This report analyzes and examines a hypothesis for finding a method to optimize thelength of the delubrication process time based on a total charge weight. The work hasfocused on the holding time for delubrication and the total charge weight.An important step in the manufacturing chain of cutting tools is when the greenbodies undergo the sintering process. Today, the delubrication step has the sameprocess time independent of the total charge weight. An implementation of a methodto adjust the delubrication process time would give more consistent quality of thecutting tool´s internal characteristics but also reduce the time course of the sinteringprocess. In the present project two methods for this goal were tested, thedevelopment of an algorithm and a weight interval subdivision with associateddelubrication process times.During delubrication a pressure increase is observed due to the decomposition of thePEG in the powder mixture. Previously, a larger total charge weight both increasedthe magnitude of the pressure increase and prolonged the time this increase took toreturn to the background pressure level. Earlier analysis of historical process datashowed indications of the possibility of developing an algorithm between total chargeweight and the time period defined by the time remaining for the delubricating stageafter the pressure increase has returned to its base level. This algorithm could thenbe implemented in production and lead to a charge weight adjusted delubricationprocess time, i.e. larger charge weights will need a longer delubricating period.A second method, involving a weight interval subdivision with specific associateddelubrication process times, was developed and a test was performed to determinewhether these ranges affected the quality of the sintering process.The results from the tests and the analysis of historical process data led to theconclusion that the hypothesis of dependence between the delubrication process timeand the total charge weight was not justified for the process investigated. Throughregression analysis it was found that the delubrication process did not dependsignificantly on the charge weight.The work resulted in a modification so that the delubrication process time couldtheoretically be shortened by approximately 60 minutes for the investigated processindependent of the total charge weight. Further analysis and tests are needed to findthe most optimal time reduction of the delubrication process without negativelyaffecting the internal properties of the inserts. / AB Sandvik Coromant är globalt marknadsledande tillverkare av hårdmetallskär. Dessa skäranvänds inom industrin för metallbearbetning vid svarvning samt fräsning och kräver en högsåväl som jämn kvalitet under tillverkningsprocessen.Man utgår från att blanda råvaror som volframkarbid och kobolt tillsammans med andra ämnensom ger skären deras önskade egenskaper. Hårdmetallpulvret pressas sedan i formar under etthögt tryck för att formas till den önskade geometrin.För att pulvret ska bakas samman och bli till hårdmetallskär så genomgår de en så kalladsintringsprocess som innebär att skären värms upp till höga temperaturer efter specifika receptoch beroende av vilken pulverblandning de består av. Första stadiet i sintringsprocessen är dåpressbindemedlet PEG (polyetylenglykol)drivs av från skären. Det är viktigt att all PEG drivsbort och under rätt förutsättningar för att skären ska få de egenskaper som önskas. Om dennaprocess rubbas får man en ojämn avdrivning som leder till att skären får bl.a. ojämna kolhalter,ökad porositet, vilket i slutändan leder till kvalitets problem.En hypotes som funnits c:a tio år tillbaka är att längden på denna avdrivningstid ska kunnaanpassas utifrån hur mycket en ugns last väger, d.v.s. en lättare last ska kunna ha en kortareavdrivningstid än en tyngre utan att kvalitén på hårdmetallskären ska påverkas. Enanpassningsbar avdrivningstid skulle i sådana fall leda till förkortad bearbetningstid och enjämnare kvalitet på hårdmetallskären.Genom att analysera historiska processdata för ett år tillbaka, hos en utvald ugn, undersöktes omhypotesen stämde. Utifrån dessa data togs en matematisk ekvation fram som beskriver hurlängden på avdrivningen beror av ugnslasten. Det testades även en enklare metod med att enbartdela in tre teoretiska viktintervall med tre respektive förprogrammerade avdrivningslängder.Utifrån analys av diagram samt praktiska testkörningar kunde slutsatsen dras att ett sådantmatematiskt samband inte längre var gångbart genom att ugnarna har genomgått regelbundnaombyggnationer sedan hypotesen för tio år sedan formulerades. En enklareviktintervallsindelning kan användas i produktionen men skulle vara onödig då arbetet ändåresulterade i att hålltiden för avdrivningssteget bör kunna kortas ned approximativt 60 minuter förviktiga produktionssteg oberoende av den totala lastvikten.

