Forbered og sikre bedriften din for fremtidens varmebehandling

3D-printing med skreddersydde pulverblandinger i metall og presisjonsproduksjon som reduserer friksjon og brenselforbruk i biler. Dette er eksempler på nye teknologier som stiller krav til varmebehandling og innovativ kapasitet. Sverige har lenge vært ledende i bransjen, men risikerer å ligge etter om man ikke tar godt vare på forspranget.

Siden oldtiden har varmebehandling handlet om å herde og bearbeide et stykke stål. Det gjøres i ekstrem varme for å oppnå den maksimale holdbarheten og hardheten på overflaten. Jakten på perfeksjon har i flere århundrer ført til en rekke prosessforbedringer. Det har skapt en stor håndverkstradisjon som har blitt videreført gjennom generasjoner. I Sverige har vi vært spesielt flink til dette, men de siste 15–20 årene har det skjedd noe. Ytelseskravene for produktene har økt, kostnadsbesparelsene har blitt større, og IT-løsningene har blitt smartere. Dette har stilt høyere krav til både produsenter og leverandører om å forbedre både produkter og produksjonsmetoder. Samtidig peker en studie som nylig ble lagt fram av Kairos Future, på oppdrag av forskningsinstituttet Swerea, mot at utviklingsland, som for eksempel India og Kina, begynner å ta oss igjen. Både når det gjelder teknologi og kunnskap – og ofte kan de levere til en lavere pris. Det som lenge handlet om prosessforbedringer, som på 1900-tallet stort sett handlet om å gå fra karboninnpakning til gassbehandling, er nå på vei inn i en helt ny fase hvor det er kunnskap, forskning og utvikling som spås å bli de nye konkurranseingrediensene.

Presisjonsbehandling i 3D
En av de siste innovasjonene under utvikling er teknologi som gjør det mulig å skrive ut
komponenter i 3D. Det skjer med en rekke ulike metallpulverlegeringer som for eksempel titanpulver. Dette kan føre presisjonsbehandling av maskindetaljer som lager, tannhjul og aksler, til et helt nytt nivå. De ser også på mer miljøvennlige metoder og prosesser hvor man, for eksempel gjennom nitrering og nitrerkarburisering, kan produsere bildeler hvor friksjons- og slitasjeegenskaper fører til kraftig redusert drivstofforbruk. Ifølge Anders Åström, applikasjonsingeniør innen varmebehandlig hos AGA, er det akkurat slike muligheter svensk industri må se etter for å beholde posisjonen sin som verdensledende leverandør av avanserte stålprodukter.

«Det er utrolig spennende. Vi har kunnskapen og må henge oss på denne utviklingen, ellers risikerer industrien å havne i kjølvannet og bli en underleverandør. Dette ville få ødeleggende konsekvenser for posisjonen til den svenske industrien på det globale markedet, siden Sverige lenge har vært ansett som særdeles fremgangsrikt, fullt av nyskapende løsninger innen jern- og stålindustrien, og med produkter basert på metaller», sier han.

Att värna om gurus
Åström säger att många svenska företagsledare under senare år fokuserat för mycket på kostnads-besparingar, och att det är en förändring som märkts av inom kvalitativ värmebehandling.

”En stor del av den äldre stammen, som agerat gurus för branschen, har gått i pension och blir inte ersatta. Nu är vi väl omkring 200 stycken kvar i Sverige som verkligen kan det här”, säger han, och understryker att en duktig värmebehandlare är lika mycket hantverkare som ingenjör och vetenskapsman/-kvinna. ”Många tror att det räcker med att köra standardrecept, trycka på en knapp, och så får man ut en färdig produkt på andra änden, men det blir svårt att förbättra och korta ned processerna då. Det räcker inte med att skicka in en vikarie från något bemanningsföretag, det behövs nya gurus helt enkelt.” Åström säger att dagens värmebehandlingsprocesser, som ofta tar flera timmar, skulle kunna köras både smartare och med betydligt kortare processtider. En av branschens absoluta utmaningar idag är att locka studenter och få högskolor och universitet att hjälpa till att väcka intresset för industrin.

