Uitstel gereedschapsslijtage: complex proces maar de moeite waard
Tijdens het gebruik van gereedschappen treedt altijd slijtage op. De grote vraag is hoe je die zo lang mogelijk kunt uitstellen. Deze vraag stond centraal op de technische bijeenkomst ‘Slijtage van gereedschappen’ van de Federatie Metaalplaat (FDP) en Moulds & Dies Industry (MDI), de vereniging van gereedschapsmakers.
Slijtage is een thema dat leeft bij gereedschapsmakers en plaatbewerkers. De bijeenkomst werd gehouden bij coatingspecialist Oerlikon Balzers in Tiel. Daar puilde de kleine warme zaal uit met zo’n zestig belangstellenden, die luisterden naar sprekers van Oerlikon Balzers, gereedschapstaalmaker Uddeholm en Wila, fabrikant van kantpersgereedschappen. Alle drie sprekers konden indrukwekkende voorbeelden presenteren over de verlenging van standtijden van gereedschappen door de keuze voor een ander gereedschapstaal, een goede harding van het gereedschap of het aanbrengen van een coating. Maar misschien wel de belangrijkste boodschap had Twan van Rijbroek van Uddeholm: “Praat met elkaar en weet van elkaar wat je eisen zijn.”
Veel factoren van invloed
Want het uitstellen van slijtage van gereedschappen is een complex proces. Allerlei factoren hebben daarbij hun invloed: de kwaliteit van het gereedschapstaal, de gekozen hardingsmethode en de eventuele coating. Maar ook de opbouw van het gereedschap en de uiteindelijke toepassing spelen een rol. Het is een groot verschil of je een ponsnippel gebruikt voor staal of RVS. Het is makkelijk om te zeggen: doe maar hardheid van 60Hrc (Rockwell), maar als daarvoor niet de juiste hardingsmethode wordt gekozen, dan kan het zo maar zijn dat een coating die daarna wordt aangebracht de hardheid verlaagt.
De kleinste afwijking in dikte of samenstelling van het plaatmateriaal dat wordt bewerkt, kan al onvoorspelbare gevolgen hebben op het slijtagegedrag van de gereedschappen. “Het zoeken naar de juiste oplossing is dan ook veel trial and error”, aldus Peter Timmerije, productspecialist bij Wila. Ofwel: in de praktijk komt het er op neer dat er telkens nieuwe dingen moeten worden geprobeerd om uiteindelijk tot goede resultaten te komen.
Standtijd vertienvoudigd
Dat kost veel tijd en energie en dus geld. Maar dat het zeer de moeite waard is om op zoek te gaan naar mogelijkheden om de slijtage te beperken, bleek uit de voorbeelden die de sprekers aanhaalden. Wim Geurts, sales engineer bij Oerlikon Balzers, haalde een voorbeeld aan van VDL Weweler in Apeldoorn, producent van veersystemen voor trailers, trucks en bussen. Voor de productie van het belangrijkste onderdeel van zo’n veersysteem, de veerarm, wordt 20 mm dik verenstaal gebruikt, dat wordt opgewarmd tot zo’n 1000°C. Met ponsnippels worden boutgaten in de veerarm geponst. De nippels zijn van materiaal met werkstofnummer 1.2379 in een diameter van ø30/ø13mm, lengte 110/38mm, met een hardheid van circa 56Hrc. VDL Weweler deed een test met gecoate ponsnippels, onder het motto ‘baat het niet, dan schaadt het niet’. Oerlikon Balzers voorzag de nippels van een Balinit Alcrona PRO coating. Hierdoor werd de levensduur maar liefst vertienvoudigd. Waar ze in Apeldoorn vroeger met een set nippels 700 à 1500 gaten konden ponsen, doen ze er nu dus zo’n 15.000. Geurts: “Een mooi resultaat, dat perspectieven kan bieden aan onze klanten die vergelijkbare toepassingen hebben. Het bevestigt bovendien het belang om continu te blijven zoeken naar innovatieve oplossingen waarmee sneller of goedkoper kan worden gewerkt.”
Keuze juiste coating
Slijtage kent meerdere oorzaken, maar Oerlikon Balzers richt zich met haar coatings vooral op abrasieve (wegslijten oppervlak door mechanische beweging) en adhesieve (aanhechting) oorzaken. “Dat gebeurt aan het oppervlak en daar kunnen we met onze coatings heel wat aan toevoegen”, aldus Geurts.
