2/2013
TriboTechnika
ročník:
VI.ročník:
cena
3 ۥ3 cena
ročník:
VI.• •2/2013
2/2013
VI. • • 2/2013
• cena
€
3€
Nový
trend
v tribotechnických
analýzách
Nový
trend
Nový
v tribotechnických
trend v tribotechnických
analýzách
analýzách
Rychlé
a spolehlivé
výsledky
základních
parametrů
olejů
a maziv
přímo
v terénu
Rychlé
aRychlé
spolehlivé
a spolehlivé
výsledky
výsledky
základních
základních
parametrů
parametrů
olejů
a maziv
olejů
apřímo
maziv
v přímo
terénuv terénu
Čtěte
na stranách
Čtěte
na stranách
Čtěte 6na- 76stranách
-7
6-7
Andreja Hlinku 86
S – 972 71 Nováky
Tel.: +421 46 546 0266 – 7
Fax: +421 46 546 0268
e-mail: [email protected]
www.rubig.com
Technická podpora a poradenstvo:
+421 917 933 344
Už čoskoro otvárame!!!
TriboTechnika
Vážení čitatelia,
stáva sa už pomaly tradíciou, že nás oslovujú diplomanti a doktorandi z rôznych vysokých škôl
resp. univerzít s prosbou o radu alebo pomoc pri vypracovaní ich záverečných prác. Radi pomôžeme,
či už priamo z redakcie alebo odkazom na patričnú literatúru alebo na autora, ktorý u nás na danú
tému uverejnil nejaký príspevok. Snáď sa ešte nestalo, aby sme nepomohli. Zarážajúce je však pritom,
že sa niekedy jedná o triviálne problémy, ktoré by mal už takmer absolvent VŠ poznať z prednášok
alebo zo štúdia literatúry. V tejto súvislosti sa natíska otázka, či sú študenti dostatočne pripravovaní
na zavŕšenie svojho viacročného štúdia - záverečnú prácu. Túto otázku by mal zodpovedať niekto
kompetentný, my sme sa sústredili na iný problém, ktorý s tým súvisí.
Ako je známe, jednou z najväčších súčasných spoločenských pliag, je plagiátorstvo alias krádež
duševného vlastníctva. Týka sa to nielen radových študentov, ktorí majú prirodzený sklon
k opisovaniu a dalo by sa nad tým prižmúriť jedno oko, ale žiaľ, napr. aj významných politikov. Ich
zberateľská vášeň akademických titulov je niekedy ozaj pozoruhodná (asi dúfajú, že tým získajú
postavenie, povedal by bývalý vynikajúci český komik M. Šimek). Bolo by to v poriadku, keby ... to robili
korektne a nezneužívali svoj vplyv. Nedávny prípad nemenovaného ministra, ktorý opísal takmer
80 % svojej dizertačnej práce alebo iného kleptomana dokonca v prezidentskom kresle sú
dostatočným dôvodom na zamyslenie (našťastie, v oboch prípadoch museli dotyční pod tlakom
rezignovať). Natíska sa otázka. Ako je to možné? Kto je za to zodpovedný, že sa takéto prípady
beztrestne stavajú a nebyť všetečných novinárov, tak by sa o nich verejnosť nikdy nedozvedela.? Školy
sa bránia tým, že majú vypracovaný systém verejnej kontroly, pretože každá diplomová resp.
dizertačná práca musí byť prístupná na internete. Oproti minulosti je to síce pokrok, nebráni však
potenciálnemu hriešnikovi opisovať z iných zdrojov. Dotknutý autor sa o tom ani nemusí dozvedieť,
takže sa nemôže voči tomu ohradiť.
Vážení priatelia, plagiátorstvo je odsúdeniahodný spoločenský fenomén a podobne ako
pri korupcii je veľmi ťažko proti tomu bojovať. Je však najvyšší čas s tým niečo robiť, aby sa náhodou
nepotvrdili slová známeho komika, ktorý si na margo štúdia na istej univerzite nostalgicky
povzdychol, že to boli najkrajšie dva týždne jeho života.
Jozef Dominik
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: +421 905 206 227, +421 948 240 510
E–mail: [email protected], [email protected]
www.tribotechnika.sk
Odborný garant: Ing. Jozef Dominik, CSc. [email protected]
Šéfredaktorka: Ing. Dana Tretiníková, e-mail: [email protected]
Obchodná riaditeľka: Mgr. Zuzana Augustínová, e-mail: [email protected]
Grafika: Grafické štúdio vydavateľstva TechPark Žilina
Rozširuje: Vlastná distribučná sieť, MEDIA PRINT KAPA Bratislava
ISSN 1338-2233
3
2/2013
2/2013
TriboTechnika
Možnostitribotechnickýchanalýzv terénu
Americká firma SPECTRO INC. přišla na trh
s přístrojem Q5800, který posunuje možnost
prováděníi analýz blíže ke kontrolovaným zařízením
a který je možné používat i v terénu. Přitom je
plně vybaven výpočetním zařízením, které rovněž
obsluhuje několik různých přístrojů sdružených
do jednoho přenosného kufříku.
strana6
UniverzálníPosiTector®
Díky novému uspořádání základní jednotky
přístroje PosiTector® a použitím systémového
konektoru pro snímače a sondy se podařilo
obsáhnout všechny potřebné měřicí
metody jednotným typem přístroje. Tak je
možné přístroj PosiTector® konfigurovat
jako povlakoměr, jako měřidlo klimatických
podmínek, jako profiloměr a nebo jako
tloušťkoměr.
strana10–12
Obsah
Tribotechnické analýzy v terénu ................................................................................................................................................ 7
Budoucnost patří kluzným lakům ............................................................................................................................................. 8
Univerzální PosiTector® .................................................................................................................................................. 10, 11, 12
Nemrznoucí kapaliny v nepřímých systémech přenosu tepla ............................................................. 14, 15, 16, 17
Zhodnotenie použitých mazacích olejov ...................................................................................................... 18, 19, 20, 21
Optimálne zvolená filtrácia ................................................................................................................................................ 22, 23
Testování nových ložisek metodou rízené exploze ........................................................................................................ 25
Centrální mazání v energetice a průmyslu zpracování nerostných surovin ....................................................... 27
Měření čistoty hydraulických kapalin ..................................................................................................................... 28, 29, 30
Bezpečnost žárově zinkovaných stavebních dílců a eliminace rizik ......................................................... 31, 32, 33
Čistota oleje – jeden z faktorů jeho životnosti ........................................................................................... 34, 35, 36, 37
Najčastejšie problémy vodou riediteľných chladiacich kvapalín, ich príčiny a osvedčené riešenia ..... 38, 39
4
TriboTechnika
Nemrznoucí kapaliny v nepřímých systémech
přenosu tepla
V posledním desetiletí došlo k výraznému nárůstu
používání nemrznoucích směsí v nepřímých systémech
chlazení a topení. Velkou část těchto náplní tvoří vodné
roztoky na bázi glykolů. Častokrát jsou aplikovány
velmi amatérsky, bez obsahu inhibitorů koroze,
odpěňovadla, stabilizátoru, konzervantu, změkčovadla
vody a dalších přísad.
strana 14 – 17
Zhodnotenie použitých mazacích olejov
Základnou surovinou na výrobu mazacích prostriedkov,
mazív je ropa. Význam ropy vzhľadom na súčasnú
situáciu netreba zvlášť zdôrazňovať. Z hospodárskeho
významu ropy vyplýva potreba úsporného
hospodárenia s mazivami. Z toho dôvodu je tu aj
otázka na správne hospodárenie s použitými, resp.
opotrebovanými, odpadovými olejmi.
strana 18 – 21
S vodou miešateľné obrábacie kvapaliny ............................................................................................................. 40, 41, 42
Náběhová ochrana stříbra (drahých kovů) .......................................................................................................................... 43
Laserové kalení ozubených kol ......................................................................................................................................... 44, 45
Výroba přesných plochých kovových dílů ................................................................................................................... 46, 47
Povlakové materiály řady Delta Seal jako Top-coaty pro zinkolamelové povlaky ........................................... 47
Povrchové úpravy spojovacích součástí ....................................................................................................................... 48, 49
Tanátování a stabilizace korozních produktů železa ............................................................................................... 50, 51
Uplatnění nástroje jehlová zarážka ................................................................................................................................. 52, 53
Celostátní aktiv galvanizérů ............................................................................................................................................... 54, 55
Ohlédnutí za konferencí Projektování a provoz povrchových úprav .................................................................... 55
Syntetické kompresorové oleje . ............................................................................................................................................... 57
Sledování otěrových kovů v mazacích olejích ................................................................................................................... 58
5
2/2013
2/2013
TriboTechnika
Tribotechnické analýzy v terénu
Firma SPECTRO INC., která vyrábí analytické přístroje pro tribotechnické analýzy přišla na
trh s přístrojem Q5800, který posunuje možnost provádění analýz blíže ke kontrolovaným
zařízením. Může se používat i v terénu a přitom je plně vybaven výpočetním zařízením, které
rovněž obsluhuje několik různých přístrojů sdružených do jednoho přenosného kufříku.
Výhody takového řešení:
Přesnost – rychlá detekce možných problémů dříve než nastanou.
Mobilita – kompaktní, přenosný přístroj, napájený z baterie, bez potřeby dalších medíí (plynů, solventů, ...).
