Metalworking World 1/2011
Den GLOBALa sötvattenkrisen Nu krävs handling! 1/11 Ett affärs- och teknikmagasin från sandvik coromant Ryssland: titan stärker positionerna igcc ger hopp om renare kolkraftverk Italien: Antog stor utmaning Shivani Jatiley, assisterande inköpschef hos JCB India. indien: Ökad efterfrågan ställer krav Mera och snabbare Ledare Tom erixon VD Sandvik Coromant Mer och nyare, snabbare och renare Efterfrågan på el i världen förväntas öka med omkring 83 procent de kommande två decennierna. I dagsläget drivs utvecklingen framför allt av den ekonomiska tillväxten i Asien. Där håller många nya kraftverk på att byggas, befintliga kraftverk uppgraderas med nya turbiner och användningen av höglegerade material växer. Samtidigt förväntas den totala installerade kapaciteten av vindkraft 2014 vara tre gånger så stor som i dag. Om tio år kanske vindkraften kan täcka åtta procent av världens elkonsumtion. “Den här enorma tillväxten ställer nya och högre krav på dem som tillverkar komponenter till energisektorn.” Den här enorma tillväxten ställer nya och högre krav på dem som tillverkar komponenter till energisektorn. När det gäller produktivitet måste man producera komponenter av högre kvalitet till ett lägre pris. När det gäller effektivitet och kunskap handlar det om nya och svårbearbetade material som används i de förbättrade turbinerna. Ny teknik och svårbearbetade material är något som Sandvik Coromant är mycket bra på. I flera årtionden har vi arbetat med flygindustrin och ställts inför högsta möjliga kvalitetskrav och tagit fram nya toppmoderna lösningar. Kraven inom energisektorn börjar bli lika tuffa i takt med att kunderna fokuserar 2 metalworking world allt starkare på produktivitet och högkvalitativa lösningar. Ett exempel är de nya, mycket effektiva turbinerna till morgondagens kärnkraft- och kolkraftverk. Visste du att kol står för ungefär 40 procent av världens totala elproduktion och att det förväntas öka stadigt de kommande tjugo åren? Det är extremt viktigt att de nya kraftverken kan göras renare och denna teknik skapar nya utmaningar för underleverantörer. På sidan 20 kan du läsa om ett renare sätt att behandla kol. Svängkransarna i en vindturbin hjälper till att ge den bästa läge i förhållande till vinden. De tillverkas av smitt stål och det krävs optimerade verktyg för att bearbeta dem till rörliga precisionskomponenter – i diametrar upp till sex meter. På sidan 38 tar vi en titt på några av de tidsbesparande och moderna verktyg som används vid tillverkning av svängkransar. Skärande verktygs potential ökar stadigt inom kraftgenerering. Utvecklingen drivs av investeringar i både vindkraft och kondenskraft. Det är sannerligen en spännande tid vi lever i. Trevlig läsning! tom erixon VD Sandvik Coromant Metalworking World är ett affärs- och teknikmagasin från AB Sandvik Coromant, 811 81 Sandviken. Telefon: 026-26 60 00. Metalworking World ges ut tre gånger per år på amerikansk och brittisk engelska, danska, finska, franska, italienska, japanska, kinesiska, koreanska, nederländska, polska, portugisiska, ryska, spanska, svenska, tjeckiska, thailändska, tyska och ungerska. Tidningen distribueras gratis till Sandvik Coromants kunder över hela världen. Den produceras av Spoon Publishing i Stockholm. ISSN 1652-5825. Chefredaktör och ansvarig utgivare: Yvonne Strandberg. Projektledare: Christina Hoffmann. Redaktionell chef: Johan Andersson. Grafisk formgivare: Erik Westin. Teknikredaktör: Christer Richt. Språkredaktör: Valerie Mindel. Samordnare: Beate Tjernström. Språksamordnare: Sergio Tenconi. Originalare, språkversionerna: Eva Bengtson. Prepress: Markus Dahlstedt. Omslagsfoto: Peter Jönsson. Vänligen notera att icke beställt material ej accepteras. Material i denna publikation får återges endast med specifikt tillstånd. Begäran om sådant tillstånd skickas till tidningens redaktionelle chef. Sandvik Coromant och redaktionen delar inte nödvändigtvis alla åsikter som framförs i Metalworking World. Vi välkomnar korrespondens och förfrågningar avseende tidningen. Adress: Metalworking World, Spoon Publishing, Kungstensgatan 21B, 113 57 Stockholm. Telefon: 08-442 96 20. E-post: mww@spoon.se Distributionsfrågor: Beate Tjernström, Sandvik Coromant. Tel: 026-26 67 35. E-post: mww.coromant@sandvik.com Tryckt i Sverige av Sandvikens Tryckeri. Tryckt på MultiArt Matt 115 gram och MultiArt Gloss 200 gram från Papyrus AB, certifierat enligt ISO 14001 och EMAS-registrerat. Coromant Capto, CoroDrill, CoroMill, CoroTurn, T-Max är Sandvik Coromants registrerade varumärken. Få Metalworking World gratis. Mejla din postadress till mww.coromant@sandvik.com Metalworking World ges ut i informationssyfte och all information är av generell natur. Den bör inte betraktas som anvisningar och ska inte användas som beslutsunderlag för val av produkter för specifika ändamål. Varje användning av informationen i denna publikation sker på användarens egen risk. Sandvik Coromant åtar sig inget ansvar för direkt, oavsiktlig, sekundär eller indirekt skada av något slag som uppstår på grund av användning av information som hämtats från Metalworking World. Innehåll metalworking world #1 2011 14 Dinesh Sharma monterar ett växellådshus hos JCB India. 4 Switchblade Multi Mode Vehicle – den flygande motorcykeln. 8 Luca Giordano, vd för italienska CLP, är en modig man. Nyheter............................. 4 Kol kan bli renare...........20 Samarbete uppmuntrar fritt tänkande.................. 8 Titan regerar..................26 Ökar farten på tillverkningen................ 14 Utblick.............................36 Funktionskonst............. 19 Komplett lösning...........38 Flytande lösningar........ 32 32 Brist på rent vatten är ett problem som går att lösa. Teknik Kraftig konkurrens Bearbetning av titan De senaste geometrierna Skärande bearbetning av hårda material vinner mark jämfört med slipning. Bland fördelarna märks ökad produktivitet, lägre kostnader och ökad flexibilitet. Pinnfräsar i hårdmetall och specialutvecklad finbearbetningsteknik sparar tid och ökar kvaliteten vid bearbetning av komponenter till flygplan. Ett stort verktygsutbud, beprövad förmåga inom konstruktion och ett Application Centre för utveckling och testning av lösningar samverkar för att ta långhålsbearbetningen till en helt ny nivå. 6 19 Gröna turbiner för framtiden Moderna och mer miljövänliga komponenter till ång- och gasturbiner ställer krav på specifika verktygslösningar och metoder. 24 30 metalworking world 3 NYHETER Haász Dezső är driftchef vid en av Linamars fabriker i Ungern. olid erfarenhet bäddade S för branschbreddning 1. Linamar är mest känt som underleverantör till bilindustrin. Varför har ni börjat tillverka komponenter till vindturbiner? ”2007 ville Linamar i Ungern dra nytta av tillväxten inom vindkraftsektorn eftersom vi har erfarenhet av att bearbeta högprecisionskomponenter till bilindustrin”. 2. Har ni gjort några förändringar i era fabriker för att underlätta den här tillverkningen? ”Ja, vi har byggt ut vår bearbetningskapacitet så att vi kan tillverka axlar som är fyra meter långa och väger 2,5 ton. Dessutom har vi investerat i nya maskiner för CNC-svarvning, fräsning och slipning”. 3. Hur utnyttjar ni Sandvik Coromants Productivity Center? ”Vi har jobbat ihop med Sandvik Coromant i sju år och till och med utvecklat ett dokumenterat sätt att samarbeta. Vi använder Sandvik Coromant för att utbilda våra ingenjörer och operatörer så att de kan förbättra våra processer och minska våra kostnader”. 4. Har bilindustrin återhämtat sig något? ”I dagsläget utnyttjar vi omkring 90 till 95 procent av vår kapacitet. Under 2009 var siffran 75 procent, så ja, efterfrågan på våra produkter har ökat – särskilt axlar, flänsar, bränslepumphus och turboladdare”. KORT OM linamar Kanadensiska Linamar konstruerar och tillverkar olika typer av precisionskomponenter av metall och system till bilindustrin, energisektorn och mobiltelefonbranschen. Företaget har tre fabriker i Ungern, varav två har haft nära samarbeten med Sandvik Coromants Productivity Center i Rumänien. >>> Läs mer om Linamar Corporation på www.linamar.com Ett stabilt val Äntligen samlade SVARVNING. Nästa gång du tillämpningar. CDI-revolvern har varit beställer en svarv, se till att du beställer tillgänglig i Europa en tid, men ingår nu den med Sandvik Coromants nya i den globala produktportföljen och har CDI-revolver. blivit en standardprodukt i Sandvik Den här revolvern ger stabilare Coromant katalog. bearbetning och minskat verktygshållaröverhäng, vilket gör att man har mer verktygsutrymme, får högre skärprestanda, bättre ytjämnhet på arbetsstycket, ökad livslängd på verktygen och mer skärverktygslängd. CDI är gränssnittet mellan revolvern och Coromant Capto verktygshållarsystem med snabbväxling och utvecklades ursprungligen för bilindustrin där en VDI-revolvers stabilitet inte räckte till. Det finns möjlighet till snabbväxling och på grund av den snabba fastspänningen är den idealisk för tillverkning av Den nya CDI-revolvern små batcher. Den är stabil och stadig utvecklades ursprungligen för bilindustrin. och passar både fasta och roterande produKTIVITET. Ett nytt verktygsbibliotek ger full kontroll över hanteringen av och kommunikationen om skärande verktyg, oavsett varumärke eller leverantör. Tidigare sparade olika mjukvaruprogram data på skilda sätt och med olika namn. Resultatet var tidskrävande och opålitliga system. Sandvik Coromant och TDM, som driver kunskapscentret för verktygsdata inom Sandvik Tooling, har utvecklat en standardiserad katalog baserad på en ISO 13399-datastruktur. Den gör användningen lättare, snabbare och organiserar datan mer överskådligt. Alla typer av verkstäder, små 4 metalworking world som stora, som behöver programmera maskiner kommer att kunna överföra monteringsdata till vilken mjukvara som helst via ett intuitivt gränssnitt. Verktygsbiblioteket kommer att ha tre huvudavdelningar: Catalogue Area: här kan verktygsleverantörer lägga in data för sina produkter. My Items: tillverkaren kan kopiera data från huvudkatalogen till sin egen personligt anpassade avdelning. My Assemblies: användaren kan manuellt eller automatiskt skapa monteringar utifrån sina utvalda data. Det förenklar förvaring och hämtning av dimensionsparametrar, 2D-ritningar och 3D-modeller. Sopronyi Gyula Fyra frågor till Haász Dezső, Linamar Corporation, ungern: Varför inte ta en genväg över trädtopparna. BRANSCHMÄSSOR. IMTEX/Tooltech, en mycket populär mässa för tillverkningsindustrin, förväntas locka folk från hela världen när den öppnar dörrarna i Bangalore – Indiens Silicon Valley – i januari 2011. Evenemanget har ordnats varannat år de senaste 15 åren och är ett ”skyltfönster” för maskiner och verktyg för verkstadsindustrin. Sandvik Coromant utnyttjar möjligheten att visa upp nya produkter, men också för att inleda nya samarbeten. ”Hela vår monter kommer att bli ett gulmålat Smart Event”, säger Gunnar Nälsen, Deputy General Manager of Marketing vid Sandvik Coromant i Pune, Indien. ”Vi vill fånga tillfället nu när marknaderna i Indien och Kina är på väg att explodera”. Evenemanget anordnas av Indian