Hitsaus

Tavallisesti nojapyörän rungot tehdään ohutseinäisestä teräsputkesta ja hitsataan mig/mag menetelmällä. Todella ohutseinäiset putket ja alumiiniputket on helpompi hitsata tigillä, mutta pulssimig on myös mahdollinen työväline. Teräksen hitsauksessa mig on kai yleensä mag, koska seoskaasussa vähintään osa on hiilidioksidia. Puikkohitsaus sovetluu pyörän rungon hitsaamiseen oikein hyvin, milloin seinämänvahvuus on vähintään puolitoista milliä ja hommaa on hiukan harjoiteltu.

Hitsauspuikkojen kuivaus

Muista huolehtia, että hitsauspuikot ovat kunnolla kuivat ennen kuin aloitat. Jos ei ole pitkään aikaan hitsaillut, ja varsinkin avattua pakettia puikkoja säilyttänyt muualla, kuin pannuhuoneessa, kannattaa puikot kuivata leivinuunissa puikkopaketin ohjeen mukaan.

Jos ei ohjetta löydy, laita puikot uunipellille ja paista pari tuntia kolmessa sadassa asteessa. Tämänkin jälkeen puikot pitäisi säilyttää lämpimässä tai mieluummin käyttää heti kuivauksen jälkeen. Täeollisuudessa puikot pidetään säilytyskaapissa, jonka lämpötila on sadan asteen tienoilla.

Kosteat puikot aiheuttavat vetyhalkeaman riskin. Vetyhalkeama on viivästynyt murtuma, joka saattaa ilmestyä hitsin ja perusaineen rajalle vasta tuntien päästä hitsauksesta. Lisää hitsausvirheistä ja halkeamista, yms: Hitsien laatu- ja hitsausvirheet

Hitsauksen aiheuttamat muodonmuutokset

Hitsin vetely johtuu hitsisulan jähmettymisen jälkeisestä kutistumisesta jäähtyessään itseään kylmemmän kappaleen päällä. Juuri hitsattu palko alkaa heti jäähtyä ja jäähtyessään kutistua, perusaineeseen nähden, mikä vetää myös perusaineen kireämmälle.

Sulassa tilassa hitsi on yli 1500 astetta lämpimämpänä 1-2% pidempi, kuin perusaine, johon se on hitsattu. Kun hitsi tästä jähmettyy ja alkaa jäähtyessään kutistua, tulee hitsiin vetojännitys. Kylmempi perusaine alla ei kutistu samaa tahtia, koska sillä on jäähdyttävää paljon vähemmän kuin hitsillä ja siihen muodostuu puristusjännitystila. Hitsi vetää perusainetta pienemmäksi ja perusaine hitsiä pidemmäksi.

Hitsattava kappale harvoin lämpiää pelkän hitsauksen takia yli sadan asteen muuten kuin aivan paikallisesti hitsin vierestä. Hitsauksen alussa tämä jäähtymislämpötilojen aiheuttamien kutistumaerojen epäsuhta korjautuu kuuman hitsiaineen myötymisellä, mutta hitsiaineen jäähtyessä lisää ja saadessa lisää lujuutta myötyminen alkaakin pistää hanttiin perusaineen venytykselle ja hitsi vetää perusainetta puristukselle.

Vetelytila lähtee rakentumaan kun hitsin lämpötila on laskenut niin alas, että se ei enää myödäkään kutistuessaan perusaineen päällä, vaan jäähtyessään lisää muodonmuutoksia . Paksu hitsi saavuttaa tämän tilan aiemmin kuin ohut ja pieni, sillä paksu hitsiaine kantaa tuon perusaineen vastavoiman kuumempana kuin ohut ja pystyy vetämään sen luokille jo aiemmassa jäähtymisen vaiheessa = kuumempana ja jatkaa muodonmuutoksen kasvattamista pidempään.

Muodonmuutosten välttäminen

Vetelyltä voi (lähes) välttyä, tai sitä voi vähentää, tukemalla perusaine tarpeeksi jäykällä rakenteella, jolloin kappaleen muoto kestää jähmettyessään kutistuvan hitsin vedon. Kokonaan tämä ei poista vetelyn muodonmuutoksia, mutta normaalisti tämä riittää pitämään vääristymät riittävän pieninä. Perusaineen lämmittäminen reiluun sataan asteeseen ennen hitsausta auttaa myös osaltaan. Oikein tarkkoja hommia tehdessä perusaine taivutetaan vastasuuntaan ennen hitsausta, jolloin se vetelee hitsin jäähtyessä itsensä suoraksi.

