Syrjäytystilavuuspumpun toiminnallisen välyksen säätömekanismin kehitys

Syrjäytystilavuuspumppua käytetään kuluttavien, syövyttävien, jähmeiden ja kiteytyvien väliaineiden pumppaukseen. Sähkömoottorin pyörittämä akseli puristaa rullan välityksellä letkun tiiviisti rungon sisäpintaa vasten työntäen samalla väliainetta edellään kulkiessaan letkua pitkin. Puristuksen jälkeen letku palautuu pyöreään muotoonsa muodostaen alipaineen pumpun imupuolelle. Nykyisen konstruktion iskunsäätö on toteutettu ruuvi-epäkeskomekanismilla, jolle haetaan vaihtoehtoja. Tässä työssä on tavoitteena kehittää syrjäytystilavuuspumpun iskunsäätömekanismista nykyistä konstruktiota yksinkertaisempi ja halvempi vaihtoehto. Työssä ideoidaan koneensuunnittelun perinteisin keinoin uusia ratkaisuvaihtoehtoja, joista kaksi valitaan jatkokehitykseen. Näistä kahdesta valitaan nykyiseen konstruktioon tehdyn vertailun jälkeen toinen lopulliseksi vaihtoehdoksi.

Anisotropic surface properties of micro/nanostructured a-C:H:F thin films with self-assembly applications

The singular properties of hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) thin filmsdeposited by pulsed DC plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), such as hardness and wear resistance, make it suitable as protective coating with low surface energy for self-assembly applications. In this paper, we designed fluorine-containing a-C:H (a-C:H:F) nanostructured surfaces and we characterized them for self-assembly applications. Sub-micron patterns were generated on silicon through laser lithography while contact angle measurements, nanotribometer, atomic force microscopy (AFM), and scanning electron microscopy (SEM) were used to characterize the surface. a-C:H:F properties on lithographied surfaces such as hydrophobicity and friction were improved with the proper relative quantity of CH4 and CHF3 during deposition, resulting in ultrahydrophobic samples and low friction coefficients. Furthermore, these properties were enhanced along the direction of the lithographypatterns (in-plane anisotropy). Finally, self-assembly properties were tested with silicananoparticles, which were successfully assembled in linear arrays following the generated patterns. Among the main applications, these surfaces could be suitable as particle filter selector and cell colony substrate.

La caixa de núvia: un procés del segle XIV

A fourteenth century caixa de nuvia (a bride’s case). This article studies a bride’s case, or chest described in the records of a trial that took place in the late fourteenth century, preserved in the Archives of Crown of Aragon. The case was claimed by Eulàlia, a commoner from the region of Barcelona. We study the circumstances of the claim, and then consider the descriptions of the items and the relations between the items and the owner. We stress the structures and the functionality of the chest itself and the meticulous description of contents , mainly second hand household wear and engagement presents. We highlight the relationship between women, especially between the mother and the daughter, and the relationship between these women and their possessions

Tribocorrosão da liga TI6AL4V em solução salina tamponada com fosfato

The tribocorrosion behavior of Ti6Al4V alloy was investigated in a Phosphate Buffered Saline (PBS) solution by a reciprocating wear, using alumina ball as the counterface material, at different normal forces and sliding velocities. Dry wear experiments were performed in order to compare with the tribocorrosion experiments at open circuit potential and under anodic polarization. Dry wear induced a superior damage on the counterface, forming larger and shallower wear tracks compared with those experiments performed in PBS solution. The anodic current was increased by wear; however the volume of oxidized metal in tribocorrosion experiments correspond to a relative low percentage of the wear track volume.

Influência das condições de resfriamento sobre as propriedades superficiais e eletroquímicas de anodos dimensionalmente estáveis

Surface and electrochemical properties of the dimensionally stable anode Ti/(Ru0.3Ti0.7)O2 were studied as a function of the annealing temperature using different conditions in order to perform the cooling process of the oxide films (conventional thermal shock and the slow cooling processes). It was found that surface and electrochemical properties for the oxygen evolution reaction are both affected through the cooling process, being the electrode prepared at 400 ºC using the slow cooling process the less susceptible to wear. The Tafel slope obtained in the high overpotential domain was analysed in light of the apparent charge transfer coefficient.

