Mechanical and corrosion properties of joints in stainless steel sandwich panels

Abstract

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia eri liittämismenetelmien soveltuvuutta putkipalkkiytimellisen kennorakenteen valmistukseen. Tutkittavat liittämismenetelmät olivat laserhitsaus, pistehitsaus, liimaus, liimahitsaus ja plasmahitsaus. Tutkittavat materiaalit olivat austeniittinen ruostumaton teräs EN 1.4301 käsittelytiloissa 2B ja 2H sekä ferriittinen ruostumaton teräs EN 1.4003 käsittelytilassa 2B.

Kirjallisuusosassa on käsitelty lyhyesti erilaisia kennotyyppejä ja koemateriaalien hitsaus-metallurgiaa. Eniten huomiota on kiinnitetty eri liittämismenetelmien esittelyyn ja liitostyyppien mekaanisten ominaisuuksien tarkasteluun. Ruostumattomien terästen piste- ja rakokorroosiota on käsitelty lyhyesti.

Työn kokeellisessa osassa eri liitostyyppien käyttäytymistä todellisessa kennorakenteessa jäljiteltiin yksinkertaistettujen koekappaleiden avulla. Koeliitoksille tehtiin veto- ja väsytyskokeita. Hitsattuja liitoksia tutkittiin metallografisesti ja niistä mitattiin mikroko-vuusprofiilit. Koeliitoksille tehtiin korroosiokokeet suolasumukaapissa.

Teräksen EN 1.4301 2B eri menetelmillä valmistettujen liitosten lujuudet olivat vetoko-keiden perusteella samaa suuruusluokkaa lukuun ottamatta plasmahitsattua liitosta, jonka lujuus oli selvästi muita liitostyyppejä parempi. Liimaliitoksen lujuus oli matala, koska liimatuissa kappaleissa tapahtui plastista muodonmuutosta. Samasta syystä liimattavien pintojen esikäsittelyllä ei ollut lujuutta parantavaa vaikutusta. Muokkauslujitetun 2H-tilaisen teräksen liimaliitoksen lujuus oli noin 50 % parempi kuin 2B-tilaisen, koska teräksen 0,2%-raja oli korkeampi. Teräksen EN 1.4003 2B piste- ja liimahitsattujen liitosten lujuus oli matala hitsien karkearakeisen ferriittisen mikrorakenteen takia. Laser-, liima- ja plasmahitsattujen liitosten väsymiskestävyyden havaittiin olevan selvästi parempi kuin pistehitsatun liitoksen. Teräksen EN 1.4301 piste- ja rakokorroosionkestävyys oli parempi kuin teräksen EN 1.4003. Liima- ja liimahitsattujen liitosten rakokorroosionkes-tävyyden todettiin olevan liimaamattomia liitoksia parempi. Kokeiden perusteella kuitenkin havaittiin, että rakokorroosiota voi esiintyä myös liimaliitoksissa.