Machine Tool Manufacturers’ Association och går av stapeln vid Bangalores International Exhibition Centre 20–26 januari 2011. BRANSCHMÄSSOR 2011 •Tooltech, 20–26 januari, Bangalore, Indien •TECMA, 8–11 mars, Mexico City, Mexiko •CIMT, 11-16 april, Beijing, Kina •EMO, 19-24 september, Hannover, Tyskland “Hanteringen och bearbetningen av titan kostar mycket och verktygen utgör en av huvudkostnaderna för processen” Alexander Litvinov, processingenjör hos ryska titantillverkaren VSMPO. >>> läs mer på sidan 26. samson motorworks IMTEX/Tooltech 2011 på gång Hej då bilkö fou. Trött på trafikhets? Snart kan du hoppa in i en ny, flygande trehjulig motorcykel och dra iväg rätt upp i luften. Samson Motorworks, ett litet maskinföretag vid randen av Sierra Nevada-bergen i Kalifornien, bygger en prototyp till en flygande motorcykel som kallas Switchblade Multi Mode Vehicle. Man hoppas kunna lansera den under 2011 som en gör-det-själv-byggsats för cirka 665 000 kronor. Det inkluderar flygelektronik och en motor på 120 hästkrafter. Switchblade är en blandning av Ferrari, motorcykel och flygplan. Den har infällbara vingar, två säten och plats för golfbagen. App-titretande ekonomi. Nu kan du optimera prestanda för dina svarv-, fräs- och borrapplikationer direkt i mobilen. Den nya gratisapplikationen (appen) Bearbetningskalkylator App finns till iPhones- och Android-mobiler och gör det möjligt att beräkna den bästa skärdatan baserat på ett uppdrags unika parametrar. Beräkna de bästa Appen har en hjälpfunkparametrarna för ett uppdrag direkt i mobilen. tion som ger mer information om den kalkylering som görs och vilken information som behövs för att ge resultat. Det finns också en kostnadsjämförelse för olika processer som beräknar hur optimering av verktygen kan ge kostnads- och tidsbesparingar. Appen går att få via www.sandvik.coromant.com/ machiningcalculator eller i Apples iTunes-butik. Glimrande samarbete lösningar. USA-baserade Precorp är välkänt för sina effektiva verktyg för håltagning av polykristallin diamant (PCD) och hårdmetall. Nu blir Precorps avancerade PCD vein-teknik tillgänglig för tillverkningsföretag jorden runt genom Sandvik Coromants globala produkt- och supportnätverk. Kontakta din vanliga säljkanal för mer information om Precorps lösningar och om redan tillgängliga lösningar för kant- och ytbearbetning av krävande kompositer. >>> Läs mer om lösningarna på www.sandvik.coromant.com/composite metalworking world 5 Teknik text: elaine mcclarence Utmaning: Att uppfylla tuffa toleranser och ytjämnhetskrav för högkvalitetskomponenter. Lösning: Att övergå från slipning till skärande bearbetning av hårda material med de senaste skärgeometrierna och CBN-sorterna. Skärande bearbetning av hårda material Skärande bearbetning har mycket att erbjuda då det gäller material med typisk hårdhet mellan 55 och 65 HRC. Tack vare skärsorter baserade på kubisk bornitrid (CBN) och aluminiumoxidkeramer har skärande bearbetning börjat tränga in på ett område där slipning tidigare var allenarådande. Processen ger högre produktivitet, lägre produktionskostnader och kostnad per komponent, högre flexibilitet och enklare produktion. Möjligheten att arbeta utan skärvätska gör skärande bearbetning av hårda material miljövänligare än konventionell slipning. Sandvik Coromant fortsätter att vidare utveckla sin kompetens inom CBN och keramiska skär för att kunna ge support åt de allt flera företag som tillämpar skärande bearbetning – särskilt svarvning – av hårda material. sträcker sig från sorter för svår intermittent bearbetning, som CB7525, CB7025 och den kommande CB7035, till sådana för kontinuerliga stabila bearbetningsvillkor, som CB7015. Dessutom har företaget en sort baserad på en keram- blandning, CC6050, som är ett kostnads effektivt alternativ för tillämpningar med lägre materialhårdhet och måttliga krav på ytjämnhet. Skärgeometrierna påverkar också bearbetningsresultatet och ytjämnheten. Wiper- och Xcel-geometrierna har utvecklats Fallstudie För en tillverkare av krondrev i sätthärdat stål betydde övergången till Xcel-skär att skärhastigheten kunde ökas från 150 m/min till 200 m/min. Därmed ökade företagets produktivitet 2,9 gånger medan verktygslivslängden förbättrades med faktorn 1,3. Sortimentet av CBN-skär 6 metalworking world för att uppfylla de flesta produktionskrav och bearbetningsstrategier. WH Wiper är den verkliga arbetshästen inom skärande bearbetning av hårda material. Skärgeometrin ger hög produktivitet i kombination med utmärkt ytjämnhet och måttnoggrannhet i jämförelse med standardlösningar. En tillverkare av krondrev förbättrade sin produktivitet 2,9 gånger genom att övergå till Xcel-skär. Verktygslösningen: Skär: Xcel-skär, sort CB7015 Maskinuppställning: Skärhastighet: 200 m/min Matning: 0,34 mm/varv Typiska val för svarvning av hårda material Välj bästa möjliga CBN-sort för olika tillämpningar. CB7015 Den bästa lösningen för kontinuerliga stabila skärförhållanden vid höga skärhastigheter. CB7025 Rekommenderas för lätt intermittent bearbetning vid medelhöga till höga skärhastigheter. CB7035 Bästa valet för intermittent bearbetning vid medelhöga skärhastigheter. CB7525 Lösningen för svår intermittent bearbetning vid låga till medelhöga skärhastigheter. Skärhastighet Seghetskrav Safe-Lok-tekniken är en idealisk metod för att fixera CBN-spetsen vid hårdmetallkroppen. Systemet är en kombinerad mekanisk och lödd låsning som säkerställer hållfasthet och tillförlitlighet. Låg Hög Arbetsstycket är en exempelkomponent som visar några typiska tillämpningar där specifika skärsorter är den optimala lösningen. Om komponenten tillåter det och det finns tillräckligt med fritt utrymme mot skuldran är Xcel-geometrin ett alternativ som ger enastående produktivitet. En annan möjlighet för profilering är CoroTurn TR-skär, som utmärks av sin höga stabilitet. CBN-skär av typen CoroTurn TR med en unik skärficka för ökad stabilitet ska snart lanseras. Säkerheten är avgörande i alla bearbetningsprocesser – inte minst vid skärande bearbetning i hårda material. Safe-Loksystemet för att fixera CBN-spetsen vid hårdmetallkroppen ger en kombinerad mekanisk och lödd låsning som säkerställer hållfasthet och tillförlitlighet med stort skärdjup. Fixeringsmetoden ökar hållfastheten mot mekanisk och termisk belastning. I praktiken handlar det om högre processäkerhet och minskad risk för överbelastning och att CBN-spetsen går förlorad. Gängsvarvning, spårsvarvning och fräsning av härdade komponenter är också möjligt med CBNskär ur Sandvik Coromants produktprogram. Skärande bearbetning av hårda material är en teknik som har utvecklats med tanke på att den ska kunna fungera utan skärvätska. CBN-skär och keramiska skär klarar höga temperaturer, och det sparar kostnader för skärvätska. När termisk stabilitet hos arbetsstycket måste garanteras kan man välja högtryckstillförsel (upp till 70 bar) av skärvätska, i kombination med ett lämpligt CBN-skär, för att få bättre spånkontroll. Skärande bearbetning av hårda material har redan blivit etablerat inom bilindustrin, där tekniken används för framställning av komponenter till drivlinan, exempelvis drev, kronhjul, pinjonger och axlar. Tekniken har potentiella tillämpningar inom många andra industrigrenar, som bland annat inom tillverkning av lager och kraft överföringskomponenter. Sammanfattning Unika skärsorter från Sandvik Coromant stöder utvecklingen av teknik för skärande bearbetning av hårda material – ett mycket effektivt alternativ till slipning vid finbearbetning av härdade komponenter. För att nå ytjämnhet av högsta klass erbjuder företaget skärgeometrierna Wiper och Xcel. Snart kommer även CBN-skär av typen CoroTurn TR för profilering. CBN-sorterna CB7015 och CB7025 kompletteras av de nya sorterna CB7525 och CB7035. Den nya tekniken kan förbättras ytterligare genom högtrycks kylning för spånkontroll. metalworking world 7 text: massimo condolo Foto: Maurizio Camagna Vågade steget Borgo San Dalmazzo, Italien. Det var en enorm utmaning för ett litet finbearbetande företag, men Costruzioni e Lavorazioni di Precisione tog sig an en order att tillverka en enorm komponent till en kärnreaktor. ”Sälj inte skinnet förrän björnen är skjuten” är ett populärt talesätt i Cuneo-provinsen i nordvästra Italien. Nu är det dock länge sedan det jagades björn här. I dag har området specialiserat sig på matvaror som Castelmagno-ost, vinerna Barolo och Barbaresco och kött från Carrù-oxar. Men ändå citerar Luca Giordano, verkställande direktör för Costruzioni e Lavorazioni di Precisione (CLP), detta talesätt när han berättar om företagets nya projekt att tillverka en gigantisk komponent till en kärnreaktor. Egentligen handlade företaget stick i stäv mot talesättets innebörd när man tog på sig uppdraget. Giordano säger att ”Vi sålde faktiskt skinnet innan björnen var skjuten”. Det var ett beslut som krävde mycket mod – och en stark samarbetspartner i Sandvik Coromant. CLP, som ligger i Borgo San Dalmazzo 80 kilometer söder om Turin, tillverkar inget standardsortiment. I stället arbetar bolaget som underleverantör till olika företag inom branscher som energi, atomforskning, väg8 metalworking world Horisontell arborrmaskin som bearbetar utsidan av en pump till en kärnreaktor. Ett planfräshuvud som bidrog till att CLP kunde spara 30 000 euro för varje batch komponenter. och vattenbyggnad, maskintillverkning och flygplan. Ritningar och gjutgods som behöver bearbetas levereras till fabriken och de färdiga komponenterna levereras därifrån, klara för att monteras eller bearbetas vidare. Bolaget är specialiserat inom byggnadskonstruktioner av stål och mekanisk högprecisionsbearbetning av stora komponen- ter. Toleranser på en hundradels millimeter uppnås för komponenter som är så stora att de måste forslas till och från fabriken med specialtransporter – ofta på natten när det är som minst trafik. Pumphus till kärnreaktorer, komponenter till en experimentreaktor för fusioner och skopor till utgrävning av vattenutsläpp i underjordiska järnvägstunnlar är bara Luca Giordano Ålder: 35 Bor: mitt i centrum av Borgo San Dalmazzo i Italiens Cuneo-provins Famij: gift med en teckningslärare; har två barn, 5 och 2 år Utbildning: examina i affärsverksamhet och ekonomi vid Turins universitet Hobbies: promenader och löpning. metalworking world 9 CLP i korthet Costruzioni e Lavorazioni di Precisione, CLP, har sitt huvudkontor i Borgo San Dalmazzo i Cuneo-provinsen i nordvästra Italien. Bolaget grundades 1973 för att specialisera sig på byggnadskonstruktioner av metall. De senaste åren har CLP breddat sin verksamhet att även innefatta mekanisk högprecisionsbearbetning. I dag ingår precisionsbearbetning av stora mekaniska komponenter i cirka 60 procent av bolagets verkstadstimmar. De resterande utgörs av att skapa byggnadskonstruktioner av stål. Förutom detta reparerar CLP även begagnad utrustning. CLP har 21 anställda: 13 maskinoperatörer, fem byggnadsarbetare och tre direktörer. Bolagets omsättning uppgick 2009 till 3 miljoner euro (ca 27 miljoner kronor), en ökning från 1,4 miljoner euro (ca 12,4 miljoner kronor) 2004. Utbyte av skärhuvudet på en skivfräs till högpresterande R300 som har skär med en diameter på 20 millimeter. Aurora Baracco, kvalitetschef vid CLP, ger operatören Francesco Altanese instruk tioner för bearbetningen. 