FI124215B - Menetelmä pinnoitettujen metallilevyjen liittämiseksi toisiinsa hitsaamalla ja liitos - Google Patents

Description

MENETELMÄ PINNOITETTUJEN METALLILEVYJEN LIITTÄMISEKSI TOISIINSA HITSAAMALLA JA LIITOS

Keksinnön tausta 5

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä pinnoitettujen metallilevyjen liittämiseksi hitsaamalla. Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 10 mukainen liitos.

10

Tunnettu tekniikka

Tekniikasta tunnetaan erilaisia ratkaisuja pinnoitettujen metallilevyjen liittämiseksi toisiinsa. Tunnetaan esimerkiksi ratkaisu-15 ja, joissa levyjä on liitetty toisiinsa apulevyä käyttäen, joka apulevy yhdistää liitettävät levyt, ja jossa liitoksessa käytetään liima-ainetta levyjen liittämiseen toisiinsa.

EP 0538087A julkaisusta tunnetaan ratkaisu, jossa liitetään 20 pinnoitettuja metallilevyjä toisiinsa laserhitsauksella kahdessa vaiheessa hitsaamalla, ja joko suoralla päittäisliitoksella tai limiliitoksel-la. Menetelmässä ensimmäinen hitsausvaihe hajottaa pinnoitteen fokusoidulla lasersäteellä, joka toisessa vaiheessa korjataan fokusoi-mattomalla lasersäteellä.

25

Tunnetun tekniikan mukaisia ratkaisuja on esitetty lisäksi 5 julkaisuissa JP 6033278 A ja JP 2009039720 A.

(M

° Tunnetun tekniikan mukaisissa ratkaisuissa on eräitä epä- 00 30 kohtia.

X

CC

CL

co Tunnetun tekniikan mukaisissa ratkaisuissa on ongelmana

\J

mm. se, että kun käytetään liimausta, se on monimutkaista ja han-ς kalaa, ja vaatii pitkän kuivumisajan, eikä siksi ole kustannustehokas ^ 35 tapa liittämiseen. Kun vastaavasti käytetään tunnetun tekniikan mu kaisia ratkaisuja, jossa hitsataan levyjä yhteen, vaurioituvat levyjen 2 pinnoitteet, ja tästä aiheutuu se, että liitosalue on altis korroosiolle, kuten rakokorroosiolle. Edelleen tunnetun tekniikan mukaiset hitsatut liitokset eivät mahdollista rakenteellisesti lujaa liitosta.

5 Tämän keksinnön tarkoituksena onkin aikaansaada uuden lainen ratkaisu pinnoitettujen metallilevyjen liittämiseksi toisiinsa, jolla kyetään välttämään tunnetuissa ratkaisuissa esille tulevat ongelmat.

10

Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on mainittu patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Kek-15 sinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista myös se, mitä on mainittu patenttivaatimuksissa 2-9. Keksinnön mukaiselle liitokselle on tunnusomaista se, mitä on mainittu patenttivaatimuksen 10 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle liitokselle on tunnusomaista myös se, mitä on mainittu patenttivaatimuksissa 11-21. Nyt esitetyl-20 lä keksinnön mukaisella ratkaisulla on eräitä merkittäviä etuja kun sitä verrataan tunnettuihin ratkaisuihin.

Tällä nyt esitetyllä keksinnöllä aikaansaadaan uudenlainen ratkaisu pinnoitettujen metallilevyjen liittämiseen, ja jolla voidaan 25 tehokkaasti estää rakokorroosiota levyjen välisessä liitoksessa. Kek-sinnön mukaisella ratkaisulla voidaan myös tehdä sellaisia liitoksia, 5 jotka aiemmin eivät ole olleet lainkaan mahdollisia, tai ovat olleet

C\J

^ hankalia tehdä. Keksinnön mukaisen ratkaisun avulla levyjä, jotka ° ovat jo valmiiksi pinnoitettuja, voidaan käyttää laajemmin ja use- 00 30 ämmissä käyttökohteissa kuin tunnetuissa ratkaisussa, ja etenkin | kustannuksiltaan korkeat ja aikaa vievät työvaiheet (kuten levyjen co välisen sauman maalaaminen/pinnoittaminen) voidaan korvata edulta lisemmalla ja nopeammalla tavalla. Keksinnön mukainen menetelmä 5 ei riko pinnoitetun metallilevyn julkisivupuolta suojaavaa pinnoitetta, ^ 35 jolloin liitoksen korroosion kestävyys on erinomainen. Keksinnön mukainen ratkaisu mahdollistaa kuumasinkityn ohutlevyn käytön, 3 jolloin liitoksen korroosionkesto aikaansaadaan tehokkaaksi. Keksinnön mukaisella menetelmällä aikaansaatu liitos on myös vahva ja kestävä. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa liitos on sen tekemisen jälkeen heti kuormitettavissa ja käytettävissä.

