Validerat; 20101217 (root)

No description available.

No description available.

This project has as main goal to study the influence of the coating thickness, deposited by arc-PVD- technology, on the wear resistance of coated cemented carbide inserts in three different turning operations. An additional effort has also been made to develop a new test method for evaluating flank wear resistance. Three different coating types (Coating A, Coating B and Coating C) have been studied in three distinctive thicknesses (2, 4 and 6 μ m) for each type. For two of the coating types (Coating A and B) special studies has been done with the thickest coating, creating two additional coating versions of the thickest coating, by changing various deposition parameters, with the aim to enhance the cohesive properties of the coating and lower the residual stresses at the cutting edge. The results show increased crater wear resistance with increased coating thickness for all coating types, but the amount of increase changes with coating type (Coating A>B>C). Flaking wear resistance decreased with increased coating thickness for all coating types. Further the high temperature version of Coating A, showed a significant increase in the flaking wear resistance compared to the standard version of Coating A. The flank wear test showed an increased resistance with thicker coatings in all cases except for the 6 μ m version of Coating C. The flank wear resistance of the most flank wear resistant coatings (Coating B, C) was also successfully examined in a new developed test method. The method suppressed excessive crater wear on the rake face and presented a high abrasive wear rate on the flank and some flaking on the rake face. The amount of flaking is judged not to influence the testing of the flank wear resistance. For all the tested coatings in the new test an increase in the coating thickness resulted in better flank wear resistance.

Detta examensarbete syftar till att minska kvalitetsavvikelser vid invändig svarvning av IQ-stål på Volvo GTO genom att använda DMAIC-metoden, en strukturerad metod för processförbättring. Studien fokuserar på att identifiera specifika maskininställningar som kan minska avvikelser och undersöker hur variationer i stålet påverkar kvalitetsproblem. Arbetet är avgränsat till en särskild komponent, en pinjong som används i marina drev. Maskininställningar såsom skärdjup, spindelhastighet, matningshastighet och typ av skärstål analyseras. Studien undersöker även betydande interaktioner mellan dessa parametrar för att förstå deras samlade effekt på bearbetningsprocessen. Resultaten visar att variationer i stålets hårdhet har en avsevärd påverkan på kvalitetsavvikelser, vilket belyser behovet av anpassningsbara maskininställningar för att effektivt hantera både hårdare och mjukare material. Baserat på resultaten rekommenderar examensarbetet att Volvo GTO implementerar nya maskininställningar som är anpassade för att minska kvalitetsavvikelser vid varierande hårdhet på ämnen. Det föreslås även att ett specifikt skärstål ska användas för processen då den visar bättre prestanda i att minska avvikelser. Implementeringen av dessa rekommendationer förväntas leda till lägre kassationskostnader, minskade verktygskostnader och en stabilare produktionsprocess med färre störningar. Dessa insikter erbjuder inte bara specifika förbättringar för produktionen av pinjongkomponenten,utan kan även tillämpas på liknande processer och komponenter inom företaget. Genom att antade föreslagna förändringarna kan Volvo GTO uppnå betydande kostnadsbesparingar och förbättrad produktkvalitet, vilket stärker företagets konkurrenskraft inom industrin. / This thesis aims to reduce quality deviations in the internal turning of IQ steel at Volvo GTO by utilizing the DMAIC method, a structured approach to process improvement. The study focuses on identifying specific machine settings that can reduce deviations and investigates how variations in the steel affect quality issues. The work is confined to a particular component, a pinion used in aquamatic sterndrives. Machine settings such as cutting depth, spindle speed, feed rate, and type of cutting tool are analyzed. The study also examines significant interactions between these parameters to understand their combined effect onthe machining process. The results show that variations in steel hardness significantly impact quality deviations, highlighting the need for adaptable machine settings to effectively handle both harder and softer materials. Based on the results, the thesis recommends that Volvo GTO implement new machine settings tailored to reduce quality deviations with varying material hardness. It is also suggested that a specific cutting tool be used for the process as it demonstrates better performance in reducing deviations. The implementation of these recommendations is expected to lead to lower rejection costs, reduced tooling costs, and a more stable production process with fewer disruptions. These insights not only offer specific improvements for the production of the pinion component but canalso be applied to similar processes and components within the company. By adopting the proposed changes, Volvo GTO can achieve significant cost savings and improved product quality, enhancing the company’s competitiveness within the industry.

