Pressgjutna Al-Si komponenter förekommer mer och mer i förbränningsmotorer med syfte att reducera vikt och förbättra hållbarhet. Ett problem vid pressgjutning, en process kännetecknad av kostnadseffektivitet vid massproduktion, är porositetsbildning vilket kan resultera i läckage, strukturell svaghet och försämrad hållbarhet och livslängd för tillverkade komponenter. Då porer oftast bildas internt försvåras dessutom identifiering av potentiellt trasiga komponenter. Det är därför av vikt att finna parameterinställningar i pressgjutningsprocessen vilka konsekvent minimerar porositetsbildning. Ett företag som drabbas av återkommande porositets-relaterade defekter är Husqvarna Group. De använder vakuumassisterad pressgjutning för att, bland annat, producera motorcylindrar av Al-Si. Kassationsgraden, specifikt hänförbar till porositet, för en cylindermodell har under de senaste tre åren fördubblats vilket har resulterat i slöseri av produktionstid och kvalitetsbristkostnader. Vakuumassisterad pressgjutning kan beskrivas stegvis: (1) smält metall hälls i en cylindrisk fyllkammare, (2) en skottkolv trycker smältan mot ett mindre inlopp i låg hastighet för att undvika turbulens, samtidigt som vakuum ansätts i fyllkammare och gjutverktyg, (3) skottkolvshastigheten ökar markant vid en förinställd omslagspunkt, vilket spray-fyller gjutverktyget, och (4) högt tryck ansätts för att eftermata smälta till gjutverktyget när solidifiering sker. Syftet med detta examensarbete har varit att undersöka om och hur diverse parametrar, hänförbara till de nämnda processtegen, påverkar porositetsbildning i en industriell produkt. Därefter applicerades den erhållna processförståelsen för att identifera parametrar kritiska för porositetsbildning och slutligen rekommendera parameterinställningar som konsekvent minimerar porositetsgraden. Det experimentella upplägget bestod av två steg varav det första ämnade undersöka, via simulering, vilka av 6 parametrar som påverkade porositetsgraden utifrån en reducerad tvånivåers försöksdesign. Det andra steget var ett verkligt experiment i produktionsmiljö där de tre identiferade parametrarna från screening-experimentet varierades enligt en central-composite design. Analysen av experimenten resulterade i parameterinställningar som förväntas reducera porositetsgraden med över 70%. En lägre porositetsgrad kommer troligen reducera kassationsgraden av den undersökta cylindermodellen, vilket hade resulterat i finansiell besparing och effektivare produktion. I ett industriellt kontext bidrar detta exjobb huvudsakligen med en systematisk kvalitetsförbättrande metod för pressgjutna komponenter baserad i såväl simulerad som verklig miljö. / Pressure die casted Al-Si components are increasingly found inside internal combustion engines, resulting in weight reduction and increased durability. Characteristic to die casting, commonly associated with cost-effective mass production, is the formation of pores which, if unnoticed, can cause leakage, structural deficiencies, and thus reduced durability and life-length of components. Pores commonly appear internally, making identification of faulty components difficult. Therefore, finding parameter settings in the die casting process that consistently minimizes the formation of pores is of importance. A company struggling with porosity-related defects is Husqvarna Group, currently using vacuum-assisted die casting to produce engine cylinders of Al-Si. Scrap-rate, specifically related to porosity, of a particular cylinder model has doubled in the last three years, causing waste of both precious production time and higher quality deficiency costs. A vacuum-assisted die casting process consists of several steps: (1) liquid Al-Si is poured into a cylindrical shot sleeve, (2) a plunger is moved towards a small gate, leading to the die cavity, at low velocity as to not cause turbulence, whilst vacuum is applied throughout the cavity and shot sleeve, (3) plunger velocity is increased substantially at a predetermined switch point, resulting in a spray-filling of the die cavity, and (4) high pressure is applied to continue the feed of molten metal into the cavity as solidification occurs. The purpose of the thesis has been to investigate if and how various parameters, related to the aforementioned four steps of the die casting process, impact the porosity amount in an industrial product. The acquired process knowledge was then applied to identify parameters affecting porosity and recommend settings that consistently minimize the porosity amount. The experimental procedure consisted of two steps: firstly, a screening experiment of six process parameters was made by simulating the die casting process according to a fractional factorial design. Secondly, a real-world experiment was conducted following a central-composite design by varying the three most impactful parameters from the screening experiment.   Analysis of the experiments resulted in a selection of parameter settings, anticipated to reduce porosity by over 70%. A lower porosity amount will most likely reduce the scrap rate of the cylinder model, resulting in substantial savings and higher production efficiency. For practitioners, the main contribution of this thesis is a method of systematic quality-improvement to die-casted components by a combination of simulation experiments and real-world tests.

