This project has as main goal to study the influence of the coating thickness, deposited by arc-PVD- technology, on the wear resistance of coated cemented carbide inserts in three different turning operations. An additional effort has also been made to develop a new test method for evaluating flank wear resistance. Three different coating types (Coating A, Coating B and Coating C) have been studied in three distinctive thicknesses (2, 4 and 6 μ m) for each type. For two of the coating types (Coating A and B) special studies has been done with the thickest coating, creating two additional coating versions of the thickest coating, by changing various deposition parameters, with the aim to enhance the cohesive properties of the coating and lower the residual stresses at the cutting edge. The results show increased crater wear resistance with increased coating thickness for all coating types, but the amount of increase changes with coating type (Coating A>B>C). Flaking wear resistance decreased with increased coating thickness for all coating types. Further the high temperature version of Coating A, showed a significant increase in the flaking wear resistance compared to the standard version of Coating A. The flank wear test showed an increased resistance with thicker coatings in all cases except for the 6 μ m version of Coating C. The flank wear resistance of the most flank wear resistant coatings (Coating B, C) was also successfully examined in a new developed test method. The method suppressed excessive crater wear on the rake face and presented a high abrasive wear rate on the flank and some flaking on the rake face. The amount of flaking is judged not to influence the testing of the flank wear resistance. For all the tested coatings in the new test an increase in the coating thickness resulted in better flank wear resistance.

The adhesive mechanism is one of the most significant degradation processes of the edge in metal cutting. Although knowledge about adhesion and edge buildup (BUE) has increased in recent years, there are still areas that are less explored. The adhesion has a regularity in the form of clusters: In a cluster, the chips vibrates with a certain frequency. The frequency varies with several influencing factors. In this thesis, a possible connection between acoustic signals and wear of the cutting edge is researched. Audio signals from cutting edges with varied wear must be analyzed. To investigate the adhesive mechanism, the machining process turning will be used. The cutting edge is analyzed optically with a microscope. According to previous research, the adhesive wear has been shown to be mostly dependent on the cutting speed. The size of the stagnation zone depends largely on the friction angle and the shear plane angle, where the friction angle changes depending on the rake angle and the shear plane angle changes depending on the cutting speed. Adhesion wear has been shown to be a fatigue process. This thesis aims to investigate the development of the adhesive mechanism towards the wear status of the tool. The end goal is to construct a model that explains what happens in the wear zones on the edge and to detect changes in the acoustic signal from the cutting zone that occurs during adhesion wear. The cutting zone sound from two cutting tools with different cutting times is used in Fourier analysis. Insert number two will be worked until chipping occurs and examined optically with a microscope between each cycle to verify if chipping was present. One chip was examined after each cycle under a microscope to see if residues from the insert got stuck on the chips. Cycle number one with insert number one (new edge) shows no clear adhesive mechanism while cycle number one with insert number two shows a clear adhesive mechanism. The same cutting speed is achieved during cycle number five and number 18 with cutting tool number two. The frequency increases 11% and the amplitude decreases 42% from cycle number 5 to cycle number 18. Chipping occurred in cutting tool number two after 25 cycles. The frequency of the adhesive mechanism increases, and the amplitude decreases when the insert wears. A reasonable hypothesis is that the surface that is welded together becomes larger with increased wear: The spring in the adhesive system becomes stronger while the mass remains constant. A hypothesis that the amplitude of the adhesive mechanism is low during cycle number one with insert number one may be due to the fact that the workpiece used was at room temperature. No significant degeneration has occurred of the chip surface.

