Hitsaustekniikka

Viite

Hitsauksen perusteet

Hitsaus on materiaalien liittäminen yhteen prosessissa, jossa kaksi tai useampia osia liitetään yhteen kosketuspinnoiltaan lämmön ja/tai paineen avulla. Yhdistämisen jälkeen liitettävät pinnat, joita kutsutaan liitospinnoista, yhdistyvät ja luovat vahvan sidoksen. Metallit ovat tässä menetelmässä yleisimmin käytettyjä materiaaleja, mutta myös muoveja voidaan käyttää. Joskus yhteensulautumisen helpottamiseksi lisätään täyteainetta. Hitsaus on termi, jota käytetään kuvaamaan liitettyjen elementtien lopullista kokoonpanoa. Hitsaus voidaan suorittaa käyttämällä pelkästään lämpöä, lämmön ja paineen yhdistelmää tai pelkästään painetta ilman ulkoista lämpöä. Erityisiä hitsaustekniikoita voidaan käyttää erilaisten metallien yhteensulauttamiseen, mutta niitä käytetään ensisijaisesti samasta metallista valmistettujen osien liittämiseen.

Hitsausprosessien tyypit

Hitsausprosessit voidaan jakaa kahteen pääryhmään: kiinteän olomuodon hitsaus ja sulahitsaus.

Fuusiohitsaus

Fuusiohitsausprosesseissa käytetään lämpöä perusmetallien sulattamiseen, usein lisättyä lisäainetta sulan allaksen parantamiseksi ja hitsin vahvistamiseksi. Kun lisäainetta ei käytetä, hitsiä kutsutaan autogeeniseksi. Suosituimmat hitsaustekniikat kuuluvat fuusiohitsausluokkaan ja ne ryhmitellään usein seuraaviin luokkiin:

Kaarihitsaus (AW)

Kaarihitsaus on ryhmä hitsaustekniikoita, joissa metallit kuumennetaan sähkökaarella, kuten alla on esitetty. Useimmissa kaarihitsausmenetelmissä käytetään lisäainemetallia, ja joissakin käytetään myös painetta prosessin aikana.

Viite

Sähkökaari syntyy, kun sähkövirta kulkee virtapiirin raon yli, jolloin kaasupatsas ionisoituu lämpöön ja ylläpitää valokaarta. Kaarihitsauksessa elektrodi koskettaa lyhyesti työkappaletta ennen kuin se irtoaa nopeasti muodostaen valokaaren. Mikä tahansa metalli voi sulaa valokaaren tuottamassa äärimmäisessä kuumuudessa, joka voi nousta jopa 5500 °C:n lämpötilaan. Sulava perusmetalli ja mahdollinen lisäaine muodostavat yhdessä sulan metallin lähelle elektrodin kärkeä. Yleensä tätä lisäainetta lisätään hitsausliitoksen tilavuuden ja lujuuden parantamiseksi. Elektrodin takana oleva sula hitsauslama kovettuu liikkuessaan liitosta pitkin.

Hitsaaja voi säätää elektrodin asentoa työkappaleeseen nähden manuaalisesti tai käyttää mekaanisia tekniikoita, kuten kone-, robotti- tai automaattihitsausta. Kaariaika eli päälläoloaika on todellisen hitsausajan suhde hitsaukseen käytettyjen tuntien kokonaismäärään. Manuaalisessa kaarihitsauksessa hitsin laatu riippuu suuresti hitsaajan kyvyistä ja omistautumisesta.

Valokaaren aika lasketaan seuraavasti: (työtunnit) / (aika, jonka valokaari on päällä).

Sekä yksittäiset hitsaajat että automatisoidut työasemat voivat hyötyä tästä ideasta. Manuaalisessa hitsauksessa valokaaren kesto on yleensä noin 20 %, koska toiminta vaatii merkittävää käden ja silmän koordinaatiota vaativissa olosuhteissa, ja lepotauot ovat tärkeitä väsymyksen välttämiseksi. Kuitenkin robotti-, automaatti- ja konehitsauksessa valokaaren kesto voi toimintatavasta riippuen nousta noin 50 prosenttiin.

Vastushitsaus (RW)

Vastushitsaus, joka tunnetaan myös nimellä sähkövastushitsaus (ERW), saavuttaa yhteenliittymisen kohdistamalla sähkövastuksen tuottama lämpö kahden paineen alaisena yhdessä pidettävän komponentin pintojen väliseen virtaan. Vastushitsauksessa käytettävät pääkomponentit on esitetty alla olevassa kuvassa, jossa esitellään vastuspistehitsaus, joka on tässä kategoriassa yleisimmin käytetty menetelmä.

