Kartläggning av möjliga skärmetoder för tjock rostfri stålplåt: Effektivisering av skärmetoder vid preparering av provstycken
2024 (Swedish)Independent thesis Basic level (university diploma), 15 credits / 22,5 HE credits
Student thesisAlternative title
Mapping of possible cutting methods for thick stainless steel sheet : Efficiency enhancement in cutting methods for sample preparation (English)
Abstract [sv]
Denna studie syftade till att kartlägga olika skärtekniker för att skära tjocka rostfria stålplåtar åt Outokumpu i Degerfors, tillverkare av tjocka rostfria stålplåtar, kallade ”kvartoplåtar”. Målet var att identifiera tekniker som kunde helt ersätta nuvarande plasmaskärteknik och avlasta bandsågar genom att effektivt skära provstycken från provkuponger med varierande tjocklek på upp till 40 mm. Studien inleddes med att fastställa viktiga aspekter för kartläggningen, inklusive skärkvalitet, skärtid, hållbarhet och tillförlitlighet i samråd med företaget. Metoden involverade en kombination av litteraturstudier, marknadsundersökning och praktiska tester. Med hjälp av denna kombination identifierades fyra möjliga tekniker: plasmaskärning, fiberlaserskärning, abrasiv vattenskärning och trådgnistning. Plasmaskärning och fiberlaserskärning visade sig vara effektiva både i tid och skärkvalitet, men med vissa skillnader i skäryta och initial kostnad. Trots att de genererar hälsofarliga nitrösa gaser och en värmepåverkad zon, ansågs båda teknikerna lämpliga för högproduktiva applikationer. Å andra sidan kan abrasiv vattenskärning och trådgnistning betraktas som lämpliga alternativ i situationer där en värmepåverkad zon är oönskad. Medan abrasiv vattenskärning erbjuder rimlig skärkvalitet till låga initiala kostnader, kan dess driftskostnader vara höga på grund av vatten- och sandanvändning. Trådgnistning visade sig vara en obemannad teknik med hög skärkvalitet och låga driftskostnader, men var extremt långsam. I övrigt visade resultaten att samtliga tekniker kunde skära rostfria plåtar med tjocklekar över 40 mm samt provstycken i olika geometriska former. Dessa tekniker erbjöd en skärkvalitet som approximerar bandsågens och överträffar den som plasmaskärteknik erbjuder i nuläget.
Abstract [en]
This work aimed to survey various cutting techniques for thick stainless steel plates at Outokumpu in Degerfors, a manufacturer of thick stainless steel plates, called ”quarto plates”. The goal was to identify techniques capable of fully replacing the current plasma cutting technique and relieving bandsaws by efficiently cutting samples from test coupons with varying thicknesses up to 40 mm. In collaboration with the company, the key aspects for the survey have been determined first, including cutting quality, cutting time, durability and reliability. The study methodology comprised a combination of literature review, market survey, and practical testing. Through this combination, four possible techniques were identified: plasma cutting, fiber laser cutting, abrasive waterjet cutting, and wire electrical discharge machining. Plasma cutting and fiber laser cutting proved effective in both time and cutting quality, but with some differences in cut surface and initial cost. Despite generating hazardous nitrous gases and a heat-affected zone, both techniques were considered suitable for applications with high-production. On the other hand, abrasive waterjet cutting and wire electrical discharge machining can be considered suitable alternatives in situations where a heat-affected zone is undesirable. While abrasive waterjet cutting offers reasonable cut quality at low initial costs, its operating costs may be high due to water and sand usage. Wire electrical discharge machining proved to be an unmanned technique with high cut quality and low operating costs, but it was extremely slow. Furthermore, the results showed that all techniques could cut stainless steel plates with thicknesses exceeding 40 mm, as well as samples in various geometric shapes. These techniques provided cutting quality comparable to that of bandsaws and surpassed the capabilities of current plasma cutting technology.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 84
Keywords [en]
Plasma cutting, Fiber laser cutting, Abrasive waterjet cutting, WEDM, HAZ, Surface roughness, Perpendicularity, Cut quality
Keywords [sv]
Plasmaskärning, Fiberlaserskärning, Abrasiv vattenskärning, Trådgnistning, Värmepåverkad zon, Skärytans ytjämnhet, Rätvinklighet, Skärkvalitet
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-101247OAI: oai:DiVA.org:kau-101247DiVA, id: diva2:1886069
Subject / course
Mechanical Engineering
Educational program
Study Programme in Mechanical Engineering
Supervisors
Examiners
2024-08-262024-07-292024-08-26Bibliographically approved