10 metalworking world några av de senaste projekten CLP deltagit i. Vid alla nya projekt som bolaget tar på sig är kalkylskedet mycket viktigt. En rad faktorer kan spela en betydande roll för tillverkningsprocessens tidsåtgång och kostnader. Det kan vara skärens hållbarhet, verktygens banor där det är ont om plats på den bearbetade komponenten eller egenskaperna hos material som rostfritt stål och gjutjärn. En annan faktor är om det finns kiselsyrahaltiga inneslutningar (en mycket hård gjutrest som snabbt kan slita ner skären) i gjutgodsen. Det är här, förklarar Giordano, som CLP:s tioåriga samarbete med Sandvik Coromant verkligen räntar sig. ”Att ha en samarbetspartner som kan hjälpa vår tekniska produktionspersonal redan vid den första projektgenomgången är mycket viktigt”, säger han. ”Det är bara genom gemensamma utvärderingar av de verktyg som ska användas, och vid behov, konstruktion av CLP är specialiserade på byggnadskonstruktioner i stål och mekanisk högprecisionsbearbetning av stora komponenter. Bolaget har samarbetat med Sandvik Coromant i tio år. “Att ha en samarbetspartner som kan hjälpa vår tekniska personal redan vid första projektgenomgången är mycket viktigt” Luca Giordano, vd för Costruzioni e Lavorazioni di Precisione (CLP) specialverktyg som vi kan sälja skinnet innan björnen är skjuten”. CLP bearbetade nyligen utsidan på ett pumphus till en kärnreaktor, som har en diameter på 3,5 meter och en sfärisk ytteryta. Den var inte färdigbearbetad när CLP fick den utan behövde fräsas och svarvas till de slutgiltiga innerdimensionerna. Kunden skulle själv bearbeta utsidan när konstruktionen röntgenundersökts och trycktestats. Vid CLP:s verkstad i Borgo San Dalmazzo gick komponenten igenom tre bearbetnings- processer – två vid en fleroperationsmaskin av portaltyp och en vid en arborrmaskin (se sidoruta). Teknisk personal från Sandvik Coromant hjälpte till vid varje process, men arbetade särskilt tillsammans med CLP under den andra processen. ”När CLP bad om våra råd när det gällde att använda fleroperationsmaskinens vridbara bord Utbyte av ett skär som är enbart 20 millimeter i diameter. Kolla in filmklippet på www.youtube.com/sandvikcoromant metalworking world 11 föreslog vi att de skulle använda en Coromant Capto C8 spännenhet [den manuella versionen] monterad på ett specialbyggt block som integreras med maskinens ram för att kunna utföra den in- och utvändiga svarvning som krävdes. Vi förvandlade maskinen till en vertikalsvarv”, förklarar Giorgio Signori, Sandvik Coromants områdeschef för nordvästra Italien. pumphuset svarvades under det här skedet, men det frästes också utvändigt – ett arbetsmoment som komplicerades av typen av material, gjutgrader och styckets form. Simone Guglielmetto, specialist hos Sandvik Coromant, förklarar att i den lösning som valdes i samråd med CLP:s tekniska personal ingick användning av en R300-fräs med ett skär som har en diameter på 20 millimeter. Det möjliggjorde längre ingreppstid för verktyget och högre skärdata än väntat. Efter detta steg flyttades pumphuset till en Lazzati-fräs för bearbetning av de invändiga delarna. Men Lazzatin är bara certifierad för användning av fräsar upp till 160 millimeters diameter och bearbetningen som nu krävdes gjorde att man behövde använda en fräs med en diameter på 550 millimeter. Sandvik Coromants Giorgio Signori, Simone Guglielmetto och Valter Angius. ”Vi rådde CLP att använda en N331 skivfräs med 550 millimeter i diameter. Den har konstruerats med positiva geometrier som inte påverkar maskinens stabilitet”, säger Valter Angius, teknisk säljare Sandvik Coromant. Med den ökade ingreppstiden och skärens förbättrade livslängd kunde CLP spara 30 000 euro för varje omgång komponenter som bearbetades. ”Det här visar att den service vi fick är mycket viktigare än själva verktygskostnaden”, säger Giordano. ”Värdet på de råd vi fick av Sandvik Coromants tekniska personal ger deras produkt ett mycket bra förhållande mellan kvalitet och pris. Även fast priset verkar högre vid första anblicken. Det är därför vi använder Sandvik Coromants produkter till mer än 80 procent av våra behov och till 100 procent av våra behov som gäller bearbetning av reaktorpumphus”. tekniska insikter Okonventionella metoder ger utmärkta resultat CLP bad Sandvik Coromants tekniska personal om hjälp att ta fram en metod för att fräsa och svarva ett stort – cirka 3,5 meter i diameter – ej färdigbearbetat gjutgods till ett pumphus. Men flera aspekter av CLP:s förfrågan ställde krav på okonventionella lösningar. Bolaget ville använda ett bearbetningscenter som svarv, trots att det hade sämre prestanda än en riktig svarv. Samtidigt ville man använda en 550-millimeters fräs, en mycket större diameter än bearbetningscentret var godkänt för, utan att kompromissa med bearbetnings- 12 metalworking world precisionen. CLP ville även öka tillverkningsvolymen genom att korta tiderna, både när det gäller bearbetningen och ledtiderna mellan maskiner. ”Tillsammans med personal från CLP testade vi bearbetningsriktningen i tredimensionella modeller”, säger Simone Guglielmetto, specialist hos Sandvik Coromant. ”Vi bestämde oss för att använda korta fräsar med stor diameter för att hindra att vibrationer påverkade bearbetningsprecisionen”. En R200-fräs med runda skär användes för att det första bearbetningssteget (fräsning vid bearbetningscentret). Detta byttes i september 2009 mot den högpresterande R300 med ett skär med 20 millimeters diameter; så snart det skäret lanserades på marknaden. En Coromant Capto C8 spännenhet användes vid det andra bearbetningssteget, vilket gjorde det möjligt att svarva några av de invändiga och utvändiga ytorna genom att använda centrets vridbara bord. Sandvik Coromant hjälpte till även vid det andra steget, där en fräs användes för att bearbeta olika invändiga områden. ”Tillverkaren godkände att maskinen skulle användas för fräsning med en maxdiameter på 160 millimeter. ”Tillsammans med CLP experimenterade vi med att utnyttja en specialkonstruerad och specialtillverkad skivfräs, N331, som hade en diameter på 550 millimeter. Vi fick ett mycket bra resultat och kravet på precision uppnåddes fullt ut”, säger Guglielmetto. Profilen text och foto: Toby Selander Metallkonstnären Carrol Boyes förvandlar metall till artistiska husgeråd. Ett rykte spreds över sydafrikanska Kapstaden under 1990-talet som gjorde gällande att metallkonstnären Carrol Boyes hade utvecklat en ny hemlig tennformel, en smidbar metallegering som gjorde att hon kunde forma metallen till det hon kallar ”funktionskonst” – ovanligt formade köksgeråd. Det ligger en del sanning i ryktet förklarar Boyes: ”Den internationella standarden för tenn är det ska innehålla 90 procent ’fintenn’. Resten är koppar och antimon. Jag använder också 90 fintenn, men resten av min formel är hemlig”. Blandningen smälts och blandas vid ungefär 320 grader innan den hälls i Boyes unika formar. Förutom tenn arbetar hon med aluminium och rostfritt stål och har även planer på att snart börja med brons. Boyes började tillverka metallföremål hemma i källaren 1991. Nu har hon en fabrik i Tzaneen, Sydafrika, som producerar 900 000 artiklar varje år. Det som en gång startade med en kärlek till formgivning och metall har utvecklats till ett framgångsrikt internationellt företag. I början sålde Boyes bara lokalt, men nu har hon köpare jorden runt – bland annat Whoopi Goldberg, Desmond Tutu och Samuel L. Jackson. Stålkvinnan Carrol Boyes, 55, formger unik konst av tenn, en gjutbar metallegering. Hennes bolag har 500 anställda, mest kvinnor från orten som arbetar i hennes fabrik i Tzaneen, Sydafrika. Mahinder Narang, senior assembly associate JCB India, bredvid en lastare i Ballabgarh-fabriken i Haryana, Indien. text: Jean macfarlane Foto: Christina Sjögren Strålande tider i Indien Ballabgarh, Indien. En enorm investeringsökning inom den indiska byggbranschen innebar en plötslig utmaning för marknadsledaren JCB: tillverka fler maskiner med befintliga resurser – eller tappa försäljning. 14 metalworking world Kort om jcb JCB är en av världens ledande tillverkare av anläggningsmaskiner. Det familjeägda företaget grundades i Storbritannien av Joseph Cyril Bamford 1945. I dag tillverkar bolaget mer än 300 olika modeller av anläggnings- och lantbruksmaskiner på fyra olika kontinenter. JCB India Limited, ett helägt dotterbolag, startades i Indien 1980. Det är nu landets största tillverkare av anläggningsmaskiner. Verksamheten har tre produktionsanläggningar – en i Ballabgarh i delstaten Haryana, och två i Pune Nuförtiden är det svårt att hitta ett område i Indien där man inte håller på och bygger som bäst. Vägar, planskilda korsningar, bostadsområden och shoppingcenter verkar praktiskt taget dyka upp över natten i städer och samhällen över hela landet. Så det är inte förvånande att företag som tillhandahåller den utrustning som behövs för byggboomen har fått en kraftigt ökad efterfrågan på sina produkter. JCB India är ett sådant företag. Det är ett helägt dotterbolag till JCB UK, som startade verksamheten i Indien 1980. I dag tillverkar man varannan anläggningsmaskin som säljs i landet. JCB:s fabrik i Ballabgarh i delstaten Haryana är specialiserad på tillverkning av i delstaten Maharashtra – som tillverkar ett sortiment av traktorgrävare, hjullastare, grävmaskiner och skid steerlastare. Tillsammans har fabrikerna 1 900 anställda och en årlig omsättning på 30 miljarder indiska rupie (ungefär 4,5 miljarder kronor). Utkarsh Agarwal, verkställande direktör affärsenheten Transmission vid Ballabgarh-fabriken, har god erfarenhet av uppsvinget på den indiska marknaden och den ökande efterfrågan på infrastrukturutrustning. Utkarsh Agarwal, vice verkställande direktör för affärsområdet transmission vid Ballabgarh-fabriken, hur det var. ”Efterfrågan gick upp kraftigt”, säger Agarwal. ”Vi nästan dubblade antalet tillverkade grävmaskiner varje månad. Infrastrukturen fick ett uppsving över hela Indien. Dessutom arbetades det hårt med förberedelserna för Samväldesspelen (som hölls i oktober 2010) i Delhi. Vi förstod snabbt att vi var tvungna att göra något för att öka volymerna”. två av bolagets globala bästsäljare, traktorgrävarna 3DX och 4DX – mångkunniga jättar som på bara tre minuter kan göra ett jobb som det skulle ta 40 man tre timmar att utföra. Bolaget är i dag marknadsledare inom traktorgrävare i Indien med en andel på 75 procent. Men mot slutet av 2009 började Även om JCB ibland outsourcar fabriken kämpa för att hålla jämna tillverkning av karosseridelar steg med efterfrågan. Indien var på Subir Kumar Chowdhary och paneler tillverkar man alltid väg ur den globala ekonomiska själv sina högkvalitativa krisen och orderna kom i en strid ström. växellådor. För att klara av efterfrågan Subir Kumar Chowdhary, JCB:s verkstälfokuserade fabriken på att öka produktionen lande direktör och verksamhetschef för av växellådshus av gjutjärn. traktorgrävare minns tillsammans med Det