2012 cena 3

roèník: V. • 3/2012 • cena 3 €

Galvanovna Bomex – kvalitní povrchové úpravy kovù Niklování - Chromování - Eloxování - Zinkování - Cínování

www.bomex.cz - ètìte na stranì 6 - 7

www.mogul.sk [email protected]

PRIEMYSELNÉ OLEJE • • • • • • • • • • • •

oleje hydraulické oleje kompresorové oleje turbínové oleje ložiskové oleje antikorózne oleje rezné oleje pre klzné vedenia oleje pre kalenie a prenos tepla oleje elektroizolaèné oleje priemyselné prevodové obrábacie kvapaliny plastické mazivá

INOVÁCIE - KVALITA - SERVIS Distribuèné sklady : Luèenec, Zvolenská cesta 3132, +421 47 433 0917 Hradište pod Vrátnom, U ihriska 300, +421 34 658 1202

www.mogul.sk

[email protected]

Vážení čitatelia, technický pokrok prináša niekedy neočakávané zvraty a zdanlivo nepostrehnuteľné a nevýznamné zmeny. Nie je to napr. tak dávno, čo v oblasti strojárstva bol dôraz kladený predovšetkým na mechanické vlastnosti súčiastok a nástrojov. Pevnosť, tvrdosť, húževnatosť a iné charakteristiky materiálu boli dominantnými parametrami, ktoré zaujímali teóriu a prax. Vyvíjali sa nové vysoko pevné materiály s lepšou kombináciou úžitkových vlastností, optimalizovali sa postupy tepelného a chemicko – tepelného spracovania, nerezové ocele sa postupne stali štandardom v rôznych oblastiach priemyslu, do popredia sa dostávali keramické materiály, plasty, prášková metalurgia. Bol to logický odraz doby, ktorá diktovala požiadavky predovšetkým v súvislosti s bezpečnosťou veľkých konštrukčných celkov, ako sú atómové elektrárne, dopravné prostriedky, kozmické lety, gigantické ťažobné zariadenia, mosty, obrovské žeriavy a pod. Otázka znie: zmenilo sa niečo v tomto smere na začiatku 21. storočia? Odpoveď je naporúdzi. Áno, zmenilo a nie málo. Dá sa povedať, že vysoké nároky na mechanické charakteristiky materiálov síce ešte gradovali, predsa je tu však jeden povšimnutia hodný rozdiel. Stredobodom záujmu sa stal povrch a jeho vlastnosti. Pre ilustráciu stačí jeden príklad: Požadovaná protikorózna odolnosť sa nemusí dosiahnuť iba voľbou drahých Cr – Ni – Mo nerezových ocelí, ale aj vhodnou úpravou exponovaného povrchu klasických konštrukčných zliatin. Podobne je to napr. s opotrebením. Dnes sa bežne na funkčné povrchy nástrojov a súčiastok cieľavedome nanášajú metódami PVD alebo CVD odolné povlaky na báze Ti - N, príp. iné kombinácie prvkov, schopné zásadne zvýšiť trvanlivosť a životnosť súčiastok a nástrojov. Výhoda nespočíva iba vo funkčnosti, ale aj v priamej úspore energie. Je totiž rozdiel v množstve spotrebovanej energie napr. pri objemovom kalení a pri parciálnom ohreve funkčného povrchu. Je dobre, že vývoj sa uberá týmto smerom. Je to najmä dôsledok ekonomického a ekologického tlaku, ktorý núti hľadať nové technológie, materiály a postupy výroby. Vážení čitatelia, redakciu časopisu Tribotechnika teší, že je to aj vďaka pokroku v oblasti tribológie. Aj toto aktuálne číslo je logicky zamerané na povrchové úpravy a súvisiace technológie. Je toho veľa, čo sa v tejto oblasti udialo a určite deje aj u vás vo firmách či na výskumných a vývojových pracoviskách. Radi preto uverejníme vaše príspevky, praktické aplikácie a hlavne novinky. Časopis Tribotechnika je vám k dispozícii. Zároveň si Vás dovoľujeme pozvať na návštevu našej expozície počas Medzinárodného strojárskeho veľtrhu 2012 v Nitre. redakcia časopisu TriboTechnika

Časopis TriboTechnika vydáva: Vydavateľstvo Techpark, o. z.,registrácia vykonaná 22. 10. 2003 pod č. VVS/1–900/90–22538 Redakcia: TechPark, o. z., Pltnícka č. 4, 010 01 Žilina, Slovakia Tel.: +421 41 500 16 56 – 8, Mobil: 0905 206 227 E–mail: [email protected], [email protected], www.tribotechnika.sk Šéfredaktorka: Ing. Dana Tretiníková, e-mail: [email protected] PR a marketing: Mgr. Zuzana Augustínová, e-mail: augustínová@techpark.sk Redakcia: Ladislav Repčík, e-mail: [email protected], Miriam Magáthová, e-mail: [email protected] Grafika: Grafické štúdio vydavateľstva TechPark Žilina Rozširuje: Vlastná distribučná sieť, MEDIA PRINT KAPA Bratislava ISSN 1338–0524

TEMAT I

CKÉ O Nové t KRUHY rendy v KONFE riaden Najlep í úd RENCI šia E Inform prax v prevá ržby ačné sy dzke a ú stémy d Plánov r ž b e údr an Predikt ie údržby a o žby dstávo ívna úd k rž Inovatí vne tec ba a diagnos tika h Bezpeč nológi eú no Energe sť a ochrana držby tický m zdravia anažm Zlepšo ent va Údržba nie výkonnos a životné pro ti s infraštr uktúry pracovníkov tredie

Záujem o účasť oznámte na e-mailovej adrese: [email protected] kde môžete získať kompletnú pozvánku

Pozývame Vás v dňoch 29. - 30. 5. 2012 na 12. ročník medzinárodnej konferencie

Národné fórum údržby 2012 konanej pod záštitou Ministerstva hospodárstva SR

na Štrbskom Plese Slovenská spoločnosť údržby Koceľova 15 815 94 Bratislava Slovensko

Obsah: Chemické niklování z produkce firmy BOMEX – 1. část ....................................................................................... 6, 7 Chemické odlakování rychle, ekonomicky a ekologicky ......................................................................................8, 9 Mazání velkých vozidlových vznětových motorů .............................................................................. 10, 11, 12, 13 Syntetické obrábìcí kapaliny bez obsahu boru .......................................................................................... 14, 15, 16 Aditiva v motorových olejích ................................................................................................................................... 16, 17 C.C.JENSEN A/S (CJC) DENMARK - Znalosti prináší profit ....................................................................... 18, 19, 20 Workshop Tribológia a tribotechnika .................................................................................................................... 20, 21 Čistota motorové nafty ............................................................................................................................................. 22, 23 Filtrace moderních hydraulických a mazacích olejů neobsahujících zinek a popel ............... 24, 25, 26, 27 Plovoucí částice drahých kovů jako lovci bakterií světová novinky od firmy MOTOREX ...................................................................................................... 28, 29, 30, 31 Tribotechnika v praxi .......................................................................................................................................................... 31 Ekologické maziva na bázi esteru - vysoké technologické a ekologické požadavky ............ 32, 33, 34, 35 Obtížně odmastitelná maziva .......................................................................................................................... 36, 37, 38 Centrální mazání + mazací technika = CEMATECH ................................................................................................. 39 Vibrodiagnostika – nástroj spoľahlivosti rotačných strojov ...................................................................... 40, 41, 42 Zařazení tryskání do výroby před a za svařením ............................................................................................... 42, 43 Zinkolamelové povlaky .............................................................................................................................................. 44, 45 Zlepšení tribologických vlastností kompozitních povlaků pomocí polymerních částic .................... 46, 47 Další vývojový krok nízkotlaké cementace - PreNitLPC® ................................................................................ 48, 49 Vlastnosti Ni-P povlaků vyloučených elektrolyticky ........................................................................................ 50, 51 Hraničné hodnoty nasýtenia vlhkosti v mazacích olejoch .............................................................. 52, 53, 54, 55 Laserem nanesené práškové povlaky ............................................................................................................ 56, 57, 58 Možnosti zvýšení životnosti nástrojů pro plošné tváření ......................................................... 58, 59, 60, 61, 62 Hodnocení kvalitativních parametrů mikrolamelových povlaků ........................................................ 63, 64, 65 VIENNA-TEC 2012 - ohňostroj inovací a průmyslových technologií .......................................................... 66, 67 Aplikácie nových PVD povlakov TripleCoatings3® .................................................................................................. 69 Poohliadnutie za... ............................................................................................................................................................. 70

3/2012

TriboTechnika

Chemické niklování z produkce firmy BOMEX Galvanovna Bomex slouží stovkám malých, středních a velkých firem. Neustálým zlepšováním výrobních procesů nabízí dokonalou kvalitu povrchových úprav. K zajištění kvality je zařízení podrobováno pravidelně plánované údržbě a lázně průběžným kontrolám a regeneracím. Firma Bomex nabízí nanášení různých druhů povrchových vrstev v rozmanitých variantách na několik základních materiálů. V následujícím seriálu si postupne představíme přehled nabízených technologií a možností povrchových úprav vzhledem k použitému základnímu materiálu. Chemické niklování je autokatalytická reakce, používána k nanesení slitiny niklu a fosforu na základní materiál. Na rozdíl od galvanických procesů, při chemickém niklování není potřebný elektrický proud k nanesení vrstvy. Výhodou tohoto procesu je rovnoměrná tloušťka pokovení i na dílech složitého tvaru, ve většině případů tak není zapotřebí následné obrábění dílů, jako je tomu například u tvrdého chromování. Nanesená vrstva má vysokou korozní odolnost díky své nízké pórovitosti a může být následně tepelně vytvrzena až na 1000 HV. Chemický nikl je používán v mnoha různých aplikacích a především tam, kde je potřeba vysoké tvrdosti a korozní odolnosti. Chemické niklování s vytvrzením je v některých aplika-

6

cích možné použít jako náhradu za tvrdé chromování. Bomex vlastní linku na chemické niklování s největšími vanami v Česku. Vlastnosti povrchu vrstva i na nepravidelných dílech, nevyžaduje další broušení · Tvrdost po pokovení 570-660 HV (53-58 HRc) · Možnost vytvrzení až na 1000 HV (69 HRc) · Výborná korozní odolnost daná nízkou porézností nanesené vrstvy · Vysoká otěruvzdornost · Vrozená kluzkost povrchu, statický součinitel tření s ocelí: 0.13 s mazivem, až 0.4 bez maziva · Pololesklý až lesklý vzhled · Povrch není toxický, vhodný pro zdravotnický a potravinářský průmysl · Nízká absorbnost vodíku, přibližně 1/5 v porovnání s elektrolytickým niklováním a 1/10 v porovnání s tvrdým chromováním · Dobrá smáčivost olejem Vrstvy: 3 – 80 µm Rozměry dílů: délka až 2.3 m, maximální hmotnost 250 kg Základní materiály: ocel, litina, hliník a jeho slitiny, mosaz, měď Použití Chemické niklování se používá v mnoha průmyslech a aplikacích díky svým vlastnostem, jako jsou korozní odolnost, tvrdost, otěruvzdornost a netoxičnost. Několik příkladů jeho použití: · Strojírenský průmysl: hřídele, válce, slévárenské formy a nesčetné množství dalších částí · Automobilový průmysl: brzdové písty, spony, díly do převodovky, atd. · Naftový, plynový a chemický průmysl: příruby, trubky, čerpadlové komponenty, ventilová tělesa, atd. · Nesčetné množství dílů do elektrotechnického, leteckého, potravinářského a dalších průmyslů -red· Rovnoměrná

DOKONALÁ KVALITA POVRCHOVÝCH ÚPRAV CHEMICKÉ NIKLOVÁNÍ

TVRDÉ CHROMOVÁNÍ

ELOXOVÁNÍ

CÍNOVÁNÍ

ZINKOVÁNÍ

BOMEX - CZ s.r.o. Jasenice 795 75501 Vsetín

Tel.: 00 420 571 803 363 Fax: 00 420 571 803 377 E-mail: [email protected]

www.bomex.cz

3/2012

TriboTechnika

Chemické odlakování rychle, ekonomicky a ekologicky Stoprocentní kvalita povrchové úpravy a nulová zmetkovitost je cílem každého výrobce. Tento cíl je ale prakticky nedosažitelný, tudíž nastává problém, jak opravit vadnou povrchovou úpravu. V lakovnách se navíc kromě opravy zmetků jedná i o odlakování dílů pro repasi, odlakování závěsů, háčků a případně i maskovacího materiálu. Zařízení pro odlakování bývá často kvůli svému „negativnímu vlivu“ na okolí umístěno v nepříliš viditelných místech výroby nebo se, ještě raději, provádí externě. Pro chemické odlakování nabízí Atotech CZ, a.s. dvě řady inovativních produktů, které poskytují ekologické a zároveň vysoce ekonomické řešení odlakování: Master Remover a Recover. Odlakovače Master Remover Odlakovače Master Remover firmy Atotech byly uvedeny na trh v roce 2007, vynikají všemi výhodami chemických odlakovacích lázní, ale díky svému složení vyhovují všechny dnešním požadavkům na ekologicky šetrný provoz. Lázně vynikají i bezkonkurenční rychlostí odlakování a prakticky neomezenou životností lázně.

Obr.1: Odlakovače Master Remover si poradí rychle a ekologicky s libovolně silnou vrstvou laku

Nejpoužívanější lázeň z řady, Master Remover 4500, je tvořena emulzí nezávadného organického rozpouštědla s alkalickou směsí hydroxidů a tenzidů. Tato emulze tak za tepla dokáže odstraňovat nejrůznější laky rychlostí 3 - 10 μm

8

(při 40 – 70 °C) za minutu. Odlakování dílců s vrstvou práškového laku cca 80 - 100 μm je tak záležitostí

Obr. 2. : Pracoviště pro odlakovací lázeň Master Remover 4500

minut, maximálně půl hodiny. Ovšemže na trhu existuje řada přípravků, které pracují za studena, v nabídce je má i Atotech, ale u žádného z nich nedosáhnete tak vysoké rychlosti odlakování. Nevýhodou této lázně je omezení použitelnosti na ocel, železo, mosaz a slitiny hořčíku, nelze jí tedy použít na hliník nebo zinek. Obrovskou výhodou je prakticky neomezená životnost lázně. V ČR je v provozu lázeň již od roku 2007 a to bez nutnosti její výměny. Master Remover způsobí rozpad laku na drobné částečky, které lze snadno odfiltrovat, případně je lze nechat usadit na dně a odstranit při občasném čištění vany. Lázeň není citlivá na vodu, naopak zakládá se částečně z vody. Koncentrát se nelikviduje a oplachové vody neobsahují nebezpečné látky a tak je lze bez problémů likvidovat na ČOV. Master Remover představuje z hlediska bezpečnosti práce a ochrany zdraví ideální alternativu k běžně používaným technologiím jakými je pyrolýza nebo tryskání. Na dílcích nezůstávají po odlakování žádné zbytky

TriboTechnika

laku, takže je lze obvykle zavěsit na začátek lakovací linky a provést novou povrchovou úpravu. Díly máte také vždy pod kontrolou a lze tak předejít jejich poškození při přepravě a manipulaci v externí odlakovně. Ve spolupráci s externími dodavateli zařízení dodává Atotech lázeň s kompletním odlakovacím pracovištěm a to mnohdy za cenu, která se Vám díky dlouhé životnosti lázně vrátí nejpozději do roka. Master Remover se vyplatí každému, kdo za externí odlakování utratí více než cca 250 000 Kč ročně, případně tomu, kdo ocení okamžité odlakování bez nutnosti převozu dílců k odlaku. Odlakovací technologie Recover Novinkou v portfoliu je technologie Recover pro odlakování cenných dílců, především z hliníku nebo slitin barevných kovů. Tato technologie byla původně určená k odlakování leštěných hliníkových ráfků, ale umožňuje i odlakování jakýchkoliv drahých dílců, do kterých bylo inObr. 3: Absolutně zachovaný vestováno značné vysoký lesk po odlakování množství prostředv lázni Recover ků před závěrečnou povrchovou úpravou lakováním. Výhodou je absolutní zachování povrchové úpravy, ať již se jedná o galvanizovaný povrch nebo povrch leštěný do vysokého lesku. Díky tomu, že nemůže dojít k žádnému napadení základního materiálu, je tato technologie schválena například Fordem (schválení WSS-M2P109-B) jako jediná možná metoda pro odlakování hliníkových ráfků. Chemické přípravky lázně Recover neobsahují nebezpečné látky, tudíž provoz této technologie je vysoce ekologickým. Rychlost odlaku je také vysoká, kolem 3 - 5 µm za minutu, takže odlakování dílce je zpravidla otázkou cca 60 - 90 minut. Přípravky Recover dodáváme spolu s celým výrobním zařízením, takže ručíme za 100-procentně bezproblémový provoz odlakovacího pracoviště.

Závěr Odlakovací lázně Master Remover z portfolia firmy Atotech přinášejí v porovnání s konkurenčními produkty několik podstatných výhod: · Vysoká rychlost odlakování všech typů práškových laků, KTL i mokrých barev a to rychlostí až cca 10 µm za minutu · Nenapadá základní materiál, materiál neztrácí mechanickou pevnost · Aplikace ponorem i postřikem, lze i jednoduše vložit do linky (např. pro KTL) · Odlakované dílce není potřeba dočišťovat, lze je ihned znovu nalakovat · Bez fenolu, chlorovaných rozpouštědel a dalších toxických látek · Dlouhá, prakticky neomezená životnost lázně, a tím pádem i úspora nákladů na likvidaci odpadních vod. · Provozní zkušenost - několik let bez výměny lázně · Snížení celkových provozních nákladů na odlakování Odlakovací technologie Recover přináší: % odlakování cenných dílů bez sebemenšího poškození základního materiálu a bez ztráty lesku výrobku · Bez použití toxických rozpouštědel nebo jiných nebezpečných látek · Vysoká rychlost odlakování · Určeno především pro velkokapacitní odlakování hliníkových ráfků, střešních nosičů a dalších autodílů, lakovaných dílců domácích spotřebičů a dalších výrobků, které prošli před lakováním drahou povrchovou úpravou Ing. Roman Konvalinka, Atotech CZ, a.s. · 100

english abstract Master Remover and Recover – Atotech's sustainable paint removal technologies offer many cost, process and environmental advantages over alternative paint removal techniques. Master Remover efficiently removes E-coats, wet paints and powder coatings from multiple metal substrates. Recover is a highly effective stripping process designed for the removal of organic coatings from all materials in just one cycle while preserving the metallurgical and visual properties of the substrate.

9

3/2012

3/2012

TriboTechnika

Mazání velkých vznětových motorů rallyových trucků Tatra Již od dob, kdy automobily byly ještě v plenkách, je zavedenou praxí prověřovat konstrukční opatření na automobilech v nejnáročnějších podmínkách. Když to bylo možné, inovovaná automobilní technika se nasazovala na různé druhy závodů. Konstrukční opatření, která přežila zkoušku v náročných podmínkách, sloužila jako předloha pro zavedení do sériové výroby. Toto platí do dneška v ještě větší míře. Kolotoč konkurence běží stále rychleji a třeba zkoušet stále v náročnějších podmínkách avšak za kratší dobu. Potřeba neustálého zvyšování výkonů motorů využívá fenomenu závodění i v oboru kamionové techniky. Závodění přináší velké množství otázek z hlediska technických řešení. Vývojové práce na motoru dnes nemůže dělat jeden člověk. Na druhé straně, omezené finanční zdroje českých závodníků neumožňují zadat drahý vývoj přímo výrobci motoru. Řešením je účast nadšenců z řad specializovaných odborníků z jednotlivých technických disciplín. Osob podílejících se z technické stránky na vývoji úspěšných českých kamionů je mnoho. Každý odborník přispívá svým dílem. Je třeba říci, že úspěšný vývoj pro-

Tatra T. Tomečka,vítěze Africa Eco Rally 2012

vedený na komerčním motoru pro závodní účely není samoúčelný jen pro závodníky,má široké 10

využití mezi veřejností-uživateli obdobných motorů, ale i přímo v řadách výrobců a jejich servisních sítí. Autoři tohoto příspěvku představují klíčové postupy, kdy byla analyzována data a posléze realizována technická řešení z pohledu chlazení a mazání na vozidlech Tatra 815 osazených rozdílnými motory: vzduchem chlazený motor Tatra a vodou chlazený motor Caterpillar. Řešení přinesla úspěch a někdy i zklamání, ale vždy představovala špičku inženýrských dovedností v českých i světových měřítcích. Dakar, prubířský kámen Kdo dlouhodobě sleduje špičkový světový závod, jakým rally Dakar bezesporu je, pak bude určitě souhlasit, že tento závod je dnes z hlediska úrovně technických inovací na zúčastněné technice jedním z určujících ve vývoji automobilní techniky. Je to způsobeno mnoha faktory: § neustálý růst popularity a publicity závodu vytváří enormní požadavky na kvalitu technických řešení pro závod; na druhé straně, úspěch znamená obrovskou reklamu pro tým či značku, § na týmy je tak vytvořen tlak na výkonnost a zároveň enormní spolehlivost techniky, § cesta: pokus / omyl zde není možná tak jako např. u okruhových závodů, na jedné straně z důvodů časových, na druhé pak z hlediska financování. Jen samotná přihláška na závod stojí milion o dalších milionech v technice nemluvě. Z českých vývojářských pracovišť je nejdéle fungujícím nezávislým vývojářským pracovištěm vývojová sekce AMK Sunoco Racing Team , která již 15 let dodává řešení z pohledu mazání a chlazení závodním týmům z ČR a SR. Za dobu své historie, v oboru kamionů, vývojáři Sunoco Racing Teamu

TriboTechnika

zaznamenali mnohé úspěchy s týmy a jezdci, jako Karel Loprais, vítěz Dakar 1994, 1995, Tomáš Tomeček, 2. místo Dakar 2004, vítěz Africa Eco Race 2011,2012, André Azevedo a Jaromír Martinec, několikanásobní medailisté Dakaru.

Technická data Tatry Marka Spáčila pro sezonu 2012: TTD Tatra 815 4X4 DAKAR - Marek Spáčil

Typ

TATRA 815-2C0R45 4x4.1 - Variant Kit

Motor

Caterpillar C-13, kapalinou chlazený šestiválec o objemu 12,5 litrů, přeplňovaný jedním turbodmychadlem s mezichladiči plnícího vzduchu, výkon: cca 950 hp, točivý moment: více než 3300 Nm

Převodovka

manuální desetistupňová převodovka TATRA 10 TS210 + dvoustupňový sestupný převod TATRA 2.30 TRS s možností řazení za jízdy (20 převodových stupňů)

Podvozek

klasická „tatrovácká“ koncepce s centrální nosnou rourou a výkyvnými polonápravami, obě nápravy odpruženy vzduchovými vlnovce, doplněnými na každé polonápravě dvojicí tlumičů Reiger

Pneumatiky

14.00 R20 Michelin XZL / Pirelli PS 22 Pista 14x20", centrální dohušťování

Palivové nádrže

objem 900 litrů

Rozměry

rozvor náprav: 4290 mm, délka: 6100 mm, výška: 3200 mm, šířka: 2500 mm

Maximální rychlost:

cca 170 km.h-1

Spotřeba

v těžkém terénu přes 100 l / 100 km

Nástavba

tvořena hliníkovými profily, povrchové panely jsou vyrobeny z karbonu. Uvnitř nástavby je povinný ochranný rám

Praktická část - predstavení vozidel, motorů a opatření, roky 2008 -2012 Marek Spáčil, Czech Dakar Team - vůz LIAZ: Vozidla LIAZ – vzhledem k stáří vozidel, byly prováděny velmi specifické diagnostické zásahy s následnými velmi netradičními řešeními. Motory byly vystřídány a odladěny od tří výrobců. Hlavní agregáty se zásahy z hlediska výkonnosti/ spolehlivosti: motor Tedom, motor Deutz, převodovka ZF, náprava Rába. Přes veškerou snahu se ukázalo, že bez dlouhodobého ladění, změn v typech agregátů a systémů, není možné pomýšlet na kýženou metu-vítězství. Problém mj. s nápravami Rába byl neřešitelný. Nedostatek náhr. dílů na nápravu Rába rozhodl o odstoupení ze závodu z dobré pozice! A tak bylo rozhodnuto přejít na osvědčenou platformuvozidlo Tatra. Vůz Tatra 815 - pro dosažení vyššího výkonu a kroutícího momentu, s přihlédnutím k dobrým zkušenostem Tatry a týmu Karla Lopraise, bylo rozhodnuto zabudovat vodou chlazený motor Deutz. Tato volba však odhalila problémy, které zástavba do tradiční platformy Tatra přináší: Problematické poměry v odvodu tepla z motoru. § 2010: motor Deutz - problémy s chlazením, přehřívání, vyústily při závodě v zadření motoru. Protože politika dodavatele motoru neumožnila blíže lokalizovat příčinu (motor odvezl a odmítl účast vlastníka při revizi) bylo opět rozhodnuto změnit typ motoru. Volba padla na robustní a spolehlivý motor Caterpillar. § 2011: motor CATERPILLAR C-13 (13 litrů), výkon 950 hp, kroutící moment 3 300 Nm, max. otáčky 2 400 min-1- změnou je nová dvoulamelová spojka SACHS, přepracovaný systém chlazení - motor absolvoval jen 3 etapy, pak havárie vozu; motor s hodnocením: bez nejmenšího problému. A tak do sezony 2012 vozidlo šlo v konfiguraci shodné s tou z roku 2011. Tomáš Tomeček, Letka Racing Team, vůz Tatra 815 Ing. Tomáš Tomeček je tatrovák. Od začátku své závodnické kariéry v r. 1991 upravuje a pilotuje pou-

Technická data Tatry Tomáše Tomečka pro sezonu 2012: TTD Tatra 815 DAKAR - Tomáš Tomeček , Livescore

Typ:

Tatra 815-2T0R45 4x4.1 VK (Varian Kit), homologace FIA: T4-4063 02/01 VK

Motor:

Tatra, 12V, 19 000 cm3, vzduchem chlazený, 2x Turbo + mezichladič plnícího vzduchu

Převodovka:

Tatra 14 TS 210 L - 20 stupňů

Podvozek:

páteřový rám s centrální nosnou rourou a výkyvnými polonápravami Tatra, 4 teleskopické tlumiče Ateso na každé nápravě, odpružení vzduchovými vlnovci - obě nápravy

Pneumatiky:

14,00 R20 XZL Michelin

Rozměry:

rozvor náprav: 4090 mm, šířka vozu: 2500 mm, výška vozu: 3100 mm, délka vozu: 5900 mm

Maximální rychlost:

155 km.h-1

Spotřeba:

v terénu 100 ÷ 120 l / 100 km

11

3/2012

3/2012

TriboTechnika

ze 100 %-ní vozidla Tatra. Jeho technické znalosti se projevily v jeho angažování do týmu Karla Lopraise, s nímž v 90-tých letech dosáhl i na metu nejvyšší na Dakaru. Po ukončení angažmá automobilky Tatra na závodění, zakládá vlastní závodní tým. Jde cestou evoluce agregátů Tatra. Tedy především vývoj a výkonostní evoluce vidlicových,vzduchem chlazených motorů Tatra. Jím připravený závodní kamion Tatra 815 používá i tým Petrobras s jezdci André Azevedem a ing. Ja-romírem Martincem. Vozidla Tatra v období 2008-12 Vývojové zásahy bez rozlišení týmové příslušnosti byly provedeny zejména na těchto agregátech: motor Deutz, motor Caterpillar, převodovka hlavní Tatra, motor Tatra, převodovka redukční Tatra, brzdový systém. Vývoj mazání motoru vozidla Tatra, léta 2009 2011 To jak je sériový motor konfigurován z výroby, představuje v současné době evoluční optimum. Proto je možné každoroční navyšování výkonu cestou zvyšování plnících tlaků na turbodmychadlech a akceptaci vyšších provozních teplot v motoru. Okolo teplot se točí vše. S ohledem na závodníkovy preference, které jsme jako maziváři museli vzít v úvahu při analýzách a návrhu optimální formulace oleje byly stanoveny priority při konfiguraci nejvhodnějšího mazacího oleje pro motor: § vysokoteplotní viskozita, § bod vzplanutí, § síla mazacího filmu, § pevnost mazacího filmu, § odolnost proti pěnění, § oxidační stabilita. Regulační systémy motoru Tatra Problematika regulačního systému mazacího okruhu oleje motoru Tatra. Motor Tatra je z konstrukčního hlediska nesmírně flexibilní. Umožňuje kvalifikovanému technikovi množství zásahů. To však zároveň nese i břímě dlouhých analýz, aby se eliminovalo riziko špatného rozhodnutí. Hlavní regulační prvky chladícího a mazacího systému motoru Tatra a jejich limitní data, které je třeba vzít v úvahu při návrhu konstrukčního prvku, mazacího oleje: § pojistný ventil olejového čerpadla - otevírá v 700 kPa, § obtokový ventil čističe oleje - otevírá v 210 kPa,

12

§ otvírací ventil odstředivého čističe - otevírá v 190 kPa, § elektronická regulace chlazení, § pojistný obtokový ventil chladiče oleje - otevírá v 240 kPa, § přepouštěcí šoupátko s termostatem, § přepouštěcí a pojistný ventil na hlavním kanálu otevírá v 120 kPa, redukční tlak 400 kPa, § pokud je instalováno topení, instalace dalších 2 regulačních ventilů. V předchozích sezónách byl nasazen sériový motorový olej Sunoco typu SAE15W40. Z hlediska opotřebení nevykazoval motor žádné problémy. Nicméně hodnoty tlaků oleje při provozu na nejvyšších hodnotách kroutícího momentu, a tedy na nejvyšších teplotách oleje, se již dotýkaly hranice, pod níž nelze jít bez rizika poškození motoru. Protože ale na trhu s oleji nebyl žádný, splňující technické požadavky jak jsme je specifikovali (a mj. klíčovým problémem byla nedostupnost technických dat různých olejů) padlo rozhodnutí jít do návrhu zcela nového typu oleje pro motor, šitého na míru Tatře. Nechat stávajíci osvědčený olej? § jaký dopad bude mít kardinální změna typu zákl. oleje (rozdíl u 15W40 / 5W50 resp. HC-1 / HC2/HC-3, resp. API base oil 2 / 3), § cena - zásadní změna formulačního vzorce i viskozitního rozsahu si vyžádá rozsáhlé zkoušky na laboratorních a zkušebních pracovištích v USA, Belgii, ČR. Je ve hře příliš mnoho (cena závodního motoru, čas-Dakary se jedou 1/rok) § Pokud budeme preferovat parametry oleje dle bodu 2.2 a nasadíme olej s nedostatečnou aditivací, jaká by normálně odpovídala vznětovému motoru kamionu a je vyzkoušená, je ústupek ve formulaci (TBN, antioxidanty, disperzanty, detergenty) akceptovatelný, vyváží ho zlepšení viskozitních parametrů? Po podrobných analýzách v laboratořích a následných diskusích o typech olejů padajících v úvahu, byly zvoleny varianty, slibující naplnění požadavků, avšak každá s důrazem na jinou hlavní vlastnost oleje. Pak bylo přikročeno k vlastnímu testování na motoru. Výsledky těch nejdůležitějších testů-závislosti teploty oleje a tlaku oleje při určitých otáčkách motoru, shrnuje na straně 13 uvedená tabulka a graf. Výsledkem bylo konstatování, že zvolený olej viskozitního rozsahu SAE 15W50 na bázi hydrokrakovaného základového oleje typu HC3

TriboTechnika

a specifického aditivačního složení by měl tím olejem, který by měl zajistit bezproblémovou funkci motoru Tatra i za podmínek dalšího navýšení přeplňovacích tlaků. Výběr alternativ mazacího oleje Pro výběr byly zužitkovány dlouholeté zkušenosti nejen ze závodů, ale i z provozu běžných vozidel v autodopravách. Výhodou bylo to, že motory Tatra se z dlouhodobého pohledu nemění, a tak zkušenosti s různými režimy (zajímaly nás především ty kritické) bylo možné aplikovat v tomto případě. Skupina Viskozitní základ. třída SAE oleje

max., CCS (cP)

Kinematická Kinematická viskozita viskozita 40 °C (cSt) 100 °C (cSt)

HC 3

5W50

6600 (-30 °C)

118

19

HC 2

15W40

7000 (-20 °C)

115

15

HC 1+3

10W40

7000 (-25 °C)

88

13.7

Výše vidíte porovnání viskozit několika variant formulí mixů olejů ze zdroje SUNOCO pro motor Tatra.

