I detta avsnitt analyseras resultaten mot den tidigare presenterade teorin.
6.1 Materialegenskapsdata
Utifrån Tabell 5.1 och diagrammen i avsnitt 5.1 går det att notera en del signifikanta skillnader mellan stålleverantörerna. Hos båda leverantörerna varierar halterna av legeringsämnena huvudsakligen inom toleranserna där gränser är satta enligt
materialspecifikationerna. Svavelhalten i de två första smältorna från Stålleverantör B ligger dock långt under den undre gränsen av toleransområdet. Dessa två smältor är även avvikande mot resterande smältor från Stålleverantör B när det gäller flera andra legeringsämnen;
koppar, mangan, titan, aluminium och syre. På grund av dessa två avvikande smältor från Stålleverantör B samt att antalet smältor från de två leverantörerna skiljer sig så är det svårt att få en rättvis jämförelse av standardavvikelserna.
Eftersom de båda leverantörerna tillverkar sitt stål enligt olika standarder (Stålleverantör B enligt ISO 683-17 och Stålleverantör A enligt en egen snävare version) så finns det
vissa skillnader i toleranserna. Därför finns det smältor där halterna på några ämnen (kisel och kol) ligger inom toleransområdet för den standard som Stålleverantör B följer, men de hade legat utanför toleransområdet om de följt samma gränsvärden som Stålleverantör A.
Smältorna från Stålleverantör B har ofta en lite högre kolhalt än smältorna från Stålleverantör A och detta går att se på skillnaden i medelvärdet. Om man bortser från de två första
smältorna från Stålleverantör B så ligger syrehalten i deras smältor på en konstant halt som är lägre än Stålleverantör A varierande halter. Aluminiumhalterna skiljer sig väldigt mycket mellan de båda leverantörerna där Stålleverantör A alltid har betydligt högre halter i sina smältor än Stålleverantör B. Halterna av kisel är någorlunda lika mellan leverantörerna men Stålleverantör B har ofta något lägre halt. När det gäller fosforhalten så har de båda
leverantörerna lika medelvärde men Stålleverantör A har betydligt större spridning av halterna i sina smältor. Bortsett från de två första smältorna från Stålleverantör B så ligger svavelhalterna för båda leverantörerna smältor inom deras gemensamt styrda toleransområde.
Titanhalten i smältorna från Stålleverantör B ligger nästan konstant över de hos Stålleverantör A. Kromhalten ligger stabilt runt samma värde för båda leverantörernas smältor. Bortsett från de två första av smältorna från Stålleverantör B så ligger manganhalten på en stabil nivå medan smältorna från Stålleverantör A varierar mer med halter både högre och lägre än de från Stålleverantör B. Nickelhalten ligger generellt sett på en lägre nivå i smältorna från Stålleverantör B jämfört med Stålleverantör A. Kopparhalten är konstant högre i smältorna från Stålleverantör A jämfört med Stålleverantör B. Halten molybden är nästintill konstant lägre i smältorna från Stålleverantör B jämfört med Stålleverantör A.
De skillnader i halterna av mangan, molybden, nickel, kisel, kol och koppar som funnits mellan de båda stålleverantörerna kan enligt teorin presenterad i avsnitt 3.4.6 påverka skärbarheten hos stålet på följande sätt:
• En mer varierande manganhalt i smältor levererade från Stålleverantör A kan leda till en större variation av skärbarheten. Detta då manganhalten i kombination med svavel kan ha en positiv inverkan men i form av mangankarbid, mangannitrid och
manganoxid istället vara negativt för skärbarheten genom ökad hårdhet.
• De högre halterna av molybden och nickel i smältor från Stålleverantör A kan ha positiv inverkan på skärbarheten, då det ökar värmeledningsförmågan, men även negativ då det ökar den mekaniska hållfastheten.
• Smältorna från Stålleverantör A har en något högre kiselhalt vilket kan försämra skärbarheten då det ökar den mekaniska hållfastheten av stålet.
• De ofta något högre halterna av kol i smältorna från Stålleverantör B kan påverka skärbarheten negativt då det leder till en ökad hårdhet och mekanisk hållfasthet.
Kopparhalten i smältorna från Stålleverantör A är konstant högre och ibland mer än dubbelt så hög som de från Stålleverantör B. Detta kan leda till en ökad skärbarhet då koppar kan ha en smörjande effekt.
6.2 Stålleverantörernas framställningsprocesser
De första fyra stegen från smältning till vakuumavgasning verkar vara liknande i båda
leverantörernas framställningsprocesser. Processtegen därefter skiljer sig dock en hel del. Den första skillnaden uppkommer vid gjutningssteget.