<p>The aim with this study was to investigate the effects a change of manufacturing process would have on the mechanical properties of drill bits made of a WC/Co composite used for stone cutting. The method used today is sintering, where the material is heated in a conventional sintering oven. The other method was microwave sintering, where the material is heated by radiation in the microwave region. Also an investigation of the manufacturing cost were made.</p><p>The main difference between the two heating methods is that the conventional way is a rather slow process and the microwave method is very fast. The material is also heated homogeniously in the method with mirowaves, aposed to the case with the conventional sintering where the material is heated from the outside in.</p><p>This makes the material harder and more wear resistent. Another positive effect is that the pysical properties of the drill bits is easier to controll, because of the very small grain growth due to the short process time.The cost of manufacturing these drill bits by microwave sintering does not exceed the cost of the conventionall sintering.</p>

The aim with this study was to investigate the effects a change of manufacturing process would have on the mechanical properties of drill bits made of a WC/Co composite used for stone cutting. The method used today is sintering, where the material is heated in a conventional sintering oven. The other method was microwave sintering, where the material is heated by radiation in the microwave region. Also an investigation of the manufacturing cost were made. The main difference between the two heating methods is that the conventional way is a rather slow process and the microwave method is very fast. The material is also heated homogeniously in the method with mirowaves, aposed to the case with the conventional sintering where the material is heated from the outside in. This makes the material harder and more wear resistent. Another positive effect is that the pysical properties of the drill bits is easier to controll, because of the very small grain growth due to the short process time.The cost of manufacturing these drill bits by microwave sintering does not exceed the cost of the conventionall sintering.

Sammanfattning Medlemsländerna i FN enades om ett klimatavtal i Paris 2015. För att möta utmaningarna som klimatavtalet kräver behöver samhället en omställning från ett beroende av fossil energi. Förbränning av biobränslen har god potential att konkurrera ut fossila bränslen. Pellets av stamved har ett högt energivärde och har goda framtidsutsikter till att bli en stark konkurrent till fossilbaserad energi, främst för små- och mellanskalig värme- och kraftproduktion. För att göra pellets mer attraktivt på marknaden gäller det att den levereras med hög kvalitet, med fokus på energivärde, hållbarhet och avsaknaden av driftproblem vid förbränning. Härjeåns Energi i Sveg vill veta mer om driftproblemet slaggbildning och hur det kan undvikas genom åtgärder i hela kedjan från råvaruhantering till pelletsproduktion och förbränning. Det övergripande syftet med projektet var att kartlägga askrelaterade problem vid förbränning av träpellets i rosterpannor med fokus på sintring och slaggning samt att ge rekommendationer på åtgärder hur producenten och privatpersoner kan undvika sådana problem. Arbetet med detta examensarbete delades upp i två delar, dels en genomgång av forskningen på området, och dels en utredning av hanteringen hos Härjeåns Energi samt dess underleverantörer. Forskningsgenomgången genomfördes genom att läsa och sammanfatta den forskning som har bedrivits på området under de senaste 25 åren. Utredningen av hanteringen hos företaget och dess underleverantörer genomfördes med hjälp av tidigare gjorda analyser av pellets, råmaterial och slaggningsprov, samt intervjuer med personal på företagen. Resultatet av studien visade att den viktigaste faktorn som påverkar slaggbildning är halten av vissa askbildande element i bränslet, så som kisel, kalium, kalcium, natrium, magnesium, aluminium och järn i aska. Även askhalt, förbränningsteknik och förbränningstemperatur är betydande faktorer. Slaggningsbenägna ämnen härstammar ofta från olika typer av kontamineringar av råmaterial, i form av sand, jord och lera, vilket troligtvis är fallet för Härjeåns Energi. Resultatet visade även att asksmältstemperaturer hos råmaterial var konstant höga under sommarveckorna 2016, för att variera med flera lägre temperaturer under det resterande året. Den tillverkade pelletsen höll höga asksmältstemperaturer hela 2016, utom i oktober. Vad de lägre asksmältstemperaturerna hos Härjeåns Energi exakt beror på är svåra att svara på. Fler utredningar är i behov för att säkert fastställa orsaken. Det är upp till pelletsproducenten, underleverantörer av råmaterial och utrustningstillverkaren att minimera riskerna för slaggbildning och dess effekt på driften. Privatpersoner har små möjligheter att själva påverka förbränningsresultatet gällande slagg och sintring i sin förbränningsutrustning. / Abstract The member states of the UN have united behind a convention on climate change 2015, the “Paris agreement”. To face the challenges of a required conversion to renewable energy, the dependence of fossil fuels need to be drastically reduced. Combustion of biomass has a god potential to replace fossil fuels in many applications. Pellets made from stemwood has a high energy value and is a good candidate to replace fossil