Valmista oma ettevõte ette tuleviku termotöötluseks

Uutest tehnoloogiatest, mis eeldavad termotöötlust ja uudset lähenemist, võiks nimetada 3D-printimist, kus kasutatakse spetsiaalseid metallpulbrisegusid; täppistootmist hõõrdumise vähendamiseks ja autode kütusetarbimist. Pikaaegse termotöötluse liidrina on Rootsil oht teistest maha jääda, kui ei suudeta uusimate arengusammudega kaasas käia.

Termotöötluse käigus on juba ammustest aegadest terasdetaili tsementiiditud (pinna süsinikuga rikastamine) ja töödeldud, et muuta selle struktuur võimalikult tugevaks ja pind kõvaks. Sajandite jooksul on protsessi rohkesti täiustatud ja loodud käsitöötraditsioon, mille oskusi pärandatakse põlvest põlve edasi. Rootsi on saavutanud selles valdkonnas silmapaistvaid tulemusi. Viimase 15-20 aasta jooksul on mõndagi muutunud: nõuded toodete töökindlusele on suuremad, kasvanud on kulutused ja IT-lahendused muutunud üha nutikamaks. Tootjatele ja tarnijatele tähendab see suuremat survet täiustada nii tooteid kui ka nende valmistamise meetodeid. Kairos Future’i uurimuses, mille tellis Swerea uurimisgrupp, ilmnes, et arengumaad (nt Hiina ja India) on tehnoloogia ja teadmiste osas arenenud maadele järele jõudmas ning suudavad neid pakkuda madalama hinna eest. Kui pikka aega oli termotöötluse areng seotud protsessi täiustamisega, mis 20. sajandil tähendas peamiselt üleminekut kastis tsementiitimiselt gaastöötlusele, on nüüd alanud täiesti uus etapp, kus konkureeritakse pigem teadmiste ning teadus- ja arendustegevuse vallas.

3D-täppistöötlus

Termotöötluse üks viimaseid uuendusi on tehnoloogia, mis võimaldab 3D komponentidele printimist metallpulbrisegudega, nt titaanpulbriga. See arendamisjärgus meetod tõotab viia masinaosade, nt laagrite, hammasrataste ja võllide täppistöötluse täiesti uuele tasemele. Samuti uuritakse keskkonnasäästlikumaid meetodeid ja protsesse, nt autoosade tootmisel nitreerimist ja nitrotsementiitimist, mis parandavad nende hõõrdumis- ja kulumisomadusi ning aitavad märkimisväärselt kütusekulu alandada. AGA termotöötluse rakendusinseneri Anders Åstromi arvates peaks Rootsi tööstus silma peal hoidma just sellistel võimalustel, et säilitada oma positsioon kaasaegsete terastoodete tipptarnijana maailmas.

„See on äärmiselt põnev! Meil on teadmised, kuid me peame tegema kõik, et uute arengusammudega kaasas käia, sest muidu riskime sabas sörkimise ja alltöövõtja rolli langemisega. Sellel oleks hävitavad tagajärjed Rootsi positsioonile maailmaturul, sest Rootsit on peetud pikka aega äärmiselt edukaks ja võimeliseks pakkuma uuenduslikke lahendusi, eriti raua- ja terasetööstuses ning metalltoodete valdkonnas,“ ütleb ta.

Gurude väärtuslikkus

Anders Åstromi arvates pööravad paljud Rootsi ärijuhid viimasel ajal liiga palju tähelepanu kulude kokkuhoiule, mis on avaldanud ka mõju termotöötluse kvaliteedile.

