Verktøybelegg for mer bærekraftig maskinering
Av Joppe Næss Christensen
Verktøyprodusenten Sandvik Coromant fremsnakker endefreser av massivt hardmetall med Zertivo 2.0-belegg, det skal gi fordeler med hensyn til verktøylevetid.
Det har skjedd store endringer i produsentenes holdning når det gjelder bærekraft de senere årene. Undersøkelser foretatt av Schneider Electric og Omdia viste at 49 prosent av produksjonsbedrifter forventer forbedret ytelse og kostnadsbesparelser ved å investere i bærekraft. Men, selv om samtalen rundt bærekraftig produksjon vanligvis fokuserer på Industry 4.0-løsninger, bør selskapene se den viktige rollen maskinverktøy som eksempelvis belagte endefreser i massivt hardmetall kan spille. Her forklarer Anders Micski, leder for kvaliteter og teknologi for forretningsenheten massive runde verktøy (SRT) hos Sandvik Coromant, hvordan et avansert verktøybelegg kan fremme mer bærekraftig maskinering.
Levetid = bærekraft
Maskinverksteder innser nå at en skikkelig bærekraftstrategi betyr forskjellen mellom suksess og nederlag — særlig på bakgrunn av dagens vedvarende leveringskjedeutfordringer, og mangel både på materiale, kunnskap og ferdigheter. Men, det finnes hindringer som må fjernes for at produksjonsindustrien skal bli mer bærekraftig. Nesten en tredjedel av lederne innen produksjonsindustrien har ifølge undersøkelsen til Schneider Electric og Omdia uttalt at utdaterte systemer og infrastruktur i organisasjonene er en hindring for å bli grønnere. 27 prosent trakk frem kostnader eller budsjett som en vesentlig hindring, og 19 prosent nevnte endring av kulturen som en utfordring eller faren ved å endre eksisterende prosesser.
For å overvinne disse hindringene burde produsenter i stedet se nærmere på de store fordelene ved bedre maskineringsverktøy når det gjelder bærekraftig produksjon. Lengre verktøylevetid kan definitivt fremme bærekraft og er knyttet til en rekke andre fordeler, blant annet en reduksjon av antall verktøy som kreves i et produksjonsforløp og dermed et redusert behov for kostbar utskifting av verktøy. En annen fordel med verktøy som varer lengre er muligheten til å produsere mer allsidige produkter, av to grunner. For det første kan et verktøy med lengre levetid brukes i et høyere antall produksjonssykluser før det må skiftes ut eller vedlikeholdes. For det andre - med lengre verktøylevetid bevarer verktøyet sin nøyaktighet og ytelse i et lengre tidsrom, noe som fører til bedre og jevnere kvalitet på produktene som produseres.
Dette betyr ikke at det å oppnå en konkurransefordel i produksjonsindustrien ikke er krevende. På den ene siden viser det seg at reduserte kostnader med riktige verktøy- og optimeringsstrategier bidrar dramatisk til å kutte maskineringstider og forlenge verktøylevetiden opp til to ganger. På den andre siden er fortsatt forskning og utvikling, med tanke på utfordringene maskinverkstedene i dag står overfor, avgjørende for å sikre at verktøyene rent teknologisk er klare til å ta imot utfordringen.
Forskjellige typer slitasje
La oss konsentrere oss om endefreser av massivt hardmetall. Flere faktorer avgjør verktøylevetiden for freseverktøy, slik som ulike typer slitasje, inkludert krater- og flankeslitasje, og hakk ved skjæreeggen, som ofte er et resultat av vibrasjoner i emnet eller maskinverktøyet.
Flere designfaktorer for en endefres påvirker slitasjemotstanden, inkludert verktøyets substrat, belegg og geometri. Geometrien har særlig innvirkning på verktøyets funksjonalitet — som omtalt i rapporten Study on tool life and its failure mechanisms av det indiske Kamala Institute of Technology & Science (KITS): “Verktøyets geometri har stor betydning for verktøylevetiden, og her er skråflater og klaringsvinkler viktige faktorer.” I tillegg kan valg av materiale eller kvalitet for et verktøy påvirke betraktelig hastigheten eller matingen i maskineringsprosessen, ved å virke inn på faktorer som verktøyslitasjemotstand, verktøyhardhet, varmemotstand, friksjon og sponflyt.
Mye forskning
Sandvik Coromants avdeling for kvaliteter og teknologi, en del av forretningsenheten massive runde verktøy (BU SRT), driver kontinuerlig forskning på disse faktorene for å finne nye metoder for å forbedre verktøylevetiden. Teamet samarbeider med en annen avdeling av Sandvik Coromants R&D som fokuserer på å utvikle fysisk dampdeponering (PVD)-belegg for verktøyene. PVD er en prosess der belegget avsettes på verktøyoverflaten for å øke verktøyets styrke og funksjonalitet — og særlig verktøylevetiden.
