No description available.

Ur ekonomisk synvinkel är kontinuerligt arbete för förbättrad kvalité viktigt, men kostnader måste sättas i proportion till de förbättringar som kan uppnås så att varje investerad krona omsätts på mest kostnadseffektiva sätt. I det genomförda examensarbetet har parametern slagseghet hos verktygsstål varit i fokus. Det är en liten del i en lång rad av kvalitetskrav som måste uppfyllas innan verktygsstålet kan levereras till kund. Examensarbetet har utförts i samarbete med Uddeholms AB på avdelningen för forskning och utveckling i Hagfors. Initiering till arbetet och dess syfte är att undersöka brottorsaken hos fyra olika verktygsstål som underkänts i slagseghet. Kan brottorsaken fastställas kan man kanske hitta orsaken till att felet uppkommit, ändra i processen och på så sätt få ett bättre utbyte, en högre kvalité och lägre kvalitetsbristkostnader. Uddeholms AB har en medveten strategi i sitt kvalitetsarbete. Under hela produktionsprocessen sker kontroller för att säkerställa de materiella kraven stor vikt läggs också på att kunden får ett bra bemötande i sina kontakter med företaget. Företaget är kvalitetssäkrat enligt flera standarder som till exempel ISO. För kunder av verktygsstål är högt ställda krav på materialet en garanti för att kunna säkerställa en hög produktion, effektiv tillverkning och att verktyget som används för exempelvis pressning av bildörrar ska ha en lång livslängd. Detta är sammantaget viktigt för att kunden ska kunna kontrollera sina kostnader och hålla dem så låga som möjligt. Förutom materialkrav ställer kunden också krav på god service och bemötande för att inte välja en konkurrent istället. I flera av proverna var det svårt att med säkerhet kunna hitta orsaken till brott. Orsaker till brott som kunde ses var framförallt större icke metalliska inneslutningar, karbider som ansamlat sig och tillväxt eller avvikelser i strukturen. Det är svårt att se mönster av avvikelser som kan ha orsakat försämrad slagseghet. Trots att det går att se vad som orsakat brottet är det svårt att svara på varför det har blivit så. Fler studier som inriktar sig på ett problem i taget och omfattar fler prov samt involverar stålets hela tillverkningsprocess skulle i framtiden kunna leda till förbättringar av kvalitén och vinster i form av sänkta kvalitetsbristkostnader. Svepelektronmikroskop är ett bra instrument för att hitta orsaken till försämrad slagseghet.

En undersökning av inneslutningsbeteende under tillverkningsprocessen av götgjutet verktygsstål har utförts på Uddeholm i Hagfors. Med hjälp av OES med PDA och SEM med INCA feature undersöktes sammansättningen, antalet, storleken, fördelningen, koncentrationen och formen av inneslutningar före och efter vakuumbehandlingen samt i kokill.   Fyra typer av inneslutningar kunde identifieras i olika skeden i processen. Al2O3-MgO spineller i flytande CaO- Al2O3 lösning, CaO-Al2O3 flytande inneslutning, Al2O3-MgO Spineller och Al2O3-SiO2 i fastform.  Vakuumbehandlingen påverkar typen, formen, storleken och antalet inneslutningar. Den induktiva omrörningen påverkar antalet och storleken av inneslutningarna. Vid avgjutningen utskiljs Al2O3-SiO2 som med stor sannolikhet beror på provtagningen.

Rekristallisationsförloppet som sker i samband med varmbearbetning av stål, och den efterföljande värmebehandlingen, spelar en avgörande roll för den fortsatta strukturens utseende, och således dess slutgiltiga egenskaper. I följande examensarbete har varmbearbetning och värmebehandling simulerats på ett verktygsstål under olika betingelser i en dilatometer utrustad med deformationsenhet. Målet med examensarbetet är att ge förslag på i vilket temperaturintervall fullständig rekristallisation sker vid varmbearbetning, samt undersöka möjligheten att ”reparera” en partiellt rekristalliserad struktur med efterföljande värmebehandling. Resultaten av det experimentella arbetet visade att fullständig rekristallisation, under de i dilatometern rådande betingelserna, inträffar mellan 1000–1100°C. Vidare kunde en partiellt rekristalliserad struktur ge upphov till lokala kornförgrovningar; vilka inte går att eliminera med de värmebehandlingsmetoder som låg inom ramen för arbetet. För att säkerställa tillämpbarheten av de simulerade resultaten på den verkliga processen rekommenderas att mer omfattande undersökningar av den verkliga processen görs; vilket inte hanns med inom tidsramen för detta arbete.

