<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>

<p>För det multinationella företaget är det rimligtvis en stor utmaning att kunna ta hänsyn till såväl den lokala som den globala dimensionen. Förevarande uppsats syftar till att kartlägga hur organisk processorientering fungerar som styrform i en global kundorienterad koncern. Med utgångspunkt i vald teori formuleras en tes med innebörden att denna styrform förväntas vara lämplig för en global verksamhet där stora krav på kundfokus, flexibilitet och anpassningsbarhet ställs. Samtidigt förväntas den försvåra integrationen av koncernens dotterbolag.</p><p>Studien genomfördes genom att undersöka hur skärverktygstillverkaren Sandvik Coromant organiserar sin globala verksamhet med dotterbolag i 130 länder. Intervjuer har genomförts med beslutsfattare vid huvudkontoret, på tre dotterbolag samt med en globalt kundansvarig. Utifrån en tematisering av intervjumaterialet dras följande slutsatser:</p><p>Organisk processorientering tycks vara en användbar styrform för den globala kundorienterade koncernen och kräver relativt autonoma dotterbolag. På grund av det integrationsproblem som tenderar att uppstå till följd av autonomin samt ett komplext inbördes beroende som inte är uppenbart för de lokala organisationerna, krävs emellertid att koncernen är organiskt processorienterad även i den laterala dimensionen.  I Sandvik Coromant koordineras verksamheten således genom ett horisontellt styrt, globalt Key Account Management-system samt väl etablerade nätverk mellan dotterbolagscheferna. Detta tycks resultera i att beroendet synliggörs och dotterbolagen motiveras att se till helheten. På så sätt kan integration underlättas utan att differentieringen samordnas bort och hänsyn tas till såväl den lokala som den globala dimensionen.</p>

För det multinationella företaget är det rimligtvis en stor utmaning att kunna ta hänsyn till såväl den lokala som den globala dimensionen. Förevarande uppsats syftar till att kartlägga hur organisk processorientering fungerar som styrform i en global kundorienterad koncern. Med utgångspunkt i vald teori formuleras en tes med innebörden att denna styrform förväntas vara lämplig för en global verksamhet där stora krav på kundfokus, flexibilitet och anpassningsbarhet ställs. Samtidigt förväntas den försvåra integrationen av koncernens dotterbolag. Studien genomfördes genom att undersöka hur skärverktygstillverkaren Sandvik Coromant organiserar sin globala verksamhet med dotterbolag i 130 länder. Intervjuer har genomförts med beslutsfattare vid huvudkontoret, på tre dotterbolag samt med en globalt kundansvarig. Utifrån en tematisering av intervjumaterialet dras följande slutsatser: Organisk processorientering tycks vara en användbar styrform för den globala kundorienterade koncernen och kräver relativt autonoma dotterbolag. På grund av det integrationsproblem som tenderar att uppstå till följd av autonomin samt ett komplext inbördes beroende som inte är uppenbart för de lokala organisationerna, krävs emellertid att koncernen är organiskt processorienterad även i den laterala dimensionen.  I Sandvik Coromant koordineras verksamheten således genom ett horisontellt styrt, globalt Key Account Management-system samt väl etablerade nätverk mellan dotterbolagscheferna. Detta tycks resultera i att beroendet synliggörs och dotterbolagen motiveras att se till helheten. På så sätt kan integration underlättas utan att differentieringen samordnas bort och hänsyn tas till såväl den lokala som den globala dimensionen.

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.