Henkilökohtainen on poliittista. Neuvottelu politiikan sukupuolittuneesta työnjaosta Annan julkaisemissa poliitikkojen henkilökuvissa vuosina 1975–2005

Henkilökohtainen on poliittista Tutkimuksessa tarkastellaan tiedotusvälineissä käytyä neuvottelua miesten ja naisten mahdollisuuksista osallistua politiikkaan sekä siinä ilmenevää suomalaisen poliittisen julkisuuden muutosta. Tutkimuksen materiaalin muodostavat Anna-lehdessä vuosina 1975–2005 julkaistut 339 poliitikkojen henkilökuvaa, joita eritellään laadullisen tekstianalyysin keinoin. Politiikan sukupuolittunut työnjako Poliitikkojen henkilökuvat ovat Anna-lehdessä olleet henkilöhaastatteluja tai poliitikon haastatteluita yhdessä puolisonsa tai perheensä kanssa. Tutkittuna ajanjaksona Annassa on julkaistu selvästi enemmän naispoliitikkojen kuin miespoliitikkojen henkilökuvia. Poliitikkojen haastatteluissa neuvottellaan siitä, keillä on oikeus toimia politiikassa ja millaista politiikkaa miehet ja naiset voivat tehdä. Vaikka Annassa ilmestyneissä poliitikkojen henkilökuvissa on eri aikoina vastattu näihin kysymyksiin erilaisin tavoin, sukupuolittunut jako miesten yhteiskunnalliseen ja naisten yksityiseen tilaan säilyy teksteissä läpi koko tarkastellun 30 vuoden ajanjakson. Sukupuolittunut jako yhteiskunnalliseen ja yksityiseen ilmenee henkilökuvissa siten, että miehet esitetään toimimassa politiikassa vaivattomasti ja luonnollisesti, mutta naisten kuvataan ponnistelevan sen eteen, että he kykenisivät osallistumaan politiikkaan. Naispoliitikkojen henkilökuvissa toistuva kysymys on, millä edellytyksin tai millaisin rajoituksin naiset ovat voineet toimia politiikassa. Miehet edustavat poliitikon normia ja naiset poikkeusta normista. Poliitikkojen parisuhde- ja perhehaastatteluissa puolestaan käsitellään kysymystä sukupuolten välisestä työnjaosta perheessä. Kirjoituksissa toistuvat kysymykset siitä, millainen tulisi olla poliitikon ja hänen puolisonsa välinen työnjako, tulisiko miespoliitikon vaimon osallistua pyyteettömästi puolison uran tukemiseen tai millä tavoin naispoliitikon puolison tulisi suhtautua vaimonsa aikaa vievään poliittiseen uraan. Naispoliitikkojen haasteita Annan julkaisemat naispoliitikkojen henkilökuvat osoittavat sekä naisten poliittiseen osallistumiseen liittyviä ongelmia että joukon erilaisia ratkaisuja niihin. Naisten ruumiillisuus on näistä haasteista keskeisin. 1970-luvun Annassa ilmestyneissä naispoliitikkojen haastatteluissa käsiteltiin toistuvasti sitä, millä tavoin politiikassa työskentelevät naiset pukeutuvat, syövät ja lepäävät. 1980-luvulla Anna pyrki tekemään naisruumiista voimavaran osoittamalla, että naisten ”luonteva” taipumus hoivaamiseen teki heistä erityisen sopivia politiikan ”pehmeiden” asioiden puolestapuhujina, kuten rauhantyön ja sosiaalisektorin asioiden hoitajina. 1980-luvun lopussa ja 1990-luvun alussa julkaistuissa teksteissä luotiin naisten poliittista yhteisöllisyyttä korostamalla heidän kokemaansa ruumiillisuuteen perustuvaa sortoa, esimerkiksi ulkonäköön liittyviä epäasiallisia huomautuksia. 