5
Nyhetsarkiv Bekämpa materialutmattning
2 augusti 2016 08:30 CET SSAB World

Bekämpa materialutmattning

Kvaliteten på svetsningen är oerhört viktig för alla stålapplikationer. Särskilt för delar som är tillverkade av höghållfasta stål (HSS), eftersom de utsätts för extra hög belastning. Nu har Thomas Stenberg, doktorand från Stockholm, skapat en ny metod för att säkerställa svets-fogarnas kvalitet.

När bristningar och brott uppstår i HSS-produkter är det vanligtvis runt svetsfogarna. När delarna rör sig och vibrerar blir de mer mottagliga för utmattning – eller slitage – på grund av den ökade belastningen mellan svetsfogen och basmaterialet. Om kvaliteten på svetsfogen är under standard kommer det till slut att bildas sprickor.

Anders Ohlsson, Manager för Joining & Thermal Cutting Technologies på SSABs Knowledge Service Center, förklarar att pålitlig kvalitetssäkring på svetsade konstruktioner är mycket kostsamt. Det innebär att en av de största begränsningarna i dagens stålindustri är oförmågan att på ett effektivt sätt säkerställa svetskvaliteten på produkterna.

– Svetsningen äger normalt rum under tillverkning, men kan bara kontrolleras genom visuell inspektion när processen är färdig. En komponent kan därför gå igenom hela tillverkningsprocessen innan en defekt svetsfog upptäcks. Därefter måste den antingen repareras eller skrotas, säger Anders Ohlsson.

– Men på grund av både tids- och kostnadsbegränsningar är det för det mesta bara möjligt att inspektera en liten del av hela produktionen. Så även om man lägger mycket tid på att inspektera svetsfogar, riskerar man ändå att leverera delar med defekter till marknaden, tillägger han. 

Tack vare en ny innovation av Thomas Stenberg, doktorand på KTH i Stockholm, kommer dessa problem snart att höra till historien. Stenberg och hans kollegor har tagit fram en ny, stabil kvalitetssäkringsmetod som med hjälp av en laserskanner bedömer den svetsade ytan och mäter fogens kvalitet. Det mest revolutionerande med metoden är att bedömningen sker i realtid – via dator – under själva svetsprocessen.

– Systemet ger omedelbar feedback till svetsaren om huruvida den svetsade fogen uppfyller alla krav. Om inte, kan svetsroboten justera parametrarna så att fogens kvalitet överensstämmer med önskat resultat. Och det utan att processen måste stoppas eller fogen göras om, förklarar Thomas Stenberg.

Anders Ohlsson säger att den nya kvalitetssäkringsmetoden kan revolutionera hur SSABs kunder använder höghållfasta stål. Den gör det möjligt att ta tillvara stålets överlägsna kvaliteter – som lägre komponentvikt och minskade bränslekostnader – i fler applikationer. 

– Genom att minimera förekomsten av utmattningsbrister kommer vi att kunna använda höghållfasta stål i många applikationer där de inte kan användas idag, som i maskiner och komponenter som man vet utsätts för hög belastning. Exempel på sådana applikationer kan vara chassin för tillverknings- och skogsutrustning, trailerchassin och komponenter som används i energiproduktion, säger Anders Ohlsson.

Enligt Thomas Stenberg, som vann SSABs Swedish Steel Prize University Challenge 2015 för sitt banbrytande arbete på den nya kvalitetssäkringsmetoden, kommer metoden att ge märkbara fördelar för de kunder som börjar använda den. 

– Först och främst räknar vi med att produktiviteten ökar med ungefär 50 procent tack vare att roboten kan röra sig snabbare, och att man minskar konsumtionen av fyllnadsmaterial med upp till 30 procent. Dessutom kan tillverkarna korta ner ledtiderna tack vare det färre antalet kontroller, och behovet av att skrota eller arbeta om produkterna kommer att minimeras.

Ny kvalitetssäkringsmetod 

Metoden är en banbrytande kvalitetssäkringsteknik. En laserprofilsensor används för att bedöma svetssträngens yta och beräkna de parametrar som behövs för att garantera kvaliteten på konstruktionskomponenter som utsätts för utmattningsbelastning. Svetsaren använder laserskannern för att mäta den svetsade ytan och bedöma fogens kvalitet. Om den är otillräcklig kan svetsroboten justera process-parametrarna för att se till att fogens kvalitet överensstämmer med önskat resultat. Thomas Stenberg och hans kollegor arbetar för tillfället med att ta fram en kommersiell version av metoden, som väntas komma ut på marknaden inom ett till tre år.

Användningsområden 

Den nya kvalitetssäkringstekniken är framförallt framtagen för en rad olika svetsmetoder, som MMA, MIG/MAG, TIG, SAW, laser- och plasmasvetsning. För SSAB är det särskilt användbart i produktprogrammet för det höghållfasta stålet Strenx.

Text: Isabell Kliger

Den här artikeln har publicerats i tidningen SSAB World, nummer 1/2016.
Här hittar du hela tidningen i pdf-format.