Bakgrund Operationspersonal är den yrkesgrupp inom vården som är mest utsatt för risk för blodsmitta genom frekvent hantering av stickande och skärande instrument samt exponering av blod. Bland operations­sjuksköterskor finns en stark önskan att arbeta så säkert som möjligt för att minska risken för smittöverföring. Det finns föreskrifter, metoder och hjälpmedel för att förhindra stick- och skärskador men få skriftliga riktlinjer och rutiner. Syfte Syftet med den här studien är att undersöka operationssjuksköterskans hantering av stickande och skärande instrument i operationssalen. Metod Studiens design är en empirisk tvärsnittsstudie med en kvantitativ ansats. En strukturerad observationsstudie utfördes på Södersjukhuset i Stockholm. 18 operationssjuksköterskor observerades under 50 operationer. Resultat Studiens resultat visar på brister inom samtliga områden som observerats. Beskrivna hjälpmedel och metoder för att förhindra stick- och skärskador användes i liten utsträckning.  Trots detta utfördes viss hantering av vassa instrument på ett säkert sätt. Stundom utfördes arbetet på ett riskfyllt sätt. Slutsats Beskrivna hjälpmedel och metoder för säker hantering av stickande och skärande instrument finns men användes i liten utsträckning vilket resulterar i ett självstyrt säkerhetsarbete i operationssalen. Hjälpmedel bör göras mer tillgängliga, tydliga rutiner och skriftliga riktlinjer för hantering av stickande och skärande instrument behövs. Klinisk betydelse Studien kan fungera som en del av ett utvecklingsarbete på Södersjukhuset gällande hantering av stickande och skärande instrument. Utvecklingsarbetet kan exempelvis leda till en uppdatering av innehållet i kundanpassade operationsset och plocklistor samt att skriftliga riktlinjer tas fram. / Background Operating room personnel are at particularly high risk of injury and blood borne diseases due to handling of sharp items and frequent blood exposure. Operating room nurses aim to perform at a high level of security to reduce the risk of transmission of blood borne diseases. To prevent sharps injuries there are regulations, methods and safety devices but few written guidelines. Aim The aim of this study is to identify how the operating room nurse handles sharps within the operating room. Method A quantitative cross-sectional study was conducted at Södersjukhuset in Stockholm, Sweden. 18 operating room nurses participated in this structured observation study during 50 operations. Results The result indicates shortcomings in obtaining a safe working environment in all observed areas. Safety devices and other methods to prevent sharps injuries were seldom used. Despite this the work with sharps was mainly conducted in a safe way. At times the work was performed in a hazardous manner. Conclusions The safety devices and methods described in the study exist but are seldom used which leads to a subjective work method regarding safety in the operating room. The safety devices need to be made more accessible and explicit guidelines are needed. Clinical significance This study may be part of a quality improvement project at Södersjukhuset regarding handling and routines concerning sharps. The quality improvement effort can result in alterations of the contents in the procedure pack and the development of written guidelines.

Sandvik Coromant och deras kunder har maskiner inom skärande bearbetning som genererar data vid produktion. Nyttolasten av det data som genereras innehåller olika mätvärden från sensorer inuti maskinen samt händelser som sker i maskinen under produktion. I det här arbetet har insamlad data från maskiner använts för att försöka öka maskinernas produktivitet genom att bistå tekniker och maskinoperatörer med relevant information. För att förmedla informationen utvecklades ett mjukvarusystem som analyserar och visualiserar maskindata. Dataanalysen gjordes med hjälp av artificiell intelligens som tränades på sekventiell data för att prediktera verktygsbrott. Vid identifikation av en datasekvens som potentiellt kan leda till ett verktygsbrott, meddelas maskinoperatören via en mobilapplikation installerad på en portabel enhet. Datavisualiseringarna består av interaktiva linjediagram och tidssorterade listor av maskinhändelser. De interaktiva linjediagrammen är tvådimensionella och visar mätvärden med sitt ursprung från någon maskins sensorer längs y-axeln och tiden längs x-axeln. Interaktiviteten som finns tillgänglig för användare i linjediagrammen är zoomning, panorering samt klickbara datapunkter. / Sandvik Coromant and their customers have cutting machines that generate data during production. The payload of the data generated contains various measurement values from sensors inside the machineas, well as events that occur in the machine during production. In this work, the data collected from the machines has been analyzed to try to increase the machines’ productivity by assisting technicians and machine operators with relevant information. To communicate the information, a software system was developed that analyzes and visualizes machine data. The data analysis was done using artificial intelligence trained on sequential data to predict tool failure. When identifying a data sequence that could potentially lead to a tool failure, the machine operator is notified via a mobile application installed on a portable device. The data visualizations consist of interactive line charts and time-sorted lists of machine events. The interactive line diagrams are two-dimensional and show measurement values originating from any machine's sensors along the y axis and time along the x axis. The interactivity available to users in the line graphs is zooming, panning, and clickable data points.

