Nästan alla maskiner och fordon behöver smörjning i någon form. Cellulosatorkar tillverkade av Andritz AB är inte något undantag. Dessa maskiner innehåller en mängd olika komponenter som är i behov av smörjning. För Andritz som har kunder över hela världen uppstår ett problem när dessa kunder söker alternativ till de smörjmedel som Andritz i första hand rekommenderar. Detta arbete har till syfte att kunna ge olika alternativ på smörjmedel oberoende från vilken tillverkare. I arbetet har en lista tagits fram med alternativa smörjmedel från olika smörjmedelstillverkare. Arbetet innefattar även de kritiska faktorer hos smörjmedel som måste uppfyllas för att de ska kunna ersätta varandra. En livstidsanalys, eftersmörjningsintervall och initial fettfyllning för hårt belastade rullager i en av Andritz cellulosatork ingår även i arbetet.

Detta examensarbete har utförts på Ovako i Hällefors i syfte att undersöka möjligheterna till att fosfatera stålkutsar vid Ovako Sweden AB. Uppdraget har förmedlats av Ovako Sweden AB i Hällefors i syfte att ta fram ett koncept som kan användas för att fosfatera stålkutsar. Ovakos lösning på detta problem, i nuläget, är att skicka kutsarna till en firma i Tyskland där fosfateringen sker. Det som Ovako ser som nackdel med denna lösning är att när fosfateringsprocessen sker hos en extern leverantör uppkommer svårigheter med att säkerställa kvalitén på produkten. Detta innebär i sin tur att om Ovakos skulle få en reklamation från en kund, blir det svårt att avgöra om ytdefekten uppstod under fosfateringen hos leverantören i Tyskland, hos kunden eller hos Ovako. Målet med projektet är att genom teoretiska studier och eventuella praktiska försök ta fram ett lämpligt förslag på hur befintlig fosfateringslinje behöver byggas om eller modifieras för att möjliggöra fosfatering av stålkutsar enligt kundens önskemål. Det har formulerats fyra olika koncept som bygger på intervjuer, observationer och nulägesanalys vid sektionerna Drapro och Preco. För att få fram det lämpligaste konceptet har Pugh matris används som hjälpmedel. Det har även gjorts en kostnadskalkyl för koncept förslaget för det försatta arbetet. Det togs fram fyra olika koncept A, B, C och D. A och B gick inte författaren vidare med och med hjälp av Pugh-matrisen gjordes en jämförelse mellan koncept C och D. Slutresultatet av denna rapport är att koncept C har valts som den lämpligaste lösningen, för att den minskar risken för ytdefekter på kutsen samt att den uppfyller företagets krav. / This thesis has been carried out at Ovako in Hällefors in order to review the possibilities for phosphating steel pellets at Ovako AB, Sweden. The assignment has mediated by Ovako AB Sweden in Hällefors in order to develop a concept that can be used for phosphating steel pellets. Ovako's solution to this problem, is to send the pellets to a firm in Germany where phosphates take place. What Ovako sees as a disadvantage with this solution is that when the phosphate process handled by an external supplier, difficulties can arise in ensuring the quality of the product. This in turn means that if Ovako would receive a complaint from the customer, in which that it becomes difficult to determine if the surface defect occurred during phosphating by the supplier in Germany, if it’s the customer who is responsible for the surface defect or maybe it occur at Ovako during the production of the pellets. The goal of the project is that through theoretical studies and practical attempts to develop an appropriate proposal on how existing phosphating line needs to be modified to allow phosphating of steel pellets according to customer requirements. In order to find a proper solution has four different concepts formulated based on interviews, observations and current situation analysis on both sections Drapro and Preco. Pugh matrix has been used to obtain the most appropriate concept in this thesis. It has also made a cost estimate for the concept proposal for the added work. Four concepts were developed; A, B, C and D. The author didn’t proceed with concept A, B, and by using the Pugh matrix, a comparison was made between C and D. The final outcome of this report is that concept C has been selected as the most suitable solution, because it reduces the risk of surface defects on the pellet, and that it fulfills the company's requirements.