Nämä komponentit koostuvat hitsattavista työkappaleista (tyypillisesti ohutlevyosista), kahdesta vastakkaisesta elektrodista, mekanismista, joka kohdistaa painetta ja puristaa osia yhteen, sekä verkkovirtalähteestä, joka tuottaa kontrolloidun virran. Prosessi luo kahden osan väliin sulatetun alueen, jota pistehitsauksessa kutsutaan hitsausnuggetiksi. Toisin kuin kaarihitsaus, vastushitsaus ei vaadi suojakaasuja, juoksutetta tai lisäainemetallia, ja sähkötehoa tuottavat elektrodit eivät ole kuluvia. Vastushitsausta pidetään fuusiohitsauksen tyyppinä, koska käytetty lämpö yleensä sulattaa liitospinnat. Poikkeuksia on kuitenkin olemassa. Joissakin vastuskuumennuspohjaisissa hitsausmenetelmissä käytetään perusmetallien sulamispisteiden alapuolella olevia lämpötiloja, mikä estää sulamisen.

Happipolttoainehitsaus (OFW)

Happikaasuhitsaus (OFW) kattaa erilaisia ​​hitsaustoimintoja, joissa käytetään erilaisia ​​polttoaineita yhdistettynä happeen hitsaustehtävien suorittamiseksi. Näiden prosessien keskeinen ero on käytetyn kaasun tyyppi. OFW:tä käytetään myös yleisesti leikkauspolttimissa metallilevyjen ja muiden materiaalien leikkaamiseen ja erottamiseen. Merkittävin prosessi tässä ryhmässä on oksiasetyleenihitsaus.

Asetyleenihitsaus (OAW) on fuusiohitsaustekniikka, jossa käytetään asetyleenin ja hapen palamisesta syntyvää korkean lämpötilan liekkiä, jota ohjataan hitsauspolttimella. Lisäainemetallia voidaan lisätä, ja joskus kosketuspintojen väliin kohdistetaan painetta prosessin aikana. Lisäainemetallia käytetään yleensä tangon muodossa, ja sen halkaisijat vaihtelevat 1.6–9.5 mm:n välillä. Lisäainemetallin koostumuksen on vastattava tarkasti perusmetallien koostumusta. Usein lisäainetanko päällystetään juoksutuksella pintojen puhdistamiseksi ja hapettumisen estämiseksi, mikä johtaa vahvempaan hitsausliitokseen. Asetyleeni (C2H2) on OFW-ryhmän suosituin polttoaine, koska se voi saavuttaa korkeimmat lämpötilat, jopa 3480 °C:n.

Elektronisuihkuhitsaus (EB)

Elektronisuihkuhitsaus (EBW) on fuusiohitsausmenetelmä, jossa lämpö syntyy ohjaamalla erittäin fokusoitu, voimakas elektronivirta työstettävälle pinnalle. EBW:ssä käytettävät laitteet ovat samanlaisia ​​kuin elektronisuihkutyöstössä käytettävät. Elektronisuihkutykki toimii korkeilla jännitteillä, tyypillisesti 10–150 kV, elektronien kiihdyttämiseksi, samalla kun sädevirrat pysyvät alhaisina, mitattuna milliampeereina. Vaikka EBW:n kokonaisteho ei ehkä ole poikkeuksellisen korkea, tehotiheys on poikkeuksellisen merkittävä. Tämä suuri tehotiheys saavutetaan fokusoimalla elektronisuihku hyvin pienelle alueelle työstettävää pintaa.

Viite

EBW:n tehotiheys (PD) voidaan laskea kaavalla:

jossa PD edustaa tehotiheyttä W/mm² (muunnettavissa Btu/sek-in²:ksi jakamalla 1055:llä), f₁ on lämmönsiirtokerroin (EBW:n tyypilliset arvot vaihtelevat välillä 0.8–0.95), E on kiihtyvyysjännite voltteina, I on säteen virta ampeereina ja A on työpinta-ala mm²:nä. Tyypilliset EBW:n hitsausalueet vaihtelevat välillä 0.013–2.0 mm².