Sandvik Coromant is the leading supplier of cutting tools and solutions to the machining industry. Sandvik Coromant is the creator of the modular Coromant Capto ® tool interface which have since become an ISO-standard. The Coromant Capto ® interface, which currently is undergoing a revision is found in the machining applications turning, milling and drilling because of its unique characteristics. Sandvik Coromant's largest factory for cutting tools is located in Gimo which produces tools with the Coromant Capto ® interface for milling and turning applications. The turning tools with the Coromant Capto ® interface are currently produced from the tool steel 25CrMoS4, commonly known as SS2225 with a typical initial hardness of 28 ± 2 HRC. To achieve the required hardness of the finished tools, the turning tools are hardened by induction which results in hardness levels close to, or above 50 HRC. These induction hardening processes which are carried out after the machining operations induces geometrical distortions in the tools which impacts the quality of the finished product. Furthermore it is expected that the new revision of the Coromant Capto ® interface will be dificult to produce due to these geometrical distortions. To avoid the geometrical distortions due to induction hardening a change of material was examined. The turning tools with the Coromant Capto ® interface would instead be produced from the tool steel 34CrNiMo6, commonly known as SS2541. SS2541 is currently being used as material for the milling tools produced in Gimo. The tool steel SS2541 would imply a new process flow for the turning tools which would be hardened to 43,5 ± 2 HRC before the machining operations in a furnace thus avoiding the geometrical distortions. The purpose of the thesis was to study and predict the impacts and the changes that this new production process flow would lead to. The hypothesis of the whole study was claried as:"The change of material in Coromant Capto ® -equipped turning tools would be benecial in terms of the complete picture". To either prove or disprove the hypothesis research was conducted in three separate studies namely Quality, Time and Cost. A case study was used to compare the different process flows with each other. A sample of seven turning tools was studied within the case study. Each tool in the sample represents a portion of the real production volumes produced in Gimo. It was found that both product and process quality would increase with the material SS2541. Product quality would increase because the geometrical distortions would be avoided. This would increase value for the end customer which could expect a more predictable machining process. Process quality would also increase, mainly because control measurements will be carried out in a better way than in the current situation, and the fact that a simpler process flow with less operations will be true for SS2541. Process time increased for almost all material removal operations because the higher hardness of the material SS2541. Total process time would increase for the blanks and would decrease for the tools because the hardening operation are moved from tool to blank. The throughput rate of both blanks and tools will decrease, because the constraining operations or bottleneck operations would take longer time. Despite this it is expected that machine capacity is sufficient for producing the current production volumes from the material SS2541. The production cost for all tools in the sample will increase, one of the tools by as much as 11%. Production cost for a yearly production of turning tools (blanks included) is estimated to increase with 5%. The highest contributing factor to the increased cost is the initial cost of the material which will increase with 10%. To minimize the impact of material cost the range of blanks should be rationalized, i.e producing more tools from forged blanks instead from round blanks. To summarize and give an recommendation: The hypothesis of the thesis is confirmed. The change of material to SS2541 would seen to the complete picture prevent many problems to a relatively low cost. Therefore it is recommended that the material is changed from SS2225 to SS2541. / Sandvik Coromant är en ledande tillhandahåallare av verktyg och lösningar till bearbetningsindustrin. Sandvik Coromant uppfann det modulära verktygsgränssnittet Coromant Capto ®, vilken på senare år har blivit en ISO-standard. Coromant Capto ®-kopplingen, som för tillfället undergår en revision återfinns, tack vare sina unika egenskaper inom applikationsområdena svarvverktyg, fräsverktyg och borrverktyg. Sandvik Coromants största fabrik för skärande verktyg ligger i Gimo i vilken man tillverkar både svarvverktyg och fräsverktyg med Coromant Capto ®-koppling. Svarvverktygen med Coromant Capto ®-koppling tillverkas nuvarande från verktygsstålet 25CrMoS4, allmänt känt som SS2225, vilket har en typisk grundhårdhet på ca 28 ± 2 HRC. För att uppnå rådande hårdhetskrav induktionshärdas svarvverktygen med induktionshärdning vilketresulterar i hårdheter nära- elleröver 50 HRC. Dessa induktionshärdningsprocesser utförs efter bearbetningsoperationerna och skapar formförändringar i verktygen, vilket i sin tur påverkar kvaliteten för den slutgiltliga produkten. Dessutom förväntas det att tillkomma problem med att tillverka den nya Coromant Capto ®-revisionen på grund av formförändringarna. För att förebygga formförändringarna som tillkommer vid induktionshärdningsprocesserna studerades ett materialbyte. Svarvverktygen med Coromant Capto ®-kopplingar skulle nu produceras från verktygsstålet 34CrNiMo6, allmänt känt som SS2541 istället. SS2541 används för närvarande till fräsprodukterna som produceras i Gimo. Verktygsstålet SS2541 skulle innebära ett nytt processflöde för svarvverktygen vilka nu skulle ugnshärdas före bearbetningsoperationerna till en hårdhet av 43,5 ± 2 HRC och på så sätt undvika formförändringarna. Syftet med examensarbetet var att utreda och förutspå effekterna och förändringarna som detta nya processflöde skulle innebära. Hypotesen till hela studien sammanfattades som: Materialbytet på svarvverktyg med Coromant Capto ®-koppling skulle vara positivt sett till helheten. För attantingen bekräfta eller dementera denna hypotes utfördes en studie som innefattade tre separata utredningar inom områdena Kvalitet, Tid och Kostnad. Man använde sig av en fallstudie för att jämföra de olika processflödena med varandra. Ett urval bestående av sju produkter studerades inom denna fallstudie. Varje produkt från urvalet fick representera en delvolym av den totala årliga produktionsvolymen i Gimo. Man fann att både produktkvalitet och processkvalitet skulle öka till följd av materialbytet till SS2541. Produktkvaliteten skulle öka för att formförändringarna skulle undvikas. Detta skulleöka värdet för slutkunden, vilken kan komma att förvänta sig en bättre och mer förutsägbar bearbetningsprocess. Processkvaliteten skulle också öka, främst för att kontrollmätningar nu skulle kunna utföras på ett bättre sätt än man kan göra i det nuvarande processflödet samt att flödet skulle bli enklare och tydligare med färre processteg. Processtider skulle öka för nästan alla bearbetningsoperationer på grund av att SS2541 har en högre hårdhet. Den totala processtiden skulle öka förämnestillverkningen och minska för verktygstillverkningen för att härdningsoperationerna förflyttas från verktyg till ämne. Genomströmmningshastigheten skulle minska för både ämne och verktyg för att flaskhalsarna i produktionen skulle ta längre tid. Dock skall tilläggas att man fortfarande skulle ha kapacitet nog föratt tillverka dagens produktionsvolymer i materialet SS2541. Produktionskostnaden för alla produkterna i urvalet skulle öka, varav en produkt skulle öka med så mycket som 11%. Produktionskostnaden för en årsproduktion av svarvverktyg (ämnesproduktion inräknad) uppskattades att öka med 5%. Den största faktorn till den ökade produktionskostnadenär initialkostnaden för materialet som kommer att öka med 10%. För att minimera effekterna av materialkostnaden borde ämnesfloran rationaliseras, alltså producera fler verktyg från smidda ämnen än från försvarvade ämnen. För att sammanfatta och ge en rekommendation: Hypotesen kan bekräftas. Materialbytet till SS2541 skulle, sett till helheten förebygga många problem till en relativt låg merkostnad. Därför rekommenderas att materialbytet från SS2225 till SS2541 genomförs.