<p>This thesis work is made by Torbjörn Johansson on Karlstad University for Uddeholms AB. The assignment in this thesis work was to investigate tough cutting in three different tool steels: Vanadis 4 Extra, Vancron 40 and Sverker 21. The research was to compare the wear of the tool after cutting in each one of the tool steel alloys. The research was also made to see if the tool cutting in Vancron 40 has a better wear than the tool cutting in Vanadis 4 Extra and also compare the results with Sverker 21. All three of these alloys are a part of Uddeholms AB:s range of products, and is used in applications like forming tools and knife tools.</p><p> </p><p>Vancron 40 is a powder steel with a very good combination of mechanical properties like ductility, adhesive strength and hardness. But it is difficult to cut, mill and manufacture Vancron 40, and it also has a high material cost. If it can be showed that Vancron 40 has a better ability when it comes to cutting compared with Vanadis 4 Extra it would lead to a good sales point because more savings for the customers can be made regarding their tools.</p><p> </p><p>The research is made in a “Doosan VMD 600” 5-axis milling machine, the tools that have been used are from Sandvik Coromant and are a ball mill and a bull mill. Both mills have a diameter of 4 mm and they are both made of solid carbide.</p><p> </p><p>The result showed that Vancron 40 has a minor wear of tool compared to Vanadis 4 Extra and in most cases also Sverker 21.</p><p> </p><p>A cost example diagram was made where time against tooling-cost are presented. When the tool has cut (effective time) in about 950 hours the savings are about 800 000 SEK.</p><p> </p><p>Also a research about surface finish was made but the results were pretty confusing and no pattern was found. Therefore no conclusions were made regarding surface finish.</p>

This thesis work is made by Torbjörn Johansson on Karlstad University for Uddeholms AB. The assignment in this thesis work was to investigate tough cutting in three different tool steels: Vanadis 4 Extra, Vancron 40 and Sverker 21. The research was to compare the wear of the tool after cutting in each one of the tool steel alloys. The research was also made to see if the tool cutting in Vancron 40 has a better wear than the tool cutting in Vanadis 4 Extra and also compare the results with Sverker 21. All three of these alloys are a part of Uddeholms AB:s range of products, and is used in applications like forming tools and knife tools.   Vancron 40 is a powder steel with a very good combination of mechanical properties like ductility, adhesive strength and hardness. But it is difficult to cut, mill and manufacture Vancron 40, and it also has a high material cost. If it can be showed that Vancron 40 has a better ability when it comes to cutting compared with Vanadis 4 Extra it would lead to a good sales point because more savings for the customers can be made regarding their tools.   The research is made in a “Doosan VMD 600” 5-axis milling machine, the tools that have been used are from Sandvik Coromant and are a ball mill and a bull mill. Both mills have a diameter of 4 mm and they are both made of solid carbide.   The result showed that Vancron 40 has a minor wear of tool compared to Vanadis 4 Extra and in most cases also Sverker 21.   A cost example diagram was made where time against tooling-cost are presented. When the tool has cut (effective time) in about 950 hours the savings are about 800 000 SEK.   Also a research about surface finish was made but the results were pretty confusing and no pattern was found. Therefore no conclusions were made regarding surface finish.