2000-luvulla naispoliitikkojen henkilökuvissa vakuutettiin, että naisen ikääntyminen ei heikennä hänen kykyään tehdä politiikkaa. Samana aikakautena julkaistuissa nuorehkojen naispoliitikkojen henkilökuvissa ruumiillisuuteen otettiin toinen näkökulma. Niissä naisruumiin väitetty sopimattomuus poliittiseen työhön ratkaistiin korostamalla, että haastatellut naiset kontrolloivat ruumistaan täydellisesti. Toinen naispoliitikkojen poliittista osallistumista uhkaavana tai häiritsevänä esitetty seikka Annassa on ollut yksityiselämä. Lehden mukaan kodin, puolison ja lasten yhdistäminen menestyksekkääseen poliittiseen uraan on ollut erityisen vaikeaa. 1980-luvun loppuun saakka henkilökuviin rakennettiin asetelma, jossa naispoliitikkojen tuli valita työn tai perheen välillä. Vuosituhannen taitteessa Anna otti yksityiselämän ja julkisen elämän väliseen ristiriitaan uuden näkökulman: lehti alkoi esittää, että lapset ovat naispoliitikkojen työelämän voimavara. Kirjoitusten mukaan tehokkaat nuoret naispoliitikot kykenivät halutessaan olemaan sekä ”pullantuoksuisia” äitejä että menestyviä poliitikkoja. Samalla kirjoitukset kuitenkin epäsuorasti osoittivat, ettei yksityisen ja julkisen elämän ristiriita kadonnut naispoliitikkojen kuvauksista: se vain muutti muotoaan ja sai uuden ratkaisun. Miespoliitikkojen luontevana esitetty asiantuntemus Annassa julkaistut miespoliitikkojen haastattelut ovat läpi tutkitun ajanjakson uusintaneet mielikuvaa yhteiskunnallisesta tilasta miehille luontaisesti sopivana ympäristönä. Niissä puhutaan politiikasta ikään kuin se olisi ainoastaan miesten hallitsema elämänpiiri. Poliitikka näyttäytyy miesten välisen kamppailun ja veljeyden kenttänä. Henkilökuvissa miespoliitikot pyrkivät kukistamaan vastustajansa, mutta samalla menestys miesten maailmassa edellyttää muiden miesten hyväksyntää. Henkilökuvissa rakennetaan vahvasti käsitystä miespoliitikoista yhteiskunnallisina asiantuntijoina. Kirjoituksissa heille annetaan tilaa ja mahdollisuuden käsitellä ajankohtaisia poliittisia ongelmia, kuten esimerkiksi terveydenhuollon tilaa tai yleissivistyksen tasoa Suomessa. Ero Annan julkaisemiin naispoliitikkojen haastatteluihin on selvä. Niiden joukossa vuosina 1975–2005 ei ole sellaisia kirjoituksia, joissa naispoliitikolla olisi itsestäänselvästi asiantuntemusta tai arvovaltaa käsitellä koko kansakuntaa askarruttavia yhteiskunnallisia kysymyksiä. Henkilökohtainen on poliittista Annan julkaisemat poliittikkojen henkilökuvat osoittavat, millä tavoin henkilökohtaisiksi mielletyt asiat ovat muuttuneet poliittisiksi. Kärjistäen voi sanoa, että 1970-luvun puolivälissä Suomessa oli vallalla mielikuva, jossa vastakkain asettuivat miesten politiikka ja naisten yksityiselämä. Kolmessakymmenessä vuodessa tilanne on muuttunut. 1980-luvun alussa Anna argumentoi, että naisten kokemus arkielämästä ja lasten kasvattamisesta antoi heille sellaista asiantuntemusta, jota tulisi hyödyntää myös politiikassa. Annan mukaan miesten hallitseva asema politiikassa oli johtanut tilanteeseen, jossa huomattava osa kansasta ei saanut ääntään politiikassa kuuluviin. 