Oikeilla polttoleikkausparametreilla on mahdollista saada merkittäviä säästöjä terästeollisuudessa. Tämä vaatii kuitenkin parempaa tietämystä teräslevyjen jäännösjännitysten ja mikrorakenteen vaikutuksista murtumiskäyttäytymiseen, osoittaa DI Tuomas Johiaho Tampereen yliopistossa tarkastetussa väitöstutkimuksessaan.
Paksuilta kulutuskestäviltä teräksiltä vaaditaan korkeaa kovuutta, lujuutta ja sitkeyttä. Näiden ominaisuuksien saavuttaminen vaatii erityistä huomiota levyjen valmistuksessa.
Valmistusvaiheisiin kuuluu levyjen leikkaus, jossa perinteisesti terästeollisuudessa käytetään polttoleikkausta paksuille kulutuskestäville teräksille. Polttoleikkauksessa levy leikataan käyttäen kontrolloitua lämmitysliekkiä sekä happisuihkua. Leikkauksessa vapautuvaa energiaa voidaan edelleen hyödyntää leikkausprosessissa eli menetelmä soveltuu hyvin paksuille levyille sekä suuriin valmistusmääriin. Polttoleikkaus voi aiheuttaa myös ongelmia. Polttoleikkauksessa leikkausreunaan syntyy lämpövaikutusalue, johon muodostuu korkeita jäännösjännityksiä ja pahimmassa tapauksessa leikkausreuna halkeilee.
Tutkimuksessa tunnistettiin paksujen levyjen polttoleikkauksen yhteydessä tapahtuvan säröilyn päätekijät. Tutkimus myös ohjeistaa entistä tehokkaampaan polttoleikkausprosessiin ja määrittää polttoleikkauksen kannalta suotuisimmat mikrorakenteelliset ominaisuudet paksuille levyille.
Tulokset osoittivat, että jäännösjännitysten muodostumista leikkausreunaan voidaan kontrolloida polttoleikkausparametrien avulla. Myös teräslevyjen mikrorakennetekijöillä, kuten raerakenteella ja suotaumilla, on suuri vaikutus halkeiluherkkyyteen. Säröilyä voidaan välttää käyttämällä oikeita leikkausparametreja ja kiinnittämällä huomiota levyjen tasalaatuiseen rakenteeseen.
– Noudattamalla väitöskirjassa esitettyjä ohjeita, voidaan polttoleikkauksen yhteydessä tapahtuva säröily välttää tai ainakin minimoida, jolloin vältetään turhaa materiaalihävikkiä. Ohjeet ovat sovellettavissa sekä suurille teräsyrityksille että pienemmille terästoimijoille, toteaa Jokiaho.
Tuomas Jokiaho on kotoisin Lehtimäeltä ja työskentelee tällä hetkellä Tampereen yliopistossa Materiaalikarakterisoinnin tutkimusryhmässä.
Diplomi-insinööri Tuomas Jokiahon materiaalitekniikan alaan kuuluva väitöskirja Residual Stress, Microstructure and Cracking Characteristics of Flame Cut Thick Steel Plates – Towards Optimized Flame Cutting Practices (Paksujen polttoleikattujen teräslevyjen jäännösjännitys, mikrorakenne, murtumiskäyttäytyminen – kohti optimoitua leikkausprosessia) tarkastettiin Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 15.11.2019. Vastaväittäjinä toimivat professori emeritus David Porter Oulun yliopistosta ja TkT Taina Vuoristo Swerim AB Ruotsista. Kustoksena on professori Minnamari Vippola Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnasta.
INFO
Väitöskirjaan voi tutustua osoitteessa http://urn.fiURN:ISBN:978-952-03-1319-7
Lisätietoja:
Tuomas Jokiaho, puh. 040 849 0610, tuomas.jokiaho@tuni.fi