Sandvik Coromant in Gimo is in need of a good quality evaluation method of adhesion for PVD layers; since the existing testing method is located in Sandvik Coromant’s other location in Västberga. Different micro-blasting methods were investigated in this thesis and the results show that some of the methods could potentially be used for evaluation of adhesion, more specifically the wet blasting methods, M1 and M2. The results also show that the investigated geometry received varying adhesion quality when lower etching bias in the PVD process was used and when different sides was pointing upwards in the PVD furnace. Further investigation will have to be made in order to fully implement micro-blasting as a testing method in production.

In this master thesis, performed at Sandvik Coromant Västberga (Stockholm), a comprehensive study has been made to investigate the wear on textured alumina (Inveio™) coated cutting tools when turning low-alloy steels. Specifically, wear studies have been made on tools’ rake faces when turning two separate batches of SS2541, after an initial turning time of 4 min. A particular focus has been given to elucidate what particular role the inclusions might have for the wear of the alumina coating onthe tools. Evaluation of tool wear has been made by employing several different analytical techniques, such as LOM, SEM, Wyko, Auger-spectrometry (AES), EPMA and XRD. The results shows that the arisen wear marks on both tested tool types may be divided into three separate and highly distinguishable wear zones, denoted here in thiswork as “wear bands”. Largest amount of wear tended to occur initially at the topmost part of the 3rd wear band. This was true for both tested tool types. This area demonstrated a characteristic 'lamellar' wear pattern, composed of narrow andstructured ridges. All the tools tested demonstrated the adhesion of workpiece materials of various composition that formed into smeared layers in these formed ridges. Depth-profiling Auger-spectrometry revealed that a significant amount of calcium was present in the machined alumina coating layers. This suggests that a reaction between the calcium-containing inclusions found in the steel and the aluminacoating layer had occurred during the performed turning tests.These results arecontradictory to the general belief that alumina is chemical inert during machiningand has previously, to the authors knowledge, not yet been published. Based on the results from this thesis and from a literature review concerning thebehavior of α-alumina during deformation, a new theoretical wear model has been developed. In this model, it is emphasised that the sliding of hard inclusions from the steel may activate pyramidal slip systems in the textured alumina coating. This causes a nano-crystallisation and/or amorphisation in the topmost part of the coating, which facilitates the further wear of these coated tools. / I detta examensarbete, som har utförts vid Sandvik Coromant i Västberga (Stockholm), har en omfattande studie gjorts i syfte att undersöka slitaget på texturerad aluminiumoxid-belagda skärverktyg (Inveio™) vid svarvningen av låglegerade stålsorter. Förslitningsstudier har framförallt gjorts på verktygens spånsidor vid svarvningen av två separata batcher av stålsorten SS2541 efter en inledande ingreppstid på 4 min. Ett särskilt fokus har även ägnats åt att belysa vilken roll stålets inneslutningar kan ha för slitaget av aluminiumoxidbeläggningen. Utvärderingen av verktygsslitaget har gjorts med hjälp av flera olika analytiska tekniker, däribland LOM, SEM, Wyko, Auger-spektrometri (AES), EPMA samt XRD. Resultaten från detta examensarbete visar på att det uppkomna slitaget på de verktyg som har testats kan uppdelas till tre separata och mycket distinkta ”slitagezoner”. Dessa zoner har för detta arbete benämnts som ”nötningsband”. Störst förslitning framträdde initialt i den översta delen av det 3:e nötningsbandet på de testade skärverktygen. Detta område uppvisade ett karaktäristiskt ”lamell”-liknande utseende, bestående av smala och strukturerade åsar och skåror. Vidare uppvisade samtliga undersökta verktyg på förekomsten av påsmetat arbetsmaterial av varierande sammansättning i dessa bildade åsar. När de slitna verktygen undersöktes med djuprofilerande Auger-spektrometri påvisades det att en signifikant mängd kalcium fanns inuti aluminiumoxidbeläggningen. Detta tyder på att en reaktion mellan de kalciuminnehållande inneslutningarna (som finns inuti stålet) och aluminiumoxidbeläggningen har reagerat med varandra under bearbetningsförloppet. Dessa resultat är motsägande till den allmänna uppfattningen om att aluminiumoxid är kemiskt inert vid bearbetningen av stål. Därutöver har dessa resultat även, till författarens kännedom, aldrig tidigare publicerats. Baserat på de resultat som har erhållits från detta examensarbete, och från en omfattande litteraturstudie gällande deformationen av α-aluminiumoxid, har en ny teoretisk förslitningsmodell utarbetats. I denna modell betonas det särskilt att glidningen av hårda inneslutningar från stålet kan aktivera s.k. pyramidala glidsystem i den texturerade aluminiumoxidbeläggningen. Detta orsaker en nano-kristallisering och/eller amorfisering av den översta delen av aluminiumoxidbeläggningen.  Denna omvandling tros kunna underlätta den fortsatta förslitningen av dessa belagda skärverktyg.

