Rostfritt stål har under lång tid varit ett av de mest använda konstruktionsmaterialen. Produkter av rostfritt stål hittar du mer eller mindre överallt – i köksredskap, flygkomponenter och kirurgiska instrument samt inom olja-, gas- och livsmedelsindustrin. Att rostfritt stål används i så många olika tillämpningar kan förklaras av dess viktigaste egenskap – motståndskraften mot korrosion.
Den här typen av material har många namn, så förutom rostfritt stål kanske du har hört rostbeständigt stål, korrosionsbeständigt stål, inox, icke-rostande stål.
Korrosion orsakas av kemiska och fysikalisk-kemiska reaktioner. Det finns olika typer av korrosion.
Rostfritt stål kan delas in i följande kategorier baserat på dess viktigaste funktionella egenskaper:
• Korrosionsbeständigt stål – beständigt mot korrosion under normala förhållanden
• Oxiderings- eller rostbeständigt stål – beständigt mot korrosion vid höga temperaturer i aggressiv miljö
• Värmebeständigt stål eller varmhållfast stål – behåller sina hållfasthetsegenskaper under hög temperatur

Detta betyder att korrosionsbeständigt stål kan anses vara en typ av rostfritt stål. De funktionella egenskaperna för dessa grupper av rostfritt stål avgör vilken sort skärverktyget ska vara tillverkat av. För den som bearbetar rostfritt stål är materialets bearbetbarhet den viktigaste egenskapen. Bearbetbarheten för rostfritt stål varierar beroende på stålets beståndsdelar och struktur. Av den anledningen delas rostfritt stål in i följande typer:
• Rostfritt kromstål
- Ferritiskt stål
- Martensitiskt och ferritiskt/martensitiskt stål
• Rostfritt kromnickelstål
- Austenitiskt och superaustenitiskt stål
- Duplex (ferritiskt/austenitiskt)

Dessutom finns det en separat kategori som kallas utskiljningshärdat rostfritt stål (PH), vilken kan vara både martensitiskt och semi-austenitiskt.
Valet av skärverktyg görs beroende på stålets bearbetbarhet, alltså vilken av dessa kategorier materialet som ska bearbetas tillhör. Vid utformningen av olika skärverktyg är typen av rostfritt stål en viktig faktor för att kunna fastställa skärgeometrin, välja verktygsmaterial (särskilt hårdmetallsort) och fastställa behovet av kylvätska.
Vad gäller bearbetbarheten har ferritiskt och martensitiskt rostfritt stål egenskaper som motsvarar höglegerat stål. ISO 513, som är en standard för skärverktygsindustrin och kategoriserar material i olika grupper, klassificerar ferritiskt och martensitiskt rostfritt stål som ISO P. Austenitiskt stål, duplext stål och PH-stål placeras däremot in i en helt annan grupp. Dessa typer av rostfritt stål är svårbearbetade och klassificeras därför som ISO M.
Bearbetbarheten påverkas även av värmebehandlingen. Vid bearbetning av ISO M rostfritt stål utsätts skäreggen för mycket stora påfrestningar, eftersom materialet är så svårbearbetat.
• Denna typ av stål har dålig värmeledningsförmåga så vid höga temperaturer bildas värmesprickor, s.k. kamsprickor, på skäreggen.
• Det kan också inträffa att det rostfria stålet deformationshärdar vilket leder till plastisk deformation eller urflisningar på skäreggen.
• Material med hög hållfasthet orsakar alltså intensivt utmattningsslitage och skador på skäreggen.
• Materialets tendens att klibba bidrar till löseggsbildning.

I ISO S placeras superlegeringar för höga temperaturer (HTSA), titan och titanlegeringar. I det omfattande utbudet av HTSA finns det järnbaserade legeringar som är värmebeständiga rostfria stål med en bearbetbarhet som lämnar mycket övrigt att önska.
Rostfritt stål utgör alltså en helt egen grupp av konstruktionsmaterial, med stora inbördes variationer avseende beståndsdelar, egenskaper och bearbetbarhet. Vid bearbetning av rostfritt stål krävs det verktyg av olika skärmaterial och med olika skärgeometri som lämpar sig för de tre huvudklasserna: ISO P, M och S.
Industrin efterfrågar allt fler och effektivare verktyg för bearbetning av rostfritt stål, och tillverkare av skärverktyg gör vad de kan för att leva upp till de ökande kraven från industrin. Trots att skärverktygstillverkarna redan har lång erfarenhet av bearbetning av rostfritt stål fortsätter de arbetet med att utveckla nya innovativa metoder och verktyg samt förbättra befintliga lösningar. De senaste produkterna från ISCAR – en av världens ledande tillverkare av skärverktyg – svarar verkligen upp mot dessa förväntningar.