Obr.1 Graf závislosti teploty a tlaku oleje na otáčkách motoru

Motor Tatra - výsledky měření tlak / teplota oleje - porovnání stavu 2010/2011: Shrnutí k návrhu nového motorového oleje pro vysokovýkonný motor Tatra V12: § teplota oleje 2011 je vyšší než u 2010 - je to zapříčiněno zvýšením tlaku na 2. stupni přeplňování → důsledek zvyšování výkonových parametrů motoru, § přesto se podařilo udržet viskozitu na lepších hodnotách, než u varianty 2010 § závěr pro uvolnění do provozu - zvolený typ nového olejového mixu pro mazání motoru SAE 5W50 se jeví jako správný.

Závěr Teprve závody v roce 2012, tedy Dakary 2012, tj. Africa Eco Race 2012 a jihoamerický Dakar 2012, měly ukázat, zda jsme při vývoji vykročili správným směrem. Jaký byl výsledek? Tomáš Tomeček vyhrál Africa Eco Race 2012 v kategorii kamionů (v celkovém hodnocení skončil třetí) a André Azevedo s kopilotem Jaromírem Pozn. Teplota ° C Teplota ° C Martincem absolvovali úspěšně jihoamerický rok 2010 rok 2011 Dakar. málo zahřátý A mazání motorů? 127 116 olej u 2011 Rovněž s ním nebyl sebemenší problém! 130 125 Všechny naše motory 128 ukončily závody bez 128 známek nadměrného 127 130 opotřebení. ing. Tomáš Tomeček, 126 131 Letka Racing Team, ČR 126 131 ing. Petr Chytka, CSc., Sunoco Racing Team 126 131 Klub AČR, Jihlava

Měření Poté, co padlo rozhodnutí o tom, že nejvhodnějším bude olej s viskozitním rozsahem dle SAE 5W50, a po upřesnění formulačního vzorce, byla provedena série zkoušek. Následně byla provedena porovnání původního stavu s nově navrhovaným.

Otáčky

Tlak MPa

Tlak MPa

rok 2011

rok 2010

2400

0,42

0,255

2200

0,385

0,235

2000

0,365

0,235

1800

0,325

0,22

1600

0,28

0,215

1400

0,255

0,21

1200

0,24

0,2

13

3/2012

3/2012

TriboTechnika

Syntetické obráběcí kapaliny bez obsahu boru Špičkové technické vlastnosti a vysoký výkon jsou dnes samozřejmé požadavky na vodou mísitelné obráběcí kapaliny. Nadstandardní obráběcí kapaliny dále vykazují mimořádnou životnost jako významný benefit pro zákazníka. Skutečně prvotřídní obráběcí kapalina navíc musí ve své formulaci obsahovat chemické látky vykazující minimální negativní vlastnosti z hlediska hygieny a ekologie. Syntetické obráběcí kapaliny, které neobsahují minerální oleje, převyšují všechny uvedené požadavky, zejména pak v případě, že ve své chemické formulaci neobsahují sloučeniny boru. Vodou mísitelné obráběcí kapaliny můžeme rozdělit na dvě velké skupiny - na dnes převažující mikroemulze s nižším obsahem minerálního oleje a na syntetické roztoky zcela bez minerálního oleje, představující nejmodernější směr vývoje. Syntetické chladící kapaliny neobsahují minerální oleje, ale speciální směsi ve vodě rozpustných maziv a dalších aditiv. Jednotlivé formulace se výrazně liší v závislosti na technické aplikaci produktu, mimořádný význam při vývoji mají hygienické a ekologické aspekty. Syntetické kapaliny se dělí do dvou skupin podle svého chování k průniku cizích olejů. Většina produktů cizí olej odlučuje, velmi efektivní jsou však také produkty olej emulgující. Syntetické kapaliny mají řadu výhod, které zvyšují produktivitu výroby. Spojují v sobě ty nejlepší vlastnosti ze světa obráběcích kapalin, totiž vysokou úroveň mazacích vlastností známou z oblasti řezných olejů a chladicí vlastnosti vody. Vysoký chladicí účinek umožňuje zvýšit řeznou rychlost operací. Zvýšení životnosti nástrojů, obvykle kolem 20 %, šetří prostoje a vysoké náklady. 14

Aditivační protipěnivostní technologie umožňuje použití i při vysokém tlaku chladicí kapaliny. Velkou výhodou je udržování extrémně čistého pracovního prostoru strojů díky výrazné eliminaci tvorby úsad a povlaků. Optimalizované smáčecí vlastnosti výrazně snižují výnos kapaliny a tím její spotřebu. Použití syntetických kapalin je též velkým přínosem pro pracovní hygienu a ekologii. Je samozřejmé, že tyto typy produktů splňují bez výjimek požadavky chemické legislativy, především neobsahují chlor, fenoly a dusitany. Většinou jsou taktéž bez obsahu sloučenin boru, které mohou vykazovat nebezpečné toxikologické vlastnosti a vytvářet potenciál k tvorbě úsad v prostředí tvrdé vody. Pozitivní je menší dráždivost vůči pokožce v důsledku mnohem nižšího obsahu biocidů ve srovnání s emulzními kapalinami. Nepřítomnost minerálního oleje eliminuje sklon kapaliny k biologickému napadení. Syntetické kapaliny mohou nahradit nejen klasické emulze a mikroemulze, ale i řezné oleje. Tímto způsobem je možné vyloučit nepříznivé vlastnosti řezných olejů, mezi jinými požární nebezpečí. Naprosto zásadní charakteristikou moderních syntetických kapalin Castrol je nepřítomnost sloučenin boru v chemické formulaci. Často jsou tyto kapaliny označovány v názvu označením BF („boron free“). Kyselina boritá se používá v klasických obráběcích kapalinách jako konzervační činidlo a některé její soli jsou od roku 2010 na tzv. „Seznamu látek vzbuzujících mimořádné obavy“ – který je vydáván Evropskou chemickou agenturou.

TriboTechnika

Důvodem je skutečnost, že tyto sloučeniny vykazují dle posledních toxikologických výzkumů teratogenní vlastnosti tj. mohou negativně ovlivnit vývoj nenarozeného lidského plodu. Je proto zcela zřejmé, že v blízké budoucnosti můžeme očekávat omezení v použití obráběcích kapalin obsahujících bor. Dalším pozitivem obráběcích kapalin bez obsahu boru je velmi nízká tendence tvořit úsady při provozu v obráběcím stroji. Velká většina syntetických obráběcích kapalin vykazuje jako zásadní výhodu odlučivost cizích olejů. Efektivní separace cizích olejů umožňuje prodloužit životnost kapaliny. Snadnější obnovitelnost původních vlastností náplně vede k menšímu doplňování koncentrátu ve srovnání s klasickou emulzí či mikroemulzí. Univerzálním produktem pro broušení i běžné klasické obrábění Castrol Lubricants (CR), s.r.o. V Parku 2294/2 148 00 Praha

www.castrol.com e-mail: [email protected] tel.:+420603222163

výkonově srovnatelným s klasickými emulzemi je Castrol Syntilo 9931 BF, zatímco špičkovou syntetickou kapalinu bez obsahu boru specializovanou na broušení představuje Castrol Syntilo 81 BF. Moderní syntetické roztoky vykazují nejen chladicí, ale též extrémní mazací vlastnosti a jsou tak vhodné pro nejnáročnější obráběcí operace. Příkladem je protahování, vystružování, řezání závitů a obrábění ozubení, které jsou s výkonovou rezervou zvládnutelné s unikátním produktem Castrol Syntilo 9974 BF. V nabídce značky Castrol jsou též nejmodernější speciální druhy syntetických kapalin pro obrábění hliníku s téměř neutrálním pH, které zcela eliminují nepříznivé chemické interakce, obrábí při dosažení excelentní kvality povrchů a taktéž přispívají k velmi šetrným hygienickým vlastnostem.

Castrol Slovensko, s.r.o. Rožňavská 24 821 04 Bratislava

3/2012

3/2011

TriboTechnika

Unikátní syntetické vodou mísitelné kapaliny absorbující cizí oleje spojují v sobě výhody syntetických kapalin s výhodami mikroemulzí. Mohou tak velmi efektivně nahradit klasické emulzní kapaliny. Tím je možné dosáhnout výrazného zvýšení produktivity práce za současného snížení rozpočtu pro chladící a mazací kapaliny. Velkou výhodou tohoto typu syntetických roztoků je mimořádná kompatibilita s nátěry a materiály těsnění a schopnost pohlcovat cizí oleje srovnatelně s mikroemulzemi. Tyto vlastnosti umožňují úspěšné nasazení nejen pro moderní stroje, ale taktéž pro starší strojový park, kde jinak bývá pro nasazení typických syntetických kapalin nutnou podm í n k o u roz s á h l á o p t i m a l i z a ce p rovoz u. Představitelem této unikátní skupiny produktů je Castrol Syntilo 75 EF, které je možno provozovat

Aditiva Nedostatky potřebných vlastností základových olejů doplňují přísady, které dodávají motorovým olejům špičkové vlastnosti. Z těchto důvodů nositelem kvalitativního rozlišení motorových olejů jsou druhy a množství zušlechťujících přísad obsažených v hotovém výrobku. Tyto přísady označujeme jako aditiva. Druh aditiva v mazivu a jejich množství se liší podle způsobu užití maziva. Obsah aditiv v mazivu se pohybuje do 25 %. Druhy a množství stanovují výrobci na základě norem a praktických zkoušek. CHEMICKÁ STRUKTURA ADITIV

nejen v měkké, ale i v tvrdé vodě. Produkt vykazuje vynikající protikorozní vlastnosti a díky nepřítomnosti boru a klasických biocidů i mimořádně šetrné hygienické charakteristiky. Syntetické produkty vykazují zpravidla vyšší jednotkovou cenu, ale při vhodném nasazení vykazují výrazně nižší celkové provozní náklady. Jsme Vám k dispozici pro technickou optimalizaci i snižování nákladů Vašich obráběcích procesů. Ing. Petr Kříž Castrol Lubricants (CR), s.r.o. V Parku 2294/2 148 00 Praha 4 Tel: 603 222 163 e-mail: [email protected] www.castrol.com 16

Polární aditiva Velké množství aditiv jsou tzv. povrchově aktivní – povrchové látky. Povrchové látky jsou chemické látky, jejichž molekuly jsou nesymetrické, a proto na jejich koncích vznikají elektrické náboje. Těmito náboji jsou molekuly přitahovány k povrchům, např. k povrchu pístu ve válci motoru. Polární aditiva utvoří na povrchu tenký film, který v závislosti na chemické složení aditiva zvyšuje odolnost proti korozi, proti usazování nečistot, proti poškození vysokým tlakem apod. Nepolární aditiva Nejsou povrchově aktivní, tzn. že nejsou přitahovaná k povrchům, ale jsou rozptýlená v celém objemu maziva rovnoměrně. Přesto jsou tato aditiva velice významná – zlepšují viskozitu maziva, snižují bod tuhnutí maziva, chrání gumová těsnění proti poškození apod. ADITIVA S POVRCHOVÝM ÚČINKEM Detergenty Zamezují usazování nečistot na povrchu, případně již vytvořené nečistoty rozpouštějí. Díky detergentům mazivo lépe přilne k mazaným plochám. Detergenty hrají významnou roli např. při ochraně pístu ve válci, kde vlivem vysokých teplot dochází k uvolnění uhlíku, který má tendenci se usazovat na

TriboTechnika

v motorových olejích pracovních plochách pístu. Vzniklé usazeniny způsobují netěsnosti vlivem mechanického poškození nebo změnou tvaru zapříčiněnou nánosem nečistot. Disperzanty Zabraňují tvorbě usazenin, které se tvoří především na nižších provozních teplot. Disperzanty obalí mechanické nebo kapalné nečistoty a zamezí tak jejich koncentraci a usazování. Nečistoty se vlivem disperzantu vznášejí rovnoměrně v celém objemu maziva. Zamezí se tak zablokování olejových kanálů a filtrů. Zlepšující ochranu proti vysokému tlaku a opotřebení Chrání před opotřebením ocelových částí, které se o sebe třou pod vysokým tlakem např. ozubená kola. Chemickou reakcí tvoří aditiva na povrchu kovu odolné vrstvy, které zamezí kontaktu kov-kov. Zvyšující ochranu proti korozi Vytvářejí na povrchu kovů ochranný film, který zabraňuje tvorbě koroze. K oxidaci povrchů kovů může docházet např. u agresivních sloučenin vznikajících ve válci motoru při spalování palivové směsi. ADITIVA ZLEPŠUJÍCÍ VLASTNOSTI Zlepšující viskozitu Tato aditiva stabilizují viskozitu maziva, tzn. viskozita je méně závislá na teplotě. Tím rozšiřují teplotní rozsah, v jakém je mazivo schopno plnit svou funkci. Se snižující se teplotou viskozita maziva stoupá a naopak, se zvyšující teplotou viskozita maziva klesá. Změny viskozity maziva mají dopad rovněž na tloušťku mazacího filmu a na ztráty energie, které vznikají překonáváním odporu maziva. Snižující bod tuhnutí Snižují možnost shlukování parafinů v mazivu za nízkých teplot. Při nízkých teplotách dochází u minerálních olejů k vylučování a shlukování parafínů a tudíž ke zvyšování hustoty. Zvýšená hustota maziva a jeho nekonzistentnost zhoršuje kvalitu mazání a zvyšuje ztráty energie z důvodu překonávání odporu maziva.

Chránící elastomery Zpomalují stárnutí gumových a umělohmotných částí, které jsou ve styku s mazivem (například těsnění) tím, že zamezují vyplavení změkčovadel obsažených v gumových a plastových dílech. Elastomery zajišťují, aby gumové a plastové části byly stále elastické (pružné). ADITIVA CHRÁNÍCÍ Antioxidanty Omezují chemickou degradaci maziva, ke které dochází především za vyšších teplot. Likvidací oxidačních činidel zamezují vzniku nežádoucích chemických sloučenin, které zkracují životnost maziva. Degradací mazivo tmavne a dochází ke zvyšování viskozity. Inhibitory oxidace Zdržují stárnutí oleje tím, že přerušují řetězovou oxidační reakci oleje (zvýšení odolnosti proti stárnutí). Deaktivátory kovů Zabraňují chemickým reakcím probíhajícím na povrhu mikroskopických kovových částeček přítomných v mazivu (ocel, měď). Kovové částečky, které vznikají třením kovu o kov, působí jako katalyzátor chemických degradačních procesů. Vytvořením ochranného filmu kolem částeček kovu je zamezeno katalytickým chemickým reakcím a je tudíž zpomaleno stárnutí maziva. Snižující pěnivost Tato aditiva potlačují vznik olejové pěny. Intenzivním promícháváním oleje se vzduchem dochází k tvorbě pěny, která urychluje stárnutí maziva (usnadňuje oxidaci), zvyšuje stlačitelnost maziva (vznikají problémy u hydraulických soustav, motorů, kompresorů a převodovek) a může způsobit i únik maziva ze zařízení. Při výběru oleje je nutno dbát pokynů výroby stroje, který ve spolupráci s „olejáři“ vyzkouší ten nejvhodnější. Téměř v každém případě máme možnost vždy si vybrat z několika druhů olejů. Petra Michaela Šliwová 17

3/2012

3/2012

TriboTechnika

C.C.JENSEN A/S (CJC) DENMARK Výrobce CJC OFFLINE (obtokových) filtrů představil výrobcům a provozovatelům větrných elektráren plnoautomatický monitorovací systém OCM 30X (Oil Contamination Monitor) určující znečištění oleje v převodovkách větrných turbínových genertorů (WTG). Níže uvedený članek s názvem „Znalosti prináší profit- Naučte se snížit činitele provozních ztrát”, Vám přiblíží nový výrobek CJC - OCM 30X.

Knowledge is Profit Learn how to lower Your Lost Production Factor The rotor of a WTG will easily top 200 million revolutions in 20 years. Wear is enormous. Not least to the gearbox where numerous particles are released from the components to the oil. But if you monitor the size and number of these particles, you can forecast serious problems, optimize operation and schedule maintenance well in advance. Your best option is to employ the CJC™ Oil Contamination Monitor, OCM 30X offered by C.C.JENSEN

4 microns in the air-containing oils of a WTG gearbox. You can collect all data from OCM 30X remotely and analyse them using either www.cjconline.dk or your company's SCADAsystem. Profit from increased ROI With remote monitoring and sample response intervals as short as 20 seconds, you can collect data under all operating conditions, even when the WTG is inaccessible for physical inspection. With the data provided by OCM 30X, you will not only get the earliest possible warnings of gearbox failures and component-specific problems. You will also get an in-depth understanding of gearbox wear under different operation conditions. This will help you improve operation, maintenance as well as rootcore analysis dramatically. In short, OCM 30X will not only protect your investment. It will increase your ROI.

CJC™ Oil Contamination Monitor, OCM 30X

A/S. The OCM 30X monitors particle contamination as small as

18

Small particles are the worst It is critical to monitor the occurrence of small particles the size of 4 to 21 microns. Their size and number reveal gearbox wear under different operating condition, and thus the need for maintenance and changes in operation. When particles above the

TriboTechnika

size of 100 microns appear, it is often too late to take simple preventive action. The degradation of the component's surfaces is highly advanced. However, the OCM 30X is the market's only device that offers exact monitoring of contamination from particles as small as 4, 6, 14 and 21 microns. Does not confuse air bubbles for particles The oil in a WTG gearbox is whipped full of air. But unlike other measuring methods, OCM 30X is not air sensitive. It measures the light's refraction to monitor all kinds of particles exactly; soft and solid, magnetic as well as non-magnetic. But it completely ignores air bubbles, which makes it the market's most accurate monitoring method for this purpose.

Figure 1. Shows how OCM 30X measures the size and number of particles in WTG gearbox oil under different operating conditions. The graph also shows how OCM 30X monitors abnormal particle peaks that reveal wear problems indicating a future breakdown.

Predict and Prevent Gearbox Failure If you take a look at Figure 1, you will see how OCM 30X monitors the number and size of particles under different operation conditions. The graph is a read-out from a 2 MW WTG. The number of particles peak when operation conditions change, such as filter replacement and cooling problems. The read-out from OCM 30X also reveals abnormal particle peaks that can't be explained by changes in operation. These peaks should be analyzed carefully to assess degradation of components and prevent breakdowns. In this specific case, all data was analyzed using cjconline.dk, and the customer was warned well in advance about an impending breakdown. Preventive maintenance was scheduled, and the physical inspection confirmed the readouts from OCM 30X and the analysis using cjconline.dk. Components were changed in time, and the customer prevented an extremely expensive breakdown. OCM 30X is Tried and Tested C.C.JENSEN A/S commissioned the first OCM 30X in 2007. Since then, the oil contaminationmonitoring unit has been installed in more than 50 WTG gearboxes onshore as well as offshore. Series production of OCM 30X began in the winter 2011-12, and 100 units have been ordered for delivery during Q1 and Q2 2012. The world's leading WTG manufacturers and utili-

CJC off-line (obtokové) filtry a filtrační separátory CJC filtrační vložky pro všechny druhy olejových medií a kapalin SKALDA spol. s r. o. regionální zastoupení a distribuce Off-line filtrace CJC (C. C. JENSEN Dánsko) pro ČR a SR tel.: +420 604 48 48 23, e-mail: [email protected], www.skalda.net

19

3/2012

3/2012

TriboTechnika

ties constitute the largest part of C.C.JENSEN A/S' customers. Using OCM 30X, they do not only benefit from fewer and less serious gearbox problems. Their most important advantage is the increased profits they get from a significant reduction in the WTG's lost production factor. Predict Exact particle monitoring in WTG gearbox oil Monitors particles as small as 4, 6, 14 and 21 microns Non-air sensitive Remote monitoring 24/7/365 Monitor and analyse data with cjconline.dk or your SCADA system Prevent 1. Earliest possible warnings and improved root core analysis 2. Optimize operation effectively to reduce wear of the gearbox 3. Identify component-specific problems and improve components 4. Schedule the need for maintenance accurately 5. Reduce 'fire fighting' and quick fix solutions 6. Preventive maintenance instead of emergency repairs or breakdowns 7. Change smaller components in time instead of heavy parts too late Profit Optimise operation and reduce O&M cost Increase availability and reduce the lost production Vyžádejte si proto i Vy další informace nejen o CJC - OCM 30X, ale o celém výrobním program CJC OFF-LINE (obtokové filtrace) na adrese:

Bernard S. Skalický M. A. CEO, SKALDA, spol. s r. o. Výhradní zástupce a distributor C.C.JENSEN AS Denmark pro Českou republiku a Slovensko E-mail: [email protected] Tel.: +420 604 48 48 23 www.skalda.net

20

Tribotechnika a tribológia Progresívny prístup v systéme starostlivosti o technické zariadenia aplikáciou tribotechniky, organizovaním techniky mazania a starostlivosťou o mazivá. Pre vedeckú, odbornú a spotrebiteľskú verejnosť prichádzajú nové výzvy, ktoré sú zamerané na vedný odboro tribológie a tribotechniky. Ide o úlohy, ktoré súvisia s organizáciou tribotechnických zariadení a mazacích služieb v oblasti výrobných, energetických, dopravných podnikov, pre vytváranie podmienok aplikácie tribotechnickej diagnostiky, ako aj na prípravu odborného personálu. Cieľom workshopu je zoznámiť účastníkov o správnej aplikácii a vývoji kvalitného maziva, monitorovaní stavu kvality olejov, starostlivosti a ošetrovaní počas prevádzky. O aplikácii tribotechnických poznatkoch, na dosiahnutie minimálnej energetickej náročnosti, predĺžení životnosti aplikovaných mazív a tým i zlepšenie ekonomických výsledkov podnikateľských aktivít. Program workshopu bude zameraný aj na stroj ako taký z pohľadu mikrosveta mazacieho oleja. Cieľom workshopu je tiež upozorniť na najčastejšie sa vyskytujúce chyby pri starostlivosti tribotechnických systémoch. Workshop bude prínosom pre všetkých, ktorí s mazivami pracujú, používajú ich vo výrobe, ale aj v údržbe, tribotechnikom v podnikoch, technológom a technikom, pracovníkom technického rozvoja, technickým laborantom, konštruktérom, pedagógom v technických oboroch v stredných i vysokých školách. V neposlednom rade by sme privítali aj odborníkov z priemyselných odvetví výroby, energetiky, plynárenstva, dopravy, automobilizmu, ako aj z oblasti poľnohospodárskej techniky. Workshop môže byť aj prvým krokom pre získanie certifikátu pre pracovníkov v oblasti tribotechniky

SLOVENSKÁ PLYNÁRENSKÁ AGENTÚRA, s.r.o. SLOVENSKÝ PLYNÁRENSKÝ A NAFTOVÝ ZVÄZ v spolupráci so Slovenskou spoločnosťou pre tribológiu a tribotechniku Asociáciou technickej diagnostiky SR Vás pozývajú na workshop

TRIBOTECHNIKA a TRIBOLÓGIA 24. – 25. 09. 2012, hotel Slovakia Žilina

Progresívny prístup v systéme starostlivosti o technické zariadenia aplikáciou tribotechniky, organizovaním techniky mazania a starostlivosťou o mazivá. SPNZ a SPA, s. r. o. v spolupráci so Slovenskou spoločnosťou pre tribológiu a tribotechniku a Asociáciou technických diagnostikov sa rozhodli, vzhľadom na potrebu priemyselnej praxe v dňoch 24. a 25. septembra 2012 zorganizovať 1. ročník workshopu na tému starostlivosti o tribotechnické zariadenia. Odborní garanti: Ing. Viera Peťková, eustream, a.s. Ing. Milena Kureková, InterTriboDia, s.r.o. Tlmače Ing. Jozef Stopka, TRIBEX, s.r.o. Bratislava Prof. Ing. Marián Dzimko, CSc., Technická univerzita Žilina Kontaktná adresa: SPA, s.r.o. Tatiana Škopková Mlynské nivy 48 821 09 Bratislava 2 E-mail: [email protected] Uzávierka prihlášok : 17. 9. 2012

Mediálny partner Časopis TriboTechnika Pltnícka 4, 010 01 Žilina [email protected] www.tribotechnika.sk

3/2012

TriboTechnika

Čistota motorové nafty Moderní naftové motory jsou vybaveny moderním vstřikovacími systémy (např. Common Rail), ve kterých může být palivo stlačováno až na tlak 2500 bar. Zároveň se snižují tolerance ve vstřikovacích systémech. Z toho vyplývá, že požadavky na čistotu motorové nafty se radikálně zpřísňují. Za vysokých tlaků a teplot může docházet k opotřebení především vstřikovačů ať už vlivem vody nebo jemných částeček přítomných v naftě. Proto se řada výrobců naftových motorů nespokojuje s požadavkem uvedeným v normě EN 590 na maximální hmotnost nečistot 24 mg/kg nafty, ale uvádí i maximální hodnotu kódu čistoty nafty podle ISO 4406 – 18/16/13.

ní nádrží; voda vzniklá kondenzací vodní páry pronikající přes odvzdušnění nádrží; voda + nečistoty vznikající činností bakterií a hub ve zkondenzované vodě; rez z vnitřních stěn nádrží. Sledování čistoty nafty V normě EN 590 jsou uvedeny kvalitativní parametry motorové nafty, metody, kterými se mají tyto parametry měřit i limitní hodnoty. Z hlediska znečištění je zde norma EN 12662 – metoda membránové filtrace, a limit max. 24 mg/kg. Použitá membrána má mít průměrnou porozitu 0,7 µm. Obsah vody se stanovuje coulometrickou titrací podle EN ISO 12937. Limit obsahu vody je max. 200 mg/kg. Stanovení kódu čistoty se provádí většinou laserovými čítači částic, laboratorními i přenosnými. Ovšem v normě EN 590 zatím není zakotven požadavek na maximální kód čistoty motorové nafty. Jak to vypadá v praxi Vysoké znečištění jak částicemi, tak vodou, není v praxi bohužel nic neobvyklého a často jsou k vidění vzorky obsahující několik procent vody nebo nečistoty v množství tisíců mg/kg anebo obojí zároveň. Na obrázku 2 je skleněná vzorkovnice s naftou, ve

Obr. 1 – Systém Common Rail

To znamená, že v 1 mililitru takové nafty může být maximálně 2500 částic větších než 4 µm, maximálně 640 částic větších než 6 µm a maximálně 80 částic větších než 14 µm. A pro systémy Common Rail s těmi nejvyššími tlaky (HPCR) se uvádí dokonce limitní kód čistoty 12/9/6, což převedeno na maximální počty částic v 1 ml nafty znamená 40/5/0,6! Pokud nafta tento požadavek nesplňuje, měla by být před plněním přefiltrována. Zdrojem znečištění mohou být především : prach pronikající přes odvzdušně22

Obr. 2 – Vzorek nafty obsahující cca 0,2 % vody

TriboTechnika

které je cca 0,2 % vody, tedy 10x víc než povoluje norma EN 590. Na obrázku 3 je zase ukázána membrána po stanovení nečistot ve velmi znečištěné naftě, pro srovnání je vedle ní čistá membrána.