5

Kuvioiden lyhyt selostus

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkkien avulla viitaten piirustuksiin la- le, joissa 10

Kuviossa la sekä Ib ja le on esitetty keksinnön mukaista liitosta ja menetelmää liitoksen aikaansaamiseksi.

15

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Kuvion la ja Ib sekä le mukaisesti keksinnön mukaisessa liitoksessa ja menetelmässä pinnoitettujen metallilevyjen liittämisek-20 si toisiinsa hitsaamalla, liitettävät levyt yhdistetään laserhitsauksella, sillä tavoin, että metallilevyjen välille aikaansaadaan hitsauksella liitos 1, joka liitos käsittää ainakin yhden sellaisen osuuden L (merkitty kuvioissa vielä lisäksi osuuksina LI ja L2), jossa yhdistettävät levyt 2 ja 4 sekä 3 ja 4 limittyvät. Menetelmässä hitsaamalla liitettävi-25 en, pinnoitettujen metallilevyjen väliin on muodostettu tai muodos-tetaan lisäaine 5, metallilevyjen liitettävien reunojen suojaamiseksi 0 korroosiolta, joka lisäaine aktivoidaan liitoksen tiivistämiseksi. Pin-

CvJ

^ noitettujen metallilevyjen reunoihin syntyy (niitä leikatessa) tavan- 1 omaisesti kohtia, jossa pinnoite ei ole aivan levyn reunassa, ja lisä- 00 30 aineen tehtävänä on suojata levyn reunaa, jossa pinnoitetta ei ole, £ tai jossa pinnoite on vahingoittunut, korroosiolta.

CO

[£ Lisäaineen aktivointi voi tapahtua eri tavoin. Aktivointi voi ^ tapahtua esimerkiksi joko UV-valoa käyttäen, tai lisäaine voi aktivoi- ^ 35 tua paineen avulla, joka paine syntyy kun liitettävät levyt yhdiste tään laserilla, jolloin lisäaineeseen kohdistuu painetta (puristusta) 4 kun levyjä painetaan toisiaan vasten, esimerkiksi jigissä. Lisäaine voi olla myös lämmön avulla aktivoituvaa, siten, että esimerkiksi laseria käytetään lämmön aikaansaamiseksi lisäaineeseen. Aktivoinnin tapahtuessa lisäaine voi myös turvota/paisua, ja tämä voi edesauttaa 5 rakokorroosiolta suojaamista, koska lisäaine peittää paisuessaan tiiviisti levyn/levyjen reunoja, ja reunojen niitä kohtia, joissa pinnoite on mahdollisesti vahingoittunut. Lisäaine voi myös vahvistaa levyjen välistä liitosta, sen kasvattaessa liitoksen lujuutta ja kestävyyttä.

10 Lisäaine voi olla jo valmiiksi kiinnitetty johonkin levyistä, mutta lisäaine voidaan kiinnittää/tuoda levyyn esimerkiksi vasta la-serhitsauksen jälkeen, jonka jälkeen lisäaine voidaan aktivoi-da/kovettaa esimerkiksi UV-valolla, jossa on tiettyjä, haluttuja aallonpituuksia.

15

Mikäli aktivoinnissa käytetään UV-valoa, valon aallonpituus voi olla välillä 250-450 nm. UV-kovetuslaitteiston teho voi olla esimerkiksi noin 50W.