Stabilitet och vibrationer inom invändiga svarvningsprocesser är ett område som kräver mer forskning. Tidigare studier visar att problem med stabilitet och utböjning är vanligt vid dessa processer och att de orsakar oönskade vibrationer i processen. Vibrationerna har en negativ effekt på bland annat ytjämnheten, som har visat sig vara en viktig parameter vid invändig svarvning. Syftet med den här studien var därför bland annat varit att undersöka utifrån vilka olika skärparametrar en konstruktions stabilitet kan säkerställas för att uppnå kravspecificerad ytjämnhet. Utöver det skapades en rörkonstruktion med 3D-programmet Autodesk Inventor 2017.Studien påbörjades genom att undersöka problematiken inom området, innan beräkningar på skärparametrar påbörjades parallellt med konceptframtagning.Beräkningarna i resultatet visar att utböjningen som uppstår i processen, är högre med den framtagna rörkonstruktionen än utan den. Dessutom krävs optimering av vissa skärdata för att kunna uppnå kravspecificerat värde på ytjämnhet.Beräkningarna fick baseras på en del approximationer vilket innebär att resultatet inte är tillförlitligt och att syftet inte uppnåtts helt.Den framtagna rörkonstruktionen är inte optimalt monterad på svarvmaskinen vilket betyder att monteringssätt måste optimeras. Utöver det är beräkningarna baserade på teori och approximationer och är därför inte lika tillförlitliga som exempelvis fysiska tester hade varit. / Stability and vibrations in internal turning processes is a field that requires more research. Current studies show that stability and deflection is a common problem with these processeses and that they cause unwanted vibrations in the process. The vibrations have a negative impact on the surface roughness, which has shown to be a crucial parameter in internal turning.The purpose of this thesis has therefore been to investigate by which cutting parameters a constructions stability can be ensured to achieve a required surface roughness. Furthermore a construction was designed with the 3D-program Autodesk Inventor 2017.The study started with an information investigation about the problems within the area of internal turning, before calculations and investigations of cutting parameters began. Parallel to the calculations of cutting parameters, a development of a construction began.The calculations in the result show that the deflection that occurs in the process is greater with the developed construction than without it. Besides this, an optimization of some cutting parameters are needed to obtain the required surface roughness.The calculation are had to be based on some approximations which means that the result is not reliable and therefore the purpose is not completely achieved.The designed construction is not optimally placed on the turning machine which indicates that the placement of the construction needs optimization. In addition to this, the calculations are based on theory and approximations and is therefore not as reliable as physical tests would have been.

Rapporten undersöker hur ett företag kan bibehålla kompetens kopplat mot konkurrensfaktorer vid personalomsättning. Dessutom behandlar rapporten vilka kompetenser som kan behövas för framtidens marknad för svarvningsindustrin. Rapporten utgår från för företaget fyra inflytelserika personer som besitter kritisk kompetens. Att behålla kritisk kompetens för företag behövs för att behålla sin konkurrenskraft. Rapporten tar fram möjliga lösningar för detta. För att ta reda på kompetenserna användes intervjuer med dessa fyra personer kombinerat med en företagsundersökning. Dessa kompetenser ställdes mot de huvudsakliga konkurrensfaktorerna kvalitet, kostnad, leveranssäkerhet och flexibilitet. Detta gav vilka kompetenser som är mest kritiska utifrån konkurrenskraft. För att bibehålla kompetenserna beskrivs ett koncept med inspiration tagit ur Knowledge Management-system, hur det kan användas och vad det syftar till att lösa. Utöver rörs användandet av arbetsteam och ”learn- by-doing”. Knowledge Management-systemet syftar till att vara en långsiktig lösning för att behandla hela företagets kompetenser för att behålla dessa vid personalomsättning. Arbetsteam och ”learn-by-doing” används istället för att lära ut kompetens internt inom företaget och säkerställa kompetens både på kort och lång sikt. Dessa tillvägagångsätt möjliggör inlärning både för de ”tydliga” kompetenserna, som går att definiera och de ”tysta” kompetenserna som bygger på erfarenheter, idéer och värderingar. Framtidens kompetenser diskuterades fram baserad på hur framtidens marknad kan se ut. Baserad på tendenser för marknaden idag kombinerat med EU:s framtidsvisioner togs scenarier fram som lyfte kompetenser som kommer kunna behövas. Förändringarna som lyfts är övergången mot elbilar och industri 4.0. Utifrån dessa förändringar bedöms det vad som kommer behövas för kompetenser för att tillmötesgå dessa förändringar. Nyckelord: kompetens, kunskap, konkurrens, personalomsättning, konkurrensfaktorer, knowledge management, svarvning. / The report investigates how a company can keep their competences from a competitive point of view during staff turnover. The report also processes what competence that will be needed for the turning-industry in the future. The focus for the report is four important employees for the company that possesses critical competences because of their long service. Retaining competence are critical for a company to keep their competitiveness. The report provides possible solutions on this topic. To find out about what the competences are, interview was conducted with the four employees combined with the company’s business plan. The competence that was found were compared to the main competitive factors’ quality, total cost, delivery and flexibility. The comparison showed what competence that were most important in relation to the market. To keep the competence, a concept was made from taking inspiration out of a Knowledge Management-system. Combined with the inspiration from Knowledge Management-system, the importance of working in teams and “learn by doing” were taken into account. Knowledge Management-systems are a long-term solution for the company to keep their competence during staff turnover while teams and “learn by doing” are a combined short-and long-term solution to educate/transfer competence internally. By doing this, both the explicit and tacit competencies can be learned. Explicit competence is what can be written and defined, while the tacit are experiences, practices and values. Competence needed for the future were discussed based on trends for the marked and the vision of the future by the European Union. Examples are industry 4.0 and the change towards electric vehicles. Based on the examples, competence that can be needed were named and discussed to accommodate those changes. Keywords: competence, knowledge, competitiveness, staff turnover, competitive factors, knowledge management, turning industry.

