Koneistuksen vastuullisuutta parantavat työkalupinnoitteet – Zertivo™ 2.0 ‑pinnoitteen käyttäminen täyskovametallisissa varsijyrsimissä auttaa pidentämään työkalujen kestoikää

Vastuullisuuteen liittyvissä asenteissa on tapahtunut valmistajien keskuudessa viime vuosina hurja muutos. Schneider Electricin ja Omdian tutkimuksessa kävi ilmi, että 49 prosenttia valmistus­alan yrityksistä odottaa vastuullisuus­investointien parantavan suorituskykyä ja tuovan kustannussäästöjä. Vaikka valmistuksen vastuullisuuteen liittyvissä keskusteluissa keskitytäänkin usein digitalisaatio­ratkaisuihin, yritysten ei kannata aliarvioida pinnoitettujen täys­kova­metallisten varsijyrsinten tarjoamia mahdollisuuksia. Sandvik Coromantin täyskovametallisten työkalujen liiketoimintayksikössä työskentelevä laatu- ja teknologiapäällikkö Anders Micski kertoo nyt, miten kehittyneet työkalupinnoitteet voivat tukea koneistuksen vastuullisuutta.

Konepajat ovat nyt havahtuneet siihen, että alalla menestyminen edellyttää asianmukaisen vastuullisuusstrategian laatimista, etenkin kun toimitusketjujen ongelmat jatkuvat ja sekä materiaaleista että osaajista on pulaa. Vastuullisuuden parantamisen tiellä on kuitenkin esteitä. Liki kolmannes Schneider Electricin ja Omdian kyselyyn vastanneista valmistusalan johtajista oli sitä mieltä, että niiden organisaatioiden omaisuuserät ja infrastruktuuri ovat esteinä ympäristöystävällisyyden kehittämiselle. Vastaajista 27 prosenttia piti kustannuksia tai budjettia keskeisenä esteenä, ja 19 prosenttia oli sitä mieltä, että yrityskulttuurin tai olemassa olevien prosessien muuttaminen voisi aiheuttaa haasteita.

Valmistajien tulisi näiden esteiden ratkaisemiseksi sen sijaan huomioida, miten merkittävästi työstökoneiden parantaminen voi vaikuttaa tuotannon vastuullisuuteen. Työkalujen pidempi kestoikä voi kiistatta tukea vastuullisuutta, ja valmistajat hyötyvät siitä myös monilla muilla tavoilla. Esimerkiksi tuotantoajossa tarvittavien työkalujen määrä ja kalliiksi tulevien työkalunvaihtojen tarve vähenevät. Työkalujen pitemmän kestoiän ansiosta valmistajat voivat myös tuottaa monipuolisempia tuotteita, mikä johtuu kahdesta syystä. Ensinnäkin pitkäikäisempiä työkaluja voidaan käyttää entistä useammissa tuotantojaksoissa ennen kuin ne on vaihdettava tai huollettava. Lisäksi kestoiän pitenemisen myötä työkalu pysyy pidempään tarkkana ja tehokkaana, mikä parantaa valmistettavien tuotteiden laatua ja yhdenmukaisuutta.

Kilpailuedun saaminen valmistusalalla voi toki silti olla haastavaa. Toisaalta on osoitettu, että kustannusten pienentäminen oikeilla työkalu- ja optimointistrategioilla auttaa lyhentämään koneistusaikoja merkittävästi sekä pidentämään työkalujen kestoikää jopa kaksinkertaisesti ja joissain tapauksissa enemmänkin. Toisaalta on tärkeää jatkaa konepajojen kulloisiinkin haasteisiin liittyvää tutkimus- ja kehitystyötä sen varmistamiseksi, että työkalut ovat teknisesti käyttövalmiita ja tehtäviinsä soveltuvia.