Lasersädehitsaus

Laserhitsauksessa, joka tunnetaan myös nimellä lasersädehitsaus (LBW), materiaalit sulatetaan keskitetyllä laserlämmönlähteellä, jolloin ne sulautuvat yhteen jäähtyessään. Laserin tuottaman keskitetyn lämmön ansiosta ohuita materiaaleja voidaan hitsata suurilla nopeuksilla – mitattuna metreinä minuutissa – ja paksummissa materiaaleissa voidaan tuottaa kapeita, syviä hitsejä suorareunaisilla kappaleilla.

Viite

Lyhenne "laser" viittaa valon vahvistukseen stimuloidun säteilyn avulla. Lasersädetyöstö on toinen tämän tekniikan sovellus. Hapettumisen välttämiseksi LBW-hitsaus suoritetaan yleensä käyttämällä suojakaasuja, kuten hiilidioksidia, argonia, typpeä ja heliumia; lisäainemetallia ei tyypillisesti käytetä. Elektronisuihkuhitsauksen tavoin tämä menetelmä tuottaa korkealaatuisia hitsejä, joilla on syvä tunkeuma ja kapea lämpövaikutusalue. Tämän seurauksena LBW:n ja EBW:n vertailut ovat yleisiä.

EBW:hen verrattuna LBW:llä on muutamia etuja: se ei tarvitse tyhjiökammiota, ei lähetä röntgensäteitä, ja sen lasersäteitä voidaan keskittää ja suunnata peilien ja optisten linssien avulla. Mutta toisin kuin EBW, LBW ei pysty saavuttamaan samaa syvyyttä ja suurta syvyys-leveyssuhdetta. Vaikka EBW voi tuottaa jopa 50 mm:n (2 tuuman) hitsaussyvyyden, laserhitsauksella voidaan saavuttaa vain noin 19 mm:n (0.75 tuuman) maksimihitsaussyvyydet. LBW:ssä syvyys-leveyssuhde on yleensä rajoitettu noin 5:1:een. LBW:tä käytetään laajalti pienten komponenttien liittämiseen, koska laserin kapealle sädealueelle on keskittynyt erittäin paljon energiaa.

Puolijohdehitsaus

Kiinteän olomuodon hitsaus kattaa useita liitostekniikoita, joissa liitospintojen yhteensulautuminen saavutetaan ilman sulamista, paineen avulla ja lisälämmöllä tai ilman. Tyypillisiä hitsausmenetelmiä tässä kategoriassa ovat seuraavat:

Diffuusiohitsaus (DFW)

Diffuusiohitsauksessa kaksi pintaa pidetään yhdessä paineen alaisena korkeassa lämpötilassa, jolloin osat yhdistyvät kiinteän olomuodon diffuusion kautta.

Viite

Käytetyt lämpötilat ovat huomattavasti metallien sulamispisteitä alhaisempia, jopa noin 0.5 T._m (sulamislämpötila), ja pinnoilla on minimaalinen plastinen muodonmuutos. Ensisijainen sidosmekanismi on kiinteän olomuodon diffuusio, jossa atomit kulkeutuvat kosketuspintojen rajapinnan poikki. DFW:tä käytetään usein ilmailu- ja ydinteollisuudessa liittämään lujia ja tulenkestäviä metalleja. Se soveltuu sekä samanlaisten että erilaisten metallien liittämiseen, ja eri perusmetallien väliin asetetaan usein täyteainemetallikerros diffuusion tehostamiseksi. Diffuusioprosessi voi olla pitkä ja joskus kestää yli tunnin.

Kitkahitsaus (FSW)

Kitkahitsaus (FSW) on kiinteän olomuodon hitsaustekniikka, jossa pyörivä työkalu liikkuu kahden työkappaleen välistä liitoslinjaa pitkin ja tuottaa lämpöä kitkan avulla. Se sekoittaa mekaanisesti metallia hitsaussauman luomiseksi. Prosessi on saanut nimensä hitsausprosessista. Toisin kuin perinteisessä kitkahitsauksessa, jossa osat itse tuottavat kitkalämmön, FSW:ssä käytetään tähän tarkoitukseen erillistä kulutusta kestävää työkalua.

FSW-hitsauksessa käytettävässä työkalussa on lieriömäinen olkapää ja sen alapuolelle ulottuva pienempi anturi. Hitsauksen aikana olkapää hankaa kahden osan yläpintoja vasten, mikä tuottaa suurimman osan kitkalämmöstä. Anturi puolestaan ​​lisää lämpöä sekoittamalla metallia liitoslinjaa pitkin. Anturin rakenne on optimoitu tehostamaan tätä sekoitustoimintaa. Kitkan ja sekoittumisen synnyttämä lämpö pehmentää metallia erittäin plastiseksi sulattamatta sitä. Kun työkalu etenee liitosta pitkin, pyörivän anturin etureuna työntää pehmennettyä metallia ympärilleen takoen metallista hitsaussauman. Olkapää auttaa pitämään plastisoituneen metallin anturin ympärillä.