Obr. 3 – Čistá membrána a membrána po stanovení znečištění velmi špinavé nafty

Zajímavý je výsledek stanovení čistoty motorové nafty souběžně podle EN 12662 a čítačem částic. Vzorek, ve kterém bylo podle EN 12662 naměřeno 10 mg/kg nečistot (a 41 mg/kg vody – to je důležité, protože nadlimitní obsah vody by mohl způsobit zkreslení kódu čistoty směrem k vyšším hodnotám), měl kód čistoty měřený na laserovém automatickém čítači částic podle ISO 4406:1999 22/20/16, tedy zcela nevyhovující pro použití této nafty v systému Common Rail. Tato nafta musí být před naplněním do automobilu přefiltrována,

přestože vstřikovací systém dnešních motorů je osazen mnohem jemnějšími filtry, než bývalo kdysi obvyklé. Běžně je používána dvoustupňová filtrace, kde první filtr je zároveň i odstraňovačem vody. Tento filtr mívá porozitu 10 μm. Druhý jemný filtr mívá porozitu 2 μm. Podle jejího technického sdělení dělala americká firma POLARIS Laboratories měření 162 vzorků motorové nafty a pouze 50% z nich mělo kód čistoty 18/16/13 a nižší. Přitom systémy s nejvyššími tlaky vyžadují ještě výrazně vyšší čistotu paliva. Kromě toho vzhledem k tolerancím uvnitř vstřikovacího systému jsou z hlediska opotřebení nebezpečné i částice o velikosti 2 μm, které při stanovení kódu čistoty nejsou postiženy – při jeho stanovení se počítají pouze částice od velikosti 4 μm. Kromě toho přídavky biopaliva na bázi esterů mastných kyselin znesnadňují odstraňování vody z nafty. Z výše uvedených faktů jasně vyplývá, že čistota motorové nafty tak, jak je definována v EN 590, nemusí být dostatečná pro moderní vysokotlaké vstřikovací systémy typu Common Rail. Požadavky na čistotu nafty definované ve Worldwide Fuels Charter zatím počítají právě s limity 18/16/13 u kódu čistoty a 200 mg/kg u vody jako s maximy. Ale na dalším zpřesnění v souvislosti s ochranou vstřikovacího systému naftového motoru se dále pracuje a do úvahy je také brán vliv změn průtoku paliva, vibrací a povahy částic znečištění. Předpokládá se, že vyhovující filtry budou muset mít koeficient β roven 1000 pro částice s velikostí 4 μm (c).

ALS Tribology poskytuje detailní analýzy mazacích olejů pro dosažení bezporuchového provozu a vysoké produktivity zařízení pomocí preventivní údržby. Pravidelné analýzy olejů z motorů, převodů, hydraulických systémů, kompresorů a dalších zařízení poskytují možnost sledování stavu opotřebení pro každý díl sledovaného zařízení. Výhody spolupráce s naší laboratoří ● Jednoduchá sada pro odběr a zaslání vzorku ● Příznivé ceny analýz ● Kvalitní diagnóza na základě výsledků ● Přizpůsobivost schémat rozboru olejů ● Svoz vzorků z našich poboček po ČR ● Školení a konzultace pro zákazníky

Naše kvalifikace ● Akreditovaná laboratoř vybavená moderními přístroji ● Zkušení a certifikovaní specialisté ● Rozsáhlá databáze výsledků ● Účast na mezilaboratorních porovnávacích zkouškách

www.alsglobal.eu

Vaše dotazy rádi zodpovíme na telefonním čísle: +420 284 081 575 +420 602 162 535, a na emailové adrese: [email protected]

3/2012

TriboTechnika

Filtrace moderních hydraulických a mazacích olejů neobsahujících zinek a popel HYDAC Filtertechnik GmbH Při použití nebo neodborné manipulaci s moderními výkonnými hydraulickými a mazacími oleji nastává nebezpečí elektrostatických výbojů a zvýšené tvorby produktů stárnutí, které jsou také označovány pojmem Varnish (v češtině „lak, fermež“). Funkce komponentů v hydraulických a mazacích zařízeních je tímto jevem omezena nebo úplně znemožněna. Elektrostatické výboje ničí filtrační elementy, poškozují ventily a senzory a mohou dokonce vést k explozi v hydraulické nádrži. Váznutí ovládacích pístů ve ventilech, problémy s ložisky nebo neobvykle krátké intervaly výměny filtračních elementů jsou důsledkem nadměrného množství produktů stárnutí v provozním médiu. Aby byl umožněn hospodárný a bezpečný provoz zařízení, je bezpodmínečně nutné použití filtračních systémů, které jsou schopné vázat produkty stárnutí oleje a zabránit vzniku nebezpečných elektrostatických výbojů. Použitím systému filtrace se lze také vyhnout neplánované a nákladné výměně oleje. Požadavky trhu a platné ekologické předpisy nutí výrobce olejů dodávat hydraulické a mazací oleje s kvalitou, která je u olejů kategorie I na bázi nezměněného základového oleje nedosažitelná. Kvůli tomu jsou používány stále více základové oleje, u kterých byla molekulární struktura cíleně změněna či vystavěna. Pro dosažení zaručených vlastností jsou do základového oleje přimíchána aditiva (větši-

24

nou více než jedna sada aditiv). Základové oleje kategorie I obsahují aromáty, které jsou většinou toxické. V aditivech je dále obsažen zinek a po spálení oleje zůstává popel. Následkem je, že již nesplňují mezinárodně platné ekologické standardy. Oleje kategorie II až IV, které jsou doplněny vhodnými sadami aditiv, obsahují minimum toxických nebo rakovinotvorných látkek, těžkých kovů a jsou tzv. bezpopelové. Na druhou stranu vzhledem k chybějícímu podílu kovů vykazují oleje pouze nepatrnou elektrickou vodivost (viz obr. 1). 2000 1800 1600 1400 Vodivost [pS/m]

3/2012

1200 1000 800 600 400 200 0

Kategorie I

Kategorie II 23°C

Kategorie III

50°C

obr. 1

Protéká-li tento olej v hydraulickém systému, dochází k elektrostatickému nabíjení. To může vést k jiskrovým výbojům v systému (viz obrázek 2), které způsobují poškození hydraulických komponentů, jako ventilů a filtrů, zničení elektronických součástek a také ke vzniku produktů stárnutí oleje.

TriboTechnika

Jiskrový výboj v extrémním případě může zapříčinit explozi par v olejové nádrži. Filtrační elementy, které zřetelně snižují vytváření náboje, významně přispívají k tomu, aby bylo možné i v budoucnu provozovat hydraulická a mazací zařízení bezpečně, spolehlivě a hospodárně. Stárnutí moderních olejů neobsahujících zinek

3/2012

je také závislý na teplotě, viskozitě, rychlosti proudění a stupni znečištění kapaliny (viz obrázek 3). Volumenstrom [l/min] 0 0

2

4

6

8

10

12

-100

-200

Spannung [V]

-300

-400

-500

-600

-700

-800 22 °C

32 °C

42 °C

52 °C

obr. 3

obr. 2

a popel vede k vytváření v oleji nerozpustných, velmi jemných (<1 m) a pevných nečistot, které jsou také označovány pojmem varnish (lak). Toto znečištění se usazuje na povrchu olejem smočených součástí a ovlivňuje nepříznivě jejich funkci. Důsledkem může být váznutí prvků, přehřívání a zkrácená životnost. Filtrační zařízení, která jsou vybavena speciálními filtračními médii, redukují díky velkému povrchu a schopnosti neutralizovat kyselé složky produkty stárnutí oleje.

Důsledky Důsledky elektrostatických výbojů mohou mít závažné následky. Tak může například přenos náboje olejem způsobit nekontrolované výboje v hydraulické nádrži, v extrémním případě s možností následné nebezpečné exploze. Kromě toho vypalují jiskrové výboje otvory ve filtračním médiu. Obrázek 4 ukazuje otvor velikosti cca 200 μm ve filtračním médiu 3-μm. Tímto je filtr vlastně vyřazen z funkce.

ELEKTROSTATICKÉ VÝBOJE Vznik náboje Jsou-li v hydraulickém systému v kontaktu dva materiály (např. filtr a olej) s rozdílnou energií, přestupují elektrony z materiálu s menší výstupní energií do materiálu s vyšší výstupní energií. V kapalině přitom tvoří ionty nosiče náboje. V hraniční oblasti kapaliny vzniká nedostatek elektronů a v kapalině se vytváří opačně nabitá difusní vrstva, jejíž náboj klesá s narůstající vzdáleností. Pokud nyní kapalina proudí, jsou náboje unášeny a vzniká rozdíl potenciálů (=napětí). Čím rychleji kapalina proudí, tím větší je rozdíl potenciálů. Překročí-li generované napětí určitou mez, dojde k rázovému vyrovnání napětí, které má většinou formu jiskrového výboje. Předpokladem k tomu je skutečně malá vodivost kapaliny, mj. jako důsledek zrušení kovových aditiv. Elektrostatický náboj

obr. 4 obr. 4

Výbojem mohou být také poškozeny další komponenty, jako jsou chladiče a ventily, citlivé senzory a elektronické součástky v hydraulickém systému. Také olej sám je výboji poškozován. Jiskrové výboje rozbíjejí molekuly kapaliny a přitom vznikají volné radikály, které polymerizují do dlouhých řetězců, což vede ke tvorbě látky varnish (lak). Mimoto urychlují volné radikály stárnutí oleje. Řešení Za pomoci zvlášť koncipovaného zkušebního stavu prozkoumali inženýři HYDAC Filtertechnik elek-

25

3/2012

TriboTechnika

trostatické chování hydraulických filtrů v kritických olejích. Došli k závěru, že konstrukce filtračního elementu, která by byla jen elektricky vodivá, bez speciální kombinace materiálů by sice zabraňovala jiskrovým výbojům v elementu, olej by však nadále obsahoval elektrický náboj. Pokud olej s obsahem elektrického náboje z mezní oblasti filtru odteče, má pak kapalina dokonce větší náboj, protože nedošlo k vyrovnání nábojů jiskrovými výboji na filtru. Olej s velkým elektrickým nábojem je transportován dále do hydraulického systému. Nekontrolované výboje pak vznikají na jiném místě, což má podle okolností vážné důsledky (např. explozi v nádrži). 100

0 0

2

4

6

8

10

12

-100

Standard-Element

-200

Spannung[V]

Stat-Free-Element -300

-400

-500

-600

-700

-800 Volumenstrom [l/min]

obr. 5

Proto byly vyvinuty filtrační elementy HYDAC Stat-Free®, které zabraňují svou jedinečnou technologií nejen následkům elektrostatických nábojů, ale také odstraňují samotnou příčinu. Pro prozkoumání elektrostatických vlastností filtrů byly vyvinuty speciální senzory. Pomocí tzv. StatSticks senzorů lze měřit napětí v oleji za filtrem. Takovéto měření prokázalo výskyt napěťových špiček až 17 000 V a nebezpečné jiskrové výboje v nádrži. Po vybavení filtračními elementy podle nové technologie Stat-Free® nebyly detekovány žádné výboje a napětí bylo pouze 2 až 3 V ( viz obr. 5 ).

Mechanismus stárnutí oleje je v těchto případech vždy stejný. Základové oleje sestávající z uhlovodíkových řetězců podléhají v důsledku vysokých lokálních teplot procesu krakování, tedy rozpadu. Vzniká struktura radikálů, která reaguje s jinými uhlovodíky, aditivy nebo s kyslíkem. Na konci těchto reakcí vzniká dlouhý řetěz, který je také nazýván varnish. Ten se usazuje jako olejový kal v hydraulickém a mazacím zařízení. Moderní oleje kategorií II - IV obsahují velké množství aditiv, které zlepšují vlastnosti základového oleje, jako např. viskozitní index, ochrana proti korozi, sklon k pěnění, přilnavost a také proces stárnutí oleje (antioxidanty). Proces stárnutí oleje je ovlivněn hlavně dvěma látkami z aditiv, fenoly a aminy. Obě tyto látky působí jako radikálové akceptory (lapače) a přerušují chemickou reakci, která vede v konečném důsledku k vytváření látky varnish (lak) v oleji. Přitom jsou ale tyto radikálové akceptory spotřebovávány. Jakmile jsou vyčerpány, pokračuje stárnutí oleje velmi rychle. Obsah aminů a fenolů, který určuje stav stárnutí oleje, nelze tradičními měřícími metodami stanovit. Pro stanovení stavu stárnutí oleje se využívají nové měřící metody, jako RULERTM (Remaining Useful Life Evaluation Routine) test nebo MPC (Membrane Patch Colorimetry) test. Důsledky Důsledky rychlého stárnutí oleje a vzniku látky varnish jsou mnohostranné. Látka varnish se usazuje v komponentech hydraulického zařízení, jako např. v nádrži nebo v hydraulických ventilech. Jsouli ventily blokovány, může dojít velmi rychle k výpadku hydraulického zařízení. Mimoto je varnish nerozpustná měkká látka, která velmi rychle

VARNISH (lak) Příčina Varnish je produkt chemických reakcí v oleji. Tyto chemické reakce, které jsou často označovány jako stárnutí oleje, se značně urychlují přítomností lokálních horkých míst (hotspots) v oleji (>300 °C). Elektrostatické výboje jsou častým zdrojem takové vysoké teploty. Jiná horká místa mohou vzniknout v důsledku tzv. microdieselingu nebo ohřátých konstrukčních dílů.

26

obr. 6

zablokuje hydraulické filtry, často za několik málo hodin. Pokud je obsah antioxidantů pod 60 - 80 %, měla by být provedena kompletní výměna oleje. Řešení Pokud je v hydraulickém zařízení akutní problém s látkou varnish, například jsou blokovány filtry nebo ventily, je možnost použít speciální filtry, jako například filtr HYDAC IXU ( viz obr. 6 ) Princip činnosti těchto filtrů není na rozdíl od standardních hydraulických filtrů založen na mechanických, ale na chemických procesech. Olej protéká speciální pryskyřicí, která váže produkty stárnutí oleje a tak je účinně odstraňuje.

HYDAC – to je synonymum systémové techniky, hydrauliky, elektroniky a regulace HYDAC – to je více než 5 500 techniků a odborných pracovníků po celém světě. HYDAC – to je takřka 50 letá tradice vývoje a výroby špičkových fluidních systémů a komponentů HYDAC – to je kvalita, komplexní dodávky systémové fluidní techniky a servis

Tímto je však odstraněn pouze důsledek, nikoli příčina, tedy vznik produktů stárnutí. Ovšem použití filtračních elementů Stat-Free® může působit proti rychlému stárnutí oleje. Elektrostaticky optimalizované elementy zabraňují elektrostatickému náboji v oleji, výbojům a s nimi spojeným vznikem produktů stárnutí. Také snížení teploty oleje může vést podle druhu zařízení ke zřetelnému zpomalení stárnutí. Trvalá kontrola oleje (monitoring) nabízí možnost poznat stav stárnutí oleje nejpřesněji. Ověřený proces pro určení stavu stárnutí oleje je proces RULERTM, který byl realizován ve FluidCareCenter® v HYDAC Filtertechnik. V podstatě se přitom srovnává obsah antioxidantů ve vzorku použitého oleje se vzorkem čerstvého oleje a určuje se maximální zbývající doba použitelnosti použitého oleje. Závěr Při použití moderních hydraulických a mazacích olejů bez obsahu zinku a popela, s nepatrnou elektrickou vodivostí, může dojít k elektrostatickým jevům a zvýšené tvorbě produktů stárnutí oleje v systému. Může dojít k závažným následkům, jako například explozi v nádrži, zakalení oleje a výpadkům komponentů. Použití filtračních elementů Stat-Free® působí proti elektrostatickým nábojům a tak zaručuje bezpečnější provoz zařízení. U už pokročilého stárnutí oleje se lze vyhnout nákladné výměně oleje použitím chemického filtračního systému (HYDAC IXU). Pro vyloučení zhoršení stavu oleje je užitečná pravidelná kontrola vzorků oleje procesem RULERTM. Zpracoval: Zbyněk Kania

HYDAC – to znamená spokojený zákazník

Vážení obchodní přátelé, Rádi bychom Vás pozvali na naše tradiční firemní dny HYDAC CZ v Plané nad Lužnicí. Zde Vám předvedeme naše možnosti v oblasti výroby, montáže a ingeneeringu, představíme nové výrobky a předvedeme nové systémy. Pro každý den jsou připraveny zajímavé přednášky a interaktivní semináře z oblasti hydrauliky a fluidní techniky. Termín: 30. a 31. května 2012 Kontakty: tel. +420 381 201 711, [email protected]

www.hydac.cz www.hydac.com

3/2012

TriboTechnika

Plovoucí částice drahých kovů jako lovci bakterií

světová novinka od firmy MOTOREX Již více než 90 let znamená jméno BUCHER MOTOREX nejvyšší kvalitu maziva směřovanou do budoucnosti. Založením dceřinné společnosti MOTOREX AG začátkem 70–tých let, se zaměřil nezávislý švýcarský podnik na působení v průmyslové oblasti. U firmy MOTOREX stojí profesionální know-how zcela a úplně ve službách aktuálního pokroku: pod tím rozumíme smysluplnou a ekologickou proměnu nových technologií a koloběhu výrobků od výroby až po recyklaci. Mít odpovědnost za partnery, životní prostředí a personál není pro MOTOREX jen heslem. Solidní směs z tradice a po-

Plovoucí částice drahých kovů jako lovci bakterií: ZELENÁ REVOLUCE Motorex Tresor PMC ® kroku, zkušenosti několika generací a široké vývojové činnosti jsou zdravou základnou pro kontinuálně úspěšný růst. MOTOREX jako největší švýcarský podnik na odběr čerstvých olejů dnes uplatňuje svou rozsáhlou paletu produktů úspěšně na světovém trhu. Při tom se rozumí samo sebou, že MOTOREX nenabízí jeden produkt, ale rozsáhlá řešení od A až po Z. 28

Vodou ředitelné chladící a řezné kapaliny jsou mimořádně důležitou součástí náročných procesů při obrábění. V přírodě nemůže život existovat bez vody, nicméně voda, minerální olej a emulgátory používané ve strojích se mohou stát ideálními inkubátory pro vznik bakterií, hub a plísní. Doposud se proti jejich neustálému růstu a tvorbě musely pravidelně používat chemické látky jako bór, aminy, fungicidy nebo baktericidy. Nutnost používání těchto chemikálií je nyní u konce. Motorex představuje jako první na světě výrobek „SWISSCOOL TRESOR PMC“ (s katalyzátory ze vzácných kovů), první chladicí mazací koncentrát, který brání a udržitelně omezuje růst bakterií s využitím bioaktivních vzácných kovů namísto nebezpečných biocidů. Mnoho oblastí vědy a technologie včetně lidské medicíny využívá antibakteriální efekt vzázných kovů. U produktu TRESOR PMC se Motorexu podařilo integrovat tuto technologii do inovativního chladicího maziva s dlouhodobým působením. Vrtání, frézování, soustružení a broušení to jsou strojírenské operace tvořící velké množství odlétávajících třísek a požadující mimořádné chlazení a mazání, které snese vysokou zátěž. Silný proud vody se valí přes nástroj a obráběný předmět a zabraňuje tomu, aby se povrchové plochy vzniklým teplem a energií k sobě nesvařily. Následné mazání zajišťuje velmi tenký olejový film, který připlouvá s vodou ve formě olejových kapének. Minerální olej je ve vodě co nejjemněji rozptýlen, to znamená zaemulgován. Tato směs je ideálním výživným roztokem, ve kterém se bakterie a plísně cítí opravdu dobře a zdatně se množí. Obráběcí stroj se stává doslova líhní a pro nepříjemný zápach je nutné brzy kapalinu vyměnit. K zastavení tohoto procesu mohly být do této doby používány pouze nebezpečné látky jako jsou bór, fungicidní a baktericidní přípravky. A přesně tyto přípravky, které však představují nebezpečí pro člověka a životní prostředí, se nyní již ze zdravotních důvodů netolerují. Použití těchto problematických látek se stalo před-

TriboTechnika

mětem diskusí a debat po celém světě a čelí rostoucím a oprávněným námitkám zejména od pracovníků, kteří s nimi pravidelně přicházejí osobně do styku. Jak funguje technologie PMC Když je chladicí okruh daného zařízení naplněn produktem Motorex Tresor PMC, katalyzátory ze vzácných kovů – patentovaný BacCrack od společnosti Motorex – bakterie „dostihnou a zahubí“. Drobné částečky vzácných kovů, které jsou lidskému oku neviditelné, plují rozptýlené uvnitř chladicí emulze.

významně prodlužuje délku jeho možného použití. Intenzivní výzkum a vývoj Chemici a strojaři ze společnosti Motorex ve spolupráci s externími biology společně vedeni zkuše-

ným průmyslovým specialistou z firmy Motorex Dr. Stefanem Maricem, věnovali svému výzkumu mnoho let práce, až nakonec dospěli k tomuto průlomovému objevu. Od počáteční myšlenky přes vývoj a komplexní testování až k finálnímu produktu. Každý aspekt tohoto nového výrobku byl pečlivě přezkoumán a všechny další relevantní skutečnosti byly svědomitě prověřeny, ať již se jedná o přísné regulace týkající se BOZP, ekologickou udržitelnost či náročné požadavky na prvotřídní výkon daných strojů a zařízení. Ve složení látky Motorex Tresor PMC tak nenaleznete žádné substance, které jsou potenciálně nebezpečné pro člověka či životní prostředí. Nejen, že tento chladicí lubrikant zcela funguje bez bóru, chloBakterie, které tyto částečky během svého oběhu potkají, jsou okamžitě zlikvidovány katalytickou činností. Díky těmto neustále přítomným jemně rozptýleným katalyzátorům ze vzácných kovů, nemají nežádoucí populace bakterií vůbec žádnou šanci. Operátoři obráběcích strojů si tak mohou s úlevou oddechnout. Navíc vzhledem k tomu, že vzácný kov stále zůstává vzácným kovem, jeho katalytický efekt se s postupujícím časem nijak neoslabuje, což danému lubrikantu

29

3/2012

3/2012

TriboTechnika

ru, aminů, baktericidů a fungicidů, ale výrobek byl rovněž zařazen do produktové kategorie, která je nejméně nebezpečná pro kvalitu vody, tj. do třídy Water Hazard Class 1. Z hlediska svého inovativního složení produkt již vyhovuje mnohem přísnějším regulacím Evropské unie, týkajících se používání biocidů, které mají vejít v platnost od roku 2014.

specializované instalace a důkladně monitorované procesy. Společnost Motorex investovala do nových výrobních zařízení s online monitorováním, které jsou výhradně využívány právě pro výrobu lubrikantu Tresor PMC, což napomáhá zajištění spolehlivé velkoobjemové produkce a reprodukovatelnému programování výrobního procesu.Reference od renomovaných zákazníků, jako jsou firmy Enz Technik AG, WANDFLUH, BGM, MAPAL Roser AG, RATIA, BOSCH, FESTO, HEIDELBERG, KBA, CHIRON a dalších, hovoří jasně : pomocí revoluční technologie Tresor PMC jsme výrazně snížili náklady na obrábění, zvýšili produktivitu a podstatně zvýšili životnost emulze ve strojích. Světová novinka MOTOREX TRESOR PMC je první chladící a mazací kapalina bez obsahu baktericidních a fungicidních látek, která zabraňuje růstu bakterií. MOTOREX AG Langenthal zatím vyrábí tři modifikace této revoluční emulze :

Vynikající výkon je samozřejmostí Jedním ze zásadních požadavků pro výzkumnou práci byla skutečnost, že v případě stojírenského výkonu rozhodně nelze dělat žádné kompromisy. Průběžné testování více než potvrdilo, že tento inovativní produkt zaručuje velmi vysoký strojní výkon a mimořádně dlouhou životnost celého zařízení, čímž se tak zařadil mezi další známé výrobky firmy Motorex, které jsou součástí řady SWISSCOOL. Jeho výkon je umocněn obecně nízkou požadovanou koncentrací. V neposlední řadě je tak udržitelně vylepšena rovněž nákladová efektivnost díky významně nižší nutné spotřebě maziva, sníženým požadavkům na údržbu a servis a faktu, že dodatečná chemická aditiva již nyní vůbec nejsou potřeba. Komplexní testování se zákazníky V návaznosti na úspěšné interní testování v roce 2007 byla veškerá výrobní centra inovativních zákazníků firmy Motorex ve Švýcarsku i v zahraničí naplněna řeznou emulzí Tresor PMC. Je samozřejmostí, že v té době již Tresor PMC úspěšně prošel všemi klinickými testy a splnil náročné požadavky specifikované svými vývojáři. Počet zákazníků používajících Tresor PMC se rychle zvyšoval rovněž díky tomu, že i ti nejnáročnější z nich byli brzy získáni tímto inovativním konceptem. Celosvětová poptávka po výrobku se tak prudce zvýšila a neustále zvyšuje. Nově vybudovaná výrobní zařízení Sofistikované složení výrobku Tresor PMC požaduje 30

SWISSCOOL TRESOR PMC 100 univerzální chladící a mazací kapalina s univerzálním použitím SWISSCOOL MAGNUM PMC 300 vhodný pro obrábění obtížně obrobitelných materiálů, vyznačuje se vysokým čistícím účinkem a dlouhou životností SWISSCOOL MAGNUM PMC 600 vhodný zejména pro obtížně obrobitelné materiály, ocel, barevné a lehké kovy. Použitelný jak na všech konvenčních obráběcích strojích, tak na výrobních CNC linkách Firma MOTOREX také vyrábí a dodává do průmyslu vysoce výkonné řezné emulze inovované v řadě MAGNUM UX, dále špičkové oleje a kapaliny na broušení a ostření řady SWISSGRIND a v neposlední řadě je nutno vyzdvihnout špičkovou kvalitu řezných olejů s tzv. V - max technologií s názvem ORTHO NF-X. Zákazníci, kteří obrábějí často různé materiály na určitých strojích dostávají s výrobkem SWISSCUT ORTHO NF-X ideální, k pokožce vlídný a vysoce výkonný řezný olej s malým odpařováním a vysokým výkonem. Testy výrobku byly provedeny paralelně ve Švýcarsku, Německu a Holandsku. Společné zhodnocení jednoznačně ukázalo na masivní zvýšení životnosti nástrojů, optimální řezný proces u všech strojů a v neposlední řadě také vynikající povrchy výrobků u různých materiálů. Firma TORNOS tento výrobek doporučuje a přímo i prodává zejména pro použití na více-vřetenových automa-

TriboTechnika

tech DECO a MULTIDECO. Společně s firmou CHIRON vytváří MOTOREX společné průmyslové projekty. Zákazník tak dostává universální produkt se špičkovými vlastnostmi za rozumnou cenu. Absolutní špičkou je firma MOTOREX však při mazání a chlazení vysokootáčkových vřeten obráběcích strojů. Stále výkonnější vřetenové systémy tvoří srdce moderních obráběcích center. Vřetena se otáčí v rozmezí 10 000 - 100 000 min-1 a ložiska vřeten a jejich chlazení jsou namáhána do krajnosti. Právě pro tyto účely vyvinuli technici firmy MOTOREX specialitu - vodou mísitelnou řadu chladících kapalin pro chlazení vřeten - SPINDLE-KIT. Mazání vřetena speciálním jemně filtrovaným olejem SPINDLE LUBE HYPERCLEAN 13/10 ve třídě HLP-D je doplněno chladícím systémem vřetena naplněným speciálním produktem vodou mísitel-

nou kapalinou s vynikající ochranou proti korozi pro všechny použité materiály COOLANT- F. Oba výrobky jsou potom ošetřeny příslušnými prostředky pro zvýšení životnosti. Nejnovějším trendem v oblasti chlazení vřeten obráběcích strojů je již namíchaná chladící kapalina k okamžitému použití COOL-X s vynikající antikorozní ochranou a dlouhou životností. Přehled o kompletním výrobním sortimentu firmy MOTOREX získáte u našich specialistů na firmě DECKENBACH CZ v Českých Budějovicích, kteří vás i vaši firmu ochotně a rádi navštíví a pomohou vyřešit vaše výrobní problémy, zvýšit vaši produktivitu a snížit výrobní náklady. Firma DECKENBACH CZ, s.r.o. je výhradním dovozcem a distributorem průmyslových maziv MOTOREX pro Českou a Slovenskou republiku. Ing. Ivan Trybenekr

Tribotechnika v teórii a praxi Autorský kolektív pod vedením Ing. Viery Peťkovej, PhD. v zostave Ing. J. Stopka, prof. Ing. H. Pačaiová, PhD., prof. Ing. J. Balla, CSc., Ing. M. Kureková, Ing. P. Demián, Ing. A. Sloboda, PhD., Ing. P. Kmec, PhD. a Ing. M. Lošonský sa podujal na osvetu aktuálnej, náročnej, technicko-teoretickej problematiky aplikácie tribológie v odbornej publikácii pod názvom „Tribotechnika v teórii a praxi“. Kniha je rozčlenená do 13-tich kapitol v rozsahu 367 strán s množstvom tabuliek, grafov a obrázkov. Už vo svojom názve napovedá, že sa dotýka teoretických I praktických informácií z oblasti používania mazacích prostriedkov, mazacích zariadení a pracovnými tribotechnickými postupmi. V samostatných kapitolách oboznamuje čitateľa so základmi tribológie, s druhmi mazacích prostriedkov, ako tieto pôsobia v systémoch a aké sú na ne kladené požiadavky. Čo ovplyvňuje ich kvalitu a ako je potrebné sa o ne starať a ošetrovať ich, ako sa hodnotia vlastnosti tribotechnického systému počas technického života. V kapitole o vzorkovaní sa popisuje jeho dôležitosť, aby sa získali skutočne pravdivé informácia o mazive, ale i o zariadení ako takom. Samostatnú časť tvorí proces analýzy a vyhodnocovania kvality maziva. Čitateľa oboznamuje s praktickými príkladmi a aplikáciami jednotlivých diagnostických metód, bezpečnosťou a hygienou pri manipulácii s mazivami. Mazivo je rovnocenný, plnohodnotný, aktívny prvok systému. Svojimi vlastnosťami pôsobí a určuje funkčné závislosti, vytvára štruktúru systému a zároveň ovplyvňuje veľkosť mechanických, energetických a materiálových strát, čím neovplyvňuje iba technický život samotného tribologického systému, ale aj celého technického zariadenia. Kniha čitateľovi poskytne veľa užitočných informácií a poznatkov, ktoré budú uplatniteľné pri vzdelávaní a v praktickom živote.