2000-luvulle tultaessa on mahdollista nähdä, että politiikkaan on muodostunut naisille sopivana nähty toiminnan sektori, johon kuuluvat esimerkiksi sosiaali- ja terveydenhuolto, opetus-, ympäristö- ja kulttuuripolitiikka sekä kansainvälinen kehitysyhteistyö. Verrattuna 1970-luvun puolivälin tilanteeseen naiset osallistuvat luontevasti huomattavaan osaan suomalaista politiikkaa. Sukupuolittunut yhteiskunnallinen jakolinja ei kulje enää politiikan ja yksityiselämän välillä, vaan politiikan sisällä. Samalla käsitys politiikasta on muuttunut. Hyvinvointivaltion ja valtion sosiaalisektoriin liittyvien vastuiden laajentuminen on johtanut tilanteeseen, jossa naisille sopiviksi miellettyjen poliittisten osaamisalueiden määrä on kasvanut. On myös puhuttu politiikan intimisaatiosta, jolla tarkoitetaan, että valtioiden poliittisen toiminnan piiri on tullut yhä lähemmäs ihmisten henkilökohtaista elämää. Naisten aikaisempaa laajempi poliittinen osallistuminen ei olisi ollut mahdollista ilman keskustelua aiheista, jotka koetaan hyvin henkilökohtaisiksi: ruumiin ja politiikan suhteesta, yksityiselämän ja julkisen elämän suhteesta tai arkielämän kokemusten suhteesta poliittiseen osallistumiseen. Näin henkilökohtainen ja poliittinen ovat olleet jatkuvassa vuorovaikutuksessa keskenään. Annan henkilökuvat kertovat muutoksesta, jossa yksityiselämän tapahtumat ovat tulleet kiinteäksi osaksi politiikan julkisuutta. Yksityiselämän julkisuus on ollut poliitikoille sekä mahdollisuus että haaste. Yhtäältä yksityiselämän julkisuus on tarjonnut miespoliitikoille oivallisen keinon tuoda esille henkilökohtaisensa elämänsä myönteisiä puolia, esimerkiksi omistautumista perheelle. Naispoliitikoille yksityiselämän tuleminen julkiseksi on tarjonnut keinon haastaa ja kyseenalaistaa niitä arvoja, joiden mukaan nainen ei voi onnistuneesti yhdistää menestystä työ- ja perhe-elämässä. Samalla poliittisen julkisuuden muutos on merkinnyt sitä, että yksityiselämästä on tullut poliitikoille myös rasite. Julkisuudessa ei tehdä selkeää rajaa yksityisen ja julkisen elämän välillä, vaan henkilökohtaisen elämän valinnoista ja tapahtumista on tullut erottamaton osa poliitikkojen julkisuuskuvaa. Annan julkaisemien poliitikkojen henkilökuvien analyysi osoittaa, että poliitikot symboloivat yhteiskunnallisia arvoja ja asenteita. Poliitikot eivät ole vain ihmisiä ansioineen ja puutteineen, vaan heidän saamansa julkisuuden kautta keskustellaan suuremmista yhteiskunnallisista kysymyksistä, kuten naisten oikeudesta osallistua politiikkaa tai sukupuolten välisestä työnjaosta yhteiskunnassa. Annassa ilmestyneet poliitikkojen henkilökuvat ovat olleet osa prosessia, jossa suomalainen sukupuolittunut työnjako on neuvoteltu merkittävältä osaltaan uuteen muotoon. Naiset ovat saaneet vastuulleen olennaisen osan suomalaista politiikkaa samalla kun politiikan sisältö on myös muuttunut. Julkisuudessa näkyvien poliitikkojen henkilökohtaisen elämän valinnat asettuvat kontekstiinsa osana neuvotteluprosessia, jossa mietitään ja kyseenlaistetaan yhteiskunnallisia arvoja ja asenteita. Tässäkin mielessä henkilökohtaisesta on tullut poliittista.

