- Det är fascinerande att så tunna verktygsbeläggningar kan ge så stor skillnad i prestanda.
Kärnan i Mikael Fallqvists avhandlingsarbete har varit att öka den tribologiska förståelsen kring vad som händer i kontaktmötet mellan det belagda verktygsmaterialet, svarvskäret, och det bearbetade stålet inom industriell svarvning, med hjälp av såväl verkliga tester som labbtester. Tribologi är läran om friktion, nötning och smörjning.
Det är extremt mycket som händer i den här kontakten, i själva kontaktpunkten mellan svarvskäret och stålet, förklarar Mikael Fallqvist.
– Förutom höga tryck handlar det om höga temperaturer uppemot 1200 grader. Allt händer inom endast några kvadratmillimeter. Det är som att gå in i ett mikrokosmos, det drar och sliter åt alla håll. Det räcker att vi flyttar oss någon tiondels mm åt någondera hållet i kontakten för att man ska få helt andra förhållanden med skillnader i tryck och temperatur. Det här ställer stora krav på svarvskär.
Mikael Fallqvist har med sin avhandling försökt öka förståelsen för hur den mindre än en tusendels mm tunna keramiska verktygsbeläggningen fungerar och varför och hur den kan gå sönder. Syftet är att få kunskap om hur man kan förbättra framtidens svarvskär, minska slitaget och energiåtgången. En reducerad energiåtgång innebär dessutom en minskad miljöpåverkan, säger han.
– Vid minskad friktion krävs mindre krafter i processen och man kan dessutom minska på farliga smörjmedel. Ett minskat slitage leder också till att verktygen håller längre.
Han har delvis utfört verkliga tester på Seco Tools i Fagersta och delvis tester inklusive mikroskopi och ytanalys i Högskolan Dalarnas labblokaler där han kunnat renodla sådant han upplevt på Seco Tools.
Hans forskning har lett till kunskap om vilka beläggningar som borde byggas vidare på och olika variationer som skulle kunna utvecklas. Fokus har legat på egenskaper som är viktiga vid olika delar av svarvprocessen.
Mikael Fallqvist har bland annat tagit fram en testmetod som mäter hur beläggningen sitter fast och varför; en metod som också gör det möjligt att mäta egenskaper i prestanda. I en annan delstudie har han utvärderat beläggningars nötningsegenskaper.
– Det handlar om ytterst små skillnader i ytan som kan göra stora skillnader. Eftersom det handlar om stål som glider mot en yta är det oerhört viktigt hur den ytan ser ut.
Han har gjort sina beläggningsstudier i tre steg. Dels studerat gränsytan mellan verktyget och beläggningen, dels mätt nötningsmotståndet och de inre egenskaperna hos beläggningsmaterialet, dels studerat hur ytan ovanpå beläggningen ser ut då den kommer i kontakt med stålet.
- Jag har försökt öka förståelsen för dessa tre steg även om kärnan i mitt arbete är den tribologiska förståelsen. Genom att studera dessa tre områden kan man lättare förstå varför beläggningsmaterialet fungerar som det gör och vilka egenskaper som är åtråvärda. Det kan leda till idéer om vilka material vi ska satsa på i framtiden.
Text: Eva Cederquist