Erilaiset kulumistyypit

Keskitytäänpä seuraavaksi täyskovametallisiin varsijyrsimiin. Jyrsintyökalujen kestoikä riippuu monista eri tekijöistä, kuten eri kulumistyypeistä, joita voivat olla esimerkiksi kuoppa- ja viistekuluminen sekä teräsärmän pirstoutuminen, joka johtuu usein työkappaleen tai työstökoneen värinästä.
Jyrsimen kulumiskestävyys riippuu useista suunnitteluun liittyvistä tekijöistä, kuten työkalun perusaineesta, pinnoitteesta ja geometriasta. Etenkin geometria vaikuttaa työkalun toimivuuteen, kuten todetaan intialaisen Kamala Institute of Technology & Science (KITS) ‑instituutin Study on tool life and its failure mechanisms ‑raportissa: ”Työkalun geometria vaikuttaa työkalun kestoikään merkittävästi, ja erityisesti rinta- ja päästökulmat ovat keskeisiä.” Lisäksi työkalun materiaali tai laatu voi vaikuttaa merkittävästi sen nopeuteen tai syöttöön koneistusprosesseissa vaikuttamalla esimerkiksi työkalun kulumiskestävyyteen, työkalun kovuuteen, kuumalujuuteen, kitkaan ja lastuvirtaan.

Sandvik Coromantin täyskovametallisten työkalujen liiketoimintayksikköön kuuluva laatu- ja tekniikkaosasto tutkii näitä tekijöitä jatkuvasti, jotta he voivat löytää uusia tapoja pidentää työkalujen kestoikää. Tiimin kanssa yhteistyötä tekee Sandvik Coromantin toinen T&K osasto, joka keskittyy kehittämään työkaluille höyrypäällystys- eli PVD-pinnoitteita. PVD-prosessissa pinnoite kerrostetaan työkalun pinnalle sen kestävyyden, toimivuuden ja ennen kaikkea kestoiän parantamiseksi.

Voidakseen löytää uusia keinoja pidentää työkalujen kestoikää laatu- ja tekniikkaosasto sekä PVD-osasto päättivät keskittyä tutkimuksessaan PVD-pinnoitteiden vaikutuksiin ja sulkea pois muut tekijät, kuten perusaineen ja geometrian. Sandvik Coromantin tutkimuksessa hyödynnettiin myös sen asiakkailta saatuja tietoja, jotka auttoivat Sandvik Coromantin insinöörejä optimoimaan PVD-pinnoitteen ominaisuuksia entistäkin paremmiksi.

Tutkimuksen pohjalta kehitettiin uusia pinnoiteratkaisuja, jotka auttavat pidentämään työkalujen kestoikää entisestään ja samalla parantamaan myös itse työkalun suorituskykyä. Näihin lukeutuivat yksi ratkaisu ISO-P-materiaaleille ja yksi ISO-M-mate­riaaleille.

Uusi pinnoite

Sandvik Coromantin jatkuva T&K-työ on auttanut sitä kehittämään lukuisia uusia pinnoitteita täyskovametallisille varsijyrsimille. Uusimpiin niistä lukeutuu Zertivo™ 2.0 ‑pinnoitesarja, joka mahdollistaa maailmanluokan tuottavuuden, erinomaiset metallilastuvirrat ja parhaan mahdollisen prosessivakauden. Sen ansiosta valmistuksessa voidaan hyödyntää työkalun laadun kaikkia mahdollisuuksia. Zertivo™-jyrsintälaatu tekee teräsärmästä erittäin kestävän. Luja perusaine ja optimoitu pinnoite torjuvat tehokkaasti särmälinjan pirstoutumista ja murtumia, joita voi syntyä vaativissa koneistusolosuhteissa.