Additive manufacturing (AM), or 3D printing, is a manufacturing method where components are produced by successively adding material to the product layer by layer, unlike traditional machining where material is subtracted from a workpiece. There are advantages and disadvantages with both methods and it can be a complex problem to determine when one method is preferable to the other. The purpose of this study is to develop a decision support model (DSM) that quickly guides the end user in selecting an appropriate method with regards to production costs. Information is gathered through a literature study and interviews with people working with AM and CNC machining. The model takes into consideration material selection, size, times, quantities, geometric complexity, post-processing and environmental aspects. The DSM was formulated in Microsoft Excel. The difference in costs between each method in relation to quantity and complexity was made and compared to the literature. The AM model is verified with calculations from the Sandvik Additive Manufacturing. The margin of error is low, around two to six percent, when waste material isn’t included in the calculations. Unfortunately, verification of the CNC model hasn’t been performed due to a lack of data, which is therefore recommended as future work. The conclusion of the study is that AM will not replace any existing manufacturing method anytime soon. It is, however, a good complement to the metalworking industry, since small, complex parts with few tolerances benefits from AM. An investigation of existing solutions/services related to the study was also performed with the ambition that the DSM can complement existing solutions. It was found that while there are many services that helps companies with implementing AM through consulting, few provides any software to assist the company. Regarding the question if AM is profitable for certain products, only one software fulfilled that demand, though it didn’t provide any actual costs. The DSM therefore fills a gap among the existing services and software. / Additiv tillverkning (AM), eller 3D-printing, är en tillverkningsmetod där komponenter produceras genom att succesivt addera material till produkten lagervis, till skillnad från skärande bearbetning där material subtraheras från ett arbetsstycke. Det finns fördelar och nackdelar med respektive metod och det kan vara ett komplext problem att avgöra när den ena metoden är att föredra framför den andra. Syftet med denna studie är att utveckla en beslutstödjande modell (DSM) som hjälper användaren välja lämplig metod med avseende på produktionskostnader. Information inhämtas genom en litteraturstudie samt intervjuer med personer som arbetar med AM och skärande bearbetning. Modellen tar hänsyn till material, storlek, tider, geometrisk komplexitet, efterbearbetning och miljöeffekter. Den beslutstödjande modellen skapades i Microsoft Excel. Skillnaden i pris mellan respektive tillverkningsmetod beroende på antal och komplexitet jämfördes mot litteraturstudien. Modellen för AM verifieras med hjälp av kostnadskalkyler från Sandvik Additive Manufacturing. Felmarginalen är förhållandevis låg på cirka två till sex procent när spillmaterial inte tas hänsyn till. Tyvärr har modellen för skärande bearbetning inte verifieras på grund av en brist på data, vilket därför rekommenderas som fortsatt arbete.  Slutsatsen är att AM inte kommer ersätta någon nuvarande tillverkningsmetod. Det är dock ett bra komplement till metallindustrin eftersom små, komplexa komponenter med få toleranskrav gynnas av AM. En undersökning över nuvarande tjänster relaterat till studien genomfördes med ambitionen att utreda om den beslutstödjande modellen kompletterar dessa. Resultatet av undersökningen visar att medan det finns många konsulttjänster som hjälper ett företag implementera AM så är det få som erbjuder någon form av mjukvara. Gällande frågan om AM är lönsam för vissa produkter så var det bara en mjukvara som kunde besvara den, dock utan att visa några kostnader. Den beslutstödjande modellen framtagen i denna studie fyller därmed en funktion bland nuvarande tjänster och mjukvaror.

