Forskningen om hur hårdsvarvning tog en intressant vändning när Seyed Hosseini upptäckte att förändringar av ytan kan gå att vända från en nackdel till en fördel. Med rätt sorts ”vita skikt” kan man både få en produkt som håller längre, kortar ledtiderna – och är bättre för miljön.

Allt började redan 2010, med ett forskningsprojekt i samarbete mellan Chalmers och SKF. Syftet var att förstå hur hårdsvarvning (svarvning av material med en hårdhet över 45 HRC) påverkade materialet.
– En av utmaningarna med hårdsvarvning är att få en tillräckligt stabil process som förändrar så lite som möjligt i materialet. När vi hårdsvarvar förändras mikrostrukturen på ytan om vi inte har en kontrollerad process, säger Seyed Hosseini på forskningsinstitutet RISE.
Det han tittat på i sin forskning är hur höga temperaturer i hårdsvarvningsprocessen skapar så kallade vita skikt. De här förändringarna i materialets yta skapas främst genom en hög temperatur – men också med hjälp av plasticering av ytan. Genom att förstå processen bättre kan man undvika en förhöjd temperatur i processen och på så sätt undvika formationen av vita skikt. I forskningssamarbetet mellan Chalmers och SKF upptäckte man också att det går att skapa vita skikt via hårdsvarvning utan att ha höga temperaturer. Då drivs formationen främst av själva plasticeringen och inte av temperaturen. Det vill säga man behöver inte passera fasomvandlingstemperaturen för stålet.
– Vi förstår ännu inte det vita skiktets egenskaper fullt ut. Det uppstår oftast inte från början utan under processen, när man har ett någorlunda slitet verktyg. Här krävs det mer forskning för att förstå hur dessa olika vita skikt beter sig och hur man kan styra deras formation fullt ut, säger Seyed Hosseini.

Från nackdel till fördel
Det vita skiktet har setts som en oönskad effekt som uppstår i slutprocessen, det vill säga hårdsvarvningen, och forskningen har syftat till att se hur och när det uppstår. Men i upptäckten kring de två typerna av vita skikt – de som uppstår över och under den kritiska fasomvandlingstemperaturen – har man sett att de är väldigt olika. Den typ som uppstår över den kritiska temperaturen förkortar livslängden för materialet. Medan den typ som uppstår under den kritiska temperaturen, faktiskt kan vara till nytta.
– Den behöver inte vara skadlig utan kan istället bli en ytbeläggning som förbättrar ytans egenskaper, säger Seyed.
Det projekt han jobbar med nu, Turn2Flex, har tillkommit för att försöka skapa det vita skiktet från början av processen och få det att bli tjockare och tjockare. Normalt blir ytan tjockare i takt med att verktyget blir mer slitet.
Därför tittar man bland annat på val av skär och hur man ska designa skärverktyget och eventuellt modifiera processparametrarna för att nå önskat resultat.
Allt för att få fram det man tror kan vara ett godartat vitt skikt, redan från början av processen.
– Då behöver man helt plötsligt inte bara ta bort processteg i produktionen, utan får också ett material som håller längre. På det sättet kan man få lägre kostnader, kortare ledtider och mindre miljöpåverkan. Det kan bli stora vinster.

Fakta om projektet
Projektet Turn2Flex får stöd från Vinnova och bedrivs i nära samarbete med SKF, skärleverantören Sumitomo, SST Slitskyddsteknik och materialleverantören Ovako. Utförare av projektet är RISE, Chalmers och Skärteknikcentrum Sverige.

Mer information finns på produktion2030.se.