Formverktyg med anti-galling ytor
- Diarienummer
- SM07-0003
- Start- och slutdatum
- 080901-091231
- Beviljat belopp
- 760 000 kr
- Förvaltande organisation
- Dalarna University College
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Huvudmålen med det föreslagna projektet är att: i) påtagligt öka förståelsen för de friktions- och nötningsmekanismer som orsakar problem i form av galling i samband med formning av metall, speciellt höghållfast stål, och hur man kan kontrollera dessa mekanismer i olika formningsoperationer. ii) stärka den framtida samverkan mellan Högskolan Dalarna och stålindustrin genom ett ökat samarbete inom forskning och utveckling. Projektplan i) Friktions- och nötningsegenskaperna hos ett antal verktygsstål, såväl traditionella kvaliteter som nyutvecklade kvävelegerade pulvermetluurgiska kvaliteter utvecklade av Uddeholm Tooling AB, PVD beläggningar samt smörjmedel kommer att utvärderas i samband med formning av avancerade höghållfasta stål. ii) Noggran karakterisering av triboytorna kommer att genomföras mha avancerade mikroskopi- och ytanalystekniker (SEM, AES, ToF-SIMS, etc.) för att få en fördjupad kunskap om de rådande friktions- och nötningsmekanismerna. Förväntade resultat omfattar: i) ökade kunskaper rörande de mekanismer som kontrollerar initiering av galling i samband med formning av metall möjliggör utvecklingen av nästa generations formverktyg, PVD-beläggningar och smörjmedel eller kombinationer av dessa. ii) utveckling av modeller med fokus på de förhållanden som möjliggör formning av avancerade höghållfasta stål utan större problem. iii) stärkta forskningsmiljöer vid Högskolan Dalarna och de medverkande företagen.
Populärvetenskaplig beskrivning
Formning av metallplåt till olika produkter, exempelvis detaljer till personbilar, kan tyckas vara en enkel process. Det ökade intresset för avancerad höghållfast stålplåt, många gånger styrt av ett miljöperspektiv, har dock aktualiserat ett antal problem i samband med formningen av dessa material. Problemen kan i de flesta fall relateras till själva kontakten mellan formningsverktyg och plåt och de mekanismer som styr friktionen och nötningen, dvs de tribologiska (tribologi = vetenskapen om friktion, nötning och smörjning) fenomen som uppkommer i samband med formningsoperationen. Det kanske allvarligast problemet orsakas av att plåtmaterial kletar fast på verktygsytan och därmed skapar en instabil formningsprocess, något som vanligtvis orsakar en dålig ytkvalitet hos de formade detaljerna vilka i värsta fall måste kasseras. Detta problem benämns galling och kan även orsaka ett påtagligt slitage av formverktyget och därmed en avsevärd verktygskostnad. Utvecklingen av nya verktygsmaterial, ytbehandlingsprocesser och smörjmedel som minimerar ovanstående problem är därför av stort vetenskapligt och ekonomiskt intresse och är ett forskningsområde mycket väl lämpat för ett samarbete mellan akademi och industri. Det föreslagna forskningprojektet, som sker i nära samarbete mellan SSAB Tunnplåt AB, Uddeholm Tooling AB och Högskoaln Dalarna, syftar till att öka kunskapen kring de mekanismer som styr problem i form av galling i samband med formning av höghållfast stålplåt. Projektet omfattar formningsexperiment där olika kombinationer av höghållfast stålplåt, verktygsmaterial (inklusive ytbehandling) och smörjmedel kommer att utvärderas för att kartlägga vilka kombinationer av dessa som är mest lovande och vilken inverkan olika parametrar har på resultatet. Efterföljande studier av plåt- och vertygsytor med hjälp av avancerade mikroskopi- och ytanalysmetoder, vilka medger studier på i det närmaste atomär nivå, gör det möjligt att öka kunskapen kring de rådande tribologiska fenomenen och därmed förstå de erhållna resultaten. Genom att på detta sätt bygga upp en fördjupad kunskap rörande växelverkan mellan plåt och vertygsyta i samband med formningen kan modeller för de dominerande friktions- och nötningsmekanismerna byggas upp vilka kan fungera som underlag för utvecklingen av morgondagens formverktyg och formningsoperationer.