Stålleverantör A (illustrerad i Figur 5.27) använder sig av götgjutning vilket följs av
götvalsning i tre omgångar. Mellan den första och andra valsningen genomgår göten även en
“Oxygen scarfing”-behandling. Därefter transporteras göten till en annan anläggning där de värms upp, valsas till stänger, mjukglödgas och skalsvarvas innan de levereras till
fallföretaget.
Stålleverantör B (illustrerad i Figur 5.28) köper sina göt från Företag C som använder sig av stränggjutning följt av längdkapning och avkylning. Göten transporteras till Stålleverantör B där de värms upp, valsas till stänger, mjukglödgas, valsas ytterligare och skalsvarvas innan de levereras till fallföretaget.
Enligt teorin bör stålet från leverantör B bestå av större inneslutningar än stålet från leverantör A. Skillnaden i reduktionsgraden mellan framställningsprocesserna kan kopplas till
gjutmetoderna och antalet efterföljande valsningar; fyra hos Stålleverantör A gentemot två hos Stålleverantör B. Dessutom reduceras inneslutningarna ytterligare hos Stålleverantör A genom “Oxygen scarfing”-behandlingen. Dessa resultat säger dock inget direkt om
fördelningen av, för skärbarheten, gynnsamma och skadliga inneslutningar i leverantörernas stål.
6.3 Skärbarhet
Skärbarheten skiljer sig mellan leverantörernas stål med avseende på alla av de tre studerade bedömningsfaktorerna. Hädanefter benämns verktygen utefter vilket stål som bearbetades;
Verktyg A (som bearbetade stål från leverantör A) och Verktyg B (som bearbetade stål från leverantör B). Även spånorna benämns på liknande sätt; Spånor A och Spånor B.
Efter 10 bearbetade provbitar (200 passeringar) verkar förslitningen på både Verktyg A och B (illustrerade i Figur 5.31 och Figur 5.32) vara liknande. Vid detta stadiet syns en tydlig fasförslitning samt en svag gropförslitning på båda verktygen. Längden på majoriteten av spånorna är lika för båda leverantörerna (illustrerade i Figur 5.35 och Figur 5.36), mellan cirka 15-20 mm. En “avböjning” av spånorna i ena änden är förekommande hos båda leverantörerna men mer frekvent i Spånor A. Spånor A har generellt en mindre diameter på cirka 2,7 mm och är kompakta medan Spånor B har en diameter på cirka 3,7 mm som vanligast förekommande och är mer “luftiga”. En del längre spånor på cirka 150-200 mm är förekommande hos båda leverantörerna. Ra-värdet på den 10:e stålbiten från leverantör B är nästan dubbelt så högt som det motsvarande värdet på den 10:e stålbiten från leverantör A (presenterade i Tabell 5.1 och Tabell 5.2). Även Rz-värdet är betydligt högre på stålbit B10.
Efter 20 bearbetade provbitar (400 passeringar) syns en tidig utveckling av strålförslitning samt en liten ökning av gropförslitning på Verktyg A (illustrerat i Figur B4.2). På Verktyg B verkar gropförslitningen ha ökat markant och det har även uppstått en liten eggurflisning (illustrerat i Figur B4.7). Spånor A är väldigt lika de efter 10 bearbetade provbitar men längden är i snitt något längre (illustrerat i Figur B5.1), cirka 20-25 mm. Spånor B är mest cirka 15 mm långa med en någorlunda jämnt blandad diameter mellan cirka 2,7 mm och cirka 3,7 mm (illustrerat i Figur B5.2). Även här förekommer det ett fåtal längre spånor på cirka 150-200 mm från båda leverantörerna. Vid detta stadiet har både Ra- och Rz-värdet på den 20:e bearbetade stålbiten från leverantör B ökat mer än värdena på motsvarande bit från leverantör A (presenterade i Tabell 5.1 och Tabell 5.2). Faktumet att Ra-värdet på stålbit B20 är mer än dubbelt så hög som på stålbit A20 kan kopplas till den uppstådda eggurflisningen på verktyg B som möjligen gett upphov till en grövre yta.
Efter 30 bearbetade provbitar (600 passeringar) verkar fas- och strålförslitningen på Verktyg A ha ökat (illustrerat i Figur B4.3). Eggurflisningen på Verktyg B verkar vid detta stadiet ha ökat marginellt (illustrerat i Figur B4.8). Majoriteten av Spånor A är fortfarande cirka 20-25 mm långa men en del spånor har en större diameter på cirka 3,7 mm istället för cirka 2,7 (illustrerat i Figur B5.3). I övrigt är Spånor A lika de efter 10 och 20 bearbetade provbitar.