Komposiittien käyttö tämän päivän koneenrakennuksessa

Komposiitit ovat yhdistelmämateriaaleja, jotka koostuvat kahdesta tai useammasta eri materiaalista. Komposiitit ovat kiinnostavia tämän päivän koneenrakennukselle niiden korkean vahvuuden ja jäykkyyden suhteesta niiden kevyeeseen painoon nähden. Kuitulujitteisten komposiittien ja laminaattien valmistukseen on monia eri menetelmiä ja ne eroavat toisistaan lähinnä hartsin levittämistapojen sekä kuitujen asettelutapojen perusteella. Komposiittien työstäminen on vaikeaa, mikä johtuu niiden epähomogeenisesta ja anistrooppisesta laadusta ja komposiittien sisältävien lujitteiden korkeasta abrasiivisesta vaikutuksesta. Tavanomaisia työstömenetelmiä, kuten sorvausta, porausta ja jyrsimistä käytetään komposiittien työstämiseen. Kuitujen suuntaus komposiiteissa vaikuttaa paljon niiden työstämiseen. Ultraäänisen tärinän käyttäminen kuitulujitteisia komposiitteja sorvattaessa parantaa työstetyn kappaleen pinnanlaatua. Komposiittimateriaalien kiinnittäminen metalleihin eroaa selvästi muiden materiaalien kiinnittämisestä. Komposiittien yhdistämisen yhteydessä on otettava huomioon monia eri asioita, kiinnitysreikien valmistuksesta käytettäviin kiinnikkeisiin. Komposiittien kierrätys ja hävittäminen on tärkeä osa niiden elinkaarta, eikä niiden kierrätykseen ole tällä hetkellä hyviä ja kustannustehokkaita kierrätysmenetelmiä. Tällä hetkellä kierrättäminen tuleekin kalliimmaksi, kuin käytettyjen komposiittien vieminen kaatopaikalle.

Hakun kulutusosien materiaalivaihtoehdot sellutehtaan puunkäsittelylaitoksen erilaisiin prosessiolosuhteisiin

Selluteollisuuden puunkäsittelylaitoksilla laitteiden kuluminen on prosessin luonteesta johtuen suurta ja kulumisen aiheuttamat kunnossapitokustannukset laitteiden elinkaaren aikana ovat huomattavia. Näissä olosuhteissa toimivan hakun osien kulumista on tutkittu ja tutkimusten pohjalta on kehitetty kulutusta kestäviä materiaalivaihtoehtoja. Vaihtoehtojen vertailut prosesseittain kuitenkin puuttuvat. Terävasteen osalta tutkimus- ja kehitystyötä on tehty vähän. Tässä diplomityössä selvitetään ja vertaillaan hakun kulutusosien kulumismekanismeja, osien materiaalivaihtoehtoja, valmistus- ja kunnostusmenetelmiä ja -kustannuksia laitteen elinkaaren aikana kolmessa erilaisessa puunkäsittelyprosessissa. Työssä annetaan suosituksia kuhunkin prosessiin ja kunnossapitostrategiaan parhaiten soveltuvista ratkaisuista. Työn Case-osuudessa tutkitaan uusia kulutusta kestäviä materiaalivaihtoehtoja terävasteelle. Case-tutkimuksen tuloksena löydettiin terävasteelle kolme uutta materiaalivaihtoehtoa sekä muita vaihtoehtoja, joiden käyttökelpoisuutta kannattaa tutkia lisää. Samalla saatiin terävasteelle parempaan laatuun pystyvä ja kilpailukykyisempi toimittaja. Tutkimuksen perusteella saatiin uusia suosituksia myös muiden kulutusosien materiaali- ja/tai pinnoitusvaihtoehdoiksi. Tuloksista voidaan mainita lisäksi, että kulutusosille löydettiin suositeltavimmat elinkaarikustannuksiltaan edullisimmat vaihtoehdot. Kulutusosien kunnostamiseen liittyen havaittiin, että kunnostaminen on kannattavaa yhtä poikkeusta lukuun ottamatta. Kunnostusprosessista löydettiin kehitettävää. Työn tuloksena saatiin myös useita uusia kehittämisideoita ja runsaasti suosituksia jatkotoimenpiteistä. Hakun kulutusosien nykytilasta saatiin hyvä käsitys ja kattava tietopaketti.