31

3/2012

3/2012

TriboTechnika

Ekologické maziva na bázi esteru splňují vysoké technologické a ekologické požadavky Použití ekologických maziv se doporučuje vždy tam, kde jde o to, udržet na minimu možné poškození životního prostředí, ke kterému by mohlo dojít prosakováním (olejové havárie) nebo úkapy olejové náplně. V některých zemích, například v Německu nebo ve Švédsku, jsou úřady dokonce vyžadovány pro práci v ekologicky citlivých zónách, jako jsou území ochrany vod. Ekologická maziva musí vedle výkonnostních nároků, jak jsou definovány výrobci strojů (OEM), např. ochrana proti opotřebení a udržování stroje v čistotě, splňovat také požadavky na nároky ekologické. Pomocí testů toxicity a ekologické toxicity se zjišťují možné negativní účinky na savce, ve vodě žijící zvířata a mikroorganismy i rostliny; pomocí biologických testů rozložitelnosti se zjišťuje, zda se v okolí rozloží. Mikroorganismy se v přirozeném prostředí vyskytují vždy a ekologická maziva rychle rozloží. Biologicky nerozložitelné produkty zůstávají dlouhou dobu v přírodě a poškozují ekosystém. Mikroorganizmy a drobná zvířata

žijící v půdě nebo ve vodě, mohou být usmrceny, jakmile se dostanou do kontaktu s mazivy, která obsahují jedovaté složky. I netoxická maziva, která se dostanou do vody, mohou usmrtit ryby nebo dafnie tím, že zablokují jejich dýchací cesty. Z tohoto důvodu je nutné, aby maziva, která se dostanou do biosféry, byla rychle odstraněna, aby se ekosystém mohl rychle zregenerovat. Tohoto cíle je nejlépe dosaženo u produktů, které mikroorganizmy rychle rozloží na nejedovaté finální produkty jako kysličník uhličitý a vodu, tzn., že budou zcela odstraněny z okolního prostředí (obrázek 1).

V posledních 30 až 50 letech se vyvíjely ekologické a toxikologické vědy. Díky tomuto úsilí se dnes může průmysl opřít o jasně definované a standardizované testy, které zahrnují všechny eko-toxikologické stránky maziv. Pojem “biologicky odbouratelný” není jasně definován a nepopisuje jednoznačně eko-toxické vlastnosti maziv. Biologické odbourávání se v přírodě odehrává postupně. V prvním kroku, „primárním odbourávání“, vznikají fragmenty, které mohou být pro okolní prostředí stále ještě škodlivé. Při úplném biologickém odbourávání (ultimate biodegradability) jsou finální produkty nejedovaté a jsou tvořeny hlavně oxidem uhličitým a vodou. Označení „Biologicky odbouratelný“ se může vztahovat jak na primární tak i na úplné odbourávání (obrázek 1, 2). Je, proto nutné povšimnout si toho, jakého rozkládání se tvrzení„biologicky odbouratelný“ týká. Na počátku 80. let byly vyvinuty testy k určení primárního odbourávání. Ještě dnes je známý především test CEC L-33-A-93 (dříve test T82). MeziObrázek 1: Při úplném biologickém odbourávání se biologicky odboura- národně uznávané specifikace pro ekologická mazitelná maziva většinou rozloží až na vodu a kysličník uhličitý va nebo ekologické viněty jako např. německý

32

TriboTechnika

Blauer Engel (Modrý anděl) nebo nový European Eco-Label (evropská eko-viněta) testy primárního odbourávání neakceptují, protože jejich vypovídací schopnost je příliš malá.

Z údajů v tabulce 1 vyplývá, že ester, minerální olej a polyalfaolefiny vykazují různé chování při odbourávání. Maziva na bázi esteru splňují požadavky nároky na biologickou odbouratelnost důležité značky Eco-Label (vyšší než 60 % v testu OECD 301B). U PAO je rozpětí velké. Je známo, že PAO s krátkými řetězci a nízkou viskozitou vykazují dobré hodnoty odbourávání, PAO s vyšší viskozitou – jako se používají např. v motorových a také v hydraulických olejích – však požadavek„vyšší než 60 %“ v testu OECD 301 B nesplňují.

Formulace maziv Maziva, která splňují vysoké nároky, jsou komplexní Obrázek 2: směsi z jednoho nebo něSrovnání primárního biologického odbourávání s úplným biologickým kolika základových olejů odbouráváním maziva a přídavných látek, tzv. aditiv. Důležité vlastnosti Tyto testy zejména neberou v potaz skutečnost, že jako ochrana proti opotřebení nebo dlouhá životv prvních krocích odbourávání mohou vznikat látnost vyplývají až ze souhry všech komponentů ve ky, které mohou být dokonce větší ekologickou formulaci. Také toxikologické vlastnosti závisí značzátěží než výchozí produkty (obrázek 2). V prvních ně na použitých aditivech. Proto je třeba rozlišokrocích biologického odbourávání vznikají menší vat mezi základními oleji a úplnou formulací. nové organické molekuly, které mohou být jedoBiologická rozložitelnost plně formulovaného vaté a ryby nebo dafnie je mohou snadno přijímat maziva může být například podstatně horší než kůží. biologická rozložitelnost použitého základního Moderní specifikace pro„ekologická maziva“ vyžaoleje. dují vždy rychlé, úplné biologické odbourávání, neboť jen tím lze zajistit to, aby potenciálně škodliSrovnání výkonnosti hydraulických olejů, vé komponenty nerozvinuly svůj účinek. Úplné které se zakládají na nasycených nebo nenasybiologické odbourávání maziv se dnes zjišťuje cených esterech standardizovanými, světově uznávanými testy V 80. letech minulého století byly nenasycené esteřady OECD, především OECD 301 B . ry přírodní jako řepkový olej, ale také synteticky V literatuře se uvádějí následující srovnávací údaje vyrobené, doporučovány a používány pro nejpro základní kapaliny: Testy biologické odbouratelnosti Primární biologická odbouratelnosti CEC L-33-A-93 [3] Úplné biologická odbouratelnost OECD 301 B [6]

Minerální olej

Polyalfa- olefiny (PAO)

Syntetické estery

Přirozené estery (nenasycené estery)

Požadavky eko-viněty*

20 – 30 %

25 – 35 %

85 – 95 %

> 95 %

Test není akceptován

20 – 35 %

30 – 70 %

85 – 95 %

> 95 %

> 60 %

Tabulka 1: Biologická odbouratelnost v % v závislosti na základním oleji a testovací metodě (* např. Blauer Engel, European Eco-Label)

33

3/2012

3/2012

TriboTechnika

různější aplikace. Přes dobrou biologickou odbouratelnost nelze taková maziva použít pro náročné aplikace jako v hydraulických zařízeních, neboť po krátké době způsobují škody díky úkapům a kondenzaci (ucpávání filtrů). Srovnání výkonnosti hydraulických olejů, které se zakládají na nasycených esterech nebo polyalfaolefinech (PAO) Nejdůležitějšími kritérii pro ne příliš nákladné mazání jsou: - ochrana komponentů stroje - intervaly výměny oleje / množství maziva, které je třeba koupit - účinky na životní prostředí - náklady na údržbu - celkové náklady během životnosti stroje

Obrázek 3 Minerální olej a polyalfaolefiny tvoří na vodní hladině duhově zbarvené kruhy.

Obrázek 4 Maziva na bázi esteru netvoří na vodní hladině žádné duhově zbarvené kruhy.

34

Ekologická maziva se používají proto, aby se minimalizovaly škodlivé účinky na životní prostředí a také náklady na likvidaci, když se odkapáváním nebo nehodou dostane větší množství do okolního prostředí. Limity biologické odbouratelnosti maziv na bázi PAO ve srovnání s alternativami na bázi nasycených esterů byly zmíněny výše. Znečištění PAO lze ve vodě snadno rozpoznat, neboť stejně jako minerální olej tvoří na vodní hladině známé, duhově zbarvené kruhy. Znečištění vody PAO nelze opticky odlišit od znečištění minerálním olejem. PAO nenabízejí v tomto aspektu žádnou výhodu oproti minerálním olejům. Abychom stroje a jejich komponenty chránili za všech pracovních podmínek – od studeného startu až po dlouhodobý provoz za vysokých teplot – má rozhodující význam chování viskozity maziva v celém teplotním spektru. Důležitými parametry v této souvislosti jsou bod tuhnutí a index viskozity. Nízký bod tuhnutí zajišťuje schopnost přečerpávání a vytvoření únosného filmu maziva za chladu; vysoký index viskozity zaručuje, že mazivo zůstane i za vysokých teplot kompaktní a stabilní. Jen základní oleje PAO s nízkou viskozitou (do cca ISO VG 22) jsou biologicky odbouratelné. Pro dosažení potřebné vyšší viskozity, např. ISO VG 32 nebo ISO VG 46, se používají přídavné látky, tak zvaná zahušťovače (zlepšovače indexu viskozity VII). Z literatury je známo, že existují zahušťovače, které nemohou odolávat silným smykovým silám, které se vyskytují v hydraulických systémech, převodech nebo motorových olejích, a rozmělní se na nízkomolekulární produkty. Tímto mechanickým rozmělněním ztrácí zahušťovače svůj pozitivní účinek na viskozitu – film maziva se zeslabí, což může v extrémních případech vést k poškození stroje (obrázek 5). Orientační pomůcky pro uživatele „ekologických maziv“ Moderní maziva splňují požadavky ohledně hospodárnosti, funkčnosti v praxi a ekologie. Pro posouzení hospodárnosti je třeba evidovat celkové náklady na mazání zařízení nebo vozového parku po delší dobu, např. 10-ti let. Ty se skládají mimo jiné z nákladů na pořízení maziva, údržbu a nákladů v případě havárie. Funkčnost a slučitelnost se životním prostředím vstupují přímo do výpočtu hospodárnosti. Aby bylo bez velkých nákladů možné učinit správná rozhodnutí pro koupi, vytvořily různé organizace tak zvané „Eco-Labels pro ekologická maziva“,

TriboTechnika

zmínit je třeba zejména etiketu Blaue Engel v Německu, Swedish Standard a nedávno nově zavedený Eco-Label pro maziva Evropského společenství. Výrobky, které nesou jedno z těchto označení, splňují požadavky, které jsou dnes kladeny na ekologické maziva.

Obrázek 5: Ztráta viskozity smykem v hydraulickém bagru

Nedoporučujeme používat výrobky, které nesplňují všechny požadavky Eco-Labels a např. se vychvalují pouze výsledkem testu, většinou biologickou odbouratelností. „Ekologický“ je více než jen primárně biologicky odbouratelný; toxicita vůči zvířatům ve vodě a v půdě je stejně důležitým aspektem. Pro posouzení funkčnosti je třeba použít především doložené zkušenosti z praxe. Specifikace, jak jsou publikovány „Německou průmyslovou normou“ (DIN), „Mezinárodní organizací pro standardizaci“ (ISO), jsou další pomůckou při rozhodování. Ekologická maziva se používají již více než dvacet let. Na počátku se od nenasycených esterů přírodního (např. řepkového oleje) nebo syntetického

původu očekávalo mnoho, jak již dnes víme, příliš mnoho. Vysoce kvalitní formulace olejů na bázi nasycených esterů jsou dnes číslem jedna na světovém trhu. V praxi se osvědčily v mnoha milionech hodin provozu bez technických problémů. Shrnutí Ekologická maziva lze na trhu snadno poznat, neboť nesou jednu nebo několik Eco-Labels na etiketě a splňují příslušné mezinárodně uznávané specifikace; příkladem jsou maziva, certifikovaná organizacemi „Blauer Engel“ nebo „Swedish Standard“. Jen tato splňují požadavky, které musí být kladeny na ekologický produkt. Výrobky, které jsou označeny jen jako „biologicky odbouratelné“, možná nesplňují všechny tyto požadavky, zejména je možné, že se v okolním prostředí nerozloží rychle a úplně. Pro velmi náročné použití jsou zvláště vhodné formulace, které se zakládají na nasycených esterech, protože v celém teplotním spektru a při vysokém mechanickém zatížení tvoří akceptovatelný film maziva a zařízení optimálně chrání. Maziva, jejichž viskozita je nastavena pomocí zhušťovače (zlepšovač indexu viskozity VII), mohou při vysokém teplotním a mechanickém zatížení zřídnout, což může vést k oslabení filmu maziva a tím k poškození stroje opotřebením. Polyalfaolefiny s třídami viskozity ISO VG 32, 46 a vyššími mohou vykazovat tuto technickou nevýhodu podle použitých zhušťovačů. Ekonomické, technologické a ekologické požadavky dnes optimálně splňují především kvalitní formulace maziv na bázi nasycených esterů a speciálně vyvinutých systémů aditiv. Text: Radim Staša

Filtrační zařízení KLEENOIL v kombinaci s Hi-Tech oleji PANOLIN zajišťují celoživotní a biologicky odbouratelné náplně v hydraulických systémech, které jsou podrobovány pravidelným zkouškám v akreditované laboratoří

Považský Chlmec 500, 010 03, Žilina, tel.: +421 949 516 668, e-mail: [email protected] www.stasa-oleje.eu

35

3/2012

3/2012

TriboTechnika

Obtížně odmastitelná maziva Část 1. deriváty nenasycených mastných kyselin Čistý povrch kovů je nutným předpokladem správného průběhu konečné operace povrchové úpravy, ať se jedná o galvanické nebo žárové pokovování, nanášení nátěrových hmot, fosfátování, pasivaci či konzervaci povrchu. Stejně důležité je i čištění povrchu kovů před některými mechanickými (válcování, tažení, tryskání) nebo tepelnými úpravami kovů (kalení, žíhání, svařování, cementování, vakuové napařování, PVD, CVD apod. ). Každá technologie nebo operace povrchové úpravy kovů má své specifické požadavky na úroveň čistoty povrchu. Tyto požadavky musí být známy pro každou technologii povrchových úprav. Zároveň musí být znám i sled technologických operací, (technologie předběžné úpravy povrchu), kterou získáme požadovaný stav a čistotu povrchu z výchozího stavu povrchu zpracovávaného materiálu. Nečistoty na povrchu kovů Kvalitně provedená povrchová úprava je důležitá nejen pro vzhled strojírenských výrobků, ale často také z hlediska jejich životnosti a spolehlivosti funkce. Přesto se často setkáváme se skutečností, že kvalitě povrchových úprav není věnována patřičná péče. U povrchových úprav, ať už jde o galvanické nebo žárové pokovování, o smaltování, o organické povlaky nebo jakoukoli jinou technologii, se pak často setkáváme s typickými vadami, které se někdy projeví až po delší době používání výrobku a které bývají příčinou podstatného snížení jeho životnosti. Praxe dokazuje, že velká část těchto závad, které mohou vést ke ztrátám, bývá způsobena nedokonalým předběžným očištěním povrchu před konečnou povrchovou úpravou. Nesprávně nebo nedokonale pro36

vedené předběžné čištění má za následek závady: · zhoršení přilnavosti povlaků · zhoršení

vzhledu povrchu, zejména vznik vizuální nehomogenity · snížení korozní odolnosti provedené úpravy Předběžnému čištění povrchu je tedy nutno věnovat patřičnou pozornost. Povrch dílu je před povrchovou úpravou vždy více nebo méně znečištěn. Nečistoty bývají z hlediska původu dvojího druhu: Cizorodé nečistoty, které lpí na povrchu většinou pouze fyzikálními silami (adheze, adsorpce), a které se dostaly na povrch z vnějšku buď úmyslně, jako zbytky dřívější úpravy povrchu (konzervační nebo mazací prostředky, zbytky lešticích nebo brusných past), nebo neúmyslné, jako náhodné znečištění při dopravě nebo při skladování (nejčastěji různé mastné látky, tj. oleje, tuky, vazelíny, ale také prach, zbytky abraziv z brusných prostředků, kovový obrus, zbytky značení apod.); Nečistoty vzniklé přeměnou kovu, chemickou reakcí kovu s prostředím. Jsou to nejčastěji korozní produkty, kovové oxidy, ale také různé sole, jako uhličitany, chloridy, sírany, sirníky, obecně tedy produkty reakce kovu a prostředí. Pro tento druh nečistot je charakteristické to, že jsou s povrchem kovu vázány poměrně silnými vazbami. Mluvíme proto o chemických nečistotách (na vazbě k povrchu se podílejí chemické síly). Z hlediska podmínek vzniku těchto nečistot obvykle rozlišujeme produkty atmosférické koroze za normální nebo mírně zvýšené teploty, vznikající za spoluúčasti vzdušné vlhkosti (rez), a produkty koroze za vysoké teploty (okuje). V současné době k nečistotám počítají i produkty chemických reakcí kovů s přípravky, které se používají při strojírenském zpracování kovů. Například fosfátové zamýdlované vrstvy pro tažení, chemisorpčně vázané organické sloučeniny z tažírenských nebo

TriboTechnika

lisovacích přípravků, korozních inhibitorů apod. Pro odstranění nečistot z povrchu kovů je k dispozici celá řada technologických operací, které se kombinují do logického sledu operací technologie předběžné úpravy povrchu tak, aby se dosáhlo požadované čistoty s potřebnou jistotou a efektivně. Používají se fyzikální, fyzikálně chemické a chemické operace, z nichž k nejčastějším patří: · mechanické operace (broušení, kartáčování, leštění, otryskávání, …) · fyzikálně chemické operace (odmašťování, moření, opalování, …) · sdružené operace (omílání, moření s odmaštěním, odmaštění s pasivací,…) K požadovanému cíli lze obvykle dospět různými způsoby a volbu optimálního způsobu předúpravy povrchu ovlivňuje celá řada technických, ekonomických a ekologických faktorů.

typu v bezpečnostních listech a doporučují způsoby jak tyto látky z povrchu kovů odstranit. V dalším textu jsou uvedeny některé z problematických nečistot, rizika jejich přítomnosti na povrchu a doporučené způsoby jejich odstraňování. Deriváty nenasycených mastných kyselin rostlinného původu. Minerální oleje získané zpracováním ropy jsou velmi obtížně biologicky rozložitelné. Tuto nevýhodu nemají rostlinné oleje a jejich deriváty. Navíc pěstování olejnatých surovin je v současné době schopné cenově konkurovat ropným derivátům a patří mezi obnovitelné a dotované surovinové zdroje. Není proto divu, že jsou deriváty nenasycených mastných kyselin rostlinného původu nejvýznamnější a rychle se rozšiřující skupinou látek pro výrobu maziv. Stále častěji se setkáváme rostlinnými oleji, nena-

Obtížně odstranitelné Oleje olejová linolová ricinolejová linolénová nečistoty v mazivech Výrobci maziv, tvářecích řepkový 13-38 10-22 a konzervačních přípravků 7-9 3-4 80-87 používají řadu nových suro- ricinový vin a materiálů, které se lněný 12-37 23 58 mohou stát vážným prob14-40 45-68 lémem při následném od- slunečnicový mašťování. Jedná se zejmé- konopný 12 50-53 23-25 na o nenasycené mastné 47-50 6-13 kyseliny, jejich estery a soli, sádlo sloučeniny se siloxanovým rybí tuk 70-80 řetězcem, chlorované parafiny, polyethylenové vosky, Tabulka 1.: Procentický obsah nenasycených mastných kyselin v přírodních korozní inhibitory, hydrofo- surovinách bizační prostředky, suspensycenými kyselinami a syntetickými estery nenadované antifrikční prostředky (teflon, grafit, molysycených mastných kyselin v přípravcích pro zpraka), alfaolefiny, kovová mýdla ap. Řada z těchto cování kovů. Jedná se zejména o válcovací, lisovací sloučenin je ke kovovému povrchu vázána nejen a obráběcí oleje, řezné a hydraulické kapaliny Van der Walsovými silami, ale i chemisorpčně a emulze, přípravky dočasné protikorozní ochrany nebo dokonce chemickými vazbami. Významné ap. Zejména při zpracování obtížně tvařitelných jsou zejména látky souborně označované jako EP kovů se uplatní výhody lepších mazacích vlastnos(Extreme Pressure) přísady nebo AW (Anti-Wear) tí derivátů rostlinných olejů. přísady. Tato aditiva mají za úkol omezit možnost přímého kontaktu dvou kovů při vzájemném pohySoučástí maziv jsou často přírodní rostlinné oleje, bu a dosahují toho obvykle chemickou reakcí což jsou estery nenasycených mastných kyselin s kovem při zvýšené teplotě vyvolané třením. s glycerolem. Samotné mastné kyseliny se použíČasto také podléhají následným změnám chemicvají při řezání závitů, pro výrobu brousících, leští ké struktury. Tyto jevy ztěžují nebo dokonce znecích a honovacích past nebo ve formě kovových možňují dokonalé odmaštění a komplikují prove(Ca, Zn, Al, Mg) mýdel pro tažírenské přípravky. dení následných operací po odmaštění. Seriozní Rozšiřuje se používání syntetických esterů nenasyvýrobci přípravků uvádějí přítomnost látek tohoto 37

3/2012

3/2012

TriboTechnika

cených mastných kyselin, přičemž volba estericky vázaného radikálu významně ovlivňuje lubrikační schopnost a stabilitu výrobku. Nové typy maziv pro tváření a výkonné obrábění využívají syntetických derivátů přírodních esterů, které jsou částečně zpolymerovány za vysoké teploty do sloučenin, které obsahují obvykle 3-4 původní molekuly oleje. Jsou označovány jako „přírodní polymery“. Jsou biologicky rozložitelné, výborně mažou za extrémních tlaků, zvyšují viskozitu přípravků a dobře se kombinují s minerálními oleji, polyalfaolefiny, estery, polybuteny apod. Snadná biologická rozložitelnost těchto látek spočívá zejména ve zvýšené reaktivitě dvojných vazeb, které tyto oleje a jejich deriváty obsahují. Vyšší reaktivnost těchto derivátů s dvojnými vazbami zároveň komplikuje odmastitelnost těchto látek. Na povrchu kovů probíhají oxidační reakce vlivem působení vzdušného kyslíku za tvorby hydrogenperoxidů. Ty se snadno rozpadají a tento rozpad je urychlován působením tepla, světla a celou řadou iontů kovů. Produkty štěpení, peroxidické, alkoxylové a hydroxylové radikály, jsou velmi reak tivní a snadno se spojují do polymerních sloučenin. Mechanizmus vzniku polymerních sloučenin vysychavých olejů začíná vznikem volného radikálu odštěpením vodíku na uhlíku, který sousedí s dvojnou vazbou. Radikál se přeskupí na stabilnější systém s konjugovanou dvojnou vazbou a reaguje se vzdušným kyslíkem na vysoce reaktivní peroxidový radikál. Tento radikál odtrhne vodík jiné mastné kyselině a vytvoří málo stabilní peroxosloučeniny nebo reaguje s dvojnou vazbou sousední kyseliny. Peroxidové sloučeniny jsou nestálé a rozpadají se působením světla, tepla a iontů kovů na stabilní slo-

učeniny. Alkoxylový radikál vytváří příčné vazby s dvojnými vazbami za vzniku trojrozměrných polymerních sloučenin. Popsaný mechanizmus je prakticky stejný jako vytváření pojivového lakového filmu u olejových a fermežových barev. Polymerní produkty jsou velmi obtížně odmastitelné běžně používanými prostředky a vyžadují podstatně komplikovanější technologii odmaštění. Proto je účelné provést odmaštění co nejdříve po dokončení tvářecích operací, kdy je stupeň polymerace a zesíťování těchto sloučenin nízký. Rychlost polymerizace je rychlejší na barevných kovech, například mosazný povrch se může stát obtížně odmastitelný již po jednom dni. Při nízkém stupni polymerace postačí pro odmaštění běžné alkalické nebo tenzidové odmašťovače. Lépe se osvědčují silně alkalické odmašťovací přípravky na bázi alkalických hydroxidů a defosfátovací lázně s doplňovacími tenzidy. V silně alkalickém prostředí za zvýšené teploty polymerní sloučeniny depolymerují a rozpadají se esterické vazby. Volné mastné kyseliny jsou zmýdelněny a stanou se rozpustné ve vodě. Zmýdelnění derivátů rostlinných olejů je obvykle provázeno zvýšením pěnivosti odmašťovací lázně, což může působit problémy při postřikovém způsobu odmaštění. Nahromadění zmýdelněných derivátů vede i ke zvýšení emulgační schopnosti lázně, případně změně charakteru odmašťovače z deemulgujícího na emulgující. Relativně snadná zmýdelnitelnost neplatí pro „přírodní polymery“. Ty nejsou polymerovány přes vazbu s kyslíkem a proto jsou odolnější proti hydrolýze v alkalickém prostředí. Při vyšším stupni polymerace lubrikantů je nezbytné podpořit chemický účinek odmašťovací lázně mechanickým působením například ultrazvuku, mechanického omílání, hydrofinišování apod. Obecně se prodlužuje doba působení odmašťovací lázně a zvyšuje její teplota. Nepříznivé dlouhodobé působení silně alkalických lázní na barevné kovy jako naleptání, změna barvy, selektivní odzinkování mosazi apod. se dá potlačit přídavky vhodných inhibitorů. Část podkladů pro publikaci byla získána v rámci řešení programu MPO TANDEM projekt FT-TA/047 „Optimalizace materiálového řešení a aplikace principů protikorozní ochrany technologických zařízení a celků“.