var ingen lätt uppgift eftersom fyra av metalworking world 15 Pooja Varshney, assisterande produktutvecklingschef (till vänster) och Ashmita Mishra, assisterande produktutvecklingschef, utanför monteringshallen vid JCB Indias fabrik i Ballabgarh. Dinesh Sharma, Junior Manager Transmission, monterar ett växellådshus hos JCB India. Slutbearbetning av en grävmaskin. Mot slutet av 2009 nästan dubblades efterfrågan på grävmaskiner hos JCB i Indien. fabrikens 12 horisontella bearbetningscenter hade öronmärkts för ett nytt projekt och JCB ville inte investera i nya maskiner. För att klara av de ökade målen behövde man hitta ett sätt att tillverka komponenterna snabbare – och helst även billigare. Fabriken i Ballabgarh stod även inför en annan utmaning. De fräsar som användes i bearbetningscentren gav tunga belastningar på spindlarna, vilket ledde till kraftig förslitning och förkortade spindlarnas livslängd. Agarwal hade börjat arbeta vid Ballabgarhfabriken ett par månader tidigare och hade mycket fina meriter från branschen. Under sin tid som anställd vid andra bolag hade han arbetat ihop med Sandvik Coromant i ett antal problemlösningsprojekt och insåg att han behövde anlita dem igen för att få hjälp. ”De har hjälpt mig i Indien sedan 1994 på många olika sätt. Jag var övertygad om att de skulle kunna hjälpa oss att hitta en lösning till den här utmaningen”, säger han. Sandvik Coromant kom mycket riktigt fram till en lösning. Bolagets specialister rekommenderade JCB att investera i en av sina senaste fräsningsprodukter – den keramiska sorten CC6190 i kiselnitrid, ett extremt tufft syntetmaterial som skräddarsytts för hög hastighetsbearbetning av gjutjärn, i stället för de hårdmetallskär som JCB använde. ”Vi visste att det behövdes ett radikalt grepp, men vi var ändå osäkra”, minns Agarwal. ”Vi var tveksamma till att använda keramer eftersom vi trodde att de skulle vara sköra och vi oroade oss för att de skulle gå sönder”. Amit Raina, säljchef hos Sandvik Coromant i Delhi, säger att, ”Vi visste att de var oroliga och insåg att vi var tvungna att demonstrera fördelarna med den här nya tekniken. Så vi satte ihop ett team med folk Tre gånger snabbare än hårdmetall Soumik Sarkar är produktivitets förbättringsingenjör hos Sandvik Coromant India och är en av nyckelmedlemmarna i den grupp som kom fram till den tekniska lösningen på de utmaningar JCB stod inför. ”Efter att tydligt ha definierat JCB:s mål gjorde vi en detaljerad analys som visade att bästa sättet att uppnå dem var att använda keramiska skär i stället för de befintliga hårdmetallskären. Vi gick vidare med att göra tester i verkstaden”, säger han och fortsätter: ”Keramer är så hårda att de kan klara av skärhastigheter på mellan 900 och 1 000 meter per minut. Det är tre gånger mer än för hårdmetall. Så resultatet blir en mycket kraftfullare fräs”. Innan bytet tog grovfräsning av ett växellådshus ungefär en minut med en fräs med 14 hårdmetall- skär. Teamet kunde visa att samma arbetsmoment kunde utföras på 30 sekunder med en fräs med bara fem keramiska skär, alltså en halvering av tiden. Att använda färre skär var också bra för bearbetningscentret. Med de 14 hårdmetallskär som krävdes innan tar spindeln upp omkring 80 procent av maxbelastningen. Genom att använda fem keramiska skär sänker man den belastning som spindeln tar upp till mindre än 40 procent. ”Färre skär leder till minskad spindelbelastning”, förklarar Sarkar. ”Det minskar förslitningen och behovet av underhåll och ökar maskinens livslängd. Ett keramiskt skär kostar visserligen mer än ett hårdmetallskär, men eftersom fräsen använder fem skär i stället för 14 bidrar det till de generella besparingarna”. metalworking world 17 Från vänster: Soumik Sarkar, Productivity Improvement Engineer, Utkarsh Agarwal, Deputy General Manager Transmission, och Dinesh Sharma Junior Manager Transmission, diskuterar ett av de problem som JCB India stötte på i sin fräsning. från JCB och från oss och arbetade med fräsarna i verkstaden. Våra första försök var inte tillfredsställande, men vi ändrade verktygsbanan och optimerade skärdatan i maskinerna. Det gjorde att vi kunde uppnå de resultat som vi hoppats på”. Keramernas styrka och förmåga att klara av mycket högre bearbetningshastigheter än hårdmetall ledde till imponerande resultat. Det behövdes bara fem keramiska skär i stället för 14 av hårdmetall, och fräsen blev ett mycket kraftfullare verktyg. Följden blev att kostnaden för skär för varje fräs sänktes, förslitningen av spindlarna minskade och tidscykeln för varje tillverkad komponent halverades. I februari 2010 steg antalet tillverkade grävmaskiner vid Ballabgarh-fabriken till den högsta siffran för alla JCB produktionslinjer i hela världen. 18 metalworking world Den kraftiga produktivitetsökningen gav resonans i hela fabriken. ”Folk bad mig hela tiden att skaffa fram mer gjutjärn till växellådshusen”, säger Shivani Jatiley, assisterande inköpschef. ”Jag beställde nästan dubbelt så mycket som innan. Jag hade fått förfrågningar om att ta in mer material vid tidigare tillfällen, men det handlade aldrig om de här kvantiteterna”. Initiativets framgång har lett till att Agarwal bett Sandvik Coromant att samarbeta med JCB Ballabgarh i ett Productivity Improvement Program. ”För mig är de en nära samarbetspartner”, säger han. ”Vi arbetar som ett team för att komma fram till en gemensam lösning”. Subir Kumar Chowdhary, JCB:s verkställande direktör och verksamhetschef för traktorgrävare, håller med: ”Vår affärsrelation med dem är strategisk, säger han ”De tillhandahåller innovation, support inom viktiga områden för att identifiera möjligheter, och hjälper också våra grabbar här. Att samarbeta med dem underlättar för oss att lära oss och förstå det senaste inom tekniken för skärande verktyg. På det hela taget innebär det en lång rad fördelar”. UTMANINGEN I KORTHET UtMANINGEN: Att öka produktionen av växellådshus och samtidigt minska förslitningen på fräsmaskinernas spindlar samt sänka tillverkningskostnaden per komponent. LÖSNINGEN: Man bytte ut de befintliga 14 hård metallskären i fräsarna med fem av Sandvik Coromants nya keramiska skär, vilket gjorde att man kunde fräsa med mycket högre hastigheter. resultATET: Kostnaden för skär till alla fräsarna sänktes, spindelförslitningen minskade och tiden för varje komponents tillverkningscykel halverades. teknik text: turkka kulmala Utmaning: Det tar lång tid att bearbeta flygplanskomponenter i avancerade legeringar med pinnfräs. Lösning: Pinnfräsar i hård metall och specialutvecklad teknik ger en utmärkt lösning. Snabbare fräsning av HRSA och titan En flygplanskomponent kan bli av med upp till 80 procent av sin ursprungsvikt under bearbetningen. Det innebär mycket långa cykeltider. Det är därför tiden är en så viktig parameter att fokusera på. Grovbearbetning handlar huvudsakligen om att få bort så mycket metall som möjligt på kortast möjliga tid. En vanlig strategi är att använda stor fräsdiameter och indexerbara skär, och att lämna kvar lite material till finbearbetningen. Eftersom dessa operationer står för en stor andel av den totala maskintiden kan mycket tid sparas om de optimeras. Återstående material fräses med pinn fräsar i hårdmetall. Huvudkraven – bra data för verktygslivslängd, bearbetningstid, ytkvalitet och säkerhet – kan uppfyllas genom att man begränsar det radiella ingreppet och fräsbredden och ökar antalet tänder, skärhastigheten och skärdjupet. Vidare rekommenderas frästeknik som slicing i hörn och trokoidal fräsning i spår. Flygplanskomponenter har ofta tunna väggar för att spara vikt. De fräses i ett sicksackmönster, först med reducerat skärdjup på den ena sidan och sedan med normalt djup och alternerande bearbetning mellan sidoväggarna. Pinnfräsar i hårdmetall kräver en styv maskin, CNC-styrsystem och mycket god förutsägbarhet. Precisa hållare med litet kast är ett annat krav – 100 procent ökning av kastet minskar verktyget livslängd med 50 procent. Skärvätska måste användas med titan och superlegeringar (HRSA) för att förbättra spånkontrollen och begränsa skärtemperaturen. Den bästa lösningen är intern högtryckskylning för bättre prestanda. För pinnfräsar i hårdmetall rekommen deras 50° spiralstigning, en ingångskon struktion optimerad efter antalet ingångar, vassa eggar med positiva vinklar, liten stödyta, hörnradie hellre än fas samt högpresterande beläggning. Fräsar av typen med nacke kan användas för bättre åtkomlighet, med styrd materialkontakt för att minska vibrationerna. Begränsa det radiella ingreppet och fräsbredden och öka antalet tänder, skärhastigheten och skärdjupet. Detta är de bästa sätten att uppfylla kraven på finbearbetning med pinnfräsar i hårdmetall. sammanfattning Väggarna fräses i ett sicksackmönster, först med reducerat skärdjup på den ena sidan och sedan med normalt djup och alternerande bearbetning mellan sidoväggarna. Pinnfräsar i hårdmetall och specialutvecklad finbearbetningsteknik utgör en säker och produktiv lösning för bearbetning av flygplanskomponenter. metalworking world 19 text: maria bengtsson Renare kol för en ljusare framtid Den globala satsningen fortsätter för att sänka koldioxidutsläpp och samtidigt öka lönsamheten inom energisektorn. Med den ökande medvetenheten om koldioxidutsläppens effekter ökar trycket för att byta ut kol mot förnybara energikällor. Men den allmänna meningen är att vi kommer att vara beroende av kol långt in på nästa årtionde. I dag står kol för ungefär 40 procent av världens totala elproduktion. På grund av de ständigt stigande priserna på olja och naturgas, världsekonomins tillväxt och jordens växande befolkning beräknas kols andel öka till 44 procent år 2030. Utifrån detta scenario anser många experter att det inte fungerar att stoppa kolanvändningen. I stället behöver vi göra 20 metalworking world den renare. Forskningsinstitut, företag och regeringar i olika länder arbetar tillsammans för att hitta lösningar på problemet med kolutsläpp och för att utveckla effektivare kolkraftverk. Kina och USA går i bräschen för dessa multilaterala ansträngningar. ”De har de största utsläppen i världen, men de jagar också marknadsandelar inom den enorma tillväxtindustrin kring ren energi”, säger Rachel Cleetus, klimatekonom vid Union of Concerned Scientists, i tidskriften US News & World Report. Samarbetet börjar generera teknik som ligger nära nollutsläpp. I dag finns det primärt tre system för rent kol-teknik (clean-coal- technology, CCT). Två av dem baseras på det traditionella sättet att bränna pulvriserat kol för att producera ånga i den ångturbin som genererar elektriciteten. Så kallad oxyfuel är det ena. Här förbränns kolet i syre för att producera en koncentrerad ström av koldioxid som inte är förorenad av kväve. Den andra är infångning av koldioxiden efter förbränningen, där rökgasen behandlas med kemikalier för att avskilja koldioxiden. Den tredje metoden, som är mer oprövad, är IGCC (integrated gasification combined cycle). Denna metod kombinerar en förgasningsenhet med en gaseldad turbin med kombinationscykel. (Se sidan 23 för en beskrivning av en IGCC-anläggning.) En av fördelarna med IGCC är att