Reliance Tool & Manufacturing Co., Elgin, USA
Det är vår i luften och i verkstaden vid Reliance Tool & Manufacturing Co. sjuder det av liv. Den imponerande industrianläggningen i amerikanska Elgin sex mil väster om Chicago består av en till synes oändlig uppsättning avancerade stans- och monteringsmaskiner, slipmaskiner, arborrverk och pressar.
Kunnig personal övervakar de synkroniserade arbetsmomenten och över alltsammans ligger en bullrande ljudmatta. Jeff Staes, handledare för teknisk support på Reliance, och Michael Shea, teknisk specialist på Seco, står vid Reliances laserskärmaskin Integrex 200-IV ST och förklarar hur maskinen vid användning tillsammans med Secos skär förbättrar bearbetningen av keramiskt material.
Det talas om snabbare svarvtider, slip- och kornstorlekar, när plötsligt samtalet övergår till att handla om Usama bin Laden.
”När Navy Seal Team 6 gav sig av för att leta rätt på Usama bin Laden störtade en av deras helikoptrar”, berättar Shea. ”Helikoptrarna är visserligen bepansrade och byggda för att klara eldstrider, men avbrott i oljeförsörjningen är en annan femma. Om oljeförsörjningen till ett bärlager stryps skär helikopterns motor inom loppet av 30 sekunder till som mest ett par minuter.”
Om man kunde byta ut lagren av stål eller titan mot keramiska lager skulle de fungera längre utan smörjning. ”Tester utan smörjning visar att keramiska lager kan hålla i upp till 40 timmar”, berättar Staes. ”De är betydligt mer hållbara och står emot mycket högre temperaturer. Dessutom väger de betydligt mindre.”
Det här resonemanget är utmärkande för Reliances strävan efter att hitta den ultimata bearbetningsmetoden, nämligen ett kostnadseffektivt sätt att bearbeta en hel keramisk lageranordning med andra keramiska delar. Arbetet har pågått i fjorton år nu och inleddes av Reliances ägare Paul Knowlton.
”Vi arbetar främst med tillverkning av form- och stansverktyg, men för fjorton år sedan räckte Paul mig en keramisk del och uppmanade mig att försöka bearbeta den”, berättar Staes. ”På den tiden var det inte tal om att använda laserteknik för att bearbeta keramik.”
Integrex-maskinen svarvar det keramiska materialet utan slipning, vilket kan vara en potentiellt mycket effektivare metod – när den fungerar. ”Det är mycket enklare att tillverka ett lager genom bearbetning, men det effektivaste sättet att minska storleken på det keramiska materialet och forma det till ett lager är genom slipning. Tyvärr tar det dagar att tillverka ett keramiskt lager genom slipning”, förklarar Shea.
Under de första årens forskning gjorde Reliance ytterst få framsteg och det stod klart att man behövde en specialanpassad lösning för att komma vidare.
”Anledningen till att vi inte uppnådde de resultat vi eftersträvade var att vi saknade rätt verktyg, i synnerhet skär”, säger Staes. ”Med hjälp av laserteknik kunde vi mjuka upp det keramiska materialet så att vi kunde bearbeta det, men hårdmetallverktygen klarade inte värmen. Det var här Seco kom in i bilden och utvecklade bättre skär, med en skäregg som bidrog till ökad verktygslivslängd.” Secos lösning; PCD 30M-sorten.
”Först hade vi tänkt satsa på CBN-verktyg, eftersom keramiskt material är så svårt att bearbeta”, förklarar Shea. ”Vi uppnådde hyfsade resultat med CBN, men började samtidigt snegla på PCD-sorterna.”
Shea berättar att PCD först sågs som opraktiskt eftersom det vanligen används för bearbetning av icke-järnhaltiga material, som aluminium, koppar och mässing. ”Det fungerar vanligen inte så bra på hårdare material, men vi uppnådde förvånande nog ändå ganska bra resultat”, säger Shea.
Hemma i Sverige arbetade Seco med att tillämpa ny teknik på sina PCD-skär, som normalt endast hade diamantpartiklar med en enda kornstorlek. ”Vi utvecklade PCD- 30M med två kornstorlekar på 2 respektive 30 mikrometer”, berättar Shea. ”Resultatet var seghet och slitstyrka. Vanligen får man nöja sig med det ena eller det andra, men nu fick vi alltså det bästa av två världar.”
Det har gått två år sedan Seco blev klara med skäret och sedan dess har Reliance ökat sin produktivitet vid bearbetning av keramiska material med omkring 30 till 40 procent jämfört med verktyg från andra leverantörer. Och avverkningshastigheten är betydligt högre än vid slipning, vilket kortar ned bearbetningstiden med så mycket som 70 procent.
Även om framstegen är minst sagt imponerande är Reliance långt ifrån färdiga med sin forskning och utveckling på området. ”Vi arbetar med att förbättra processen ytterligare och undersöker nya, ännu bättre sätt att bearbeta det keramiska materialet, så projektet är långt ifrån avslutat”, säger Shea.
”När vi nu väl har hittat ett material som kan användas för att skära i det keramiska materialet strävar vi efter att förbättra verktygslivslängden och öka produktiviteten.”
”Just nu befinner vi oss på nivå sju eller åtta på en tiogradig skala när det gäller att fullända processen”, säger Staes. ”Det är själva materialet som utgör den sista utmaningen. På grund av det keramiska materialets egenskaper kommer vi aldrig att bli lika effektiva på det här området som vid bearbetning i metall.”
”Men vi jobbar på det.”
