Gå til rapporten

Traditionelt har producenter anvendt blylegeret stål for at forbedre bearbejdeligheden. Blyets toksicitet og dets klassificering som kræftfremkaldende af EU har imidlertid skabt et presserende behov for at finde blyfri alternativer. Dette var omdrejningspunktet for projektet Environmentally Friendly Steel, som blev koordineret af DAMRC (Danish Advanced Manufacturing Research Center). Joakim Miinin, Area Sales Manager Nordic & Baltics hos Ovako, og Ulrik Kirk Boesen, produktspecialist hos Tibnor, præsenterer her de resultater, der understøtter muligheden for at anvende blyfri stålalternativer.

Tilsætning af en lille mængde bly til stål øger bearbejdeligheden ved at danne indeslutninger, som deformeres med væsentligt mindre kraft end det omgivende materiale. Det muliggør højere spånhastigheder og reducerer dermed produktionsomkostningerne. Udfordringen ved bly er dog, at det er giftigt for mennesker. For at begrænse konsekvenserne af blyets toksicitet har EU derfor begrænset anvendelsen ved at inkludere bly i RoHS-direktivet (EU 2025).

To af de mest anvendte blyerstatninger til forbedring af bearbejdelighed er svovl (S) og calcium (Ca). Begge elementer anses for at have en smørende effekt i bearbejdningsprocessen. Calcium tilsættes gennem behandling af stålet under deoxidering af det flydende stål. Herved omdannes hårde indeslutninger af aluminiumoxid (Al₂O₃) til blødere calciumaluminater. Disse reducerer værktøjsslid ved at danne beskyttende slagaflejringer på værktøjet under bearbejdningen og forbedrer dermed stålets bearbejdelighed. Dette danner grundlaget for Ovakos M-Steel-behandling, som kan anvendes på alle stålkvaliteter og i alle leveringsbetingelser.

Projektets formål

Formålet med DAMRC’s projekt var at evaluere og sammenligne bearbejdeligheden af fem forskellige stålsammensætninger – nærmere bestemt fritskærende blylegeret stål, blyfri konstruktionsstål samt blyfri stål modificeret med calcium og svovl. Parametrene blev vurderet gennem 3-aksede fræseoperationer med særligt fokus på bore- og gevindskæringsprocesser.

Evaluerede stålkvaliteter

De ståltyper, der indgik i testprogrammet, blev leveret af Tibnor og Ovako.

De udvalgte kvaliteter var:

• 11SMnPb30
• 11SMn30
• S355J2
• 520M
• 550MW+

Den kemiske sammensætning af kvalitetterne fremgår af tabel 1.

Tabel 1: Kemisk sammensætning af de stål, der er anvendt i bearbejdningsforsøgene, i vægt-%, resten er jern.

Disse legeringer gav tre forskellige testvariable i projektet. Den første og centrale variabel var tilstedeværelsen af bly – med den blylegerede kvalitet 11SMnPb30 og fire blyfri kvaliteter. Hovedsammenligningen mellem blyholdig og blyfri bearbejdelighed blev foretaget mellem 11SMnPb30 og 11SMn, da disse er ens i sammensætning bortset fra bly. Den anden og tredje variabel var henholdsvis højt svovlindhold og calciumbehandling. 520M har lavt svovlindhold og er calciumbehandlet, S355J2 har lavt svovlindhold uden calciumbehandling, 11SMn har højt svovlindhold uden calciumbehandling, og 550MW+ har højt svovlindhold og er calciumbehandlet.

Fra bearbejdelighed til processtabilitet

Fra Tibnors perspektiv – repræsenteret i projektet ved produktspecialist Ulrik Kirk Boesen – bygger arbejdet videre på mangeårige indsatser for at optimere bearbejdeligheden, traditionelt via parametre som svovlindhold, men tager samtidig et næste skridt mod et bredere fokus på konsistens og driftssikkerhed i produktionen.

Projektet viser en bevægelse hen imod at vurdere, hvordan materialer performer i en samlet produktionskontekst. Det omfatter ikke blot bearbejdningseffektivitet, men også evnen til at sikre stabile og gentagelige processer over tid.

Denne udvikling afspejler de stigende krav i moderne industri. Det er ikke længere tilstrækkeligt udelukkende at fokusere på spånbrydning eller isoleret bearbejdningsperformance. Der er et voksende behov for at sikre konsistente og reproducerbare processer, hvor materialerne understøtter en stabil produktion med minimal variation.

I praksis betyder det at muliggøre en høj grad af driftsikkerhed, hvor produktionen kan køre kontinuerligt med stor tillid – også i automatiserede og ubemandede processer. For skandinavisk industri er tilpasning til disse nye krav afgørende for at forblive konkurrencedygtig på et globalt marked.

Testmetode

Testmetoden bestod i gradvist at slide værktøjerne gennem successive bearbejdningsoperationer, mens sliddet blev overvåget og dokumenteret. Processen blev gentaget for hver stålkvalitet med nye værktøjer hver gang.

Sammenfatning af resultater

Projektet har med succes evalueret bearbejdeligheden af blyfri stålalternativer sammenlignet med traditionelt blylegeret stål ved hjælp af centrale måleparametre såsom værktøjsslid, spåndannelse og huldiameter.

Resultaterne viser, at de testede blyfri stål har tilsvarende eller bedre bearbejdelighed end det blyholdige 11SMnPb30. Samlet set understøtter resultaterne, at blyfri alternativer er fuldt levedygtige, forudsat at procesparametrene styres omhyggeligt.