Univerzálnost – testuje všechny
typy mazacích kapalin a částí strojů.
Spolehlivost – dodá všechny potřebné informace pro rychlé a správné rozhodnutí.
Vzorek
před a po filtraci
Vkládání vzorku
do rtg spektometru
Snižuje provozní náklady.
Q5800 provádí a kontroluje:
Stav maziv a jejich degradaci – vestavěné technologie známé z přístrojů Q3000 a Fluidscan jsou
schopné nás informovat o kinematické viskozitě
a základních parametrech (viz tabulka).
Celkový stav stroje je obvykle kontrolován spektrometrickými technikami jako je RDE nebo ICP spektroskopie. Otěrové částice ferografií. Tyto techniky
jsou nevhodné pro přenosné přístroje, proto Q5800
využívá kombinaci filtrace částic a rtg spektrometrie.
Tím se získá kompletní obraz o stavu stroje co se týče
otě-rových částic a jejich chemického složení.
Patentované zařízení filtrace částic (Filtration Particle
Quantifier - FPQ) umožňuje získat přesný počet částic na danou velikost filtru. Měřící rozsah je 2 500 1 500 000 částic/ml. Tohoto rozsahu se dosahuje použitím unikátní patentované technologie, která eliminuje saturaci filtru a dovoluje další kvantifikaci a zpracování vzorku. Přitom nepočítá saze a vodu.
Na obrázku je velmi dobrá shoda (korelace) měření
částic mezi tradičním laserovým analyzátorem (LNF)
a novou metodou (FPQ). Následně se změřený vzorek použije pro změření v rtg spektrometru, aby se získala informace o chemickém složení otěrových částic
(viz obrázky).
Takové řešení umožňuje:
Lepší využití pracovních strojů,
redukuje čas odstávek, zvyšuje
životnost komponentů, optimalizuje výměnu dílů, náplní mazadel snižuje spotřebu paliva a maziv.
Zabezpečuje optimální údržbu,
předchází poruchám.
Saze
Voda
TBN
TAN
Oxidace
Nitrace
Sulfatizace
AW Aditiva
Glycol
6
Jedn.
% wt
ppm
mgKOH/g
mgKOH/g
abs/mm2
abs/mm2
abs/mm2
abs/mm2
% vol
LOD
0,01
100
0
0,25
0,5
0,5
0,5
3,0
0,2
Rozsah
0-5
100-50000
0-50
0-6
n/a
n/a
n/a
0-100
0-10
Korelace mezi LNF a FPQ
Závěr
Q5800 je revoluční nástroj pro získání kompletní analýzy olejů v terénu a vyplňuje mezeru mezi pracovními stroji a tribotechnickou laboratoří. Rychlá, pravidelná komplexní analýza v terénu může odhalit tribotechnické problémy podstatně dříve než je stabilní laboratoř vůbec objeví!
Text: Ing. Petr Kolečkář
TriboTechnika
Přenosný
víceúčelový
analyzátor
Q 5800
Pro komunikaci v terénu
je k dispozici Bluetooth a WiFi
2/2013
Komplexní výsledky olejů pomoci
integrovaného software, jedna
centrální databáze pro všechna data
Chemická analýza otěrových kovů
pomocí RTG spektrometru
Čítač částic pomocí filtrace, kvantifikátor
částic (FPQ), čítání částic bez použití
rozpouštědel, zpracování vysoce
špinavých a mokrých vzorků
Příprava vzorku (filtr z čítače)
pro vyhodnocení pomoci RTG
spektometru
Funguje kdekoliv na místě,
provoz na baterie, robustní
provedení, odolný kufr
Jednoduché ovládání
na dotykovém displeji
pomocí průvodce
krok za krokem
a minimální požadavky
na školení obsluhy
a údržby
Minimální vzorek a malý
nebo žádný odpad pomocí
našeho provedení analýz
bez rozpouštědel
Kinematický viskozimetr (při 40°C)
bez nutnosti použití rozpouštědla,
malý objem vzorku
IČ spektrometr s flip-top
celou pro testování TAN/TBN,
obsahu vody, sazí oxidace atd.,
záměny směsi olejů pomocí
IČ technologie
www.spectro.cz
7
2/2013
TriboTechnika
Budoucnost patří kluzným lakům
Již hodně vody uplynulo od dob, kdy si motorista po zakoupení svého
čtyřkolového miláčka musel dávat pozor na rychlost a na zadní okno
lepit cedulku „v záběhu“. Proč tomu tak dnes není je jasné všem tribotechnikům, ale ne zcela všem motoristům. A přitom je to tak prosté.
Žádné kouzlo, žádný trik, za vším je jen molyka, tedy přesněji řečeno
sirník molybdeničitý. Ten se již více jak čtyři desetiletí nanáší na nejrůznější části motorů, kompresorů, dmychadel, ozubených převodů,
vodicích čepů apod.
V zásadě se kluzné laky dělí do dvou
skupin – vypalovatelné a nevypalovatelné. Principiálně fungují stejně,
rozdíl je jen v tom, že po vypálení
dojde k odpaření speciální pryskyřice, která slouží mezi jednotlivými
šupinkami sirníku molybdeničitého jen jako pojivo. Šupinky sirníku
Fotografie zachycují aplikaci kluzného laku štětcem a stříkací
pistolí
8
molybdeničitého mají interkrystalickou lamelární
strukturu, díky které lépe proniknou do povrchu
materiálu a vytvoří vrstvičku řádově 10 až 30 mikronů.
Kluzné laky se nejčastěji nanášejí pro své tři hlavní přednosti. Mezi tu první patří jednoznačně výrazné zlepšení koeficientu tření (0,03), což odpovídá teflonu, ale na rozdíl od teflonu vydrží plošný
tlak až cca 5 tun na 1cm2, proto se využívají i při
tváření za studena. Druhou výhodou povlakování kluznými laky, např. na ozubených převodech,
je výrazné snížení hlučnosti (až o 1/5), přičemž se
zde využívá k zabíhaní i jednorázové životnostní
mazání. Třetí předností aplikace kluzného laku je
zlepšení stupně drsnosti povrchu. Lak zaplní všechny mikroskopické nerovnosti na povrchu materiálu
a zlepší ho řádově o jeden stupeň. V praxi to znamená, že např. po aplikaci laku na soustruženou
hřídel se Ra zlepší ze 3,2 na 1,6, což už odpovídá
broušení, a tím vzniká úspora celé jedné operace
v technologickém postupu.
V souvislosti s výhodami kluzných laků stojí za zmínku i to, že některé typy se mohou pochlubit i slušnou ochranou proti korozi. To platí především u vypalovatelných laků.
V praxi se běžně setkáváme s tím, že se laky kombinují s dalšími typy maziv. Nejčastěji jde o tuky
a pasty, protože i ten sebelepší tuk se jednoho dne
vymačká, vyběhá a pak je jen otázkou času, kdy
doj-de k zadření a právě tomu předcházejí kluzné laky. Klasickým příkladem je první pohyb pístu ve válci po nastartovaní motoru našich autíček.
K mazání tlakovým olejem dochází až po několika
sekundách a právě pro ty pohyby se aplikuje kluzný lak na pístní kroužky.
David Maršík, Ulbrich
2/2013
TriboTechnika
®
Univerzální PosiTector
Přístroje PosiTector® amerického výrobce DeFelsko Corp. jsou známě již více než 40 let.
V poslední době se výrazně rozšířily jejich měřicí možnosti a přibylo mnoho nových
a užitečných uživatelských vlastností. Díky novému uspořádání základní jednotky
přístroje PosiTector® a použitím systémového konektoru pro snímače a sondy se podařilo
obsáhnout všechny potřebné měřicí metody jednotným typem přístroje. Tak je možné
přístroj PosiTector® konfigurovat jako povlakoměr, jako měřidlo klimatických podmínek,
jako profiloměr a nebo jako tloušťkoměr.
Základní jednotka PosiTector® se
nabízí ve dvou modelech, ve standardním a v pokročilém. Standardní
model s monochromatickým displejem umožňuje využívat všechny
měřicí metody, přitom má základní
paměť pro 250 naměřených hodnot
Obr. 1 PosiTector® 6000
Obr. 2 PosiTector® 200
10
a pro komunikaci využívá USB rozhraní. Pokročilý model je vybavený vysoce kontrastním barevným displejem, který umožňuje zobrazit grafy
výsledků měření a snímky měřených konstrukcí.
Tento model disponuje navíc bezdrátovým rozhraním Bluetooth a nově i komunikační technologií WiFi. Jeho velká paměť dat umožňuje uložit
až 100 000 naměřených hodnot rozdělených až
do 1 000 souborů.
PosiTector® 6000
Povlakoměr vznikne, připojíme-li k základní jednotce jeden ze snímačů: magnetoinduktivní (F)
pro feromagnetické podklady, vířivoproudý (N)
pro neferomagnetické a kombinovaný (FN) s automatickým přepínáním měřicí metody. K dispozici jsou kompaktní a kabelové varianty standardních snímačů, mikrosnímače a širokorozsahové
snímače, pokrývající měřicí rozsah od jednotek
µm až do 13 mm tloušťky povlaku s rozlišením
až 0,1 µm. Je možné vybírat z celkem 22 typů
snímačů. Úplnou novinkou je robustní snímač
FHXS s rozsahem do 10 mm a s teplotní odolností do 250 °C.
