The purpose of this thesis work is to evaluate how the physical behaviour of a pipe bend is affected by the pipe bending procedure. Effects such as initial ovalization, thinning, thickening and plastic hardening from the bending procedure are examined and the mechanical properties of pipe bends containing these effects are investigated. This has been evaluated by creating a detailed Finite Element model of a pipe that is being bent. Then the differences compared to a bent tube in a virgin state, so called Elbow elements and an analytical in-house program have been evaluated. The virgin state refers to a model of a pipe that is bent from the beginning, thus having a homogeneous thickness and not containing any plastic hardening. The Elbow element is a calculationally cheap element, specially developed for accurate calculations of pipe bends in an initially virgin state. The goal with the thesis work is to get a better picture of what happens to a pipe as it is being bent, how this affects the mechanical properties and to evaluate the possibility to develop an easy method for taking these effects into account when using the Elbow element. This report describes the layout of the work and how the detailed FE-model has been constructed. One step to being able to use the Elbow element with respect to changes in shape and plastic hardening from the manufacturing process has been presented, the differences are though considered being too big to be able to use the Elbow elements with enough confidence in the results. The problems that remain are presented and discussed and proposals for further work are presented.

<p>The purpose of this thesis work is to evaluate how the physical behaviour of a pipe bend is affected by the pipe bending procedure. Effects such as initial ovalization, thinning, thickening and plastic hardening from the bending procedure are examined and the mechanical properties of pipe bends containing these effects are investigated.</p><p>This has been evaluated by creating a detailed Finite Element model of a pipe that is being bent. Then the differences compared to a bent tube in a virgin state, so called Elbow elements and an analytical in-house program have been evaluated. The virgin state refers to a model of a pipe that is bent from the beginning, thus having a homogeneous thickness and not containing any plastic hardening. The Elbow element is a calculationally cheap element, specially developed for accurate calculations of pipe bends in an initially virgin state.</p><p>The goal with the thesis work is to get a better picture of what happens to a pipe as it is being bent, how this affects the mechanical properties and to evaluate the possibility to develop an easy method for taking these effects into account when using the Elbow element.</p><p>This report describes the layout of the work and how the detailed FE-model has been constructed. One step to being able to use the Elbow element with respect to changes in shape and plastic hardening from the manufacturing process has been presented, the differences are though considered being too big to be able to use the Elbow elements with enough confidence in the results. The problems that remain are presented and discussed and proposals for further work are presented.</p>

Innehållet i denna rapport är ett resultat av ett moment i utbildningen till Utvecklingsingenjör i Maskinteknik. Arbetet har skett genom ett samarbete mellan Linus Adolfsen, Kockums AB och Blekinge Tekniska Högskola. Rapporten behandlar i stort två moment, ett praktiskt och ett teoretiskt. Den första delen, den praktiska, gick ut på att finna en metod för att överbrygga steget från modell till verklighet på ett effektivt sätt. Detta resulterade i en egenutvecklad programvara som kan läsa in utdatafilen från Tribon (CAD programvara) och översätta detta till en programfil för Herber CNC 90 bockningsmaskin. Den andra delen är teoretisk och är en analys av verksamheten utifrån perspektivet att medge förtillverkning. Resultatet blev en analys av den berörda verksamheten med förslag på hur man ska åtgärda de problem och hinder som finns idag. Det gav även stort upphov till förslag på vidare studier.

One of the most fundamental manufacturing processes is the simple bending of rods and wire. Although a simple process, when performed manually it can become a burdensome and repetitive workload with scattered results. Automation today has allowed these kind of processes to be automated, although the machines can be complicated to program. This report contains the construction and result of a machine capable of feeding, bending in three dimensions and cutting steel wires with diameters up to 1 mm. Furthermore the functions of the machine are managed with a handheld controller where the operator has the ability to control and record objects to be produced. The projects resulted in a wire bender that fulfills the goals of the project. It was noticed that some large error in angles occurred between the original model and the copies of it. Therefore the repeatability is quite poor while the precision in the copies is considerably better. / En av de mest fundamentala tillverkningsmetoderna är bockning av stänger och tråd. Även om det är en simpel process blir det ett betungande och repetitivt arbete om det utförs manuellt med spridda resultat. Automation idag tillåter dessa typer av processer att blir automatiserade, dock kan maskinerna vara komplicerade att programmera. Denna rapport behandlar konstruktion och resultat av en maskin kapabel till att mata fram, bocka i tre dimensioner samt kapa ståltråd med en diameter upp till 1 mm. Maskinens funktioner styrs med en handkontroll. Med den kan operatören även spela in former för att sedan ha möjligheten tillåta maskinen reproducera dessa. Projektet resulterade i en trådbockare som uppfyller de mål som satts upp för projektet. Det noterades att det existerade fel i bockningsvinklarna mellan orginalmodellen och dess kopior. Därav kan repeterbarheten sägas vara dålig medan precisionen i kopiorna var betydligt bättre.

