Stenhårt berg sliter på bergborr

Berg tränger in i borrstiftet och försvagar hårdmetallen. Det visar Ulrik Beste i sin avhandling där han, med en kombination av moderna metoder, undersökt hur nötning av bergborrar går till. Ulrik Beste On the nature of cemented carbide wear in rock drilling ISBN 91-554-5939-0 Abstract Berg betraktas normalt som stenhårt. Trots detta, är det möjligt att krossa berg med slag eller tryck, vilket man gör i gruvor. Vid borrning i berg använder man borrkronor av stål som är försedda med bergborrstift tillverkade av kompositmaterialet hårdmetall. Den unika kombinationen av hårdhet (från keramen wolframkarbid) och seghet (från metallen kobolt) gör hårdmetall till ett oumbärligt material i många olika applikationer, från bildäcksdubbar till kulor i kulspetspennor. Hårdmetallen är hårdare, men framförallt ett mycket segare material än berg är, och därför används hårdmetall för just bergborrstift. Trots dessa goda egenskaper, så nöts hårdmetallstiften vid bergborrning. Detta vill man komma till rätta med, men analys av nötningen är komplex eftersom bergets kvalitet varierar stort. I sin avhandling har Ulrik Beste studerat berg och bergborrar med hjälp av de modernaste mikroskopen och analysutrustningen och sedan beskrivit hur nötningen går till i detalj. Han har undersökt mikroegenskaper hos berg och de speciella reptilhudmönster som uppkommer på bergborrstiften vid borrning i vissa bergarter. Med en ny typ av prepareringsmetod kallad ’’målsökande tvärsnittning’’ avslöjar han att hårdmetallen i bergborrstift utsätts för berginträngning, vilket försvagar materialet. Berginträngningen har även analyserats med en toppmodern utrustning, kallad Focused Ion Beam (FIB). Detta instrument kan beskrivas som en ytterst fin kniv (egentligen en jonstråle), som gör att man kan skära i material i mikroskala. Skärinstrumentet är kombinerat med ett högupplösande mikroskop och har använts för att avslöja de porösa egenskaperna hos det inträngda berget. Ulrik Beste fick Sandvik Coromants Materialstipendium 2002, bland annat för sin preparationsmetod för studier i mikroskop. Avhandlingsarbetet är utfört på Tribomaterialgruppen, Uppsala Universitet. Tribologi är läran och friktion och nötning, namnet kommer av grekiskans Tribos som betyder gnida. Bilder på: http://www.info.uu.se/pressmapp/ulrik1.tif samt http://www.inof.uu.se/pressmapp/ulrik2.tif Figur 1. En typisk bergborr består av en 80 mm stor stålkropp, försedd med stift av hårdmetall. Bergborren på bilden har borrat 18 m i granit och stifttopparna är lätt slitna. Figur 2. Med hjälp av FIB-instrumentet har ett hål gjorts i ett hårdmetallstift borrat i manganmalm. På bilden syns ett snitt genom ett poröst bergparti som trängt ned i hårdmetallen. Observera 5 µm-skalan: strecket är ungefär en tjugondel av ett normalt hårstrå. Avhandlingens titel: On the nature of cemented carbide wear in rock drilling Institution: Institutionen för teknikvetenskaper Disputationen äger rum: Fredagen 7 maj, kl. 10.15 i Siegbahnsalen, Ångströmslaboratoriet. Ulrik Beste kan nås på 018-471 3235, 0705-650899 eller via e-post Ulrik.Beste@angstrom.uu.se