Ing. Petr Szelag

38

TriboTechnika

Centrální mazání + mazací technika =

CEMATECH Odštěpný závod CEMATECH firmy Hennlich Industrietechnik je významným dodavatelem centrálních mazacích systémů LINCOLN a mazací techniky do všech odvětví průmyslu. U dodávek centrálního mazání poskytujeme komplexní služby, od technického poradenství a návrhu systému, přes dodávku komponentů, montáž, případně šéfmontáž až po servis a dodávku náhradních dílů. K dispozici máme komponentovou základnu a know-how největšího světového dodavatele centrálních mazacích systémů, americko-německé firmy LINCOLN. To je výhodné zvláště pro výrobce strojů obsahujících centrální mazání, kteří exportují do zahraničí, neboť značka LINCOLN je celosvětově akceptovaná a náhradní díly LINCOLN a servis jsou dostupné kdekoli na světě. Za dobu naší existence jsme dodali stovky centrálních mazacích systémů do všech odvětví průmyslu. Mezi naše pravidelné zákazníky patří např. ŽĎAS, Plzeňský Prazdroj, Třinecké železárny, LB Minerals, Sklostroj Turnov, Škoda Auto, Škoda TS, Barum, TOS Kuřim a mnoho dalších.

společnosti Hennlich Industrietechnik, která je dodavatelem široké škály komponentů a profesionálních technických řešení. Společnost spadá pod evropskou skupinu HENNLICH. Navštivte naši expozici na MSV v Nitře ve dnech 22. - 25. 5. 2012. Naleznete nás na volné ploše před pavilonem M1. Kontakt: Hennlich Industrietechnik, spol. s r. o. o. z. CEMATECH Libušínská 183 CZ - 591 01 Žďár nad Sázavou tel.: + 420 566 630 524 fax: + 420 566 630 032 e-mail: [email protected] www.hennlich.cz/cematech

V oblasti mazací techniky dodáváme: · mazací hlavice – kulové H, trychtýřové D, ploché M4, M1, M22, T1 a T1/B a další · mazací lisy a přístroje – mazací lisy ruční přítlačné, pákové, pistolové, pneumatické a akumulátorové, mazací přístroje ruční, nožní, elektrické a pneumatické · automatické maznice – pro olej i tuk · technika pro manipulaci s mazivy a palivy – jednotlivé komponenty i sestavy pro přečerpávání nafty, bionafty, rostlinného oleje, oleje a tuku · technika pro manipulaci s použitým olejem – mobilní sběrné, odsávací a kombinované jednotky · komponenty rozvodů maziva – trubky, hadice, šroubení a kotevní materiál · další komponenty – olejoznaky, odvzdušňovací filtry, mazací štětky ad. Jedná se o velmi kvalitní komponenty, přitom ale za příznivé ceny. Cca 2 000 položek je stále skladem. O. z. CEMATECH je součástí obchodně-výrobní

39

3/2012

3/2012

TriboTechnika

Vibrodiagnostika – nástroj spoľahlivosti rotačných strojov V minulosti sa považovalo za jedinú úlohu pripravenosť prevádzky a schopnosť vyrábať pri optimálne minimálnych nákladoch. V dnešnej dobe už čoraz viac výrobných firiem si uvedomuje, že údržba má vplyv na všetky oblasti obchodných rizík a efektívnosti. Rozhodne ovplyvňuje osobnú a environmentálnu bezpečnosť, efektívne využitie energií, kvalitu výrobkov, a uspokojenie potreby zákazníkov. Znamená to, že údržba hrá centrálnu úlohu v živote celej organizácie. Jej úlohou je zabezpečiť, aby zariadenia splnili svoje funkcie, boli schopné vyrábať vtedy a toľko, ako to vyžaduje trh, aby zabezpečila spoľahlivosť a bezpečnosť strojových zariadení. Zabezpečiť spoľahlivosť s klasickými metódami údržby ako prevádzkovanie až do poruchy alebo údržba v pevne stanovených cykloch je príliš problematické. Nedostatk y metódy údr žby „prevádzkovanie až do poruchy“ je, že porucha nastane úplne nečakane preto nedá sa plánovať a väčšinou nastane vážna porucha. Pri údržbe v pevne stanovených cykloch je ťažko určiť hranicu, kedy treba vykonať údržbu. Čas výmeny súčiastok väčšinou určujú (zainteresovaní) výrobcovia, pričom nezohľadňujú konkrétne podmienky danej prevádzky a možnosť zmeny podmienok. K tomu ešte dodajme, že priemysel často prispôsobí opravy k tomu aké sú spotrebiteľské návyky (spotreba piva v lete je väčšia),

Obr.1 Často práve po GO sa stáva predtým stabilne pracujúci stroj labilným. 40

ako dozrieva úroda (cukrovarský priemysel) alebo ku konkrétnemu dátumu (celozávodná dovolenka). V minulosti sme mysleli, že u väčšiny zariadenia pravdepodobnosť poruchy je tým vyššia, čím je zariadenie staršie. Z toho vyplýva názor, že ak na zariadení vykonávame generálnu opravu, tak určite klesne pravdepodobnosť poruchy. Dnes už tvrdíme, že so zastaraním stroja nerastie úmerne aj frekvencia výpadkov. Výnimkou je ak vyslovene ide o poruchu súvisiacu so starnutím. Je teda mylným názorom, že pravidelnými opravami sa zvyšuje spoľahlivosť zariadenia. Nato, aby sme skutočne zvýšili spoľahlivosť zariadenia je potrebné: zvyšovať čas medzi jednotlivými opravami skrátiť dĺžku opráv včasnými opravami znížiť následky poruchy Tieto požiadavky môžeme dosiahnuť vtedy, ak máme k dispozícii dostatočné informácie o tom, aký je skutočný stav zariadenia. Vtedy odhalíme skryté menej závažné poruchy, z ktorých sa neskôr môžu vyvinúť ďalšie, často vážnejšie. Ak máme informácie, môžeme predĺžiť životnosť odstránením prvotných chýb a nie ich následkov. Informácie o stave zariadení získavame meraniami. Pre rôzne strojové jednotky používame rôzne metódy merania, spoločným menom technickú diagnostiku. Na zabezpečenie spoľahlivosti sa najčastejšie využíva: vibrodiagnostika

TriboTechnika

-

termodiagnostika meranie ultrazvukom analýza olejov motormonitor endoskopia defektoskopia iné

Na dosiahnutie spoľahlivosti merania je veľmi dôležitá frekventovanosť merania. Mylne prevláda názor, že zariadenia, ktoré sa zriedkavo pokazia, netreba merať, alebo s väčším časovým odstupom. V rozhodovaní, či treba niektoré zariadenie diagnostikovať, hrá úlohu jeho dôležitosť v technologickom systéme.

Obr. 2 PF diagram

Frekvencie merania závisia od vývinu poruchy. Vo všeobecnosti platí tz. PF diagram, ktorý ukazuje, kedy sa objavuje chyba a ako sa zhoršuje stav v bode (P), čo nazývame potenciálnou chybou. (P) je bod, kde sme schopní prvýkrát vnímať chybu. Ak v tomto bode nezasahujeme, väčšinou nastane zhoršenie stavu rýchlejšie, pokiaľ sa nedostane k bodu (F) čo nazývame funkcionálnou poruchou. Čas medzi potenciálnou a funkcionálnou chybou nazývame PF interval. Môžeme ho vyjadriť v rôznych jednotkách súvisiacich s mierou zaťaženia (motohodiny, počet vyrobených produktov, počet výrobných cyklov, atď.). Najčastejšie používame uplynutý čas. Ak nemáme iný vážnejší argument, vo všeobecnosti čas me dzi dvoma meraniami by mal byť polovica PF intervalu. Tento čas zabezpečuje, že diagnostická prognóza detektuje potenciálnu chybu ešte pred tým ako nastane funkcionálna chyba a zabezpečuje potrebný čas na prípravu opráv (nominálny čas na prípravy zásahu je minimálne polovica PF intervalu). Občas však interval pravidelných kontrol musí byť iba zlomok PF

intervalu. Ak PF interval je príliš krátky nato, aby sme bezpečne vykonali meranie alebo zákrok, tak sledovanie stavu nie je vhodné na tento druh poruchy. Vtedy je rozumnejšie inštalovať ON LINE pozorovacie a blokovacie systémy, ktoré po prekročení nastavených hodnôt odstavia zariadenie aby nedošlo k jeho znehodnoteniu. Zabezpečenie spoľahlivosti pomocou vibrodiagnostiky Pri rotačných strojoch je hlavnou úlohou vibrodiagnostiky určiť moment, keď je ložisko pred koncom svojej životnosti. Valivé ložiská majú konečnú životnosť a zničia sa aj vtedy, ak montáž a následná údržba prebehla v poriadku. Teda cieľom diagnostiky nie je záchrana ložiska, ale zabezpečenie spoľahlivého chodu zariadenia. Podľa štatistík iba 10 % ložísk dosiahne plánovanú životnosť. Ložiská, ktoré by mali pracovať viac rokov, niekedy plnia svoju funkciu iba pár mesiacov. Je známe, že životnosť ložísk ovplyvňujú nasledovné faktory: otáčky aktuálne namáhanie základné dynamické zaťaženie účinnosť mazania úroveň znečistenia pracovná teplota typ ložiska Základná rovnica únavy valivých ložísk je: L = 16667 / n * (C / Fe)m , kde: L - životnosť ložiska v hodinách n - otáčky v ot/min C - základné dynamické zaťaženie Fe - ekvivalentné dynamické zaťaženie m - 3 pri guličkových ložiskách, 10/3 pri valčeko-vých ložiskách Z rovnice vyplýva, že zvýšenie otáčok na dvojnásobok znižuje životnosť o 50 % a zvýšenie zaťaženia ložísk na dvojnásobok znižuje životnosť o 87 % pri gulôčkových a o 90 % pri valčekových ložískách. Znamená to, že na dosiahnutie maximálnej životnosti ložísk, a tým aj vyššej spoľahlivosti zariadenia treba znižovať škodlivé zaťaženie. Kľúčovým faktorom je, že samotné ložiská sa málokedy pokazia. Väčšinou pôsobia vonkajšie vplyvy, ktoré napomáhajú predčasnej poruche ložísk. Medzi ne patrí nevyváženosť, nesprávne nastavenie súosovosti, rezonančné

41

3/2012

3/2012

TriboTechnika

problémy, nesprávne mazanie, prostredie alebo nesprávna montáž. Väčšinou tieto škodlivé vplyvy – zaťaženia, spôsobia veľké chvenie na zariadení, ktoré má nepriaznivý vplyv na životnosť ložísk. Všeobecné príčiny chvenia Ak je úroveň chvenia pod 2 mm/s, sily vyvolávané chvením neovplyvňujú škodlivo zariadenie, respektíve životnosť ložísk. Keď úroveň prevyšuje 2 mm/s (nevyváženosť, nesúososť, voľnosť, rezonančné problémy) je potrebné zasahovať s cieľom dosiahnutia optimálnej životnosti ložiska. Napríklad úroveň chvenia 20 mm/s, ktorú spôsobuje nesprávne nastavenie súososti alebo nevyváženosť, je z hľadiska poruchovosti ložiska kritická. Ak vibrodiagnostikou identifikujeme tzv. skryté chyby a následne ich odstránime, vytvoríme tak podmienky na maximálne využitie životnosti ložiska. V praxi sa stretávame s dvoma skrytými poruchami, ktoré sa veľmi často vyskytujú. Sú to nevyváženosť a nesprávne nastavenie súosovosti. Podľa štatistík až cca. 1/3 ventilátorov ktoré sú v prevádzke sú viac alebo menej nevyvážené. Aj keď vo výrobnom závode boli obežné kolesá vyvážené, po ich namontovaní na určené miesto môžu vyvolávať vyššie chvenie vplyvom nevyváhy. Nezabúdajme nato, že sústava motor – spojka - obežné koleso alebo motor – remenice - obežné koleso má iné dynamické vlastnosti, ako mali jednotlivé súčiastky pri vyvažovaní na vyvažovacej lavici. Preto je dôležité, a to aj na nových zariadeniach vykonať kontrolné meranie chvenia. V prípade zistenia nevyváhy sústavy, najlepšie je vykonať dynamické vyvažovanie na mieste na vlastných ložiskách. Výhoda tejto metódy je, že sa vyvažuje sústava spojka - obežné koleso alebo motor remenica. Po vyvažovaní na mieste už nenasleduje žiadny zásah, teda môžeme byť istí, že ne vnesieme do systému ďalšiu chybu. Nesprávne nastavenie súosovosti je ďalšia dôležitá chyba, ktorá sa často vyskytuje. Vo väčšine prípadov údržbári nastavujú súosovosť tak, aby bola rovnaká medzera medzi spojkami po celom obvode. Táto metóda je postačujúca iba pri nižších otáčkach, a iba v tom prípade, ak máme novú, dokonale vyrobenú spojku. Je ale nepoužíteľná, ak spojka pracuje nad 1500 ot/min, alebo je opotrebovaná, polovica spojky je vymenená

42

polovicou inej spojky. Musíme vychádzať z podstaty, že potrebujeme nastaviť súososť medzi osami a nie medzi spojkami. Napríklad pri otáčkach 3 000 ot/min. najväčšia chyba rovnobežnosti by nemal byť väčšia ako 0,08 mm. Takúto presnosť môžeme dosiahnuť iba pomocou presných prístrojov. Niektoré pružné spojky do určitej miery eliminujú chyby nastavenia, ale presným nastavením šetríme nie spojku, ale ložiská, tesnenia, hriadele atď. Použitím vibrodiagnostiky, pomocou spektrálnej analýzy je možné určiť aj rôzne iné chyby zariadenia. Základný princíp je, že každý rotačný stroj, ktorý je v prevádzke vyvoláva chvenie. Veľkosť tohoto chvenia poukazuje na stav zariadenia. Každá rotačná súčiastka vyvoláva chvenie na určitej frekvencii, teda konkrétna frekvencia poukazuje na súčiastku. Zvyšujúca sa mohutnosť chvenia znamená zhoršujúci sa stav stroja. Významná frekvencia a rast amplitúd na tejto frekvencii znamená poruchu súčiastky. Na obrázku vidíme ako jednotlivé frekvencie sú priradené k daným súčiastkam. Pravidelnými

Obr. 3 Skúmanie stroja pomocou frekvenčnej analýzy

meraniami na zariadení a porovnaním meraných údajov, zaregistru-jeme skryté chyby a po ich odstránení zariadenie môže ďalej pracovať. Väčšinou ide o zákroky trvajúce maximálne 1-2 hodiny. Pretože to nie sú akútne chyby, máme čas na prípravu a termín zásahu vieme usmerniť podľa potreby výroby (cez víkend, po ukončení výrobného cyklu). So správne zvolenou frekventovanosťou merania (podľa PF diagramu) takto môžeme zabezpečiť, aby stroj pracoval až do konca prirodzenej životnosti ložísk. Ing. František Molnár

TriboTechnika

3/2012

Zařazení tryskání před a za svařením Pro optimální zařazení procesu otryskávání dílů os do výroby před jejich svařením koncipoval Rösler pro jednoho z vedoucích výrobců dva průběžné systémy ve formě zařízení s drátěným pásem, vybavených speciálním vstupním a výstupním pásem. Zařízení pro otryskávání konstrukcí zajišťuje očištění svarů pro lakování. Planetární osy používané v těžkých strojních zařízeních a vozidlech, např. tahačích letadel a obojživelných vozidlech sestávají ze čtyř různých dílů, které musí odolávat vysokým zatížením. To klade vysoké nároky na výrobu a povrchovou úpravu. Optimální přizpůsobení toku výroby Pro otryskání různých prvků po řezání plamenem respektive laserem byly zařazeny do výrobní linky dvě průběžná zařízení s drátěným pásem společnosti Rösler. Tryskací systémy, které byly přizpůsobeny místním podmínkám, byly umístěny vedle stávajících řezacích zařízení. To umožnilo otryskávat díly o délce až 2 200 mm a hmotnosti až 250 kg na běžný metr bez nutnosti přepravy na dlouhé vzdálenosti a potřeby nákladných přepravních rámů. Vzhledem k tomu, že teplota dílů stále ještě činí až 130 °C, sestávají přiváděcí a odváděcí pásy z ocelových článků. V tryskací komoře zajišťují čtyři turbíny Hurricane® H28 o výkonu po 11 kW vysokou intenzitu tryskání a tím krátkou dobu opracování. Účinná ochrana před opotřebením je zajištěna použitím vyzdívky vstupní komory, tryskací komory a koncové komory jakož i drátěného pásu z manganové oceli. Aby byl splněn požadavek na vysoký stupeň automatizace a obsluhu jednou osobou, jsou průběžná zařízení vybavena speciálním řízením, které umožňuje pružnou manipulaci. Tryskací zařízení k úpravě konstrukcí před lakováním Po svaření se osy lakují. Před lakováním musí být osy zbaveny náletu a nečistot, což bylo dlouho prováděno ručně. Pro rychlejší a úspornější proces čištění investoval podnik do zařízení Rösler k čištění konstrukcí. Tento tryskací systém měl být jako technicky a výrobně optimální řešení umístěn do stávající haly. Vzhledem k tomu, že použití zavěšeného dopravníku bylo z důvodu místních poměrů vyloučeno, padlo rozhodnutí na tryskací zařízení s válečkovou dráhou RRBK 11/11-So, modifikované podle požadavků zákazníka. Zařízení je dimenzováno pro osy o rozměrech až 4000 x 1000 x 1000 mm (d x š x v). Tryskací zařízení je vybaveno osmi

turbínami Hurricane® H 32. Umístění turbín, určené 3D simulací, zaručuje, že všechny svary budou optimálně očištěny i u os s velmi složitou geometrií. 30 tryskacích programů uložených v řídicí jednotce zařízení umožňuje přizpůsobení řadě různých, k otryskání určených os. Vysoká hmotnost dílů, až 400 kg na běžný metr, si vynutila přizpůsobení zařízení. To byl důvod pro vybavení tryskacího zařízení „zpětným chodem“. Osy o hmotnosti až 1,6 tuny tak mohou být odebírány z místa vsazení, což činí zbytečnou posunovací zónu na výstupní straně. Pro tryskání jsou osy kladeny do zákazníkem dodaného držáku obrobků, projíždějí vstupní komorou do tryskací komory a z ní do koncové komory. Jakmile se celá osa nachází v koncové komoře, přepne zařízení automaticky na zpětný chod a dopraví díl rychlostí až 12 metrů za minutu zpět do místa vsazení. Doba opracování činí včetně vsazení, odebrání a přepravy maximálně šest minut. -red-

Po řezání plamenem respektive laserem jsou díly otryskávány v tryskacím zařízení s drátěným pásem

Instalace osmi turbín zaručuje optimální očištění všech svarů i u dílů se složitou geometrií os

V zařízení pro otryskávání konstrukcí jsou opracovávány osy o hmotnosti až 1,6 tuny

43

3/2012

TriboTechnika

Zinkolamelové povlaky Zinkolamelové povlaky jsou složeny zejména ze směsi zinku a hliníku, vodivého pojiva a v závislosti na požadavcích také integrovaného maziva pro úpravu součinitele tření. Tyto povlaky mají dobrou elektrickou vodivost, která zajišťuje katodickou ochranu povlékané součásti. Zinkolamelové povlaky: Delta Tone 9000 Delta Protekt KL 100 (vylepšený následovník Delta Tone 9000) Delta Protekt KL 105 (povlak s integrovaným mazivem) Delta Protekt KL 110 (antracitový odstín) K doplnění antikorozní ochrany je možno výše uvedené povlaky překrývat tzv. topcoaty, které upravují jednak výsledný odstín (standardně stříbrný a černý, další na vyžádání). Topcoaty dále zvyšují výslednou tvrdost povlaku a odolnost vůči různým chemickým látkám (například SO2, kyseliny, louhy, organická rozpouštědla a oleje). Předúprava dílů Na kvalitní předpravě součástí před povlakováním přímo závisí výsledná korozní odolnost jakékoliv povrchové úpravy, proto je třeba tomuto kroku věnovat odpovídající péči. Pro zinkolamelové povlaky se jako předpravy využívá: - Odmaštění - Odmaštění + jemné tryskání (popř. kuličkování) - Jemnokrystalický Zn-fosfát – vrstva max. 4g/m2 Odmaštění Tuto operaci provádíme alkalickou cestou v postřikovém stroji. Protože sortiment přicházející k nám na povrchovou úpravu je velmi rozličný, není tato metoda vhodná pro všechny typy součástí. Kvůli tomu projektujeme novou

44

odmašťovací linku, která bude schopna kvalitně odmastit co nejširší sortiment. Jelikož většinu součástí předupravujeme jemným tryskáním ocelovou drtí, popř. kuličkováním v případě požadavku zákazníka (především u pružin pro zvýšení jejich životnosti), je nutné, aby vstupující díly byly dokonale odmaštěny. V případě zanesení mastnoty dojde ke zvýšenému ulpívání tryskacího média na povrchu upravovaných dílů, což je velmi nebezpečné z pohledu znečištění povlakovacích hmot. Tryskací médium je potom také znehodnocené, musí se provést jeho výměna včetně vyčištění celého tryskacího stroje. Tryskání Díly vstupující na PÚmusí mít čistý, mírně zdrsněný kovový povrch bez fleků, map, zbavený od koroze, okují po sváření či kalení apod. Tryskání provozujeme v uzavřených tryskacích strojích s ,,nekonečným” pásem, jako tryskací medium se využívá ocelová drť GP 80 o nejnižší tvrdosti, což nám dovoluje tryskat bez poškození rozměru dílů například šrouby od M5 výše. Tryskací stroje jsou vybaveny filtrem, který slouží k nepřetržitému čištění tryskacího media od nečistot a rozbitých částeček abraziva. Pro výrobce pružin můžeme nabídnout tryskání kuličkami, řídící systém u tohoto stroje nám dovoluje přesně nastavovit intenzitu tryskání, kterou kontrolujeme tzv. Almen-testem. Přesné parametry tryskání (čas, intenzita a velikost vsázky) je třeba stanovit a odzkoušet pro každou součást, velikost dávky má přímý vztah s dobou tryskání, stav dílů (koroze, zaokujení) ovlivňuje intenzitu tryskání. Větší díly, které nelze předupravit hromadně, tryskáme v ruční tryskací kabině. Po tryskání je třeba zkontrolovat, jestli v otryskaných dílech není zbytkové abrazivo, které by znečistilo povlakovací hmotu a tím ohrozilo kvalitu PÚ. Zn-fosfát Pro díly, které není možné tryskat (plechové díly

TriboTechnika

z tenkého materiálu, drobné pružiny, popř. díly, kde Zn-fosfát předepisuje norma), je jedinou možnou předúpravou nanesení tenké vrstvy Znfosfátu v tloušťce max. 2 - 4 g/m2. Silnější vrstva ohrožuje funkci katodické ochrany naneseného povlaku z důvodu odizolování od kovového podkladu. Z důvodu investiční a ekologické náročnosti provozu fosfátovací linky tuto předpravu kooperujeme. Povlakování Povlakovací materiály nanášíme dvěma způsoby: - Pneumatické stříkání - Metoda DIP-SPIN (máčení + odstředění) – hromadné zpracování Samotné povlakování sestává z několika kroků, při nich je nutné dodržovat následující parametry:

Příprava povlakovací hmoty 1) Míchání ručním nebo stojanovým míchadlem min. po dobu 10 minut 2) Doplnění povlakovací hmoty na předepsanou výšku hladiny v nádobě 3) Seřízení předepsané viskozity postupným přídavkem ředidla - Viskozita povlakovací hmoty se měří pomocí výtokového pohárku (DIN, tryska 3mm) s přesností ±1sec. - Na viskozitě přímo závisí tloušťka vrstvy nanášeného materiálu Viskozita se musí minimálně 1xza 4 hodiny kontrolovat a seřizovat, v letních měsících kvůli většímu odpařování ředidel je nutné tento interval zkrátit na cca 2 hodiny. U povlakovacích hmot je nutné sledovat míru jejich znečištění. Při povlakování se do nich spolu s díly dostávají i drobné nečistoty neodstraněné při předúpravě (žmolky papíru, kovové špony a tryskací medium), proto je třeba lázně pravidelně čistit. Větší nečistoty se odstřaňují filtrací přes nerezová síta(50 - 400 µm), kovový prach z tryskání se separuje pernamentním magnetem. Povlakování – DIP-SPIN Tato operace spočívá v hromadném namočení dílů v povlakovací hmotě a následném odstředění přebytečné vrstvy. Je zde nutné brát v úvahu následující parametry: 1) Doba namáčení – je závislá na geometrii a typu součástí, při namáčení dochází k pomalému otá-

čení koše pro dokonalé povléknutí všech míst dílu 2) Doba, intenzita a směr odstřeďování - je závislá na geometrii a typu součástí, dále na velikosti vsázky v koši - Doba a intenzita (otáčky) odstřeďování přímo ovlivňuje tloušťku a rovnoměrnost nanášené vrstvy - Směr odstřeďování (spíše jeho změna) ovlivňuje tloušťku povlaku v ,,dotykových místech”, to znamená, že při změně směru odstřeďování dojde k prudkému dobrždění koše, což způsobí pohyb povlakovaných dílů v koši, větší mokrá vrstva povlaku na odkrytých dotykových místech je pak při následném odstředění eliminována Sušení a tepelné vytvrzování povlaku Zinkolamelové povlaky včetně topcoatů je nutné po každé nanesené vrstvě tepelně vytvrdit, aby byla zajištěna jejich správná funkce. Sušení a vytvrzování povlaků provádíme dle typu dílů a nanášeného povlaku v komorových nebo průběžných pecí. Před vlastním vytvrzením se povlak nasouší v sušící zóně, kde při teplotě 70 - 90 °C a intenzivním proudění vzduchu dojde k úniku těkavých složek z povlakovacího materiálu. Mezi sušící a vytvrzovací zónou průběžných pecí je tzv. přepad (místo, kde končí pas sušící zóny a začíná pas vytvrzovací zóny). Přepad zajišťuje, aby se díly ležící na sobě přeorientovaly a dosušily se i dotyková místa. Pokud nedojde k vysušení povlaku na celém povrchu dílů, hrozí ve vytvrzovací části vzájemné slepení. Vytvrzovací podmínky jsou dány typem povlakovací hmoty, všeobecně se dá říci, že je to 15 minut při teplotě 200°C (teplota vytvrzovaného dílu). Jak už jsem uvedl výše, námi zpracovávaný sortiment je velmi široký a vytvrzovací podmínky musí být ověřeny měřením teplotního průběhu pece přímo při zpracování dílů. Tato technologie byla vyvinuta především pro aplikaci na spojovací materiál a jiné díly z pevnostních ocelí, úspěšně však aplikace rozšiřujeme na oblast celého odvětví strojírenského průmyslu jako alternativu ke galvanickým povlakům ZN, Zn/Ni, Zn/Fe a povlakům žárového zinku. Povrchová úprava dílů zinkolamelovými povlaky má jako běžně používané galvanické pokovení své výhody a nevýhody a ne vždy je aplikace této technologie vhodná a proveditelná, níže proto uvádím kontakty pro případné konzultace či poptávky. Jiří Boháček

45

3/2012

3/2012

TriboTechnika

Zlepšení tribologických vlastností kompozitních povlaků pomocí polymerních částic Díky svým jedinečným vlastnostem představují kompozitní povlaky velmi vhodnou alternativu při řešení požadavků na specifické vlastnosti povlaků. Galvanické kompozitní povlaky jsou zcela speciálním typem kompozitního materiálu, který se skládá z galvanicky vyloučené galvanické matrice a organických či anorganických částic v ní rozptýlených. Povlaky se zinkovou matricí a polymerními částicemi spojují mechanickou odolnost a protikorozní vlastnosti zinkového povlaku s nízkým koeficientem tření, samomaznými a kluznými vlastnostmi polymeru. Zásadní význam takovýchto povlaků leží zejména v možnosti náhrady dnes používaných vícevrstevných povlakových systémů na bázi zinku zejména u různých spojovacích součástí. Galvanické zinkování představuje nejrozšířenější povrchovou úpravu v průmyslové výrobě. Zinkování společně s vylučováním slitinových zinkových povlaků zaujímá cca 1/4 z povrchových úprav aplikovaných v České republice. Protikorozní odolnost je hlavním parametrem požadovaným u zinkových povlaků, avšak v poslední době jsou od těchto povlaků vyžadovány i další vlastnosti, zejména pak nízký koeficient tření. Tyto požadavky pocházejí nejčastěji z automobilového průmyslu, ale také z jiných průmyslových odvětví (ventilátory, výrobky letecké techniky, apod.). Obvyklým způsobem řešení daného problému je aplikace vícevrstvých povlaků, ovšem tato technologie je komplikovanější, časově, energeticky a ekonomicky náročnější. Další komplikace představuje větší tloušťka vrstvy, což může způsobovat nepřesné lícování konstrukčních prvků. Jiný způsob řešení se nabízí ve vyu-

46

žití technologie kompozitního povlakování. Při vhodné kombinaci materiálů vznikají kompozitní povlaky s dobrou protikorozní odolností a s nízkým koeficientem tření a otěruvzdornosti, na jejichž výzkum, ale i průmyslové aplikace se již zaměřuje pozornost. V obou oblastech se jedná zejména o kompozitní povlaky tvořené niklovou matricí, ve které jsou dispergované polytetrafluorethylenové (PTFE) částice. Průmyslová aplikace se týká Ni-PTFE povlaku vytvořeného bezproudovým procesem. Nová technologie vylučování kompozitního korozně odolného povlaku s kluznými vlastnostmi byla založena na technologii elektrolytického povlakování ze slabě kyselé zinkové lázně, do které byla přidávána disperze PTFE. Výsledným povlakem je zinkový povlak s včleněnými PTFE částicemi (ZnPTFE povlak). Zinkový povlak má oproti niklovému tu výhodu, že poskytuje základnímu materiálu na bázi železa nejen bariérovou ale také katodickou protikorozní ochranu. Využití povlaku je navrhováno např. pro šroubové spoje, u kterých je nutné zajistit rozebíratelnost a definované parametry montáže, ve strojírenském a především automobilovém průmyslu; ale i pro další díly, které jsou buď jako celek, nebo jejich části, ve vzájemném relativním pohybu s jinými detaily. Příprava vzorků Povlaky Zn-PTFE byly aplikovány elektrolytickým zinkování ze slabě kyselé lázně, do níž byla přidána teflonová disperze. Použitá zinkovací lázeň pracuje na bázi chloridových elektrolytů a PTFE disperze je běžně komerčně dostupná. Lázeň obsahuje další potřebné přísady jako surfaktanty a leskutvorné přísady. Pro vytváření povlaků, které by splňovaly požadované parametry, je důležité optimální nastavení podmínek procesu, aby bylo dosaženo rovnoměrného rozložení PTFE částic v zinkové matrici, a následně dosáhnout i požadovaných, zejména funkčních vlastností výsledného povlaku. Na

TriboTechnika

základě rozsáhlých testů a zkoušek byly jako optimální parametry zvoleny tyto podmínky – 10 % disperze, proudová hustota 1,5 A/dm2, pH 5, teplota 20 ° C a nepřetržité míchání. V současnosti je technologie vylučování povlaku Zn-PTFE chráněna z hlediska autorských práv patentem uděleným Úřadem průmyslového vlastnictví. Tribologické zkoušky Tribologické vlastnosti Zn-PTFE povlaků byly hodnoceny na základě porovnání jejich třecích koeficientů a odolnosti proti otěru se zinkovým povlakem bez teflonu. Odolnost proti otěru je vyjádřena pomocí hmotnostních úbytků a doby trvanlivosti povlaku během tribologického experimentu. Z hodnot statických (fs) a dynamických (fd) koeficientů tření uvedených na obrázku 1 je patrné, že všechny povlaky obsahující teflon měly nižší koeficienty tření než samotný zinkový povlak. Nejnižšího koeficientu dosáhla dvojice Zn10PTFE – Zn10PTFE, jeho hodnota byla 0,1827, tedy o cca 37% nižší než u Zn – Zn.

