Mechanical properties of podded propulsion strut

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2012
Major/Subject
Lujuusoppi
Mcode
Kul-49
Degree programme
Language
fi
Pages
(13) + 106 s. + liitt. 32
Series
Abstract
This master's thesis examines the influence of different casting defects and repair welding on a strut made of ductile cast iron (GJS-500-7U). The aim in this thesis is to determine whether it is possible to use the repair welding method for struts. Another aim is to examine the validity of current material strength requirements. The upper flange of the strut came from China and was split in Finland. Thirty-two strut specimens were studied in bending fatigue tests within four different test series. The specimens were inspected with non-destructive testing methods and included both materials with and without casting defects. Repair welding's made in two of the series. The welding process consisted of the cold welding with nickel-iron electrodes. The welding process was kept same as in China. Some of the specimens also underwent tension tests and some microstructure pictures were taken. The results of this master's thesis show that cold repair welding with nickel-iron electrodes does not provide an acceptable method for ductile cast iron struts. The fatigue endurance limit radically decreased compared to specimens without repair welding's. The results also show that internal cast defects are not as critical as those located close to the surface. This master's thesis also introduces fatigue limit curves for different types of materials. These curves, however, can only serve as guidelines. Tension tests and microstructure pictures show that the material does not fulfil all the requirements imposed by the standards. The microstructure of ductile cast iron has a major impact on fatigue and other strength properties.

Tässä diplomityössä tutkittiin erilaisten valuvirheiden ja korjaushitsaamisen vaikutusta pallografiittivalurautaisten (GJS-500-7U) ruoripotkurilaitteiden runkojen väsymiskestävyyteen. Työn tavoitteena oli selvittää, voidaanko runkoihin sallia korjaushitsattuja kohtia ja ovatko runkojen lujuusvaatimukset liian tiukat. Tätä työtä varten saatiin Kiinasta rungon ylälaippa, joka pilkottiin Suomessa pienemmiksi koekappaleiksi. Pilkottavat koekappaleet valittiin ainetta rikkomattomilla tarkastusmenetelmillä. Koekappaleita taivutusväsytettiin yhteensä 32 kappaletta ja erilaisia väsytyskoesarjoja oli neljä. Sarjoihin valittiin sekä ehjää että huokoista materiaalia olevia koekappaleita. Kaksi koesarjaa sisälsi korjaushitsattuja koekappaleita. Korjaushitsaukset tehtiin kylmänä nikkeli-rautapuikoilla. Menetelmä pidettiin vastaavana kuin mitä on käytetty Kiinassa. Lisäksi osalle koekappaleista tehtiin taivutusväsytyskokeita tukevia materiaalioppisia tutkimuksia, vetokokeita ja mikrorakennekuvia. Tämän työn perusteella voidaan sanoa, että pallografiittivalurautaisten runkojen korjaushitsaamista ei pidä tehdä kylmänä nikkeli-rautapuikoilla. Korjaushitsattujen koekappaleiden väsymiskestävyys putosi radikaalisti verrattuna ehjää sekä huokoista materiaalia edustaviin koekappaleisiin. Tutkimuksessa huomattiin, että koekappaleiden keskellä olevat valuviat eivät ole väsymislujuuden kannalta yhtä merkittäviä kuin lähellä pintaa olevat viat. Lisäksi työn pohjalta laadittiin myös suuntaa antavat väsymisikäkuvaajat eri materiaalilaatua edustaville koekappaleille. Materiaalioppisissa tutkimuksissa selvisi, ettei kyseessä ollut valurautalaatu täyttänyt kaikilta osin standardien mukaisia vaatimuksia. Pallografiittivaluraudoissa mikrorakenteella on suuri merkitys väsymis- ja muihin lujuusominaisuuksiin.
Description
Supervisor
Tuhkuri, Jukka
Thesis advisor
Kock, Juho
Keywords
propulsion unit, ruoripotkurilaite, ductile cast iron, pallografiittivalurauta, fatigue, väsyminen, repair welding, korjaushitsaaminen, casting defects, valuvirheet
Other note
Citation