Striving for increased productivity while maintaining hole quality and high process robustness when drilling requires knowledge about the working principles of heat generation, mechanics and a proper cutting fluid that aids in cooling, lubricating and evacuating chips from the cutting zone. If the heat generated in the tool-workpiece and tool-chip interfaces does not exit the cutting zone adequately through the chips, the workpiece material or the redistribution of coolant the hole quality can be impacted negatively and breakdowns may occur which reduces overall productivity. During product testing, a sudden type of drill failure was observed when machining 316L stainless steel. When modifying the coolant design this was avoided which led to the assumption that the failure was caused by a large amount of heat being generated due to poor conductivity in the material combined with insuffcient cooling. However, this theory couldn't be investigated because of a lack of an existing method. To evaluate, three modifications of the CoroDrill 870 with dimensions Ø16mm and length 3xD were designed using Siemens NX 12 to observe whether coolant design choices have a significant impact on heat generation when drilling. To examine this a testing methodology was developed which utilizes IR-thermography and a combination of type K and J thermocouples inserted into the workpiece and onto the back surface, which measures its temperature in the cutting zone. Several tests were conducted with the developed setup to gather a larger data set to reduce impact from random error and to perform further analysis. Although the experiment setup is promising due to being simple and applicable to different materials there are large sources of variation associated with the placement of thermocouples. The results indicate some difference in registered temperature between the modifications however it is diffcult to draw conclusions based on the relatively few trustworthy measurements made. / För att förbättra produktiviteten vid borrning utan att kompromissa på hålkvalité och processäkerhet krävs bakomliggande kunskaper inom områden som, värmebildning, skärförlopp, och kylvätska vilket kyler, smörjer, och transporterar spånor från skärzonen. Om värmen som bildas i ytorna mellan verktyg-ämne och verktyg-spåna inte lämnar skärzonen på ett tillförlitligt sätt genom spånor, ämnet eller genom kylvätskans cirkulation kan hålkvalitén påverkas eller haverier kan orsakas vilket minskar produktivitet. Under en testning som genomfördes där 316L rostfritt stål borrades upptäcktes en ny typ av abrupt brott. När borrens kyllösning modiferades kunde detta fel undvikas varpå man drog slutsatsen att haveriet var en konsekvens av den stora temperaturgradient som bildas då materialets värmeledningsförmåga är relativt dålig. Dessvärre kunde denna teori inte prövas då det saknades en befintlig testmetodik. För att undersöka detta utvecklades tre modifikationer av CoroDrill 870 med dimension Ø16mm och längd 3xD i Siemens NX 12 i syfte att observera huruvida en signifikant temperaturskillnad skulle uppstå. För att utreda detta skapades en testuppställning som kombinerar IR-termografi med termoelement av typ K och typ J, fästa i ämnet respektive påämnets baksida vilket mäter materialets temperatur i skärzon. Ett flertal tester genomfördes med denna uppställning för att samla en större mängd data för fortsatt analys samt för att minska inverkan av slumpmässiga fel.Även om metoden är lovande då den är relativt enkel och tillämpbar på olika material så finns det stora potentiella källor till variation kopplade till mänsklig faktor och placering av termoelement. Resultatet som analyserats antyder att det finns en viss temperaturskillnad mellan modifikationerna men för att göra välgrundade slutsatser skulle fler mätningar behöva genomföras.

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.

Inom tillverkning är skärande bearbetning en vanligt förekommande process och däribland borrning.Verktygskostnader har stor påverkan på den totala tillverkningskostnaden då till exempel ett heltarbetsstycke i värsta fall kan gå förlorat vid verktygshaveri. Genom sitt arbete med ständigaförbättringar håller Scania sig konkurrenskraftiga med sina produkter av hög kvalitet. I dettaexamensarbete inom masterprogrammet Industriell Produktion på KTH har en specifik typ av borrmed löstagbar borrkrona utvärderats med avsikt att undersöka nya fabrikat.Uppdragsgivaren var motorbearbetningen (DM) på Scania i Södertälje. Arbetet inleddes med attinförskaffa relevant kunskap gällande verktyget som undersöktes. Samtidigt utfördes ennulägesanalys där de använda borrarna på DM kartlades tillsammans med information kring pris,livslängd, m.m. Utifrån kartläggingen sammanställdes statistik som analyserades för att identifierahur stor påverkan en eventuell standardisering skulle kunna ha.Utvärderingen av borrar bestod av praktiska experiment där sju olika verktyg med en diameter på12,2 mm testades under samma förhållanden. Testet utformades i enighet med berörda parter påDM samt efter studier av adekvat litteratur rörande