Till innehåll på sidan

Innovative Manufacturing Method for Gears for Heavy Vehicle Application

Tid: Fr 2021-03-26 kl 10.00

Plats: https://kth-se.zoom.us/j/62974875843, Stockholm (English)

Respondent: Alireza Khodaee , Industriell produktion

Opponent: Prof. Dr.-Ing., Universitätsprofessor Christoph Broeckmann,

Handledare: Professor Amir Rashid, Tillverkning och mätsystem; Professor Bengt Lindberg, Industriell produktion

Abstract

Denna avhandling presenterar en sammanfattning av forskningsresultat om en innovativ tillverkningsmetod för produktion av PM-kugghjul, för användning i tunga fordon. Metoden utnyttjar pulvermetallförtätningsprocessvägar för att säkerställa full densitet. Avhandlingen behandlar en innovativ processväg där löst packat pulver genomgår dubbelpressning följt av dubbelsintring i kombination med varmisostatisk pressning i slutet av kedjan för att kunna uppnå full densitet för PM-kugghjulet.

Avhandlingen behandlar tre forskningsfrågor. Först undersöks möjligheten att nå full densitet för ett kugghjul uppbyggt av standardmoduler som är relevanta för tunga fordon. Därefter studeras effekten av växelgeometri på PM-behandlingen. Det avslöjas att kugghjulsgeometrin påverkar densitetsfördelningen och följaktligen det slutresultatet. Därför undersöks den del av forskningen som fokuserar på sambandet mellan kugghjulets dimensioner och förtätningsresultaten. Det påvisas att specifika kugghjulgeometriska parametrar kan vara mer lämpliga för att erhålla full densitet. Slutligen föreslås en prediktionsmodell som kan användas för att mäta densiteten före HIP och utesluta riskabla geometrier.

En kombinerad numerisk och experimentell forskningsmetodik implementeras för att behandla forskningsfrågorna i avhandlingen. En verifierad härdningsmodell för en provpulverblandning har utvecklats i ABAQUS genom att utnyttja experimentella packningstest. Modellen hjälper oss att simulera den första pressningen och följa densitetsgradienterna som genereras under det första pressningssteget. Densitetsgradienten lagras i grönakroppen och modifieras efter första sintringen och används sedan som ingång för den andra pressningssimuleringen. Resultatet av den andra pressningssimuleringen modifieras därefter för att inkludera de andra sintringseffekterna och slutligen används den som ingång för HIP-simulering. Denna kedja av simuleringar hjälper oss att förstå hur kugghjulets geometri inverkar på densitetsgradienter och neutral zonbildning under pressningsprocessen. Det säkerställer också att övergången av öppna porer till slutna porer inträffar före HIP som ett krav för att nå full densitet i analysen. Fysiska experiment utfördes för att validera förutsägelserna från FE-simuleringarna. Densitetsmätning och dimensionell mätning används för att jämföra resultaten av FE-simuleringar och fysiska testresultat för att validera och stödja de slutliga slutsatserna som baseras på FE-modellen. Med hjälp av den validerade FE-modellen designas en metod för att förutsäga densiteten före HIP där olika kugg-geometrier modelleras och sedan extraheras en regressionsmodell som kan förutsäga minsta RD i kuggens neutrala zon innan man utför dyra experiment för ett specifikt material och kugghjulsdimensioner

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-291113