Viite

Kiertokiinnitystä (FSW) käytetään laajalti esimerkiksi ilmailu-, auto-, rautatie- ja laivanrakennusteollisuudessa. Yleisiä sovelluksia ovat suurten alumiiniosien puskuliitokset. Tätä prosessia voidaan käyttää myös komposiittien ja polymeerien sekä muiden metallien, kuten titaanin, teräksen ja kuparin, kanssa. Kiertokiinnityksen etuja ovat vähäinen muodonmuutos tai kutistuminen, houkutteleva hitsauksen ulkonäkö, hitsausliitoksen erinomaiset mekaaniset ominaisuudet sekä haitallisten höyryjen, vääntymisen ja suojausongelmien poistaminen, jotka ovat yleisiä kaarihitsauksessa. Menetelmällä on kuitenkin tiettyjä haittoja, nimittäin kappaleiden vahvan kiinnityksen tarve ja pakoaukon syntyminen työkalua poistettaessa.

Ultraäänihitsaus (USW)

Ultraäänihitsauksessa (USW) kahden komponentin väliin kohdistetaan kohtuullinen paine samalla, kun käytetään värähtelevää liikettä ultraäänitaajuuksilla kosketuspintojen suuntaisesti. Tämä värähtelevä liikemenetelmä, jota käytetään usein limihitsauksessa, rikkoo pinnoitteita mahdollistaen tiiviin kosketuksen ja vankan metallurgisen yhteyden pintojen välille. Vaikka jonkin verran lämpenemistä tapahtuu rajapinnan hankautumisen ja plastisen muodonmuutoksen vuoksi, lämpötilat pysyvät huomattavasti sulamispisteen alapuolella, mikä tekee suojakaasujen, lisäaineiden tai fluxien tarpeen tarpeettomaksi.

Ultraäänimuunnin on kytketty äänipäähän, joka siirtää värähtelyliikkeen ylempään työkappaleeseen. Muunnin muuntaa sähköenergian 0.018–0.13 mm:n (0.0007–0.005 tuuman) amplitudilla korkeataajuiseksi värähtelyliikkeeksi, yleensä 15–75 kHz:n taajuusalueella. Plastinen muodonmuutos on vähäisempää, koska ultraäänilaitteen puristuspaineet ovat huomattavasti alhaisemmat kuin kylmähitsauksessa käytettävät. Hitsausprosessi kestää yleensä alle sekunnin.

Viite

USW:tä käytetään pääasiassa pehmeiden materiaalien, kuten alumiinin ja kuparin, limiliitoksiin. Kovempien materiaalien hitsaus voi kuluttaa äänipään nopeasti. Työkappaleiden tulee olla suhteellisen pieniä, tyypillisen hitsauspaksuuden ollessa alle 3 mm (1/8 tuumaa). Sovelluksia ovat sähkö- ja elektroniikkateollisuudessa johdinten päättäminen ja liittäminen, mikä poistaa juottamisen tarpeen, alumiinilevyjen kokoonpano, putkien hitsaus levyihin aurinkopaneeleissa ja erilaiset pienten osien kokoonpanotehtävät.

Automaatio hitsauksessa

Manuaaliseen hitsaukseen liittyvien riskien ja tuottavuuden ja tuotteiden laadun parantamishalun vuoksi on syntynyt erilaisia ​​mekanisoinnin ja automatisoinnin muotoja. Näihin luokkiin kuuluvat konehitsaus, automaattinen hitsaus ja robottihitsaus.

Konehitsaus on termi mekanisoidulle hitsaukselle, jossa käytetään laitteita, jotka toimivat työntekijän jatkuvan valvonnan alaisina. Yleensä paikallaan olevaa työkappaletta liikutetaan mekaanisesti liikutettavan hitsauspään suhteen tai työkappaletta liikutetaan kiinteän hitsauspään suhteen. Toiminnan valvomiseksi ihmisen on jatkuvasti seurattava laitteita ja kommunikoitava niiden kanssa.