Fuel channels are used to keep the components of a nuclear fuel bundle in place. The fuel channel of a new nuclear fuel which is being developed at Westinghouse has a complex geometry which creates challenges in the manufacturing process. FE simulations were developed of a two-stage forming process of the fuel channel. Three different simulations were developed, a simulation of the pre-bending, a simplified simulation of bending, and a combined simulation of the two-stage process of pre-bending and bending. The simulations were done in Ansys Workbench. The simulations of the pre-bending could be validated against experimental results. The simulations of the bending showed significant differences in results compared to experiments. A few different sources of error were investigated due to the difference in results. / Höljerör omsluter kärnbränslet i en kärnreaktor och håller komponenterna i bränslepaketet på plats. Höljeröret av ett nytt kärnbränsle som utvecklas på Westinghouse har en komplex geometri som skapar utmaningar i tillverkningsprocessen. FE simuleringar av en tvåstegsprocess av bockningen av höljeröret utvecklades. Tre typer av simuleringar utvecklades, en simulering av förbockningen, en förenklad simulering av bockningen, och en simulering av den kombinerade förbockningen och bockning. Simuleringarna gjordes i Ansys Workbench. Förbockningssimuleringarna kunde valideras mot experiment. Bockningssimuleringen visade dock signifikanta skillnader i resultat gentemot experiment. Några olika felkällor undersöktes på grund av skillnaderna i resultat.

No description available.

The purpose of this report is to evaluate the hardness and microstructure in bent and welded samples of Alloy 718. The results will be used by GKN aerospace to evaluate the simulated values of the production process of vines in a jet engine. In total, eleven samples from three different production chains are evaluated. All samples are bent and go through different stages within the production including bending, solution treatment and welding. The samples are cut and mounted in bakelite then polished and etched in order for the microstructure to be seen and evaluated. Hardness tests were made on the mounts to evaluate how bending, solution treatment and welding affects the hardness. The bent samples without the solution treatment became harder depending on the amount of cold deformation. The amount of cold deformation controls how fast the material recrystallizes during subsequent solution treatment. During the solution treatment, the δ-phase (Ni3Nb) is precipitated in the grain boundaries which prevents a coarser grain size and therefore promotes a smaller grain size.  The laser weld creates a small HAZ (heat affected zone) that becomes softer because the heat dissolves the δ-phase which therefore triggers the grains to grow. The weld consists of eutectic γ-dendrites with interdendritic pools of alloying elements. After the solution treatment, many needle shaped δ-phases arise from the pools and HAZ. The hardness measurements were tested on a manual machine which makes potential human error important to consider when the measurements are evaluated. When the grain size measurements are done on the solution treated samples, the grain boundaries can be difficult to determine because the δ-phases and twins create wide and incorrect boundaries. The results will be used by GKN Aerospace in order to verify their simulations. The heterogenic material after solution treatment will probably be studied further. / Syftet med projektet är att undersöka hårdhet och mikrostruktur i bockade och svetsade prover tillverkade av Alloy 718. Totalt undersöks elva stycken prover som är tillverkade på olika sätt enligt tre tillverkningskedjor. Alla provbitar är bockade och har sedan genomgått olika många steg i tillverkningen som består utav bockning, upplösningsbehandling och svets. Genom att kapa upp provbitarna i mindre bitar, baka in de i bakelit och etsa de studerades mikrostrukturen och hur den påverkas av bockning, upplösningsbehandling och svets. Vidare gjordes hårdhetsmätningar över olika delar av proven för att undersöka hur mycket hårdare materialet blir vid kalldeformation och hur upplösningsbehandling och svets påverkar hårdheten i Alloy 718. Endast bockade prov blir hårdare beroende på hur mycket kalldeformation provbiten har utsatts för. Hur mycket provet har deformerats styr hur snabbt rekristallisationen sker vid en efterföljande upplösningsbehandling. Under upplösningsbehandlingen utskiljs även δ-fas (Ni3Nb) i korngränser vilket främjar en mindre kornstorlek. Lasersvetsen ger ett litet värmepåverkat område men värmen från svetsen bidrar till att δ-fasen löses upp och större korn bildas. Svetsen består av långa eutektiska γ-dendriter med interdendritiska poler av mycket legeringsämnen. Vid upplösningsbehandling efter utförd svets bildas det δ-fas i de värmepåverkade och i svetsen. Hårdhetsmätningarna har utförts på en manuell hårdhetsmaskin vilket innebär att felmarginalen blir större då den mänskliga felfaktorn spelar en stor roll. Vid beräkning av kornstorlek har det varit svårt att utskilja vad som är en korngräns i upplösningsbehandlade prov då mängden δ-fas efter upplösningsbehandling ger tjocka korngränser.  Resultaten kommer användas av GKN Aerospace för att verifiera sina simulationer. Det heterogena materialet efter upplösningsbehandlingen kommer troligtvis studeras vidare.

