PVD-pinnoite Pidentää työkalujen käyttöikää, mutta parantaa myös luotettavuutta ja tuottavuutta!

Transkriptio

1 MAX PVD-pinnoite Pidentää työkalujen käyttöikää, mutta parantaa myös luotettavuutta ja tuottavuutta! Susanna Weinberger Tekninen päällikkö, Oerlikon Balzers Sandvik Coating AB

2 PVD-pinnoite PVD = Physical Vapour Deposition Pinnoitekerros Pohjamateriaali Paksuus vain muutamia millimetrin tuhannesosia Kovempaa kuin teräs 2

3 Taloudellinen tuotanto PVD-pinnoitteilla Parempi tuottavuus Pienemmät kustannukset Edullinen ympäristölle

4 Tie tuottaviin lastuamistyökaluihin Tarvittavat muuttujat Työkappaleen materiaali Työkalun geometria Työkalun pinta / särmän valmistus Pinnoite

5 Pinnoitteilla parannetaan tuottavuutta Paremmat koneistusarvot Lyhyemmät jaksoajat Nopeampi lastuaminen Pidempi luotettava käyttöikä Parempi käytettävyys Vähemmän työkalunvaihtoja ja puhdistusta Uudelleenpinnoitus samalla suorituskyvyllä

6 Varsijyrsimen lastuamistehon kehitys Lastuamisnopeus [cm 3 /min] ,1 cm 3 /min Kerroin ,5 cm 3 /min 60 51,5 cm 3 /min ,5 cm 3 /min Varsijyrsin rouhintaan NRF, HSS, TiN 17,3 cm 3 /min Varsijyrsin rouhintaan NRC, PM HSS, TiAlN-pohj. Varsijyrsin rouhintaan yhdellä leikkuusärmällä, kovametalli, TiAlNpohjainen Varsijyrsin rouhintaan, erikoisprofiili, kovametalli, AlCrNpohjainen Varsijyrsin rouhintaan, muuttuva kierto, kaksoislastukanava, kovametalli, AlCrNpohjainen Työkalun halkaisija 10 mm, työstettävä teräs N/mm 2, lähde Fraisa SA Lastuamisnopeus

7 Pikateräksinen varsijyrsin: teräksen jyrsintä Käyttöikä leikkuumetreinä Työkalu Varsijyrsin, D = 20 mm Työkappaleen materiaali Teräs DIN ( N/mm 2 ) (SS2242 / ORVAR S) Työstötiedot v c = 35 m/min f t = 0,0625 mm VB max = 0,3 mm ae = 20 mm ap= 22 mm emulsio TiAlN AlCrN BALINIT ALCRONA

8 Teroitus ja uudelleenpinnoitus Käyttöikä Työkalu Täyssäteinen jyrsin D = 10 mm Työkappaleen materiaali Teräs DIN (SS2310 / SVERKER 21) Työstötiedot v c = 200 m/min f t = 0,15 mm a e = 0,5 mm a p = 0,3 mm VB = 0,1 mm työstö kuivana 0 Uusi + pinnoitettu 1 x teroitettu + uudelleen pinnoitettu 3 x teroitettu + uudelleen pinnoitettu

9 Pinnoitteilla alennetaan kustannuksia Pienemmät työkalukustannukset (pidempi käyttöikä) Pienemmät konekustannukset (parempi käytettävyys) Pienemmät asetuskustannukset (tarvitaan vähemmän työkaluja) Pienemmät laatukustannukset (jälkityöstö tai -säädöt, hyvitykset) Pienemmät leikkuunestekustannukset (osto, huolto, jätteen käsittely)

10 Valmistuskustannusten aleneminen 1% 50 % lisäys työkalun käyttöikään alentaa kustannuksia valmistettua osaa kohti vain 1 % 1 % 30% vähennys työkalukustannuksiin alentaa kustannuksia valmistettua osaa kohti vain 1 % 15 % Työstöarvojen parantaminen 20 % (lastuamisnopeus, lastusyvyys jne.) alentaa kustannuksia valmistettua osaa kohti noin 15 %