PosiTector® 200
Unikátní ultrazvukový povlakoměr, který umožňuje měřit povlaky na nekovových podkladech, je
vytvořený připojením jedné ze tří sond B, C nebo
D. Sonda B měří polymerové povlaky na plastech
a dřevě do tloušťky 1000 µm. Pro povlaky na betonu a laminátu je určena sonda C s rozsahem
do 3,8 mm a pro silné měkké polymerové nebo
polyuretanové povlaky do 7,6 mm je k dispozici
nová sonda D. Ve standardním provedení měří
PosiTector® 200 celkovou tloušťku povlaku, pokročilé provedené umožňuje rozlišit až 3 vrstvy
povlaku a zobrazit jejich tloušťky.
TriboTechnika
PosiTector® DPM
Pro měření klimatických podmínek, které jsou
důležitým parametrem při aplikaci povrchových
Obr. 3 PosiTector® DPM
wolframu hloubku prohlubní v povrchu konstrukce vůči ocelové základně. Stejně jako u ostatních
měřicích metod lze naměřené hodnoty ukládat
Obr. 4:PosiTector® SPG
úprav, je možné využít snímač DPM, který obsahuje prostorový a kontaktní povrchový teploměr a vlhkoměr. Je možné připojit i teploměrnou sondu s magnetickým upínačem a dlouhým
kabelem. Přístroj určí hodnotu rosného bodu
a vypočítá potřebné teplotní rozdíly. Může fungovat i jako dlouhodobý záznamník klimatických podmínek.
PosiTector® SPG
Měření povrchového profilu je důležité při povrchových úpravách abrazivně čištěných konstrukcích. Snímač DPM měří odolným hrotem z karbidu
Obr. 5 PosiTector® Kit
do paměti přístroje pro další zpracování, dokumentaci a archivaci.
PosiTector® Kit
Povlakoměr, měřidlo klimatických podmínek a profiloměr tvoří skupinu přístrojů, které najdou společné využití při každém provádění a při každé
kontrole povrchových úprav. Proto je v nabídce
sestava vytvořená z jedné základní jednotky, která
může být standardní nebo pokročilá, z vhodného snímače tloušťky povlaku a ze snímačů DPM
a SPG. Sestava je doplněna praktickým plastovým kufříkem.
PosiTector
Univerzální přístroj
PosiTector 6000
Měření povlaků na všech kovech
PosiTector 200
Měření povlaků na nekovových materiálech
PosiTector DPM
Měření klimatických podmínek
PosiTector SPG
Měření profilu povrchu
PosiTector UTG
Měření tloušťky materiálu
TSI System s. r. o.
Barevný displej, paměť pro 100 000 měření, systémový konektor pro snímače a sondy,
USB, Bluetooth, WiFi, účet na PosiSoft.net, aplikace PosiSoft Mobile pro mobilní zařízení.
Mariánské nám. 1 617 00 Brno ČR
tel.+420 545129 462 fax 545 129 467
[email protected] www.tsisystem.cz
11
2/2013
2/2013
TriboTechnika
PosiTector® UTG
Měření tloušťky povrchově upravovaného materiálu je důležité například pro stanovení životnosti udržovaných konstrukcí. Nyní je možné ultrazvukové sondy tloušťkoměru připojit k základní
jednotce PosiTector® a vytvořit tak z povlakoměru tloušťkoměr. Dvojitá sonda (C) slouží hlavně
pro měření horších, korozí napadených povrchů.
Jednoduchá sonda (M) najde uplatnění zejména
při měření tloušťky materiálu přes vrstvu povrchové úpravy.
PosiTector® Advanced
Pokročilá základní jednotka je nyní vybavena
bezdrátovou technologií WiFi, která rozšiřuje její
Obr. 7 PosiTector.net
Obr. 6 PosiTector® UTG
PosiTector.net
Základní jednotka PosiTector® umožňuje moderní způsob přenosu a zpracování naměřených dat
využitím internetové aplikace PosiTector.net. Tato
volně dostupná aplikace nabízí bezpečnou centralizovanou správu naměřených hodnot. Měření se po připojení k internetu okamžitě synchronizují na zabezpečeném serveru, do přístroje se
také mohou stahovat zaznamenané komentáře
a doplňující obrázky. Připojení je snadné pomocí standardního prohlížeče z libovolného místa
na světě. Pak už nic nebrání vytváření dokonalých
protokolů se všemi podklady právě tam, kde je to
zapotřebí. Data je možné také sdílet s autorizovanými spolupracovníky nebo exportovat do dalších aplikací. Výhodou je také volba libovolného
jazykového prostředí v aplikaci PosiTector.net pro
bezproblémovou komunikaci.
12
komunikační možnosti. Tak je možné jednoduše
pomocí tabletu nebo chytrého telefonu připojit
přístroj k internetu a synchronizovat měření s PosiTector.net. Také je možné bezprostředně stahovat aktualizace přístroj PosiTector® a mít tak vždy
k dispozici poslední verze programového vybavení. Pomocí aplikace PosiSoft Mobile Manager
v tabletu nebo telefonu se také snadno doplní poznámky k měření a označení datových souborů,
je možné ihned vkládat pořízené fotografie měřených míst. Navíc lze připojit k jednomu WiFi bodu
několik přístrojů PosiTector® současně a sledovat
průběžně postup měřicích prací. Pro případ, kdy
tyto komunikační technologie nemůžete využít
a přesto potřebujete vložit do přístroje PosiTector®
popis naměřených souborů, je k dispozici nová
funkce vkládání textu přímo ovládací klávesnicí
základní jednotky PosiTector®. Ale to už je opravdu příslovečná „třešnička na dortu“.
PosiTector® dnes představuje komplexní přístrojový systém, který umožňuje měření významných
veličin při posuzování kvality povrchových úprav.
Kombinace měření tloušťky povlaků, sledování klimatických podmínek, hodnocení profilu povrchu
a možnost měření tloušťky povlakovaného materiálu spolu s širokými a dokonalými možnostmi
ukládání naměřených dat a s možností vytvářet
podrobnou měřicí dokumentaci s bezpečnou archivací dat poskytuje zcela nový dokonalý uživatelský komfort při práci s přístroji PosiTector®.
TSI System s.r.o.
www.tsisystem.cz
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
údržbe
stémy
Plánov
údr
an
Predikt ie údržby a o žby
dstávo
ívna úd
k
rž
Inovatí
vne tec ba a diagnos
tika
hnológ
Bezpeč
ie ú
no
Energe sť a ochrana držby
tický m
zdravia
a
Zlepšo
vanie v nažment a živ
ýko
otn
Údržba
infraštr nnosti praco é prostredie
vníkov
uktúry
Záujem o účasť oznámte na e-mailovej
adrese: [email protected]
kde môžete získať kompletnú pozvánku
Pozývame Vás v dňoch 28. - 29. 5. 2013
na 13. ročník
medzinárodnej konferencie
Národné fórum údržby 2013
konanej pod záštitou Ministerstva hospodárstva SR
na Štrbskom Plese
Slovenská spoločnosť údržby
Koceľova 15
815 94 Bratislava
Slovensko
2/2013
TriboTechnika
Nemrznoucí kapaliny v nepřímých
systémech přenosu tepla
V posledním desetiletí došlo k výraznému nárůstu používání nemrznoucích směsí v nepřímých systémech chlazení a topení. Velkou část těchto náplní tvoří vodné roztoky
na bázi glykolů. Ty jsou častokrát aplikovány velmi amatérsky, bez obsahu inhibitorů
koroze, odpěňovadla, stabilizátoru, konzervantu, změkčovadla vody a dalších přísad. To
ve svých důsledcích velmi rychle vede ke zhoršení funkčnosti systému, jeho výpadkům
či dokonce mechanickému poškození s velmi nákladnou opravou.
Použití nemrznoucích kapalin
Rozvod tepla nebo chladu, vyprodukovaného v primárním okruhu,
je možný pomocí okruhu sekundárního. Protože se tento nepřímý
systém převodu energie může dostat do styku s potravinami, v případě úniku i do kontaktu s člověkem nebo životním prostředím,
používají se takové látky, které nejsou člověku nebezpečné. Kromě
nároků na dobré teplosměnné
vlastnosti a z důvodů nenáročnosti na výkon čerpadel i nízké
viskozity, je nutné od náplně nepřímého systému chlazení požadovat nemrznoucí vlastnosti. Důvodů
může být několik. Předně zásobník
nebo jiné části okruhu mohou být
ve vnějším prostředí mimo objekt,
takže v důsledku střídání ročních
období jsou vystaveny mrazu. Celý
systém chlazení nebo topení se
také může nacházet uvnitř budovy, ale během celoročního používání dochází k natolik dlouhým
přestávkám, že by vlivem vnější
teploty mohlo dojít k zamrznutí
a poškození okruhu v místě, které není úplně izolováno. A třetím
případem pak je samotný transport média o teplotě, kterou neumožňuje obyčejná voda, tedy pod
bodem jejího tuhnutí. Takto je nemrznoucí směs využívána hlavně u chladíren, zimních stadiónů
a některých pivovarů.