A hydraulic bending tool is used in the manufacturing of transformer windings at Hitachi ABB Power Grids. This tool is used to create a pitch between the turns in the winding, a process which demands very strict tolerances during bending. Hitachi/ABB believes that the current tool is quite inconvenient and, in some cases, dangerous to use. This is due to the tool's hydraulic hoses which causes potential risks of tripping and a risk of leaking pressurized hydraulic fluid. A potential solution to this problem was identified to be a redesign of the tool where the hydraulic system is replaced by an electrical system with batteries as the power source. Using interviews, experiments and literature reviews, user and product requirements specifications were formulated. These laid the foundation for the concept generation that followed where concepts were developed for different parts of the tool. These concepts were evaluated and then passed on to a concept combination matrix where different configurations were developed. The configurations were scored in a Pugh matrix which ultimately led to a final concept choice. This concept was then further developed with appropriate calculations and investigations, as well as a complete 3D-CAD modeling. The result was a complete solution that was equipped with batteries, an electro-hydraulic actuator as well as a control system for the stroke of the actuator. Evaluation of the tool’s performance and weight as well as cost calculations were made to compare the new design with the old one. The battery-powered bending tool proved to be a good replacement for the hydraulic bending tool. The weight and price increased slightly compared to the old one, but it was considered that the new tool generally fulfilled the needs and requirements that were presented in the beginning of the study. / Vid tillverkning av transformatorlindningar på Hitachi/ABB används ett hydrauliskt bockverktyg. Detta verktyg används för att skapa en stigning mellan varven i lindningen, denna process ställer mycket höga krav på toleransen vid bockningen. Hitachi/ABB anser att verktyget i dagsläget är otympligt och i vissa fall farligt att använda, detta beror på verktygets hydraulslangar som både utgör en snubbelrisk samt en risk för läckande hydraulolja. En potentiell lösning på detta problem identifierades att vara en omkonstruktion av verktyget där hydraulsystemet byts ut mot ett elektriskt system med batterier som kraftkälla. Med hjälp av intervjuer, experiment och litteraturstudier formulerades användar- och produktkravspecifikationer. Dessa lade grunden till den konceptgenerering som följde där koncept togs fram för olika delar i verktyget. Dessa koncept utvärderades och fördes sedan vidare till en konceptkombinationstabell där olika konfigureringar togs fram. Konfigureringarna poängsattes i en Pughmatris vilket slutligen ledde till ett slutgiltigt konceptval. Detta koncept vidareutvecklades sedan med lämpliga beräkningar och undersökningar, samt en komplett 3D-CAD modellering.Resultatet blev en komplett lösning som bestyckades med batterier, ett elektrohydrauliskt ställdon samt ett styrsystem för verktygets slaglängd. Utvärdering av prestanda samt vikt- och kostnadsberäkningar gjordes för att jämföra den nya konstruktionen med den gamla. Det batteridrivna bockverktyget visade sig vara en god ersättare till det hydrauliska bockverktyget. Vikten och priset steg något men det ansågs att verktyget över lag uppfyllde de krav och önskemål som ställts under arbetet.