Titanium alloys are major materials used in the airplane industry, and prospects show that airplane production will double in the next 20 years. Consequently, the demand for cutting tools for machining of titanium alloys will increase. The primary problem when machining titanium alloys is their low thermal conductivity. Crater wear is the main factor limiting tool life, and is generally caused by thermal diffusion due to high temperatures in the tool-chip interface. This master’s thesis was performed in collaboration with Sandvik Coromant, with the prospect to increase knowledge of how diffusion and chip formation influences crater wear progression. The aim was to study tool wear of cutting tools when turning Ti–6Al–4V. This was done by testing two different rake face geometries, both coated and uncoated, at cutting speeds of 30–115 m/min. Diffusion was investigated to learn about the impact it has on crater wear. Chips were examined to investigate chip formation and shear strain. The coated modified rake face insert showed less crater wear only for the initial few seconds of machining. Uncoated inserts with a modified rake face showed higher diffusion rate and faster crater wear progression than did standard inserts. The standard inserts showed twice as long tool life as did the modified inserts. No significant differences in the chip formation mechanism were found between modified and standard inserts. Cracks were found within shear bands that were thinner than usual, which suggest that the generation of cracks allows less shear deformation.

Additive manufacturing has developed radical through the years. Sandvik has invested in the area by building a center specific for additive manufacturing. Due to problems with the material- and product properties and high production costs no products have been used with additive manufacturing method. These aspects have improved over the years and therefore the master thesis was made with an objective: to compare two different produced blades with focus on the aspects of material- and product properties and production costs. One of the blades was produced through additive manufacturing (AM) and the other blade was produced in today’s production at Sandvik Coromant in Gimo. If the blade can be produced through AM there is a possibility to lower the production costs and improve the degree of design freedom. The material that will be used is SS2230 (50CrV4) which are used in conventionally produced blades and 1.2709 which are used in AM produced blades.   The investigation consisted of five different tests (flow rate, pressure force, vibration, fatigue and keyhole wear) and a study on production aspects with focus on value stream mapping, investments and production costs. The main objective in the result was to compare each test between the two different produced blades, not to investigate the optimal value. Therefore, was the test designed to have continuity with as small deviation as possible between the tests. This resulted in choosing values which were not optimal for the blades but focused on continuity and deviation.   The coolant channels flow rate improved with 35% on the AM produced blades but pressure force, fatigue and keyhole wear resistance did not deviate much from conventionally produced blades. Fatigue tests were made twice with two different inserts because the result from the first test differentiated too much from the expected results on both blades. Production costs will be higher with AM but on a long-term may an investment improve the degree of design freedom on a product and a possibility to produce towards costumer (just in time). This will need an expensive investment with a bigger perspective on the timeframe. The value of the product may increase but the production costs will increase too.

The diploma work deals with comparison of sintered carbides in product assortment of Pramet Tools a.s., Sandvik-Coromant and Ceratizit companies in term of their cutting speed, feed and depth of cut for the turning operation. The comparison of cutting parameters is made for P, M, K, N, S and H groups. For better comparison there are always two sintered carbides from each of the manufacturers mentioned for each of the groups P, M, K. They are mentioned for groups N, S and H only if they are suggested by the manufacturer.