No description available.

No description available.

No description available.

Fordonsindustrin strävar efter ständiga förbättringar på transmissionssystem inom exempelvis hållfasthet och viktminskning. För att reducera vikten på växellådshuset (VE15) har alternativ till det befintliga skruvförbandet granskats. Målet med examensarbetet var att välja två olika fogningsmetoder, en inom svetsning och en inom limning. De valda fogningsmetoderna jämfördes med det befintliga skruvförbandet utifrån bland annat viktminskningspotential och hållfasthet. Information inom svetsning, limning, skruvförband och aluminium införskaffades med hjälp av kvalificerade databaser, vetenskapliga artiklar samt rådfrågning av sakkunniga inom respektive område. Utifrån de valda fogningsmetoderna, friktionsomrörningssvetsning (FSW) och epoxi, idégenererades utformning av flänsen. Vid användning av FSW som fogningsmetod reducerades vikten på VE15 med 13,7 % och med epoxi var viktminskningen 25,5 %, i jämförelse med skruvförbandet. Då mekaniken i växellådan genererar krafter på flänsen är hållfasthetsegenskaper hos fogningsmetoderna viktiga. Epoxi, FSW och skruvförbandet klarar belastningarna med god marginal. Med avseende på bland annat hållfasthet, vikt och miljö/hälsopåverkan valdes FSW som potentiell ersättare av skruvförbandet på VE15. Valet utfördes med en konceptvägningsmatris.

Målet med detta arbete var att ta fram en svetsfixtur till Rottne Industri AB. De hade problem med tillverkningen av sina ramar till deras skördare och skotare. Man använde sig av gamla fixturer som inte var anpassade till alla modeller som svetshäftades. En produktutvecklingscykel användes för att strukturera arbetet och resultatet blev en automatiserad fixtur som kunde implementera sex av de sju ramar som Rottne Industri tillverkar. Fixturen blev ett ergonomiskt lyft för operatörerna och intressanta lösningar med hur man jobbar med fixturer togs fram.

Fusion welding is one of the most used methods for joining metals. This method has largely been developed by experiments, i.e. trial and error. The problem of distortion and residual stresses of a structure due to welding is important to control. This is especially important in the aerospace industry where the components are expensive and safety and quality are very important issues. The safety requirements and the high costs of performing experiments to find different manufacturing routes is the motivation to increase the use of simulations in design of components as well as its manufacturing. Thus, in the case of welding, one can evaluate the effect of different fixtures, welding parameters etc on the deformation of the component. The effects of previous processes are also important to consider, as well as it is important to bring forward the current state to subsequent processes.When creating a numerical model, the aim is to implement the physical behaviour of the process into the model. However, it may be necessary to compromise between accuracy of the model and the required computational time. The aim of the work presented in this thesis was to develop a method and model for simulation of welding and metal deposition of large and complex components using the finite element method. The model must be reliable and efficient to be usable in the designing and planning of the manufacturing of the component. In this thesis, the meaning of efficiency of a model is wider than just the computational efficiency. The time for creation and definition of the model should also be included. The developed methods enable the user to create a model for welding or metal deposition with a minimum of manual work. The method for defining weld paths and heat input together with activation of elements is now implemented in the commercial finite element software MSC.Marc. The implementation is based on the experience in this work and communication with the author. The approach has been validated against test cases. Naturally, this validation is dependent on sufficient accuracy of the heat input model and material model that are used. It is the first time a dislocation density model has been used to describe the flow stress in a welding simulation. The work has also demonstrated the possibility to calibrate heat input models with a physical based heat input model, thus relieving the need to calibrate the heat source versus measurements.Efficiency in terms of computing time has also been investigated in the course of this work. Three different methods has been explored and used, adaptive meshing, substructuring and parallel computation. The method that is found to be the most versatile and reduce the overall simulation time the most is parallel computation. It is straightforward for the user to employ and it introduces no reduction in the accuracy. / Godkänd; 2010; 20091124 (andlun); DISPUTATION Ämnesområde: Datorstödd maskinkonstruktion/Computer Aided Design Opponent: Professor Jesper Hattel, Danmarks tekniska universitet Ordförande: Professor Lennart Karlsson, Luleå tekniska universitet Tid: Fredag den 5 februari 2010, kl 09.00 Plats: E 243, Luleå tekniska universitet

