Examensarbetet har utförts på uppdrag av Kongsberg Automotive AB, en underleverantör inom fordonsindustrin som bland annat tillverkar växelspaksystem till både manuella och automatväxlade fordon. Fordonsbranschen kantas av ständig utveckling med innovativa lösningar, vilket under de senaste åren har resulterat i att elektroniken har fått en större roll i produkterna. Ifall elektroniken skadas kan det få förödande konsekvenser för produktens funktion. Det medför högre krav på säker inkapsling. För att motverka läckage och intrång av skadliga partiklar används ofta någon form av tätning.    Produkten som har studerats i detta examensarbete är en aktuator, vars funktion är att omvandla elektroniska signaler från växelspaken till mekaniska rörelser som interagerar med växellådan. Produkten innehåller tre tätningar som samverkar för att uppfylla inkapslingskraven under fordonets hela livstid. Dessa tre tätningar består av en statisk tätning av typen FIPG, en dynamisk o-ring och en ventil tätning av Gore-Tex membran.  Syftet med examensarbetet är att studera och utvärdera olika tätningskoncept som uppfyller de krav på inkapsling som ställs. Kongsberg önskar att utforska om det finns bättre alternativ till de tätningar som används i nuläget, särskilt vid en framtida ökad produktionsvolym. För att kunna utföra arbetet har en omfattande litteraturstudie genomförts. Den har bestått av faktainsamling, konkurrensanalys, intervjuer och observationer både på och utanför företaget. Detta mynnade ut i en Pughs matris där de olika tätningskoncepten ställdes mot den befintliga lösningen, FIPG och o-ring. Kriterier såsom kostnad, produktionsvänlighet, monteringsvänlighet, arbetsmiljö, processtid, livslängd samt behov av omkonstruktion har tagits fram till matrisen med hjälp av DFX-verktyg och intervjuer. En Pughs matris har utförts för både den statiska och dynamiska tätningen. Samma kriterier användes i båda fallen. Utifrån matrisen utnämndes lasersvetsning som den mest lämpliga metoden för den statiska tätningen. Anledningen till att den rekommenderas är bland annat dess låga kostnad vid höga volymer, den snabba processtiden samt dess långa livslängd. För den dynamiska tätningen rekommenderas Kongsberg Automotive att fortsätta med den befintliga lösningen, o-ringar. Detta på grund av dess låga kostnad för en tillräcklig livslängd. För att implementera den nya statiska tätningen krävs omkonstruktion av produkten. För en lyckad fogning ställs en del krav på flänsarna, bland annat en låg skevningstendens och en viss ytfinhet. Dessutom behöver flänsarna få en ny utformning som möjliggör fogning. Metoden bygger på att en del är lasertransparent och släpper igenom laserstrålen till den undre delen, som är laserabsorbent och smälter materialet vid fogen. Studien leder till ett grundligt underlag för Kongsberg Automotive, som kan underlätta vid beslut gällande tätningskonstruktionen. / This thesis is performed in association with Kongsberg Automotive AB, a subcontractor within the automotive industry who specializes in gear shifters for both manual and automatic transmission vehicles. The automotive industry is highly dynamic and constantly searching for innovative improvements. In recent years, this has led to an increase in the importance of electronics within a product. In case of an electronic failure, this can lead to devastating consequences for the function of a product. This leads to higher demands for safe encapsulation. Some sort of sealing is often used to reduce the risk of leakage and penetration of foreign particles. The product that has been studied in this project is an actuator. The function of an actuator is to convert electronic signals from the gear shifter to mechanical movements that interacts with the gearbox. The product consists of three sealing solutions that works together to meet the requirements for encapsulation during the vehicles lifetime. These solutions include a static gasket in form of a FIPG, a dynamic o-ring seal and a Gore-Tex vent membrane. The purpose of this thesis is to study and evaluate different sealing solutions that fulfills the demands of encapsulation according to the specification. Kongsberg Automotive wishes to explore if there are better sealing alternatives than the ones used today, particularly in regards to a potential increase in volume in the near future. In order to perform the project, an extensive literature study has been conducted. It was based on collection of