Obr. 1: Statické (fs) a dynamické (fd)koeficienty zinkových a Zn-PTFE povlaků

Grafy na obrázcích 2 a 3 ukazují, že tento povlak měl také nejnižší hmotnostní úbytek a nejstabilnější vývoj dynamického koeficientu. Trvanlivost povlaku byla však pouze šest minut.

Obr. 2: Odolnost proti otěru zinkových a Zn-PTFE povlaků

Obr. 3: Vývoj dynamických koeficientů tření zinkových a Zn-PTFE povlaků

Povlaky s pasivací měly obecně horší třecí vlastnosti než povlaky bez pasivace. V případě třecí dvojice Zn+pasivace – Zn+pasivace nebylo možné experimenty ani provést, protože nedošlo ke styku ploch tablety a desky. Vzhledem k tomu, že na vzorku nebyla patrná žádná mechanická poškození, která by způsobila vyvracení tablety, lze soudit, že to bylo způsobeno charakterem povlaku. Jak vyplývá z grafů, pasivované zinkové povlaky obsahující PTFE, měly lepší tribologické vlastnosti než pasivovaný Zn povlak bez PTFE. To bylo pravděpodobně způsobeno tím, že CrIII vrstva byla v některých místech slabá a PTFE tak pronikl na povrch. Závěr Naše výsledky ukazují, že nový kompozitní zinkový povlak s dispergovanými PTFE částicemi může představovat alternativu k existujícím funkčním povlakům založeným na zinku. Použité analytické metody potvrdily přítomnost a poměrně homogenní rozložení PTFE částic v Zn-PTFE povlacích, které byly připraveny za vybraných optimálních podmínek. Zn-PTFE povlaky měly nižší koeficient tření než samotné zinkové povlaky. Nejnižší koeficient měl povlak připravený z lázně obsahující 10% PTFE; jeho hodnota byla o cca 37 % nižší než ta zinkového povlaku bez PTFE. Ačkoli samomazné vlastnosti povlaků byly zlepšeny, jejich odolnost proti opotřebení se snížila. Náš další výzkum se bude zaměřovat na zlepšeních zejména tribologických charakteristik a využití dané technologie v praxi. Poděkování Tato práce vznikla při řešení projektu FR-TI1/047 z programu TIP, podporovaného MPO ČR. Ing. Martina Pazderová, Ph.D., Ing. Linda Diblíková, Ing. Miroslav Valeš, Výzkumný a zkušební letecký ústav Ing. Petr DrašnarČVUT – Fakulta strojní

47

3/2012

3/2012

TriboTechnika

Další vývojový krok nízkotlaké ® cementace - PreNitLPC Další vývojový krok vakuové cementace FineCarb® je podporován nitridační metodou nazvanou PreNitLPC® . Technologie spočívá v přidávání čpavku v počáteční fázi procesu – v průběhu ohřevu na cementační teplotu (obr. 1). Dusík, který je tímto způsoben zaváděn do povrchové vrstvy, podporuje proces cementace zrychlením difuse uhlíku, redukuje tendenci růstu karbidů a co je nejdůležitější, prokazatelně omezuje růst zrn austenitu. Tyto výhody umožňují zkrácení doby procesu díky zvýšení teploty při cementaci. Navíc dosažená vrstva má správnou mikrostrukturu a mechanické vlastnosti nejsou horší než ty, kterých lze dosáhnout tradičními procesy při nižší teplotě. doba dávkování čpavku

T

doba dávkování uhlovodíků

přednitridace

sycení difuze sycení difuze

700 °C

400 °C

Obr. 1 PreNitLPC®-charakteristika procesu

Vrstva [mm]

Čas

kalení

kalicí teplota

1 000 °C

925 ºC, lze zkrátit dobu procesu na polovinu při teplotě 980 °C a dále je možné s tím v souladu zkrátit dobu procesu troj, čtyř až pětinásobně při teplotách 1 000, 1 020 a 1 040 °C . Například pro ocel 16MnCr5, při požadavku na efektivní tloušťku vrstvy 2 mm při kritériu 0.35 % C (550HV kaleno v oleji), bude doba procesu 22 hodin při teplotě 925 °C, zatímco při 1 040 °C bude cementace trvat pouze 5 hodin. Díky metodě PreNitLPC® je možné provádět cementaci i při teplotách 1 000 °C a více, s dosažením velikosti zrn austenitu jako při tradičním procesu. Doba cementace

925 oC

950 oC

980 oC

1 000 oC

1 020 oC

1 040 oC

0.50

1h23m

0h57m

0h39m

0h30m

0h24m

0h19m

1.00

5h30m

3h50m

2h35m

2h00m

1h35m

1h15m

2.00

22h00m

15h10m

10h20m

8h00m

6h10m

4h50m

100 %

69 %

47 %

36 %

28 %

22 %

Tab.1. cementační doba pro ocel steel 16MnCr5, pro dané hloubky vrstvy s kritériem 0.35%C, v závislosti na teplotě procesu

Tabulka 1 zobrazuje jak silný vliv má teplota na čas procesu při nízkotlaké cementaci, což je zejména výsledkem exponenciálního vlivu difuse uhlíku do oceli. Pokud vezmeme jako referenční hodnotu tradiční cementaci při 48

Obrázek 2 zobrazuje porovnání mikrostruktury nacementovaných vrstev dosažených při cementaci ve vakuové peci při teplotě 920 °C a při teplotě 1 000 °C s metodou PreNitLPC®. Je zřejmé, že velikost zrn je po zpracování s použitím metody PreNitLPC® menší i přes vyšší teplotu procesu, 13.6 μm v průměru, v porovnání s 16.7 μm po běžném proce-

TriboTechnika

su nízkotlaké cementace LPC. Podle očekávání je velikost zrn v jádře větší při vyšší teplotě: 19.2 μm při 1000 °C a 17.2 μm při 920 °C. Následné zkoušky mechanických vlastností, dosa-

Bylo dosaženo identických průběhů tvrdosti, hloubky vrstvy od 0.60 – 0.65 mm při 550 HV a povrchové tvrdosti v rozmezí 750 – 790 HV. Byla testována odolnost v ohybu vibrační

Obr.2. Velikost zrn austenitu u oceli 16MnCr5 po cementaci na 0,6 mm ECD při běžné nízkotlaké cementaci LPC při 920 °C (vlevo) a PreNitLPC® při 1 000 °C (right)

žených při vysokoteplotní technologii PreNitLPC® potvrdily, že nejsou horší než ty, které lze dosáhnout při tradičním procesu. Pro účely průkaznosti byly učiněny porovnávací zkoušky tvrdosti, meze

metodou a Wöhlerovy křivky stanoveny v místě limitované a nelimitované meze únavy. Všechny vzorky z materiálu 17CrNi6-6 dosáhly nelimitované meze únavy v porovnávaném rozsahu 650 – 680 MPa, s malou tendencí k vyšším hodnotám při vysokoteplotních procesech PreNitLPC® . PREN (pitting resistance) byla také provedena dle britského standardu IP 300/82, za použití modifikovaného 4 kuličkového zařízení. Test byl proveden na vzorcích z materiálu 16MnCr5. Vzorky odolávaly více než 1.4 milionu cyklů (průměrné výsledky byly v rozmezí 1.46 až 1.61 milionu) a byly srovnatelné pro všechny typy procesů cementace. Kromě toho byly provedeny rázové zkoušky na vzorcích o roměru 10x10x55 mm s zářezem ve tvaru U. Po zkouškách byly vzorky podrobeny Charpyho testu. Veškerá měření překonala hodnotu 150 J/cm 2 a jsou vyšší pro vzorky po použití Obr.3 Jednokomorová vakuová pec HPGQ typ 25.0VPT-4035/36IQN metody cementace PreNitLPC ® ® s technologií PreNitLPC Technology a vzrůstají společně s teplotou únavy, rázové zkoušky. Vzorky byly vyrobené procesu od 155 J/cm2 při 920 °C na 168 J/cm2 při z ocelí 16MnCr5 a 17CrNi6-6, cementace tradičním 1 020 °C. Nicméně žádné dosažené rozdíly nelze způsobem ve vakuové peci Seco-Warwick (obr.3) označit jako podstatné a jsou prakticky velmi na vrstvu 0.60 mm při teplotě 920 °C a s použitím podobné u všech metod. metody PreNitLPC® při 950, 980 a 1 000 °C. Autor článku: Maciej Korecki 49

3/2012

3/2012

TriboTechnika

Vlastnosti Ni-P povlaků vyloučených elektrolyticky Povlaky Ni-P se v praxi nejčastěji vylučují chemicky z kyselých nebo alkalických lázní (chemické niklování). Díky neustálému vývoji v oblasti galvaniky je možné povlaky Ni-P vyloučit i elektrolyticky. Vytvořené povlaky mají regulovatelný obsah fosforu v povlaku, vysokou tvrdost (i bez následného tepelného zpracování) a odolnost proti otěru, nízký koeficient tření, nízký elektrický odpor a velmi dobrou korozní odolnost.

50

Povlaky elektrolyticky vyloučeného Ni-P jsou strukturně velmi podobné povlakům chemicky vyloučeného niklu (Ni-P). Z praktického hlediska má elektrolytické vylučování povlaku Ni-P několik výhod: · Vylučování probíhá ze stabilní lázně, která má neomezenou životnost · Investiční a provozní náklady na vylučování tohoto povlaku jsou nízké · Technologie je v současné době vyvinutá pro závěsové, bubnové i pásové pokovení · Z ekologického hlediska se jedná o vylučování z lázně bez obsahu olova a kadmia · Vytvořené povlaky lze použít jak pro dekorativní (konečné povlaky), tak pro technické účely (mezivrstvy)

VLASTNOSTI POVLAKŮ Charakteristika Elektrolyticky vyloučený povlak Ni-P je amorfní, až tepelným zpracováním se stává krystalickým. V rozmezí proudových hustot 1 – 12,5 A.dm-2 obsahují povlaky 14 – 6 % fosforu ve struktuře (viz graf 1). Technicky významné jsou povlaky s obsahem fosforu 11 – 13 % vytvořené při proudových hustotách 2 – 4 A.dm-2, které jsou ekvivalentem k povlakům chemicky vyloučeného niklu. Fosfor je ve struktuře rozmístěn rovnoměrně. Povlaky pro následné zkoušky vlastností byly připraveny při proudové hustotě 4 A.dm-2 a obsahovaly 11 % fosforu.

Lázeň a její parametry Lázeň pro vyloučení povlaku Ni-P obsahovala 80 g/l niklu a 25 g/l fosforu. Pracovní podmínky byly: · Hodnota pH = 2,6 · Teplota lázně = 60 °C · Proudová hustota = 1 – 12,5 A.dm-2 I když lze lázeň použít jak pro pokovování v závěsech, tak v bubnech, byly pro zkoušky vlastností použity vzorky připravené závěsově.

Graf 1 Závislost změny obsahu fosforu v elektrolyticky vyloučeném povlaku Ni-P se změnou vylučovací proudové hustoty

Mikrotvrdost Povlaky elektrolyticky vyloučeného Ni-P mají vysokou tvrdost i bez následného tepelného zpracování. Mikrotvrdost na vzorcích byla měřena dle Vickerse, se zatížením 1 N (HV 0,1). V Grafu 2 je srovnání mikrotvrdosti vzorku s elektrolyticky vyloučeným Ni-P (před tepelným zpracováním) s jinými elektrolyticky nebo chemicky připravenými povlaky. Zkoušený povlak dosahuje mikrotvrdosti vyšší než chemicky vyloučený nikl.

TriboTechnika

provedeny korozní zkoušky: v solné mlze (DIN 50021) – po 120 hodinách zkoušky nebylo patrné žádné korozní napadení povrchu, objevilo se pouze lehké duhové zabarvení povrchu (viz foto 2). · Zkouška v atmosféře SO2 (DIN 50018) – po 5 cyklech nebylo patrné žádné korozní napadení povrchu, objevilo se pouze zabarvení povrchu (viz foto 3). · Zkouška ve škodlivých plynech (EN 60068-2-60, metoda 4) – po 10 dnech zkoušky ve směsi plynů NO2, SO2, Cl2, H2S se objevilo mírné korozní napadení povrchu, povrch ztratil lesk (viz foto 4). · Zkouška

Graf 2 Porovnání mikrotvrdosti elektrolyticky vyloučeného povlaku Ni-P a ostatních elektrolyticky nebo chemicky vyloučených povlaků

Tepelným zpracováním se mění struktura povlaku z amorfní na krystalickou a zvyšuje se tak mikrotvrdost. Graf 3 znázorňuje změnu (růst) mikrotvrdosti se zvyšující se teplotou zpracování. Tepelné zpracování probíhalo 30 min. při různých teplotách. Při teplotách kolem 400 °C bylo dosaženo nejvyšších hodnot mikrotvrdosti 1100 – 1200 HV 0,1.

Obr. 1 Porovnání vzhledu korozního napadení vzorku s elektrolyticky vyloučeným povlakem Ni-P, vzhled na začátku zkoušek (foto 1), po zkoušce v solné mlze (foto 2), po zkoušce v atmosféře SO2 (foto 3) a po zkoušce ve škodlivých plynech (foto 4)

Graf 3 Nárůst mikrotvrdosti elektrolyticky vyloučeného povlaku Ni-P tepelně zpracovaného po dobu 30 minut

Korozivzdornost · Odolnost elektrolyticky vyloučeného povlaku Ni-P je velmi dobrá. Pro korozní zkoušky byly použity konkrétní výrobky – mosazné kontakty – s povlakem o tloušťce 2 – 3 µm (viz foto 1 na obr. 1). Byly

Závěr Povlaky Ni-P elektrolyticky vyloučené mají velmi dobré vlastnosti (vysokou tvrdost, odolnost proti otěru, nízký koeficient tření, nízký elektrický odpor a velmi dobrou korozní odolnost) a mohou být použity jako alternativa k chemicky vyloučeným povlakům Ni-P s vysokým obsahem fosforu. Uplatnění nachází jako mezivrstva u následného tvrdého zlacení (kontakty) nebo následného tvrdochromování (hřídele, ojnice). Z dekorativních aplikací je to využití jako konečné vrstvy lesklého niklu. Ing. Vladislava Ostrá

english abstract Ni-P coatings are most prepared chemically from acid or alkaline baths (chemical nickel plating). Continuing developments in the field of electroplating allows electrolytic preparing of Ni-P coatings. These coatings have controllable phosphorus content in the structure, high hardness (even without subsequent heat treatment) and abrasion resistance, low coefficient of friction, low electrical resistance and good corrosion resistance.

51

3/2012

3/2012

TriboTechnika

Hraničné hodnoty nasýtenia vlhkosti v mazacích olejoch Vlhkosť, voda v mazacích olejoch, mazacích systémoch strojov a zariadeniach nie je žiadúca. Jej prítomnosť v oleji je veľmi negatívna, zhoršuje jeho vlastnosti a vedie často k vytváraniu vodných emulzií, kalov, podporuje penenie, znižuje dielektrickú pevnosť izolačných olejov a je príčinou korózií kovových súčiastok a ich zvýšeného opotrebovania , čo vedie k zníženiu ich životnosti a spoľahlivosti strojov a zariadení.

52

Voda v oleji Prítomnosť vody v oleji môže byť vo viazanej alebo voľnej forme. Množstvo vody, ktoré ropný olej môže rozpustiť závisí na pôvode základového oleja, množstve a druhu prísad, prítomnosti nečistôt (produktov starnutia) a zvlášť na teplote. Malé množstvá vody sa môžu rozpustiť v oleji bez zakalenia. Zakalenie oleja ukazuje, že roztok je nasýtený (bod nasýtenia vody v oleji) a v ďalšom môže prebiehať vznik emulzie a to voda v oleji. So stúpajúcou teplotou rozpustnosť vody v oleji narastá.

Maximálna vlhkosť vzduchu je maximálne možné množstvo vodnej pary (nasýtené množstvo), ktoré môže obsahovať 1 m3 vzduchu pri určitej teplote. Udáva sa v g/m3.

Absolútna vlhkosť vzduchu je množstvo vodnej pary, ktoré skutočne obsahuje 1m3 vzduchu. Udáva sa v g/m3. Zmenou teploty sa mení relatívna vlhkosť vzduchu, aj keď sa absolútna vlhkosť vzduchu nemení. Pri ochladzovaní vzduchu stúpa relatívna vlhkosť. Teplota pri ktorej sa dosiahne 100 % vlhkosť, nazýva sa rosný bod. Pri podkročení rosného bodu sa tvorí skondenzovaná voda.

Vlhkosť vzduchu Atmosférický vzduch v percentuálnom vyjadrení je zmes nasledovných prvkov: 77 % dusík, 21 % kyslík, 1 % vodné pary a 1 % ostatné plyny. Z toho vyplýva, že vo vzduchu je vždy určité množstvo vodnej pary. Vzduch hlavne pozostáva z molekúl dusíka, kyslíka a v menšom množstve z molekúl ostatných plynov a vody. Ak počet molekúl vody narastá, môžeme jednoducho povedať, že to vedie za určitých podmienok ku kondenzácii, t.j. vzniku vody v kvapalnej forme. Ak suchý olej príde do kontaktu s vlhkým vzduchom, môže sa dosiahnuť rovnováha medzi relatívnou vlhkosťou vzduchu a oleja. Relatívna vlhkosť vzduchu je stupeň nasýtenia vzduchu vodnou parou a udáva sa v percentách.

Vplyv vlhkosti, vody na vlastnosti mazacích olejov V technickej praxi sa stretávame so vznikom nežiadúcich olejových emulzií, ktoré majú za následok kvalitatívne znehodnotenie mazacieho oleja, jeho funkčných vlastnosti a iné. Najmä tie oleje, ktoré obsahujú povrchovo aktívne látky, motorové oleje s detergentno - disperzantnými prísadami, mastené oleje, opotrebované oleje a pod. sú k tvorbe olejových emulzií veľmi náchylné a podľa toho sa musí s nimi zaobchádzať pri manipulácií, skladovaní a vlastnom použití. Napriek tomu, že voda v mazacích olejoch nie je žiadúca, stretávame sa s ňou veľmi často v olejoch a mazacích systémoch strojov. Vzhľadom na to sú stanovené hraničné hodnoty, limity obsahu vody v % hmotnostných pre mazacie oleje v jednotlivých mazacích systémoch strojov a zariadení. Tieto hodnoty sú uvedené v tabuľke č.1 a majú len informatívny charakter. Obsah vody sa vzťahuje na obsah vody v neemulgovanej kvapaline, t.j. pokiaľ nie je vytvorená emulzia typu “voda v oleji”.

absolútna vlhkosť vzduchu Relatívna vlhkosť vzduchu = ------------------------------------- x 100 % maximálna vlhkosť vzduchu

TriboTechnika

Emulzia oleja s vodou je koloidný disperzný systém, ktorého stálosť rastie zmenšovaním medzi-

teplôt môže prebiehať katalyzovaná oxidácia. Voľná voda urýchľuje degradáciu oleja a to kvôli hydrolýze olejov na esteDruh mazacieho oleja Hraničné hodnoty obsahu vody v % hm rovom základe a tiež vápenatých sulfonátov. Okrem Hydraulické oleje 0,02 – 0,1 (200 – 1 000 ppm) toho sú to prísady citlivé Turbínové oleje 0,05 – 0,2 (500 – 2 000 ppm) na prítomnosť vody, napr. Motorové oleje 0,1 – 0,2 (1 000 – 2 000 ppm) prísady na báze ZDDP Prevodové oleje 0,1 – 0,3 (1 000 – 3 000 ppm) ( z i n c d i a l k y l d i t h i o pChladiace kompresory 0,01 – 0,02 (100 – 200 ppm) hosphate), t.j. prísady Vzduchové kompresory 0,1 ( 1 000 ppm) obsahujúce zinok. V príObehové systémy 0,05 – 0,1 (500 – 1 000 ppm) tomnosti vody nastáva Tabuľka č.1 hydrolýza, t.j. rozklad solí povrchového napätia. Čím menšie je medzipovr(ZDDP) na kyselinu a zásadu tak, ako je to ďalej chové napätie oboch fáz, tým ľahšie sa tvorí emul- uvedené. zia. Hodnoty medzipovrchového napätia, resp. neutralizácia → soľ + voda voľnej energie sú malé a všetky sa ešte zmenšujú kyselina + zásada ← hydrolýza nasycovaním povrchu kyslíkom, vodnou parou, všeobecne nečistotami. Hodnoty voľnej povrchoHydrolýza je opakom neutralizácie. Podľa dostupvej energie sú napr. pre vodu 72 mNm-1 a maných informácií hydrolýze podliehajú také soli, na zacích olejov 30 mNm-1 pri 20 °C. K látkam zväčšuzložení ktorých je zúčastnená slabá kyselina alebo júcim povrchové napätie oleja patria polárne látslabá zásada. Prísady na báze ZDDP hydrolyzujú, ky, ktoré sa síce vo vode nerozpúšťajú, ale čiastočrozkladajú sa na látky, ktoré môžu mať silný korone sa rozpúšťajú v olejoch. Sú to napr. v oleji rozzívny účinok na meď a jej zliatiny. V tomto prípade pustné fenoláty, naftenáty, sulfonáty, ropné živiprísady na báze ZDDP strácajú potrebný účinok ce, asfaltény, polárne nečistoty z rafinácie olejov, ako prísady proti opotrebovaniu aj pre oceľové látky vzniknuté starnutím olejov a pod. Sklon trecie povrchy. Z toho dôvodu niektorí výrobcooleja k tvorbe emulzií môžu zväčšovať aj iné látky, via strojov požadujú oleje bez obsahu zinku. Ide ktoré majú schopnosť vytvárať na rozhraní povro bez zinkové turbínové a hydraulické oleje, ktoré chov fáz dostatočne pevný film. Takto môžu pôsonachádzajú uplatnenie v praxi. biť jemne rozptýlené tuhé látky, napr. za tvorbu emulzie, kalov v olejových nádržiach motorov sú Metódy a postupy na kontrolu vody zodpovedné jemne rozptýlené čiastočky uhlíka Obsah vody sa stanovuje podľa STN 65 6062. zo spalín, prachu a pod. Skúška spočíva v spätnej destilácii zmesi vzorky V tejto súvislosti treba povedať, že v praxi sa občas s benzínom, predpísaným destilačným zložením stretávame so zvláštnym problémom pri aplikácii a zisťuje obsah vody nad 0,025 %. Pre stanovenie motorových olejov, ktoré obsahujú detergentno obsahu vody sa s výhodou používa titračná metódisperzantné prísady a to najmä vtedy, ak obsada podľa Karl Fischera, ktorá je uvedená v norme hujú veľké množstvo bezpopolných disperzantov STN 65 0330, resp. DIN 51 777. (succinimidy). Disperzanty môžu pôsobiť ako Obsah vody podľa metódy K. Fischera sa udáva účinné emulgátory a v tých častiach motora v ktov mg/kg, resp. v ppm (parts per milión, 1 ppm = rých je voda, môže vzniknúť emulzia voda v oleji, 0,0001 %). Podľa tejto metódy je možné zistiť ktorá sa podobá svojím vzhľadom maslu, alebo obsah vody už od 3 mg/kg ( 3 ppm, t.j. 0,0003 % často sa uvádza ako kalová emulzia, alebo studehm.). Obsah vody je možno stanoviť aj podľa né kaly. Problém sa môže ešte zhoršiť pri motoinfračervenej spektrometrie FTIR v rozsahu vlnoroch, kde dochádza k prefukom plynov zo spaľovacej komory do kľukovej skrine, olejovej nádrže. vej dĺžky od 3 650 do 3 150 cm-1. Tento problém sa už rieši úpravou motora v ktoV prípade priemyselných olejov treba uviesť rom prefukujúce plyny cirkulujú do sacieho palijednu zo základných vlastností, s ktorou súvisí prívového systému (palivo - vzduch). Tento problém tomnosť vody v mazacích olejoch, t.j. vlastnosť sa rieši tiež použitím deemulgátorov do motoropodľa ktorej je charakterizovaná deemulgačná vých olejov. V prítomnosti kovov a vody za vyšších schopnosť, odlúčivosť vody z oleja. Táto vlastnosť 53

3/2012

3/2012

TriboTechnika

sa mení počas používania oleja v prevádzke a to nentov a od formulácie mazacích olejov, t.j. aké sú najmä vplyvom prítomných nečistôt ako sú oxidačpoužité druhy základových olejov, prísad, alebo né produkty, voda a mechanické nečistoty. množstva látok, nečistôt, ktoré vznikli z dôvodu Stanovenie deemulgačných vlastností, odlúčivosti degradácie olejov. Každá zmena hodnoty limitu vody od oleja má veľký význam najmä v prípade turbínových a hydraulických olejov. Pre turbínové oleje sa ešte často používa skúška podľa STN 65 6230, resp. IP 19 na stanovenie deemulgačného čísla a to najmä pre parné turbíny. V prípade čerstvých turbínových olejov hodnota deemulgačného čísla sa požaduje do 300 sekúnd. Hraničná hodnota pre použité turbínové oleje sa udáva 600 sekúnd, resp. v niektorých ďalších aplikačných prípadoch až 800 sekúnd. Táto skúška mala a má určitú tradíciu najmä u nás. Zahraničné olejárske spoločnosti ju veľmi málo používajú. Pre turbínové oleje, ale najmä hydObrázok č.1 raulické oleje sa používa skúška podľa STN 65 6229 na stanovenie deemulgačnej charaknasýtenia vody v olejoch je v relácii k aktuálnemu teristiky oleja. Skúška sa vykonáva tak, že olej sa stavu a to počtu voľných molekúl vody. Táto hodzmieša v objemovom pomere 1:1 s vodou (40 ml nota sa mení počas prevádzkového života mazavody a 40 ml oleja) pomocou miešadla presne deficieho oleja v závislosti na zmenách, ktoré nastanú novanou rýchlosťou pri teplo-te v závislosti na visv oleji. Tento aspekt je špeciálne dôležitý vtedy, ak kozitnej triede (do ISO VG 100 pri 54 °C a nad pri treba rozlišovať krivky nasýtenia vody v oleji. 82 °C), vytvorí sa emulzia a potom sa pozoruje Možno povedať, že ide o matematický vzťah medzi rozdelenie emulzie do jednotlivých fáz (olej - voda hodnotou nasýtenia a hodnotou vody v ppm v čeremulzia) a vyhodnocuje sa doba a objemový stvom oleji a tento stav sa môže zmeniť po nejapodiel jednotlivých fáz. Nárast objemu emulzie kom čase pri používaní oleja v prevádzke. Na obrázalebo predĺženie doby pre oddelenie jednotlivých ku č.1 je uvedená krivka nasýtenia vody v turbínofáz svedčí o spotrebovaní prísady na zlepšenie vom oleji, kde pri teplote 40 °C olej je schopný prijať deemulgačných vlastností, prítomnosti oxi- Druh mazacieho oleja Hodnoty nasýtenia pri 20 °C v ppm dačných produktov, Hydraulické kvapaliny H 100 – 150 ktoré tieto vlastnosti HLP 150 – 300 významne ovplyvňuHFD -R 1 500 – 3 000 jú. Hraničná hodnota HFD -U 1 200 – 1 600 vzhľadom na podHEES 800 – 1 400 mienky skúšky a saHEPG (PAG) 5 000 – 7 000 motné vyhodnocovaMazacie oleje CL/TD (min.) 50 – 150 nie je v rozsahu od 40 CLP (min.) 400 – 800 do 60 minút a to podľa PAO 400 – 2 000 viskozity, viskozitnej HD / motorový olej 800 – 2 000 triedy kontrolovanéSyntetické estery 1 000 – 2 000 ho oleja. PAG 10 000 – 20 000 Hodnoty nasýtenia vody v mazacích olejoch Limity, hraničné hodnoty nasýtenia vody v mazacích olejoch závisia na kvalite jednotlivých kompo-

54

Tabuľka č.2

200 ppm vody. Z toho vyplýva, že čím je vyššia teplota oleja, tak olej je schopný prijať väčšie množstvo viazanej vody.

