LASERHITSAUS on prosessi, jossa laservalo kohdistetaan pieneen pisteeseen työkappaleen pinnalla materiaalin sulattamiseksi tai höyrystämiseksi.

METALLIEN LASERHITSAUS voidaan jakaa kahteen eri prosessiin: sulattavaan laserhitsaukseenja syvätunkeumalaserhitsaukseen. Lasersäteen tehotiheys työkappaleen pinnalla sekä teho:hitsausnopeus –suhde määrittävät onko kyseessä sulattava laserhitsaus vai syvätunkeumahitsaus. Vaadittu tehotiheys avaimenreiän synnyttämiseksi teräkseen on noin 10 kW/mm², ja tämän tehotiheyden alapuolella hitsaus on sulattavaa laserhitsausta. Lasersäteen lämmittäessä voimakkaasti metallin pintaa metalliatomien väliset sidokset katkeavat ja metalli höyrystyy. Metallihöyryn absorboidessa laservalon energiaa yhä enemmän atomit ionisoituvat metalliatomien luovuttaessa elektroneja. Tätä ionisoituneiden metalliatomien muodostamaa kaasua kutsutaan plasmaksi.

SYVÄTUNKEUMAHITSAUKSESSA korkealämpötilainen metallihöyry ja plasma laajenevat voimakkaasti muodostaen kapean sylinterimäisen reiän, niin kutsutun avaimenreiän, sulaan metalliin. Kuljetettaessa lasersädettä työkappaleen pinnalla metalli sulaa avaimenreiän etureunalla ja sula metalli virtaa avaimenreiän sivuilta avaimenreiän taakse, jossa se jähmettyy hitsiksi. Hitsisulalla on muodoltaan tyypillisesti pisaran muotoinen ja sulan lämpötila huomattavasti perinteisiä kaarihitsausprosesseja korkeampi. Avaimenreikähitsaukselle  on tyypillistä syvä ja kapea hitsi.

SULATTAVASSA LASERHITSAUKSESSA lasersäteen tehotiheys ei ole riittävän suuri avaimenreiän muodostamiseksi, jolloin lasersäde sulattaa materiaalin pintaa ja lämpö siirtyy kappaleeseen sulan pinnalta käsin johtumalla. Näin ollen prosessille on tunnusomaista leveä ja matala hitsin poikkileikkaus, joka muistuttaa paljon perinteisten hitsausmenetelmien hitsejä.

PROSESSIKAASUJA käytetään tyypillisesti laserhitsauksessa plasmanmuodostuksen kontrolloimiseksi sekä hitsisulan suojaamiseksi ympäristön epäpuhtauksilta. Argon ja helium ovat tärkeimmät kaasut laserhitsauksessa joko puhtaina kaasuina tai erilaisten kaasuseosten pääkomponentteina. Oikean suojakaasun valinta edesauttaa hitsin ulkonäön ja mekaanisten ominaisuuksien parantamista estäessään huokosien tai reunahaavan syntymistä tai hitsin haurastumista.

Lähde: www.ionix.fi

Jauhekaarihitsaus

Jauhekaarihitsaus on kaarihitsausta, jossa valokaari palaa hitsauslangan ja työkappaleen välissä hitsausjauheen alla. Hitsausjauhe suojaa hitsaustapahtuman ympäröivältä ilmalta. Osa jauheesta sulaa ja muodostaa hitsin päälle kuonakerroksen, joka myöhemmin poistetaan.

Valokaari ei ole näkyvä kuten muissa prosesseissa, vaan palaa piilossa jauheen alla. Tästä syystä jauhekaarihitsauksessa ei synny lämpö- ja valosäteilyä eikä hitsaussavuja, mikä tekee siitä työympäristön kannalta edullisen hitsausprosessin. Englanninkielinen nimitys on Submerged Arc Welding, jonka alkukirjaimista tulee paljon käytetty lyhenne SAW.

Hitsausaineet ovat hitsauslanka ja hitsausjauhe. Hitsauslangat ovat paksuja lisäainelankoja, joiden yleisin halkaisija on 4,0 mm, mutta jauhekaarihitsauksessa käytetään myös tätä ohuempia ja paksumpia lankoja. Hitsausjauheet ovat raemaisia, sulavia ja mineraalista ja metallista alkuperää olevia tuotteita, joita on kemialliselta koostumukseltaan erilaisia.

