Steel characteristics and their link to chip breaking and tool wear in metal cutting
Niclas Ånmark, doktorsavhandling KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Materialvetenskap, Tillämpad processmetallurgi.
Abstract
Syftet med denna avhandling är att studera hur det är möjligt att framställa optimala ämnen för skärande bearbetning i industriell skala. Målsättningen med arbetet är att öka förståelsen för ståls egenskaper och dess inverkan på spånbrytning och slitage av verktyg vid skärande bearbetning. Avhandlingen fokuserar på kopplingen mellan arbetsstyckets renhet och inneslutningskarakteristik och dess inverkan på skärbarhet hos sätthärdningsstål. Skärbarheten hos vanligt sätthärdningsstål kan förbättras markant genom en Ca-behandling, dvs. en så kallad M-behandling. Den förbättrade skärbarheten hos M-stål möjliggör stora kostnadsbesparingar, som uppskattas kunna reducera verktygskostnader med upp till 50%. Den förbättrade skärbarheten hos M-stål beror på bildningen utav tribologiska skikt som är anrikade med (Mn,Ca)S- och (CaO)x-Al2O3-S-slagg. Dessa tribologiska skikt bildas på skärverktygets spånsida under ingrepp vid skärande bearbetning och består utav vissa atomer som överförts från det bearbetade ämnet till skäret. Bildandet av ett skyddande skikt anses nödvändigt för att undvika att verktygets skäregg utsätts för ett kemiskt angrepp i kontaktytan med spånflödet. Svavel anses minimera att rent arbetsmaterial överförs till skärverktyget medans kalcium-berikade inneslutningar hjälper till att bilda ett stabilt och skyddande tribologiskt skikt.
Det eviga behovet att öka produktionstakten, utan att för dess skull riskera slutproduktens kvalité ställer stora krav på framtidens material. Med utgångspunkt från arbetsstycken så ska det vara möjligt att uppnå en robust industriell produktion. Utmaningen är därför att utveckla högpresterande stål med en förhöjd kombinerad funktionsegenskap.
Nyckelord:
skärbarhet, stål, icke-metalliska inneslutningar
Delar av arbetet har finansierats via det strategiska innovationsprogrammet Metalliska material och projektet MACHINOPT-P.