fuels in small and medium scale heat and power production. To make pellets more attractive on the market, the delivered pellets need to have high quality and enable low maintenance and operational problems during combustion. Härjeåns Energi in Sveg would like to know more about the ash related issues like slagging and sintering, and how it can be avoided be measures related to handling, pellet production and end use (combustion). The overall objectives of the present work was to identify ash related problems during combustion of wood pellets in heating boilers, focusing on sintering and slagging, and to provide recommendations on measures how to avoid such problems for producers and individuals. This work with the report was divided into two parts. The first part included a research review on the subject. The second part included an investigation of the handling by Härjeåns Energi and their subcontractors. The research review was carried out by reading the research, mainly in scientific peer- review papers from the last 25 years. The investigation of the handling was carried out by evaluating analysis data of pellets, raw material and slagg samples. The results showed that the most important factor that influence slag formation is the concentrations of certain ash forming elements in fuel, such as silicon, potassium, calcium, sodium, magnesium aluminum and iron. Also ash content, combustion technology and combustion temperature are of importance. Substances in the fuels that are associated with slagging tendencies originate mainly from different kinds of contaminations, e.g. sand, soil and clay. This is most likely the case for Härjeåns Energi. The results also showed that the ash fusion temperatures of the raw material ash where constantly high during the weeks of the summer 2016. The remaining weeks of the year showed more varying ash melting temperatures. The produced pellets from Härjeåns Energi 2016 had a high ash molting temperature during the year of 2016, except in October. The exact reason behind the relative low ash melting temperatures is difficult to point out specifically in this work, and need more careful investigations. Overall, it is the pellets producer, the subcontractors and the manufacturer of the heating devices that have the possibilities to develop product and measures which avoid or reduces slagging related problems. The end users (customers) have very small opportunities to influence the outcome of the combustion of pellets.

Aim: The aim of the present study was to evaluate how the material KATANA ™ Zirconia YML is affected in strength depending on two different sintering programs. The evaluation of the strength was made by means of a biaxial flexural strength test.   Material and method: A total of 48 test specimens, 32 specimens were produced by KATANA ™ Zirconia YML and 16 specimen cups that formed the control group, by KATANA ™. Zirconia UTML. The specimens were designed as circular disks and were placed in two different layers in the disk, between Enamel-Body 1 and Body 2-Body 3. The specimens were divided into two subgroups of which 24 specimens were quickly sintered and the remaining (n = 24) specimens were conventionally sintered and the strength was evaluated with a biaxial flexural strength test.   Results: The highest mean value for the biaxial flexural strength test was shown by the test group which was high-speed sintered, with placement in Body 2 - Body 3. This was significant in comparison with other groups (p&gt; 0.001) in addition to conventional sintered with the same placement in the disk. Both control groups showed low mean values ​​in comparison with the test groups, control group K (414 MPa) as the lowest in comparison with all other groups. When comparing the two control groups S and K, no significant difference was shown.   Conclusion: The bending strength varies depending on which layers are loaded regardless of fast and conventional sintering. The sintering parameters are significant for the bending strength. / Syfte: Syftet med föreliggande studie var att utvärdera hur materialet KATANA™ Zirconia YML påverkas i hållfasthet beroende av två olika sintringsprogram. Utvärderingen av hållfastheten gjordes med hjälp av ett biaxialt böjhållfasthetstest.   Material och metod: Totalt framställdes 48 provkroppar, 32 stycken framställdes av KATANA™ Zirconia YML och 16 provkoppar som utgjorde kontrollgrupp, av KATANA™. Zirconia UTML. Provkropparna var utformade som cirkulära diskar och dem placerades i två olika skikt i disken, mellan Enamel-Body 1 och Body 2-Body 3. Provkropparna delades in i två undergrupper varav 24 provkroppar snabbsintrades och resterande (n=24) provkroppar sintrades konventionellt och hållfastheten utvärderades med ett biaxialt böjhållfasthetstest.   Resultat: Högst medelvärde för det biaxiala böjhållfasthetstestet uppvisade testgruppen som snabbsintrats, med placering i Body 2 – Body 3. Detta var signifikant i jämförelse med övriga grupper (p &gt; 0,001) förutom konventionellt sintrat med samma placering i disken. Båda kontrollgrupperna uppvisade låga medelvärden i jämförelse med testgrupperna, kontrollgrupp K (414 MPa) som lägst i jämförelse med alla övriga grupper. Vid jämförelse mellan de två kontrollgrupperna S och K uppvisades inte någon signifikant skillnad.   Slutsats: Böjhållfastheten varierar beroende på vilka skikt som belastas oavsett snabb- respektive konventionell sintring. Sintringsparametrarna är betydande för böjhållfastheten.