Majoriteten av Spånor B är cirka 2,7 mm i diameter med en del spånor med större diameter omkring 3,7 mm förekommande (illustrerat i Figur B5.4). Längden på Spånor B varierar nu mellan cirka 10-18 mm där en längd runt 10 mm är vanligast förekommande. Majoriteten av Spånor B saknar en “böj” och det förekommer istället en hel del mindre spånflisor. Det finns fortfarande ett mindre antal längre spånor på cirka 150-200 mm från båda leverantörerna. Ra- och Rz-värdet på stålbit A30 verkar ha ökat mer än B30 jämfört med stålbit 20 från respektive leverantör (presenterade i Tabell 5.1 och Tabell 5.2). Dock är ytjämnheten fortfarande
betydligt grövre på stålbit B30 än A30.
Efter 40 bearbetade provbitar (800 passeringar) verkar fas- och strålförslitningen ökat ytterligare, och gropförslitningen ha ökat minimalt på Verktyg A (illustrerat i Figur B4.4).
Vid detta stadiet syns en utveckling av gropförslitningen samt en tydlig ökning av
eggurflisningen på Verktyg B (illustrerat i Figur B4.9). Spånor A har en längd på cirka 15-20 mm som vanligast förekommande och de är inte i lika hög utsträckning “böjda” i ena änden längre (illustrerat i Figur B5.5). Spånor B efter 40 bearbetade provbitar (illustrerat i Figur B5.6) är väldigt lika de efter 30 bearbetade provbitar. Det förekommer fortfarande några längre spånor på cirka 150-200 mm från båda leverantörerna. Ra-värdet har sjunkit på den 40:e biten från båda leverantörerna (presenterade i Tabell 5.1 och Tabell 5.2), dock mer från stålbit A30 till A40 än från stålbit B30 till B40. Rz-värdet har ökat mellan stålbit A30 och A40 men sjunkit mellan stålbit B30 och B40.
Efter 50 bearbetade provbitar (1000 passeringar) syns en markant ökning av fas- och strålförslitningen på Verktyg A (illustrerat i Figur 5.33). Härvid syns även en avsevärd ökning av eggurflisningen på Verktyg B (illustrerat i Figur 5.34). Spånor A har en längd mellan cirka 15-20 mm där en majoritet är cirka 17 mm långa (illustrerat i Figur 5.37). Nästan inga av spånorna är längre “böjda” i ena änden utan böjen är avbruten och därför finns det många små spånor. En del långa spånor på cirka 150-200 finns fortfarande. Spånor B består mycket av småbitar med oregelbundna storlekar (illustrerat i Figur 5.38), många runt 12-15 mm långa. En del stora knippen är förekommande och några av dessa fastnade i
verktygshållaren under bearbetning. Ra-värdet har ökat medan Rz-värdet har minskat på stålbit A50 jämfört med stålbit A40 (presenterat i Tabell 5.1). Både Ra- och Rz-värdet har ökat mellan stålbit B40 och B50 (presenterat i Tabell 5.2).
Resultaten från skärtesterna tyder på en bättre skärbarhet hos provbitarna från Stålleverantör A genom en stabilare verktygsförslitning och spånbildning samt finare ytjämnhet. Detta stämmer till stor del överens med de skillnader som finns i legeringsämnenas halter mellan smältorna från de båda leverantörerna. Provbitarna från Stålleverantör B har enligt
materialcertifikatet högre kol- och kromhalt som enligt teorin kan påverka skärbarheten negativt genom ökad hårdhet. Provbitarna från Stålleverantör A ska även ha en högre kopparhalt vilket enligt teorin kan påverka skärbarheten positivt. Dock verkar skillnaden i svavelhalten mellan smältorna (0,012% i stålet från leverantör A jämfört med 0,014% i stålet från leverantör B) inte spegla teorin om att ämnet har en positiv inverkan på skärbarheten.
Detta kan bero på att skillnaden (0,002 procentenheter) är väldigt liten.
6.4 Hårdheten på stål från leverantör A och B
Hårdhetsmätningarna (presenterade i Tabell 5.3 och Tabell 5.4) på provbitarna visar att stålet från leverantör A i genomsnitt är mjukare än stålet från leverantör B. Detta resultat visar sig både på den obearbetade och bearbetade ytan. Dessutom verkar hårdheten avta mer närmare centrum av provbitarna från leverantör A jämfört med provbitarna från leverantör B. Enligt teorin bör skärbarheten vara bättre i det mjukare stålet från leverantör A vilket i detta fallet stämmer eftersom Verktyg A uppvisade en stabil fas- och strålförslitning jämfört med Verktyg B som uppvisade en påtaglig skadeutveckling genom eggurflisning.
Resultaten från hårdhetsmätningarna verkar dock inte stämma överens med den redovisade hårdheten i materialcertifikaten för de testade provbitarna från stålleverantörerna. Certifikaten från båda leverantörerna presenterar en lägre hårdhet än de uppmätta värdena i denna studien.