Vid pulverbågssvetsning med växelströms inställning kan man ändra växelströmmens våg så att den är på den negativa strömsidan större delen av tiden. Det man inte vet när vågformen ändras är vilken påverkan det har på materialets mekaniska egenskaper. Påverkan på materialets mekaniska egenskaper testades genom att ett prov svetsades som referens med likström och tre prov svetsades med växelström med olika vågformer. Testerna som tas på de svetsade provbitarna är slag- och dragprov samt hårdhetsprovning och frametsnig av macroprov för verifiering av svetsfogen. Tre serier med fem slagprov samt två dragprov tas ut och testas på varje bit. Det som resultaten visar är att den värmepåverkade zonen (SAW) inte har påverkats av de olika vågformer, offset och balans utan att slagsegheten och den statiska hållfastheten varit samma som de resultat som referensproven har haft.

En vanlig orsak till brott i svetsade kolstålskonstruktioner kan härledas till små sprickbildningar som uppstår i svetsgodset eller det område av grundmaterialet som har påverkats strukturellt av energin från svetsprocessen, även kallad HAZ. Dessa sprickor uppstår ofta timmar eller dagar efter avslutad svetsning och beror på en kombination av väte, en hård och spröd mikrostruktur och närvaro av spänningar. För att undvika dessa sprickor kan man förvärma materialet innan svetsning. Den förhöjda arbetstemperaturen ger en långsammare svalning vilken minskar risken för martensitbildning och låter väte diffundera ut från svetsförbandets kritiska delar. Det finns olika beräkningsmodeller för att räkna ut den förvärmningstemperatur som krävs för att motverka dessa sprickor. De flesta av dem är grafiska men försök har gjorts att översätta dessa till matematiska algoritmer. Beräkningsmodellerna kan ge väldigt varierande temperaturer och olika modeller kan anses vara bäst tillämpade till olika stål. I denna rapport har det undersökts vilken beräkningsmodell som är bäst lämpad för konstruktionsstålet S355J2. Modellerna som har använts är den matematiska CET, de grafiska CEIIW och CEN samt matematiska tolkningar av de två sistnämnda. Utvärderingen har gjorts genom att svetsa upp prover på plåtar med en godstjocklek på 30 mm med en stegvis ökande förhöjd arbetstemperatur. Dessa prover har sedan genomgått både oförstörande och förstörande provning för att undersöka hur sprickbenägna de är. En analys av svetsförbandets mikrostruktur har också genomförts för att identifiera de mest kritiska zonerna. Det visade sig att de matematiska tolkningarna av de grafiska metoderna skiljde sig såpass mycket från sina grafiska motsvarigheter att de inte kan rekommenderas för användning. Det visade sig även att det inte fanns en beräkningsmodell av ursprungsmodellerna som var bäst lämpad för S355J2 utan valet berodde helt och hållet på vilken sträckenergi som användes då modellerna tar olika mycket hänsyn till denna. För en sträckenergi på över 1,6 kJ/mm rekommenderas CET-metoden som beräknade en temperatur som gav goda materialparametrar. För sträckenergier under 0,9 kJ/mm beräknar ingen metod en tillräckligt hög temperatur, men CEIIW är den som beräknar den högsta förhöjda arbetstemperaturen och rekommenderas därför för användning. Man bör dock ha i åtanke att den inte var tillräckligt hög och bör därför ses som en lågt räknad rekommendation. Mellan 0,9 kJ/mm och 1,6 kJ/mm har inga prover svetsats men rekommendationen är att använda sig av CET-metoden då den är enkel och beräknar högst temperatur. Vad det gäller svetsförbandets kritiska zoner så visade det sig att korntillväxtzonen var området där vätesprickor har störst förutsättningar för att uppstå. / One of the most common causes of failure in welded carbon steel constructions can be traced to small cracks that occur in the weld metal or in the area of the base metal that has been affected structurally by the energy from the welding process, also known as HAZ. These cracks can occur hours or days after the welding is completed and do so due to a combination of hydrogen that has penetrated the metal during the weld process, a hard and brittle microstructure and tensile stresses acting on the weld. A method to avoid these cracks is to preheat the material before welding. The increased temperature results in a slower cooling which reduces the risk of a martensitic microstructure and allow hydrogen to diffuse out of the most critical zones of the welded joint. There are many different methods for calculating the preheat temperature needed to counter these cracks. Most of them are solved graphically but attempts have been made to translate them into mathematical algorithms to facilitate calculations. The outcome of the methods may vary and different methods can be considered to be best applied to various steel. The purpose of this study is to investigate which method is best suited to determine the preheat temperature to eliminate the risk of hydrogen cracking for the structural steel S355J2. The methods used in this study was the mathematical CET, the graphic CEIIW and CEN and mathematical interpretations of the latter two. The evaluation was made by welding samples of plates with a thickness of 30 mm and with an incrementally increased preheat temperature. These samples were then subjected to both non-destructive and destructive testing to examine how prone they were to crack. An analysis of the weld microstructure was also conducted to identify the most critical zones. It turned out that the mathematical interpretations of the graphic methods differed so much from their graphical equivalent that they can not be recommended for use. It was also found that none of the original methods can be said to be best suited for S355J2 but the choice depended entirely on the heat input. For a heat input over 1.6 kJ/mm it is recommended to use the CET-method which estimated a temperature that gave good material parameters. For a heat input below 0.9 kJ/mm no method calculates a sufficiently high temperature, but the CEIIW-method is calculating the highest temperature and is therefore recommended for use. However, one should keep in mind that it was not sufficient and should therefore be seen as a conservative recommendation. No samples were welded between 0.9 kJ/mm and 1.6 kJ/mm but the recommendation is to use the CET- method because it is simple and calculates the maximum temperature. It was also found that the coarse grain zone was the area where hydrogen cracking is most likely to occur.