Kundanpassning är ett ökande problem för tillverkare och det gäller även för Zetterbergs därproblemet nu är att konstruera lastbilsprodukter som ska passa till alla kunder vars lastbils-fabrikat varierar. Syftet med studien var att utveckla CAD-modeller för en ljusanordning medbred kundanpassning, lågt komponentantal och mindre skador vid tillämpning.För att utföra arbetet användes teori inom DFM (Design For Manufacturing), regelverk ochde tillverkningsmetoder som fanns till godo hos företaget. Datainsamlingen bestod av inter-vjuer, litteraturstudier och observationer. Arbetet följde en generell produktutvecklingspro-cess som började med konceptgenerering. Valet av vinnande koncept för vidareutvecklingbestämdes med Pughs matris. Vidareutvecklingen utfördes i Solidworks där även FEM-ana-lyser och topologioptimerings-analyser utfördes i syfte att förbättra konstruktionerna utanatt förlora hållfasthet och vibrationskänslighet.Resultatet blev två CAD-ritade ljusanordningar vars vikt var lägre än den nuvarande anord-ningen. Distansen mellan skadepunkter och lastbilens ände ökade jämfört med originalet. Enav konstruktionerna hade färre komponenter än originalet. De resulterande ljusanordning-arna visade goda egenskaper, men det finns rum för korrigeringar, som delvis missades imån av tidsbrist. Vidare var de utförda FEM-analyser och topologioptimeringar förenklingarav verkligheten och därför är det svårt att bedöma om dessa adekvat representerar praktiskanvändbarhet utan verkliga tester. Det är därför av framtida intresse att tillverka ljusanord-ningarna i resultatet och testa prestandan i verkliga scenarion, men också för att identifieraeventuella tillverkning och monteringsproblem som omedvetet har negligerats. / Product-customization is a growing problem for manufacturers which is also true for Zetterbergs where the problem currently is to construct lorry products that fit the customers varying lorry-types. The purpose of the study is to develop CAD-models for a back light ordinance with broad customer adaptability, lower assembly component quantity and less damage occurrence during use of the product. To complete the task, design theory including DFM (Design For Manufacturing), manufacturing methods available at the company and regulatory limitations were researched. The data collection consisted of interviews, literature studies and observations. The work followed a general product development process that began with concept generation. Choosing the winning concepts for further development was done through Pugh’s decision matrix. Further development was conducted in SolidWorks where FEM analyses and topology optimizations also were conducted with the purpose of improving the constructions without losing strength and vibratory properties. The result of the study were two light ordinances with their respective construction drawings. The weight of the two ordinances were lower than the original. The distance between damage-points and the endpoint of the lorries both increased. One construction had lower component quantity than the original. Both constructions showed good characteristics. There is room for improvement however as some aspects may have been missed due to time restrictions. Furthermore, the FEM and topology analyses were simplifications of reality. It would be valuable to create real prototypes from the result and conduct tests in more realistic scenarios and simultaneously identify subconsciously neglected manufacturing and assembly issues.

In general, bending and punching machines are large-scale equipment commonly used in factories or industries for mass production purposes. In this project, the opportunity to develop a smaller-scale multifunctional tool that can perform the same functions through manual force is investigated. This will be fulfilled by offering an alternative solution that combines both functionalities within a single tool. The aim is to design and construct a user-friendly multi-tool capable of bending and punching thin EN- AW 1050 H24 aluminum sheets using manual force. The research questions were answered through a combination of qualitative and quantitative research methods, including interviews, workshops, benchmarking, and FEM analysis. An iterative product development process was employed to establish a detailed specification for the multifunctional tool. Several concepts for the multifunctional tool were developed based on the defined specification, and the final concept was selected using a morphological matrix and concept screening. The tool was manufactured using cutting processes and additive manufacturing techniques. The resulting tool successfully achieved functionality for bending aluminum sheets up to 1.5 mm in thickness, enabling bends at 90° or 45° angles. Through the implementation of the project's methods and analyses, a finalized product meeting the majority of the specification requirements was produced, proving to be functional for bending. However, the punching functionality requires further development due to budget and scheduling constraints, which limited the attainable level of full functionality. To facilitate tool usage, an instruction manual was created, providing users with information on operation, maintenance, and the production of new tools. / Vanligtvis är bocknings- och stansningsmaskiner stora och används i verkstäder eller industrier för massproduktion. I detta projekt undersöks möjligheten att utveckla ett multifunktionellt verktyg i mindre skala för att utföra samma funktioner med hjälp av handkraft. Detta genom att erbjuda en alternativ lösning där de båda funktionerna är kombinerade i samma verktyg. Syftet är att utveckla och konstruera ett lättanvändligt multiverktyg för bockning och stansning av tunn aluminiumplåt EN-AW 1050 H24 med hjälp av handkraft. Frågeställningarna besvarades genom både kvalitativa- och kvantitativa forskningsmetoder genom bland annat intervjuer, workshops, benchmarking och FEM-analyser. Genom en iterativ produktutvecklingsprocess fastställdes en detaljerad kravspecifikation för det multifunktionella verktyget. Utifrån den definierade kravspecifikation utvecklades flera koncept för ett multifunktionellt verktyg där det slutgiltiga konceptet valdes med hjälp av morfologisk matris och konceptsållning. Verktyget framställdes med hjälp av skärande bearbetning samt additiv tillverkning. Det framställda verktyget var funktionellt för bockning av aluminiumplåtar upp till 1,5 mm tjocklek och möjliggjorde bockning till 90° eller 45°. Genom projektets metoder och analyser framställdes en färdig produkt som uppfyllde merparten av kravspecifikationen och är funktionell för bockning. Funktionen för stansning behöver däremot vidare utveckling då budget och tidsplan var en stor faktor som inte möjliggjorde full funktionalitet. För att underlätta användningen av verktyget skapades även ett instruktionsblad som tillhandahåller användaren med information om användning, underhåll och tillverkning av nya verktyg.