”Kletning” av material viktigt problem vid plåtformning

02 apr 2012 16:30
Jenny Eriksson lägger den 4 april fram sin licentiatavhandling vid Högskolan Dalarna.

Hennes stålforskning fokuserar främst på kallformig plåtformning, det arbete som genom processer som bockning, rullformning och djupdragning formar exempelvis en bildörr eller en krockbalk.

I formningskontakten mellan verktygsstålet och arbetsmaterialet kan olika så kallade tribologiska problem uppkomma. Tribologi är ett samlingsnamn för läran om friktion, nötning och smörjning eller läran om samarbetande ytor i relativ rörelse.

– Gemensamt för alla slags plåtformningsoperationer är att det någon gång under arbetets gång händer att plåten glider mot verktygsstålet, det vill säga att två olika stålsorter nöter mot varandra, säger Jenny Eriksson.

"Kletiga" verktyg leder till repor

Eftersom verktygsstålet är hårdare än arbetsmaterialet, finns risken att detta mjukare material "kletar" över på verktygsytan, ett problem som kallas galling. Börjar det hända, och inte åtgärdas, får verktygets yta en pålagring av det "avkletade" materialet.

I svepelektronmikroskop med 200 gångers förstoring kan man då tydligt se att det sitter en liten klump på verktygsytan. Men det blir även en skada på den mjukare arbetsytan. Där man med blotta ögat kanske bara ser repor, visar mikroskopet att dessa har en form av halva ellipser, förklarar hon.

Kan leda till skrotning

– Fortsätter man då att jobba med en exempelvis en ny bildörr, kan det "påkletade" materialet på verktygsytan ge repor även där. Det här är ett stort problem inom både verktygsindustrin och stålindustrin. Eftersom det skadade verktygsmaterialet måste slipas om är det i högsta grad en kostnadsfråga. Dessutom måste den formade detaljen skrotas om den är skadad.

Jenny Eriksson presenterar i sin lic-arbete vilka parametrar som är viktigast att tänka på i kontakten mellan verktygsstål och arbetsmaterial. Det är tidigare känt att verktygsytan måste vara finpolerad; är den för grov spelar det ingen roll om smörjmedel används eller inte.

– Men jag upptäckte att också arbetsmaterialets yttopografi har stor betydelse; att det nästan är en fördel om den ytan inte är alltför jämn. Finns det små gropar i arbetsmaterialet fungerar dessa som smörjmedelsbehållare, vilket leder till mindre friktion mellan arbetsmaterial och verktygsmaterial.

Målet är att minska friktionen

Hennes resultat baseras på den tribologiska "pinne-skiva-metoden", en enkel testmetod som innebär att en liten pinne tillverkad av arbetsmaterialet läggs an mot en skiva i plåtmaterial med en diameter på fyra-fem centimeter. Medan skivan roterar läggs ett tryck mot pinnen och därmed skivan.

– Man får då fram en friktionskoefficient. Är den låg, förmår smörjmedlet separera ytorna, men i takt med att smörjmedlet förbrukas får ytorna alltmer kontakt, och koefficienten blir högre. Det blir varmare och risken för "kletning" uppkommer.

Jenny Eriksson har i sitt lic-arbete tittat på olika verktygsmaterial, arbetsmaterial och smörjmedel och på så sätt fått fram en stor testmatris. Hon har studerat såväl höghållfast stål som rostfritt stål.

– Mitt lic-arbete kan ses som en kartläggning över många olika materialpar och tanken är att det framöver ska fungera som stöd vid valet av färre materialpar. Jag har även studerat olika slags beläggningar på verktygsytan med målet att minska friktionen mellan olika stålytor.

Text: Eva Cederquist

Publicerad