The company Kanthal produces electric heating elements that require high temperature treatment in one production step. In this process step, called sintering, the amount of heat received by the sintered material is in direct correlation to the product’s outcome.  It is therefore of interest for the company to gather information about how heat transfer happens in an electrical furnace. This study examines two different possible scenarios of how the heat transfer in the furnace could look like and which amount of heat the sintered material would receive. The relation between a gaseous ambience at a certain temperature and the temperature an object submerged into this ambience is assuming is studied in the process called "transient heat conduction".  Two models were built in Matlab, representing transient heat conduction effects on two different geometries: a plane wall and a short cylinder.  It could be shown that transient heat conduction effects turned out differently for the two models. The conclusion drawn from the results was that the wall model was susceptible to horizontal heat transfer effects, whereas the cylinder model was affected from all directions equally. Further, an analysis of the heat transfer channels within the furnace revealed that the heat leakage through the furnace muffle edges, which are in contact with air, causes a multiple in heat loss compared to the overall heat leakage.

Magnetic measurements are useful tools for quality control of cemented carbides. Previous work at Sandvik Mining and Rock Technology has shown that the coercivity increases with increased cooling rate during sintering for a specific grade.  This study aims to investigate why the coercivity changes with the cooling rate and if this is true for other cemented carbide grades as well. Three different cemented carbide grades were sintered with different cooling rates and evaluated with coercivity, Cobalt-magnetic saturation and hardness measurements, and with microscopy and Electron Backscatter Diffraction analysis. It was found that the coercivity increased with increasing cooling rates for the previously studied grade, but not for the two other grades. It was expected that the increased coercivity would indicate a decrease in WC grain size, but the results showed that the WC grain size of the fastest and slowest cooling rate were the same. However, a change in size of the Co areas between the WC grains was found. The fast cooled sample showed smaller Co areas than the slow cooled sample. These Co/WC grain boundaries increase the coercivity. An increased fraction of hcp-Co/fcc-Co was also found for the fast cooled material which also increases the coercivity. No relationship between the hardness and the coercivity or the cooling rate was found.   The contiguity for the different grades was also calculated.  No significant difference in contiguity between the different cooling rates of each material was found but the contiguity values between the different materials differed.  This is probably mainly dependent on the different binder contents of the materials. / Magnetiska egenskaper är en viktig del av kvalitetskontrollen av hårdmetaller.  Tidigare forskning hos Sandvik Mining and Rock Technology har visat att koerciviteten hos en hårdmetallsort ökar med ökad kylhastighet vid sintring.  Målet med den här studien är att undersöka varför koerciviteten ökar med kylhastigheten och om detta även gäller andra hårdmetallsorter.  Tre olika hårdmetallsorter sintrades med olika kylhastigheter undersöktes med mätningar av koercivitet, magnetisk mättnat i koboltfasen och hårdhet,  samt med mikroskopi och Electron Backscatter Diffraction analys. Det  visade  sig  att  koerciviteten  ökade  med  ökad  kylhastighet  för  hårdmetallsorten  som  studerats tidigare, men inte för de andra två sorterna.  En ökad koercivitet förväntas visa på en minskad WC-kornstorlek, men resultaten visar att det långsamt kylda och snabbkylda provet hade samma WC-kornstorlek.  Däremot upptäcktes en ändring av storleken på Co-områdena mellan WC-kornen.  Det snabbkylda provet visade en mindre storlek av Co-områdena jämfört med det långsamt kylda provet. Fler Co/WC-korngränser i det snabbkylda provet leder till en ökad koercivitet.  Fraktionen av hcp-Co/fcc-Co-korngränser ökade också för det snabbkylda provet vilket också ökar koerciviteten. Inget samband mellan hårdheten och koerciviteten eller kylhastigheten upptäcktes.  Beräkning av kontiguiteten för de olika sorterna genomfördes också. Ingen signifikant skillnad i koercivitet mellan de olika kylhastigheterna för the olika sorterna hittades,  men kontiguiteten mellan de olika sorterna varierade. Det beror mest troligt på att dom olika sorterna har olika mängd matrismaterial.