PrimeTurning™ is a new turning technology, which consists of tools and programming method. By using this method, it has been demonstrated that higher material removal rates and flexibility in turning can be obtained.  The New Product Industrialisation department at AB Sandvik Coromant works with development of production processes and improvements in current processes.Machining tests are carried out in order to improve production performance, and find optimised solutions.  In this master thesis work, the effect of insert grades and entering angles on wear and tool life while machining hardened tool steel has been studied. Machining experiments have been carried out to analyse wear and tool life by using the PrimeTurning™ method.Two approaches of experimental design have been investigated, and a suitable design is selected for conducting the experiments.  The performance of these insert grades and tool holders (κ=21° and κ=25°) has been compared to each other and the existing production scenario, and a recommendation is made regarding insert grade,tool holder and cutting parameter selection for machining hardened tool steel using PrimeTurning™. The wear analysis has been performed by using a stereo microscope coupled with an image processing software to measure the flank wear length. Flank wear, flaking and chipping have been observed as the major wear types.  As a result, it has been identified that the insert grade GXXC, coupled with the tailor-made tool holder performs significantly better than the currently used insert and tool holder in production. A substantial increase in tool life increase is observed, even when machining at a higher Material Removal Rate of 29%. This would result in a significant increase productivity, if the results can be reproduced in production. / PrimeTurning ™ är en ny svarvningsteknik som består av verktyg och programmeringsmetod. Genom att använda denna metod har det visats att högre materialavlägsningshastigheter och flexibilitet vid svarvning kan uppnås.  Avdelningen för nyproduktionsindustrialisering på AB Sandvik Coromant arbetar med utveckling av produktionsprocesser och förbättringar av nuvarande processer. Maskintester genomförs för att förbättra produktionsprestanda och hitta optimerade lösningar  I det här examensarbetet som utförts vid AB Sandvik Coromant har effekten av skärsorter och ställvinklar på slitage och livslängd vid bearbetning av härdat verktygsstål studerats. Maskinbearbetningsexperiment har utförts för att analysera slitage och verktygslivslängd med hjälp av PrimeTurning ™ -metoden. Två metoder för experimentell design har undersökts och en lämplig design väljs för att utföra experimenten.  Prestandan hos dessa skärsorter och verktygshållare (κ = 21 ° och κ = 25 °) har jämförts med varandra och det nuvarande produktionsscenariot, och en rekommendation görs beträffande skärsort, verktygshållare och val av skärparametrar för maskinbearbetning av verktygsstål med PrimeTurning ™. Förslitningsanalysen har utförts med användning av ett stereomikroskop kopplat till en bildbehandlingsprogramvara för att mäta längden av fasförslitningen. Fasförslitning, urflisning och flagning har observerats som de viktigaste typerna av förslitning.  Studiens resultat visar att skäret GXXC, i kombination med den skräddarsydda verktygshållaren presterar avsevärt bättre än det för närvarande använda skäret och verktygshållaren i produktionen. En kraftig ökning av livslängden på verktyg observeras även vid bearbetning med en högre Spånavverkningshastighet på 29%. Om dessa resultat kan reproduceras i produktionen kan en betydande produktivitetsökning erhållas.

Nitrogen-alloyed tool steel is made at Uddeholms AB by adding high-nitrogen ferroalloy after vacuum degassing where introduced impurities are hard to remove. In this thesis two types of high-nitrogen ferrochromium are compared, a solid version and a powder cored wire. They are examined in crossection and 16 samples from four charges are examined with Pulse Distribution Analysis as well as systematic microscopy of polished cross sections. The PDA results missed smaller spinel inclusions shown in previous research to be detrimental. The wire form shows promise but more charges need to be evaluated before a conclusion is drawn. / Kvävelegerat verktygsstål tillverkas hos Uddeholms AB genom tillsats av kväverika ferrolegeringar efter vakumavgasning, och orenheter som introduceras i detta steg är svåra att avskilja. I den har uppsatsen jämförs två typer av kväverikt ferrokrom varav en i form av stycken och en i form av tråd med pulverkärna. De undersöks i tvärsnitt och totalt 16 prov från fyra charger undersöks med PDA (pulsfördelningsanalys) och systematisk mikroskopering i tvärsnitt. Resultaten från PDA missade mindre inneslutningar av spinell vilka tidigare har visat sig problematiska. Trådformen verkar lovande men fler charger behöver undersökas för att kunna dra en definitiv slutsats.