Vid svarvning ställs processer mot höga toleranskrav som kan vara svåra att hålla på grund av vibrationer och utböjning. Företaget Volvo Cars vill därför undersöka stationen OP30, som svarvar vevaxlar, för att utreda varför detta sker. Företaget har även ambitionen att implementera virtuella metoder genom finita elementmetoden (FEM) i produktionen. Detta för att undvika traditionella tillvägagångsätt med fysiska undersökningar som kan belasta produktionen med tidskrävande fysiska tester. För att undersöka orken till att toleranskraven kan vara svåra att uppfylla, undersöks vevaxels utböjning med hjälp av FEM där inspänningsvillkor, centrifugalkrafter och skärkrafter tas i beaktning. Vevaxlarnas egenfrekvenser undersöks även för att verifiera att inga svarvningsmoment utförs i eller i närheten utav kritiska varvtal. För att verifiera de FE-analyser som görs utförs en analytisk beräkning med balkteori av en förenklad geometri med MATLAB. Beräkningen jämförs sedan med FE-analyser, vilket visar att solida modeller som används vid FE-analyser ger tillförlitliga resultat jämfört med balkteori. För att bekräfta den utböjning som fås av FE-analyserna tas en mätningsmetod med lasertriangulering fram som testas i en svarv på Högskolan i Skövde. Resultatet visar att FEM är ett bra tillvägagångssätt vid undersökning av en komplex geometris utböjning. Arbetet visar på att utböjning som uppstår på grund av centrifugalkrafter är liten relativt vevaxelns kasttoleranser och den utböjning som erhålls vid axiell intryckning av vevaxeln. Därav dras slutsatsen att utböjning på grund av centrifugalkrafter inte är den grundläggande orsaken till att kasttoleranser ej uppfylls. Arbetet visar att de viktigaste faktorerna är skärkrafterna och den axiella intryckningen av vevaxeln, samt att det inte föreligger någon risk för att resonans uppstår vid de arbetsförhållanden som gäller i OP30. Arbetet visar att mätningsmetoden med lasertriangulering kan användas vid rotation av vevaxel men att mätutrustningen som har använts inte kan avläsa utböjningen. / During turning, processes are faced with tough tolerances that can be difficult to maintain due to vibrations and bending. The company Volvo Cars would therefore like to examine the work station OP30, which is a turning process for crankshafts, to better understand why this is. The company has the ambition to implement virtual analyses with the finite element method (FEM) in its production lines. This is sought after to prevent physical examinations which can cause delays due to time-consuming physical tests. In order to investigate the causes for the tolerance not being met, the crankshafts deflection will be examined using FE-analyses that will consider the clamping conditions of the crankshaft, the centrifugal forces and the cutting forces. The natural frequencies of the crankshafts are also examined to confirm that the turning process is not carried out near any critical rotational velocities.  In order to verify the FE-analyses performed on the crankshafts, an analytical calculation based on beam theory of a simplified geometry is made using MATLAB. This is then compared with FE-analyses of the same simplified geometry, which shows that solid models used in FE-analyses gives reliable results compared with the beam theory. In order to confirm the deflection that is obtained from the FE-analyses, a measuring method using laser triangulation is developed. This is tested on a lathe at the University of Skövde.  The results of this work show that the FEM is a good approach for examining the deflection of a complex geometry. It also shows that the deflection that occurs due to centrifugal forces can be considered small compared to the tolerances that need to be met and the deflection that occurs due to axial displacement of the crankshaft. Therefore the conclusion is drawn that the deflection due to centrifugal forces is not the main source for the tolerances not being met. The work shows that the most important factors to consider are the cutting forces and the axial displacement of the crankshaft. It also shows that there is no risk of resonance occurring within the work parameters of OP30. The work also shows that the measuring method using laser triangulation can be used on a rotating crankshaft, although the equipment used cannot measure the deflection itself.