facts, benchmarking, interviews and observations both within and outside of the company. This resulted in a Pugh matrix where the different sealing concepts where evaluated against the current solution, FIPG and dynamic o-rings. Criteria such as cost, production and assembly friendliness, work environment, processing time, life expectancy and the need of redesign were developed based on DFX-tools and interviews. The Pugh matrix were performed for both the static and the dynamic seal, using the same criteria in both cases. Based on the matrix, laser welding were chosen to be the most suitable seal for the static application. A few of the reasons were its low cost for high volume productions, the fast processing time and high function. For the dynamic seal, Kongsberg is recommended to continue using the current o-ring solution due to its low cost. To implement the recommended static sealing, redesign of the product is required. To achieve a successful joint, there are increased requirements for the flange surfaces, such as warpage and surface finish. In addition to this, the flanges needs a new design that enables joining. Laser welding is based on the material properties of the flanges. One part needs to be laser transparent to let the laser beam through, while the other part has to be laser absorbent to melt the material by the joint. This study results in a foundation for Kongsberg Automotive, to facilitate decision-making in regards to sealing design.

Au sein des parties statiques d’une turbine à gaz, l’étanchéité du système d’air derefroidissement est couramment assurée par un montage de segments. De par sa rigiditéélevée, ce type de joint s’adapte mal aux pièces avec lesquelles il entre en contact. Uneméthodologie, associant métrologie et calcul éléments finis, a effectivement montré quel’ouverture, à l’interface entre un segment et sa piste, est très supérieure à celle qui caractériseun contact simplement rugueux. Une analyse en ordres de grandeur a révélé que lesmécanismes d’écoulement du gaz, sur un champ d’ouverture typique de l’interface entre la pisteet le segment, sont conditionnés par deux nombres adimensionnels. Trois régimes peuvent êtredistingués en fonction des valeurs prises par ces nombres. L’un d’eux, le régime laminairecompressible inertiel, est particulièrement intéressant car il est présent dans les zones de laturbine où l’étanchéité est cruciale. Un modèle quasi analytique a été développé pour décrire cerégime. En l’associant à un modèle de déformation, on aboutit à un outil prédictif du débit degaz induit par un segment. Des essais sur banc partiel ont permis de le valider et de démontrersa précision. L’outil développé fournit le moyen de quantifier l’impact du champ de température,du champ de pression et des écarts géométriques, propres à un stator de turbine, sur lesperformances de l’étanchéité. Ce travail a débouché sur des règles de dimensionnement et deconception qui portent notamment sur l’obturation du jeu inter-extrémités, sur le choix dunombre de segments et du sens de serrage. / The sealing of gas turbine static parts is usually performed using piston rings.Because of its high stiffness, this type of gasket does not adapt itself to the parts with which it isdue to be in contact. A method involving metrology and a FEM actually revealed that the ringboreor ring-piston contact aperture is far larger than the one within a rough contact. Using ascale analysis, we showed that gas flow mechanisms, through the aperture field of the contactbetween the ring and the inner or outer part (i.e. the piston or the bore), depend on twodimensionless numbers. Three regimes can be distinguished depending on the values of thesenumbers. One of them, the compressible inertial laminar regime, is of particular interestbecause of its relevance in turbine areas where sealing is strongly critical. A quasi analyticalmodel was developed to describe this regime. By a coupling with a strain model, it wasupgraded to a predictive tool of leakage through a piston-ring or bore-ring contact. Acomparison with measurements carried out on a partial test rig allowed to prove its accuracy.This tool made it possible to quantify the influence of temperature field, pressure field andgeometrical defects, which are typical of a turbine stator, on sealing performance. This worklead us to propose design rules concerning, in particular, the ring gap type, number of rings tobe mounted and choice of tightening direction.