GKN Aerospace Trollhättan producerar komponenter mot den kommersiella och militära flygindustrin samt rymdindustrin. Företaget tillhör GKN-koncernen sedan 2012 som idag har ungefär 58 000 anställda och koncernen grundades för över 250 år sedan i Storbritannien.

Nyckelhål-TIG har uppmärksammats inom flygindustrin då den är kapabel att producera högkvalitativa svetsar i material som titan och nickelbaslegeringar. Processen har påvisat sig klara svetsning i tjocklekar upp till 14 mm, vilket är en mångfaldig ökning i förhållande till konventionell TIG. Nyckelhål-TIG framstår även som ett robustare alternativ till plasmasvets då den har färre påverkande faktorer.

GKN Aerospace svetsar idag 7,3 mm fog i titan med plasmasvets, men processen fallerar stundom vilket leder till kvalitetsbristkostnader. Företaget är intresserade av att se hur Nyckelhål-TIG beter sig för att sedan kunna jämföra mot den nuvarande svetsmetoden. Syftet med examensarbetet var att undersöka hur huvudparametrarna hos Nyckelhål-TIG påverkar svetsgeometrierna samt att identifiera en svetsparameter för godstjockleken 7 mm titan som uppfyller företagets kravspecifikation.

Litteraturstudie har genomförts för att införskaffa kunskap om processen Nyckelhål-TIG, kontrollmetoder och statistisk försöksplanering. En praktisk informationsinsamling genomfördes i form av svetsexperiment, mätningar samt med statistiska analysverktyg, vilket gjordes för att undersöka parametersamband och identifiera en potentiell parameter.

Huvudparametrarna som undersöktes var ström, elektrodavstånd och framföringshastighet. Det uppstod begränsande områden i försöksplanen mellan parametrarna ström och framföringshastighet då de påverkar varandra. Därför utformades försöksplanen med utseende enligt en D-optimal design.

Slutsatserna som fastställdes var att elektrodavståndet bör vara kort då en ökad penetration medförs, sträckenergin reduceras och underfyllnaden minskas. Huvudparametrarnas påverkan på svetsgeometrierna identifierades för alla förutom underfyllnaden. Slutligen identifierades en parameter med hjälp av statistiska optimeringsverktyg som genererade en godkänd svetsgeometri enligt kravbilden. Parametern rekommenderas till GKN Aerospace för framtida användning. 

GKN Aerospace Trollhättan produces components for the commercial, military aerospace and space industry. The company belongs to GKN PLC since 2012 which got approximately 58 000 employees and was founded over 250 years ago in Great Britain.

Keyhole-TIG has gained attention in the aerospace industry for its capability of producing high quality welds in metals such as titanium and nickel-based alloys. The process has shown to complete welds in thickness up to 14 mm, which is a considerable difference in comparison to conventional TIG. Keyhole-TIG appears to be a more robust alternative to plasma arc welding because of fewer influencing factors.

Today GKN Aerospace is welding a 7,3 mm thick titanium joint using plasma arc welding, but it fails occasionally which leads to quality deficiency costs. It is in the company's interest to investigate how Keyhole-TIG behaves so they can compare it to the existing welding method.

The purpose of the study it to investigate how the key process parameters of Keyhole-TIG are affecting the welding geometries and to identify a welding parameter for material thickness 7 mm titanium that fulfill the company's requirement specification.

A literature review was preformed to acquire knowledge about the process Keyhole TIG, control methods and statistical experimental design. A practical way of gathering information was made in the form of welding experiments, measurements and statistical analysis tool, which were made to investigate the parameter association and identify a potential parameter. The main parameters that were investigated were current, electrode distance and advancing speed. Limited areas occurred when creating the design of experiments because the constraints of current and advancing speed was affecting each other. Therefore, the design of experiments was created resembling a D-optimal design.

The study’s conclusions were that the electrode distance should be short because it contributed to increased penetration, heat input was decreased and underfill was reduced. All key process variables impact on the welding geometries were identified except for underfill. Lastly a parameter was identified with a statistically optimizing tool that generated a valid weld geometry according to the requirements. The parameter was recommended to GKN Aerospace for future use.