14
Výběr vhodného alkoholu
Pokud je systém chlazení nebo topení z důvodů
své velikosti, požadavků na bezpečnost provozu
nebo i jiných vybaven sekundárním okruhem, používají se nemrznoucí kapaliny zejména na bázi
glykolů. Oproti kapalinám složeným z anorganických solí, tzv. solanek (nejčastěji uhličitan draselný
a chlorid vápenatý) a organických solí draselných
(octan, mravenčan) mají výhodu zejména v menší
korozní agresivitě a možnosti použití levnějších
konstrukčních materiálů. Roztoky solí lze přenášet teplo obvykle jen v nerezu nebo náročně
legovaných ocelích. Naopak určitou nevýhodou
glykolů je jejich vyšší viskozita stoupající s jejich obsahem ve směsi a horší odbouratelnost
ve vodním prostředí. Dají se však využívat v širokém spektru teplot od cca –40 °C (chlazení)
až po 110 °C (topení) a při vědomosti si jejich
nedostatků lze eliminovat také jejich dvě výše
jmenované nevýhody. Stejně jako u chladicích
kapalin automobilů jsou jejich základními složkami vícesytné alkoholy, tradičně glykoly. Používají se látky jako ethan-1,2-diol (ethylenglykol),
diethylenglykol, propan-1,2-diol (propylenglykol), propan-1,2,3- triol a nověji i perspektivní
propan-1,3-diol.
Glykoly ve vodných roztocích
Ethylenglykol a diethylenglykol jsou zdraví škodlivé při požití pro člověka a vyšší savce. Nebezpečné jsou zejména svým bezbarvým vzhledem, nearomatičností a lehce nasládlou chutí
– tedy zaměnitelností s pitnou vodou. Pokud
by tělem prošly nezměněné, člověku by neškodily. Nebezpečný produkt je zejména šťavelan vápenatý, který poškozuje ledviny a játra.
Při otravě krátce po požití se proto jako první
TriboTechnika
pomoc podává menší množství alkoholu, který
je tělem metabolizován přednostně a škodlivé
glykoly tak projdou tělem beze změny. Přesto
se i v České republice najde několik potravinářských provozů, které mají v sekundárním
neošetřená směs s vodou je dokonce více korozně
agresivní, než samotné látky, jak je zřejmé z Tab. 1.
Mimo samotného materiálového složení je důležité
se při tvorbě designu sekundárního okruhu vyhnout
častým záhybům potrubí a užším profilům, které
Tab. 1 Porovnání rychlosti koroze vody a glykolů s i bez inhibitorů.
Rychlost koroze v cm za rok*
Materiál
Ethylenglykol s inhi- Propylenglykol s inbitory koroze
hibitory koroze
Voda
Ethylenglykol
Propylenglykol
Měď
0,02
0,04
0,04
0,03
0,05
Pájka
0,80
14,4
8,81
0,04
0,01
Mosaz
0,06
0,12
0,05
0,03
0,04
Ocel
2,46
11,3
2,49
0,01
0,01
Litina
5,38
14,1
4,11
0,03
0,04
Silumin
3,35
5,03
0,46
0,11
0,07
*Založeno na korozním testu dle normy ASTM D1384 při 88°C, během 336 hodin s probubláváním. Všechny glykoly byly
testovány jako 33 obj.% roztok demineralizované vody.
okruhu jako náplň ethan-1,2-diol. Důvodem
použití jedovatého glykolu může být kromě
menších nákladů oproti propylenglykolu také
lepší tekutost - viskozita, která se však významně projevuje jen za nižších teplot provozu a při
vyšší koncentraci glykolu ve vodném roztoku.
Naštěstí většina nepřímých teplosměnných systémů v republice obsahuje jako nemrznoucí
látku propan-1,2-diol nebo jeho směs s jinými
neškodnými vícesytnými alkoholy.
Konstrukční materiál systému
Z hlediska materiálového složení je použitelnost
glykolů velmi variabilní. Jako těsnící materiály jsou
prověřené EPDM a SBR pryže. Pokud je v konstrukci okruhu použito z nějakých důvodů plastových
trubek (LDPE, HDPE a PP), je jejich odolnost vůči
glykolům téměř neomezená. Co se týče kovových
konstrukčních materiálů, je vyjma zinku uvnitř potrubí možná velmi široká škála kovů. Kromě lehkých materiálů z mědi a hliníku, resp. jejich slitin
jako mosazi nebo siluminu, je možné použít různých železných potrubí od litiny až po ocel, z těžkých kovů pak i olovnatou pájku. Toto však platí
jen v případě, že nemrznoucí směsi na bázi glykolů
obsahují inhibitory koroze. Samotný glykol (jedno
jaký) je pro kovy stejně korozivní jako voda a jeho
mohou přispívat kromě zvýšené koroze v těchto
místech také k tvorbě úsad.
Vylepšení nemrznoucích kapalin
Vzhledem k možnosti aplikace velkého spektra kovů konstruktéry i jejich širokého funkčního
rozsahu, je k omezení korozní agresivity v roztocích glykolů nutné použití inhibitorů určité škály.
Od prvotního používání chromanů, fosfátů nebo
dusitanů bylo již naštěstí upuštěno. V posledním
případě kromě samotné toxicity této soli také
z důvodů možnosti vzniku karcinogenních nitrosoaminů, v případě, že by byly k úpravě a stabilizaci hodnoty pH použity aminy. Hodnota pH
cirkulujícího média je totiž společně s množstvím
rozpuštěného kyslíku v médiu velmi důležitým
parametrem z hlediska životnosti kapaliny v systému. Příliš vysoké pH by neumožňovalo použití
zejména barevných kovů a kyselé prostředí pak
zase spouští korozi téměř všech konstrukčních
materiálů včetně železa a jeho slitin. Proto je důležité hodnotu pH stabilizovat aditivy, tzv. pufry.
Nemrznoucí kapaliny mohou mít také vlivem různých okolností často zvýšenou pěnivost, zvláště
za vyšších teplot, je tedy nezbytně nutné používat tzv. odpěňovadel. Ta pomáhají odstranit jak
hlučnost, která bývá způsobena právě nadbytkem
15
2/2013
2/2013
TriboTechnika
plynu v kapalině, tak i částečně případnou kavitační korozi.
Složitá směs aditiv
Dalšími nezbytnými složkami v glykolových nemrznoucích směsích jsou látky eliminující vliv tvrdosti
vody. Vzhledem k relativně velkému objemu budoucí odpadní kapaliny, pak nejlépe bez obsahu
fosfátů - fosforu. Pokud je to zákazníkem vyžadováno, nemrznoucí směsi se kvůli snazší detekci úniku ze systému barví, v případě potřeby lze
použít i barvivo viditelné pouze pod UV lampou.
Jedním z posledních aditiv, které bývá použito je
biocid, tedy konzervant, protože propylenglykol
a jiné neškodlivé glykoly mohou být živnou půdou pro růst mikroorganismů. Jeho dávkování
není však úplně nezbytné, neboť nutnost této
ochrany je závislá na typu a koncentraci alkoholů ve vodném roztoku, přítomnosti ostatních složek, zejména inhibitorů koroze, v médiu, a hlavně
provozních podmínkách zařízení. Podstatné jsou
zejména faktory jako kontinuálnost provozu, teplotní spád a rychlost proudění. Tedy činitelé stejně
tak ovlivňující korozní chování média v systému.
Důležitým parametrem je také kvalita vody použité k ředění. Měla by mít co nejnižší obsah chloridů a síranů, podporujících korozi, ale i ostatních
solí, nicméně by neměla být úplně deionizovaná.
Odstrašující příklady z praxe
V souvislosti s nárůstem aplikací nemrznoucích
směsí se bohužel začaly vyskytovat i případy, kdy
byl do systému použit pouze vodný roztok propylenglykolu bez jakýchkoliv aditiv. Příčinou je
možná neznalost problematiky použití těchto
kapalin při tvorbě projektů sekundárních okruhů,
podcenění jejich korozní agresivity a nejčastěji
pak také amaterismus u realizačních firem, hlavně menších topenářských, které v rámci úspory
nákladů jsou schopny takové záměny provádět.
Nejparadoxnější na tom je, že nákupní cena obyčejného propylenglykolu použitého do systému je
pro ně častokrát vyšší, než kdyby použili nemrznoucí směs do topení s aditivy od renomovaného výrobce. Následky takového počínání jsou pak
zřejmé z přiložených obrázků (Obr. 1 a 2). Chyby
v některých případech dokonce dospěly do takového stádia, že jeden nejmenovaný koncový zákazník měl v projektu napsáno, že do systému má
být použit „Ethylen-glykol“, a on tedy ten „Ethyl“
objednal. Obdržel však levnější „Ethyl alkohol“. Co
se v topném systému mohlo stát vlivem záměny
16
vysoce hořlavého lihu a ve vodném roztoku nehořlavého glykolu, už nechám na vaší fantazii.
Odlišnost obou látek byla naštěstí krátce po zprovoznění systému odhalena.
Chybí jednotící norma
Je zřejmé, že pro tyto aplikace chybí nějaká jednotící norma, která by určovala, jaké parametry
musí nemrznoucí směs v sekundárním okruhu
splňovat. Podobně, jako je například pro aplikaci nemrznoucích směsí v automobilech k dispozici široká škála mezinárodních standardů jejich výrobců i univerzálních ASTM norem jak pro
Obr. 1 Zkorodovaná část přepouštěcí klapky sekundárního
okruhu teplosměnného systému.