bränslet inte förbränns helt. Dessutom används både gas- och ångturbiner, vilket ger mer energi med mindre mängd kol. För IGCC behövs också 20 till 50 procent mindre vatten, och olika typer av bränslen kan blandas. Det som de olika alternativen har gemensamt är den nödvändiga förmågan att verka vid högre temperaturer och tryck, vilket gör det möjligt att förbättra effektiviteten. Det förenklar även och sänker kostnaderna för att skilja ut och fånga in koldioxiden – en process som kallas carbon capture and storage (CCS). Frågan är vilken av de tre teknikerna som kommer att vara effektivast. Jämfört med de nyare förbränningsverken, som har en 50-procentig effektivitet och sänker koldioxidutsläppen med mer än en tredjedel, förväntas IGCC-systemen kunna öka getty images Ny teknik kommer att minska koldioxid utsläpp från kraftverk med mer än en tredjedel. Varifrån kommer elen? I dag utgörs mer än 40 procent av världens elanvändning av kol. Och beroendet kommer att öka. Beräkningar visar att kol 2030 kommer att stå för ungefär 44 procent av världens totala elproduktion. VAtten 16% Kärnkraft 15% gas 20% Övriga 2% Kol 41% Olja 6% Källa: IEA 2008. *I Övriga ingår sol, vind, brännbar förnybar energi, jordvärme och sopor. effektiviteten till 60 procent och sänka utsläppen av föroreningar med 40 procent. Trots den positiva prognosen menar John Deutch, professor i kemi vid amerikanska Massachusetts Institute of Technology och författare till en ny MIT-rapport i ämnet att beslutet inte är självklart. ”Alla de här metoderna är lovande”, säger han i Technology Review. ”Teknikerna är tillgängliga, om än rätt kostsamma, för infångning och avskiljning av koldioxid. Vi ser inte något skäl att välja en vinnande teknik i dag. Det finns många olika varianter som vi behöver titta mer på”. Trots växande svårigheter att få tillstånd för att bygga nya kolkraftverk och osäkerheten metalworking world 21 “Vi ser inte något skäl att välja en vinnande teknik i dag. Det finns många olika varianter som vi behöver titta mer på.” John Deutch, professor i kemi, Massachusetts Institute of Technology om framtida lagstiftning när det gäller koldioxidinfångning byggs det pilotanläggningar för IGCC runt om i världen för att testa möjligheter som finns. I KIna ökar efterfrågan på energi mycket kraftigt och utsläppshalterna för koldioxid passerade nyligen USA:s – vilket gör Kina till det land i världen som släpper ut mest koldioxid. Att använda mer effektiva och miljövänliga kraftverk är ett nödvändigt steg för att kunna hålla de löften man skrev under på i Kyoto-protokollet. Projektet GreenGen – en förstudie om IGCC-system som stöds av kinesiska staten och finansieras av gigantiska kolföretag och flera investeringskoncerner – gav så positiva resultat att den största delägaren, China Huaneng Group, bygger en 250-megawatts Gruvdrift vid dagbrottet i Guston strax utanför Star City, West Virginia, USA. Att bränna kol anses vara ett förorenade sätt att producera elektricitet, men ny teknik gör det lite renare. 22 metalworking world IGCC-anläggning i Tianjin, Kina.CHNG:s ordförande Cao Peixi sa i en artikel i New York Times att hans bolag har gått med i projektet, även fast det är dyrare än att bygga en vanlig anläggning. ”Man ska inte se ett sådant här projekt enbart i ett ekonomiskt perspektiv. Det representerar framtiden”, säger han. CHNG och det amerikanska bolaget Duke Energy skrev 2009 på en överenskommelse att dela information och forskning kring teknik för ren energi. Samarbetet är en följd av det ökade trycket från USA:s och Kinas ledningar att genomföra gemensam forskning kring teknik som spar energi och renar luften. Duke Energy håller på att bygga en 630-megawatts IGCC-kolkraftverk i Edwards-port, Indiana. Kraftverket kommer att producera kraft till nästan 500 000 hushåll och förväntas bli världens största och mest avancerade IGCC-anläggning. ”Incitamentet bakom det här omfattande initiativet är att kunna erbjuda kunderna ren och prismässigt överkomlig energi som de kan lita både”, säger Lew Middleton, kommunikationschef hos Duke Energy Indiana. Men att leda utvecklingen är inte så lätt. ”Eftersom det här är det första IGCC-kraftverket av sitt slag märkte vi att projektets omfattning behövde utökas vartefter byggandet fortskred”, säger han. ”Vi upptäckte att vi behövde mer rör, kablar, pumpar, konstruktionsstål och annat material än vi först trott”. Middleton påpekar också att de fått ett mycket stort stöd av invånarna i området där kraftverket nu byggs. ”Som tur är är inte den allmänna opinionen ett hinder som vi behövt hantera”, säger han. Middleton har goda skäl att tycka att hans företag har haft tur, eftersom så många människor världen runt är upprörda över den fart med vilken koleldade kraftverk förorenar jorden och dess atmosfär. Kritikerna är inte nöjda med de nuvarande lösningarna och 40% Potentiell minskning av koldioxid vid ett koleldat IGCC-kraftverk. IGCC: så här fungerar det Kol matas in i en högtemperaturbehållare (1) och blandas med ånga och syre för att producera en gas som kallas syntesgas. Gasen kyls ned (2) och giftiga komponenter som koldioxid och svavel tas bort, fångas in och sparas helst i underjorden (CCS-metoden, carbon capture storage). Sedan förbränns den renade gasen i en vanlig gasturbin (3) för att producera elektricitet och de varma avgaserna återvinns och används för att koka vatten som ger ånga till ångturbinen (4), som också producerar elektricitet. En IGCC-anläggning kan släppa ut 40 procent mindre koldioxid och öka energieffektiviteten med 60 procent. Genom att ansluta ett CCS-system kan utsläppen nästan tas bort helt. Kol Syre 1 Syntesgas 2 Förvaring av koldioxid gasturbin Ångturbin generator Elektricitet Elektricitet 3 4 Kraftnät skulle hellre vilja att kol stoppades helt och byttes ut mot förnybara bränslen. En annan utmaning i utvecklingen av högteknologiska kolkraftverk, förutom motstånd från miljöaktivister, är behovet av att utveckla turbiner som klarar av både höga temperaturer och höga tryck. Rapporten Clean Coal Roadmaps to 2030, som publicerades av intresseorganisationen IEA Clean Coal Centre understryker turbinernas roll: ”Utvecklingen av turbiner, i kombination med andra förbättringar av IGCC-systemen, kommer att möjliggöra hög verkningsgrad utan att infångning av koldioxid höjs över 50 nettoprocent”. ”Att bygga den här typen av turbiner kräver effektiva verktygslösningar”, säger Per Forssell, Senior Programme Manager hos Sandvik Coromant. Sandvik Coromant samarbetar med flera turbintillverkare för att minska både produktionstid och kostnader. GE Energy, en av företagets kunder, sålde nyligen två avan cerade turbiner till IGCC-anläggningen i Edwardsport. När man slår på strömbrytarna i kraftverket i Edwardsport 2010 och turbinerna börjar generera kraft till nästan en halv miljon människor kommer anläggningen att vara världens största kommersiellt drivna IGCC-system – men det är inte det enda. Liknande initiativ dyker upp jorden runt. Ett av dem är 125 MW IGCC National Commercial Demonstration Project, som byggs vid Vijayawada Thermal Power Station i den indiska delstaten Andhra Pradesh. En annan teknik för att öka effektiviteten och sänka koldioxidutsläpp testas i E.ON:s försöksenhet i kraftverket i Scholven i Tyskland. Det ingår i det EU-finansierade COMTES 700-projektet. Här används turbinteknik som kan hantera temperaturer på mer än 700 grader och högre tryck än 300 bar, vilket gör det dubbelt så effektivt som det globala genomsnittet i dag (läs mer på s. 24). Så ansträngningarna kring rent kol och integrerade tekniker fortsätter. Drivkraften är behovet av både renare atmosfär och billigare energi jorden runt. metalworking world 23 teknik text: TURKKA KULMALA Utmaning: Ny turbinteknik för värmekraftverk ställer extrema krav på tillverkningen. Lösning: Avancerad tillämpnings kunskap och avancerade verktyg lyfter produktivitet utan att göra avkall på kvalitet och säkerhet. Bortom det ultrasuperkritiska Samhället kräver miljövänligare energiproduktion och leverantörerna förlitar sig på ny teknik (se vidare på sidan 20). Europeiska unionens projekt COMTES 700 är inriktat på turbinteknik som ligger bortom dagens ultrasuperkritiska (USC) ångdata – tryck över 300 bar och högre temperaturer än 700 grader – för att uppnå en nettoverkningsgrad på 50 till 52 procent (nedre värmevärde, LHV). Äldre värmekraftverk som fortfarande är i drift kan ha så låg verkningsgrad som 25 procent. Energibolaget E.ON, som deltar i projektet, planerar att ha sin första USC-anläggning i drift 2015. Ett annat sätt att förbättra den hållbara utvecklingen vid kolbaserad energiproduktion är integrerad gasproduktion och kombiprocess (IGCC). Här sker förbränningen först efter att kolet konverterats till gas, en lösning ökar verkningsgraden och minskar utsläppen. För utrustningsleverantörer innebär dessa båda nya tekniska lösningar en stor utmaning vid tillverkningen. Men de skapar också viktig möjligheter för dessa företag att bli en del av morgondagens energiteknik. 24 metalworking world Dubbel kompetens Sandvik Coromant har ett nära samarbete med tillverkare av turbin komponenter, för att optimera sina verktygslösningar för dessa krävande operationer. Sandvik Materials Technology tillverkar turbinkomponenter i pulver metallurgiteknik med hetisostatpressning. Komponenterna levereras med mått nära de slutliga. Tekniken ger stora fördelar i olika turbintillämpningar, exempelvis kortare leveranstider och tillförlitliga materialegenskaper. Turbinkomponenter – axlar, turbinhjul, skovlar – har snäva måttoleranser och ställer höga krav på ytjämnhet. De komplexa formerna kräver god åtkomlighet och ofta långa verktygsöverhäng. Axlar och hjul tillverkas vanligen genom svarvning, medan hus och skovlar i första hand kräver fräsning och borrning under bearbetningen. Det är främst i högtrycksturbinen som det förekommer avancerade värmehållfasta legeringar, som 625. Dessa material kan reducera verktygslivslängden till en åttondel av den som gäller vid konventionell metallavverkning. Bland allmänna rekommendationer för dessa legeringar kan nämnas låga skärhastigheter, god stabilitet och generös tillförsel av kylmedel. Effektiva verktyg är givetvis viktigt för att förbättra verktygslivslängden och därmed produktiviteten. Både ång- och gasturbiner har stora unika komponenter, men också mängder av serietillverkade standardkomponenter. Axlar och hus kan, till exempel, kräva månader av intensiv bearbetning. Att förstöra en så värdefull komponent är helt enkelt inte acceptabelt. Därför ställs extrema krav på processens tillförlitlighet. Turbinskovlar är ett typiskt exempel på den andra kategorin: små komponenter som tillverkas i stort antal. Självfallet ställs höga tillverkningskrav även här, men den enskilda komponentens värde är mycket mindre. Tillverkning av turbinaxlar omfattar mängder av operationer, från grovsvarvning Fallstudie Fallstudie En ångturbinaxel kan vara mer än 10 meter lång och kräver många bearbetningsoperationer med långa verktygsöverhäng. Utmaning: Kopieringsbearbetning med långa överhäng på en stor (cirka 10 meter lång) ångturbinaxel. Finbearbetningssteget