As a cutting edge manufacturing methodology, 3D printing or additive manufacturing (AM) brings much more attention to the fabrication of complex structure, especially in the manufacturing of metal parts.A number of various metal AM techniques have been studied and commercialized. However, most of them are expensive and less available, in comparison with Selective Laser Melting manufactured stainless steel 316L component.The purpose of this Master Thesis is to introduce an innovative AM technique which focuses on material extrusion-based 3D printing process for creating a Stainless Steel 316L part using a metal-polymer composite filament. The Stainless Steel test specimen was printed using an Fused Deposition Modelling based 3D printer loaded with a metal infused filament, followed by industrial standard debinding and sintering process. Investigation was performed on the specimen to understand the material properties and their behaviour during the postprocessing method. In addition effects of debinding, sintering and comparison of the test Specimen before and after debinding stages was also carried out. Metal polymer filaments for 3D printing could be an alternative way of making metal AM parts. / Som en avancerad tillverkningsmetodik ger 3D-printing eller additiv tillverkning (AM) mycket mer uppmärksamhet vid tillverkning av komplex struktur, särskilt vid tillverkning av metallkomponenter. Ett antal olika AM-tekniker vid tillverkningen av olika typer av metallkomponenter har studerats och kommersialiserats.De flesta av dessa AM-tekniker är dyra och mindre tillgängliga, i jämförelse med Selective Laser Melting vid tillverkningen av en komponent i rostfritt stål 316L. Syftet med detta examensarbete är att introducera en innovativ AM-teknik som fokuserar på materialsträngsprutningsbaserad 3D-printingprocess för att skapa ekomponent i rostfritt stål 316Lkomponent med ett metallpolymerkompositfilament. Ett prov bestående av rostfritt stål skrevs ut med en FDM-baserad 3D-skrivare laddad med filament av polymer och metal, följt av industriell avdrivnings-och sintringsprocess. Provet studerades för att förstå materialegenskaperna och dess beteende under efterbehandlingsmetoden. Dessutom genomfördes också resultat från avdrivning och sintring på provet och en jämförelse av provet före och efter avdrivnlngssteget. Metallpolymertrådar för 3D-printing kan vara ett alternativt sätt att tillverka AM-metallkomponenter.