Hitsaa kampikeskiö ja emäputki laakereineen tai vartavasten sorvattuja tukitulppia käyttäen lyhyinä pätkinä välillä jäähdyttäen, varsinkin, jos hitsi tulee lähelle reunaa. Muutenkin tiheä heftailu ja hitsaaminen lyhyinä pätkinä vuorotellen liitoksen eri puolilta takaa mahdollisimman suoran lopputuloksen. Puikolla hitsaten täytyy olla huolellinen kuonan poistossa, kun aloituksia ja lopetuksia tulee paljon, siksi lyhyinä pätkinä hitsaaminen vetelyn välttämiseksi onkin MIG/MAG -menetelmällä selvästi helpompaa.


Pistekuumilla oikaiseminen

Samaa paikallista lämpökutisumisilmiötä hyväksi käyttäen voidaan metallikappaleita muotoilla kuumentamalla niitä paikallisesti. Pistemäisesti kuumeneva kappale laajenee tuosta kohdasta ensin paikallisesti, mutta saavutettuaan niin korkean lämpötilan, että metallin lujuus heikkenee riittävästi (tumman punainen = 500-600 astetta) lämmin kohta antaa periksi oman lämpölaajenemisvoimansa edessä. Kun tämä kohta sitten jäähtyy, kutistuu se äskeisen myötymän verran kireämmälle ja vetää metallia kireämmälle kuumennuksen suuntaan.

Kylmänä oikaiseminen

Pienten kappaleiden hitsausvetelyt voidaan yleensä oikaista kylmänä rakenteen myötörajan ylittävää voimaa käyttäen, Kappale yksinkertaisesti pakotetaan takaisin muotoonsa. Kaikki hitsattavat aineet ovat riittävän sitkeitä tähän ns. kylmäoikaisuun, joka todella kovien aineiden tapauksessa tehdään hiukan lämpimänä.

Akselien hitsaaminen

Akseleiden hitsaamisessa pitää olla erityisen varovainen. Hitsi muodostaa akselin pinnalle (ja usein myös sauman sisään) epäjatkuvuuskohtia ja sisäisiä jännityksiä sekä epäpuhtauksien aiheuttamia sulkeumia, joiden takia hitsin kohta kestää erittäin huonosti väsyttävää kuormitusta, jollaista akselit nimenomaan kantavat. Väsyminen on ilmiö, jossa rakenne, useiden perättäisten kuormanvaihteluiden takia hajoaa, vaikka kuormitus ei aiheuttaisi lähellekään niin suurta jännitystä rakenteeseen, jonka se yksittäisenä kuormituksena kestäisi. Väsymitä aiheuttavan jännityksen ja materiaalin myötörajan suhde voi olla kymmenen -jopa yli, joten hitsin paikan valintaan kannattaa kiinnittää erityistä huomiota akseleita hitsattaessa. Hitsille valitaan mieluummin paikka, jossa siihen kohdistuu mahdollisimman vähän jännityksiä. Tässä ote Koneensuunnittelu II opuksesta kohdasta Akselin hitsaaminen.
2014-10-21-112248_1440x900_scrot.png
Esimerkin mittauksessa materiaalin myötoraja on 245 MPa ja väsymislujuudeksi saadaan 40-50 MPa, joten väsymislujuus jää hitsatulla kohdalla noin 20% tasolle materiaalin myötörajasta. Ainoa keino välttää dramaattinen heikkeneminen väsymiskestävyyden kannalta, on siirtää hitsi vähemmän rasitettuun kohtaan kauemmas akselin keskiakselilta ja ennen kaikkea akseliolakkeesta.

Etuhaarukan akselin kiinnittäminen haarukkaan

vaatii harkintaa.Kaupallisissa etuhaarukoissahan akseliputken kiinnittävä hitsi on poikkeuksetta kruunun alla putken alapäässä. Kruunun läpi tulevaa putkea ei koskaan hitsata yläpuolelta. Kruunuttomissa, luiskahartiaisissa, haarukoissa on niissäkin erillinen holkkiputki, johon haarukkaputket on hitsattu ja akseliputki vasta tämän sisällä, enintään alapäästään holkkiputkeen hitsattuna.