Nytt sätt att mäta härddjup sparar tid och minimerar skrotning

Jag är väldigt nöjd med hur väl vi kan mäta härddjupet, säger Mikael Malmström, projektledare.

Inom fordonsindustrin härdas kritiska delar i vevaxlarna genom induktionshärdning. Det sker till exempel i tunga lastbilar, dumprar och grävmaskiner men kommer även vara en viktig teknik med framtidens elektriska fordon. Idag verifieras processparametrarna för induktionshärdningen genom så kallad förstörande provning före och efter att ett parti produceras. Den typen av provning är tidsödande och kan i värsta fall också upptäcka att härddjupet inte är optimalt, vilket kan innebära att hela partiet måste skrotas.

I Produktion2030-projektet Resurseffektivisering med hjälp av laserultraljud (REAL) utvecklar man en metod att mäta härddjup med hjälp av laserultraljud (LUS). Laserultraljud är en oförstörande provning-metod (OFP) som dessutom har stor potential att byggas in i automatiserade och komplexa industriella processer.

Vi hade sett ett exempel från Österrike att det gick att avbilda härddjupet på induktionshärdade komponenter med LUS. Däremot fanns det vissa frågetecken gällande materialen och geometrin, skulle vi kunna mäta härddjupet på de väsentliga delarna av vevaxlarna? berättar Mikael Malmström, Swerim AB, som är projektledare.

Projektet testar riktiga komponenter från Scania och Volvo Lastvagnar i Swerims laserultraljuds labb i Kista. Där har man två olika uppställningar med laserultraljud som kan byggas om till det som behövs. Mätningen med laserultraljud tar några sekunder, sen får man härddjupsprofilen hela varvet runt.

Jag är väldigt nöjd med hur väl vi kan mäta härddjupet och att vi nu kan mäta varvet runt. Det ger oss mycket mer information om komponenterna och framöver allt behöver de inte sågs sönder för att ta reda på om de är bra eller inte, säger Mikael.

Tillverkningen av komponenter pågår ofta dygnet runt och i nuläget gör företagen destruktiv testning på så få komponenter som möjligt, dvs enstaka komponenter någon gång i veckan. Det betyder att det kan uppstå ett fel med härdningen som upptäcks först när den förstörande provningen görs flera dagar senare. Detta kan i sin tur leda till att stora delar av ett parti skrotas i onödan. REAL:s mål är att möjliggöra verifiering av härddjup in-line med hjälp av laserultraljud och därmed öka resurseffektiviteten genom att minimera skrotning och minska väntetiden i samband med den gammaldags destruktiva testningen.

Med laserultraljud kommer man att kunna mäta ett stort antal komponenter per dag. Det blir otroligt många fler gånger i veckan! Det kommer att kunna spara mycket tid och material om vi lyckas ta det hela vägen, säger Mikael.

Han menar att den viktigaste vinsten är att företagen inte behöver skrota 1-2 % av sin produktion, samt att ställtiden vi induktorbyte nästan blir obefintligt. Däremot finns det vissa ekonomiska hinder för att metoden ska få genomslagskraft.

– Jag ser inga praktiska hinder för att vi ska kunna ta metoden hela vägen, men frågan är om det går ihop rent ekonomiskt. Laserultraljud är förhållandevis dyrt på grund av att det är så avancerat, säger Mikael och fortsätter:

– Man behöver hitta tillämpningar där det är värt det. Återbetalningstiden kan variera mellan något och fler år, det beror på hur komplicerad mätutrustning som behövs. Tidigare har Swerim utvecklat en laserultraljudsbasserad kornstorleksmätare som sitter installerad i varmvalsverket i Borlänge och kan mäta i processen på stålet som åker förbi i upp till 10 m/s och är ca 900 ℃ varmt.

Nu hoppas de att utveckla härddjupsmätningen vidare inom ramen för ett nytt nationellt- eller EU-projekt.

Jag ser en stor potential i metoden för tillämpningar där det blir ekonomiskt gynnsamt. Den här typen av material och härdade ytor kommer att finnas i många typer av produkter framöver, avslutar Mikael.