• kitkahitsain
• koneenrakennus

Kitkahitsaus tarjoaa teollisuudelle varteenotettavan tavan liittää teräskappaleita nopeasti ja kestävästi. Opinnäytetyössä kehitetty kitkahitsauslaite osoitti, että menetelmä soveltuu yrityksen käytössä oleviin materiaaleihin ja voi parantaa tuotannon laatua ja kilpailukykyä – mutta mitä hyötyjä ja haasteita kitkahitsaus tuo mukanaan?

Kitkahitsaus on metallien liitosmenetelmä, jossa kappaleiden välinen kitka tuottaa lämpöä ja mahdollistaa liitoksen syntymisen ilman materiaalin sulamista. Menetelmässä kaksi metallikappaletta puristetaan toisiaan vasten, ja niiden rajapinnat liikkuvat toisiaan vastaan esimerkiksi pyörivällä liikkeellä. Kitkahitsauksen etuja ovat muun muassa mahdollisuus liittää erilaisia metalleja, korkea liitoksen lujuus ja energiatehokkuus.

Miksi kitkahitsausta kannattaa harkita?

Perinteisissä liitosmenetelmissä, kuten hitsauksessa, tarvitaan usein lisäaineita, suojakaasuja ja runsaasti energiaa. Kitkahitsauksessa nämä eivät ole tarpeen, mikä tekee prosessista sekä taloudellisesti että ympäristön kannalta houkuttelevan. Menetelmä soveltuu erityisesti pyörähdyssymmetristen kappaleiden, kuten akselien ja tappien, liittämiseen.

Kitkahitsauksen keskeiset edut:

• Mahdollistaa erilaisten metallien liittämisen

• Korkea liitoksen lujuus

• Vähäinen esikäsittelytarve

• Energiatehokkuus ja nopeus

• Ei tarvetta lisäaineille tai suojakaasuille

• Hyvä automaatiopotentiaali

Opinnäytetyön tulokset: Laite, jonka hitsaukset kestävät vaativatkin testit

Opinnäytetyössä suunniteltiin ja rakennettiin kitkahitsauslaite Nordic Tractionille, joka valmistaa metsäkoneiden teloja sekä ketjuja. Laitteen kehityksessä hyödynnettiin yrityksen olemassa olevia osia, kuten 1,5kw sähkömoottoria ja sorvin leukoja. Testauksessa laitteella saatiin aikaan liitoksia, jotka kestivät jopa 13,6 tonnin vetokuorman – tämä vastaa noin 80 % käytetyn S355-teräksen murtolujuudesta. Testikappale oli 20mm terästanko.

Testauksen perusteella kitkahitsauslaite:

• Tuottaa laadukkaita ja kestäviä liitoksia

• Soveltuu erityisesti pyörähdyssymmetristen kappaleiden liittämiseen

• Mahdollistaa tuotannon laadun ja tehokkuuden parantamisen

Kehityskohteet ja haasteet

Projektin aikana ilmeni myös kehityskohteita. Moottorin teho osoittautui rajalliseksi, ja laakerien asennuksessa ilmeni haasteita. Lisäksi akselin valmistuksessa sattui mittapoikkeama, joka vaati uuden osan valmistamista. Näiden haasteiden kautta korostui perusteellisen suunnittelun ja dokumentoinnin merkitys. Suunnittelijan osallistuminen koneen rakentamiseen nopeutti ongelmakohtien löytämistä ja ratkaisuja.

Jatkokehityksen painopisteet:

• Moottorin tehon kasvattaminen

• Paremmat kiinnitysleuat

• Automaatio laitteen turvallisuuden ja tehokkuuden parantamiseksi

Kitkahitsaus tulevaisuuden liitosmenetelmänä

Kitkahitsaus tarjoaa teollisuudelle mahdollisuuden kehittää tuotantoaan entistä tehokkaammaksi ja laadukkaammaksi. Menetelmä soveltuu erityisesti tilanteisiin, joissa vaaditaan nopeita, kestäviä ja taloudellisia liitoksia ilman lisäaineita. Opinnäytetyön tulokset osoittavat, että kitkahitsauslaitteella voidaan saavuttaa teollisuuden vaatimukset täyttäviä liitoksia, ja jatkokehityksellä menetelmästä voi tulla merkittävä osa modernia tuotantoa.

Lähde:

Simolin, J. 2025. Kitkahitsain – Theseus, Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.

Artikkelikuva: Artlist kuvapalvelu Kitkahitsain