Adhesive wear in machining is caused by adhering through micro welding of workmaterial on the cutting tool, this may lead to the formation of built-up edge andbuilt-up layer. This is known as secondary adhesion, the wear mechanism mayalso lead to pieces of the tool coating being ripped of and following the chip, which is known as primary adhesion. The wear mechanism most often results in the deterioration of the cutting tool. The aim of this experimental study is toenable examination of the phenomena. The objective is to bring forth experimental equipment and measuring methods and procedures that can be used for this purpose. A method for examining the phenomena in turning was achieved using manual lathe and cemented carbide inserts of the type Sandvik “CNMG 12 04 08 -XM4325”, with a coating consisting of CVD Ti(C,N)+Al2O3+TiN. The inserts were marked at the rake face for reference in examination. The work material used wasthe quenched and tempered steel EN-34CrNiMo 6 and the austenitic stainless steel EN-1,4436. The cutting speed at which the adhesive wear is prominent in machining of these work materials, was determined by radial turning of the material ends. In order to remove the adhered work material, the inserts where cleaned with hydrochloric acid and ultrasonic washing. The inserts were examined with a scanning electron microscope (SEM) prior to and after cleaning. The results from the SEM examination show that the inserts have a spongy looking texture on the surface with craters and holes. By comparison of the surfaces between different engagement time with work the material, it was found that because of adhesive wear, the texture of the surface slowly changes. The changes consists of enlarging of existing craters and new ones being created. This result meant that the examination with SEM was deemed a good method for examining the phenomena. The results also showed that the texture of the surface could also be affected by the ultrasonic washing, which meant that this method of cleaning is not recommended. The recommendation is instead to bathe the inserts in the hydrochloric acid without the ultrasonic wash for 30 minutes.

Den här rapporten behandlar ämnet textila reparationsmaterial. Det är en uppsats på kandidatnivå som har en praktisk ansats och syftar till att produktutveckla för att lösa ett vardagsproblem med arbetskläder som slits ojämnt och därför ofta kasseras i förtid. Nyttan av rapporten är både en tidsbesparing för alla som använder arbetsbyxor som ofta slits sönder i förtid samt den sett ur ett mlijöperspektiv då livslängden för arbetsbyxan utökas när den lagas. För att uppnå detta är det av största vikt att produkten samt applikationen är okomplicerad. Ett antal olika dubbelhäftande tape (adhesive) och smältfilmslim (termoplastiska polyuretaner TPU) har satts samman med tre olika typer av textila varukonstruktioner och textila material, varptrikå i polyester, polyestertwill och bomullstwill. De textila varukonstruktioner som tagits fram för att sättas samman med adhesivet och limfilmen har valts för att testa huruvida den textila strukturen påverkar vidhäftningen. Det material som har valts ut, för att applicera de olika prototyperna av reparationsmaterialet på, är samma bomullstwill som återfinns bland de textila varukonstruktionerna. Av vår marknadsundersökning kan man utläsa att bomullstwill är ett av de vanligast förekommande materialen och textila varukonstruktionerna i ledande producenters arbetsbyxor. Tester har utförts i fem steg och två testomgångar baserat på “Textiles Domestic washing and drying procedures for textile testing”, ISO standard 6330:2012 och med tydliga beskrivningar och illustrationer för att säkerställa kredibiliteten av resultatet. Ett manuellt dragtest har utförts för att efterlikna de påfrestningar produkten behöver utstå under använding. Resultaten av rapporten visar att det går att konstruera ett textilt reparationsmaterial med mycket god vidhäftning och en okomplicerad applikation.

Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur Auslegung geklebter Karosserie-Mischbaustrukturen. Die derzeit verwendeten Strukturklebstoffe genügen komplexen mechanischen und schon im Fertigungsprozess hohen thermischen Beanspruchungen. Die Beschreibung der physikalischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften des Klebstoffs über den gesamten Prozess hinweg ist für die Auslegung der Klebverbindung vor allem in Mischbaustrukturen entscheidend. Temperaturen von bis zu 200 °C im KTL-Lacktrocknungsprozess führen zum einen zur Vernetzung der Klebstoffe, zum anderen aber auch zur thermischen Ausdehnung der artfremden Werkstoffpaarungen. Die so auftretenden Relativverschiebungen in großflächigen, geklebten Mischbaustrukturen können aufgrund der in dieser Arbeit vorgestellten Vorgehensweise schon in der Konzeptphase numerisch berechnet und die damit verbundenen bleibenden Deformationen sowie festigkeitsrelevanten Bereiche in der Klebschicht prognostiziert werden. Für die Dimensionierung der Klebverbindungen ist hiermit ein Nachweis der temperatur- und vernetzungsgradabhängigen Klebstofffestigkeit unter mehrachsiger Beanspruchung erbracht worden.

Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur Auslegung geklebter Karosserie-Mischbaustrukturen. Die derzeit verwendeten Strukturklebstoffe genügen komplexen mechanischen und schon im Fertigungsprozess hohen thermischen Beanspruchungen. Die Beschreibung der physikalischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften des Klebstoffs über den gesamten Prozess hinweg ist für die Auslegung der Klebverbindung vor allem in Mischbaustrukturen entscheidend. Temperaturen von bis zu 200 °C im KTL-Lacktrocknungsprozess führen zum einen zur Vernetzung der Klebstoffe, zum anderen aber auch zur thermischen Ausdehnung der artfremden Werkstoffpaarungen. Die so auftretenden Relativverschiebungen in großflächigen, geklebten Mischbaustrukturen können aufgrund der in dieser Arbeit vorgestellten Vorgehensweise schon in der Konzeptphase numerisch berechnet und die damit verbundenen bleibenden Deformationen sowie festigkeitsrelevanten Bereiche in der Klebschicht prognostiziert werden. Für die Dimensionierung der Klebverbindungen ist hiermit ein Nachweis der temperatur- und vernetzungsgradabhängigen Klebstofffestigkeit unter mehrachsiger Beanspruchung erbracht worden.

Syfte: Syftet med föreliggande in-vitro studie är att undersöka olika kompositbaserade reparationssystem och dess bindningsstyrka till porslin för metallkeramiska konstruktioner. Material och metod: Metallstavar tillverkades via CAD/CAM i CoCr (5.0x5.0x15.0mm) kortsidan förbehandlades genom sandblästring (aluminumoxid, 250 µm), ångblästring, oxidation, sandblästring och ångblästring. Fältspatporslin applicerades enligt följande: opak, dentin, emalj, till höjden av 1.2 ± 0.2 mm. Porslinsytorna slipades med sandpapper, 600-, 800-, 1200-kornstorlek kiselkarbid. Fem grupper (n=15) gav totalt 75 provkroppar. På vardera provkropp applicerades adhesiv samt kompositmaterial enligt fabrikanternas anvisningar (Kuraray, Kulzer, Voco, Ivoclar) inklusive kontrollgrupp som etsades med fluorvätesyra (Ultradent). Samtliga provkroppar termocyklades (5000 cykler, mellan 5°C och 55°C) före/efter applicering av kompositmaterial. Skjuvkraftstest utfördes på alla provkroppar med belastningshastighet 0.5 mm/min. Frakturanalys utfördes där brottytorna delades in i adhesiv-, kohesiv- eller mixfraktur. Resultaten analyserades med one-way ANOVA, Tukey´s test med signifikansnivån α=0.05. Resultat: Fluorvätesyra påvisade en signifikant högre bindningsstyrka 11.32 ± 4.28  MPa i jämförelse med övriga grupper (p<0.01). Övriga gruppers medelvärde var mellan 2.61 ± 1.36 till 3.96 ± 2.85 MPa. Det fanns ingen signifikant skillnad mellan de övriga grupperna. Samtliga grupper fick adhesiva frakturer, men Voco-gruppen uppvisade även mixfrakturer.  Slutsats: Samtliga reparationssystem visar på låg bindningsstyrka och baserat på resultaten kan det inte rekommenderas. Förbehandling av porslinsyta med fluorvätesyra i kombination med silan resulterar i högst bindningsstyrka till komposit. Värdet är trots allt lågt för en god långtidsprognos, men det enda som kan rekommenderas. Det faktum att fluorvätesyra har giftiga egenskaper vore det lämpligt att fortsätta utvecklingen av reparationssystem för att hitta ett lämpligt alternativ. / Purpose: The purpose of this study is to investigate different repair systems and their bond strength to porcelain for metal-ceramic constructions. Material and method: Metal were manufactured by CAD / CAM in CoCr (5.0x5.0x15.0mm), was pretreated with sandblasting (alumina, 250 µm), steam blasting, oxidation, sandblasting and steam blasting. Feldspar porcelain was applied according to the following steps: opaque, dentin, enamel, selfglaze to a final porcelain height of 1.2 ± 0.2 mm. The porcelain surfaces were groud with silicon carbide sandpaper, 600-, 800-, 1200-grain size. Five groups (n = 15) in a total of 75 specimens. Adhesives and composite materials were applied to each group according to the instructions of the various manufacturers  (Kuraray, Kulzer, Voco, Ivoclar, Ultradent, Etching with hydrofluoric acid). All specimens were thermocycled (5000 cycles) in two water baths between 5 ° C and 55 ° C before and after application of composite material. Shear bond strength test was performed on all specimens with a load speed of 0.5 mm / min and the bond strength was reported in MPa. Fracture analysis was performed where the fracture surfaces were divided into adhesive, cohesive or mixed fracture. The results were analyzed with one-way ANOVA, Tukey´s test with significance level α= 0.05. Result: The result clearly showed that hydrofluoric acid had a significantly higher bond strength of 11.32 ± 4.28 MPa compared to the other groups (p <0.01). The mean value of the other groups was between 2.61 ± 1.36 to 3.96 ± 2.85 MPa, with  no significant difference between the groups. All groups had adhesive fractures, but the Voco-group also showed mixed fractures. Conclusion: The study concludes that all repair systems have a low bond strength and based on the results can’t be recommended. Pretreatment of the porcelain surface with hydrofluoric acid in combination with silan results in the highest bond strength to composite, the bond strength is still too low for long-term use, but the only one that can be recommended. However hydrofluoric acid is highly toxic which require further research in the field in order to develop reparation systems with suitable properties.