Kun kone pystyy suorittamaan tehtävän ilman ihmisen puuttumista asiaan, sitä kutsutaan automaattiseksi hitsaukseksi. Yleensä ihminen on läsnä valvomassa toimenpidettä ja havaitsemassa poikkeamat normaaleista toimintatavoista. Hitsaussyklin ohjaimen käyttö valokaaren liikkeen ja työkappaleen sijainnin ohjaamiseen ilman jatkuvaa ihmisen valvontaa erottaa automaattisen hitsauksen konehitsauksesta. Automaattihitsauksessa työkappale on sijoitettava hitsauspäähän nähden hitsauslaitteen ja/tai -asennoittimen avulla. Lisäksi se vaatii suurempaa tarkkuutta ja tasaisuutta hitsaukseen käytettäviltä komponenteilta. Näiden tekijöiden vuoksi automaattinen hitsaus on mahdollista vain suurtuotannossa.

Robottihitsauksessa käytetään teollisuusrobottia tai ohjelmoitua manipulaattoria hitsauspään liikkeen ohjaamiseen itsenäisesti työtehtävän suhteen. Robotin mukautuvan ulottuvuuden ja uudelleenohjelmointikyvyn ansiosta eri osakokoonpanoja varten tätä automaatiomenetelmää voidaan perustella suhteellisen pienillä tuotantomäärillä, jopa suhteellisen yksinkertaisilla kiinnittimillä. Kaksi hitsauslaitetta ja asentaja, joka lataa ja purkaa kappaleita robotin hitsatessa, muodostavat standardin robottikaarihitsaussolun. Autojen loppukokoonpanoyritykset käyttävät teollisuusrobotteja paitsi kaarihitsaukseen myös autonkorien vastushitsaukseen.

Hitsausliitos

Kahden osan liittämiseen käytetään viittä perusliitostyyppiä. Näitä liitostyyppejä voidaan soveltaa paitsi hitsaukseen myös muihin liittämis- ja kiinnitysmenetelmiin. Viisi liitostyyppiä määritellään seuraavasti:

Puskuliitos: Tällaisessa liitoksessa osat on kohdistettu samaan tasoon ja liitetty toisiinsa reunoistaan.

Kulmaliitos: Osat muodostavat suoran kulman ja ne on liitetty toisiinsa kulmasta.

Limaliitos: Tämä liitos koostuu kahdesta päällekkäisestä osasta.

T-liitos: Toinen osa on sijoitettu kohtisuoraan toiseen nähden ja muistuttaa T-kirjaimen muotoa.

Reunaliitos: Osat ovat yhdensuuntaiset ainakin yhden yhteisen reunan kanssa, ja liitos tehdään tätä reunaa pitkin.

Hitsaustyypit

Jokainen edellä mainituista liitoksista voidaan muodostaa hitsaamalla. On tärkeää erottaa liitostyyppi ja sen hitsaukseen käytetty menetelmä – jota kutsutaan hitsaustyypiksi. Hitsityyppien väliset erot johtuvat niiden geometriasta (liitostyypistä) ja käytetystä hitsausprosessista.

PIENOHITSAUS

Kuten alla nähdään, pienahitsausta käytetään T-, limitys- ja kulmaliitosten muodostamien levyjen reunojen täyttämiseen. Suorakulmaista kolmiota muistuttavan poikkileikkauksen luomiseksi käytetään lisäainetta. Koska reunan valmisteluun tarvitsee käyttää vain kappaleiden suorakulmaisia ​​perusreunoja, se on suosituin hitsaustyyppi kaari- ja kaasupolttohitsauksessa. Pienahitsaukset voivat olla yksinkertaisia, kaksois-, jatkuvia tai jaksottaisia ​​– eli ne voidaan hitsata jatkuvasti koko liitoksen pituudelta tai hitsaamattomilla raoilla välissä.

Urahitsaukset

Urahitsaukset edellyttävät tyypillisesti osien reunojen muotoilemista uraksi hitsauksen tunkeuman parantamiseksi. Nämä urat voivat olla neliön, viisteen, V:n, U:n tai J:n muotoisia, ja ne voidaan levittää jommallekummalle tai molemmille puolille, kuten alla on esitetty. Lisäainemetalli, jota yleensä levitetään kaari- tai kaasuhitsauksella, täyttää liitoksen. Vaikka tämä reunan esikäsittely vaatii enemmän käsittelyä perus-neliömäisen reunan lisäksi, sitä tehdään usein hitsatun liitoksen vahvistamiseksi tai paksumpia osia hitsattaessa. Vaikka urahitsaukset yhdistetään yleisimmin puskuliitoksiin, niitä käytetään kaikissa liitostyypeissä paitsi limiliitoksissa.

