search query: @supervisor Orkas, Juhani / total: 47
results-list
reference: 8 / 47
« previous | next »
Author:Korkiakoski, Toni
Title:Production method optimization for thermally sprayed cast-iron discs
Tuotantomenetelmän optimointi termisesti ruiskutetuille valurautapyörille
Publication type:Master's thesis
Publication year:2014
Pages:(7) + 61 s. + liitt. 4      Language:   eng
Department/School:Insinööritieteiden korkeakoulu
Main subject:Tuotantotekniikka   (K3002)
Supervisor:Orkas, Juhani
Instructor:Mykrä, Mikko
Electronic version URL: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201410212825
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions
close

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  3813   | Archive
Keywords:HVOF
coating
thermal spraying
cost calculation
optimization
wear resistance
pinnoitus
terminen ruiskutus
kustannuslaskenta
optimointi
kulumiskestävyys
Abstract (eng):The aim of this thesis was to find an optimal production method for rotationally symmetrical thermally sprayed cast-iron disc.
This project was carried out at Componenta as a part of HICON (High Friction Low Wear Contacts) project.
The goal of HICON project is to study new materials for demanding applications.
The cost structure of the process was studied and the benefits of coated cast-iron disc were compared to thermally sprayed component.
Previous studies have shown that chromite carbide coating will substantially increase the wear resistance compared to cast-iron.

Different thermal spraying methods and wear phenomenon are covered in the literature review.
Iron foundry and turning processes are also included because of their key role in the manufacturing chain of rotationally symmetrical cast-iron discs.
"Make-or-buy" and "Break-Even Point" cost calculation analyses are explained in theoretical level before bringing them in to practice.

The experimental part consists of three different cases, which are manufacturing uncoated cast-iron discs, outsourcing the coating and turning processes and finally coating and turning in own production facility.
Total production costs were calculated for one component in all three cases.
Layout was drawn and break-even point calculated for new production plant.
The result was that the most cost-effective solution is in-house production.
All additional storage periods and freight & packaging costs can be minimized.
It is possible to achieve significant cost savings because of component's extended lifetime.
Thermal spray coating could also improve performance, for example the maximum load of a wheel pulley without dimensional change.

High-Velocity-Oxy-Fuel (HVOF) thermal spraying creates some challenges regarding feasibility of production.
To achieve a uniform layer of coating the spray nozzle should be nearly perpendicular to the component.
The example wheel pulley used in this thesis has challenging geometry as the pulley grooves are really close to the flange.
The spray gun cannot reach to the last groove.
Separate section with grooves or different geometry could solve the problem.
The idea in the beginning of this project was to combine turning and HVOF coating in to one production cell, but the solution proved to be too challenging.
Cutting fluid and fine chromium carbide powder together would do harm for the moving parts in the lathe, for example the lead screw.
HVOF coating equipment requires good noise protection and extra ventilation which increase the expenses, so these two divergent processes were segregated in the production plan.
Abstract (fin):Tämän diplomityön tarkoituksena on löytää optimaalinen valmistusmenetelmä pyörähdyssymmetriselle ja termisesti ruiskutetulle valurautakappaleelle.
Työ on tehty Componenta Oyj:lle ja se on osa HICON projektia, jossa tutkitaan uusia materiaaliratkaisuja vaativiin käyttökohteisiin.
Työssä tarkastellaan koko prosessin kustannustekijöitä ja verrataan pinnoitetun valurautapyörän valmistuskustannuksia ja saavutettuja hyötyjä suhteessa pinnoittamattomaan vastaavaan kappaleeseen.
Kromikarbidipinnoite nostaa aiempien tutkimusten perusteella kappaleen kulumiskestävyyttä merkittävästi valurautaan verrattuna.

Työn teoriaosuudessa käydään läpi erilaisia termisiä pinnoitusmenetelmiä sekä kulumisen teoriaa.
Rautavalimoprosessi ja sorvaus ovat myös mukana teoriaosuudessa, koska ne ovat keskeisiä prosesseja pyörähdyssymmetrisen valurautakappaleen valmistuksessa.
Kustannuslaskennassa hyödynnettäviä "valmista tai osta" ja kannattavuusraja-analyysejä on selvennetty teorian kautta ennen analyysien tekemistä käytännön osuudessa.

Käytännön osuudessa tarkastellaan kolmea erilaista tapausta, jotka ovat pinnoittamaton kappale, pinnoittaminen ja sorvaus omassa tuotantolaitoksessa sekä pinnoitus ja sorvaus alihankintana.
Kaikista eri vaihtoehdoista on laskettu kokonaiskustannus yhden kappaleen tuottamiselle.
Omalle tuotantolaitokselle on lisäksi hahmoteltu pohjapiirros ja laskettu kannattavuusraja.
Laskelmien mukaan kustannustehokkainta on valmistaa pinnoitettuja ja sorvattuja valukappaleita omassa tuotantolaitoksessa.
Ylimääräiset varastointiajat ja kuljetus- sekä pakkauskustannukset saadaan minimoitua.
Pinnoittamalla on mahdollista saavuttaa merkittäviä säästöjä, koska tuotteen elinikä pitenee.
Pinnoittamalla voidaan myös nostaa kappaleen suorituskykyä, esimerkiksi köysipyörän maksiminostokuormaa.

Suurnopeusliekkiruiskutus aiheuttaa myös tiettyjä valmistusteknillisiä haasteita.
Jos pinnoitetta halutaan pinnalle tasaisesti joka kohtaan, tulisi ruiskutuspistoolin ja kappaleen olla lähes kohtisuorassa toisiaan vastaan.
Työssä käytetty esimerkkikappale on köysiurallinen valurautapyörä.
Haastetta aiheuttavat pyörän laipan vieressä olevat urat, joihin pinnoitetta on vaikea saada.
Irroitettava urapyörä tai parempi muotoilu voisi ratkaista ongelman.
Alkuperäinen idea oli yhdistää terminen ruiskutus ja sorvaus samaan tuotantosoluun, mutta ratkaisu osoittautui haasteelliseksi.
Kromikarbidipöly yhdessä lastuamisnesteen kanssa tulisi aiheuttamaan ongelmia sorvin johteissa ja muissa mekaanisissa osissa.
Ruiskutuslaitteiston vaatimat ilmanvaihto ja meluneristys lisäksi nostavat kustannuksia, joten nämä kaksi toisistaan selvästi poikkeavaa prosessia päätettiin pitää erillään.
ED:2014-10-26
INSSI record number: 49908
+ add basket
« previous | next »
INSSI