For å utforske nye muligheter til forlenging av verktøylevetiden har avdelingen for kvaliteter og teknologi og avdelingen for PVD valgt å konsentrere forskningen sin om betydningen av PVD-belegg og se bort fra andre faktorer som substrat og geometri. Sandvik Coromants forskning fikk også informasjon fra egne kunder, og innspillet fra disse hjalp Sandvik Coromants ingeniører med å optimere ytterligere egenskapene til PVD-belegget.
Som et resultat av denne forskningen ble det utviklet nye beleggløsninger for å oppnå enda større forbedringer i verktøylevetid og dermed forbedre ytelsen til selve verktøyet. De inkluderer en løsning for ISO-P, og en for ISO-M.
Nytt belegg
Sandvik Coromants pågående R&D har ført til utvikling av en serie nye belegg for endefreser av massivt hardmetall. Det nyeste er Zertivo 2.0-serien med belegg som kombinerer verdensledende produktivitet med enestående metallfjerningshastighet og høyest mulig prosessikkerhet. Dette gjør det mulig å utnytte kvalitetens fulle potensiale. Zertivo-fresekvalitet tilbyr en svært slitesterk skjæreegg. Dette krevende substratet og det optimerte belegget motstår effektivt kantlinjeavskalling og sprekker som kan oppstå på grunn av vanskelige maskineringsbetingelser.
Pålitelig fresing
Zertivo 2.0-belegget er helt unikt og utformet spesielt for bruk sammen med CoroMill Plura HD-endefreser av massivt hardmetall for krevende grovmaskinering i stål og rustfritt stål med to nye kvaliteter for ISO-P og ISO-M. CoroMill Plura er en serie endefreser av hardmetall i høy kvalitet, som tilbyr produktive, effektive og svært pålitelige freseløsninger.
CoroMill Plura HD er Sandvik Coromants førstevalg for tunge anvendelser i stål og rustfritt stål (ISO-P og ISO-M), ettersom det gir trygg og effektiv endefresing. Takket være den nye Zertivo 2.0-belagte kvaliteten forbedres verktøylevetid, prosessikkerhet og produktivitet ytterligere. De nye kvalitetene oppnår 30 prosent høyere skjærehastighet både i primærbruksområdene ISO P og ISO M og med materialene ISO K og ISO S. Dette er takket være den optimerte rilleformen, som sørger for effektiv sponfjerning.
CoroMill Plura inneholder verktøy for krevende skrubbing og ferdiggjøring og fungerer i ulike anvendelser og materialer, blant annet materialer som er vanskelige å bearbeide og svært hardt stål med en Rockwell-hardhet (HRc) på inntil 63. Kvalitetene som er beregnet for maskinering i rustfritt stål, leveres i to varianter: Én med internt kjølemiddel for forbedret temperaturstyring og sponflyt, og én uten internt kjølemiddel.
Ytelsestester
CoroMill Plura HD forbedret med Zertivo 2.0 har gjennomgått mange ytelsestester mot konkurrerende endefreser av hardmetall. En test involverte bearbeiding av et SS1672 (C45) 160 HB ISO-P-arbeidsemne, og en annen test maskinering av et 1.4404 (316L) ISO-M-arbeidsemne.
ISO-M-emnet ble utsatt for notfresing, der verktøyet ble benyttet med følgende parameter: skjærehastighet (Vc) på 90 m/min, mating per tann (fz) på 0,05 mm/tann, radial skjæredybde (ae) på 10 mm og aksial skjæredybde (ap) på 5 mm. CoroMill Plura HD viste en 65 prosent økning i verktøylevetiden. ISO-P-emnet ble utsatt for tørr hjørnefresing med følgende skjæreparametere: a Vc på 235 m/min, fz på 0,1 mm/tann, ae på 7,5 mm og ap på =5 mm. I denne prosessen viste CoroMill Plura HD en 150 prosent økning i verktøylevetid i forhold til konkurrentens verktøy.
Sandvik Coromant anbefaler bruk av CoroMill Plura HD og Zertivo 2.0 til generell maskinering, bilindustri, rustfritt stål og stål. Videre planlegger Sandvik Coromants ingeniører med spesialisering i maskinverktøy og R&D å utvide Zertivo 2.0-belegget på tvers av verktøyserien. Ved å gjøre dette forventer man at belegget vil hjelpe kunder til å oppnå forbedret ytelse og kostnadsbesparelser etter hvert som produsentenes overgang mot bærekraft fortsetter.
For mer informasjon se: www.sandvik.coromant.com
Kilde: Sandvik Coromant