Huolto– ja kunnossapitoliiketoiminnan tuotteistaminen

Tässä diplomityössä pyritään selvittämään, mitä kaikkea huolto– ja unnossapitosopimuksiin perustuvan liiketoiminnan tuotteistamiselta vaaditaan. Kyseisiä palveluita halutaan markkinoida uusien kerrosleiju–teknologiaan (BFB) perustuvien voimakattilatoimitusten yhteydessä. Diplomityön kirjallisessa osiossa asiaa tutkitaan ensin palveluliiketoimintaan ja tuotteistamiseen liittyvien seikkojen näkökulmasta sekä esitellään kunnossapidon teoriaa ja eri strategiakonsepteja sekä tunnuslukuja. Tutkimuksen empiirisessä osassa luodaan toimintamalli huolto– ja kunnossapitosopimuksia varten. Toimintamallissa pyritään löytämään laitekohtaisesti optimaalinen kunnossapitostrategia soveltaen RCM–menetelmään eli luotettavuuskeskistä kunnossapitotapaa. Käytettäviä kunnossapitostrategioita ovat parantava, ennakoiva, kuntoon perustuva ja korjaava kunnossapito. Optimoinnin päämäärä on saavuttaa mahdollisimman korkea tuotantovarmuus kustannustehokkaasti. Lisäksi työssä arvioidaan eri kunnossapitoresurssien tarve ensimmäisen kymmenen käyttövuoden ajalle. Toinen tutkimustavoite on saattaa elinkaarenseurantatyökalun kehittämisprojekti alkuun. Elinkaarenseurantatyökalulla halutaan seurata eri laitteiden elinkaaren vaihetta sekä löytää paras mahdollinen ajotapojen ja elinkaaren suhde. Työssä saavutettiin kunnossapito–ohjelma ja arvio eri resurssien tarpeesta voimakattilan laitteille. Resurssitarvearvio sisältää arvion työvoiman tarpeesta henkilötyötunteina sekä vaihdettavien vara– ja kulutusosien määrän.

Potkurilaitteen ohjausputken laserpinnoitus

Laserpinnoitus on additiivinen prosessi, jossa lasertehon avulla sulatetaan pinnoitusainetta pinnoitettavan kappaleen pintaan. Laserpinnoituksella on mahdollista aikaansaada tiivis sekä kova, kulutusta ja korroosiota kestävä pinnoite kappaleen pintaan. Tässä työssä kohteena oli potkurilaitteen ohjausputken laserpinnoitus. Kyseisessä kohteessa pinnoitteelta vaaditaan hyvää korroosion- ja kulumisen kestoa. Työn tavoitteena oli lisätä tietoisuutta laserpinnoitusprosessista ja siinä vaikuttavista tekijöistä. Myös materiaaliominaisuuksien vaikutuksia sekä pinnoitus- että pinnoitettavien aineiden osalta selvitettiin. Työhön sisältyi myös kokeellinen osuus, jossa tavoitteena oli löytää kustannustehokkain pinnoiteaine tutkittuun kohteeseen. Kokeissa ohjausputki- sekä levyaihioon tehtiin koepinnoituksia. Kokeiden ja edelleen materiaalitutkimuksien avulla tutkittiin neljää eri pinnoitusainetta, jotka olivat Stellitti 21, Inconel 625, AISI 316L ja AISI 431. Kovuus- ja taivutuskokeiden perusteella kyseisistä aineista vain Stelliitti 21 täytti ohjausputken pinnoitteelle asetetut vaatimukset. Näin ollen Stelliitti 21 valikoitui kustannustehokkaimmaksi pinnoitusaineeksi ohjausputkien laserpinnoitukseen.