TriboTechnika

Treba uviesť, že v prípade mazacích olejov napr. najmä hydraulických systémoch sa používajú hydraulických a cirkulačných olejov, keď sú v prerôzne typy odvzdušňovačov, resp. prevzdušňovavádzke, tak rozpustnosť vody narastá. Zvýšený čov. Ide o určitý filter, systém (inhalácie a exhalápočet nečistôt, polárnych látok, ktoré sú výsledcie) vysušovania pomocou hygroskopických činikom starnutia oleja, tak tieto sa môžu spáDruh mazacieho oleja, špecifikácie Absolútny obsah vody v ppm jať s molekulami voRopný olej, Hydraulika (DIN 51524) 500 dy. V prehľade v taMazanie (FAG / SKF) 300 / 200 buľke č. 2 uvedieme Turbíny (DIN 51515) 150 hodnoty nasýtenia Izolačné oleje 10 vody v niektorých Syntetické kvapaliny, Hydraulika (HEES) 1 000 mazacích olejoch pri Mazanie (PAG) 5 000 20 °C v ppm. Tabuľka č.3

Špecifikácie a hraničné hodnoty Vzhľadom na uvedené informácie, niektorí výrobcovia a tiež hodnotiace organizácie vydávajú odporúčania na obsah voľnej vody v mazacích olejoch. Ide o stanovenie hraničných limitov obsahu vody, ktoré sú dovolené pre jednotlivé druhy mazacích olejov. V tabuľke č.3 uvedieme niektoré údaje na dovolený obsah vody v ropných olejoch a syntetických kvapalinách. Uvedené hodnoty obsahu vody boli stanovené podľa metódy Karla Fischera. Samotné limity predstavujú absolútny obsah vody v ppm (mg/kg) v oleji. Treba poznamenať, že niektoré hraničné hodnoty môžu byť aj prekročené. Tu treba často porovnávať hodnoty namerané dostupným senzorom vlhkosti a absolútnym obsahom vody. Na zníženie vlhkosti v mazacích systémoch strojov,

diel (silikagél) a tiež odstraňovania mechanických nečistôt. Pri návrhu konštrukcie mazacieho systému stroja, zariadenia, treba na to pamätať. Vizuálnou kontrolou týchto filtrov, môžeme jednoducho kontrolovať stav olejovej náplne. Záver Vlhkosť, voda sa pravidelne objavuje v mazacích systémoch strojov, vyskytuje sa v mazacích olejoch, čo vedie často k nepredvídaným zmenám ich funkčných vlastností, čo môže viesť až k poruchám strojov a zariadení. Cieľom príspevku bolo poukázať na tento stav a upozorniť na problémy, ktoré sa môžu vyskytnúť. Voda je životodárna kvapalina, ale v uvedených prípadoch pri použití mazacích olejov je nežiadúca. Ing. Jozef Stopka, TRIBEX, s.r.o.

55

3/2012

3/2012

TriboTechnika

Laserem nanesené práškové povlaky Stále častěji se setkáváme s články na téma laserového navařování (např. Tribotechnika 3/2011, 2/2012 atd.). Jaké jsou vlastně možnosti volby přídavného materiálu a čím se jednotlivé typy vrstev liší? V příspěvku jsou popsány nejčastěji používané prášky, jejich struktura a vlastnosti. Výsledky vychází z praxe a zkušeností společnosti MATEX PM, která jako dosud jediná v ČR takové návary nových dílů a opravy použitých součástí touto technologií provádí. Pro větší strojní díly se používá výkonový laser s alespoň 3 kW kontinuálního výkonu, ovládaný pomocí robota. Přesněji řečeno, hustota výkonu laseru je 100 - 10 000 W/mm2. Princip navařování laserem je vcelku jednoduchý. Do laserového paprsku je definovaným způsobem v ochranném plynu přiveden prášek, zvolený s ohledem na požadované vlastnosti (korozní odolnost, otěruvzdornost, kluzné vlastnosti apod.). Paprsek laseru nataví jak prášek, tak povrch, takže dojde k metalurgickému spojení. Výběr prášků je poměrně dobrý vzhledem k počtu dodavatelů, prášky jsou obdobné nebo shodné jako pro plazmové nástřiky, se zrnitostí 0,05-0,1mm. Také chemické složení pokrývá variabilitu požadavků. Oproti drátům jsou prášky lacinější, což se příznivě projeví zejména u velkých navařovaných ploch. V porovnání s plazmovými nástřiky i obloukovým navařováním vnáší laser do navařované součástky mnohem méně tepla, což se příznivě projevuje menšími deformacemi, jemnější mikrostrukturou

56

a vyššími tvrdostmi. A to při zachování dobré přilnavosti vrstvy díky kovové vazbě a promíchání. Například větší promíchání stelitového prášku s ocelovým podkladem vede k prudkému poklesu tvrdosti. Mikrostruktura a chemické složení návaru závisí na velikosti promíchání vrstvy se substrátem a rychlosti chladnutí (ta může být 5 000 až 500 000 °K/s v závislosti na parametrech navařování). Takže výsledek ovlivňuje i teplota tavení prášku a teplotní vodivost substrátu. Proto také musí být mimo jiné teplota tavení substrátu vyšší než prášku. Síla jedné vrstvy může být v rozmezí několika desetin až 2 mm. Tolik stručné shrnutí základních principů, a teď se můžeme věnovat jednotlivým přídavným materiálům. Nerezové materiály Nejčastěji používané prášky na bázi železa jsou nerezové s vyšším obsahem chromu a niklu. Jednou variantou je austenitická vrstva s nižší tvrdostí kolem 25 HRC, ale výbornou korozní odolností. Ta je používaná zejména v aplikacích pro korozní prostředí, jako je petrochemický a potravinářský průmysl. Oproti klasickým metodám navařování nerezu na uhlíkovou nebo nízkouhlíkovou ocel dochází k výrazně menšímu promíchání obou materiálů, což se dramaticky projeví na korozní odolnosti návaru. Vyšší rychlost procesu a menší promíchání omezí difuzi uhlíku do austenitické vrstvy, takže chrom přednostně zůstává v roztoku a dále brání korozi,

TriboTechnika

místo aby precipitoval do karbidů a zvyšoval podíl feritu. U metody HVOF je korozní odolnost vrstvy omezena její porézností, takže laserové nanášení korozních bariér se stává lákavou technologií budoucnosti. Druhou variantou jsou vrstvy martenzitické s tvrdostmi nad 52HRC (a případně podílem karbidů), které jsou vyhledávány pro repase a opravy poškozených strojních dílů. Niklové prášky Niklové prášky poskytují pestrou paletu vlastností. Sortiment dovoluje vybrat tvrdost v rozmezí mezi 32 a 62 HRC. Potvrzuje se, že čím vyšší tvrdost, tím lepší otěruvzdornost. Mohou nahrazovat dražší prášky na kobaltové bázi. Díky kletbě uvalené na šestimocný chrom jsou stále častěji požívány jako náhrada tvrdého chromová-

Obr. 1 Niklová vrstva NiCrBSiW s karbidy chromu a vrstva NiBSi+60 % WC

ní. Pro nižší tvrdosti se jedná o základ NiCrBSi, pro vyšší tvrdosti se leguje křemíkem a borem, případně dalšími karbidotvornými prvky. Teplota tavení takových slitin se pohybuje kolem 1000 °C. V tuhém roztoku Ni-gama se pak tvoří karbidy chromu, boridy niklu a chromu. Velkou skupinou niklových prášků jsou slitiny známé pod označením Inconel. Jednou z prvních aplikací laserového navařování byly již v osmdesátých letech opravy niklových superslitin. Díky jejich výrazné teplotní degradaci, kdy dochází při opravě opotřebení navařováním ke změnám struktury, rychle klesá odolnost proti tečení a únavová životnost. Niklové návary jsou upřednostňovány pro tepelně exponované součásti, jako jsou kotle, přehříváky, sedla a ventily nebo třeba formy pro sklářský průmysl. Větší odolnost proti otěru může být vylepšena přidáním až 60 % karbidů WC. Podobně jako u obloukového svařování jsou niklové materiály používány při navařování litinových forem. Rozměrné litinové odlitky forem nebo dílů obráběcích strojů obsahují vnitřní licí vady, které se objeví až po obrobení. I zde je široký prostor pro laserové navařování. Kobaltové slitiny Kobaltové slitiny (většinou známe pod označením Stellite) jsou obecně uznávanými otěruvzdornými materiály. Jejich doménou jsou aplikace na rypadla, dopravníky, šneky a spoustu dalších dílů. Velkým segmentem trhu je ochrana a repase válců papírenského a metalurgického průmyslu. Stelitte 21 obsahuje 0,25 C, 27 % chromu a kolem procenta křemíku, železa a niklu, tvrdost HRC. Oproti tomu Stelitte 6 obsahuje více než procento uhlíku a wolfram, takže tvrdosti jsou vyšší a dosahují kolem 550 HV. Chrom, wolfram a molybden vedle tvorby karbidů zpevňuje kobaltovou matrici a chrom ji navíc dodává odolnost proti korozi a oxidaci. Hexagonální karbidy typu M7C3 s tvrdostmi kolem 2 200 HV jsou hlavní substancí tvrdosti a otěruvzdornosti kobaltových vrstev, v porovnání s prášky na bázi železa, kde dominuje karbid M6C. Ukazuje se, že kromě vlastního chemického složení se na výsledné otěruvzdornosti podílí i rychlost navařování. Provozní teploty jsou uváděné až nad 500 °C.

57

3/2012

3/2012

TriboTechnika

Měděné prášky Měď je obecně považována za problematický materiál ve vztahu k laserovému svařování a řezání. Ne nadarmo se používá jako zrcadla pro vedení laserových paprsků, z čehož se dá vysoudit, že laserový paprsek více odráží, než absorbuje. Je proto až překvapující, jak snadno lze nanášet bronzové vrstvy jako výstelky kluzných ložisek nebo jejich opravy. Jen nabídka prášků v tomto ohledu není příliš velká, základ tvoří hliníková bronz. Stanislav Němeček, Tomáš Mužík

Možnosti zvýšení Tváření kovových materiálů za studena patří mezi moderní výrobní technologie. K jejich výhodám patří hospodárné využívání materiálu, vysoká produktivita práce, výroba přesných polotovarů a dílů s minimálními požadavky na dokončovací operace. Efektivnost této technologie je ve velké míře určována kvalitou tvářecích nástrojů. Výkon a trvanlivost tvářecího nástroje jsou závislé na celé řadě výrobních a provozních faktorů, přičemž k základním patří materiál nástroje a jeho tepelné zpracování. Rozhodující objem spotřeby tvářecích nástrojů představují nástrojové oceli, i když v řadě případů technická a ekonomická hlediska vedou k preferenci levnějších litých nebo tvářených konstrukčních ocelí či litin. Vysoce výkonné nástroje vyžadují vložkování slinutými karbidy nebo povlakování materiály s vysokou odolností proti opotřebení.

Obr. 2 Al bronz

english abstract Laser cladding by power diode lasers is one of alternatives for surface protection against corrosion, wear, thermal barrier or repair of damaged surfaces after operation. What are the possibilities of additive powder choice and what is different for particular layers? Contribution describes the most commonly used powders, their structure and properties. The results of laser clads are compared with a conventional technology of arc, plasma or HVOF spraying. Article is based on the practice and experience of MATEX PM company, which carries out laser cladding of new parts and repairing of used parts as the only one in the Czech Republic.

58

Druhy opotřebení Opotřebení je nežádoucí změna povrchu nebo rozměrů součástí, způsobená vzájemným působením funkčních povrchů nebo funkčního povrchu a opotřebovávajícího media. Projevuje se jako odstraňování a přemísťování částic z opotřebovávaného povrchu mechanickými účinky, popř. doprovázenými i jinými vlivy (např. chemickými, elektrochemickými, elektrickými). V podmínkách práce tvářecích nástrojů dochází k jejich adhezívnímu nebo abrazívnímu opotřebení či kombinovanému působení obou druhů opotřebení. Adhezívní opotřebení vzniká v místech těsného přiblížení stykových povrchů během jejich relativního pohybu. V závislosti na podmínkách vzájemného působení povrchů působí různé mechanizmy porušování (adhezívní, únavový, oxidační apod.). Abrazívní opotřebení je charakterizováno oddělováním částic z opotřebovávaného povrchu rýhováním a řezáním tvrdými částicemi nebo rýhováním a řezáním tvrdým a drsným povrchem druhého tělesa. Tvrdé částice mohou být přítomny i mezi dvěma vzájemně se pohybujícími povrchy (nečistoty v mazivu).

TriboTechnika

životnosti nástrojů pro plošné tváření Opotřebení nástrojů pro plošné tváření Při stříhání se vytváří podmínky pro intenzívní opotřebení: · Hrany střižnice a střižníku a funkční plochy nástroje jsou v kontaktu s čerstvými povrchy vytvořenými stříháním. Relativní prokluz mezi stykovými povrchy vytváří ideální podmínky pro adhezívní opotřebení hran a ploch střižníku. · Materiál výstřižku je silně deformačně zpevněn. Ačkoliv hloubka této silně deformované oblasti je malá (obvykle 30 až 50% tloušťky plechu), zvyšuje lokální tlak na nástroj a zajišťuje podporu abrazívních částic, které zde mohou být přítomny a zvyšuje jejich rýhovací účinek. · Střižné síly, zvláště lokálně, mohou být vysoké. Tyto síly mohou být sníženy volbou odpovídající střižné vůle (typicky kolem 8%), ale jen mírném rozsahu. Vysoké výrobní rychlosti způsobují rázové zatěžování s vysokou frekvencí. Opakované zatěžování, zvláště v přítomnosti adhezívních spojů, vede k vydrolování (únavě) hran. Je také možná tvorba kráterového otěru (výmolu) na čele střižníku. · Elastická deformace zpracovávaného materiálu způsobuje jeho relativní pohyb podél čela střižníku, nejprve radiálně vně a pak po vytvoření trhliny dovnitř. To vede k abrazívnímu opotřebení čela střižníku. Omezením elastického průhybu pomocí přidržovače se redukuje tato forma opotřebení. V kombinaci s vysokými normálnými zatíženími se objevuje výmol. · Elastické zpětné odpružení zpracovávaného materiálu zvyšuje tlak působící na střižník během vnikání a tak zvyšuje otěr střižníku, zvláště při vytváření otvorů. · Vysoká výrobní frekvence přispívá k růstu teploty. Při děrování korozivzdorné oceli růst teploty byl 80 °C při práci bez maziva a 55 °C v mazaných podmínkách. Zvýšené teploty jsou dostatečné pro zvýšení intenzity adhezívního a oxidačního opotřebení. · Termoelektrické proudy vytvářené při stříhání rovněž podporují otěr. Tento zdroj opotřebení však může být neutralizován kompenzačním vedením. Při ohýbání, kovotlačení, přetahování, hlubokém tažení a rovnání je rozsah opotřebení úměrný dráze, kterou tvářený plech vykoná v kontaktu

s nástrojem při daném tlaku. Rychlost opotřebení pro různé kombinace nástroje a tvářeného materiálu se mění ve značném rozsahu v závislosti na morfologii povrchu materiálu, tvářecí rychlosti a druhu mazání. Opotřebení nástroje také závisí na charakteristikách tvářecího procesu. Místa opotřebení: Opotřebení dříku střižníku – lze charakterizovat délkou nebo plochou. Je důležité, protože určuje délku, která musí být odstraněna přebroušením. Je způsobeno adhezívním a abrazívním opotřebením a roste postupně s počtem zdvihů. Růst otěru je vyšší v případech, kdy střižná vůle je příliš malá. Lineární opotřebení dříku roste asymptoticky k maximu danému hloubkou vniknutí střižníku. Při pohybu mezi střižníkem a zpracovávaným plechem jsou odřezávány malé mikrotřísky z povrchu nástroje, což vede k postupnému úbytku nástrojového materiálu. Na makroskopické úrovni tento typ opotřebení nástroje způsobuje zaoblení střižné hrany, i když střižník je ještě relativně hladký. Na povrchu jsou charakteristické rovnoběžné rýhy na hraně a na dříku střižníku (viz obr.1). Obr. 1 Vzhled hrany střižníku ve velkém zvětšení (rýhy způsobené abrazívním opotřebením)

Opotřebení hrany, které je obtížně odlišitelné od opotřebení dříku střižníku, určuje výšku otřepu. Ten roste s počtem výstřižků a je minimální při určité optimální střižné vůli. Zvýšená střižná vůle vede k velkému otřepu. Opotřebení čela je způsobeno hlavně abrazívním mechanizmem. Lineárně roste s počtem výstřižků. Životnost střižnice je obvykle definována maximální přípustnou výškou otřepu. Avšak otěr nemůže být určen z absolutní výšky otřepu, protože je funkcí též vlastností materiálu. Výška otřepu roste s rostoucí tažností a je tak obecně menší u materiálů válcovaných za studena než u žíhaných materiálů. Podobně legování snižující tažnost také zmenšuje výšku otřepu. U křemíkových ocelí výška otřepu rostla s klesajícím obsahem Si a klesající hodnotou r. Díky těmto

59

3/2012

3/2012

TriboTechnika

vlivům otěr čela může být uvažován jako další indikátor. Životnost nástrojů obecně sleduje Weilbullovo rozdělení, tj. normálné rozdělení, ale s konečnou dolní mezí. Nadměrný otěr čela způsobuje plastickou deformaci ve formě vyboulení výstřižků díky kontaktu před vznikem lomu. Deformovaný tvar výstřižku může pak být brán jako kriterium pro otěr nástroje. Ovlivnění procesu opotřebení Tření neovlivňuje proces stříhání a proto základním účelem mazání je snížit opotřebení nástroje. Adhezívní, abrazívní, únavový a chemický mechanizmus opotřebení přispívá k ztrátě profilu střižníku a střižnice. Zvyšuje se vůle a tvoří se otřep na obvodu výstřižku. Otěr lze zmenšit vhodným výběrem materiálu nástroje a maziva. Materiál nástroje musí být tvrdý a mít odpovídající houževnatost a také nízkou adhezi k zpracovávanému materiálu. Povlaky na povrchu nástroje mají důležitou roli. Maziva minimalizují adhezívní a abrazívní otěr tvorbou mezných a EP vrstev. Avšak mazání neovlivňuje přímo proces stříhání, je třeba zvažovat různé faktory, které ovlivňují řízení otěru a životnost střižných nástrojů. Obecně výběr materiálu nástroje anebo odpovídajícího povrchového zpracování musí vzít do úvahy pravděpodobné mechanizmy porušování. V závislosti na použité tvářecí operaci (stříhání, vystřihování, ohýbání, tažení apod.) nástroje pro tváření za studena se mohou porušovat opotřebením, zadíráním, rýhováním, vyštipováním a lomy. Tyto procesy poškozování nástrojů lze charakterizovat: · Abrazívní nebo adhezívní otěr způsobuje kontinuální nebo diskontinuální úbytek materiálu v závislosti na zpracovávaném materiálu, použité tvářecí operaci a podmínkách tvářecího procesu. · Zadírání vzniká fyzikální nebo chemickou adhezí materiálu plechu k materiálu nástroje. Rozsah zadírání závisí na drsnosti povrchu, na chemickém složení materiálu nástroje a plechu a na druhu, velikosti a rozložení tvrdých částic v materiálu nástroje. Obvykle se proces zadírání považuje za velmi intenzívní formu adhezívního opotřebení, kdy dochází k přenosu a zpětnému přenosu materiálu nástroje i zpracovávaného materiálu. Povlak na povrchu nástroje může snížit nebo odstranit zadírání. · Plastická deformace, jsou-li pracovní napětí vyšší než je mez kluzu v tlaku nástrojového materiálu.

60

· Vyštipování

účinkem pracovních napětí při tvářecím procesu, které úzce souvisí s odolností p r o t i ú navovému porušování nástrojového materiálu. · Lomy vyvolané provozními napětími v procesu tváření, které při dané délce a geometrické konfiguraci existujících povrchových mikrotrhlin způsobují, že intenzita napětí je vyšší než lomová houževnatost nástrojového materiálu. Význam jednotlivých faktorů závisí na tvářecí operaci při práci za studena. Při vystřihování se mohou projevit prakticky všechny mechanizmy porušování, kdežto při lisování jsou obvyklé mechanizmy porušování zadírání, adhezívní opotřebení a plastická deformace. Poškození tvářecích nástrojů způsobené plastickou deformací, vyštipováním a lomy je nezbytné eliminovat, protože často vzniká náhodně a nelze ho předvídat. Opotřebení, včetně zadírání, lze považovat za mechanizmy porušení, jejichž časový průběh lze předvídat a může být kontrolováno řádnou údržbou nářadí. Faktory, které ovlivňují procesy opotřebení a tedy i životnost nástrojů: 1. Materiál nástroje – tvrdost; množství/velikost/ tvrdost karbidů; houževnatost/tažnost; kalitelnost 2. Výroba nástroje – obrábění; elektroerozívní obrábění; broušení; leštění; svařování; značení 3. Tepelné zpracování – předehřev; doba a teplota austenitizace; kalící medium; teplota a doba popouštění; kryogenní zpracování; povrchové zpracování 4. Zpracovávaný materiál – druh; tvrdost; tvrdé částice; tažnost; tloušťka; povlak; prášek (kov/keramika) 5. Výrobní podmínky – vůle; tuhost stroje; tvářecí rychlost; mazání 6. Údržba nástroje – přebroušení; čištění; leštění; svařování; popouštění na odstranění vnitřních pnutí 7. Konstrukce nástroje – velikost; tloušťka; složitost; kouty/otvory/rohy Materiály nástrojů Jak chemické složení materiálu nástroje, tak jeho tvrdost jsou důležité faktory pro životnost nástroje. Příliš vysoká tvrdost však zvyšuje vydrolování na povrchu nástroje. Nebezpečí vydrolování, vyštipování a praskání nástroje vyžaduje proto určitou tažnost a houževnatost. Odolnost proti

TriboTechnika

opotřebení také závisí na tvrdosti částic karbidické fáze (Hc), které jsou rozptýlené na funkčním povrchu nástroje. Jejich efektivní podíl z celkové plochy se značí (α). Odolnost proti opotřebení nástrojových ocelí totiž nemůže být závislá pouze na tvrdosti matrice nástrojové oceli (Hm), ale spíše na efektivní tvrdosti (He): He = Hc + (1-α) Hm. Obecně užívané nástrojové oceli pro zpracování plechu zahrnují subledeburitické a ledeburitické chromové oceli. Typickými představiteli těchto ocelí jsou 5% Cr nástrojová ocel a 12% Cr nástrojovou ocel (19436 = X190Cr12). Avšak tyto materiály (lité nebo tvářené) nemusí být nejvýhodnější v případech zpracování ocelí se zvýšenou pevností nebo tlustších vysocepevných materiálů. Tažnost a houževnatost těchto nástrojových ocelí může též limitovat životnost raznice, zvláště u operací, kde jsou vyšší požadavky na odolnost proti opotřebení, pevnost a tažnost v porovnání s obvyklými tvářecími operacemi. Otěruvzdornost nástrojů na stříhání, vystřihování a děrování se dociluje s rozptýleným množstvím tvrdých částic, zvláště karbidů v různých typech materiálů. · Slinuté karbidy (karbidy W v Co matrici) · Ocelí vázané karbidy (TiC v ocelové matrici) · PM nástrojové oceli. Karbidové nástroje se používají běžně pro nástroje s dlouhodobou životností. Karbidy s ocelovým pojivem mají střední úroveň odolnosti proti opotřebení mezi nástrojovými ocelemi a slinutými karbidy na bázi WC-Co. Skládají se z 25 – 45 % obj. TiC homogenně rozptýlených v ocelové matrici. Matrice mohou být nástrojové oceli, maraging oceli a martenzitické korozivzdorné oceli. Karbidy s ocelovým pojivem lze tepelně zpracovat a jsou obrobitelné konvenčními metodami, když je matrice v žíhaném stavu. Kalený nástrojový materiál lze popouštět na různé teploty, kdy lze získat větší houževnatost než u WC-Co. Avšak tento zisk houževnatosti je spojen s určitým poklesem tvrdosti. Nedoporučují se pro řezné nástroje (pokles tvrdosti povrchových vrstev při vysokých teplotách vytvořených v oblasti řezného břitu). Jsou však užívány pro razníky a raznice při práci za studena. PM nástrojové oceli se užívají při tváření za studena, kde se vyžaduje kombinace dobré odolnosti proti opotřebení a pevnosti v tlaku (vysoké tvrdosti). Prášková metalurgie dovoluje vyrábět nástrojové oceli s VC do podmínek

velkého opotřebení. Vanadové PM nástrojové oceli se užívají pro střižníky a střižnice při stříhání za studena a pro razníky a raznice při lisování. Jsou považovány za cenově efektivní náhradu slinutých karbidů WC-Co a nástrojů z kompozitu karbidy - ocel v případech, kdy tyto materiály jsou citlivé na vylamování a porušení nebo kde cena těchto materiálů je nepřípustně vysoká. Vanadové PM nástrojové oceli jsou zvláště vhodné pro práci za studena, protože mají výbornou kombinaci otěruvzdornosti, houževnatosti a brusných charakteristik v širokém rozmezí tvrdostí. Současné vanadové PM nástrojové oceli se vyvíjí tímto směrem: · Oceli obsahující 15 až 18 % V, které mají až do 30 obj.% primárních karbidů typu MC pro zvýšení odolnosti proti opotřebení · Středně legované chrómovanadové ocelí s nízkým až středním objemem karbidů pro dosažení optimální houževnatosti a pro udržení dobré odolnosti proti opotřebení · Vysokovanadové, vysokochrómové oceli, které mají odolávat kombinovanému účinku opotřebení a koroze. Povrchové úpravy pro podmínky tření a opotřebení Povrchové úpravy, které zlepšují tribologické charakteristiky kovových materiálů (koeficient tření a odolnosti proti různým druhům opotřebení) lze principielně rozdělit do 2 základních skupin: Povrchové vrstvy a povlaky s vysokou tvrdostí U tvrdých povrchů se výrazně sníží rozsah plastické mikrodeformace ve styku jednotlivých nerovností i hloubka vniknutí hrotů a řezných hran abrazívních částic. Sníží se koeficient tření v případech, kdy k interakci povrchů dochází při tření bez maziva, protože se zmenší rýhovací i adhezívní složky tření. Zmenší se tepelné i mechanické namáhání v oblasti kontaktu, což se projeví zmenšením intenzity degradačních procesů, případně změnou dominantního mechanizmu opotřebení. Na př. při adhezívním opotřebení při malé drsnosti třecích ploch a dobré adhezi povlaku k podkladu se mohou povrchy porušovat vysokocyklovým únavovým mechanizmem, který má velmi malou intenzitu.