Adhesive wear occurs when small surfaces of the cutting tool due to friction are micro-welded to the chips and removed from the tool surface. A hypothesis as to whywelding occurs is that an electric potential field arises which initiates a chemical reaction and then welding of the work material and the tool takes place in the cuttingzone. The electric potential field results in a fluttering magnetic field, which in turngenerates electromagnetic issues. The waves should be around and above 1 MHz.The aim of this work is thus to investigate the presence of electromagnetic wavesfrom the cutting zone. The purpose is to compare sound and electromagnetic wavesduring the adhesive process. Previous research shows that the adhesive mechanism is a transient vibration thatmanifests itself as a cluster of waves with a stochastic duration, including a feedbacksystem restricted by the plastic deformation within the chip. Furthermore, the cutting speed is the most important cutting parameter in tool wear and the main wearmechanism at cutting speeds around 200 m/min is the adhesive wear. Several studies showed the emission of electromagnetic waves during plastic deformation ofmetals during tensile test. Frequency ranges for radiations are between 1 and 1000MHz. To investigate the hypothesis, axial turning was performed with a cutting speed190–200 (m/min) and one steel grade, SS2541 was used as a work material. Thedepth of cut and feed were set to 1 mm and 0,196 mm/rev. Detection and measurement of electromagnetic waves was performed with a spectrum analyzerMT8221B with four different signal receivers. A reference measurement was madewhen the turning machine was on without the workpiece being machined and then ameasurement was made during the turning process. The results of measurementsshowed a source of electromagnetic radiation within the frequency range 0–5 MHz.This result was achieved with copper plate as an antenna. To find out how signalsfrom acoustic emission and electromagnetic waves develop during the adhesive wearprocess, sound measurements were performed with microphones during the turningprocess. Results of sound measurement showed that the frequency at which adhesivewear occurs decreases and the amplitude increases as the insert wears. To be able toanalyze how electromagnetic radiation develops with the wear process, measurements must be performed in a shielded space from ambient disturbances, as in aworkshop there are many sources of noise that can affect the accuracy of the measurement. An antenna can be designed so that the measurement can take place asclose to the cutting zone as possible.