Under senaste periodens omställningar har Scanias Transmissionsenhet i monteringsverkstaden DT haft utmaningar med att uppnå den förväntade kvaliteten på deras skruvförband, vilket utgör majoriteten av deras monteringsmoment. Syftet med detta arbete var att ta reda på vilka typer av problem hos förbanden som kan uppstå, vad orsakerna till dem kan vara och vad som skulle kunna lösa problemen.Centrala områden som undersökts är dels hur friktion och skruvförlängning kan påverka förbandets klämkraft. Det har också handlat om vilken påverkan en monteringsmiljö kan ha på klämkraften och beteendet vid åtdragning. Förbandets egenskaper som styvhet, material och dimensioner har haft en viktig roll för att uppfylla arbetets syfte. Vidare har sambandet mellan vridmoment, friktion och klämkraft studerats.De slutsatser som kan dras är att friktionen har en stor inverkan på hur stor klämkraften blir efter åtdragning. För att mäta skruvens förlängning över tid för att ta reda på hur klämkraften varierar görs detta bäst med ultraljud, då den metoden möjliggör mätningen då det är väldigt svårt att komma åt skruven på annat sätt. Ändrar man åtdragningshastigheten kan man få ändringar av både friktion och sättningar, vilket påverkar förbandets klämkraft. En snabbare åtdragningshastighet har fördelen att momentet inte tar lika lång tid, men ökar man hastigheten behöver man ha koll på vad det påverkar, och om man tolererar den påverkan.Med metoden vridmoment-vinkelövervakning kan man upptäcka avvikelser som sker under åtdragning och visar att en monteringsmiljö kan ställa till med problem hos förbanden. Angående hur en monteringsmiljö kan påverka kvaliteten hos förbanden rekommenderas även att faktorförsök ska utföras. Med faktorförsök kan man få reda på hur stor effekt olika faktorer som närvarar i en monteringsmiljö påverkar det man vill undersöka, samt om något samspel råder.För att förbanden ska klara av det de förväntas och hålla god kvalitet, bör man följa instruktioner för dimensionering av flänsförband. / During the latest period’s changes, Scania’s Transmission unit in the DT assembly workshop has seen that the expected quality of their screw joints has not been met, which accounts for the majority of their assembly steps. The purpose of this thesis is to identify which types of problems can occur with screw joints, what the causes can be and how the problems can be solved.The central areas examined are partly how friction and screw extension can affect the clamping force, as well as the impact an assembly environment can have on the clamping force and its behavior when tightening. Characteristics of the screw joint such as stiffness, materials and dimensions have played an important role in fulfilling the purpose of the thesis. Furthermore, the relationship between torque, friction and clamping force has been studied.The conclusions reached are that friction has a major impact on how great the clamping force becomes after tightening. Measuring the extension of the screw over time to find out how the clamping force varies is best done with an ultrasonic device as this method makes it possible and easy to measure when it is very difficult to access the screw in any other way. If the tightening speed is changed, then there are changes in both friction and how the material sets which affects the clamping force of the screw joint. A faster tightening speed has the advantage that the tightening step does not take as long, but if the speed is increased then it is important to know what this affects and if this can be tolerated.The torque-angle monitoring method allows deviations to be detected during tightening and shows that an assembly environment can cause problems with the screw joints. Regarding how an assembly environment can affect the quality of the screw joints, it is also recommended that factor tests should be used. With factor tests it is possible to identify how great the effect of different factors which are present in an assembly environment can be, as well as if there are any interaction between the factors.For the screw joints to cope with what is expected and to keep good quality, instructions should be followed for the dimensioning of flange joints.