är avgörande för dessa mycket dyra komponenter. Vibrationer skulle kunna äventyra ytjämnheten och medföra att hela komponenten måste skrotas. Lösning: Ett exempel på en framgångsrik lösning vid hörnfräsning är den nya sorten S30T, som uppvisar mycket goda resultat i jämförelse med övriga testade hårdmetallsorter. Exempel: Verktyg: CoroMill 390 Matning, fz (mm): 0,06 Skärhastighet, vc (m/min): 27 Skärdjup, ap (mm): 3 Lösning: Sandvik Coromants patenterade dämpningsmekanism eliminerar vibrationer och säkerställer en stabil och tillförlitlig fräsningsprocess. Exempel: Material: Låglegerat stål CMC 02.2 Verktyg: Dämpad egg av typ Q-Cut Skär: Runt 6 mm, geometri -5P, sort GC1125 Matning, fn (mm/r): 0,05 – 0,30 Skärhastighet, vc (m/min): 120 Skärdjup, ap (mm): 0,3 Ytjämnhet: Ra 1,6 μm Utmaning: Den värmehållfasta legeringen 625 som ska användas i de nya ångturbinerna för 700°C/350 bar ställer höga krav på skäreggarna. Eggskador kan orsaka både reducerad och varierande verktygslivslängd. Den patenterade dämpningsenheten eliminerar vibrationer under den kritiska finbearbetningen. Resultat: Den nya sorten S30T ger högre och mera förutsägbar verktygslivslängd, och en tillförlitligare fräsningsprocess. Resultat: Kravet på ytfinish uppfylldes med god marginal. till finbearbetning med hårda krav på ytjämnhet och snäva toleranser. Turbinhus grovfräses i en fleroperationsmaskin av portaltyp. När de båda halvorna är hopmonterade bearbetas huset vidare som en enda enhet i en vertikalsvarv. Spårsvarvning är en typisk operation för såväl ång- som gasturbinkomponenter – särskilt axlar. Produktiv spårsvarvning kräver effektiv spånkontroll för att undvika igensättning, produktionsstopp och bristande ytjämnhet. Effektiv spånkontroll kräver stegformad geometri med spånavskiljare, verktyg monte- rade uppochned samt tillförsel av skärvätska med hög precision. Dämpade spånavskiljningsblad är en lösning på allvarliga vibrationsproblem, särskilt vid stora överhäng. Skär av typ ”hockeyklubba”, med 90 graders krökning för invändig spårsvarvning, ger god åtkomlighet, särskilt för bakplaningsbearbetning. Turbinskovlar i det närmaste masstillverkas med avancerad NC-programmering i 4- till 5-axliga maskiner. Speciella skärsorter, geometrier och metoder öppnar möjligheter för maximal produktivitet utan att kompromissa med kvaliteten. Skärsorten S30T är optimerad för fräsning av värmehållfasta legeringar. Sammanfattning Moderna ång- och gasturbinkomponenter i speciallegeringar kräver specifika verktygslösningar och metoder. Dämpade verktyg, speciella geometrier och skärsorter och precis tillförsel av kylmedel ger produktiva lösningar. metalworking world 25 Förflyttning av glödheta titangöt hos VSMPO-AVISMA, världens största titanproducent. titan regerar text: nick holdsworth Foto: Jeremy Nicholl Verchnjaja Salda, Ryssland. Användningen av titan växer stadigt i världen och VSMPO-AVISMA fortsätter vara världens största titanproducent. 26 metalworking world Arbetarna ser ut som lilleputtar bredvid världens största metallpress. Verchnjaja Salda påminner om många andra småstäder belägna i Rysslands industriella hjärta i trakten vid Uralbergen. Timmerstugor i stadens utkant övergår i hyreshus av betong närmare stadskärnan och en del kontor och affärer. Men Verchnjaja Salda har något som skiljer staden från den stora massan. Den är hemvist för världens största titanproducent, VSMPOAVISMA Corporation. De processer som äger rum vid bolagets enorma fabrik spelar en mycket viktig roll i världsekonomin. I Verchnjaja Salda regerar titan. VSMPO-AVISMA samarbetar med mer än 300 bolag i 48 länder jorden runt, bland annat sådana internationella jättar som Boeing, Airbus, SNECMA, General Electric, RollsRoyce och Pratt & Whitney. Ett huvudområde för företaget är tillverkningen av medelgrovt bearbetade och finbearbetade komponenter till flygindustrin. Om du någonsin flugit i en Airbus 380 eller en Boeing 777 de senaste tio åren, så är det troligt att stora delar av flygplanet smiddes, svarvades och frästes hos VSMPO-AVISMA. Titan är lättare och starkare än stål, med utmärkt motståndskraft mot korrosion och när priserna på flygbränsle stiger och flygbolagen letar efter starkare och lättare material för att bygga flygplan, då ökar titan i betydelse för flygindustrin. ”Vartenda kilo är viktigt vid flygplanskonstruktion. Titanlegeringar är tillsammans med kompositer flygplanens framtid”, säger Alexander Litvinov, chefsprocessingenjör vid VSMPO-AVISMA. Titankomponenter, bland annat byggnadsdelar för att montera vingarna vid flygplans- kroppen, spant till flygplanskroppen och landningsställsbalkar – utgör i dag ungefär tre procent av ett genomsnittligt passagerarplans vikt. Det kommer sannolikt att öka till bortåt 20 procent de närmaste åren. Det samriskprojekt som inleddes i juli 2009 mellan Boeing och VSMPO-AVISMA – Ural Boeing Manufacturing (UBM) – för att konstruera komponenter till nya trafikflygplanet Boeing 787 Dreamliner, återspeglar titans ökande status inom flygplanskonstruktion. Kort om VSMPO • VSMPO-AVISMA är världsledande inom titanproduktion. Bolaget är vertikalt integrerat och tillverkar titanprodukter från råmaterial till färdiga produkter. • Bolaget tillverkar produkter till flygindustrin, bland annat viktiga komponenter till Airbus och Boeing som vingkordor och balkar till landningsställen, men även komponenter till energi-, kemi- och verkstadsindustrierna samt varvs-, kärnkrafts-, medicinindustrierna och sportbranschen. • Företaget har 23 000 anställda. Majoriteten av dem arbetar i Verchnjaja Salda, ett samhälle som ligger 18 mil norr om Jekaterinburg i den ryska Uralbergsregionen. • VSMPO-AVISMA-fabriken grundades ursprungligen under 1930-talet nära Moskva, men evakuerades 1941 till Uralområdet. • VSMPO-AVISMA omsätter årligen 29 miljarder rubel (ca 6,4 miljarder kronor). metalworking world 27 Sergej Jevstegnejev, verkstadschef. tekniska insikter Ett utmanade samarbete Sandvik Coromant har haft ett nära samarbete med ingenjörer hos VSMPO sedan bolaget började med färdiga mervärdesprodukter 2003. De två främsta utmaningarna som Sandvik Coromant har arbetat med på sista tiden gäller båda viktiga aspekter av tillverkningsekonomin. I verkstad nummer 22 tillverkas smidda komponenter av titan Ti6Al4V, bland annat komponenter till flygplansmotorer. Här bytte Sandvik Coromant geometrin på hårdmetallskären. Man införde också konstruktionsegenskaper som säkerställer att det metallspill som uppstår vid svarvning avskiljs i små spånor som lämpar sig för hoppressning till elektroder som kan smältas till göt och återvinnas. ”Vår lösning optimerar både verktygens livslängd och säkrar korrekt spånavgång”, säger Konstantin Loginov, Sandvik Coromants regionchef för Uralområdet. ”Spånor som är för små brinner upp och de som är för långa kan inte pressas ihop till elektroder”. Den här typen av förbättringar har hjälpt till att öka produktionen och ökat verktygens livslängd. ”Hanteringen och bearbetningen av titan kostar mycket och verktygen utgör en av huvudkost naderna för processen”, säger Alexander Litvinov, chefsprocess ingenjör hos VSMPO. I verkstad nummer 54 fräses stora smidda balkar till landningsställ till olika flygplansmodeller. Sandviks Coromants utmaning var här att maximera hastigheten och verktygens livslängd. Verkstadschefen Sergej Jevstegnejev säger att ungefär en tredjedel av de verktyg som användes kom från Sandvik Coromant. Han förklarar att även fast Sandvik Coromants verktyg är lite dyrare, så kompenserar skäreggarnas ökade livslängd för den merkostnaden. I verkstaden används CoroMill 390 fräsverktyg uppgraderade med de nya hårdmetallsorterna S30T och S40T. De dubbeleggade skären har en livslängd på upp till åtta timmar vid maximal fräsningshastighet. Fräsoperatören Alexej Ptjelnikov, som bearbetar landningsställ till en Airbus 380, säger: ”Vi är nöjda med Sandvik Coromants verktyg. De är lite bättre än de andra verktygen som vi använder och de varar längre vid höga hastigheter”. Samarbetet med VSMPO fortsätter att vara en utmaning för Sandvik Coromant. Fabrikens ingenjörer är krävande kunder som förväntar sig resultat. ”Sandvik Coromant har tittat mycket på skärens form, men nu är det dags för dem att koncentrera sig mer på förbättrade sorter till legeringar och komponenter till sina skär”, säger Boris Jegorov, VSMPO:s ledande expert på bearbetning. ”Flygindustrin skapar fler legeringar och material”, säger han. ”Det krävs nya tekniker för att bearbeta dem. Bearbetning är en ganska gammal process. Det kanske är bättre att minimera bearbetningen genom att implementera alternativa sätt för spånavskiljning under hanteringen och slutbearbetningen av komponenterna”. används och därmed minskar kostnaderna. Det här sättet att arbeta är en av de saker som väckte Boeings intresse. ”Allt det material som skärs bort från de smidda ämnena levererar vi till VSMPO”, säger Alexander Romanov, verkställande direktör för UBM. ”Boeing och VSMPO har en överenskommelse om att den här återvinningen av spånor ska resultera i sänkta smideskostnader”. Sandvik Coromant är en av de verktygstill- Konstantin Loginov, Sandvik Coromant Ryssland, Alexander Litvinov, chefsprocessingenjör vid VSMPO, och Boris Jegorov, VSMPO:s ledande expert på bearbetning. 28 metalworking world Titan är ökänt svårt att bearbeta. I genomsnitt går så mycket som 75 procent av precisionssänksmidda komponenters vikt till spill under bearbetningen. Vid VSMPO-AVISMA:s fabrik återvinns spånor, vilket gör att mindre råmaterial verkare som arbetar med VSMPO-AVISMA för att hitta lösningar på de tekniska utmaningar som det innebär att bearbeta titan. Den maximala skärhastigheten för fräsning av legeringar som 5553 (en titanlegering med aluminium, molybden, vanadin och krom) är i dagsläget mellan 20 och 24 meter per minut. Vid den hastigheten är skärens geometri och sammansättning avgörande för att säkra maximal livslängd på de skärande verktygen. Utbyteskostnaden per år för bara ett skärhuvud med flera skär kan vara så hög som tiotusentals dollar. Att hitta den rätta balansen Svarvning av en stor smidd landningställsbalk till ett flygplan. Utmaningen var att maximera hastigheten och verktygens livslängd. mellan hastighet och hållbarhet är en viktig kostnadsaspekt vid tillverkningen av titankomponenter. Konstantin Loginov, Sandvik Coromants regionchef i Ural, säger faktumet att VSMPO:s tekniker arbetar med många olika verktygstillverkare har varit en avgörande drivkraft i utvecklingsarbetet. Han säger att ”VSMPO har kommit med mycket komplexa tekniska problem till oss sedan 2003. Vi har arbetat med alla skärande verktyg, fräsnings- och svarvningsverktyg som krävs vid titanprocesserna för att komma fram till lösningar. Varje år skickar vi svenska tekniker för att kontrollera resultaten och för att fastställa nya prioriteringar och mål”. Det är en utmaning som Sandvik Coromant gladeligen tagit på sig. ”Tack vare samarbetet med VSMPO har vi möjlighet att arbeta med nya koncept inom fräsning och kan tillverka nya verktyg som valsfräsen CoroMill 690”, säger Loginov CoroMill 690 är särskilt utvecklad för