Obr. 2 Detail koroze potrubí při použití neošetřeného
propylenglykolu.
posouzení jejich kvality, tak pro metodiku měření
jednotlivých parametrů. Chybí detailní ČSN pro
definici zejména nemrznoucích a teplosměnných
vlastností. Dle posledních zkušeností hlavně pro
posouzení korozivity použité směsi a doporučení
TriboTechnika
vhodných konstrukčních materiálů a těsnění. Velmi často je totiž v různých stavebních projektech
2 x suchý chladič
Oběhová čerpadla
Chladivo R407c
v chladicí jednotce
Množství
Ethylénglykolu
střecha
ak. výkon = 2 x 78 dBA
provoz po 22 : 00 není
uvažován
m. č. - 3,07 ak. výkon = 3 x 80 dBA
m. č. - 3,09 ak. výkon = 1 x 80 dBA
m. č. - 3,07
m. č. - 3,09
systém
50,6/44,6 °C
3 x 20 kg
1 x 20 kg
2 000 litrů
dokážou navolit takovou kombinaci alkoholů –
glykolů, že směs není nebezpečná, ale má i lepší
teplosměnné vlastnosti a nižší viskozitu. Zejména
však kombinací různých inhibitorů koroze s využitím jejich synergie může být významně prodloužena minimální výměnná lhůta těchto kapalin
a zákazníkům také nabídnuta nižší cena oproti „univerzální“ nemrznoucí směsi s aditivy pro
všechny běžné typy kovů v systému.
V systému suchých chladičů je použita nemrznoucí směs
na bázi Ethylénglykolu (30 % EG + 70 % upravená voda).
Plnění systému, jeho doplňování a pravidelnou výměnu
se bude starat externí firma včetně přípravy a dopravy
nemrznoucí směsi. Veškerou manipulaci s nemrznoucí
směsí musí provádět pouze odborná firma. Při manipulaci
(plnění, vypouštění, doplňování) nesmí dojít ke kontaminaci
odpadních vod. Veškeré vypouštění a odfuky pojistných
ventilů budou svedeny do nádob. Likvidace nemrznoucí
směsi bude řešena odbornou firmou dle platných předpisů.
Obr. 3 Náhled textu projektu teplosměnného systému se
strohou specifikací nemrznoucí směsi - glykolu.
velkých administrativních komplexů napsáno: použijte nemrznoucí směs na bázi propylenglykolu,
nebo jen glykol (viz Obr. 3). Takže nemůže být ani
divu, že tak dochází velmi často k výše popsaným
záměnám. Naopak znalost konstrukčního složení
teplosměnného systému a jeho provozních podmínek předem umožňuje těm nejvyspělejším výrobcům nemrznoucích kapalin pro koncového
zákazníka navrhnout výrazné úspory. Nejenže
Ing. Jan Skolil, CLASSIC Oil s.r.o., Kladno
Foto: Chladírna kompresorů v potravinářství
nejmenovaného zákazníka v Praze.
Zdroj: Normy VW TL 774, ASTM D, poznatky
z trhu, informace zákazníků, vlastní praxe
výroby nemrznoucích směsí.
englishabstract
Antifreezefluidsinindirectsystems
forcoolingandheating
Secondary refrigerants are used in indirect systems. They are based mainly on
glycols, especially propylene glycol. In industry there is a lot of application where
uninhibited glycols are used without corrosion inhibitors, preservative, foam control agent and other additives. It can lead
to worse thermo-physical properties of
liquid, failure of system or its mechanical
damage with expensive repair.
KAPALINY
R
PRO TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ
BUDOV A SOLÁRNÍCH SYSTÉMŮ
nemrznoucí teplosměnné antikorozní médium
chrání systémy před poškozením mrazem a
před korozními účinky vody
zdravotně nezávadný
CS EKOTERM
ŠIROKÉ SPEKTRUM VYUŽITÍ
klimatizace
topení
VÍCE INFORMACÍ
www.classic-oil.cz
[email protected]
chlazení
tepelná
čerpadla
17
2/2013
2/2013
TriboTechnika
Zhodnotenie použitých mazacích olejov
Základnou surovinou pre výrobu mazacích prostriedkov, mazív je ropa. Význam ropy
vzhľadom na súčasnú situáciu netreba zvlášť zdôrazňovať. Z hospodárskeho významu
ropy vyplýva potreba úsporného hospodárenia s mazivami. Z toho dôvodu je tu aj otázka na správne hospodárenie s použitými, resp. opotrebovanými, odpadovými olejmi.
Súčasná celková spotreba mazív
v Slovenskej republike (SR) sa odhaduje na cca 49 kt. z toho 25 kt. tvoria
automobilové mazivá a 24 kt. priemyselné mazivá. Z dostupných informácií vieme, že priemerný percentuálny zber, výskyt použitých olejov
v rámci Europskej únie (EÚ) je 46 %
z celkovej ročnej spotreby mazacích
olejov. To znamená, že pri prepočte
na podmienky v SR a daný sortiment
to predstavuje výskyt cca 15 až 18 kt.
použitých olejov, čo nás zaväzuje. Aj
v SR sa uplatňujú zásady, ktoré vyplývajú z právneho systému EÚ. S tým
súvisí aj prijatie zákona č. 223/2001,
Z. z. o odpadoch a o zmenách a doplnení niektorých zákonov, na ktorého základe bol zriadený Recyklačný
fond. Vzhľadom na súčasnú situáciu
je tu záujem o poskytnutie informácií, ktoré by mali prispieť k hospodárnemu využitiu mazív a použitých
olejov najmä v podmienkach spotrebiteľa a zabezpečiť ich recykláciu.
Použitý olej a jeho substancie
Hneď v úvode si treba položiť otázku,
čo je to použitý, resp. opotrebovaný mazací olej. Uvedieme definíciu,
ktorá by mala dať odpoveď na túto
otázku. Použitý olej je nejaký, resp.
ktorýkoľvek olej, ktorý bol rafinovaný z ropy alebo syntetický olej, ktorý bol použitý a výsledkom tohto
použitia je jeho kontaminácia fyzikálnymi alebo chemickými nečistotami, ktoré sú príčinou straty jeho
funkčných vlastnosti.
Jednoducho povedané, použitý olej
ako naznačuje jeho pomenovanie
je buď ropný alebo syntetický olej,
18
ktorý už bol použitý. Počas normálneho použitia,
nečistoty, ako je prach, kovové častice, voda alebo
chemikálie môžu sa zmiešať s olejom a olej stráca
svoju výkonnosť. Použitý olej musí byť nahradený
čerstvým alebo regenerovaným, resp. ošetreným
olejom, čo si vyžaduje určitú pozornosť, teda prácu. V tejto súvislosti možno uviesť tri stavy, resp.
substancie použitého oleja, ktoré môžeme definovať takto:
1. Použitý olej (originálny) musí byť olej rafinovaný z ropy alebo syntetických surovín. Živočíšne a rastlinné olej nespĺňajú definíciu použitého
oleja.
2. Treba zistiť na aký účel bol olej použitý (účel použitia). Použité oleje ako sú hydraulické kvapaliny, turbínové oleje, prevodové oleje, kompresorové oleje, teplonosné média, a iné mazacie
oleje, ktoré boli použité pre ďalšie účely sú považované za použité oleje. Do tejto skupiny by
sme nemohli zaradiť, napr. vykurovacie oleje
a tiež oleje používané na čistenie nádrží, resp.
prevádzkové kvapaliny pre automobily (chladiace kvapaliny), letecký petrolej a ďalšie.
3. Treba zistiť či bol alebo nebol olej kontaminovaný a to fyzikálnymi alebo chemickými nečistotami (znečisťujúce látky). To znamená, že použitý
olej mohol, resp. musel byť kontaminovaný počas jeho použitia v prevádzke. Túto úvahu treba
doplniť o to, že použitý olej obsahuje aj zvyšky
a nečistoty, ktoré sa dostali do oleja pri manipulácii, skladovaní a pod. Medzi fyzikálne nečistoty
môžeme zahrnúť najmä kovové častice z opotrebovania (Fe, Cu, Al, Si a iné kovy), piliny (rezanie
kovu), okuje alebo iné nečistoty. Chemické nečistoty predstavujú rozpúšťadlá, čistiace prostriedky,
halogény a iné nežiadúce látky.
Recyklácia použitých olejov
Ak oleje boli už použité, tak sa musia zozbierať
a môžu sa znova a stále používať, teda recyklovať.
Použitý olej môže byť znova použitý pre ten istý
účel, alebo úplne pre iný účel. Napríklad, použitý
TriboTechnika
motorový olej môže byť regenerovaný a použitý
ako motorový olej, resp. spracovaný, ako vykurovací olej a pod. Sú aj prípady, že valcovacie, kaliace oleje môžu byť prefiltrované na mieste a znova
použité na ten istý účel. Ak oleje sú v takom stave,
že sa nedajú recyklovať, môžeme hovoriť, že ide
o odpadové oleje, t.j. oleje vhodné len na likvidáciu, spaľovanie.
Použité oleje môžu byť recyklované nasledujúcimi
spôsobmi a postupmi:
● ošetrené, prefiltrované na mieste, teda v prevádzke čím sa odstránia nečistoty z použitého
oleja a olej sa použije znova. Hoci táto recyklácia
nemôže obnoviť jeho pôvodné vlastnosti, ale je
tu predpoklad, že sa môže predĺžiť jeho životnosť.