Tulppahitsaukset ja urahitsaukset

Tulppahitsauksia ja urahitsauksia käytetään litteiden levyjen liittämiseen. Tässä prosessissa tehdään yksi tai useampi reikä tai rako ylälevyyn, jotka sitten täytetään täyteaineella kahden kappaleen liittämiseksi yhteen.

Pistehitsausta ja saumahitsausta käytetään yleisesti limiliitoksissa. Pistehitsauksessa kahden levyn pintojen väliin jää pieni, yhteen sulatettu alue, ja osien tehokkaaseen liittämiseen tarvitaan usein useita pistehitsauksia. Tämä tekniikka yhdistetään yleisimmin vastushitsaukseen. Saumahitsaus on samanlainen kuin pistehitsaus, mutta se koostuu jatkuvasta tai lähes jatkuvasta yhteen sulatetusta osasta kahden levyn välissä.

Laippahitsaukset

Laippahitsaukset ja pintahitsaukset on esitetty alla. Laippahitsaus tehdään kahden tai useamman osan, tyypillisesti ohutlevyn tai pellin, reunoille. Pintahitsausta ei taas ole tarkoitettu osien liittämiseen, vaan lisäainemetallin levittämiseen perusosan pinnalle yhdellä tai useammalla hitsauspalolla. Nämä hitsauspalot voidaan levittää päällekkäisinä yhdensuuntaisina sarjoina, jolloin ne peittävät perusosan suuria alueita ja lisäävät sen paksuutta tai tarjoavat suojaavan pinnoitteen.

Hitsauksen fysiikka

Suuritiheyksistä lämpöenergiaa annetaan pinnoille, joiden on sulattava, mikä johtaa perusmetallien paikalliseen sulamiseen sulamisen aikaansaamiseksi. Lämmön on myös oltava riittävän korkea sulattamaan kaikki käytetyt lisäaineet. Tehotiheys (W/mm² tai Btu/sek-in²) on mittayksikkö, jota käytetään kuvaamaan lämpötiheyttä. Se on kääntäen verrannollinen tehotiheyteen sulamisajan määrittämisessä. Alhaiset tehotiheydet aiheuttavat hitaamman sulamisen, koska lämpö häviää heti lisäyksen jälkeen, estäen sulamisen. Useimmat metallit voidaan sulattaa hitsauksen aikana vähintään noin 10 W/mm² (6 Btu/sek-in²) tehotiheydellä. Sulamisaika lyhenee lämpötiheyden noustessa. Metalli kuitenkin höyrystyy korkeiden lämpötilojen vuoksi, jos tehotiheys ylittää noin 10⁵ W/mm³ (60 000 Btu/sek-in³). Jotta hitsaus olisi tehokasta, tehotiheys on pidettävä tietyllä alueella. Hitsausnopeuteen ja hitsattavan alueen kokoon vaikuttavat hitsausmenetelmien vaihtelut.

Vaikka happipolttoainekaasuhitsaus tuottaa paljon lämpöä, sen tiheys on alhainen, koska se peittää laajan alueen. Asetyleeni, kuumin happipolttoaine, palaa noin 3500 °C:ssa (6300 °F). Sitä vastoin kaarihitsauksessa saavutetaan paikalliset lämpötilat välillä 10 000–12 000 °F (tai 5500–6600 °C) ja samalla valtava energian määrä pienemmällä alueella. Suuret tehotiheydet ovat usein toivottavampia, koska metallurgisesta näkökulmasta on edullista sulattaa metalli mahdollisimman pienellä energialla.

Tehotiheys lasketaan jakamalla pintaan tuleva teho pinta-alalla:

PD = P/A

jossa PD on tehotiheys (W/mm² tai Btu/sek-in²), P on pintaan tuleva teho (W tai Btu/sek) ja A on pinta-ala, jolle energiaa kohdistetaan (mm² tai in²). Tätä laskelmaa monimutkaistavat tekijät, kuten virtalähteen (esim. hitsauskaaren) liike, joka esilämmittää edessä olevan alueen ja jälkilämmittää takana olevan alueen. Lisäksi tehotiheys ei ole tasainen koko vaikutusalueella, vaan vaihtelee alueen mukaan.

Viitteet

Groover, MP, 2010. Nykyaikaisen valmistuksen perusteet: materiaalit, prosessit ja järjestelmät. 4. painos. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Inc.