Betongslipers är ett element i den moderna järnvägens uppbyggnad. Det har ersatt det traditionella virkesmaterialet som har ett antal nackdelar gentemot betong. Vid tillverkning av betongslipers förspänns armeringslinor med en kraft på 500 kN innan cementet gjuts in i produktionslinans formar. Undersökningen kommer in i bilden då en svetsad draglåda, där armeringslinorna är låsta, belastas av förspänningskraften. Uppdraget blir att analysera spänningsflödet i draglådan för att se var de största spänningarna förekommer. Detta görs genom en FEM-analys av hela konstruktionen samt hållfasthetsberäkningar av enbart gängorna. Slutsatsen som fastställdes var att analysen av konstruktionen resulterade att förspänningskraften inte påverkade gängorna eller svetsarna så pass kritisk att en allvarlig deformation skulle ske.

En av dagens vanligaste maskiner för att underlätta hanteringen av tungt gods är gaffeltrucken. Denna tillverkas i industriell produktion där konkurrensen är hård. Den hårda konkurrensen bland tillverkningsföretagen på den globala marknaden ökar strävan att tillverka produkter till ett så kostnadseffektivt pris som möjligt. Syftet med det här arbetet är att utreda huruvida det går att optimera en befintlig drivlinsupphängning med avseende på tillverkningskostnad och vikt. Genom en produktutveckling skall ett koncept för en optimerad lösning tas fram gällande konstruktion, materialval och tillverkningsmetod. För att skapa ett underlag till denna produktutvecklingsprocess har väsentliga teorier tagits fram och presenterats i arbetet. Produktutvecklingen kommer generera ett nytt koncept. I produktutvecklingen utförs även materialval, val av tillverkningsmetod, beräkningar, FEM-simuleringar, designoptimering och utvärdering angående kostnaderna. Detta resulterade slutligen i en möjlig kostnadsreducering. Vikten kan dessutom reduceras utan att försämra hållfastheten.