● použitý olej sa odovzdá do rafinérie, ktorá olej
ošetrí a použije ako surovinu, na výrobu napr.
vykurovacích olejov a pod.
● regenerácia oleja, ktorá vyžaduje chemickú
úpravu, t.j. spracovať, upraviť použitý olej tak,
že sa môže použiť, ako základový olej pre nové
mazacie oleje. Tento spôsob predlžuje životnosť
oleja a je uprednostňovaný, pretože pri výrobe
regenerovaných olejov sa spotrebuje menšie
množstvo energie, ako pre výrobu čerstvých
olejov z ropy.
● likvidácia použitého, odpadového oleja
– spaľovanie – použitie na energetické účely.
Po určitých úpravách, ktoré zahrňujú odstránenie vody, mechanických nečistôt sa oleje spaľujú, napr. v rotačných cementárenských peciach
a pod.
Recyklácia použitého oleja je dobrá a to najmä
z dôvodu ochrany životného prostredia a z ekonomického hľadiska, ako druhotná surovina na výrobu
mazacích olejov a ďalších aspektov. Treba uviesť, že
na regeneráciu použitého oleja sa spotrebuje iba
jedna tretina energie z energie na výrobu kvalitných čerstvých mazacích olejov z ropy.
Zber a skladovanie použitých olejov
Zber použitých, resp. odpadových olejov v rámci
Slovenskej republiky vykonáva niekoľko spoločnosti a tie stanovujú podmienky dodávok. Čo sa týka
technických požiadaviek na použité oleje, pozornosť
sa venuje kvalitatívnym ukazovateľom zameraných
na obsah vody, chlóru, polychlórovaných bifenylov,
obsahu ľahkých podielov a mechanických nečistôt.
Technickej verejnosti je známe, že o týchto požiadavkách pojednáva aj norma STN 65 6690 „Opotrebované oleje – regenerovateľné“. Možno povedať, že
spotrebiteľská verejnosť má určité skúsenosti z minulosti, keď bol povinný zber. Treba pripomenúť, že tak
ako v minulosti aj teraz musíme venovať pozornosť
delenému zberu, čo znamená zabrániť znehodnoteniu, kontaminácii použitých olejov. Vyplýva to aj
z toho, že sortiment mazív sa v súčasnosti rozšíril,
používajú sa nové formulácie mazív, čo znamená
väčšie riziko zmiešania a iné. Treba pripomenúť, že
narastá aj spotreba syntetických olejov, kde zvlášť
treba venovať pozornosť.
Cieľom príspevku nie je riešiť otázky dodávok použitých olejov a ich technické, resp. kvalitatívne
podmienky, ale upozorniť na problémy, ktoré môžu
vzniknúť nesprávnou manipuláciou. Musíme pripomenúť, že povinnosťou spotrebiteľov je zabezpečiť skladovanie použitých olejov tak, aby nedošlo
k ich znehodnoteniu. Použité oleje sa zhromažďujú v samostatných skladovacích nádržiach alebo
pri menšom výskyte v sudoch. Použitý olej má byť
uskladnený oddelene od čerstvých olejov. V ďalšej
časti budeme venovať pozornosť najmä ošetrovaniu a obnove mazív v podmienkach spotrebiteľa,
teda mazivám v prevádzke, čo vzhľadom na súčasné možnosti je výhodné.
Riadenie a obnova mazív
Pre obnovu, ošetrenie mazacích olejov sa nám ponúkajú tieto tri možnosti, ktoré môžu zabezpečiť predĺženie ich životnosti v prevádzke a predĺžiť ich samotnú recykláciu. Ide o tieto spôsoby, postupy:
● ošetrenie, odstránenie nečistôt, napr. filtráciou
● doplnenie prísad do použitých mazacích olejov
● úplná rekonštrukcia systému prísad
Odstránenie nečistôt
Na odstránenie nečistôt sa používajú najmä mobilné filtračné zariadenia a mnohé ďalšie separačné technológie, ktoré odstraňujú pevné nečistoty,
vlhkosť (vodu) a iné látky, ktoré sa dajú veľmi ľahko
odstrániť. Kyseliny, glykoly, palivá a iné chemické
zlúčeniny naopak nie je možné tak ľahko odstrániť.
V tabuľke č. 1 sú uvedené možnosti odstraňovania vody pomocou rôznych postupov, metód a to
podľa typu separačného zariadenia.
Technologické zariadenia na odstraňovanie nečistôt sú často limitované ich veľkosťou, ďalej cirkulačným systémom, ako sú napr. mazacie systémy
v turbínach, papierenských strojoch, hydraulických
zariadeniach a pod. Treba pripomenúť, že podľa ročného plánu mazania strojov a zariadení sa
plánuje výmena oleja raz za rok alebo každý polrok. Prvoradým cieľom výmeny oleja je to, aby sa
19
2/2013
2/2013
TriboTechnika
odstránili nečistoty, pretože mazacie oleje by mali
byť v dobrom stave vzhľadom na ich chemické a fyzikálne vlastnosti pre ďalšiu prevádzku. Výmena oleja
nie je často efektívna a to hlavne vtedy, ak ide len
o kontamináciu mazacieho oleja, resp. o dekontamináciu, čistenie mazacieho systému, napr. mazacieho systému v prevodovkách. Z praxe vieme, že
ak je stroj odstavený určitú dobu, tak nečistoty sa
usadzujú na dne olejovej nádrže. Keď mazač vypúšťa
olej, tak vypúšťací ventil, kohút, ktorý je umiestený
na dne nádrže je často zanesený, čo umožňuje odstrániť nečistoty, čo je výhoda, pretože mnohé nečistoty sú sústredené, koncentrované v tejto časti
nádrže. Ak tomu tak nie je, tak po novom naplnení
nádrže olejom a spustení stroja, usadené nečistoty
v mazacom systéme sa suspendujú do oleja a tým
vznikajú zbytočné problémy a výdavky na kontrolu oleja a za kompletný servis pri výmene oleja.
Tabulka 1
Typ separačného
zariadenia
Možnosti odstránenia vody
Voda
voľná emulgovaná viazaná
Sedimentácia,
usadzovanie
x
n
n
Odstreďovanie
x
o
n
Koaloscencia x
o
n
Filtrácia, polymérne
adsorbenty
x
x
o
Vákuová destilácia
(dehydrácia)
x
x
x
Vysušovanie
(vzduchu v olejovej
nádrži)
x
x
x
Vysvetlivky:
x – možnosť odstránenia vody, o – možnosť odstránenia
vody len čiastočne, n- nie je možnosť odstránenia vody
Prevádzkové spôsoby filtrácie
V prevádzke strojov a zariadení je treba pravidelne vykonávať kontrolu mazacích olejov a podľa
zistených výsledkov určovať ďalší postup ich použitia alebo ošetrovania. Uvedieme všeobecný
postup pre starostlivosť o mazivá v prevádzke.
Podľa prevádzkových požiadaviek treba dodržiavať tieto zásady:
● ošetrenie, očistenie mazív (kontrola triedy čistoty) pred plnením do stroja, pracovného systému,
resp. čistenie v priebehu prevádzky,
● výmena maziva zo stroja, zariadenia a jeho ošetrovanie, čistenie,
20
● využitie maziva na pôvodné účely alebo na menej náročné postupy mazania, napr. stratové mazanie,
● odovzdanie do zberu alebo likvidácia mazív.
Dosiahnutie potrebnej čistoty olejov v prevádzkových podmienkach možno zabezpečiť resp. dosiahnuť rôznymi spôsobmi. Podľa potreby sa preto
volia rôzne spôsoby filtrácie, ktorých výber závisí
od požiadavky na čistotu oleja, kvapaliny (kód ISO),
prietočné množstvo oleja a iné. V tomto prípade
ide najmä o mobilné filtračné zariadenia, ktoré sa
používajú na ošetrovanie mazacích olejov v prevádzke. Okrem uvedených spôsobov sa do mazacích okruhov zaraďujú magnetické zátky alebo
celé magnetické zariadenie. Takto sa odstraňujú
nečistoty vznikajúce najmä pri zvýšenom opotrebovaní. Význam filtrácie olejov potvrdili mnohé
vykonané skúšky a údaje z technickej literatúry.
V odbornej oblasti starostlivosti o základné prostriedky je treba preto venovať väčšiu pozornosť
filtrácii olejov.
Doplnenie prísad
Doplnenie prísad do oleja sa vykonáva známym
spôsobom a to vypustením určitého množstva
prevádzkovaného oleja a doplnením mazacieho
systému čerstvým olejom. To znamená, že ide o určitý spôsob obnovy, doplnenie prísad použitím
určitého množstva čerstvého oleja. Pritom treba
predpokladať, že prevádzkový olej nie je oxidačne,
tepelne, alebo hydrolytický degradovaný a nie je
kontaminovaný nežiadúcimi látkami. Tento postup
významne predlžuje výmenný cyklus oleja. Ak je
prevádzkový olej degradovaný, prísady z čerstvého oleja sa môžu rýchlejšie znehodnotiť, čo vedie
ku skráteniu intervalu výmeny oleja. V tomto prípade treba upozorniť, že pri doplňovaní čerstvého
oleja v množstve väčšom ako 10 % objemu olejovej
nádrže môžu vzniknúť problémy a to s penením
oleja. Čerstvý olej má zvýšené detergentné, čistiace vlastnosti a rozpustené nečistoty môžu byť
príčinou penenia oleja.