11 Vaihteiston planeettapyörän hampaiden jyrsintä Työkalu: Kierukkajyrsin PM-HSS Ø 90 mm GearPak-esikäsittely vuodesta 2005 Komponentti: Hiiletyskarkaistu teräs SS 2506, MN 3, TiAlN Valmistettava osamäärä / teroitus AlCrN AlCrN+stabilare maskin AlCrN+byte av substrat Ny AlCrN Lähde: Swepart Sibbhult / Työstötiedot: Leikkuunopeus v Fu : Leikkuunopeus v AC/AP : Syöttö Fu : Syöttö AC/AP : Valmistusaika / osa Fu : Valmistusaika / osa AC/AP : Leikkuuneste: Öljy 110 m / min 146 m / min 3 mm / kierros 4 mm / kierros 1,4 min 48 s Tulos: Merkittävästi pidempi työkalun käyttöikä suuremmasta työstönopeudesta huolimatta, osaa Vaihto rakenteeltaan tukevampaan koneeseen lisäsi määrää 2100 osaan Työkalun perusmateriaalin vaihtaminen runsaammin seostettuun lisäsi määrän 2300 osaan teroituskertaa kohti Pinnoitteen vaihto uusimpaan AlCrNpinnoitteeseen 2700 osaa teroituskertaa kohti!

12 Pinnoitteet säästävät ympäristöä PVD-pinnoitteen ympäristörasitus on pieni

13 Esimerkki: Pora Teräs (kierrätetty) Teräs (malmista) Teräksen tuotanto Tutkittavat ja analysoitavat prosessit Valssaus Karkaisu Hionta Käyttö Romutus

14 Prosessien ympäristövaikutuksen vertailu työkalun käyttöiän aikana TiN-pinnoitettu pikateräspora Total Stål Tillverkning PVD

15 Pora: 78 reiän poraus Ympäristövaikutuksen vertailu pinnoittamaton / pinnoitettu vc = 35m/min; fz = 0,12mm 1,0E-12 9,0E-13 8,0E-13 7,0E-13 6,0E-13 5,0E-13 4,0E-13 3,0E-13 2,0E-13 1,0E-13 0,0E HSS borrar obelagda 1 HSS borr TiN belagd

16 Pinnoitteet säästävät ympäristöä PVD-pinnoitteen ympäristörasitus on pieni Mahdollistaa työstämisen kuivana

17 Märkä- vai kuivatyöstö? Osien määrä Termisiä jaksoja våt torr Työstötiedot: Suurnopeusjyrsintä AlCrN (BALINIT ALCRONA) CK45 (190HB) (SS1672) vc=400 m/min fz=0,2 mm ap=10 mm ae=0,5 mm

18 Työstö kuivana! Osien määrä våt Oksidoitumisen esto Lämpökovuus torr Työstötiedot: Suurnopeusjyrsintä AlCrN (BALINIT ALCRONA) CK45 (190HB) (SS1672) vc=400 m/min fz=0,2 mm ap=10 mm ae=0,5 mm

19 Ohjainkiskon jyrsintä Valmistettujen osien määrä märkä 8 kuiva 10 Työkalu Jyrsin kovametalliterällä Ø 50 mm, 4 hammasta Työkappaleen materiaali Teräs DIN (St 52-3 / SS2132) Kanavasegmentti, pinnassa hehkuhilse 6 4 märkä 3 Työstötiedot v C = 260 m/min f t = 0,25 mm a e = 4,5 mm, L = 5000 mm / osa Emulsio 5% Myötä- ja vastajyrsintä 2 0 AlTiN kuiva 0 AlCrN Ongelma: Muodonmuutos kuivana työstettäessä Ratkaisu: BALINIT ALCRONA Lähde: Alesa, Seengen, Sveitsi

20 Pinnoitteet säästävät ympäristöä PVD-pinnoitteen ympäristörasitus on pieni Mahdollistaa työstämisen kuivana Vähemmän CO 2