61

3/2012

3/2012

TriboTechnika

Měkké a houževnaté povrchové vrstvy a povlaky U těchto povrchových úprav jsou smyková deformace i porušování lokalizovány do tenké vrstvy s vysokou plasticitou. Vyšší pevnost materiálu pod povrchovou vrstvou modifikuje pole napětí a deformací a brání rozvoji plastické mikrodeformace a tím i porušování materiálu do větší hloubky. Prakticky se realizuje základní požadavek Kragelského molekulárně-mechanické teorie tření a opotřebení, t.j. kladný gradient fyzikálně-mechanických vlastností. Tyto povrchové úpravy se uplatňují především u strojních součástí v podmínkách adhezívního opotřebení. U tvářecí nástrojů lze použít měkké a houževnaté vrstvy při tváření bez maziva. Povrchové úpravy lze rozdělit na 3 základní skupiny - povrchové vrstvy, povlaky a duplexní povlaky. Při vytváření povrchových vrstev se modifikuje chemické složení, struktura nebo substruktura na povrchu a v podpovrchových vrstvách základního materiálu. Od povrchu do jádra materiálu se vytváří gradient fyzikálněmechanických i chemických vlastností bez jejich náhlé změny. Proto zpravidla nevzniká výrazné rozhraní mezi povrchovou vrstvou a jádrem, které může být slabým místem při provozním zatěžování součásti či nástroje. Povlaky se nanáší na původní povrch materiálu a obvykle mají odlišné chemické složení i strukturu než základní materiál. Přitom vzniká rozhraní s výraznou změnou fyzikálně-mechanických i chemických vlastností, což může vytvářet problémy jak při vytváření povlaků, tak při jejich aplikaci. Dochází k superpozici pole napětí vyvolaného zatěžováním součásti nebo nástroje při provozu a zbytkových pnutí v oblasti rozhraní povlaku a podkladu. Duplexní povlaky kombinují modifikaci povrchových vrstev s nanesením povlaku. Zabrání se tím náhlé změně fyzikálně-mechanických i chemických vlastností směrem od povrchu do jádra a zároveň se docílí požadované vlastnosti povrchu. Duplexní procesy vyžadují kombinaci dvou i více technologických postupů, což komplikuje a zdražuje výrobu nástrojů. Povlaky a povrchové vrstvy, které zlepšují výkonnost tvářecích nástrojů, zahrnují nitridaci,

62

tvrdé povlaky na bázi slitin niklu, bórování, PVD, CVD a tvrdé chromování. Při použití těchto povrchových úprav lze předpokládat dvojnásobné až čtyřnásobné prodloužení životnosti nástroje. Efektivnost těchto povrchových úprav roste s rostoucí tloušťkou zpracovávaného materiálu a bylo zjištěno až stonásobné prodloužení životnost nástroje. Nástroje povlakované karbidy či nitridy rovněž výrazně zlepšují drsnost povrchu přesných výstřižků. Tvrdé PVD povlaky jsou vhodné pro dosažení přesnějších rozměrů, vyžadují nižší teplotu pochodu při vytvoření povlaku, ale mají poněkud menší odolnost proti abrazívnímu opotřebení než CVD povlaky. Nevýhodou CVD povlaků jsou vysoké teploty povlakovacího pochodu. Tyto teploty jsou značně vyšší než popouštěcí teploty nástrojových ocelí a proto je nezbytné po povlakování tepelné zpracování (kalení a popuštění). Je nezbytné tepelně zpracovávat v redukční atmosféře nebo ve vakuu, protože povlaky na bázi Ti oxidují při teplotách nad ~ 550°C. Toto tepelné zpracování způsobuje některá omezení u součástí povlakovaných metodami CVD. Procesy CVD dovolují vytvářet povlaky s tloušťkou v rozmezí 4 – 10 μm. Doba procesu je obvykle 5 až 8 hodin. PVD povlaky (TiN, TiAlN a CrN) se používají nejčastěji. Povlak TiN je univerzálně použitelný a relativně snadno se nanáší v porovnání s ostatními povlaky. Povlak TiCN má často lepší odolnost proti opotřebení než TiN. Relativně vysoká tvrdost, vysoká tlaková pnutí a skutečnost, že povlak TiCN často má gradientní čí vrstevnatý charakter, zvyšuje odolnost proti opotřebení. Povlak TiAlN má na povrchu tenkou vrstvu Al2O3, která slouží jako tepelná bariéra. Povlak TiAlN má lepší vlastnosti než povlaky TiN a TiCN při vysokých teplotách v oblasti kontaktu. Nejpříznivější vlastnost povlaku CrN je jeho velmi vysoká houževnatost v kombinaci s poměrně vysokou tvrdostí a nízkou adhezí k některým zpracovávaným materiálům. V oblasti aplikací, kde je požadována odolnost proti opotřebení v kombinaci s nízkým třením, se uplatńují DLC povlaky. Tyto povlaky jsou dopovány kovy (např. Cr) nebo karbidy (WC). Nízký koeficient tření DLC povlaků lze využít u nástrojů pro tváření bez maziva neželezných kovů a slitin. Prof. Ing. Jan Suchánek, CSc. ČVUT v Praze, FS, ÚST

TriboTechnika

Hodnocení kvalitativních parametrů mikrolamelových povlaků Mikrolamelové zinkohliníkové povlaky jsou používány v automobilovém, leteckém a stavebním průmyslu po celém světě. Mikrolamelové povlaky jsou určeny pro použití v automobilovém průmyslu a jiných inženýrských aplikacích jako povrchy, které jsou vystaveny vysokému namáhání např. velmi vysokými teplotami, atmosférickým prostředím nebo agresivními prostředími. Používají se v široké řadě kombinací zinkohliníkových základních vrstev a barvených organických vrchních povlaků. Povlaky mohou být dodatečně upraveny pasivací pro zvýšení korozní odolnosti nebo dalšími typy povlaků/maziva pro zvýšení frikčních vlastností, atd. Povlaky se vytváří nanášením suspenze zinkových a hliníkových mikrolamel a vhodného organického a/nebo anorganického pojiva na povrch součástky, obvykle ponorem nebo stříkáním, a působením tepla (vytvrzováním) dochází ke spojování mezi mikrolamelami a pojivem. Na malé díly je povrchová úprava nanášena bubnovou technologií, která je vždy méně kvalitní než jiné technologie a kvalita je kolísavá i v rámci jedné výrobní šarže. Povrchová úprava by měla splňovat specifikace podle ČSN EN 13858 Ochrana kovů proti korozi – Neelektrolyticky nanášené mikrolamelové povlaky zinku na součástkách ze železa nebo z oceli. Pro spojovací součásti je zavedena i norma ČSN EN ISO 10683 Spojovací součásti – Neelektrolyticky nanášené povlaky ze zinkových mikrolamel. Charakteristika mikrolamelových povlaků Mikrolamelové povlaky jsou složeny zejména ze směsi zinku a hliníku (cca 60 % pevných částic a 20 % rozpouštědel v základní vrstvě a cca 50 % pevných částic ve vrchní vrstvě), vodivého pojiva a v závislosti na požadavcích pojivového maziva pro úpravu součinitele tření. Základní povlaky zajišťují ochranu ocelového podkladu proti korozi. Zinkové a hliníkové částice (v poměru cca 95:5) jsou do povlaku aplikovány ve formě mikrolamel o tloušťce několika mikrometrů (obr. 1). Malé rozměry mikrolamel umožňují získání velmi tenkých povlaků o tloušťce cca 4 µm. Mikrolamely tvoří vrstvu, která působí jako zinková povlaková vrstva. Pro vrchní povlaky se používají organické i anorganické povlakové systémy, které zajišťují ochranu proti mechanickému a chemickému namáhání. Barva mikrolamelových zinkových povlaků je stříbrošedá. Podle ČSN EN 13858 jsou povlaky označovány např. : neelektrolyticky nanesený mikrolamelový povlak

zinku EN 13858 – Fe/iflZn4/yc, tj. mikrolamelový povlak zinku obsahující chromany o tloušťce 4 µm nanesený ponorem na ocelový podklad, nebo neelektrolyticky nanesený mikrolamelový povlak zinku EN 13858 – Fe/pflZn8/nc/T2, tj. mikrolamelový povlak zinku neobsahující chromany o tloušťce 8 µm nanesený tlakovým vzduchem na ocelový podklad s organickým těsnicím prostředkem. Podle ČSN EN ISO 10683 jsou povlaky pouze označovány: - povlak bez pasivace flZnnc, - povlak s pasivací chromátem flZnyc. Ochrana podkladového kovu proti korozi je zajištěna bariérovým účinkem lamelové (destičkové) struktury povlaku a elektrochemickým účinkem zinkových mikrolamel s přídavkem nebo bez přídavku hliníkových mikrolamel. Účinnost protikorozní ochrany mikrolamelovými povlaky zinku závisí na jejich tloušťce, propustnosti, typu povlaku, dalších vlastnostech a také typu korozního prostředí (korozní agresivitě prostředí). Účinnost protikorozní ochrany se zvyšuje dodatečnými úpravami, např. utěsněním, pasivací, apod. Integrovaný povlak maziva (povrchová úprava s označením GZ) zvyšuje frikční koeficient (0,08 až 0,16). Tmavý odstín povrchové úpravy může být

Obrázek 1 – Mikrolamely zinkových částic

3 63

3/2012

3/2012

TriboTechnika

vytvořen pigmenty v pasivní vrstvě nebo mazivu a jeho intenzita závisí na tloušťce nebo počtu vrstev pasivace. Mikrolamelové povlaky jsou komerčně označovány různě podle výrobce (technologie) a popř. kombinace základních a vrchní povlaků s dodatečnou úpravou. Základní princip těchto povlaků je ale velmi obdobný. Specifikace kvalitativních parametrů mikrolamelových povlaků Podle normy ČSN EN ISO 10683 jsou doporučovány minimální a maximální tloušťky povlaků s ohledem na požadované minimální rozměrové tolerance spojovacích součástí. Tloušťku povlaku lze měřit nedestruktivními metodami – magnetickými, např. ČSN ISO 2178 Nemagnetické povlaky na magnetických podkladech. Měření tloušťky povlaku. Magnetická metoda nebo rentgenovými nebo destruktivní metodou mikroskopicky, např. ČSN EN ISO 1463 Kovové a oxidové povlaky - Měření tloušťky povlaku - Mikroskopická metoda. Při obvykle velmi malých rozměrech součástek a malé tloušťce povlaku je měření nejjednodušší nedestruktivní magnetickou metodou zatíženo velkou chybou. I při malém průměru plochy měřící sondy je místo měření relativně velké a nelze touto metodou zjistit případné defekty, které se následně projeví při urychlené korozní zkoušce nebo při použití dílů a součástek s touto povrchovou úpravou. Také v případě, že není dodržen typ povlaku nelze obvykle měřením tloušťky zjistit rozdíly. Na součástkách, které měly být zhotoveny se zinkovým a zinkohliníkovým mikrolamelovými povlakem byly zjištěny rozdíly v lokálních tloušťkách od 13, resp. 15 do 21, resp. 23 µm při průměrných tloušťce cca 18 µm. Vzhledem k tomu, že každá vrstva mikrolamelového povlaku by měla mít tloušťku 5 – 15 µm nelze zjistit rozdíl mezi typy povlaku pouze na základě měření tloušťky: - 2 vrstvý systém ….. 10 – 30 µm, - 3 vrstvý systém ….. 15 – 45 µm. Rozdíl mezi typy mikrolamelových povlaků lze prokázat pouze na základě jejich chemického složení, resp. přítomnosti hliníku, popř. i dalších prvků. Příklad je uveden v tabulce 1. Do výsledku nebyly zahnuty další prvky, které byly zjištěny, např. Fe, Mo z podkladového materiálu (při malé tloušťce povlaku proniká rentgenový paprsek i do podkladového kovu), C a O, které jsou součástí organického pojiva – celkový obsah C a O je až 75 hmot. % , atd. Křemík Si je součástí vrchního po-

64

koncentrace (hmot. %) vzorek 1 2 3

F

Mg

Al

Si

P

Ti

Zn

10,7 -

1,5 1,1 -

1,8 2,6 -

2,2 1,7 0,4

1,4 1,2 0,2

0,9 1,3 -

14,5 18,5 42,0

Tab. 1 – Analýza povrchu vzorků

vlaku. Přítomnost fosforu P by mohla potvrdit předúpravu fosfátováním. Výsledky analýzy nelze brát jako absolutní číslo, spíše v poměru výskytu jednotlivých prvků. Z těchto analýz lze pak stanovit, že povlaky mají odlišné složení: - povlak 1 je tvořen mikrolamelami zinku a hliníku v anorganickém pojivu, - povlak 2 je tvořen mikrolamelami zinku a hliníku v anorganickém pojivu doplněný mazivem PTFE (označení GZ) – přítomnost fluoru, - povlak 3 je tvořen pouze mikrolamelami zinku v anorganickém pojivu. Protože povlaky s hliníkovými mikrolamelami mají vyšší korozní odolnost, je nedodržení nebo záměna typu povlaku významné pro životnost a odolnost povrchové úpravy součástek. Korozní odolnost mikrolamelových povlaků Normy ČSN EN 13858 a ČSN EN ISO 10683 uvádí požadavky na minimální tloušťku povlaku k dosažení specifikované odolnosti proti korozi (tabuľka 2). Odolnost proti korozi se zkouší urychlenou korozní zkouškou v prostředí neutrální solné mlhy podle ČSN EN ISO 9227.Výrobci uvádějí, že povlaky jsou korozně velmi odolné, často uvádějí i dobu do vzniku korozního napadení až 1 000 h v podmínkách urychlené korozní zkoušky NSS. Dlouholeté zkušenosti ale ukazují, že povlaky mohou selhat i po relativně krátké době např. 48 h. většinou se korozní napadení vyskytuje na hranách nebo obdobných plochách součástek, kde může být tloušťka povlaku negativně ovlivněna tvarovým řešením součástky (obr. 2).

Obr. 2 – Korozní napadení mikrolamelového povlaku po 48 h expozice ve zkoušce NSS

Ke koroznímu napadení dochází dříve, než je přípustné i na rovných plochách součástek. V řadě případů byla jako příčina nevyhovující ko-

TriboTechnika

minimální tloušťka povlaku (µm) povlak povlak s pasivací bez pasivace (flZnyc) (flZnnc) 240 4 6 480 5 8 720 8 10 960 9 12 Tab. 2 – Korozní odolnost v urychlené korozní zkoušce NSS doba zkoušky bez koroze podkladové oceli (h)

rozní odolnosti mikrolamelového povlaku zjištěna nedostatečná kvalita povlaku – nerovnoměrná tloušťka, místní tloušťka výrazně nižší než specifikovaná hodnota (5 až 7 µm), a další defekty v povlaku. Především u těch součástek a dílů, kde je povrchová úprava aplikována v bubnových zařízeních, je tloušťka povlaku velmi nerovnoměrná (obr. 3).

Obrázek 3 – Příklady nerovnoměrné tloušťky mikrolamelových povlaků

Ke koroznímu napadení mikrolamelových zinkových povlaků dochází při průniku korozního prostředí k zinkovým lamelám, resp. k podkladové oceli. Pak místní i velmi malé nerovnoměrnosti v tloušťkách povlaků neb jiné defekty vedou k rychlému výskytu koroze podkladového kovu. Při korozi zinkových lamel dochází ke zvýšení je-

Obrázek 4 – Příklad korozního napadení mikrolamelového povlaku

jich objemu a narušování celistvosti a soudržnosti pojivové složky povlaku (obr. 4). Např. u automobilové součástky byla předepsána povrchová úprava mikrolamelovým povlakem s celkovou tloušťkou 16 µm byla nedestruktivní metodou naměřena tloušťka od 16 do 26 µm, ale destruktivním hodnocením na výbrusu byla zjištěna i tloušťka cca 14 µm, ale především defekty ve vrstvě (obr. 5) – nerovnoměrná tloušťka povlaku, které je cca 5 µm (červené šipky), a prázdná místa (vakance – zelené šipky).

Obrázek 5 – Vrstva mikrolamelového povlaku zinku s defekty

Závěr Přes relativně dlouho dobu používání těchto typů povlaků v praxi se stále vyskytují nedostatky v kvalitě mikrolamelových povlaků. Řadu nedostatků lze zjistit pouze na základě destruktivního hodnocení povlaku – nerovnoměrné tloušťky, vakance ve vrstvě povlaku, apod. resp. obvykle se projeví vznikem koroze podkladového kovu v urychlené korozní zkoušce. Přesnou příčinu je možné zjistit pouze detailním hodnocením povlaků. Specifikace uvedené v technických normách pro tento typ povlaků nejsou dostatečné. Také typ povrchové úpravy je možné pouze chemickou analýzou složení povlaků. V případě, že má odběratel pochybnosti o kvalitě povrchové úpravy mikrolamelovými povlaky je nutné provést takováto hodnocení. Korozní odolnost mikrolamelových povlaků je významně závislá na kvalitě povlaku – rovnoměrné, požadované tloušťce. V případě lokálních i velmi malých defektů dochází k rychlému prokorodování povlaku, např. po 1 roce expozice v běžném prostředí ČR. Urychlené korozní zkošuky mohou indikovat nižší kvalitu povlaku, ale z jejich výsledků nelze vycházet při predikci životnosti protikorozní ochrany mikrolamelovými povlaky. Ing. Kateřina Kreislová, Ph.D., Ing. Tomáš Kubatík, Ph.D., Mgr. Libor Turek, Ing. Jaroslav Kvapil 3 65

3/2012

3/2012

TriboTechnika

Ohňostroj inovací a průmyslových technologií VIENNA-TEC 2012 v sousední Vídni a mezinárodní setkání EUROKONTAKT ve dnech 9. - 12. 10. 2012 Přípravy na největší mezinárodní průmyslový odborný veletrh VIENNA-TEC 2012, jehož brány se otevřou 9. října 2012, jsou v plném proudu. VIENNA-TEC , který se koná jednou za 2 roky, nabízí možnost zhlédnout na jednom místě pod jednou střechou šest mezinárodních odborných průmyslových veletrhů AUTOMATION AUSTRIA (automatizace), ENERGY-TEC (energie), IE (průmyslová elektronika), INTERTOOL (nástroje a nářadí), MESSTECHNIK (měřící a regulační technika) a SCHWEISSEN/JOIN-EX (svařování) a speciální expozice MENSCH.ARBEIT.SICHERHEIT, HYDRAULIK, SENSORICS, LOGISTICS, MANUFACTURING a OBERFLÄCHENTECHNIK. Poprvé se v rámci veletrhu uskuteční speciální expozice IT@INDUSTRY. Rádi bychom čtenáře časopisu Tribotechnika informovali, že aktivní zájem o účast na veletrhu VIENNA-TEC 2012 je také ze strany podnikatelů a organizací ze Slovenska. Bratislavská regionální komora SOPK připravuje na VIENNA-TECu společný stánek slovenských firem regionu Bratislava, v rámci kterého se budou prezentovat firmy IMC Slovakia, s.r.o., IRONAL spol. s r.o., SNAHA s.r.o., TESLA Liptovský Hrádok, a.s. a firma Prematlak, s.r.o. Můžete navštívit také samostatnou expozici slovenské společnosti QUAD Industries, která představí podsvícenou kapacitní klávesnici vlastního vývoje, se senzory umístěnými přímo pod krycím panelem nezávisle na řídící DPS. Dne 9. 10. 2012 se v rámci veletrhu uskuteční Den odborných návštěvníků ze Slovenské republiky (Den Slovenska). Již nyní plánuje svoji účast na veletrhu Slovenská svářečská společnost, Slovenská asociace strojních inženýrů, delegace regionu Žilina, odborníci ze slovenských univerzit, odborná a regionální média a další firmy a organizace. Pro velký zájem slovenských firem o návštěvu veletrhu VIENNA-TEC, plánuje společnost Schwarz & Partner s.r.o. Praha, vypravit 10 autobusových zájezdů z různých regionů Slovenska, např. z Bratislavy, Trnavy nebo Trenčína. Většinu vystavovatelů VIENNA-TECu tradičně tvoří firmy z Rakouska a Německa. Letos má rekordní

66

TriboTechnika

účast i Česká republika, a to dosud více než 10 přihlášených vystavovatelů. Veletrh je velmi zajímavý a lákavý i pro řadu firem z různých zemí střední a východní Evropy a EURASIE. Poprvé se na veletrhu očekává účast delegací podnikatelů z více než sedmi regionů Ruské federace, včetně Moskvy, Petrohradu, Jižního Uralu, Kaliningradu, Omsku, Čuvašie a Kalugy.

VIP pozvánky (čestné vstupenky) pro vás a vaše obchodní partnery mohou poskytnout mediální partneři projektu na Slovensku, ale také řada regionálních hospodářských komor, asociací a svazů.

Schwarz & Partner – oficiální výhradní zastoupení VIENNA-TECu na Slovensku nabízí středním a menším slovenským firmám kromě standartní účasti na samostatných nebo společných stáncích navíc speciální prezentační balíčky, včetně katalogových prezentací. Více informací získáte na telefonním čísle 603 278 654 u paní Lenky Kotllárové. Slovenské firmy se dále mohou po předchozí domluvě se společností Schwarz & Partner zúčastnit řady mezinárodních setkání EUROKONTAKT, např. s delegací z dalekého sibiřského regionu Omsk z Ruské federace. Z regionu Omsk se budou účastnit na VIENNA-TECu následující firmy, které hledají obchodní zastoupení nebo nabízejí společnou výrobu – firma INNOVA (specializující se na vývoj a zavádění nových technologií mikrovlnného sušení v různých oblastech zemědělství), GEOSYSTEMS (výzkum a vývoj v oblasti vesmírné geodézie), KV-SVJAZ (vědecko-technická společnost specializující se na návrhy a výrobu telekomunikačních zařízení v dosahu středních vln pro dálkové mobilní radiostanice), ULTRAZVUKOVYE SISTEMY (specializující se v oblasti vývoje technologií, konstrukcí a výroby zařízení pro ultrazvukové čištění materiálů), DIAL (výrobce přístrojověsoftwarových systémů screeningové diagnostiky), METROMED (vývoj a výroba lékařských přístrojů), OMIKS (výroba technologických a diagnostických vybavení pro trakční kolejová vozidla), TEST-LAB (služby pro analýzu životního prostředí a diagnostiku onemocnění), PROMYŠLENNYE TECHNOLOGII (sériová průmyslová výroba, jejíž součástí je kovoobrábění) a TOČNAJA ELEKTRONIKA (služby v oblasti vědecko-technického vývoje a vývoje rádiových přístrojů lékařské techniky). Společnosti, se zájmem o spolupráci se slovinskými firmami mohou obdržet profily těchto firem již před zahájením veletrhu. Zvažují se také možnosti setkání podnikatelů různých regionů Slovenska s rakouskými firmami.

Více aktuálních informací o VIENNA-TECu 2012 najdete v němčině na www.vienna-tec.at nebo v češtině na www.sp.cz. Věříme, že potenciál účasti slovenských firem na této prestižní události Rakouska, která se koná jednou za 2 roky v nedaleké Vídni, je opravdu velký a že účast na VIENNA-TECu vám přinese spoustu nových pozitivních zážitků a pomůže získat nové zajímavé obchodní kontakty se západní a východní Evropou. Pro včasnou registraci na veletrh a další informace prosím kontaktujte výhradní oficiální zastoupení veletrhu VIENNA-TEC pro Slovensko a další země střední a východní Evropy a EURASIE: Schwarz & Partner spol. s r. o. Benediktská 5/691, 110 00 Praha 1 Tel.: +420 603 278 654 [email protected] www.sp.cz

67

3/2012

TriboTechnika

Aplikácie nových PVD povlakov Fyzikálna depozícia povlakov (PVD) patrí k štandardným technológiám povrchového inžinierstva. Umožňuje zvýšiť povrchovú tvrdosť, znížiť trenie a zvýšiť teplotnú odolnosť materiálov. Povlaky dosahujú obvykle hrúbku od 0,001 až do 0,005 mm, čím zásadne neovplyvňujú rozmery a obvykle je povlakovanie konečná operácia na hotovom výrobku.

Najpoužívanejšia technológia z oblasti tvrdých oteruvzdorných povlakov pripravovaných na nástroje je tzv. katódové oblúkové naparovanie – ARC. Pri nej sa pomocou horenia nízkonapäťového oblúka odparuje a ionizuje materiál z tzv. targetu, ktorý je kovový (Ti, Cr, Al/Ti) a spolu s plynnou atmosférou tvorenou dusíkom na povrchu materiálu umiestneného vo vákuovej komore vytvára povlak (TiN, CrN, AlTiN). Tieto tzv. konvenčné povlaky majú prevažne stĺpcovitú štruktúru v smere rastu povlaku. Použitím vhodnej technológie a pridaním prvkov, ako je kremík, dokážeme stĺpcovitú štruktúru zmeniť. To je typické pre tzv. nanokompozitné povlaky (TiAlSiN). Sú tvorené dvoma vzájomne nerozpustnými fázami, pričom jedna je kovová AlTiN a druhá je amorfná Si3N4. Povlaky sú extrémne tvrdé a oteruvzdorné.

obr. 1

V nedávnej dobe uviedla na trh firma PLATIT A.G. (obr.1), novú štruktúru vrstiev tzv. TripleCoatings. Štruktúra týchto PVD vrstiev je tvorená: - Adhéznou vrstvou – obvykle nanášanú z targetu Ti alebo Cr - Funkčnou vrstvou – obvykle konvenčná štruktúra – AlTiN,AlCrN, AlTiCrN - Vrchnou tvrdou vrstvou – na báze nanokompozitov, oxidov alebo oxinitridov – TiAlSiN, CrAlSiN, (Al,Cr)2O3 alebo ((Al,Cr)(O,N)). Štandardné TripleCoatings sú reprezentované povlakmi nACo3®, nACRo3®, nACOX3®

nACo3® - základ tejto vrstvy tvorí adhézna vrstva TiN. Funkčná vrstva je tvorená húževnatou a odolnou vrstvou AlTiN. Vrchná tvrdá vrstva je tvorená nanokompozitnou vrstvou nACo® (TiAlSiN) ktorá

obr. 2

zabezpečuje vysokú oteruvzdornosť a odolnosť voči teplote až do 1 200 °C (obr. 2). Aplikácie vrstvy sú predovšetkým vo vŕtaní a frézovaní materiálov so strednou a vysokou pevnosťou. nACRo3® – Adhézna vrstva je CrN. Funkčná vrstva TiAlCrN a vrchná vrstva je tvorená nanokompozitnou vrstvou CrAlSiN, ktorá je veľmi úspešná pri frézovaní ťažkoobrobiteľných materiálov, ako sú titánové zliatiny. Aplikačné možnosti sú i v strihaní. nACOX3®- vrchnú časť povlaku tvoria oxidy (oxinitridy) a je vhodná predovšetkým na suché frézovanie a obrábanie abráziivzdorných materiálov. Nová štruktúra povlakov vhodne kombinuje doteraz známe štruktúry povlakov a umožňuje nasadenie extrémne tvrdých nanokompozitných povlakov i v aplikáciách, kde vďaka podmienkam pri obrábaní nebolo možné využiť naplno ich potenciál. Otvárajú sa nové možnosti v oblasti obrábania ťažko obrobiteľných materiálov. Ing. Jozef Sondor Zaťaženie nástroje pri odfrézovaní L=28 m nACo nACRo nACO3 142%

126% 118%

nACo

nACRo

nACO3

obr. 3

69

3/2012

OHLIADNUTIE za: 38. konference Projektování a provoz povrchových úprav Autor: PhDr. Zdenka Jelínkova Jak proti korozi a jak na kvalitní povrchovou úpravu výrobků tak, aby se zvýšila konkurenceschopnost, o tom jednali odborníci na 38. konferenci Projektování a provoz povrchových úprav ve dnech 7. – 8. března 2012 v Praze, v hotelu Pyramida.

nejlepší řešení, vyhnuli se rizikům a možným haváriím, předešli event. postihům. Program jednání zakončila exkurze na pracoviště povrchových úprav Czech Airlines Technics, a. s. (dceřiná společnost Českých aerolinií) v Praze 6 - Ruzyni. O exkurzi byl velký zájem, neboť spojování teoretických poznatků a praktických zkušeností je velmi zajímavé a přínosné. Díky kvalitnímu programu byla účast na konferenci traVYRÁBĚT ÚSPORNĚ, EKOLOGICKY ŠETRNĚ dičně v ysok á. Každoroční, mnoSTOP KOROZI KVALITNÍ POVRCHOVOU ÚPRAVOU haleté setkávání ZVÝŠIT TRVANLIVOST A VZHLED VÝROBKŮ přináší nové informace, umožňuje výměnu zkuKonference má v ČR nejdelší tradici šeností, přispívá k navazování nových kontaktů v oboru povrchových úprav. Boj v příjemné, přátelské atmosféře. s korozí je běh na dlouhou trať. Na Konference pořádaná PhDr. Z. Jelínkovou – PPK ve zahájení prof. Ing. P. Novák z VŠCHT referoval o stoletém vývoji korozivzdorných ocelí. Na konferenci se sešli projektanti, technologové z lakoven, galvanizoven, zinkoven s dodavateli zařízení, nových technologií od předúprav po finální úpravy různých materiálů. Cílem všech přednášek bylo přispět ke zlepšování vzhledu výrobků, úsporné, bezpečné výrobě, a tím dosahovat významnou výhodu - lepší konkurenceschopnosti na trhu. K tomu směřovaly nabídky firem, přednášky předních odborníků o právních předpisech, ochraně ovzduší, nebezpečných chemických látkách/směsích, odpadech, požární spolupráci s odbornými společnostmi Asociací bezpečnosti, normách aj. korozních inženýrů, Českou společností povrchoPropojení zkušeností z provozů vých úprav, Asociací českých a slovenských zinkos informacemi o nových změnách ven, Asociací výrobců nátěrových hmot ČR je dlouv právních předpisech a normách holetou stálicí mezi akcemi s touto odbornou témapomáhá pracovníkům, aby našli tikou.

70