fräsning av legeringen 5553 – som är mycket svårare att bearbeta än den etablerade legeringen Ti6Al4V (titan med 6 procent aluminium och 4 procent vanadin) – och kombinerar både snabbhet och hållbarhet. Att säkerställa att spånavgången vid fräsningen är så effektiv som möjligt har också varit en utmaning. Sandvik Coromant utvecklade skären SNMG19 och SNMG25 med SM-geometri för svarvar för att säkra att spånorna inte skiljs av i långa ohanterliga spiraler. I stället blir det små spånor som lämpar sig för att pressas ihop till titanelektroder som sedan smälts ned för återanvändning. VSMPO:s chefsprocessingenjör Litvinov menar att Sandvik Coromant spelar en viktig roll för att lösa utmaningarna med att bearbeta titan. ”Vi är samarbetspartner. De är inte bara leverantörer. De tillhandahåller även teknisk support och all deras personal är mycket kunnig. Det är viktigt för oss att veta att vi kan lita på Sandvik Coromant när det gäller att jobba ihop för att hitta lösningar på olika tekniska problem”, säger han. Titan • Titan upptäcktes1791 av den brittiska geologen William Gregor. Det har använts inom industrin sedan 1940-talet genom utnyttjande av den s.k. Krollprocessen. • Det är den sjunde mest vanliga metallen och finns i de flesta stenblock. När man hittar titan sitter det alltid ihop med andra mineraler, vilket gör utvinningen svår och kostsam. • Stora fyndigheter av titanbärande ilmenit har hittats i Australien, Kanada, Norge, Sydamerika och Ukraina. • Titansvamp – det råmaterial som VSMPO-AVISMA använder vid produktion av titanmetall – produceras i staden Berezniki i Permregionen i den europeiska delen av Ural. • Den årliga globala titanproduktionen uppgår till ungefär 90 000 ton metall. • Användandet av titan inom militära tillämpningar samt flyg- och ubåtstillämpningar började i Sovjetunionen på 1950-talet. Det första titanet producerades i Verchnjaja Salda i februari 1957. metalworking world 29 teknik text: christer richt Utmaning: Att erbjuda bästa tänk- bara möjligheter att bearbeta tekniskt krävande långa hål på ett effektivt sätt. Lösning: Ett nytt Global Application Center för långhålsbearbetning med ledande FoU kring skärande verktyg och stöd av lokala specialister. En ny dimension för långhålsbearbetning Efterfrågan på komponenter med långa hål ökar. Det gör också kraven på hålens kvalitet och komplexitet. Utvecklingen har medfört nya utmaningar inom bearbetningen. Långhålsbearbetning har varit en etablerad bearbetningsmetod i decennier med flera varianter, exempelvis traditionell pipborrning för små diametrar, det autonoma ejektorsystemet och det mångsidiga enkelrörsystemet (STS) för mera krävande tillämpningar. Hål har vanligen vidarebearbetats i separata verktygsmaskiner, genom försänkning, borrning, upprymning, honing och polering. Det gäller även andra bearbetningssteg som gängning och spårupptagning. I dag behövs ett nytt angreppssätt med ny teknik för att uppfylla komponentspecifikationerna och samtidigt öka produktions takten för att motsvara industrins efterfrågan. Industrigrenarna med de hårdaste kraven på långa hål är flyg- och energiindustri, där viktminimering och processutveckling kommer in i bilden. Även utvecklingen av verktygsmaskiner och verktygshållarsystem kräver nya sätt att bearbeta långa hål. Flerfunktionsmaskiner kommer allt mer att ta hand om bearbetning 30 metalworking world Sandvik Coromants Global Center for Deep Hole Machining i Storbritannien inriktar sig på företag som utvecklar nya processer för komponentbearbetning. Anläggningen erbjuder unika möjligheter för utveckling av lösningar genom sitt nätverk av lokala specialister och Sandvik Coromants FoU-avdelning. Sandvik Coromant samarbetar också med industriföretag som känner pressen att öka produktionen av komponenter med precisionsbearbetade hål i stort antal, som exempelvis i värme växlare och i motorblock. av djupa hål. Tendensen går mot att utföra kompletta långa hål med så få uppspänningar som möjligt. Detta har inneburit att kunskapsutbyte mellan komponenttillverkare och leverantörer av lösningar får långhålsbearbetning har blivit avgörande för att nå framgång. För att leva upp till dessa förväntningar måste begreppet långhålsbearbetning ges en ny innebörd och kombineras med ny teknik. Därför har väletablerade lösningar för långhålsbearbetning nu kombinerats med nya tekniska lösningar. Resultatet är Sandvik Coromants Global Application Center for Deep Hole Machining i Storbritannien. Baserat på dagens behov av kunskapsspridning för att uppfylla kundernas behov Avancerad lösning på utmanande tillämpning Fallstudie. Vid Sandvik Coromants globala center för långhålsbearbetning i Storbritannien finns stor erfarenhet av effektiva verktyg och metoder för att bearbeta komplexa hål i komponenter för flyg- och energiindustri samt för allmän industriell tillverkning. Ett exempel är en 2,5 meter lång komponent som används vid oljeprospektering. I den måste ett komplext hål borras och bearbetas. Hålet borras med en 90 mm-borr, varefter det bearbetas med en flytande upprymmare för att måtten ska få rätt tolerans och ytorna rätt finhetsgrad. Därefter borras en försänkning med 115 mm diameter och uppryms ner till djupet 1,5 meter. Ett kortare parti inuti hålet försänks, uppryms och fasas. Därefter borras, försänks och fasas två kammare, som även dessa får sina slutliga mått genom upprymning. Med konventionell bearbetning skulle maskintiden för denna komponent uppgå till mer än 30 timmar. Centret har utvecklat en långhålsprocess som reducerade maskintiden till 7,5 timmar. Förutom långhålsborrning med enkel- eller dubbelrörsystem levererar centret verktygskoncept för bearbetning av hål med varierande komplexitet och gränsdata. Centret är specialiserat på att planera bearbetningsoperationer och att tillhandahålla verktygskoncept och support för högsta prestanda och säkerhet. Centret testar även lösningarna och ger teknisk support. Denna 2,5-meter långa komponent, som används vid oljeprospektering, kräver bearbetning av ett komplext hål. Långhålsborren T-MAX för håldiametrar över 65 millimeter. Framgång inom långhålsbearbetning baseras på utveckling av processer, verktyg och avancerade skärgeo metrier och skärsorter. är centrets primära funktioner verktygslösningar, konstruktion samt test- och försöksverksamhet. Framgångsrik långhålsbearbetning bygger på utveckling av processer och verktyg, nya skärgeometrier och skärsorter samt effektiva lösningar för kylning och spånhantering. Bara så går det att uppnå erforderliga resultat med högt penetreringsförhållande och god säkerhet. När komponenter kräver långhålsbearbetning med specifika egenskaper, som Sammanfattning mycket snäva toleranser, kammare i hålet, varierande håldiametrar, spår, gängor och varierande riktning hos centrumlinjen är det erfarenhet, FoU-resurser, konstruktionskapacitet och samverkan med kunden som gör skillnaden. Nya möjligheter för komponentkonstruktion och produktivitet skapas i och med öppnandet av Sandvik Coromants nya Global Application Center for Deep Hole Machining i Storbritannien. Här erbjuds en ny kombination av ett brett verktygsprogram, beprövad konstruktionsmässig förmåga, ett tillämpningscenter för utveckling och provning av lösningar samt ett stort nätverk av specialister på långhålsbearbetning. Centret erbjuder även kunder möjlighet att utföra test på sina egna komponenter. metalworking world 31 inspiration utanför den spånskärande världen text: Henrik ek Vatten, massor av vatten... En miljard människor kan berätta för dig att det globala problemet med tillgången på rent dricksvatten är akut. Var sjätte människa saknar denna livsnödvändighet. Frågan är bara – vad ska vi göra åt det? 32 metalworking world charity: water Barn samlas runt en brunn i Rwanda. Det går åt enorma mängd er vatten vid risodling. säger Harrison och när han drabbades av vad han nu Otjänligt dricksvatten och bristande sanitet är kallar själslig konkurs beslutade han sig för att göra fortfarande den främsta dödsorsaken i världens fattiga något mera värdefullt med sin tid. länder. Enligt Världshälsoorganisationen WHO orsakar det fler dödsfall än krig. Tyvärr har mänskligheten bara tillgång till en Harrison åtog sig att arbeta ideellt som fotograf på procent av världens sötvatten. Resten är bundet i ett sjukhusskepp i Liberia, en upplevelse som förde glaciärer eller är alltför långt under markytan för att honom öga mot öga med den död och smärta som kunna nås. Av den enda procenten används 70 procent förorenat vatten orsakar. inom lantbruk och 20 procent till industriändamål. ”På Manhattan var 16 dollar lika med en drink på Bara tio procent används av hushåll. taket till Soho House. I Liberia var det lika med mat till Scott Harrison grundade den ideella New Yorken hel familj i en månad”, har Harrison påpekat i sina baserade organisationen charity: water, som har som mål tal på ämnet vatten som lyxvara. att förse människor i utvecklingsländer med rent och Han säger att eftersom liberianerna ofta fraktar hem ofarligt dricksvatten. Harrison är en av många sitt dricksvatten från träsk sprider sig dessutom som försöker hjälpa världens fattigaste länder att sjukdomar snabbt. Men de kan enkelt få tillgång till sötvatten oavsett var det finns. förhindras om en by får en ny brunn. Det var Harrison var en framgångsrik klubbfixare i den insikten – om den enorma betydelse som New York, som tjänade 4 000 dollar i månaden en sådan brunn kan ha – som blev vändpunkbara genom att ses dricka olika sorters rom och ten för Harrison. Han beslutade sig för att ägna öl. Han reste i privata jetplan och spelade sin tid åt att förse människor som verkligen baccarat med insatser på 10 000 dollar och var behöver det med rent vatten. som en prins för det vackra folket i New York. ”Vatten förändrar allting. Det svetsar Men till slut tappade det ljuva livet sin tjusning Scott Harrison samman samhällen igen”, säger han. 70% av industriutsläppen i utvecklingsländer släpps ut obehandlade i olika vattendrag och förorenar användbara vattenkällor. 1 000–3 000 liter vatten går det i genomsnitt åt för att producera ett enda kilo ris. 13 000–15 000 liter vatten går åt för att producera ett kilo kött från djur som föds upp på spannmål. metalworking world 33 Omkring 2 miljarder människor är beroende av vatten från Himalaya, världens tredje största vattenkälla Effektivare bevattnings system skulle kunna lindra problemet med bristande tillgång på vatten. 