Maakbedrijven kunnen hun duurzaamheid verbeteren zonder compromissen te hoeven sluiten ten aanzien van de proceszekerheid. Rolf Olofsson, productmanager bij Sandvik Coromant, legt een andere benadering voor draaibewerkingen van staal uit.
Hoewel maatschappelijk verantwoord ondernemen (mvo) belangrijk is voor bedrijven, schat Sandvik Coromant in dat metaalbedrijven tijdens hun bewerkingsprocessen tussen de 10% tot 30% van het materiaal verspillen, met een typische bewerkingsefficiëntie van onder de 50%, inclusief ontwerp-, plannings- en verspaningsfasen.
Dus wat kunnen ondernemers doen? De Verenigde Naties (VN) adviseren onder meer oplossingen in technologie. Industry 4.0 concepten – zoals cyber-fysieke systemen, big data of IoT – worden frequent genoemd als de weg vooruit voor bedrijven om de hoeveelheid afval te reduceren.
Maar dit advies houdt geen rekening met het feit dat de meeste bedrijven voor hun bewerkingen nog geen moderne machines hebben met digitale capaciteiten.
Rol gehele gereedschapsconcept
Vele ondernemers zijn zich ervan bewust hoe belangrijk de keuze van de wisselplaatsoort is om het draaien in staal efficiënter en productiever te maken; en hoe dit invloed heeft op de algehele prestaties en standtijd.
Alleen zien velen hierbij een aspect over het hoofd. Ze kijken namelijk niet naar het gehele gereedschapsconcept: van geavanceerde wisselplaten, gereedschapshouders tot gemakkelijk te introduceren digitale oplossingen. Elk van deze factoren kan helpen om het draaien van staal duurzamer te maken door het energieverbruik te reduceren en de hoeveelheid afval te minimaliseren.
Snijsnelheden verlagen
De ondernemers staan voor uitdagingen. Denk aan het verkrijgen van meer stuks per snijkant van één enkele wisselplaat; het verhogen van het verspaande volume; het reduceren van de cyclustijden; het optimaliseren van de voorraadniveaus; en natuurlijk het minimaliseren van de hoeveelheid afval.
Eén manier om energieverbruik te reduceren is het verlagen van de snijsnelheden. Bedrijven kunnen hun productiviteit handhaven door proportioneel de voeding en de snedediepte te verhogen. Naast het besparen van energie resulteert dit ook in een langere standtijd.
In draaiprocessen met staal is de ervaring van Sandvik Coromant dat een gemiddelde toename van de standttijd met 25%, in combinatie met betrouwbare en voorspelbare prestaties, het materiaalafval van zowel het werkstuk als de wisselplaat kan minimaliseren.
Kies juiste wisselplaatsoort
Dit is tot op zekere hoogte te bereiken met de juiste keuze van de wisselplaatsoort. Sandvik Coromant voegt daarom een tweetal nieuwe hardmetaalsoorten voor P-draaien, aangeduid met GC4415 en GC4425, aan haar programma toe.
GC4425 levert verbeterde slijtvastheid, hittebestendigheid en taaiheid, terwijl de soort GC4415 is ontworpen om GC4425 aan te vullen wanneer verbeterde prestaties en een grotere hittebestendigheid nodig zijn.
Belangrijk is dat beide soorten gebruikt kunnen worden bij taaie materialen, zoals Inconel en ongelegeerd rvs ISO-P soorten die bijzonder complex en moeilijk te bewerken zijn. De juiste soort kan helpen bij het bewerken van een groter aantal werkstukken binnen massa- en/of batch-productieprocessen, stelt het bedrijf.
De GC4425 soort biedt een extreem hoge proceszekerheid door haar vermogen om een intacte snijkantlijn te behouden.
Minder hardmetaal verbruikt
Omdat de wisselplaat meer stuks per snijkant kan leveren, wordt er minder hardmetaal verbruikt om hetzelfde aantal componenten te bewerken. Daarnaast voorkomen wisselplaten met consistente en voorspelbare prestaties schade aan het werkstuk. Dat minimaliseert het afval van het werkstukmateriaal. Beide voordelen reduceren de hoeveelheid afkeur die wordt geproduceerd.
Daarnaast zijn zowel bij de GC4425 als de GC4415, het basismateriaal en de coating van de wisselplaat ontwikkeld om beter bestand te zijn tegen hoge temperaturen. Dit reduceert het effect dat overmatige slijtage veroorzaakt. Als gevolg daarvan is het materiaal bijzonder goed in staat om de snijkantlijn te handhaven bij hogere temperaturen.
Gebruik koelmiddel
Maar metaalbewerkers moeten ook rekening houden met het gebruik van koelmiddel bij de wisselplaat, aldus Olofsson. Bij het gebruik van een gereedschap dat is voorzien van koelmiddeltoevoer van boven en van onder, kan het bij bepaalde bewerkingen zinvol zijn het koelmiddel van boven uit te zetten. De primaire functies van snijvloeistof zijn spaanafvoer, koeling en smering tussen het gereedschap en het werkstukmateriaal.
Als het correct wordt toegepast, zal het de productie maximaliseren, de proceszekerheid verhogen en bovendien de gereedschapsprestaties en werkstukkwaliteit verhogen, stelt hij. Het gebruik van gereedschapshouders met inwendige koeling kan ook de standtijd van de wisselplaat verbeteren.