Smörjmedel är en nödvändighet för maskiner för att minska slitage och energiförbrukning. Dock är över 95% av de använda smörjmedlen i dag fossilbaserade. Smörjmedel baserade på vegetabiliska oljor finns tillgängliga men har ofta en lägre oxidativ stabilitet och sämre lågtemperaturegenskaper än deras fossilbaserade motsvarigheter. Ett annat hinder att övervinna är att ersätta vanligt använda förtjockningsmedel i halvfast smörjmedel med biobaserat alternativ vilket också visat sig vara en utmanande uppgift. Representanter för marina biomassa som mikro- och makroalger har potential att användas i framtiden som förnybar råvara källor på grund av deras kemiska sammansättningar såväl som gynnsamma odlingsförhållanden. Mikroalger har ett högt lipidinnehåll och vissa arter har ett högt innehåll av kolväten som liknar råolja. Makroalger har ett högt innehåll av polysackarider med en förtjockningsförmåga i vatten. Även om mikroalger innehåller lovande kolväten och lipider som kan användas i smörjmedelsapplikationer är det idag inte ekonomiskt möjligt att använda mikroalger för att producera produkter med lågt värde. Även makroalger är för kostsamma att kultivera för billiga produkter, För att kunna använda polysackarider som tillsatser i olja måste de vara mer hydrofoba. I denna studie oxiderades alginat först i en ringöppningsreaktion, för att senare reduceras i en Schiff-basformation och reduktion till en mer amfifil polysackarid. Resultaten visade en hög nedbrytning av polysackariden både i oxidationsreaktionen och i reduktionsreaktionen, från en startmolekylvikt av 580 000 g/mol till ~ 10 000 g/mol. Etanol kunde användas i oxidationsreaktionen för att öka den möjliga alginatkoncentrationen. Både FTIR- och 1H-NMR-resultaten indikerade en lyckad oxidation och reduktion. Framtida arbete involverar inblandning av det hydrofobt modifierade alginatet i en basolja och utvärdering av effekten av den erhållna biobaserade basoljekomponenten på oljeegenskaperna, till exempelökning av viskositeten, oxidationsstabilitet och förtjockningsbeteenden. / Lubricants are a necessity for machineries in order to reduce friction and wear. However, over 95% of the lubricants used today are fossil-based. Vegetable oil-based lubricants are available but often possess lower oxidative stability and poorer low temperature properties than their fossil-based counterparts. Vegetable oils are therefore not a perfect solution to reduce crude oil usage. Another obstacle to overcome would be a replacement of commonly used thickeners in semisolid lubricants with bio-based alternative, which has proven to be a challenging task. Marine biomass representatives such as micro-and macroalgae have the potential to be used in the future as renewable feedstock sources due to their chemical compositions as well as beneficial cultivation conditions such as usage of non-arable land and saltwater. Microalgae have a high lipid content, and in some species a high content of hydrocarbons similar to crude oil. Macroalgae have a high content of polysaccharides, some with gelling abilities. Even though microalgae contain promising hydrocarbons and lipids that can be used in lubricant applications, it is currently not economically feasible to use microalgae to produce low valueproducts. Macroalgae are also too expensive to cultivate to be used in low price products. In order to use polysaccharides as additives in oil, they need to be more amphiphilic. In this study, alginate, derived from brown seaweed, was first oxidized in a ring opening reaction to later be reduced in a Schiff base formation and reduction to introduce more hydrophobic side groups. The results revealed a severe degradation of the polysaccharide both in the oxidation and in the reduction reaction, from a starting molecular weight of 580 000 g/mol to ~ 10 000 g/mol. Ethanol was proved to be a suitable solvent in the oxidation reaction which increased the possible alginate concentration. Both FTIR and 1H-NMR results indicated a successful oxidation and reduction. Future work involves incorporation of the hydrophobically modified alginate in a base oil and evaluation of the presence of the obtained bio-based base oil component on the oil properties, for example viscosity increase, oxidation stability and thickening behaviors.

Lubricant is a common name for a large group of products that are essential for almost every engine or other machinery equipment that include mechanical part movements. Their main application is reduction of the friction between two rubbing surfaces by interposing a lubricating film between them. Other important functions of lubricants beside lubrication are; heat transfer, energy efficiency enhancement, corrosion and oxidation protection. All types of lubricants mainly consist of base oil and additives. Base oils are mainly hydrocarbon compounds, while additives are various chemical compounds added to the base oil to enhance some of the already existing properties, or to impose new properties that are beneficial for application purposes. During the storage period, where different storage conditions can occur, many of the requirements for lubricants chemical and physical stability needs to be fulfilled. Inappropriate storage conditions can cause physical and chemical changes in lubricants, which can make them unusable for the intended application. The effects of different storage conditions on lubricants stability were investigated in this work. The experimental part of this project was conducted at Fuchs Lubricants Sweden AB. At the beginning of the experiment, twelve 2L high density polyethylene bottles (HDPE) filled with the lubricant, were divided into three groups. The first group consisted of four closed HDPE bottles previously filled with the lubricant that were stored at 9 °C, 22 °C, 45 °C and 80 °C. The second and the third group consisted also of four open bottles and four bottles with added distilled water stored at the same storage temperatures. The amount of lubricant was approximately the same in all bottles. At different time intervals sample aliquots from the top, middle and the bottom layer were taken from these bottles and analyzed. The effects of different storage conditions on the lubricant’s stability and homogeneity were acquired by two distinctive spectroscopic methods. Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES) was used for elemental composition analysis, while the Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy was used for evaluation of chemical changes on molecular level. Results from ICP-AES analyses showed almost homogeneous elemental distribution, virtually unaffected by different storage conditions in all sample bottles. Results from FTIR analyses showed that observed changes in absorption peaks (673, 863, 972. and 1267 cm-1) took place almost simultaneously at all three layers in all bottles stored at four different temperatures. These results suggest that the analyzed lubricant was stable and homogeneous for the observed period. The lowest storage temperature caused minimal changes in the lubricant and can be considered as optimal storage temperature for this product. It was also observed that increased temperature, direct exposure to oxygen and presence of water catalytically affected the rate of these changes. A part of this project was to validate the method used for ICP analysis. For this purpose, the following method performance parameters were investigated: linearity, precision, accuracy, Limit of detection (LOD) and Limit of quantification (LOQ). The obtained results showed that linearity of the method for all elements, in the used standard, was confirmed based on the set criteria. Precision and accuracy were tested in repeatability conditions and at four different concentration levels. The obtained results showed that accuracy of the method increased with concentration, and was highest for 50 ppm, for almost all elements. The highest precision (< 2 % RSD), for almost all elements was obtained for the concentration of 25 ppm. The LOD values were between 0.01 and 1.42 ppm while calculated LOQ values were between 0.04 and 4.73 ppm. / Smörjmedel är det gemensamma namnet för en stor produktgrupp som är nödvändig för nästan alla motorer eller annan maskinutrustning som inkluderar mekaniska delrörelser. Deras huvudsakliga tillämpning är att minska friktionen mellan två ytor i rörelse genom att införa en smörjfilm mellan dem. Andra viktiga funktioner förutom smörjning är; värmeöverföring, energieffektivisering, korrosion-och oxidationsskydd. Alla typer av smörjmedel består huvudsakligen av basolja och tillsatser. Basoljor är huvudsakligen kolväteföreningar medan tillsatser är olika kemiska föreningar som läggs till basoljan för att förbättra några av de befintliga egenskaperna eller att införa nya egenskaper som är fördelaktiga för applikationsändamål. Under lagringsperioden, där olika lagringsförhållanden kan uppstå, måste många av kraven på smörjmedlens kemiska och fysikaliska stabilitet uppfyllas. Olämpliga lagringsförhållanden kan orsaka fysiska och kemiska förändringar i smörjmedlen som kan göra dem oanvändbara för avsedd användning. Effekterna av olika lagringsförhållanden på smörjmedelstabilitet undersöktes i detta arbete. Experimentell del av detta projekt genomfördes hos Fuchs Lubricants Sweden AB. I början av experimentet, tolv 2L högdensitetspolyetenflaskor (HDPE) fyllda med smörjmedlet, uppdelades i tre grupper. Den första gruppen bestod av fyra slutna HDPE-flaskor som ifylldes med smörjmedlet och som lagrades vid 9 ° C, 22 ° C, 45 ° C och 80 ° C. Den andra och den tredje gruppen bestod också av fyra öppna flaskor och fyra flaskor med tillsatt destillerat vatten lagrat vid samma lagringstemperaturer. Mängden av smörjmedel var ungefär lika i alla flaskor. Vid olika tidpunkter togs prov från topp-mitten-och bottenskiktet från dessa flaskor och analyserades. Effekterna av olika lagringsförhållanden för smörjmedelsstabiliteten och homogeniteten förvärvades genom två distinkta spektroskopiska metoder. Induktivt kopplad plasma atomemissions-spektroskopi (ICP-AES) användes för elementsammansättningsanalys medan Fourier transform infraröd spektroskopi (FTIR) användes för utvärdering av kemiska förändringar på molekylär nivå. Resultat från ICP-AES-analyser visade nästan homogen fördelning av element, opåverkad av olika lagringsförhållanden i alla provflaskor. Resultat från FTIR-analyser visade att observerade förändringar i absorptionstoppar (673, 863, 972 och 1267 cm-1) inträffade nästan samtidigt i alla tre skikten i flaskorna lagrade vid fyra olika temperaturer. Dessa resultat tyder på att det analyserade smörjmedlet var stabilt och homogent under den observerade perioden. Den lägsta lagringstemperaturen orsakade minimala förändringar i smörjmedlet och kan betraktas som den optimala lagringstemperaturen för denna produkt. Resultatet visade också att ökad temperatur, direkt exponering för syre och närvaro av vatten hade katalytiskt påverkat graden av dessa förändringar. En del av detta projekt var att validera metoden som används för ICP-analys. För detta ändamål undersöktes följande metodprestanda-parametrar: linjäritet, precision, noggrannhet, detektionsgräns (LOD) och kvantifieringsgräns (LOQ). De erhållna resultaten visade att linjäriteten för metoden, för alla element, i den använda standarden bekräftades baserat på uppsatta kriterier. Precision och noggrannhet testades i repeterbarhetsförhållanden och vid fyra olika koncentrationsnivåer. De erhållna resultaten visade att metodens noggrannhet ökade med koncentration och var högst för 50 ppm, för nästan alla element. Den högsta precisionen (<2% RSD), för nästan alla element, erhölls för koncentrationen av 25 ppm. LOD-värdena var mellan 0.01 och 1.42 ppm medan beräknade LOQ-värden var mellan 0.04 och 4.73 ppm.