En av grundpelarna i alla hållbara system är införandet av en cirkulär ekonomi, som främjar återanvändning och återvinning av material. Plast är en av i utmaning i detta avseende på grund av den stora produktionsvolymen variation i sorter och långsamma nedbrytn. Ett förslag till lösning på dessa problem, som det har forskats allt mer om under de senaste decennierna, är att ersätta syntetiska plaster med lämpliga biobaserade alternativ. Detta arbete syftade till att utforska två möjligheter i detta avseende, (1) Transparent trä (TW) och (2) Lim för trä från en förnybar källa.  Utvärderingen av chitosan som ersättning för de syntetiska delarna av dessa material var det primära syftet med denna studie. TW utnyttjar de inneboende önskvärda egenskaperna hos trä och ökar dess användningsområden genom att ändra dess optiska egenskaper, men behöver en impregneringsmatris, som är en syntetisk polymer, för sin tillverkning. I detta arbete studerades variationen av kitosanimpregnering med tryck och torkningsförhållanden. Mikroskopi, gravimetri, kontaktvinkel och dynamisk mekanisk analys användes för att mäta effektiviteten hos de utvecklade metoderna. Alternativ till syntetiska lim för trä och träkompositer behövs på grund av problem med toxicitet. Chitosans användbarhet som lim för trä har dokumenterats i stor utsträckning. Det har dock inte gjorts så mycket arbete med trälaminat, som valdes som en ett sekundärt fokus för detta arbete. Testning av limmet utfördes med hjälp av skjuvmätningar. Resultaten visade att kitosan, istället för att infiltrera trästrukturen, främst deponerades på dess yta och specifika tester för att bestämma laminatets hållfasthet föll utanför ramen för denna studie. / One of the mainstays of any sustainable system is the implementation of a circular economy, which promotes the reuse and recycling of materials. Plastics are one of the most problematic entities in this regard because of the sheer scale of production, their variety, and their recalcitrant nature. A proposed solution to this problem, one which has seen increasing research in the past decades, is replacing synthetic plastics with suitable bio-based alternatives. This work aimed to explore two possibilities in this regard, (1) Transparent wood (TW) and (2) Adhesives for wood. Evaluating the utility of chitosan as a replacement for the synthetic portions of these materials was the primary aim of this study. TW utilizes the inherently desirable properties of wood and increases its avenues of application by changing its optical properties but needs an impregnation matrix, which is a synthetic polymer, for fabrication. This work studied the variation of chitosan impregnation with pressure and drying conditions. Microscopy, gravimetry, water contact angle and dynamic mechanical analysis were used to gauge the efficacy of our methods. Alternatives to synthetic adhesives for wood and wood-composites are needed because of their associated problems with toxicity. Chitosan’s utility as an adhesive for wood has been documented to a considerable extent. However, not much work has been done with wood laminates, which were chosen as a secondary focal point of this work. Adhesive testing was carried out via lap-shear measurements. Results indicated that chitosan, instead of infiltrating the wood structure, was primarily deposited on its surface and specific tests for determining laminate strength fell out of the scope of this study.