Betere slijtvastheid, langere standtijd
GC4425 en GC4415 zijn beide voorzien van een Inveio-laag van de tweede generatie. Dit is een door chemische dampafzetting (CVD) gestructureerde aluminiumoxide (Al2O3) coating, ontwikkeld voor het bewerken.
Op microscopisch niveau blijkt dat het oppervlak van het Inveio-materiaal wordt gekenmerkt door een unidirectionele kristaloriëntatie. Daarnaast is de kristaloriëntatie substantieel verbeterd met de tweede generatie Inveio-coating. Nog sterker dan voorheen, is elk kristal in de aluminiumoxidecoating in dezelfde richting uitgelijnd. Dat vormt een sterke barrière in de richting van de snijzone.
Inveio biedt de wisselplaat een betere slijtvastheid en een langere standtijd, aldus Olofsson. Gereedschappen met langere levensduur zijn natuurlijk gunstig voor het reduceren van de kosten per component. Daarnaast bevat hun hardmetaal-basismateriaal een groot aandeel van gerecycled hardmetaalmateriaal, waardoor ze één van de meest milieuvriendelijke hardmetaalsoorten vormen.
Tests bij klanten
Om deze claims te testen heben klanten van Sandvik Coromant de GC4425-soort getest voor het op de markt kwam. Zo heeft een algemeen engineeringbedrijf zowel een wisselplaat van een concurrent als de GC4425-wisselplaat toegepast bij de productie van drukrollers.
Een ISO-P soort werd blootgesteld aan continu uitwendig axiaal bewerken en semi-nabewerken bij een snijsnelheid (vc) van 200 m/min, een voeding van 0,4 mm/omw (fn) en een snedediepte (ap) van 4 mm.
Terwijl de hardmetaalsoort van de concurrent 12 stuks bewerkte voordat deze was versleten als gevolg van plastische vervorming, produceerde Sandvik Coromant’s wisselplaat 18 stuks en werkte dus 50% langer bij een stabiele en voorspelbare slijtage, geeft Olofsson aan.
Het voorbeeld toont de winst die kan worden behaald wanneer de juiste bewerkingselementen worden gecombineerd. Ook laat het zien hoe aanbevelingen omtrent eerste keuze gereedschappen en snijgegevens, van een vertrouwde partner zoals Sandvik Coromant, kunnen helpen bij het bereiken van proceszekerheid en ook bij het verminderen van de hoeveelheid tijd die wordt verspild met het zoeken naar de juiste gereedschappen.
Online hulpmiddelen
Online hulpmiddelen zijn ook populair gebleken om de metaalbewerkingsbedrijven te helpen bij het bepalen van de beste draaiwisselplaten en -soorten voor hun vereisten, zoals de CoroPlus Tool Guide.
Om te helpen bij de procesbewaking zelf, heeft Sandvik Coromant CoroPlus Process Control software ontwikkeld. Deze kan het bewerken in real-time bewaken en kan werken overeenkomstig geprogrammeerde protocollen wanneer specifieke problemen optreden; bijvoorbeeld door de machine te stoppen of een versleten snijgereedschap te vervangen.
Recyclen gereedschappen
Een tweede aanbeveling van de VN voor duurzamere gereedschappen gaat uit van het geleidelijk overschakelen naar een circulaire economie. Dan worden afvalproducten als grondstof gezien en terug in een grondstofneutrale kringloop worden gebracht. Het wordt volgens Sandvik Coromant steeds duidelijker dat een circulaire economie zowel goed is voor het milieu als winstgevend is voor metaalbedrijven.
Dit omvat het recyclen van volhardmetalen gereedschappen. GC4415 en GC4425 bevatten beide een aanzienlijke hoeveelheid gerecycled hardmetaal. Het maken van nieuwe gereedschappen uit gerecycled volhardmetaal vereist 70% minder energie dan het produceren uit nieuwe grondstoffen en het betekent ook dat er 40% minder koolstofdioxide wordt uitgestoten.
Sandvik Coromant heeft verder nog het hardmetaal recyclingprogramma, dat wereldwijd beschikbaar is voor alle klanten. Het bedrijf koopt versleten wisselplaten en ronde hardmetalen gereedschappen terug van haar klanten, ongeacht de oorsprong.
Recycling noodzakelijk
Als bedacht wordt hoe schaars en eindig de grondstoffen zullen zijn, is dit echt noodzakelijk, zeker op de lange termijn, stelt het bedrijf. De geschatte reserves van wolfraamcarbide liggen bijvoorbeeld ongeveer op 7 miljoen ton, dat betekent nog ongeveer 100 jaar verbruik. Het recycling-initiatief door middel van het volhardmetaal terugkoop-programma heeft Sandvik Coromant een circulariteit van 80% opgeleverd.
Ondanks de huidige onzekerheden in de markt, kunnen metaalbedrijven niet hun andere verplichtingen vergeten, waaronder mvo. Gelukkig kunnen zij met een nieuwe benadering ten aanzien van gereedschappen en de juiste volhardmetalen wisselplaten hun duurzaamheid verbeteren zonder dat de proceszekerheid in gevaar komt – en dit nog effectiever, in het licht van de uitdagingen die zijn gecreëerd in de markt door Covid-19, besluit Olofsson.