Vad har krigsstrategier från antikens Rom och Sandvik Coromants svarvskär för ISO P-stål gemensamt och hur kan det hjälpa dig att öka produktiviteten i din verkstad? I artikeln förklarar Rolf Olofsson, Product Manager hos Sandvik Coromant, en global ledare inom skärande bearbetning, hur för hårdmetallsorternas beläggningar och substrat kan göra stor skillnad för effektiviteten och produktiviteten i stålsvarvningprocesser.
Krönika: Rolf Olofsson, Product Manager hos Sandvik Coromant
En vanlig missuppfattning inom metallbranschen är att det är lätt att bearbeta stål. Erfarna operatörer vet att svarvning av ISO P-stål är allt annat än lätt. Den första utmaningen är mängden olika material som ingår i ISO P-klassificeringen, som kan variera mellan formbart stål med låg kolhalt till höglegerat stål. Den andra utmaningen är att hårdheten hos olika stål skiljer sig avsevärt från den ena änden av spektrat till den andra. Applikationstypen varierar och det gör även bearbetningsförhållandena i verkstäderna.
Det innebär att stålsvarvning är fullt av utmaningar och med tanke på alla variabler är det svårt att välja en sort som motsvarar alla de egenskaper som förekommer i ISO P-stål.
Konventionell CVD-beläggning med aluminiumoxid, med slumpmässig orientering av kristallerna. 
Med Inveio® är alla kristaller i aluminiumoxidbeläggningen riktade åt samma håll, mot den övre ytan.
Sorter för alla lägen
För alla sorter är brottstyrka det allra viktigaste. Dessutom måste skäreggen ha rätt hårdhet för att stå emot alla typer av plastisk deformation som förorsakas av de extrema temperaturer som uppstår i skärzonerna. Sorten måste även ha en beläggning som förhindrar fasförslitning, gropförslitning och löseggsbildning. Det är viktigt att beläggningen fäster på substratet. Om den inte fäster exponeras substratet, vilket leder till snabba brott. Baserat på alla dessa krav är det viktigt att förstå strukturen hos en stålsvarvningssort för att kunna fatta informerade beslut när du väljer en för din applikation.
Strukturen i hårdmetallskär
Alla hårdmetallsorter har en hårdmetallkärna som även kallas substrat. Substratet definierar sortens seghet och styrka. Även motståndet mot plastisk deformation beror på substratet. Hårdmetallsubstratet täcks ofta av flera skikt av beläggning som titankarbonitrid (TiCN), aluminiumoxid (Al2O3) och titannitrid (TiN) som ger skäret dess eggseghet, vidhäftning och slitstyrka. Nyckeln till överlägset motstånd mot olika typer av förslitning: fas-, grop- och löseggsbildning. Vidhäftning mot substratet och längre verktygslivslängd ingår i de mikroskopiska detaljer som är en del av att utforma beläggningsskikten.
Romersk sköldpaddsformation
I konventionella aluminiumoxidbeläggningar är kristalltillväxten slumpmässig, se bild 1a. Om tillväxten i beläggningsskiktet kan styras så att alla kristaller är riktade åt samma håll, se det gula på bild 1b, ger det överlägsen slitstyrka. För att förtydliga egenskaperna hos likriktade kristaller tar vi ett exempel från den romerska historien. Vid belägringar bildade de romerska legionerna ofta en vägg av sköldar – den så kallade Testudo-formationen, eller sköldpaddsformationen. I den här formationen är alla sköldar riktade åt samma håll och ligger tätt intill varandra för att förhindra att sårbara mellanrum uppstår. Väggen av sköldar skyddade romarna mot motattacker medan de avancerade. Kristallerna i beläggningsskiktet fungerar på ett liknande sätt: de täta kristallerna som är riktade åt samma håll fungerar som en sköld och ger bättre motstånd mot svåra förhållanden i skärzonen.
Likriktade kristaller
Sandvik Coromants FoU-specialister har hittat ett sätt att styra kristalltillväxten i aluminiumoxidbeläggningen för att säkerställa att alla kristaller är riktade åt samma håll, med den starkaste delen utåt. Denna patenterade teknik som kallas Inveio®-beläggning är ett tekniskt genombrott som ger skären en ny nivå av slitstyrka och verktygslivslängd.
De tättpackade kristallerna som är riktade åt samma håll skapar en stark barriär mot skärzonen och spånorna. Det gör att Inveio®-sorterna har mycket högre motstånd mot gropförslitning och fasförslitning. En annan önskad effekt är att värmen leds bort snabbare från skärzonen, vilket gör att skäreggen bibehålls under längre tid i ingrepp. Allt som allt får du ett mer förutsägbart verktyg med en lång verktygslivslängd.
I och med introduktionen av andra generationens Inveio®-teknik – bland annat i Sandvik Coromants senaste stålsvarvningssorter GC4415 och GC4425 – har fördelarna med likriktad beläggning utvecklats ytterligare. Förbättrad orientering av kristallerna bidrar till en jämnare funktion och avsevärt förbättrad slitstyrka.
Intermittenta skärförlopp
Nu har vi gått igenom två saker att tänka på vid val av skärsort. Nämligen substratet och beläggning. Vi tittar på den tredje saken lite kort: prestanda under intermittenta skärförlopp. Det här är viktigt eftersom det hjälper oss att undvika plötsliga skärbrott.
Leta efter skär som har efterbehandlats: en process där skärets beläggning bombarderas med väldigt tunna, vassa keramiska partiklar. Föreställ dig att en hammare slår på beläggningen för att förstärka den. Skären som har efterbehandlats har mycket höga prestanda vid intermittenta skärförlopp.
Sandvik Coromant har nyligen lanserat två nya skärsorter för svarvning av ISO P-stål. Sorterna GC4415 och GC4425 passar perfekt för tillverkare som arbetar med mass- och batchproduktion. Sorterna med nya substrat i kärnan som är förstärkt med Inveio®-teknik ger tillförlitliga prestanda och överlägsen slitstyrka. Dessutom har den nya efterbehandlingen av sorterna visat sig förbättra prestanda vid operationer med intermittent skärförlopp, så att plötsliga skärbrott undviks och båda skärsorterna kan leverera utmärkt resultat över ett brett tillämpningsområde.
Sandvik Coromant har nyligen lanserat två nya skärsorter för svarvning av ISO P-stål, GC4415 och GC4425. 
Alla hårdmetallsorter har en hårdmetallkärna, även kallat substrat, som definierar sortens seghet och styrka.
De nya sorterna GC4415 och GC4425
Med dessa skär har våra kunder kunnat öka skärhastigheten (Vc) och matningshastigheten (Fn) med dessa sorter. I ett fall lät en tillverkare inom allmän verkstadsindustri grovbearbeta ett värmebehandlat 4140-stål utvändigt i flera olika riktningar med GC4425-skäret. Jämfört med att använda en konkurrents ISO-skär till samma process lyckades kunden öka produktiviteten med 100 % och sänka cykeltiden med 50 % samt sänka kostnaderna med 30 %.
Det är svårt att bearbeta ISO P-stål. Genom att ha ett par saker i åtanke vid val av sort, som substratets seghet och nya tekniska framsteg inom material och verktyg, kan du göra stor skillnad för stålsvarvningens effektivitet och verkstadens övergripande produktivitet.
För mer information: Sandvik Coromant