34 metalworking world Speciellt kvinnorna kan skörda frukterna av närheten till rent sötvatten förklarar Harrison. Det är vanligen kvinnor och flickor som hämtar vatten åt familjen i dessa områden och uppgiften är ofta både tidsödande och farlig. Enligt UNICEF lägger kvinnor i utvecklingsländer en tredjedel av sin tid på att vandra i genomsnitt sex kilometer varje dag till och från sina vattenkällor. Kvinnorna bär vattendunkar som väger så mycket som 20 kilo och de utsätts ofta för sexuella trakasserier och våld. Flickor slutar skolan för att hjälpa sina mammor att bära vatten och vattnet innehåller ofta dödliga bakterier och gifter. Därför är en brunn med rent vatten i deras egen by en dramatisk förändring i dessa kvinnors liv. Tropp ser främst vattenkrisen som ett jordbrukspro- blem. ”Inom jordbruket skulle effektivare bevattningssystem betyda oerhört mycket och tekniken finns. Frågan är bara vem som ska betala för den”, säger han Eftersom vatten är så billigt i västvärlden har industrin haft dåliga incitament att spara genom att minska sin vattenförbrukning. Men det här håller på att förändras och dessutom tittar många på olika sätt att återanvända avloppsvatten. I torra länder som ligger vid havet använder man i allt större omfattning avsaltning som ett sätt att förvandla havsvatten till en sötvattenkälla. Det är en dyr lösning, men den blir allt populärare. Charity: water inriktar sig på att borra brunnar i afrikanska länder. En investering på 5 000 dollar räcker Rent vatten från en brunn i Etiopien. Det kostar 5 000 dollar att borra en brunn som förser mer än 250 människor med vatten. 42 000 människor dör varje vecka på grund av otjänligt vatten och osanitära levnadsförhållanden. 90% av de dödsfall som sker varje vecka på grund av otjänligt vatten och osanitära levnadsförhållanden drabbar barn som är yngre än 5 år. 80% av alla sjukdomar i världen orsakas av otjänligt vatten och brist på grundläggande sanitär utrustning. charity: water Grundläggande tillgång till sötvatten är inte det enda gigantiska vattenproblemet. Problem som orsakas av klimatförändringar ökar också dramatiskt. Exempelvis är Himalaya världens tredje största vattenkälla efter Antarktis och Arktis. För ungefär två miljarder människor är smältvatten från bergskedjor den viktigaste vattenkällan. På grund av klimatförändringar minskar snö- och ismassorna i Himalaya och enligt FN:s livsmedels- och jordbruksorga nisation FAO kommer de att ha minskat med så mycket som 20 procent år 2030. I Stakmo, en by som ligger i den torra indiska regionen Ladakh, har invånarna börjat se effekterna av smältande glaciärer. Den ökade mängden smältvatten rinner av Håkan Tropp snabbt i stället för att frysa till i de lägre belägna områdena, vilket orsakar vattenbrist under vissa perioder. För byar som Stakmo, som till stor del är beroende av jordbruk som kräver en konstant tillgång på vatten, kan detta betyda slutet. ”Problemet är att vattnet inte är på rätt plats vid rätt tidpunkt”, säger Håkan Tropp, Project Director vid FN:s Development Program Water Governance Facility, en del av Stockholms internationella vatteninstitut, SIWI. för att borra en brunn som långsiktigt kan förse mer än 250 människor med vatten. I Himalaya har en del bönder börjat leda om vatten för att få det att frysa och därigenom göra avrinningen långsammare. Men att skapa sina egna glaciärer är en tillfällig lösning. ”Vi behöver skydda våra vattenkällor för att säkra tillgången på rent sötvatten i framtiden”, säger Arjen Hoekstra, professor i Multidisciplinary Water Management vid universitetet i Twente, Nederländerna. Hoekstra, som skrivit flera böcker om vattenfrågor, ser en ökad fokusering på vattenrelaterade problem. ”Under de senaste åren har det skett en attitydförändring och vatten börjar bli en fråga på agendan, både inom politiken och inom industrin. Men det finns fortfarande stort utrymme för förbättringar”, säger han. FN förutspår att 2,3 miljarder människor 2025 kommer att ha drabbats av vattenbrist. Eftersom jordens befolkning kommer att öka från sex till nio miljarder fram till Arjen Hoekstra 2050 krävs det verkligen att det utvecklas nya metoder för att öka tillgången på vatten. Men det finns hopp. Under sina tre första år har charity: water samlat in över 11 miljoner dollar och hjälpt mer än 820 000 människor genom 1 500 vattenprojekt. Med fler personer som Scott Harrison och utvecklingen av nya lösningar och tekniker för att återanvända avloppsvatten kan framtiden vara ljus – och blöt. metalworking world 35 Utblick Betar av stål Lösningar. Tidigt i augusti fick elefanten Spike på Calgarys Zoo i Kanada två nya jacketkronor av rostfritt stål till sina betar efter att ha brutit av sin högre bete på en bevattningsanordning. energi. Rikliga och eviga energikällor som står för en hållbar utveckling har länge varit forskarnas dröm. En forskningsinriktning som kan förverkliga den är så kallad ”havsvärmeenergiomvändelse”, OTEC (ocean thermal energy conversion). OTEC omvandlar varmt havsvatten till elektricitet genom att dra nytta av temperaturskillnaderna på olika vattendjup. I processen pumpas vattnet genom en värmeväxlare, som utvinner den lagrade värmen, eller energin, och använder den för att koka ammoniak. Ångan som produceras av den förångade ammoniaken används för att driva turbinbladen inuti en generator som producerar elektricitet. Forskare vid Natural Energy Laboratory of Hawaii Authority och på andra ställen utvecklar nya, moderna och kostnadseffektiva OTEC-system för energiomvandling. Oceanerna är trots allt jordens största solfångare. Och OTEC är verkligen ren energi . John Ternan Energi från havet Spike trivs med sina nya, skinande jacketkronor av stål. Det krävdes ett team på åtta personer med veterinärer och elefantskötare för att sätta på de 26 kilo tunga jacketkronorna, som specialkonstruerats av SAIT Polytechnic’s School of Manufacturing and Automation och bearbetats av företaget Lab Machine Works. Det var inte första gången som den här tungviktaren (5,4 ton) ”gick till tandläkaren”. ”Spikes första par jacketkronor sattes på i juli 2002 efter att han brutit sin vänstra bete under våldsam lek”, berättar zooveterinären Doug Whiteside. Sandvik Coromant tillhandahöll en CoroMill 390 och expertkunskap vid tillverkningen av jacketkronorna. En maskiningenjör, en svetsare och en tio tons vinsch fanns i beredskap under den mer än två timmar långa processen. Visste du att … ... passagerarflyget i världen kommer att dubblas de närmaste 15 åren? Dynamisk arkitektur Nanokristallprylar teknik. Ganska snart kan din dator vara lika liten som en telefon – och dagens högteknologiska flashminnen kommer att framstå som lika skrymmande som 1960-talets monsterdatorer. Forskare vid Rice University i Houston, Texas, har kommit på ett sätt att använda nanoteknik för att 36 metalworking world montera flashbaserade minnen i riktigt små apparater. Genom att byta strukturen på några elektroner har de utvecklat en nanotråd som fungerar som en lagringsenhet. Miljoner av dessa nanotrådar tillsammans kan bli ett ”chip”, som fungerar som ett flashminne – men är mycket mindre. dynamic architecture/david fisher Supersmå datorer? Ny nanoteknik gör att det kan bli verklighet inom en snar framtid. Byggnader. I Dubai planerar man ännu ett extravagant byggnadsverk – en 420 meter hög skyskrapa med 80 våningar som kallas Dynamic Tower. Tornet kommer att vara självförsörjande av energi, med solfångare och vindturbiner mellan varje våning. Varje våning kommer att kunna vridas var för sig för att följa solen, vara kvar i skuggan eller helt enkelt få en annan utsikt. På så sätt kommer byggnaden ständigt att byta skepnad. Konstruktionen av Dynamic Tower, som även kallas Da Vinci Tower, planeras påbörjas 2011 av den italiensk-israeliske arkitekten arkitekten David Fisher från Dynamic Architecture Group. Eftersom våningarna kan levereras Det nya tornet som planeras i Dubai kommer att bli 420 meter högt. färdiga och monteras på byggnadens ”skelett” beräknas byggtiden bli ungefär 30 procent kortare än för en jämförbar ”vanlig” skyskrapa. Enormt stor precision Kärnkraft. Komponenterna till ett kärnkraftverk kan väga så mycket som 100 ton. Ändå måste de tillverkas med största precision. Bearbetning av dessa komponenter kan ta ett år och att göra fel finns inte på kartan. Axel till Ångturbinen Ånggeneratorer – värmeväxlare De fyra 20 meter höga ånggeneratorerna i ett kärnkraftverk är ofta större än själva reaktorn. Den svåraste operationen är långhålsbearbetningen av de upp till 16 000 hålen för värmeväxlarrören. TRyckkärl till reaktorn Hus till ångturbinen Här krävs fräsning, håltagning, uppborrning, svarvning, spårsvarvning och gängning i gigantiska prismafräsar och vertikalsvarvar. TurbinSkovlar Tillverkning av skovlar är en annan sorts bearbetning som utförs i optimerade fräs/svarvmaskiner, som ofta har avancerade 5-axliga styrsystem. Generator Generatoraxeln är ungefär lika stor som turbinaxeln och det behövs många olika arbetsmoment, bland annat håltagning av mycket långa hål med extrema krav på rakhet. Kjell Thorsson Ett kärnkraftverks innersta kräver många olika arbetsmoment för att man ska uppnå de extrema kvalitetskrav som är nödvändiga för att reaktorns tryckkärl ska kunna klara av en klyvningsreaktion. För att tillverka en tio meter lång turbinaxel krävs hundratals olika verktyg och flera månaders hårt arbete. Bland annat måste man bearbeta bort cirka 20 ton material från axeln som färdig väger 70 ton. metalworking world 37 LÖsningen text: alexander farnsworth illustration: kjell thorsson En ring med precision och produktivitet En vindturbin har många oumbärliga komponenter som samtliga måste bearbetas i enlighet med de mest rigorösa metoderna. Svängkransarna är bara ett exempel. Vi tittar lite närmare på fyra verktyg som används för att tillverka dessa ringar effektivare. Snabbt men bra Grov- och finsvarvningen av svängkransarna utförs med ett CoroTurn Rigid Clamping-verktyg som utrustats med en Coromant Capto-koppling och en hög effektiv sort i hårdmetallskäret. Finbearbetningen görs med ett produktivt wiperskär som kan användas med hög matningshastighet och ändå uppnå en mycket bra ytjämnhet. 38 metalworking world På spåret Bearbetningen av löpspåret görs med en CoroTurn 107 med ett runt skär. Finbearbetningen av spåret efter härdning görs med ett T-Max-verktyg med förstärkta keramiska CC670-skär. Vill du veta mer? Gå in på www.sandvik.coromant.com/wind Fart och exakthet Fräsningen av kuggarna på insidan av svängkransen utförs med en CoroMill 170 som kan korta bearbetningstiden och ge en exakt kuggprofil. Fästdags Den mycket snabba CoroDrill 880 används för att borra alla fästhål på svängkransen. Upp till sex meter Svängkransarna gör så att turbinens gondol och vingar kan justera in bästa position i förhållande till vinden. De är tillverkade av smitt stål och har en diameter på upp till sex meter. Det behövs optimerade verktyg för att bearbeta dem till rörliga precisionkomponenter. metalworking world 39 Print n:o C-5000:547 SWE/01 © AB Sandvik Coromant 2011:1 Våra verktyg har en extra funktion: oss. När det gäller att hitta smarta verktygslösningar finns det inget som kan ersätta världsledande kompetens. Vi är din garanti för att du får både de bästa verktygen och den kunskap som krävs för att få ut mesta möjliga av dina investeringar. Med tusentals bevisat effektiva fräsningslösningar har vi den erfarenhet som krävs för att hjälpa dig att sänka kostnaderna per tillverkad detalj, öka maskinutnyttjandet och förbättra produktkvaliteten i allt från spiralinterpolering till dykfräsning och rullande in- och utgångar. Låter det intressant? Besök vår webbplats, eller ännu hellre, kontakta någon i en ”gul rock”. Think smart | Work smart | Earn smart www.sandvik.coromant.com
© Copyright 2024