Tillsammans med svenska världsledande företag genomför Högskolan flera forskningsprojekt för att optimera bergborrning

28 nov 2016 08:22
Vid bergborrning används rejäla borrar med stift av hårdmetall, stift som nöts ner genom friktion mot berget. Tillsammans med svenska världsledande företag genomför Högskolan Dalarna flera forskningsprojekt för att utveckla nya material och ytbeläggningar

Mikael Olsson är professor i materialteknik och projektledare för forskningsprojektet Mikrostrukturell design av hårdmetall för bergborrtillämpningar, ett samarbete mellan Högskolan Dalarna, Uppsala Universitet, Sandvik Mining Rock Tools och Atlas Copco Secoroc.

Projektets syfte är att kartlägga de mekanismer som styr nötningen av hårdmetallen vid bergborrning. Denna kunskap kommer att förbättra möjligheten att designa nya hårdmetallsorter med sammansättning och mikrostruktur som är optimerade för olika typer av bergborrning.

– Det finns mycket att vinna för många olika verksamheter om vi kan utveckla nya kvaliteter på material och designa borrar som nöts mindre än idag, säger Mikael Olsson. Gruvdrift bygger på att man borrar djupa hål och sedan spränger bort block. Man behöver också borra när ledningar för exempelvis IT ska dras i bergig terräng. När man borrar efter olja och gas måste man ner 2-3 km i marken, då kan det bli problem om borren nöts på halva sträckan och man måste plocka upp den för att byta.

Trots att det handlar om väldigt stora borrar sker forskningen på mikrometernivå.

– När vi undersöker materialet börjar vi med att titta på en kvadratmillimeter stor yta. Sedan ökar vi förstoringen i flera steg för att förstå hur materialet nöts. Här på Högskolan har vi ett oerhört välutrustat lab som gör det möjligt att studera material och ytor ingående. Vi kan till exempel titta på ett material och ytor i 100 000 gångers förstoring. Vi har också utrustning för att testa material och ytbeläggningar och efter provning studera resultatet i hög förstoring.

I ett annat forskningsprojekt utvärderas även verktyg för skärande bearbetning av metall. För att öka hållbarheten läggs ofta en beläggning på verktyget.

– När man belägger hårdmetall kan man öka livslängden på materialet med flera hundra procent, berättar Mikael. Man kan också höja prestandan och öka skärhastigheten. Vi försöker förstå hur olika beläggningar fungerar och hur de nöts. Vissa beläggningar är bara 5 mikrometer tjocka. Det är nästa ingenting, ett hårstrå har en diameter på ca 100 mikrometer (0,1 mm). Trots att de är så tunna fungerar de fantastiskt bra.

Inom materialteknikområdet på Högskolan Dalarna finns en forskarskola med 10 doktorander som bedriver forskning i nära samarbete med regionala stålföretag. Själv har Mikael en civilingenjörsexamen från Uppsala Universitet där han också doktorerade.

– När jag doktorerade handlade min uppsats om just material och beläggningar till verktyg för skärande bearbetning så det är ett område jag är skolad inom. Jag var kvar i forskargruppen i Uppsala till 1993 då jag gjorde ett postdok-år i Japan. Hit till Högskolan Dalarna kom jag 1995.

På frågan varför han valde att flytta och börja jobba på Högskolan Dalarna svarar han:

– Jag är från Leksand och började längta hem. Dessutom ville jag se riktig hockey.

När man studerar nötning och friktion mellan olika ytor så används ett vetenskapligt ord, tribologi, som kommer från grekiskans tribo som betyder gnida. Ordet tribologi myntades 1966 i samband med en stor rapport i England där man konstaterade att ”tribologiska problem, till exempel slitage, hög friktion och haverier” kostade samhället enorma summor varje år. 

Text och foto: Tina Sjöström

Publicerad