Rekonštrukcia systému prísad
Rekonštrukciu systému prísad môžeme nazývať aj
regeneráciou použitého oleja. Ide o určitý postup
jednoduchého očistenia alebo dávkovania systému prísad do oleja. Rekonštrukcia znamená, že ide
o znovu namiešanie prísad do oleja. Požiadavka je,
aby pridávané prísady dosiahli správne spojenie,
väzbu vo vzťahu k prevádzkovanému, resp. základovému oleju a to typickými chemickými vlastnosťami
TriboTechnika
v kombinácii s teplotou a strihovou a mechanickou
stabilitou. Rovnako systém, dávkovanie prísad musí
mať také zloženie, aby sa dosiahli výkonové charakteristiky oleja. Formulácia balíku prísad musí byť
stanovená ešte pred návrhom samotného miešania. Treba povedať, že ide o určite autorské právo,
pozíciu po ktorej nasledujú ďalšie kroky.
V podmienkach samotného spotrebiteľa je tento
spôsob rekonštrukcie prísad vzhľadom na jeho náročnosť, takmer nevykonateľný. Z toho vyplýva, že
regenerácia oleja, rekonštrukcia systému prísad je vykonateľná len v rafinérii. Ak sú možnosti regenerácie
použitých olejov v rafinérii, tak je treba zabezpečiť
ich určitú kvalitu. Všeobecne je známe, že mazacie
oleje vyrobené týmto spôsobom sú rovnako kvalitné ako výrobky z čerstvej ropy. Dôkazom toho je
aj to, že inštitúcie, ktoré sú zodpovedné pre vydávanie výkonových charakteristík, špecifikácii mazív
(API a iné), tak potvrdzujú že to, čo platí pre čerstvé
oleje z ropy, to platí aj pre regeneráty.
Systémy na hodnotenie úrovne znečistenia
Na hodnotenie úrovne znečistenia, resp. čistoty mazacích olejov sa používa norma ISO 4406:99, norma
NAS 1638 a STN 65 6206. Kód čistoty, trieda čistoty
podľa ISO pre znečistenie je napr. 16/14/12. Uvedený ISO kód predstavuje počet častíc väčších ako
4 (430), 6 (90) a 14 (22) μm v jednom mililitri vzorky
kvapaliny (oleja).
Samotné hodnotenie znečistenia olejov podľa platných noriem je dosť náročné a často neprehľadné,
a preto mu je treba venovať potrebnú pozornosť.
V tabuľke č. 2 uvedieme porovnanie tried čistoty
podľa normy ISO 4406:99 a normy NAS 1638.
požiadaviek, napr. na ich ďalšie používanie. Požiadavka je, aby po ich ošetrení sme mohli zistiť aká
je čistota olejov, stanovenie triedy čistoty, aká je
viskozitná a výkonová trieda, množstvo požadovaných prísad v mazive a iné. Zásada je, aby sme
ošetrený olej porovnávali s kvalitatívnymi ukazovateľmi čerstvých olejov a podľa výsledkov, hodnotení sa rozhodli pre ďalšie kroky, či takto ošetrený olej použiť na pôvodné účely, alebo na iné
podradnejšie účely.
Platí zásada, že pri hodnotení ošetrených olejov používame na hodnotenie kvalitatívnych ukazovateľov
tie isté postupy, normy STN, ASTM a iné metódy,
ako pri hodnotení čerstvých olejov.
Záver
Zhodnocovanie použitých mazacích olejov má stále ekonomický a technický význam a je prínosom
nielen pre jednotlivé hospodárske organizácie, výrobné podniky, ale aj celú spoločnosť. Uvedenou
činnosťou môžeme dosiahnuť nielen finančné úspory, ale má to významný vplyv aj na zlepšenie životného prostredia.
Ing. Michal Lošonský,
ML Lubservis, a.s.
E-mail: [email protected]
Tabulka 2
ISO
kód čistoty
NAS
trieda
čistoty
ISO
kód
čistoty
NAS
trieda
čistoty
23/21/18
12
18/16/13
7
22/20/18
-
17/15/12
6
22/20/17
11
16/14/12
-
22/20/16
-
16/14/11
5
22/19/16
10
15/13/10
4
20/18/15
9
14/12/9
3
19/17/14
8
13/11/8
2
Hodnotenie ošetrených mazacích olejov
S hodnotením ošetrených použitých olejov sú často určité problémy, ktoré vyplývajú z rozdielnych
Váš partner pre obstarávací
manažment a fluid manažment
ML Lubservis a.s.
Malokarpatské nám. č.3
841 03 Bratislava
Tel.: 02/67 285 202
e-mail: [email protected]
www.aviaoleje.sk
21
2/2013
2/2013
TriboTechnika
Optimálne zvolená filtrácia
Pri filtrácii nám vzniká nežiadúca substancia (nečistota) a úlohou filtra je potreba jej
zastavenia na presne stanovenom mieste pri použití vhodného typu filtra, alebo separátora. Túto problematiku oddeľovania jednotlivých substancií možno rozdeliť do štyroch
základných skupín: separácia pevné častice – plyn, separácia pevné častice – kvapalina,
separácia kvapalina – kvapalina a separácia pevné častice – pevné častice.
Najširším záberom separácie pevných častíc – plyn, reprezentuje
filtrácia vzduchu a tak isto filtrácia
priemyselných plynov, plynovodov,
klimatizácie apod. Pri tomto procese sa používajú hlavne filtre, potom
to môžu byť aj rôzne druhy separátorov, usádzače a kefy, ktoré tieto
pevné častice odstraňujú.
Separácia pevné častice – kvapalina predstavuje najširší záber mechanickej filtrácie, kde je potreba
vo väčšine prípadov prefiltrovanie pomerne veľkého množstva
kvapaliny a tak isto odstránenie
veľkého množstva pevných častíc.
Tieto procesy sa najčastejšie používajú v priemysle, kde sú polo alebo
úplne automatizované. Z hľadiska ekológie má v tejto oblasti obrovský záber separácia prípadne
filtrácia vody a to či už úžitkovej
alebo pitnej.
Separácia kvapalina – kvapalina
a pevné častice – pevné častice
je veľmi náročná z hľadiska správnej
voľby filtra či separátora aby tento
proces bol efektívny z pohľadu separácie a aj ekonomicky efektívny.
Tieto aplikácie sú už vysoko špecializované a sú potrebné pomerne veľké teoretické a v neposlednom rade aj praktické skúsenosti
pre správnu voľbu filter / separátor.
Tento druh separácie sa vo veľkej
časti rôznych procesov podieľa len
partikulárne čiže rieši len čiastkovú
časť celého procesu.
Základnou metódou separácie kvapalina – kvapalina je napríklad
22
destilácia ako tepelné štiepenie, ktorá je veľmi rozdielna od povrchovej filtrácie. V tomto prípade ide
o chemické postupy separácie. Iným prípadom je
napríklad separácia pomocou koalescerov, ktorá dokáže rozdeliť dve rozdielne na princípe vzájomného spájania sa molekúl rovnakej veľkosti..
Zvláštnym prípadom je odseparovanie dvoch heterogénnych látok, ako je voda a kyselina pomocou osmotických membrán, založenom na princípe
rozdielnej veľkosti molekúl.
Najjednoduchšou a historicky najstaršou formou
separácie tuhá latka – tuhá látka je separácia
cez sito. Tu sa využívajú rozmerové vlastnosti
jednotlivých častíc. Účinnosť separácie je tu jednoznačne daná veľkosťou oka na site. Fyzikálne
vlastnosti látok ako sú magnetické pole zase využívajú magnetické separátory (napr. pri oddeľovaní železnej rudy).
Rozsah filtrácie je veľmi dôležitý z hľadiska jeho
účinnosti a nákladov spojených filtráciou. Je možné
dosiahnuť veľmi účinnú filtráciu za vysoké náklady,
ale z konštrukčného hľadiska na zariadení takáto filtrácia nie je potrebná. Opačný prípad môže nastať
ak sa budeme uberať cestou ekonomicky najvýhodnejšej filtrácie, ale pre požadované zariadenie
táto filtrácia bude málo účinná. V tomto prípade
môže stroj byť veľmi poruchový, čím sa nám zvýšia
náklady na údržbu, alebo sa zníži životnosť stroja
a zariadenie bude potrebné často vymieňať. Preto pri rozhodovaní pre ktorý druh filtrácie sa rozhodneme je potrebné mať dostatočné množstvo
informácií o požiadavkach na čistotu jednotlivých
komponentov stroja alebo na čistotu a presnosť
procesu (napr. pri obrábaní).
Druhy filtrácie
Povrchová filtrácia
Povrchová filtrácia je priame zachytávanie častíc
na filtračnom médiu. Častice, ktoré sú väčšie ako je
veľkosť otvorov alebo pórov filtračného média sa
TriboTechnika
zachytia na povrchu filtra. Veľkosti týchto otvorov
chránia takýmto spôsobom systém. Táto filtrácia
sa často používa v kombinácii s hĺbkovou filtráciou
z dôvodu ochrany hĺbkových filtrov, ktoré sú často mnohokrát drahšie ako povrchové filtre. Povrchová filtrácia sa používa pri oddeľovaní kvapalín
a pevných častíc a pri oddeľovaní dvoch pevných
častíc. V mnohých prípadoch (okrem membránových filtrov) tieto filtre predstavujú nominálnu filtráciu a používajú sa ako sacie alebo vratné filtre
resp. v kombinácii s ostatnými filtrami.