borrexperiment. Fyra parametrar testadesutöver borrarnas livslängd. Dessa var axialkraft, förslitning, håldiameter och spånor. Parametrarnaämnades jämföras och analyseras för att dra slutsatser kring borrarnas prestationer.Nulägesanalysen visade att ett fabrikat utgjorde hela 69% av borrarna på hela DM. Efter slutfördaborrtester hade enbart tre av sju genomfört utan haveri, Borr E, F och G. Samtliga sju borrar visadegodkända spånor och höll sig inom toleranserna för angiven håldiameter. Axialkrafterna varierademellan borrarna där Borr F hade lägst krafter och Borr A högst. Borr E visade bäst motstånd motförslitningar. Utifrån detta valdes borrarna E, F och G att rekommenderas för deras goda prestationermed Borr E på första plats. Utöver det föreslogs att utbudet av fabrikat som kan användas på DMbegränsas för att uppnå kostnadsbesparingar gällande verktygen. / Drilling is a common cutting process within manufacturing. Tool costs have great influence on thetotal manufacturing cost since a tool break down can cause an entire work piece to be scrapped.Through their constant work with improvements, Scania stays competitive with their high qualityproducts. This Master Thesis in Industrial Production and Management at KTH has evaluated aspecific type of drill with indexable heads with the purpose of investigating new brands.The Engine Manufacturing department (DM) at Scania in Södertälje requested this project. The taskwas initiated by obtaining knowledge about the tool that were to be investigated. Simultaneously ananalysis of the current state was performed where the drills at DM were mapped out withinformation regarding price, tool life, etc. The statistics were compiled and analysed to identify theeffect of an eventual standardisation.The evaluation consisted of practical experiments where seven different drills with a diameter of12,2 mm was tested under the same circumstances. The test was design in concurrence with affectedparts at DM and studies of adequate literature regarding drilling experiments. Four parameters weretested in addition to the tool life of the drills. These were axial force, tool wear, hole diameter andchips. The parameters were intended to be used for comparing and analysing in order to makeconclusions regarding the performance of the drills.The current state analysis showed that one brand represented 69% of the drills used at DM. Afterfinished drilling tests three out of seven drills managed to complete the test without tool breakdown. All drills produced chips that were acceptable and the measured diameters stayed within thegiven tolerances. The axial forces varied between the drill where Borr F had the lowest force and BorrA the highest. Borr E showed the best resistance against tool wear. From the results the drills thatwere recommended were Borr E, F and G because of their good performances with Borr E in the firstplace. Ultimately it was suggested to limit the amount of brands used at DM to achieve cost savingsregarding the tools.

Utvecklingen inom materialforskningen går mot att framställa avancerade material vilka är skräddarsydda för olika tillämpningar. Detta har medfört att det blir allt mer populärt att belägga ytor med ett eller flera tunna lager med syfte att förbättra materialegenskaperna. Användningsområden för ytbeläggningar går att hitta inom allt från vardagliga produkter såsom teflonbeläggningar av stekpannor, förgyllning av smycken till avancerad halvledarteknik för att åstadkomma energieffektiva lysdioder. Det enskilt största tillämpningsområdet för tunna filmer är dock som skyddande skikt för verktyg inom skärande bearbetning. Utvecklingen går stadigt mot högre skärhastigheter och därmed ökade temperaturer, idagsläget kan området där verktyget och arbetsmaterialet är i kontakt nå temperaturer på mellan 800-1000 °C utan att förlora nämnvärt i styrka. Detta har gjorts möjligt genom att belägga skären med någon eller några μm (tusendels mm) av lämpligt keramiskt material i avseende att öka motståndskraften för nötning vid bearbetning vid höga temperaturer. I den här avhandlingen har tunna filmer studerats med det övergripande målet att förbättra egenskaper hos verktyg för skärande metallbearbetning genom att öka motståndskraften hos materialen mot mekanisk och kemisk nötning vid höga temperaturer. Materialsystemet som undersökts är Ti-Si-N, där tunna filmer av både legeringar och tvåfassystem har syntetiserats och egenskapskarakteriserats. Legeringarna är belagda med varierande Si-halt från 0 till 10 atomprocent och avsedda för att studera strukturella, termiska och mekaniska egenskaper. De framställdes med en teknik som kallas arcförångning, där man i ett vakuumsystem frigör högenergetiskt material i det här fallet av Ti och Si som förångas från en solid yta kallad target. Atomerna joniseras genom kollisioner med elektroner och reagerar på sin väg mot substratet med kvävgas. Väl framme vid substratet, kondenserar jonerna och bilder den tunna filmen. Filmerna består av två strukturtyper, den första är en fast lösning där Si atomer upp till 5 at.