Suomalainen konepajateollisuus elää murroksessa: useat yritykset miettivät, mitä tullaan jatkossa tekemään Suomessa ja mitkä kokonaisuudet siirtyvät tehtäväksi muualla. Osa tuotannosta on jo siirretty muualle. Kustannukset ovat kuitenkin jo lähteneet nousemaan useassa halpamaassakin, joten ajatuksia voisi suunnata siihen voisiko näiden kokonaisuuksien valmistamisen palauttaa Suomeen. Tämä edellyttää tietenkin sitä, että me pystymme tekemään asioita tuottavammin kotimaisin voimin.
Käyttämällä moderneja, tehokkaita laserhitsausmenetelmiä on mahdollista saavuttaa laadukkaampia, keveämpiä ja lujempia hitsattuja rakenteita. Usein kuulee puhuttavan, että laserhitsaus on kallista ja vaivalloista. Kuitenkin, kun laserhitsauksen hyödyt ottaa huomioon tuotteen suunnittelussa ja valmistuksessa ja näkee asioiden eteen hieman vaivaa, voi saavuttaa merkittäviä säästöjä tuotteen arvoa jalostamattoman työn poistuessa. Tämä voi olla merkittävä syy valmistaa Suomessa.
Laserhitsauksessa suuren energiatiheyden omaava lasersäde sulattaa liitospinnat ja muodostaa kapean hitsin nopeasti, tehokkaasti ja tarkasti. Laserhitsausta tehdään aina automatisoidusti, joten hitsin laatu on aina tasaista ja siistiä. Laserhitsi on oikein suoritettuna korkealaatuista, roiskeetonta ja tasaista. Toisin sanoen laserhitsaus voi olla viimeinen työvaihe eikä jälkikoneistusta tai hiontaa tarvita. Hitsausnopeudet ovat tyypillisesti metrejä minuutissa, riippuen käytettävissä olevasta lasertehosta sekä materiaalista ja ainevahvuudesta. Laserhitsaus ei ole enää pelkästään ohutlevyjen hitsausmenetelmä, vaan lasertehosta riippuen on mahdollista hitsata teräksiin 10–
20 mm tunkeumia yhdellä palolla. Koska prosessi on hyvin nopea, lämpökuorma hitsattavaan kappaleeseen on hyvin pieni verrattuna perinteisiin kaarihitsausprosesseihin ja siten rakenteeseen syntyvät muodonmuutokset jäävät hyvin vähäisiksi. Kun rakenne säilyttää halutut mittansa hitsauksen jäljiltä ja tuotteen kokoonpantavuus on parempi, ei ole tarvetta oikaisutyöhön hitsauksen jälkeen. Vaikka laserhitsaus edellyttää osien valmistelulta ja kiinnitykseltä suurempaa tarkkuutta kuin kaarihitsausmenetelmät, tämä vaivannäkö vähentää huomattavasti hitsauksen jälkeisiä tuotteen arvoa jalostamattomia töitä, kuten oikaisua, koneistusta ja hiontaa.
Laserhitsauksessa lasersäde fokusoidaan optiikalla, jonka alin osa jää fyysisesti useiden senttimetrien päähän hitsattavan kappaleen pinnasta. Laserilla saavutettava syvä tunkeuma sekä kontaktittomuus kappaleen pintaan mahdollistavat täysin uudentyyppiset liitosmuodot sekä hitsien sijoittelut. Ihanteellinen liitosmuoto laserille on limiliitos, joka mahdollistaa esimerkiksi ohutlevyrakenteiden jäykistämisen putki- tai levyprofiileilla. Hyvä esimerkki laserhitsatusta rakenteesta ovat kennolevyt, jotka mahdollistavat merkittäviäkin kevennysmahdollisuuksia rakenteisiin. Toinen keino keventää rakenteita on käyttää lujempia teräksiä, joiden liittämiseen laserhitsaus on hyvä vaihtoehto, sillä alhainen lämmöntuonti mahdollistaa perusaineen kanssa tasalujan hitsin sekä kapeat muutosvyöhykkeet. Laserhitsauksella voidaan myös liittää yhteen eri materiaaleja ja ainevahvuuksia, jolloin rakenteeseen voidaan tehdä materiaalivalinnat kohteen mukaan. Tällä tavoin voidaan optimoida materiaalikustannuksia, lujuusominaisuuksia ja rakenteen painoa.
Laserhitsausta tehdään myös lisäaineellisesti, joko tuomalla lasersäteen alle kylmää lisäainelankaa tai yhdistämällä laserhitsaus perinteisen kaarihitsauksen (MIG/MAG-, TIG- tai plasmahitsaus) kanssa samaan prosessiin. Tällä laserhybridihitsaukseksi kutsutulla hitsausprosessilla lisäaineen tuonnilla mahdollistetaan halutun metallurgian saavuttaminen esimerkiksi runsaasti seostetuilla teräksillä. Lisäksi lisäaineen tuonti väljentää railonvalmistuksen ja kiinnityksen toleransseja sekä juohevoittaa hitsin liittymää eri ainevahvuuksien välisissä liitoksissa.
Laserhitsausprosessien hyödyntäminen tarjoaa siis lukuisia keinoja suunnitella ja valmistaa entistä laadukkaampia, korkealaatuisempia sekä ympäristöystävällisempiä hitsattuja rakenteita, joilla suomalaiset konevalmistajat mahdollistavat entistä parempia ja kilpailukykyisempiä tuotteita kansainvälisille markkinoille. Kulkekaamme siis kohti (laser)valoa!
Anna Fellman / HT Laser Oy, Lappeenrannan toimipiste
TkT, IWE, KTM / Yksikön päällikkö