„Paljud vanad tegijad, valdkonna gurud on pensionil ja neil ei ole mantlipärijaid. Rootsis on ainult umbes 200 inimest, kes seda valdkonda läbi ja lõhki tunnevad,“ ütleb ta, rõhutades, et metallurgiaekspert on ühtaegu käsitööline, insener ja teadlane. „Paljud inimesed arvavad, et piisab vaid sellest, kui kasutada standardmeetodit, vajutada nupule ja vaadata, kuidas masina teisest otsast tuleb välja valmistoode, paraku aga jääb sellest väheks, et protsesse täiustada ja lühendada. Lahendus ei ole see, kui värbamisagentuurist saadetakse kohale suvalised töötajad – vaja on lihtsalt uusi gurusid.” Anders Åstrom arvates saab tänapäeva termotöötluse protsesse, mis kestavad sageli mitmeid tunde, teostada nutikamalt ja märkimisväärselt lühema ajaga. Valdkonna üks suurim katsumus on värvata noori ja stimuleerida kõrgkoole tekitama huvi valdkonna vastu.

Vead on kulukad

Sören Wiberg, AGA termotöötluse tootejuht Balti- ja Põhjamaades ütleb, et mida rohkem valmistada eri suuruse ja kujuga komponente, seda suuremad on nõuded kaitsekeskkonna juhtimisele, materjaliteadmistele, temperatuuri ühtlustamisele, gaasisegudele ja jahutamisele. „Paljud asjad võivad valesti minna ja need võivad osutuda vägagi kulukaks, kuna termotöötlus on sageli pika ja kalli tootmisahela viimane etapp, mille väärtus võib moodustada 95% toote lõpphinnast,“ selgitab ta. „Viimane 5%, st termotöötlus võib rikkuda kogu väärtusahela.“

„Kui segus on liiga palju süsinikku, võib tekkida tahm ja karbiid ning materjal võib muutuda hapraks; kui ahjus ei ole piisavalt süsinikku, toimub materjali dekarboniseerumine, mis halvendab selle mehaanilisi omadusi. Teine levinud probleem on see, et ahju pääseb nt lekete tõttu hapnikku, mis oksüdeerib materjali. See tähendab, et alati on vaja täpsust ja otsustusvõimet.“ Omaette trikk on ka õige temperatuuri saavutamine, sest see peab olema ühtlane, et vältida erinevusi lõpptoodete kvaliteedis. See võib olla raske äärmusliku kuumuse juures, mida metalli karastamine nõuab. Terase puhul on temperatuur vahemikus 870–940 °C, roostevaba terase puhul aga ulatub see 1100 °C-ni. Teine kriitilise tähtsusega protsess on jahutamine, mille abil saavutatakse soovitud martensiitne muutus omaduste väheste muutustega.

Kuna paljudes tööstusharudes, nt auto- ja lennundussektoris tõstetakse pidevalt norme ja ootusi, on tarvis, et alltöövõtjad mõistaksid termotöötluse protsessi algusest lõpuni.

Keskkonnasäästlik ja jätkusuutlik

Swerea vanemteadur Eva Troell usub samuti, et tuleviku termotöötluses on esmatähtsad keskkond ja jätkusuutlikkus. „Järjest olulisemaks muutub protsesside keskkonnasäästlikkus, nii näiteks asendatakse jahutamisel õlivannid gaasiga, samuti eeldatakse, et hiljuti valmistatud osadel on kogu kasutusea kestel väiksem keskkonnamõju,“ ütleb ta, toonitades eriti tööomaduste täiustamist. „Kui veoauto võllid ja hammasrattad taluvad paremini pöördemomenti, on transport tõhusam, sest sel on paremad näitajad kilomeetri kohta,“ ütleb ta.

Hiljuti teadusajakirjas Tribology International avaldatud uurimuses ilmnes, et termotöötlusmeetodid, mis vähendavad osade pinnahõõrdumist, võivad vähendada sõiduki kütusekulu viiendiku võrra. „See oleks märkimisväärne edusamm,” ütleb ta, viidates autotööstusele, mille osakaal Rootsi termotöötluse turul on praegu umbes 75%. „Kui suudame sellele jätkuvalt keskenduda ja meelitada valdkonda uusi talente, tundub tulevik tegelikult väga paljutõotav.”

Tekst: Louise Nordström
Foto: AGA