% ersätter Ti atomer i TiN. I det andra fallet så segregerar Si till korngränserna. Värmebehandlingsexperiment visar att Si bildar SiNx som kapslar in TiN-korn vid temperaturer upp till 1000 °C. Hårdhetstester visar att filmerna bibehåller sin hårdhet upp till 1000 °C tack vare fasomvandlingen. Även vid 1100 °C är hårdheten hög. Dessa skikt besitter alltså egenskaper som gör dem väldigt användbara inom tillämpningar för skärande bearbetning. Nanostrukturerade materials egenskaper beror på dess mikrostruktur snarare än på de grundämnen som ingår, detta exemplifieras av TiN-SiNx-nanokompositer bestående av nanokristallina TiN-korn inbäddade i några få atomlager SiNx, där materialegenskaperna helt och hållet beror på kornstorleken på TiN-kornen och tjockleken på SiNx-lagren. Ökas tjockleken på SiNx minskar hårdheten. Dessa filmer har mycket goda mekaniska egenskaper och är ett av de hårdaste materialen som finns. Nyckeln till den höga hårdheten hos skikten ligger i att bilda starka bindningar mellan TiN och SiNx. Hur dessa ser ut vet man dock inte eftersom strukturen på SiNx gränsytan inte är känd. Anledningen är att den är svår att avbilda på grund av dess krökta form och begränsade volym. I denna avhandling har TiN/SiNx multilager belagts, dvs. en lagrad struktur TiN alternerad med SiNx. Dessa filmer framställdes med sputtring, en teknik som liknar arcförångning men där man istället accelerera positivt laddade joner mot Ti och Si targets med en hög negativ potential som frigör Ti och Si. I multilagren varierades SiNx-lagrets tjocklek mellan endast några få atomlager för att göra en förenklad modell av gränsytan hos nanokompositen och med atomupplöst transmissionselektronmikroskopi samt hårdhetsmätningar konstateras sedan att de hårdaste filmerna var de där kristallin SiNx stabiliseras mellan TiNkorn. Vidare studerar jag SiNx/TiN ytor med sveptunnelmikroskopi och täthetsfunktionalteori (en kvantmekanisk simuleringsmetod). Mina resultat visar SiNx och bindningarna till TiN är mycket mer komplicerade än vad man tidigare trott, då de kan vara kristallina och anta komplexa rekonstruktioner. Detta bidrar till den starka bindningen mellan TiN och SiNx vilket i sin tur förklarar varför materialen blir så hårda. / Ti-Si-N and Ti-Al-Si-N thin solid films have been studied by analytical electron microscopy, X-ray diffraction, scanning tunneling microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, elastic recoil detection analysis, nanoindentation, and ab initio calculations. I find that arc evaporated (Ti1-xSix)Ny films can be grown as cubic solid solutions up to x = 0.09 with a dense columnar microstructure. Films with higher Si content up to x = 0.20 assumes an extremely defect-rich, feather-like structure consisting of cubic TiN:Si nanocrystallite bundles with low-angle grain boundaries caused by thermodynamically driven Si segregation. Correspondingly, the N content in the films increases close to linear with the Si content from y = 1.00 (x = 0) to y = 1.13 (x = 0.20). Annealing of the films at 1000 °C yields a metastable crystalline SiNz (1.0 ≤ z ≤ 1.33) tissue phase in 0.04 ≤ x ≤ 0.20 films which is (semi)-coherent to TiN. These films are compositionally stable and exhibit retained hardness between 31-42 GPa up to 1000 °C. At 1100-1200 °C, the tissue phase amorphizes and all SiNz diffuse out of the films, followed by recrystallization of the cubic phase. Hard turning testing was performed on (Ti0.83Si0.17)N1.09. Analysis of the tool-chip interface prepared by focused ion beam revealed shear deformation in the film and an adhering layer consisting of the work-piece material and Si and N from the film. For (Ti0.33Al0.67)1-xSix)N (0 ≤ x ≤ 0.29) films the NaCl structure cubic (Ti,Al)N solid solution phase is predominant at low Si contents, which gradually changes to a dominating hexagonal wurtzite (Al,Ti,Si)N solid solution for 0.04 ≤ x ≤ 0.17. Additional Si results in amorphization. Annealing experiments at 600-1000 °C yields spinodal decomposition of c-(Al,Ti)N into c-AlN and c-TiN, with corresponding age hardening. The h-(Al,Ti,Si)N films exhibit precipitation of c- TiN with smaller volume than the host lattice, which results in tensile cracks formations and age hardening. Films with c-(Ti,Al)N perform best in turning applications, while films with h- (Al,Ti,Si)N form cracks and fail. Finally, I have characterized the nature of metastable crystalline SiNz phases and the interface between TiN(001) and SiNz. Magnetron sputtering was used to deposit TiN/SiNz(001) nanolaminate films with varying SiNz and TiN layer thicknesses. Maximum hardness is obtained when SiNz forms coherent interfaces with TiN. In addition, in situ surface analyses in combination with ab-initio calculations reveal that SiNz sub-monolayers grow epitaxially and form crystalline reconstructions on TiN(001) and TiN(111) surfaces. Phonon calculations predict that stoichiometric c-SiN is dynamically instable when the atoms are arranged in the NaCl and ZnS forms. However, c-Si3N4 can be stabilized with D022 or L12 ordered ZnS-like structures. These results have impact for the design of superhard nanocomposites and multilayer thin films.

