<p>För att vara framgångsrik i dagens tillverkningsindustri gäller det att vara konkurrenskraftig och komma med nya tillverkningssätt. Därför satsar Volvo Aero på lasersvetsning och automation. På Aero-Craft i USA grovbearbetas fläkthus i titan. Fläkthusets diameter är cirka tre meter och dess bakre del sätts idag samman från tre delar med hjälp av skruvförband och plasmasvets. Volvo Aero vill lasersvetsa dessa delar istället. En studie har därför påbörjats som skall visa hur en produktionscell för lasersvetsning skulle kunna se ut och fungera. Svetsarna är alla av typen stumsvetsar och det som skall svetsas är tre axiella skarvar, två rundskarvar och fastsvetsning av ett växellådsfäste. Innan svetsning häftsvetsas delarna först ihop och 3D-skanner används för inspektion. Efter att svetsen svalnat kontrolleras rundskarvarna av en digitalröntgen. Allt skall ske i produktionscellen. Resultatet presenterar en produktionscell uppdelad i två rum. Det första rummet är laserskyddat, och där utförs svetsning av axiella skarvar och växellådsfäste. Ett hål laserskärs ut där växellådsfästet skall sitta. Det andra rummet är både röntgen- och laserskyddat och där svetsas rundskarvar. En fogföljare med laserdiod och kamera används under svetsprocessen för att rikta laserstrålen efter skarven. I rum ett finns en processrobot och en hanteringsrobot och i rum två en processrobot. Fixturerna som presenteras i rapporten är endast konceptuella. Antalet fixturer är en till rum ett och två likadana till rum två. Fixtureringen i rum två utgörs av en expanderfixtur med rotgasbackar i aluminium. På Volvo Aero används vanligen expanderfixturer vid svetsning, men de har aldrig gjorts i den storlek som krävs för fläkthuset. Krav som ställs på manipulator är att den skall klara detaljens och fixturens vikt, samt att den skall klara uppsatta svetstoleranser.</p>

För att vara framgångsrik i dagens tillverkningsindustri gäller det att vara konkurrenskraftig och komma med nya tillverkningssätt. Därför satsar Volvo Aero på lasersvetsning och automation. På Aero-Craft i USA grovbearbetas fläkthus i titan. Fläkthusets diameter är cirka tre meter och dess bakre del sätts idag samman från tre delar med hjälp av skruvförband och plasmasvets. Volvo Aero vill lasersvetsa dessa delar istället. En studie har därför påbörjats som skall visa hur en produktionscell för lasersvetsning skulle kunna se ut och fungera. Svetsarna är alla av typen stumsvetsar och det som skall svetsas är tre axiella skarvar, två rundskarvar och fastsvetsning av ett växellådsfäste. Innan svetsning häftsvetsas delarna först ihop och 3D-skanner används för inspektion. Efter att svetsen svalnat kontrolleras rundskarvarna av en digitalröntgen. Allt skall ske i produktionscellen. Resultatet presenterar en produktionscell uppdelad i två rum. Det första rummet är laserskyddat, och där utförs svetsning av axiella skarvar och växellådsfäste. Ett hål laserskärs ut där växellådsfästet skall sitta. Det andra rummet är både röntgen- och laserskyddat och där svetsas rundskarvar. En fogföljare med laserdiod och kamera används under svetsprocessen för att rikta laserstrålen efter skarven. I rum ett finns en processrobot och en hanteringsrobot och i rum två en processrobot. Fixturerna som presenteras i rapporten är endast konceptuella. Antalet fixturer är en till rum ett och två likadana till rum två. Fixtureringen i rum två utgörs av en expanderfixtur med rotgasbackar i aluminium. På Volvo Aero används vanligen expanderfixturer vid svetsning, men de har aldrig gjorts i den storlek som krävs för fläkthuset. Krav som ställs på manipulator är att den skall klara detaljens och fixturens vikt, samt att den skall klara uppsatta svetstoleranser.