20 Vastaavasti käytettävän laserin teho on välillä 0,5 - 5,0 kW, ja laser voi esimerkiksi olla pistelaser. Laserin tehoa voidaan vaihdella tai säännöllisesti pulssittaa liitoksen muodostami-sen/aktivoinnin aikana. Laserin käyttöparametrit valitaan siten, että ensimmäisen puolen, eli julkisivupuolen, pinnoite ei vaurioidu hitsat- 25 taessa toiselta puolelta, eli sisäpuolelta. Tarvittaessa käytetään myös suojakaasua, kuten Argonia, δ c\j ^ Keksinnön mukaisessa menetelmässä levyjen väliset hit- ° sausaumat on muodostettu olennaisesti levyn pitkittäissuuntaan tai 00 30 poikittaissuuntaan, mutta voidaan myös ajatella sellainen ratkaisu, £ jossa hitsaussauma kulkee vinossa levyn pinnalta katsottuna. Edel- eo leen, hitsaussaumoja voi olla yksi tai useampi kussakin levyssä, aina j£ tarpeesta riippuen, o δ ^ 35 Keksinnön mukaisessa menetelmässä hitsaus suoritetaan liitoksen toiselta puolelta, eli sisäpuolelta. Tällöin varsinainen julkisi- 5 vun pinnoite, eli ensimmäisen puolen pinnoite ei vaurioidu hitsauksessa.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan hitsausta käyte-5 tään yhdessä liimauksen kanssa, jolloin hitsauksella aikaansaadaan nopeasti käsiteltävä liitos, mutta lopullinen liitoksen lujuus varmistetaan yhdessä liimaliitoksen kanssa. Tällöin liima levitetään limittyvien metallilevyjen väliin edullisesti ennen hitsausta.

10 Keksinnön mukaista liitosta kuvataan kuvioihin viitaten tar kemmin alla.

Kuvio la-lc esittää liitosta 1, jolla liitoksella on liitetty ainakin kaksi pinnoitettua metallilevyä 2, 3 hitsaamalla laserhitsauk-15 sella, sillä tavoin, että metallilevyjen välille on aikaansaatu liitos, joka liitos käsittää ainakin yhden sellaisen osuuden L, jossa yhdistettävät levyt 2 ja 4 sekä 3 ja 4 limittyvät. Pinnoitettujen metallilevyjen 2, 3 väliin on muodostettu lisäaine 5 metallilevyjen liitettävien reunojen suojaamiseksi korroosiolta, joka lisäaine on aktivoitu liitoksen 20 tiivistämiseksi. Apulevynä 4 toimivaan levyyn voi olla muodostettu syvennys tai ura (ei kuviossa) lisäaineelle. Lisäaine on paineen ja/tai lämmön avulla aktivoituvaa materiaalia, tai UV-valolla aktivoituvaa materiaalia. Lisäaine on edullisesti polymeeripohjaista tiivistämiseen soveltuvaa lisäainetta, kuten akryylia. Lisäaine voi olla myös teippi-25 mäistä, tai lisäaine on kiinnitetty teippiin, kuten muototeippiin. Lisäaine voi myös olla polyuretaanipohjaista lisäainetta, δ

CvJ

^ Pinnoitettujen metallilevyjen 2, 3 reunat eivät ole aivan ° kiinni toisissaan, jolloin niiden välissä on rako lisäainetta varten. Ku- 00 30 vioista poiketen, pinnoitetut levyt 2, 3 voivat olla myös kiinni apule- £ vyssä 4 ilman kuviossa esiintyvää rakoa niiden välillä. Pinnoitetuilla co metallilevyillä 2, 3 tarkoitetaan metallista levyä, jonka pintaan on [g muodostettu suojaava pinnoite, o δ 00 35 Edullisesti pinnoitettu metallilevy on kuumasinkittyä te- räsohutlevyä. Edullisimmin pinnoitettu teräsohutlevy on kuumasinki- 6 tyksen jälkeen pinnoitettu muovimaalilla ainakin ensimmäiseltä puolelta, eli julkisivu puolelta. Pinnoitetun metallilevyn toinen puoli, eli sisäpuoli, voidaan lisäksi pinnoittaa taustamaalilla.

5 Apulevynä 4 voidaan käyttää myös pinnoittamatonta me tallilevyä, koska keksinnön mukainen liitos aikaansaa tiiveyden, jolloin kosteus ei helposti pääse levyn ensimmäiseltä puolelta toiselle puolelle. Erään suoritusmuodon mukaan apulevynä käytetään kuu-masinkittyä ohutlevyä. Edullisesti pinnoitetun metallilevyn ja/tai 10 apulevyn paksuus on 0,4 - 5 mm, edullisimmin 0,4 - 3 mm.

