När enbart grovsvarvning av en grovplåtsvals kan ta upp till 150 timmar får varje procent som bearbetningstiden kan reduceras effekt på produktionskostnaderna. Utmaningen ligger i det hårda höglegerade materialet, 70 HRC, som utsätter svarvverktyget för enorma påfrestningar. Wiklunds Verktyg utvecklade en lösning med CBN-skär som tredubblar matningshastigheten.
Artikel Aktuell Produktion Nummer 6/2021 Text & Bilder Kent Nordin
Tomas Kjäll och Michael Rydgren, Wiklunds Verktyg, i gula jackor diskuterar bearbetningen av en vals med Johan Larsson, Åkers.
Union Electric Åkers valstillverkning sker från ax till limpa och valsämnen gjuts i egna gjuteriet. Det är tunnplåtsvalsar och grovplåtsvalsar i unika dimensioner beroende på kunders behov och önskemål, allt från dia 500 – 1500 mm och upp till 10 m långa och väger 8 –75 ton. Den mest vanliga tunnplåtsvalsen för tunnplåt upp till 13 mm mäter 700 mm i diameter och 2 m lång med 1,5 m tappar på sidorna och väger 8 – 12 ton.
I centrifugalgjutningen byggs materialet på invändigt i kokillen skikt efter skikt. Valsen består av två material, ytterst det extremt hårda höglegerade vitjärnet och innanför ligger vanligt segjärn.
Tapparna svarvas med konventionella hårdmetallskär medan Åkers tidigare utnyttjade runda CBN-skär i många år för svarvning av själva valsbanan. Lösningen med två runda skär med överlappning begränsade dock matningen till 0,15 mm/r.
-Enbart grovsvarvningen av en 2 m lång tunnplåtsvals tar ca 18 timmar, berättar Johan Larsson, produktionstekniker vid Åkers. Lägg sedan till finsvarvning lika lång tid. Varje vals blir också något individuell ur bearbetningssynpunkt beroende på materialets reaktion från värmebehandlingen och avspänningsglödgningen. Bortsett från borrningen sker all skärande bearbetning utan kylning.
3 alt 4 CBN-skär parallellmonteras i specialtillverkade verktygshållare och vinklas så att alla skären ligger i ingrepp. 
Wiklunds verktygslösning resulterade i att matningshastigheten kunde ökas från 0,15 mm/r till 1,2 mm/ r och skärdjupet till 16 – 20 mm beroende på ingreppsvinkeln på skären.
Speciallösning med CBN-skär och hållare
-När vi fick frågan från Åkers såg vi det som en riktig utmaning. De påfrestningar det handlar om vid valsbearbetning är extrema där materialhårdheten har direkt påverkan på skärdjup, matning och verktygslivslängd. Ytterst handlar det om driftsäkerhet, eftersom varje misstag i bearbetningen blir kostsam, säger Tomas Kjäll, försäljningschef hos Wiklunds Verktyg som utvecklat en bred kompetens inom bearbetning med egenutvecklade solida CBN-skär (Cubic Boron Nitride) för tung industri.
-Valsarna är gjutna i materiallegeringar som är optimala för valsarnas funktion och noggrannhet men det går ut över skärbarheten, konstaterar Tomas Kjäll. Det är utomordentligt svårbearbetat.
Målsättningen i första steget var att halvera tiden för grovsvarvning av valsbanan där ca 40 mm avverkas. Wiklunds lösning blev dubbelsidiga fyrkantskär i CBN som var det enda möjliga för bearbetning i material med hårdhet upp till 70 HRC. 3 alt 4 skärplattor parallellmonteras i specialtillverkade verktygshållare och vinklas så att alla skären ligger i ingrepp. Hållaren i sig blev en särskild utmaning som skulle klara de enorma påfrestningarna under i snitt 2 timmar långa ingreppstider.
-Här fick vi gå upp i dimensioner under testperioden. Under våra testkörningar hände det till och med att underläggsplattorna till skären deformerades och smälte på grund av den höga värmeutvecklingen kring skärverktyget under ingrepp. Lösningen resulterade i att vi kunde öka matningshastigheten från 0,15 mm/r till 0,8 mm/ r och öka skärdjupet till 16 – 20 mm beroende på ingreppsvinkeln på skären. Att vår verktygslösning dessutom har underlättat för operatörerna med färre avbrott och minskade problem är också positivt. Wiklunds vill vara en problemlösare hos kunder i synnerhet när det gäller svårbearbetade material eller bearbetningar som kräver nya verktygslösningar, menar Tomas Kjäll.
Bearbetningstider upp till 150 timmar
Totala ledtiden för tillverkning av en 8 ton och 2 m lång tunnplåtsvals ligger i snitt på 5 veckor vilket inkluderar gjutning och värmebehandling av ämnet en dryg vecka. När det gjutna ämnet ligger upplagt i supportsvarven grovslipas först gjuthuden under 3 timmar innan grovsvarvningen tar vid 18 timmar följt av färdigsvarvning lika länge och färdigslipning 10 timmar. Bearbetningen avslutas med fräsning, arborrning och långhålsborrning av tapparna i 12 timmar.
När det gäller större dimensioner av valsar på 40 – 60 ton och 8 – 10 m långa handlar det om bearbetningstider på 150 timmar för grov- respektive finsvarvning.
Åkers valsar används företrädesvis inom tunn- och grovplåtsindustrin där materialtjockleken på det som ska valsas kan variera allt mellan 1 – 20 mm. Kraven är därför höga på valsarnas snäva toleranser. Marknaden för smidda och gjutna valsar krymper eftersom antalet järnverk blir färre globalt sett, men de som är kvar tillverkar i stället större volymer.
För mer information: Wiklunds Verktyg, Union Electric Åkers