With the intention of improving process efficiency and product quality, Design of Experiments (DoE) is often applied in industry as a tool for engineers in planning experiments and product design. One of the methods in DoE is the Taguchi method that provides a practical procedure to design experiments with an appropriate number of tests for identifying optimal parametric settings of products. The purpose of this study is to investigate how Design of Experiments, specifically the Taguchi method, can be applied to analyze the performance of the lubricants used to stainless fasteners which are common products in various industries. The study has been implemented at the case company which manufactures stainless fasteners. Combining with qualitative and quantitative methods, this thesis work started from reviewing the previous research on DoE, the Taguchi method and various analysis tools as well as information on lubricants. Experiments were designed based on observations, interview, and literature collection. The actual tests were carried out on the case company's wax process where lubricants with different levels for the respective parameters were applied to screws and nuts. The fasteners were tested in a friction machine and UV lamp at the case company. The implemented experiments and data analysis have demonstrated which levels for each parameter of the lubricant resulted in the least friction. The parameters considered in the experiments are mixing ratio, number of dips and time in dips, which have varying degrees of influence on friction. The outcomes contribute to improved process efficiency and product quality within the steel industry and similar sectors. The visualization of the lubricant by UV lamp confirmed that the coating varied according to the levels of the parameters. The theoretical contribution can facilitate further research while the practical contribution provides an approach for experiments in quality improvement on lubricants. The thesis work has also identified the need for further research into the drying process after lubricant application and the use of UV lamp to improve control of lubricant smoothness.

This thesis aims to investigate the coefficient of friction between steel on steel contacts with the addition of solid lubricants such as h-BN, WS2, MoS2 in powder form, in dry conditions and wet conditions. More specifically, the purpose is to enhance the sliding between the piston rings and cylinder block in a modern high temperature steam engine developed by RANOTOR. The friction test was carried out as a linear sliding test with determined loads and sliding speed. Hertzian contact theory was deployed to calculate contact pressure and shear stresses to make sure the contact was elastic, alternatively plastic. It was found that WS2 and  MoS2 lowered the coefficient of friction quite heavily in dry conditions, acting as a thin protective-lubricating film. h-BN performed rather poorly, increasing the coefficient of friction. In a water slurry, none of the powders managed to decrease the COF due to the particles not interacting with the surfaces.The solid lubricants tested should be further tested as coatings since they acted like it in dry conditions. / Denna rapport syftar till att undersöka friktionskoefficienten i stålkontakter med tillsats av fasta smörjmedel som  h-BN, WS2, MoS2 i pulverform, under torra och våta förhållanden. Mer specifikt är syftet att förbättra glidningen mellan kolvringarna och insidan av cylindern i en modern högtemperatur-ångmotor utvecklad av RANOTOR. Friktionstestet genomfördes som ett linjärt glidtest med bestämda belastningar och glidhastighet. Hertzian-kontaktteorin användes för att beräkna kontakttryck och skjuvspänningar för att säkerställa att kontakten var elastisk alternativt plastisk. Det visade sig att WS2och MoS2 kraftigt sänkte friktionskoefficienten under torra förhållanden genom att agera som en tunn skyddande-smörjfilm. h-BN presterade dåligt och ökade friktionskoefficienten. I vattenblandning lyckades inget av pulverna minska friktionskoefficienten eftersom partiklarna inte interagerade med ytorna. De testade fasta smörjmedlen bör vidare testas som beläggningar eftersom de fungerade som dessa under torra förhållanden.