21 Vähemmän CO 2 -päästöjä nykyaikaisilla pinnoitteilla Säästö: 771 g CO 2! HSS-pora D=6 testattuna eri pinnoitteilla Työmateriaali Käyttöikä ilman teroitusta Teroituskertojen määrä reiän poraamiseksi Säästyvä CO 2 per reikää AlCrN monikerros TiAlN SUS 304 ( / SS2333/32) (ruostumaton austeniittinen teräs) Lähde: Tuotetiedot OSG (AMB 2008), Japani

22 Pinnoitteet säästävät ympäristöä PVD-pinnoitteen ympäristörasitus on pieni Mahdollistaa työstämisen kuivana Vähemmän CO 2 Valitse paikallinen toimittaja

23 Oerlikon Balzers Sandvik Coatingsin markkina-alue Pinnoituskeskukset Kenttämyyjät Noutopalvelu 23 Oerlikon Balzers 2011

24 Lähellä sinua missä oletkin 22 keskusta 39 keskusta 25 keskusta Pohjois- ja Etelä-Amerikka Argentiina Brasilia Kanada Meksiko USA Eurooppa Liechtenstein Itävalta Benelux-maat Tšekki Suomi Ranska Saksa Iso-Britannia Unkari Italia Puola Portugali Romania Venäjä Espanja Ruotsi Sveitsi Turkki Aasia Kiina Intia Indonesia Japani Korea Singapore Thaimaa Elokuu

25 Ei vain lastuavaan työstöön Meisto Muovaus Muovivalmistus Painevalu Ruiskutusjärjestelmä

26 Pinnoite alensi tuotantokustannuksia >40 % Saranoiden valmistus Volvon takaluukkuun Työkalukustannukset (EUR) Työkalun käyttöikä (yksikköä) Työkalukustannukset / yksikkö (EUR Valmistettuja yksiköitä minuutissa Tuotantokustannukset / minuutti (EUR) Tuotantokustannukset / yksikkö (EUR) Vaihtokustannukset / yksikkö (EUR Huoltotyöt / yksikkö (EUR Pinnoittamaton WC/C (BALINIT C) Muut kustannukset / yksikkö (EUR) Tuotantokustannukset yhteensä / yksikkö (EUR) Säästö % 26

27 PVD-pinnoite paransi tuottavuutta 20 % Kierrekeernat kierrekorkkeja varten Kuvaus Tuotantoprosessi: ruiskuvalu Prosessissa huomattavaa: voiteluainetta ja päästöainetta ei saa käyttää lääke- ja elintarvikepakkauksissa Pinnoittamattomat kierrekeernat Käyttökatkos: 1 päivä / viikko BALINIT -pinnoitetut kierrekeernat - Ongelmaton tuotanto useita kuukausia - 10% lyhyemmät jaksoajat - 20% tuotannon kasvu 27

28 Painevalu autoteollisuudessa - takapalkki magnesiumia Application result Tuotteen + tool pinta picture Käyttö Asiakas Finnveden Gjutal AB Sovelluksen kuvaus Painevalu Valmistettava tuote Ajoneuvon takapalkki Aiempi ongelma Höyläytyminen ja aikaa vievä huolto Kiinteä puolikas käsiteltiin PVDpinnoitteella, liikkuva osa jätettiin Tiedot työkalusta pinnoittamatta vertailun vuoksi. Mitat ja materiaali 390x670x124 mm, DIEVAR, HRC Belagd Obelagd Procent av totala underhållet Työkappaleen materiaali Magnesiumseos, lämpötila 690 C Tulos asiakkaalta Voitelu/jäähdytys Vesipohjainen öljy Pinnoitetyyppi Erikoispaksu TiAlN, 8 µm, Balinit LUMENA Esikäsittelyt Duplex ja Balismooth Jälkikäsittely Jälkikiillotus Käytännön tulos Yleisesti positiivinen tulos Toimitettiin joulukuussa 06 - työkalu arvioitiin valun jälkeen. Pinnoitettu osa oli kuin uusi; pinnoittamattomassa osassa oli jo lämpöväsymisen aiheuttamaa säröilyä. Käyttö on jatkunut ja työkalu on edelleen käytössä maaliskuussa 11! Pinnoitettu puoli vaatii vähemmän ja helpompaa huoltoa. Ei jälkityöstöä sillä sivulla, joka on työkalun pinnoitettua puolta vasten.