Väitöstiedotteet - Tampereen teknillinen yliopisto

Kitkaväsymisen hallinta lisää koneiden elinikää

Koneiden vaurioitumisen syy on usein väsyminen. Sen erityisen haitallinen muoto on koneenosien liitoksissa esiintyvä kitkaväsyminen, joka lyhentää koneiden elinikää merkittävästi.

Koneenosia liitetään yhteen erilaisilla menetelmillä, kuten ruuviliitoksilla ja ahdistussovitteilla. Yhteistä näille on, että liitospintojen tulee pysyä liikkumattomina toisiinsa nähden. Koneenosissa esiintyvien vaihtelevien kuormitusten tai tärinän johdosta näiden liitospintojen välille voi kuitenkin syntyä hyvin pientä edestakaista liikettä. Tällöin kosketuspintoihin voi muodostua hyvin suuria jännityksiä, mikä saattaa johtaa väsymisvaurioon. Diplomi-insinööri Janne Juoksukangas tutki väitöskirjassaan sekä kokeellisesti laboratoriossa että numeerisen mallinnuksen avulla kitkaväsymistä ruuvi- ja puristusliitoksessa.

– Nykypäivän kasvavat tavoitteet suunnitella entistä tehokkaampia mutta kevyempiä ja energiataloudellisempia koneita lisäävät haasteita koneiden kestävyydelle. Kitkaväsymisen parempi tunteminen ja hallinta tuovat luotettavuutta suunnitteluun, Juoksukangas sanoo.

– Kitkaväsymisen todentaminen ja huomioonottaminen koneenosien suunnitteluvaiheessa on hankalaa, koska ilmiötä ei tunneta vielä tarkasti ja siihen vaikuttaa lukuisia tekijöitä. Käyttämällä nykyaikaisia mallinnus- ja mittaustyökaluja kitkaväsymisilmiön hallintaa voidaan kuitenkin parantaa merkittävästi. Näin koneiden elinkaari pitenee, Juoksukangas kertoo.

Juoksukankaan tutkimuksessa selvisi kitkaväsymistestien ja mallinnustulosten perusteella, miten eräät koneenosien suunnittelussa käytettävät parametrit, kuten liitoksen esikiristysvoima, vaikuttavat kitkaväsymiseen.

– Kestoikä voi lyhentyä moninkertaisesti kitkaväsymisen takia. Sen huomioon ottaminen on siis tärkeää mutta myös haastavaa, Juoksukangas korostaa.

Juoksukangas kehitti työssään myös digitaaliseen kuvakorrelaatioon perustuvaa menetelmää liitospintojen välisen liikkeen mittaamiseen.

– Liike pystytään mittaamaan entistä monipuolisemmin, mistä on hyötyä kitkaväsymistä analysoitaessa, Juoksukangas kertoo.

Väitöstilaisuus keskiviikkona 24.5.2017

Diplomi-insinööri Janne Juoksukankaan kone- ja tuotantotekniikan alaan kuuluva väitöskirja Modelling and Experimental Analysis of Fretting Fatigue in Complete and Bolted Contacts tarkastetaan julkisesti Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) teknisten tieteiden tiedekunnassa keskiviikkona 24.5.2017 kello 9.00 alkaen Festian Pienessä Salissa 1 (Korkeakoulunkatu 8, Tampere). Vastaväittäjinä toimivat tutkimusjohtaja Siegfried Fouvry (École Centrale de Lyon, Ranska) sekä professori Peder Klit (Technical University of Denmark, Tanska). Tilaisuutta valvoo professori Arto Lehtovaara TTY:n materiaaliopin laboratoriosta.

Janne Juoksukangas on kotoisin Sysmästä ja teki väitöstyön Tribologian ja koneenosien tutkimusryhmässä.

Lisätietoja: Janne Juoksukangas, puh. 040-8490559, etunimi.sukunimi@tut.fi

 

Uutisen jättäjä: Sanna Kähkönen
Asiasanat: tiede ja tutkimus, materiaalioppi