Svarvverktyg
Baserat på all sin erfarenhet har ISCAR tagit fram tre nya spånformare för ISO-svarvskär. Spånformarna – vilka bestämmer profilen för ett vändskärs spånyta – kallas R3M, M3M och F3. Dessa benämningar indikerar de huvudsakliga användningsområdena: grov-, mellan- och finsvarvning av rostfritt stål. De används i både negativa och positiva svarvskär (fig 1). Typiska egenskaper för spånformarna är specialutformad spånavvisare för bättre spånkontroll samt en vågformad yta som motverkar spånhamring. Under konstruktionsfasen har 3D-modellering av spånflödet varit till stor hjälp vid utformningen av spånavvisaren.
Enligt ISCARs experter ger de nya spånformarna både ökad prestanda och förbättrad skärlivslängd. Detta uppnår man tack vare användning av de mest avancerade hårdmetallsorterna samt ISCARs ytbehandling SUMOTECH.
Inom metallbearbetningsindustrin är flerspindliga verktygsmaskiner mycket populära vid tillverkning av små komponenter av rostfritt stål, särskilt medicintekniska produkter och produkter för flygindustrin. De nyligen introducerade vändskären för spårsvarvning och längdsvarvning med den nya NX-spånformaren i ISCARs SWISSCUT INNOVAL-sortiment har utvecklats särskilt för dessa verktygsmaskiner. Denna nya spånformare förbättrar spånkontrollen avsevärt vid bearbetning i rostfritt stål. Även här underlättades arbetet med att ta fram en optimal spånformare genom att simulera spånbildningen med hjälp av 3D-modellering.
För avstickning och spårsvarvning i rostfritt stål har ISCAR lanserat två nya hårdmetallsorter med TiAlN-beläggning (PVD): IC1010 för medelhöga till höga skärhastigheter och IC1030 för låga till medelhöga skärhastigheter.

Roterande verktyg
Ett skärverktygs prestanda är till stor del beroende på dess egenskaper. För borrning i rostfritt stål har målet vid flera av våra senaste utvecklingsprojekt varit att ta fram ett bättre verktygsmaterial, och resultatet är två nya hårdmetallsorter: IC806 och IC5500. IC806 har PVD-beläggning och är särskilt avsedd för borrning av djupa hål i svårbearbetat, värmebeständigt rostfritt stål (ISO S och ISO M). IC5500 har nytt substrat och ny CVD-beläggning och säkerställer hög prestanda vid borrning i ferritiskt och martensitiskt rostfritt stål (ISO P).
Tack vare de imponerande egenskaper som hårdmetallsorten IC5500 uppvisar vid borrning började vi använda den sorten även för vändskär till våra fräsar. Fräsar med runda vändskär (fig 2) har nyligen utökats med helt nya verktyg avsedda för bearbetning av profilytor, särskilt turbinblad. De nya vändskären finns i två versioner. Den första versionen är tillverkad i hårdmetallsorten IC5820 och avsedd för bearbetning av austenitiskt, duplext och utskiljningshärdat rostfritt stål (ISO M och ISO S). Den andra versionen är tillverkad av hårdmetallsorten IC5500 och avsedd för fräsning av ferritiskt och martensitiskt stål (ISO P). Vid användning av sorten IC5500 kan skärhastigheten ökas avsevärt.
En intressant lösning för att öka prestandan vid bearbetning av austenitiskt, duplext och utskiljningshärdat rostfritt stål (ISO M och ISO S) har använts i en nyutvecklad solid hårdmetallpinnfräs med fem skär (fig 3). Konceptet för dessa pinnfräsar bygger på ISCAR CHATTERFREE med variabel delning och olika spiralvinklar. En ny funktion är extraspåret framtill på verktyget som ger en kontrollerad förslitning: Dessa pinnfräsar är tillverkade av en ny hårdmetallsort med PVD-beläggning – IC608. Kombinationen av en vibrationsfri pinnfräs med slitagekontroll i form av ett extraspår i fronten, förstärkt konisk kärna och den avancerade nötningsbeständiga hårdmetallsorten resulterade i en avsevärt förbättrad verktygslivslängd.

Effektiv kylning - en avgörande faktor
Vid bearbetning av svårbearbetat rostfritt stål kan resultatet många gånger optimeras genom en effektiv tillförsel av kylvätska. En bra lösning för att uppnå just detta är TANGSLIT skivfräsar som har börjat användas på marknaden under senare år. TANGSLIT är försett med riktade kylkanaler mot varje skäregg (fig 4). Fräsarna kan köras både med lågt kylvätsketryck (upp till 10 bar) och högt kylvätsketryck (upp till 340 bar). De ökar skärhastigheten med upp till 50 % och säkerställer effektiv spånavgång och förbättrad ytfinhet.
För att möta den ökande efterfrågan vad gäller bearbetning med kylvätska under högt tryck tog ISCAR fram nya adaptrar med invändiga kylkanaler för gängning. Adaptrarna har mycket kostnadseffektiva vändskär med 10 skärkanter.
Skärverktygstillverkarna måste ta behovet av effektivare verktyg för bearbetning av rostfritt stål på allvar. Avgörande för utvecklingen på området och den enda vägen framåt är kompetens, omfattande expertkunskaper och ett innovativt förhållningssätt. ISCAR har för avsikt att fortsätta bedriva utvecklingsarbetet med detta förhållningssätt även i framtiden.

fig 1


fig 2


fig 3


fig 4