Jauhekaarihitsauksen etuina on suuri tehokkuus (hitsiaineentuotto), suuri tunkeuma, työympäristöystävällisyys, tunteettomuus vedolle ja tuulelle sekä pitkäikäiset ja toimintavarmat laitteet. Hitsiaineentuotto on tyypillisesti 6-12 kg/h, jolla tarkoitetaan kaariaikatunnissa sulatettua lisäainemäärää. Erilaisissa suurtehojauhekaariprosesseissa se on korkeimmillaan kymmeniä kiloja tunnissa. Käyttöalue alkaa noin 5 mm:n aineenpaksuudesta lähtien. Jauhekaarihitsaus on lähes poikkeuksetta mekanisoitua hitsausta.

Jauhekaarihitsauksesta on kehitetty monia erilaisia muunnelmia, mm. tandem-hitsaus, kaksoislankahitsaus, metallijauheen syöttö ja kapearailohitsaus.

Tehokkaana hitsausprosessina jauhekaarihitsausta käytetään paljon lähinnä keskiraskaassa ja raskaassa konepajateollisuudessa ja laivanrakennuksessa. Kattila-, säiliö- ja paineastiavalmistuksessa sitä käytetään mm. lieriöiden kehä- ja pituushitseihin sekä ulkopuolisena että sisäpuolisena hitsauksena. Suuret palkit ja putket valmistetaan myös jauhekaarihitsauksella.

Jauhekaarihitsaus soveltuu hyvin useimpien terästen hitsaukseen. Erilaisia hitsattavia teräksiä ovat mm. seostamattomat, hienorae-, kuumalujat, lujat ja ruostumattomat teräkset.

Pistehitsaus

Pistehitsaus on vastushitsausmenetelmä, jossa tarvittava lämpö saadaan aikaan johtamalla sähkövirta vastuksena toimivan hitsauskohdan läpi, johon muodostuu puristettaessa levyjä vastakkain pistehitsi.

Plasmahitsaus

Plasmahitsaus on myös kaasukaarihitsausta, jossa pääasiallisena hitsauslämmön lähteenä on valokaaren muodostama plasma.

Hitsauksessa plasma saadaan aikaan sähköpurkauksella, kaasuatmosfäärin läpi kulkevalla valokaarella, joka palaa volframielektrodin ja työkappaleen välissä. Valokaaren lämpö saadaan siirtymään tehokkaasti virtaavaan plasmakaasuun, joka muodostaa plasman purkautuessaan sitä kurouttavan pienihalkaisijaisen suuttimen läpi. Se muistuttaa paljon TIG-hitsausta. Englanninkielinen nimitys on Plasma Arc Welding (PAW).

Plasmahitsausta voidaan tehdä ilman lisäainetta tai lisäaineen kanssa. Lisäaineen syöttämiseen tarvitaan erillinen langansyöttölaite, joka syöttää lankaa hitsisulaan melko hitaalla nopeudella. Lisäaineena on ohut kelalla oleva MIG/MAG-hitsauslanka.

Plasmahitsaus on yleensä mekanisoitua hitsausta, jolloin sen edut ovat parhaiten hyödynnettävissä. Sitä voidaan tehdä myös käsinhitsauksena.

Plasmahitsauksessa käytetään suojakaasun lisäksi plasmakaasua. Usein niiksi valitaan kuitenkin sama kaasu. Plasmakaasuina käytetään argonia ja argon-vetyseoksia. Suojakaasuina käytetään argonia, argon-vetyseoksia ja argon-helium-seoksia.

Plasmahitsaus voidaan ryhmitellä toimintaperiaatteeltaan kahteen sovellutusmuotoon:

• plasmahitsaus sulattavalla valokaarella, joka muistuttaa kovasti TIG-hitsausta
• plasmahitsaus lävistävällä valokaarella, jossa valokaari muodostaa railoon ns. lävistysreiän

Plasmahitsaus on ainoa kaarihitsausprosessi, jossa lävistävä valokaari on mahdollinen. Tällä on mahdollista hitsata yhdellä palolla I-railoon aina noin 12 mm:n levynpaksuuteen saakka.