Å verne om guruene
Åström sier at mange svenske bedriftsledere de siste årene har fokusert for mye på kostnadsbesparelser, og at det er en endring som merkes innen kvalitativ varmebehandling.
«En stor del av den eldre generasjonen, som fungerte som guruer innen bransjen, har pensjonert seg og blir ikke erstattet. Nå er det vel omkring 200 mennesker igjen i Sverige som virkelig kan dette her», sier han, og understreker at en dyktig varmebehandler er like mye en håndverker som en ingeniør, og en vitenskapsmann/-kvinne. «Mange tror at det er nok å følge en standard oppskrift, trykke på en knapp og så får man et ferdig produkt i den andre enden, men da blir det vanskelig å forbedre og korte ned på prosessene. Det holder ikke å kun sette inn en vikar fra hvilket som helst byrå, hvis det trengs nye guruer til å fylle tomrommene.» Åström sier at dagens varmebehandlingsprosesser, som ofte tar flere timer, skal kunne kjøres både smartere og med betydelig kortere prosesstider. En av bransjens absolutte utfordringer i dag er å lokke studenter og få høyskoler og universiteter til å hjelpe til med å vekke interesse for industrien.

Kostbart med feilgrep
Sören Wiberg, regional produktsjef for AGAs varmebehandling i Norden og Baltikum, sier at jo mer man går imot stykkeproduksjon av deler – hvor man jobber med ulike størrelser og former av produkter – desto større krav stilles det på miljøkontroll, materialekunnskap, temperaturutjevning, gassblanding og kjøling. «Det er mye som kan gå galt, og det kan bli veldig kostbart ettersom varmebehandlingen er det siste steget i en lang og dyr produksjonskjede som kan stå for opptil 95 % av produktets sluttkostnad», forklarer han. «De siste 5 % som er varmebehandling kan dermed velte hele verdien om det ikke blir utført på riktig måte.»

«Er det for mye kull i gassblandingen kan det dannes sot og karbid, og materialet risikerer å bli sprøtt. Er det for lite kull i ovn-atmosfæren vil materialet bli avkjølt og få bristende mekaniske egenskaper. Det kan også hende at oksygen kommer inn i ovnene gjennom f.eks. lekkasje, da vil materialet oksidere. Det handler hele tiden om presisjon og fintfølelse.» Temperatur er en annen vanskelig balansegang, siden det gjelder å holde den helt jevn. Det gjøres for å forhindre egenskapvariasjon hos ferdigbehandlede produkter. Det kan være vanskelig i den ekstreme varmen som kreves under herdingen. For stål ligger temperaturen på mellom 870° C og 940° C, og for rustfritt omkring 1100° C. Nedkjølingsprosessen er også et kritisk steg som er avgjørende for å få den ønskede martensitten med lav egenskapsvariasjon.
I takt med at mange bransjer, for eksempel bil- og flyprodusenter, hele tiden skjerper industristandardene sine, kreves det at underleverandørene har kunnskap om varmebehandling – fra begynnelse til slutt.

Miljøvennlig og holdbart
Eva Troell, senior forsker på Swerea IVF, mener også at holdbarhet og miljø kommer til å spille en stor rolle i fremtidens varmebehandling. «Det vil bli viktigere og viktigere at man kan tilby miljøtilpassede prosesser hvor man f.eks. erstatter oljebadet i nedkjølingsprosessen med gass, og at de nyproduserte delene bidrar til en redusert miljøbelastning i hele levetiden», sier hun, og peker særlig på forbedret prestasjonsegenskaper. «Hvis aksler og tannhjul på en lastebil er i stand til å ha større bevegelsesmoment vil transporten være mer effektiv fordi du kan frakte mer per mil», sier hun.

En studie som nylig ble publisert i vitenskapsmagasinet Tribology International påviste at varmebehandlingsmetoder som reduserer overflatefriksjonen på delene, også skal kunne kappe drivstofforbrenningen i et kjøretøy med så mye som en femtedel. «Det ville vært et betydelig steg videre», sier hun med henvisning til bilindustrien som i dag står for omkring 75 prosent av det svenske varmebehandlingsmarkedet. «Hvis vi følger med på alt dette og kan lokke nye talenter til bransjen, så ser fremtiden faktisk veldig lys ut.»

Text: Louise Nordström
Foto: AGA