Wear is a commonly occurring degradation mechanism for materials and components in the rock drilling industry. The wear can occur by either abrasion or adhesive wear. Further corrosion and presence of water or other lubricating fluids with or without particles may influence the behavior. Which mechanism, or mechanisms, and under which conditions it occurs, as well as the relative wear rate is dependent on the actual operating conditions for the component. In the present study, commonly available and general test methods for wear on high-alloy carbon steel has been analyzed. The project has been carried out through literature reviews and study visits at the tribology laboratory at KTH and at the Angstroms laboratory at Uppsala University. The present study indicates that it is difficult to suggest a feasible test method that is possible to use for all different situations of the wear that may occur. A test adapted to the actual situation is required to achieve a proper wear rate comparable to the wear rate in a real application.  According to the requirements from Ovako AB, a test that is general, cost effective and can be used when developing steel with higher wear-resistance, following wear testing methods has been compared: a pin-on-disk apparatus, a dry/wet sand/rubber wheel, a dry/wet sand/steel wheel, a tumbling mill, a particle erosion rig, a solid particle impingement using gas jets and a grinding machine. The tumbling mill, the grinder and the “Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-On- Disk Apparatus” correspond to the requirements best. Ovako AB is recommended to continue the work with these testing methods. / Nötning är en vanlig mekanism som orsakar nedbrytning på material i gruvindustrin. Nötningen kan förekomma som abrasiv eller adhesiv nötning. Korrosion och närvaro av vatten eller andra smörjande vätskor med eller utan lösa partiklar kan påverka beteendet. Den eller de mekanismer som styr nötningen såväl som nötningstalet beror på de aktuella förhållanden vilka materialet eller materialen verkar i. I denna studie har en generell testmetod för att utvärdera nötning på höglegerat kolstål har undersökts. Arbetet har genomförts genom litteratursökning samt studiebesök vid tribologiska laboratoriet på KTH samt på Ångströmska i Uppsala. Utifrån arbetet har det visat sig att det inte förekommer några generella nötningstest för alla applikationer, då det krävs ett test som är anpassat efter verkligheten för att få ut korrekt nötningstal. Utifrån Ovako ABs önskemål om ett generellt test som är ekonomiskt hållbart samt kan användas för att utveckla nötningsbeständigheten i de stål där nötning förekommer har följande testmetoder jämförts: pinne/skiva-maskin, blött/torrt sand/gummihjul, blött/torrt sand/stålhjul, roterande trumma, ”Erofugen”, partikelsprutare och en slipmaskin. De test som motsvarar kravprofilen bäst är den roterande trumman, slipmaskinen samt den standardiserade pinne/skiva-maskinen. Utifrån dessa testmetoder rekommenderas Ovako AB att fortsätta arbetet.

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.

Laserpåsvetsning och laserytimpregnering är additiva tillverkningsmetoder som kan användas för att förlängakomponenters livslängd och specialanpassa ytor med avseende på friktions-, slitage- och korrosionsegenskaper.Duroc Laser Coating i Luleå är störst i Sverige på laserytbehandlingar men saknar objektiv data på friktionsoch nötningsegenskaperna hos de laserpåsvetsade materialen vilket har varit det huvudsakliga målet med dettaarbete att ta fram.Tolv material, varav tre referensstål för jämförelse, har testats enligt en något modifierad ASTM G132 standard avseende tvåkroppsabrasion. Resultaten visade att det abrasiva nötningsmotståndet ökade med ökandehårdhet. Tre material med karbidpartiklar i ytskiktet uppvisade överlägset högst nötningsmotstånd. Ytornahar undersökts med svepelektronmikroskop och ytprofileringsmätningar efter testerna för att karakterisera debakomliggande nötningsmekanismerna.Materialens mikrostruktur, hårdhet och deformationshärdning närmast ytan efter abrasiv nötningsprovninghar undersökts. De mjukaste materialens mikrostruktur hade deformerats i glidriktningen medans resterandematerials mikrostruktur var opåverkad. Koboltlegeringarna uppvisade högst deformationshärdning.Åtta material, varav två referensstål, har testats enligt ASTM G99 i en pin-on-disk uppställning för att undersöka adhesivt nötningsmotstånd och friktionsegenskaper med lagerstål som mötande material. Resultatenvisade att de tre koboltbaserade legeringarna som testades hade lägst och stabilast friktion med minst materialöverföring, medans ett brons som testades hade högst friktion och materialöverföring. Ett rostfritt stål hadelägst nötning.Målen med arbetet har uppnåtts och den tribologiska prestandan har kartlagts för de material som ingått iarbetet. Metodiken som tagits fram under arbetets gång kan även användas för att göra ytterligare materialkarakterisering i framtiden.