Performance of a diesel engine fueled with a preheated blend of soybean oil and petrodiesel

Brazil is doing a major effort to find alternatives to diesel oil as combustible. Some study lines are oriented to the development of vegetable oils used as fuel, as a source of getting cheaper and have higher energy density than the converted vegetable oils, and less risk of environmental contamination. The aim of this study was to evaluate the performance, the useful life of the lubricant and some components of a Diesel Cycle engine, with an electronic injection system, in a long-term test operating with a preheated blend (65°C) of 50% (v v-1) of soybean oil in petrodiesel. There was a reduction of the useful life of the injectors which presented failure because of high wear with 264 hours of operation and showed an increase in emissions of particulate matter (opacity) which may be assigned to the failures occurred in the injection system. An increase in the useful life of the lubricant, when compared with the literature was also observed. The electronic injection system may favor the burning of the tested fuel. The test was interrupted with 264 hours because of failures in the injection system.

Mechanical properties of castor beans subject to different drying temperatures aiming to disrupt the bean coat

In castor oil extraction process, the bean coat is abrasive to the equipment and releases substances that modify the oil color, reducing its quality. A potential solution would be to run the extraction by compressing only the endosperm. Due to lack of information, the objective of this study was to evaluate the influence of forced air drying at 40, 60, 80 and 100 ºC and farmyard drying, in the mechanical properties of the beans, aiming to break the bean coat. Castor beans were subjected to compression tests, in two perpendicular directions, at a strain rate of 0.6 mm.s-1. Average values of force, deformation energy, strain, all at rupture, and stiffness were used to evaluate the effects of dehydration. It was observed that the heat treatments did not alter the mechanical properties of castor beans, the strain and stiffness values discriminate the differences between the directions and had the lowest coefficients of variation. It was concluded that forced air drying, more costly than farmyard drying, does not bring benefits to the decortication. However, regardless the heat treatment used, the mechanical stress lengthwise is the most suitable to promote decortication.

Power cycling lifetime estimation of IGBT power modules based on chip temperature modeling

In this doctoral thesis, methods to estimate the expected power cycling life of power semiconductor modules based on chip temperature modeling are developed. Frequency converters operate under dynamic loads in most electric drives. The varying loads cause thermal expansion and contraction, which stresses the internal boundaries between the material layers in the power module. Eventually, the stress wears out the semiconductor modules. The wear-out cannot be detected by traditional temperature or current measurements inside the frequency converter. Therefore, it is important to develop a method to predict the end of the converter lifetime. The thesis concentrates on power-cycling-related failures of insulated gate bipolar transistors. Two types of power modules are discussed: a direct bonded copper (DBC) sandwich structure with and without a baseplate. Most common failure mechanisms are reviewed, and methods to improve the power cycling lifetime of the power modules are presented. Power cycling curves are determined for a module with a lead-free solder by accelerated power cycling tests. A lifetime model is selected and the parameters are updated based on the power cycling test results. According to the measurements, the factor of improvement in the power cycling lifetime of modern IGBT power modules is greater than 10 during the last decade. Also, it is noticed that a 10 C increase in the chip temperature cycle amplitude decreases the lifetime by 40%. A thermal model for the chip temperature estimation is developed. The model is based on power loss estimation of the chip from the output current of the frequency converter. The model is verified with a purpose-built test equipment, which allows simultaneous measurement and simulation of the chip temperature with an arbitrary load waveform. The measurement system is shown to be convenient for studying the thermal behavior of the chip. It is found that the thermal model has a 5 C accuracy in the temperature estimation. The temperature cycles that the power semiconductor chip has experienced are counted by the rainflow algorithm. The counted cycles are compared with the experimentally verified power cycling curves to estimate the life consumption based on the mission profile of the drive. The methods are validated by the lifetime estimation of a power module in a direct-driven wind turbine. The estimated lifetime of the IGBT power module in a direct-driven wind turbine is 15 000 years, if the turbine is located in south-eastern Finland.