High strength aluminum alloys have for a long time been a popular material utilized in the automotive and aerospace sector due to coveted mechanical properties in terms of weight, strength, fatigue, and corrosion. However, tribological mechanisms such as tribo-film formation and material transfer during the metal cutting manufacturing process of aluminum impose significant reduction of machining and tool-life performance. Additionally, environmental aspects associated with metal cutting manufacturing has got more interest and pushed cutting tool development in new directions to meet increased customer demands. One possible way of achieving this, is the implementation and utilization of diamond based cutting tools which has been shown to perform well in machining of high strength aluminum. However, in depth knowledge regarding the tribological properties of diamond based cutting tools is currently lacking. Thus, the aim of this master thesis has been to investigate the refined tribological characteristics and properties of WC-Co cemented carbide cutting tools coated with synthetically grown CVD diamond. Tribological testing methods, such as frictional scratch/sliding, pin-turning, contact-zone temperature measuring, and longitudinal turning have been conducted to acquire extensive amount of research material in the form of test samples and data information. Furthermore, pin-turning tests were performed using a newly developed Tribojan pin-turning equipment and the performance of this was evaluated as a subgoal task. Specimen sample analysis have primarily been performed through LOM and SEM/EDS microscopy techniques. The results acquired from testing, microscopy analysis and data set evaluation have showed promising results in terms of frictional characteristic and material transfer properties regarding CVD diamond coated surfaces. The average CoF of CVD diamond sliding against an Alumec 89 aluminum alloy surface were somewhat lower as compared with similar sliding of a conventional uncoated WC-Co cemented carbide material. Furthermore, the frictional behavior and characteristic of CVD diamond appears to be more consistent and regular over longer sliding distances. The contact interaction between the CVD diamond coated surface and Alumec 89 appears to have a more abrasive nature due to the rough surface structure and material properties of the coating. The corresponding tribo-pair contact interaction with WC-Co cemented carbide shows more adhesive tendencies. Additionally, the contact-zone temperature development during pin-turning is shown to be somewhat lower during CVD diamond/Alumec 89 surface interactions. Regarding material transfer properties, CVD diamond are shown to perform well when interacting with high-strength aluminum. The amount of material adherence is significantly reduced on CVD diamond coated surfaces. During longitudinal turning using CVD diamond coated cutting tools, no significant wear was observed. On the other hand, evidence of both adhesive and abrasive wear was observed during turning using conventional uncoated WC-Co cemented carbide tools. Finally, tribological mechanisms acting during Tribojan pin-turning tests was shown to be relatively comparable with an actual machining operation, which indicate that the testing method perform well as compliment to standard frictional sliding and machining testing. / Höghållfasta aluminiumlegeringar har länge varit ett populärt material inom bil- och flygindustrin på grund av deras eftertraktade mekaniska egenskaper när det gäller vikt, styrka, utmattning och korrosion. Däremot medför tribologiska fenomen, så som tribofilmbildning och materialöverföring under metallskärande tillverkningsprocesser för aluminium, en betydande minskning av prestanda hos utrustning och skärverktygens livslängd. Dessutom har miljöaspekterna i samband med metallskärande tillverkning fått ökat intresse och därmed drivit utvecklingen av skärverktyg i nya riktningar för att uppfylla kundernas ökade krav. Ett möjligt sätt att uppnå detta är att införa och använda diamantbelagda skärverktyg, vilka har visat sig fungera bra vid bearbetning av höghållfast aluminium. Dock saknas det för närvarande djupgående kunskaper om de tribologiska egenskaperna hos dessa diamantbaserade skärverktyg. Syftet med detta examensarbete har därför varit att undersöka de förfinade tribologiska egenskaperna hos WC-Co skärverktyg av hårdmetall belagda med syntetiskt odlad CVD-diamant. Tribologiska testmetoder, så som friktionsskrapning/glidning, pinnsvarvning, temperaturmätning i kontaktzonen samt longitudinell svarvning, har genomförts för att samla in analysmaterial i form av prover och datainformation. Dessutom utfördes pinnsvarvningstesterna med hjälp av en nyutvecklad så kallad Tribojan-utrustning, vars prestanda har utvärderats som ett delmål i projektet. Analyser av provexemplar har huvudsakligen utförts med hjälp av mikroskopitekniker så som LOM och SEM/EDS. Resultaten från provning, mikroskopianalys och utvärdering av data har visat lovande resultat när det gäller friktions och materialöverföringsegenskaper för CVD-diamantbelagda ytor. Den genomsnittliga CoF för CVD-diamant som glider mot en yta av aluminiumlegeringen Alumec 89 var något lägre jämfört med motsvarande glidning av konventionellt WC-Co hårdmetallmaterial. Dessutom verkar friktionsbeteendet hos CVD-diamant vara mer konsekvent och regelbunden över längre glidsträckor. Kontaktinteraktionen mellan ytor av CVD-diamant och Alumec 89 verkar också ha en mer abrasiv karaktär på grund av diamantbeläggningens grova ytstruktur och materialegenskaper. Motsvarande kontaktinteraktion mellan Alumec 89 och obelagd WC-Co hårdmetall visar däremot mer adhesiva tendenser. Dessutom tenderar temperaturutvecklingen i kontaktzonen under pinnsvarvning vara något lägre vid ytinteraktioner mellan CVD-diamant och Alumec 89. När det gäller materialöverföringsegenskaperna visar sig CVD-diamant fungera bra vid interaktion med höghållfast aluminium. Materialets vidhäftning minskar betydligt på diamantbelagda ytor. Vid kontinuerlig longitudinell svarvning med diamantbelagda skärverktyg observerades inget betydande slitage. Å andra sidan hittades tecken på både adhesivt och abrasivt slitage under svarvning med konventionella obelagda WC-Co hårdmetallverktyg. Slutligen visade det sig att de tribologiska mekanismerna som verkade under Tribojan-pinnsvarvning vara relativt jämförbara med faktisk bearbetning, vilket tyder på att testmetoden fungerar bra som komplement till friktions och svarvtester.