In this master thesis, the magnetic properties of SiFe laminations after cutting and welding are studied. The permeability and the iron loss density are investigated since they are critical characteristics for the performance of electrical machines. The magnetic measurements are conducted on an Epstein frame for sinusoidal variations of the magnetic ux density at frequencies of 50, 100 and 200 Hz, according to IEC 404-2. Mechanical cutting with guillotine and cutting by means of ber and CO2 laser are performed. The inuence of the ber laser settings is also investigated. Especially the assisting gas pressure and the power, speed and frequency of the laser beam are considered. In order to increase the cutting e ect, the specimens include Epstein strips with 1, 2 and 3 additional cutting edges along their length. It is found that mechanical cutting degrades the magnetic properties of the material less than laser cutting. For 1.8% Si laminations, mechanical cutting causes up to 35% higher iron loss density and 63% lower permeability, compared to standard Epstein strips (30 mm wide). The corresponding degradation for laser cut laminations is 65% iron loss density increase and 65% permeability drop. Material of lower thickness but with the same Si-content shows lower magnetic deterioration. Additionally, laser cutting with high-power/high-speed characteristics leads to the best magnetic characteristics among 15 laser settings. High speed settings have positive impact on productivity, since the cutting time decreases. The inuence of welding is investigated by means of Epstein measurements. The test specimens include strips with 1, 3, 5 and 10 welding points. Experiments show an iron loss increase up to 50% with a corresponding 62% reduction in the permeability. A model that incorporates the cutting e ect is developed and implemented in a FEMbased motor design software. Simulations are made for a reference induction motor. The results indicate a 30% increase in the iron losses compared to a model that does not consider the cutting e ect. In case of laser cut core laminations, this increase reaches 50%. The degradation prole considers also the deteriorated magnetizing properties. This leads to increased nominal current up to 1.7% for mechanically cut laminations and 3.4% for laser cut la / I detta examensarbete studeras hur de magnetiska egenskaperna hos SiFe-plat paverkas av skarning och svetsning. Permeabilitet och jarnforlustdensitet undersoks eftersom de ar kritiska variabler for elektriska maskiners prestanda. De magnetiska matningarna genomfordes pa en Epstein ram med en odesfrekvens pa 50, 100 och 200 Hz, enligt IEC 404-2. E ekterna av mekanisk skarning med giljotin samt skarning med ber- och CO2-laser studerades. Inverkan av olika berlaserinstallningar undersoktes ocksa genom att variera gastrycket, skarhastigheten samt frekvensen och e ekten av laserstralen. For att oka skare ekten inkluderades Epsteinremsor med ytterligare 1, 2 och 3 langsgaende skarsnitt. Det visas att mekanisk skarning har en mindre paverkan pa de magnetiska egenskaperna hos materialet an vad laserskarning har. Matningar pa plat med 1.8% Si visar att da prov med tre extra langsgaende giljotinklipp anvands kan permeabiliteten reduceras med upp till 63% och jarnforlusterna kan oka med upp till 35%. Motsvarande resultat for laserskurna platar visar en permeabilitetsreduktion pa upp till 65% och en jarnforlustokning pa upp till 65%. Ur studien av de tva studerade skarprocesserna framkommer aven att tunnare plat paverkas mindre negativt an tjockare plat. Ett antal olika installningar har provats for att utreda hur olika parametrar paverkar e ekterna av laserskarning. Studien indikerar att skarning med hog e ekt och hog hastighet ger den minsta paverkan pa materialets magnetiska egenskaper. Vilket aven har en positiv inverkan pa produktiviteten vid laserskarning. Epsteinprover har aven utforts for att undersoka vilka e ekter som introduceras da SiFe-plat svetsas. Provstyckena bestod av remsor med en, tre, fem och 10 svetspunkter. Experimenten visar en jarnforlustokning med upp till 50% samt en permeabilitetsreduktion upp till 62% da platarna svetsats samman tva och tva. En modell for att studera e ekterna av de forandrade materialegenskaperna vid skarning pa en induktionsmotor utvecklas och implementeras i en FEM-baserad mjukvara. Resultaten tyder pa en jarnforlustokning med 30% da skare ekten orsakad av giljotin beaktas. Vid simulering av laserskuren plat kan denna okning vara sa stor som 50%. Det framkommer aven att laserskarningen kan reducera e ektfaktorn sa mycket som 2.6%.