Ny beräkningsmetod för svetsning ger säkrare och lättare konstruktioner

Per Lindström, doktorand vid Högskolan Väst, presenterar forskningsresultat som ger helt nya möjligheter till optimering av svetsade konstruktioner. Den nya kunskapen kan bland annat få positiva effekter för tillverkningsindustrins satsningar på lättvikt för att minska koldioxidutsläppen.

I doktorsavhandlingen ”Improved CWM platform for modelling welding procedures and their effect on structural behaviour" beskrivs hur en förbättrad beräkningsmetod kan bidra till mer verklighetstrogna värden på de deformationer och spänningar som uppstår i en konstruktion i samband med smältsvetsning. Nyckeln är att samma typ av beräkning används att simulera samtliga tillverkningsmoment genom hela tillverkningsprocessen, från den första till den sista svetssträngen. Metoden tar hänsyn till både värme och mekanik så att det invecklade förhållandet mellan värme och expansion fångas upp.

Beräkningen berättar hur lång tid det tar för den flytande svetsmetallen att stelna, hur stora deformationer man får samt hur stora spänningar det blir i själva konstruktionen. Dessa svetsegenspänningar orsakar vid olyckliga omständigheter sprickbildning. Därför kan beräkningsresultaten i sin förlängning tala om hur stor risken är för att konstruktionen spricker vid en eventuell överbelastning. Det är naturligtvis en avgörande kunskap vid utvecklingen av svetsprocedurer, det vill säga de dokument med instruktioner som svetsaren använder sig av.

– Jag har byggt vidare på existerande vetenskapliga metoder och resultatet gör att vi nu kan få perfekta beräkningsresultat i varje steg fram till och med när vi gör den brottmekaniska analysen. Det minskar i sin tur risken för utmattning i konstruktionen över tid, säger Per Lindström.

Säkrare och lättare konstruktioner
Den nu vederlagda kunskapen innebär dessutom att plåttjockleken kan optimeras när man exempelvis bygger bilar, fartyg, broar eller tryckkärl. Det bidrar i sin tur till både säkrare och lättare konstruktioner och i slutänden minskad risk för olyckor och miljökatastrofer. Dessutom medför konstruktioner som väger mindre också sänkt energiförbrukning och minskade koldioxidutsläpp, vilket är den stora utmaningen och drivkraften bakom tillverkningsindustrins omfattande satsningar på lättvikt.

– Min beräkningsmetodik och den utvecklade programvaran har redan börjat användas inom etablerad svensk, japansk och tysk tillverkningsindustri och det känns väldigt bra att genom avhandlingen få detta vetenskapligt kvalitetssäkrat. Nu kan man simulera tillverkningsprocessens inverkan på konstruktioners totalhållfasthet fullt ut, samtidigt som metoden öppnar upp för fortsatt forskning och utveckling, säger Per Lindström.

Under årens lopp har Per Lindström anlitats flitigt av rederier, försäkringsbolag, klassningssällskap samt tillverkare av ångpannor och kärnkraftverk för att optimera och utvärdera svetsmetoder avsedda för nyproduktion, reparation och underhåll. Idag är han anställd på DNV GL, som för drygt tre år sedan tyckte att det var på tiden att han även på det vetenskapliga planet förde sin kunskap och sina beräkningsmetoder i bevis.

– Eftersom det finns en världsledande svetskunskap vid Högskolan Väst så var det här jag fick min forskarutbildning, konstaterar Per Lindström.

Kontakt: Per Lindström, +47 480 47 91 9 eller 0760 083 404.

Disputationen äger rum: 15 september kl 10.15 - ca 12.00, sal C118, Högskolan Väst

Text: Erik Torstensson