Hard chrome exhibit hardness of about 70 HRC and lubricity that prevents seizing and galling and is therefore the common first choice for engineers to reduce friction and minimize wear. These properties enable engineering applications such as cutting and drilling, especially in manufacturing, production and consumer good industries. Hard chrome has a wide set of functions as being decorative, corrosion resistant and ease cleaning procedures. Hence, electroplating is a common process to synthesize hard chrome butthis process is banned by EU due to the rise of hazardous components. However, the need for alternative material is at rise but, fundamental issues for hard chrome are yet to be solved. The purpose of the work is to develop atomic structures for two systems using different programs such as OpenMX, VESTA and Ovito. The goal is to identify atomic wear mechanisms of hard chrome in an ideal system (Al2O3- Cr) and a real system (Al2O3 - Cr2O3) using density functional theory (DFT). These two systems are analyzed since every surface oxidises in air (real system) and under increased mechanical loads the pristine surface of hard chrome (ideal system) can be exposed to the counter body (Al2O3). DFT based molecular dynamics simulations are carried out at a temperature of 300 K and a sliding speed of 10 ms−1. The simulation interval is 0-15000 fs and radial distribution function (RDF) is employed to analyse the atomic wear mechanisms. Both systems start to show adhesive wear due to amorphization, mixed with signs of abrasive wear on the atomic scale. The systems are further analyzed using electron density distribution (EDD), that plots electronic structures enhancing the analyse of different type of bondstaking place. The bulk structures mainly show covalent bonds with ionic and metallic bonds less represented. Furthermore, same observations have been made for the interfaces of the ideal and real system. / Hårdkrom uppvisar hårdhet på ungefär 70 HRC och en smörjförmåga som förhindrar nötning och är därför det vanliga första valet för ingenjörer att minska friktionen och minimera slitaget. Dessa egenskaper möjliggör tekniska tillämpningar, såsom skärning och borrning, särskilt inom tillverknings, produktions och konsumentvaruindustrin. Hårdkrom har ett brett användningsområde och flera egenskaper såsom att vara dekorativ, korrosionsbeständig och underlätta rengöringsprocedurer. Därav är galvanisering en vanlig process för att syntetisera hårdkrom, men denna process är förbjuden av EU på grund av utsläpp av farliga komponenter. Behovet av alternativt material är vid uppgång men, de grundläggande problemen för hård krom är ännu inte lösta. Syftet med arbetet är att ta fram atom strukturer för två system med hjälp av olika program, såsom OpenMX, VESTA och Ovito. Målet är att identifiera vilken typ av nötning som sker på hårdkrom i ett idealt system (Al2O3- Cr) och i ett verkligt system (Al2O3- Cr2O3) genom att använda täthetsfunktionalteorin (DFT). Dessa två system analyseras eftersom varje yta oxiderar i luften (verkligt system) och under ökade mekaniska belastningar kan den orörda ytan av hårtkrom (idealiskt system) exponeras för motkroppen (Al2O3). DFT simuleringar är skapade med en temperatur på 300 K och en glidningshastighet på 10 ms−1. Simulerings intervallet är från 0-15000 fs och med hjälp av radiell fördelningsfunktion (RDF) analyseras de atomiska nötnings mekanismerna. Båda systemen börjar visa adhesiv nötning på grund av amorfisering, samt ett tecken på abrasiv nötning på en atomisk skala. Systemen analyseras vidare med användning av elektrondensitetsfördelning (EDD) som plottar elektroniska strukturer vilket förbättrar analysen av olika typer av bindningar som äger rum. Bulkstrukturerna visar huvudsaklig en kovalent bindning med joniska och metalliska bindningar mindre representerade. Samma observationer har gjorts för gränssnitten mellan det ideala och verkliga systemet.