Studies have shown that it is necessary for manufacturing industries, in order to stay competitive and increase the profitability, to work with optimizations and continuous improvements of processes. Existing models and philosophies aiming for this, such as PDCA (Plan Do Check Act), IDEA (Investigate Design Execute Adjust), DMAIC (Define Measure Analyze Improve Control), and Lean Production, are either ambiguous or only focusing on one specific area or field. Due to this it is not suitable to apply these singly at a cutting station because root causes to problems can derive from many different factors. The purpose of this thesis has been to develop a model, with the advantage of having a clear and structured approach, and still considering all affecting factors of the cutting station. This leads to a better chance of finding the actual root causes, consequently maximizing the profits gained from the improvement solutions suggested. The model has been applied and tested on a case company and it has been proven to be suitable to use when optimizing a cutting station. Eight alternatives for possible improvements were found, where five of these were estimated to generate more than 800 000 SEK in cost savings each year. For the other three there were no estimations done due to the large extent of the suggestions, but it is believed that these will have an even larger impact on the profitability than the other alternatives. The results found will provide a solid foundation for the company in order to achieve the best possible outcome, when completing the rest of the model. The model has been developed for cutting stations but with small modifications it can be applied on any other production station in a plant. / Studier har visat att det är nödvändigt för tillverkande industrier, för att kunna bibehålla en hög konkurrenskraft och en ökad vinst, att arbeta med optimeringar och ständiga förbättringar av processer. Existerande modeller och filosofier som har detta som mål, såsom PDCA (Plan Do Check Act), IDEA (Investigate Design Execute Adjust), DMAIC (Define Measure Analyze Improve Control), och Lean Production, kan vara otydliga eller fokuserar endast på ett specifikt område eller fält. På grund av detta är det inte passande att applicera dessa individuellt på en skärande bearbetningsstation, då felorsaker kan härstamma från många olika faktorer. Syftet i detta examensarbete har varit att utveckla en modell som har fördelen att ha ett tydligt och strukturerat tillvägagångssätt, men fortfarande ta hänsyn till alla påverkande faktorer i den skärande bearbetningsstationen. Detta medför en större chans till att hitta den verkliga felorsaken, därmed också maximera den tjänade vinsten från förbättringslösningarna som föreslagits. Modellen har blivit applicerad och testad på ett fallföretag samt blivit bevisad att vara passande att använda vid optimeringar av skärande bearbetningsstationer. Åtta alternativ för möjliga förbättringar har hittats, varav fem av dessa var estimerade att generera mer än 800 000 kr i kostnadsbesparingar varje år. På de andra tre alternativen var inga estimeringar utförda på grund av storleken på förslagen, men dessa tros ha en ännu större inverkan på vinsten jämfört med de andra alternativen. Dessa resultat tillhandahåller företaget med en solid grund att stå på, för att kunna uppnå bästa möjliga utfall när resten av modellen slutförs. Modellen har utvecklats för skärande bearbetningsstationer men kan, med mindre modifikationer, även appliceras på vilken produktionsstation som helst på en fabrik.