Edullisesti pinnoitetut metallilevyt 2, 3 asettuvat liitoksessa oleellisesti samaan tasoon, jolloin niiden välillä ei ole tasoeroa. Näin keksinnön mukaisen liitoksen ansiosta yhteenliitettyjen pinnoitettu-15 jen metallilevyjen 2, 3 muodostamasta ensimmäisestä puolesta, eli julkisivu puolesta muodostuu saumaton kokonaisuus. Edullisesti hit-sisaumat ovat samansuuntaisia pinnoitettujen levyjen 2, 3 välisen sauman kanssa.

20 Kuviossa 1 c on esitetty eräs suoritusmuoto keksinnön mu kaisesta ratkaisusta, jossa liitoksen päälle on asetettu suojateippi 7, jonka suojateipin tehtävänä on suojata lisäainetta ja liitosta liittämisen ja varastoinnin aikana. Suojateippi poistetaan, esimerkiksi sitten, kun lisäaine on aktivoitu. Voidaan myös ajatella ratkaisu, jossa 25 lisäaine on kiinnitetty itse suojateippiin.

't 5 Alla olevassa taulukossa 1 on kuvattu eri lisäaineita, joita

C\J

^ voidaan käyttää keksinnön mukaisessa liitoksessa.

o 00 30 cc CL ___ co Lisäaine Kauppani- Kuvaus |__mi__ g Teippi 3M 5958FR Akryylivaah- cm . . .

___toteippi_ __Soudaband _Tiivistysnau- 7 __Acryl__ha_

Lii- Soudal Fix Tiiviste- ma/tiivistemassa__Ali__/liimamassa_

Soudal Fix Liimamassa __Ali Ultra__

Soudal Fix Tiiviste- __All High Tack__/liimamassa_ UV- Dymax GA- Tiiviste kovetteinen_ 140__

Taulukko 1. Eräitä liitoksessa käytettäviä lisäaineita.

5 Lisäaine voi olla värjätty pinnoitetun levyn väriseksi, jolloin liitos on sen päältä nähtynä esimerkiksi tasavärinen. Vaihtoehtoisesti lisäaine voidaan muodostaa oleellisesti poikkeavaksi pinnoitetun levyn väristä, jos saumoja halutaan korostaa.

10 Lisäaine voi olla valmiiksi kiinnitetty joko toisen tai molem pien pinnoitettujen metallilevyn reunaan, tai liitoksessa käytettävään apu levyyn.

Liitoksessa käytettävät metallilevyt voivat olla myös esimerkiksi maalattuja tai sinkittyjä/sinkkipinnoitettuja, esimerkiksi 15 kuumasinkittyjä ohutlevyjä.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovelluin tusmuodot eivät myöskään rajoitu yksinomaan edellä esitettyihin tL esimerkkeihin, ja ne voivatkin siksi vaihdella jäljempänä esitettävien o ^ 20 patenttivaatimusten puitteissa.

CO

X

£ Keksinnön mukaisessa ratkaisussa käytettävä lisäaine voi « myös olla geelimäistä, nestemäistä, tai kiinteää, joka aktivoitaessa g tiivistää liitettävien levyjen välisen raon.

δ

C\J

8 't δ c\j δ δ

X

X

CL

CO

ln m o δ c\j

Claims (21)

1. Menetelmä pinnoitettujen metallilevyjen liittämiseksi toi- 5 siinsa hitsaamalla, jossa menetelmässä levyt (2, 3) yhdis tetään laserhitsauksella, sillä tavoin, että metallilevyjen välille aikaansaadaan liitos (1), joka liitos käsittää ainakin yhden sellaisen osuuden L, jossa yhdistettävät levyt (2, 3) limittyvät apulevyn (4) kanssa tunnettu siitä, että 10 menetelmässä hitsaamalla liitettävien, kuumasinkittyjen teräslevyjen väliin on muodostettu tai muodostetaan lisäaine (5), metallilevyjen liitettävien reunojen suojaamiseksi korroosiolta, joka lisäaine aktivoidaan liitoksen tiivistämiseksi. 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä pinnoitettujen metallilevyjen liittämiseksi, tunnettu siitä, että teräslevyt ovat lisäksi maalipinnoitettu muovimaalilla ainakin ensimmäiseltä, eli julkisivupuolelta. 20