Luotettavaa jyrsintää

Täysin ainutlaatuinen Zertivo™ 2.0 ‑pinnoite on suunniteltu erityisesti käytettäväksi täyskovametallisten CoroMill® Plura HD ‑varsijyrsinten kanssa, jotka on suunniteltu teräksen ja ruostumattoman teräksen raskaaseen rouhintaan kahdella uudella ISO P ja ISO M -laadulla. CoroMill® Plura on korkealaatuisten, tehokkaiden ja erityisen luotettavien täyskovametallisten varsijyrsinten tuoteperhe.

CoroMill® Plura HD on Sandvik Coromantin ensisijainen valinta teräksen ja ruostumattoman teräksen (ISO P ja ISO M) raskaaseen käsittelyyn. Ratkaisun ansiosta täyskovametallin siilijyrsinnästä saadaan turvallista ja tehokasta. Uusien Zertivo™ 2.0 ‑pinnoitettujen laatujen ansiosta työkalujen kestoikää, prosessiturvallisuutta ja tuottavuutta voidaan parantaa entisestään. Uusien laatujen ansiosta voidaan käyttää 30 prosenttia korkeampia lastuamisnopeussuosituksia ensisijaisilla ISO P- ja ISO M ‑käyttöalueilla sekä ISO K ja ISO S ‑materiaaleissa, koska uusien laatujen optimoitu lastu-uran muoto takaa tehokkaan lastunpoiston.

Raskaaseen rouhintaan ja viimeistelyyn tarkoitettuja työkaluja sisältävä CoroMill Plura® soveltuu käytettäväksi monissa eri käyttökohteissa ja monien eri materiaalien kanssa. Sillä voidaan jyrsiä myös haastavia materiaaleja ja erittäin kovia teräksiä, joiden Rockwell-kovuus (HRC) voi olla jopa 63. Ruostumattoman teräksen koneistukseen suunnitellut laadut ovat saatavilla kahtena eri versiona: sisäpuolista lastuamisnestettä käyttävänä versiona, joka parantaa lämpötilanhallintaa ja lastuvirtaa, sekä versiona, jossa ei käytetä sisäpuolista lastuamisnestettä.

Suorituskykytestit

Zertivo™ 2.0 ‑pinnoitetun CoroMill® Plura HD:n suorituskykyä on verrattu kilpaileviin täyskovametallisiin varsijyrsimiin monissa eri testeissä. Eräässä testissä koneistettavan työkappaleen materiaali oli SS1672 (C45) 160 HB ISO P ja toisessa 1.4404 (316L) ISO M. ISO M -työkappaletta käsiteltiin urajyrsinnällä, ja työkaluja käytettiin seuraavilla parametreilla: lastuamisnopeus (Vc) 90 m/min, hammassyöttö (fz) 0,05 mm hammasta kohden, radiaalinen lastuamissyvyys (ae) 10 mm ja aksiaalinen lastuamissyvyys (ap)
5 mm. CoroMill® Plura HD pidensi työkalujen kestoikää 65 prosentilla. ISO-P-työkappaletta käsiteltiin kulmakuivajyrsinnällä seuraavilla lastuamisparametreilla: a Vc 235 m/min, fz 0,1 mm hammasta kohden, ae 7,5 mm ja ap = 5 mm. Tässä prosessissa ­CoroMill® Plura HD pidensi työkalujen kestoikää kilpailijan työkaluun verrattuna 150 prosenttia.

Sandvik Coromant suosittelee käyttämään CoroMill® Plura HD:tä ja Zertivo™ 2.0 ‑pinnoitetta yleisessä tekniikassa, autoteollisuudessa sekä teräksen ja ruostumattoman teräksen käsittelyssä. Työstökoneisiin ja T&K-työhön erikoistuneet Sandvik Coromantin insinöörit aikovat jatkossa laajentaa Zertivo™ 2.0 ‑pinnoitteita yrityksen koko työkaluvalikoimaan. Odotuksena on, että pinnoite auttaa asiakkaita parantamaan suorituskykyä ja säästämään kustannuksia, jotta valmistajat voivat jatkaa vastuullisuuden edistämistä.