Puomiankkurin uudelleensuunnittelu ja valmistus

Tämän diplomityön tavoitteena on ollut suunnitella uusi öljyntorjunnassa käytettävä puomiankkuri. Nykyisin käytössä olevat ankkurit ovat painavia, paljon tilaa vieviä, jäykkiä rakenteeltaan ja hankalia käyttää. Työn tavoitteena on ollut suunnitella rakenne, jossa muotoilun avulla pyritään korvaamaan ankkurin painoa ja saavuttaa hyvä tunkeutuminen eri pohjalaaduissa. Ankkurin suunnitteluun kuuluu merkittävänä osana materiaalinvalintaprosessi, jonka perusteella materiaaliksi valittiin kulutusteräs. Kulutusteräksen korkea lujuus ja hyvä kulumiskestävyys mahdollistavat ohuemman materiaalin käytön rakenteessa, jonka seurauksena rakenteen painoa saatiin vähennettyä merkittävästi. Ankkurin rakenteen suunnittelussa käytettiin hyväksi nykyisiä ankkurin rakenteita, joiden pohjalta hahmoteltiin eri variaatioita ankkureista. Suunnittelutyössä käytettiin hyväksi tyypillisiä ankkurirakenteita hyvien puolien kannalta, joita pyrittiin toteuttamaan uudessa ankkuri- rakenteessa. Ankkurin suunnittelu toteutettiin järjestelmällisen suunnittelun avulla, jossa ensin laadittiin ankkurille vaatimuslista. Tämän jälkeen laadittiin ankkurille toimintorakenne ja jakaminen osatoimintoihin. Ankkurin rakenteista toteutettiin kaksi eri versiota: sisävesillä ja merialueilla käytettävät ankkurit, joille laadittiin mitoitus. Työssä suunnitellun terävän tunkeutumisosan ja optimaalisen tunkeutumiskulman avulla ankkureiden painoa saatiin huomattavasti alhaisemmaksi, jonka seurauksena ankkurille saatiin kevyempi rakenne ja materiaalikustannukset pienenivät merkittävästi. Uusien ankkurien rakenne on pienemmän koon ja painon ansiosta käyttäjäystävällisempi.

Puomiankkurin uudelleensuunnittelu ja valmistus

Tämän diplomityön tavoitteena on ollut suunnitella uusi öljyntorjunnassa käytettävä puomiankkuri. Nykyisin käytössä olevat ankkurit ovat painavia, paljon tilaa vieviä, jäykkiä rakenteeltaan ja hankalia käyttää. Työn tavoitteena on ollut suunnitella rakenne, jossa muotoilun avulla pyritään korvaamaan ankkurin painoa ja saavuttaa hyvä tunkeutuminen eri pohjalaaduissa. Ankkurin suunnitteluun kuuluu merkittävänä osana materiaalinvalintaprosessi, jonka perusteella materiaaliksi valittiin kulutusteräs. Kulutusteräksen korkea lujuus ja hyvä kulumiskestävyys mahdollistavat ohuemman materiaalin käytön rakenteessa, jonka seurauksena rakenteen painoa saatiin vähennettyä merkittävästi. Ankkurin rakenteen suunnittelussa käytettiin hyväksi nykyisiä ankkurin rakenteita, joiden pohjalta hahmoteltiin eri variaatioita ankkureista. Suunnittelutyössä käytettiin hyväksi tyypillisiä ankkurirakenteita hyvien puolien kannalta, joita pyrittiin toteuttamaan uudessa ankkuri- rakenteessa. Ankkurin suunnittelu toteutettiin järjestelmällisen suunnittelun avulla, jossa ensin laadittiin ankkurille vaatimuslista. Tämän jälkeen laadittiin ankkurille toimintorakenne ja jakaminen osatoimintoihin. Ankkurin rakenteista toteutettiin kaksi eri versiota: sisävesillä ja merialueilla käytettävät ankkurit, joille laadittiin mitoitus. Työssä suunnitellun terävän tunkeutumisosan ja optimaalisen tunkeutumiskulman avulla ankkureiden painoa saatiin huomattavasti alhaisemmaksi, jonka seurauksena ankkurille saatiin kevyempi rakenne ja materiaalikustannukset pienenivät merkittävästi. Uusien ankkurien rakenne on pienemmän koon ja painon ansiosta käyttäjäystävällisempi.