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä pinnoitettujen metallilevyjen liittämiseksi, tunnettu siitä, että lisäaine aktivoidaan laserilla. 1

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä pinnoitettujen metallilevyjen liittämiseksi, tunnettu siitä, että lisäaine 0 aktivoidaan UV-valolla. C\J

° 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä pinnoitettujen 00 30 metallilevyjen liittämiseksi, tunnettu siitä, että lisäaine £ aktivoidaan paineen avulla. CO 't j£

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä pinnoitettujen 5 metallilevyjen liittämiseksi, tunnettu siitä, että aktivoin- ^ 35 nissa käytetään UV-valoa, jonka aallonpituus on välillä 250-450 nm.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä pinnoitettujen metallilevyjen liittämiseksi, tunnettu siitä, että käytettävän laserin teho on välillä 0,5 - 4,0 kW. 5

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä pinnoitettujen metallilevyjen liittämiseksi, tunnettu siitä, että hit-sausaumat (6) muodostetaan olennaisesti samansuuntaisiksi pinnoitettujen levyjen (2, 3) välisen sauman kanssa.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä pinnoitettujen metallilevyjen liittämiseksi, tunnettu siitä, että hitsaus-saumoja muodostetaan yksi tai useampi kuhunkin levyyn.

10. Liitos (1), jolla liitoksella on liitetty ainakin kaksi pinnoitet tua metallilevyä (2, 3) hitsaamalla laserhitsauksella, sillä tavoin, että metallilevyjen välille on aikaansaatu liitos, joka liitos käsittää ainakin yhden sellaisen osuuden L, jossa yhdistettävät levyt (2, 3) limittyvät apulevyn (4) kanssa, 20 tunnettu siitä, että kuumasinkittyjen teräslevyjen väliin on muodostettu lisäaine (5) metallilevyjen liitettävien reunojen suojaamiseksi korroosiolta, joka lisäaine on aktivoitu liitoksen tiivistämiseksi.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen liitos, tunnettu siitä, et- tä lisäaine on paineen ja/tai ilmankosteuden ja/tai läm-S nnön avulla aktivoituvaa materiaalia. CvJ

° 12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen liitos, tunnettu siitä, et- 00 30 tä lisäaine on UV-valolla aktivoituvaa materiaalia. X CC CL co

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen liitos, tunnettu siitä, et- ^j· j£ tä lisäaine on polymeeripohjaista tiivistämiseen soveltu- 5 vaa lisäainetta, kuten akryylia. " 35

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen liitos, tunnettu siitä, että lisäaine on teippimäistä, tai lisäaine on kiinnitetty teippiin, kuten muototeippiin.

15. Patenttivaatimuksen 12 mukainen liitos, tunnettu siitä, et tä lisäaine on värjätty pinnoitetun levyn väriseksi.

16. Patenttivaatimuksen 12 mukainen liitos, tunnettu siitä, et tä lisäaine on kiinnitetty liitoksessa apulevynä käytettä-10 vään levyyn (4).

17. Patenttivaatimuksen 12 mukainen liitos, tunnettu siitä, et tä lisäaine on kiinnitetty liitoksessa ainakin toisen pinnoitetun metallilevyn reunaan. 15

18. Patenttivaatimuksen 10 mukainen liitos, tunnettu siitä, et tä metallilevyt ovat maalipinnoitettu.

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen liitos, tunnettu siitä, et- 20 tä kuumasinkityt metallilevyt ovat muovimaalilla pinnoi tettuja ainakin ensimmäiseltä puolelta.

20. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen liitos, tunnettu siitä, että pinnoitetut metallilevyt 2, 3 asettuvat liitokses-25 sa oleellisesti samaan tasoon, jolloin niiden välillä ei ole _ tasoeroa. 'T δ c\j

± 21. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen liitos, tunnettu ° siitä, että metallilevyjen 2, 3 reunat eivät ole aivan kiinni 00 30 toisissaan, jolloin niiden välissä on rako lisäainetta varten. X IX Q. CO Tj· m m o δ C\J