Plasmahitsaus voidaan ryhmitellä hitsausvirran perusteella kolmeen sovellutusmuotoon:

• mikroplasmahitsaus (noin 0,01-0,5 mm): 0,1-15 A
• väliplasmahitsaus (noin 0,5-3,0 mm): 15-100 A
• lävistävä plasmahitsaus (noin 3-12 mm): 100-500 A

Plasmahitsausta käytetään eniten ruostumattoman teräksen hitsauksessa. Konepajoissa sillä liitetään tehokkaasti yhteen levyjä, kun levynpaksuus vaihtelee 3-10 mm ja railomuoto on I-railo. Ruostumattomien putkien valmistuksessa käytetään TIG-hitsauksen ohella myös plasmahitsausta. Plasmahitsausta voidaan käyttää myös säiliöiden hitsaukseen sekä jalko- että vaaka-asennossa.

Viime vuosina plasmahitsausta on alettu soveltaa myös seostamattoman teräksen ja alumiinin hitsaukseen. Uusimpia sovellutuskohteita on teräsputkien jatkoshitsaus.

      Lähde: www.esab.fi

Puikko hitsaus

Puikkohitsaus on vanhin ja tunnetuin hitsausprosessi, jonka päällystetyn hitsauspuikon kehittäjä ja ESABin perustaja Oscar Kjellberg esitteli aivan 1900-luvun alussa.
Suomen kielessä nimitys puikkohitsaus on vakiintunut, vaikka joskus sitä saatetaan kutsua vielä vanhoilla nimillä metallikaarihitsaus tai sähköhitsaus. Englanninkielisiä nimityksiä ovat mm. EN-standardien mukainen Manual Metal Arc Welding (MMA) tai amerikkalaisten standardien mukainen Shielded Metal Arc Welding (SMAW).
Puikkohitsauksessa valokaari palaa hitsauspuikon pään ja työkappaleen välissä. Puikon sydänlanka sulaa ja sula metalli lentää kuonan ympäröiminä pisaroina valokaaren läpi hitsisulaan.

Hitsaustapahtuman suoja muodostuu päällysteen muodostamista kaasuista ja kuonasta. Kuona jähmettyy hitsipalon päälle kuonakerrokseksi, joka poistetaan jälkeenpäin. Puikkohitsaus on aina käsinhitsausta eikä sitä voida mekanisoida lyhyen määrämittaisen lisäaineensa takia.
Hitsauslisäaine on hitsauspuikko, joka on määräpituinen, suora ja päällystetty lisäainelanka. Päällysteen tehtäviä ovat mm. tuottaa kuona- ja kaasusuoja hitsaustapahtumalle, muotoilla ja tukea hitsisulaa muodostamansa kuonan avulla, seostaa hitsiainetta seosaineilla, helpottaa valokaaren syttymistä ja palamista sekä nostaa riittoisuutta rautajauheen avulla. Yleisimmät puikonhalkaisijat ovat 3.3, 2.5 ja 4.0 mm, mutta puikkohitsauksessa käytetään myös näitä ohuempia ja paksumpia puikkoja. Yleisimmät puikkojen pituudet ovat 350 ja 450 mm.

Hitsauspuikkoja on päällysteen koostumuksen perusteella mm. emäs-, rutiili- ja hapanpäällysteisiä puikkoja. Seostamattomien ja niukkaseosteisten terästen puikot ovat yleensä emäspäällysteisiä ja ruostumattomien terästen puikot puolestaan rutiilipäällysteisiä.
Puikkohitsauksen etuja ovat monipuolisuus ja joustavuus, toimivuus kaikissa olosuhteissa, laaja lisäainevalikoima, yksinkertaiset ja helposti siirrettävät laitteet, hyvä luoksepäästävyys ja hyvä hitsin laatu. Hitsauspuikkoja on satoja eri metalleille ja eri kohteisiin. Käyttöalue alkaa noin 1-1,5 mm:n aineenpaksuudesta lähtien.

Puikkohitsausta käytetään vielä nykyäänkin paljon ja lähes kaikkialla, vaikka MIG/MAG-hitsaus on ohittanutkin sen lisäainekulutuksessa. Se sopii erityisesti terästen ja valurautojen hitsaukseen sekä päällehitsaukseen. Ruostumattoman teräksen hitsaus on vielä eniten puikkohitsausta.
Tyypillisiä käyttöaloja ovat mm. paineastioiden hitsaus, laivanrakennus, pienteollisuus, korjaushitsaus, erikoisterästen hitsaus, paine- ja prosessiputkien hitsaus, suurten putkilinjojen hitsaus, hitsaus ulkona ja päällehitsaus.