Modern manufacturing processes are under a never ending evolvement. Lowered manufacturing costs, higher part quality, shorter lead times and lower environmental impact are some important drivers for this development. Aluminum die casting is an effective and attractive process when producing components for e.g. the automotive sector. Die casting process development, and hot work tool steel development for the die casting dies has led to the state of the art of die casting today. However, with the disruptive emergence of Additive Manufacturing (AM) of hot work steel alloys, new interesting features such as improved conformal cooling channels inside die casting molds can be produced. The new way to manufacture die casting dies, need basic investigating of the AM produced hot work tool steel properties, and their applicability in this demanding hot work segment. Die casting dies face several detrimental wear mechanisms during use in production, three of which has been isolated and used for testing three AM produced steel alloys and one conventional premium hot work tool steel. The wear mechanisms simulated are; thermal fatigue, static soldering and agitated soldering. The aim is to study the AM produced steels applicability in the die casting process. The tested materials are; Premium AISI H13 grade Uddeholm Orvar Supreme, AM 1.2709, AM UAB1 and AM H13. Based on current investigations the conclusion that can be made is that with right chemistry, and right AM processing, conventional material Uddeholm Orvar Supreme still is better than AM H13. This also complies with the literature study results, showing that conventional material still is better than AM material in general. / Våra moderna tillverkningsprocesser är under ständig utveckling. Drivande motiv är minskade tillverkningskostnader, högre tillverkningskvalitet, kortade ledtider samt minskad miljöpåfrestning. Pressgjutning av aluminium är en effektiv och attraktiv tillverkningsprocess ofta använd inom till exempel fordonsindustrin. Utvecklingen av pressgjutningsteknologin har gått hand i hand med utvecklingen av det varmarbets-verktygsstål som används i gjutformarna (pressgjutningsverktyget). Den utvecklingen har lett till dagens processnivå och branschstandard. Men med den revolutionerande additiva tillverkningsteknologins (AM) intåg, och möjlighet att producera komponenter av varmarbetsstål, kommer nya intressanta möjligheter att integrera komplex geometri så som yt-parallella kylkanaler i verktyget utan att tillverkningskostnaden blir för hög etc. Det nya sättet att producera pressgjutningsverktyg ger upphov till behovet av grundläggande materialundersökningar av sådant AM-material, samt hur tillförlitligt det är i pressgjutningsverktyg med pressgjutningens krävande materialegenskapsprofil. Pressgjutningsverktyg utsätts för många förslitningsmekanismer och för höga laster, tre av dessa mekanismer har isolerats för kontrollerade tester av ett konventionellt material och tre AM materials responser. Förslitningsmekanismerna som efterliknats är; termisk utmattning, statisk soldering och agiterad soldering. Målet med undersökningarna är att studera AM producerade materials lämplighet i pressgjutningsprocessen. De material som testats är konventionella premium varmarbetsstålet Uddeholm Orvar Supreme av typ AISI H13, AM 1.2709, AM UAB1 och AM H13. Undersökningarnas slutsats är att med rätt kemisk sammansättning, och med rätt AM printing parametrar, är konventionellt material fortfarande mer applicerbart i pressgjutning än AM producerat. Den slutsatsen faller väl I samklang med resultaten från mekanisk provning som återspeglas i litteraturstudien, som visade visar att konventionellt material är generellt bättre än AM material.