<p>Cemented carbides (WC-Co) are powder metallurgical products produced by liquid phase sintering. WC-Co is widely used for making a large variety of cutting tools, such as drills and inserts turning applications, due to its great mechanical properties, where the hardness of the WC grains is combined with the toughness of the of the Co binder. WC grain size and grain size distribution are the two most important factors to control the mechanical properties of the products.</p><p>This study examined the grain growth dependence of different milling and sintering times. The resulting grain size and grain size distribution were measured using image analysis on scanning electron microscopy images (SEM) and by using electron backscatter diffraction (EBSD). In addition, the correlation between hardness and coercivity, the most common indirect measures of grain size, and different methods of calculating average grain radius were investigated. An attempt was also made to study the contribution of defects to grain growth. This work also includes an overview of various grain growth equations and a numerical implementation of these.</p><p>Experimental results show that for shorter sintering times, powders milled for short times (15 min and 1 h) have larger average grain radii. There is a crossover after 6 to 8 h of sintering, where the powders milled for a long time (40 h and 200 h), have larger average radii. The measured hardness values correlate well with the average grain radius calculated from the grain surface area and the coercivity correlates with the established equations. EBSD measurements detected boundaries that could not be detected by image analysis, and that were not Sigma 2 boundaries. It is likely that these boundaries are either low energy boundaries or boundaries between grains that are very closely oriented. Comparing heat-treated powder with the untreated resulted in a lower average grain size after sintering for the heat-treated powder. None of the growth equations investigated in this work could fully describe the experimental grain growth.</p><p>Through increased understanding of the grain growth, the growth can be controlled and the end product can have the desired tool properties. The occurrence of abnormal grains in cutting tool applications can cause breakage, which is especially important to avoid in applications such as PCB drills. A correlation between hardness and grain size provides further means for cheap and fast indirect measures of the grain size in production.</p> / <p>Hårdmetall är ett pulvermetallurgiskt material som tillverkas genom smältfassintring och som kännetecknas av hårdhet, styvhet och god slitstyrka. Volframkarbidens (WC) kornstorlek och kornstorleksfördelning är två viktiga faktorer för att kontrollera de mekaniska egenskaperna i hårdmetall.</p><p>I den här studien har korntillväxtens beroende på malning och sintring undersökts. WC-Co maldes och sintrades fyra olika tider och kornstorleksfördelningen mättes med bildanalys på svepelektronmikroskopbilder samt med ``electron backscatter diffraction'' (EBSD). I arbetet har även korrelationen mellan hårdhet, koercivitet och olika sätt att beräkna medelkornstorleken undersökts. Ett försök har också genomförts för att studera hur defekterna i det malda pulvret påverkar korntillväxten. I arbetet har även ett flertal olika tillväxtekvationer modellerats numeriskt och för och nackdelar med de olika tillväxtekvationerna har vägts mot varandra.</p><p>En lång maltid (40 h och 200 h) visade sig ge liten kornstorlek för sintring kortare än 6 h, men för sintringar längre än 8 h gav istället kort malning (15 min och 1 h) den mindre kornstorleken. Det visade sig att uppmätt hårdhet korrelerar bäst med den medelkornstorleksradie som räknats fram från kornytan. I EBSD mätningarna kunde man observera ett flertal korngränser, utöver Sigma 2 korngränser, som inte hade detekterats med bildanalys. Värmebehandlingen av det malda pulvret minskade korntillväxten under efterföljande sintring. Ingen av de undersökta tillväxtekvationerna kunde beskriva de experimentella resultaten fullt ut.</p><p>Genom ökad förståelse för korntillväxt kan man kontrollera tillväxten och slutprodukten kan få önskade egenskaper. Förekomsten av abnorm korntillväxt i skärverktyg i hårdmetall är en av de vanligaste kritiska defekterna och det är speciellt viktigt är undvika korntillväxt i tillverkning av små verktyg, som till exempel kretskortsborrar. Hårdhet och koercivitet är de vanligaste indirekta mätmetoderna för att mäta kornstorlek i produktion. En bra korrelation mellan kornstorlek och indirekta mätmetoder ger utökade verktyg för snabba och billiga mätningar.</p>

The pores in pressed and sintered components constitute weak points in the material since the stress concentration is larger than the nominal stress there. Therefore, fatigue cracks initiate at the pores. Specifically, it can be assumed that the fatigue cracks initiate at the largest pore in the stressed volume. Studies have previously looked at finding ways to model the fatigue strength of the material based on the largest pore. This thesis looks at a model previously derived for hardened pressed and sintered materials that is based on linear elastic fracture mechanics and investigates if said model can be modified to include non-hardened pressed and sintered materials that do not necessarily behave linear elastically. A model describing the influence of the size of the largest pore on the fatigue limit using empirical coefficients is suggested. Furthermore, the area of the largest pore is modelled using extreme value statistics. The model proved successful in modelling the density effect of the porosity on the fatigue strength for two materials with different microstructures: one with a homogeneous microstructure and one with a heterogeneous microstructure. For the material with the homogenoeous microstructure the model also accounted well for the notch effect when tested on samples with a different geometry. However, for the heterogeneous material the model did not account for the notch effect. Deformation hardening due to local plastic deformation in the softer phases was suggested as a possible explanation and was supported by tensile tests.