Hoppa till innehåll
EN In english

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

The main objectives of the proposed project are to: i) expand and accelerate the understanding of the friction and wear mechanisms behind the phenomena resulting in galling and how these can be controlled in different metal forming operations used for forming advanced high strength steel. ii) strengthen the research cooperation between Dalarna University College and the steel industry. Condensed work plan: i) The friction and wear characteristics of a number of tool steel grades, covering both standard grades and the latest nitrogen alloyed PM steels recently launched by Uddeholm Tooling AB, PVD coatings and lubricants will be evaluated during metal forming conditions using different types of advanced high strength steel as work material. ii) Surface characterisation of the tribo surfaces, using advanced microscopy and surface analysis techniques such as SEM, AES, ToF-SIMS, etc, will be performed in order to obtain a deeper knowledge about the prevailing friction and wear mechanisms. The expected results include; i) increased knowledge concerning the mechanisms controlling the initiation of galling in metal forming leading to the development of the next generation of metal forming tools, PVD coatings and lubricants or combinations of these. ii) development of models focusing on the conditions at which advanced high strength steels can be formed without major problems. iii) stronger research environments at Dalarna university and the participating companies.

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.