Daarbij is de keuze van de juiste coating van groot belang. Oerlikon Balzers beschikt over tientallen coatings, die in allerlei combinaties zijn toe te passen. Daarmee zijn er dus oneindig veel mogelijkheden. Een breed spectrum van materialen is coatbaar: warm en koud werkstaal, verenstaal, RVS, brons, et cetera. Ook qua afmetingen kan er veel. Zo is het Pulsed Plasma Diffusion proces ontwikkeld voor het coaten van grote gereedschappen die in de automotive worden ontwikkeld. Maar even goed beschikt Oerlikon Balzers over de compacte Ingenia machine voor het snel, nauwkeurig en flexibel coaten van gereedschappen en onderdelen.
Om de keuze voor een coating te vereenvoudigen, heeft Oerikon Balzers een coatinggids op internet gezet (www.coating-guide.balzers.com).
Selectie gereedschapstaal
Ook application en sales engineer Twan van Rijbroek van Uddeholm kwam met mooie resultaten op de proppen. Zo slaagde Uddeholm erin de standtijd van shreddermessen in de papierindustrie vier keer zo lang te maken, door een overstap van een mangaanstaal naar het gereedschapstaal Caldie.
Van Rijbroek benadrukte uiteraard het belang van de kwaliteit van het gereedschapstaal zelf. Uddeholm produceert gereedschapstaal met een dichtheid van 98 procent en een hoge zuiverheid, dat zeer hoog mechanisch belastbaar is. “Minder homogeen en onzuiverder gereedschapstaal is eenvoudiger en dus ook goedkoper te produceren, maar heeft nadelen qua slijtbestendigheid”, aldus Van Rijbroek.
Ook Uddeholm stelt hulpmiddelen beschikbaar om de keuze van de juiste staalsoort eenvoudiger te maken. De staalproducent heeft een app ontwikkeld, waarin tekenaars, gereedschapsmakers, gebruikers van het gereedschap en inkopers kunnen aangeven welke criteria voor hen het meest van belang zijn bij de staalkeuze, zoals slijtbestendigheid, taaiheid, drukvastheid, corrosiebestendigheid, bewerkbaarheid en polijstbaarheid.
Dieper harden
Wila wil haar klanten productiviteit op de kantbank leveren en schenkt daarom ook veel aandacht aan het slijtage-aspect. Alle kantpersgereedschappen die de fabriek in Lochem verlaten zijn gehard middels CNC-diepharden, een CNC-gestuurd inductiehardingsproces. Dit heeft positieve effecten op de abrasieve slijtage, maar ook op het aanladen van plaatmateriaal op de buigradii.
Toch krijgt Wila ook wel eens klachten. Plaatmateriaal begint bijvoorbeeld uit te stulpen en trekt daardoor sporen in het gereedschap. Daarom hardt Wila tegenwoordig dieper in de groef. “We proberen 70 procent van de flanklengte te pakken”, aldus Peter Timmerije. “Maar we vermijden hardheid onderin, want dan kun je scheurvorming krijgen. We brengen alleen hardheid aan op de plekken waar wij het willen.”
Aanladen verminderen
Soms komen er ook telefoontjes waarbij een gebruiker klaagt dat het gereedschap helemaal is versleten. Meestal blijkt er dan geen sprake te zijn van slijtage, maar van aanladen doordat het buigen van RVS, aluminium of thermisch of elektrolytisch verzinkt plaatmateriaal koudlas op de buigradius veroorzaakt. Het aanlaadprobleem is volgens Timmerije al grotendeels op te lossen door de gereedschappen regelmatig schoon te maken. Ook het gebruik van folie op de plaat helpt, evenals licht inoliën of teflonspray toepassen. “Zorg er ook voor dat de gereedschappen niet beschadigd zijn. Gebruik daarvoor grotere inloopradii, waardoor de plaat meer afrolt dan afglijdt.”
Voorts kan het gereedschap worden voorzien van een coating. Wila heeft daarmee goede ervaringen bij thermisch of elektrolytisch verzinkte plaat. Coaten heeft hier diverse voordelen: geen zink meer op de buigradii, schoonmaken is niet meer nodig, geen tijdverlies, een hogere productiviteit, minder kans op plaatschade en een langere standtijd van de ondergereedschappen. Bovendien gaat de plaat niet vastzitten in de groef, wat vooral belangrijk is bij automatisering met een robot.
Een probleem is wel dat het aanbrengen van zo’n coating de prijs van het gereedschap ongeveer verdubbeld. Dat blijkt voor veel gebruikers een reden te zijn om er van af te zien. Onverstandig, meent Timmerije: “Een coating verdient zich heel snel terug.”