This project explores the feasibility of the solid-state welding method direct-drive friction welding to be used as a joining method for the nitrogen alloyed steel Uddeholm Vanax SuperClean, produced via processes based on powder metallurgy. Vanax SuperClean cannot be welded using fusion welding methods where the base material melts, due to nitrogen escaping the material, resulting in inferior quality welds. The cost of the material motivates the use of Vanax SuperClean for critical parts in applications, combined with a less costly material for the remaining parts, causing alternative joining methods to be examined. Vanax SuperClean is friction welded to itself and to Uddeholm steel types Stavax ESR and UHB 11. Samples are prepared for a number of examinations. Microstructures of the samples are examined using microscopy, microhardness testing is carried out per the Vickers principle, retained austenite is measured using X-ray diffraction and tensile testing of the welded samples is performed. Defect-free welds are produced in all examined samples, showing that the method is suitable for Vanax SuperClean and that no preheating or slow cooling of workpieces are necessary. The possibility of using friction stir welding as a joining method for Vanax SuperClean is discussed. / Detta projekt undersöker möjligheten att använda trycksvetsningsmetoden friktionssvetsning som sammanfogningsmetod för det kvävelegerade pulvermetallurgiskt framställda stålet Uddeholm Vanax SuperClean. Vanax SuperClean kan inte svetsas med smältsvetsmetoder där grundmaterialet smälter, på grund av kvävgasbildning som resulterar i undermåliga svetsfogar. Kostnaden för materialet motiverar användandet av Vanax SuperClean för kritiska delar i applikationer, kombinerat med ett mindre kostsamt material till övriga delar, vilket föranleder undersökning av alternativa sammanfogningsmetoder. Vanax SuperClean friktionssvetsas mot sig själv, såväl som mot Uddeholmsstålen Stavax ESR och UHB 11. Prov tas fram för ett antal undersökningar. Mikrostruktur undersöks med mikroskopi, mikrohårdhetsprovning utförs enligt Vickersprincipen, restaustenitnivåer mäts med röntgendiffraktion och dragprovning utförs. Lyckade svetsfogar fås i alla undersökta prover, vilket visar att svetsmetoden är lämplig för Vanax SuperClean och att varken förvärmning eller långsamt svalnande av arbetsstycken krävs. Möjligheten att använda friktionsomrörningssvetsning som sammanfogningsmetod för Vanax SuperClean diskuteras.

This work were requested by Uddeholms AB. Uddeholm is the worldś leading manufacturer of high performance tool steel for industrial tools. The company exists worldwide and is present in over 100 countries. One of the company’s main production processes is manufacturing powder steels with extremely high quality. In this work, one of these steels has been analyzed to evaluate the presence and distribution of non-metallic inclusions. Higher demands on quality and more global competition worldwide means that you always have to strive towards perfection in the manufacturing processes. Non-metallic inclusions have severe effects on the mechanical properties of steels. That's why it's of utmost importance to investigate their presence in the tool steel and especially their size. The reason for this is because it's the largest inclusions that's the most dangerous for the material. To obtain a statistically number of certainty of the largest of inclusions, very vast areas of steel have to be examined. Therefore a theoretical method of extrapolation is often used instead to approximate the distribution of the largest inclusions. The precision of this method is still very uncertain. Different methods of this kind of analysis do exist. The method applied in this work of degree is extreme values analysis by statistics of extreme values (SEV). To ensure the pre-conditions of the extreme values analysis, a large quantity of powder steel was analyzed. This was done by light-optic microscopy (LOM) and exclusively performed by Uddeholms AB at their R&amp;D-facility (Research and development-facility) in Hagfors. At Karlstad Universityś test-facility specimens were subjected to ultrasonic fatigue testing at 20 kHz. The specimens derived from the same material as the ones examined in LOM. The result from the ultrasonic fatigue testing were that the largest inclusions in the material were found. This was done by applying very high cycle fatigue (VHCF). To calculate the maximum theoretical inclusion size, SEV was used. The extreme values analysis was performed on gathered data from both LOM and VHCF. All fracture surfaces from the ultrasonic fatigue testing were then examined in scanning electron microscope (SEM) at Karlstad University. In SEM, the largest inclusion in every fractured surface was identified and measured. The maximum real inclusion size from the fractured surfaces was then compared to the maximum theoretically calculated inclusion size from the extreme values analysis. As it turned out the real inclusion size proved to be slightly larger than the theoretical. The difference between them was found to be 3,25 µm. Conclusions drawn were that Uddeholms powder steel exhibits very high purity and that extreme values analysis as an analytical method is recommended. However, the analysis should be repeated to underline the chosen solution methodology.