Hĺbková filtrácia
Ďalším základným typom mechanickej filtrácie,
ktorá závisí od filtračného média je filtrácia v hĺbke filtračného média. Mechanizmus tejto filtrácie
sa stáva viac komplexnejším. Dráha častice cez
filter je oveľa dlhšia a kľukatejšia čím sa dosahuje obrovská schopnosť jej zadržiavania sa vo filtri.
Veľké častice sa zachytávajú na povrchových vrstvách a veľmi jemné zase na vnútorných hustejších
vrstvách. Pri uniformovaných časticiach, ktoré sú
približne rovnakej veľkosti sa pri tomto spôsobe
Spôsob ukladania častíc pri povrchovom sitovaní:
1 - kvapalina na vstupe do filtra, 2 - nečistoty,
3 - filtračné médium, 4 - medzný otvor,
5 - kvapalina na výstupe z filtra
Spôsob ukladania častíc pri hĺbkovom sitovaní
1 - kvapalina na vstupe do filtra, 2 - nečistoty,
3 - filtračné médium, 4 - medzný otvor,
5 - kvapalina na výstupe z filtra
Ak sú však filtre s povrchovou filtráciou vplyvom
prietoku média znečistené môžu nastať tieto efekty:
● Ak sú všetky póry, alebo otvory zaplnené nečistotami, novo prichádzajúce nečistoty môžu
spôsobiť uvoľňovanie častíc, ktoré tam boli zachytené predtým. Tým sa systém ďalej nečistí, naopak môže spôsobiť uvoľnenie zhlukov a tým ho
znečistiť ešte viac. Havarijným prípadom je keď
nastane roztrhnutie povrchu filtračného média
a častice sa uvoľnia do nosnej kvapaliny. Systém
ostáva bez filtrácie.
● Ak sú všetky póry alebo otvory zaplnené časticami, novo prichádzajúce nečistoty a to najmä
veľmi malé (často zhluky) vytvoria na povrchu
novú filtračnú vrstvu, ktorá sama osebe je filtrom. Vytvorí sa tzv. filtračný koláč. Tento efekt
sa využíva najmä pri filtrácii rezných a brúsnych
emulzií. Výšku koláča je však potrebné kontrolovať, lebo pri prekročení kritickej hrúbky sa silne
znižuje prietok, alebo dochádza k pretrhnutiu
filtračného materiálu.
● Pri vyšších tlakoch, alebo prúdení kvapaliny vysokou rýchlosťou môže nastať jav, kde cez otvor
alebo póry s určitou veľkosťou prejde častica
väčšia ako je veľkosť otvoru alebo póru.
Spôsob ukladania častíc pri hĺbkovej filtrácii
1 - kvapalina na vstupe do filtra, 2 - nečistoty,
3 - filtračné médium, 4 - medzný otvor,
5 - kvapalina na výstupe z filtra
filtrácie ukladajú smerom od vnútorných vrstiev
až po vonkajšiu, čo je z hľadiska účinnosti filtrácie veľmi dôležitá vlastnosť. Difúzia malých častíc vplyvom skladby vnútorných vrstiev je oveľa
menšia a dokážu sa vytvoriť a zadržať zhluky častíc do veľkosti 1 μm. Taktiež je treba poznamenať,
že hĺbková filtrácia má za následok vyšší tlakový
spád ako povrchová filtrácia. Tento princíp sa okrem kvapalín aj z vysokou viskozitou veľmi úspešne využíva aj pri filtrácii plynov.
Text: Ecofil
23
2/2013
TriboTechnika
Testování nových ložisek
metodou řízené exploze
Český strojírenský koncern ZKL vstoupil do dalšího roku s optimistickou vizí. Kromě výrazného navýšení výroby a produktivity práce očekává také rozšíření svého sortimentu. Ten
prochází průběžnými inovacemi a přizpůsobuje se těm nejnáročnějším požadavkům ze
strany odběratelů. Na významu získávají především speciální dělená ložiska, která se vyrábějí v nové výrobní hale. Moderní pracoviště bylo uvedeno do provozu na podzim loňského roku.
Průběžné inovace jsou pro každý
výrobní podnik v současné době
jedním ze základních faktorů úspěchu a udržení konkurenceschopnosti. Ať už se jedná o inovace technologické či pravidelné optimalizace sortimentu. „Na zdokonalování našich produktů neustále pracujeme. Do výroby průměrně zavádíme okolo stovky nových typů ložisek ročně. Pro rok 2013 je plánováno dokonce 120 nových typorozměrů,“ vysvětluje Ing. Jiří Prášil,
CSc., generální ředitel ZKL.
Největší zájem je v současnosti
o ložiska dělená, jejichž hlavní předností je snížení nákladů na montáž,
pracovní prostoje a údržbu. Tato
ložiska jsou technologicky jedna
z nejsložitějších. Významným způ-
sobem urychlují montáž a výměnu
u těžkých zařízení, jako jsou válcovací stolice či důlní výtahy, u kterých každá prodleva znamená značné finanční ztráty. Nový typ ložisek
lze měnit přímo za provozu či ve
lhůtách, které nepožadují techno-
logickou odstávku. „Průnik do tohoto segmentu
je jedním z našich strategických cílů. Je přizpůsobena i technologie naší nové haly, kde jsou dělená velkorozměrová ložiska produkována. Nejmodernější
výrobní kapacity, které máme k dispozici, umožňují
vyrábět produkty v přesnostech, které špičkoví
zákazníci požadují“, dodává Ing. Jiří Prášil, CSc.
S rozšiřováním sortimentu úzce souvisí také investice do materiálového inženýrství. Je rozvíjena technologie dělení kroužků ložisek metodou řízené
exploze na základě detailních propočtů. K tomuto
procesu jsou využívány výbušniny na bázi semtexu,
které rozdělí kroužek na dvě části. Aktuálně je metoda ve fázi zkoušení, ale dosavadní výsledky jsou
velmi slibné. Cílem je dosáhnout maximální přesnosti při rozdělení a opětovném spojení kroužku.
„Můžete si představit třeba suchý zip, kdy do sebe
jednotlivé části musí dokonale zapadnout. Stejné je
to i v tomto případě. Hledáme alternativu ke klasickému řezání, které narušuje strukturu, a jeho kritickým bodem jsou hrany. Jednoduše se zde totiž
vytvoří mikrotrhliny a postupné zatěžování může
vést k poškození ložisek a následně i celého stroje.
Hlavní metou společnosti je osvojit si tento postup
tak, aby se mohl stát jedinou aplikovanou metodou
dělení,“ popisuje generální ředitel.
Text: Eva Albrechtová
25
2/2013
2/2013
TriboTechnika
Jarní technologické veletrhy
12. ročník mezinárodního veletrhu strojírenských technologií FOR INDUSTRY 2013 se
bude konat v PVA EXPO PRAHA v termínu od 23. do 25. dubna 2013. Souběžně se uskuteční 7. mezinárodní veletrh povrchových úprav a finálních technologií - FOR SURFACE
a 1. veletrh technologií pro svařování, pájení a lepení - FOR WELD, které jsou pořádány
s dvouletou periodicitou v lichých letech. V současné době je na tyto veletrhy přihlášena
řada významných firem, které mají pro návštěvníky připravené prezentace technologických novinek, specializovaná řešení a praktické ukázky s uplatněním v různých
průmyslových odvětvích.
Společnost MEPAC CZ, s.r.o. se rozhodla představit horkou novinku
pro rok 2013, přenosný laserový
gravírovací systém HCP10 s naprosto novou konstrukcí, právě zde.
Návštěvníci stánku budou moci
ocenit široké možnosti tohoto univerzálního zařízení, určeného pro
hluboké gravírování jak malých,
tak i velkoobjemových dílů. Speciální konstrukce, minimální hmotnost a rozměry laserové hlavy jsou
světovým unikátem.
REXIM spol. s r.o. se bude především prezentovat jako výhradní
zástupce britského výrobce obráběcích strojů XYZ Machine Tools.
Prezentace strojů bude zajímavá
zvláště pro ty zákazníky, kteří se
zabývají kusovou a malosériovou
výrobou v oblasti obrábění kovů.
Představen bude řídící systém ProtoTRAK, který XYZ Machine Tools
používá na svých mechatronických strojích.
Obchodní a inženýrská společnost
TEXIMP, která patří k významným
dodavatelům strojů a technologií
pro obrábění, bude na letošním
FOR INDUSTRY předvádět novinku firmy HAAS – 5-ti osé obráběcí
centrum UMC 750. HAAS - největší
výrobce obráběcích strojů v USA je
známý výborným poměrem mezi
výkonem stroje a jeho cenou. To
platí i pro nový stroj UMC 750.
V expozici MRG CZ s.r.o. bude vystaven CNC dlouhotočný automat
26
s protivřetenem, podavače materiálů, leštinové
upínače a kleštiny pro CNC stroje.
Surfin, s.r.o. představí na letošním ročníku veletrhu FOR SURFACE novinku na českém trhu – infračervené katalytické pece od společnosti Vulcan catalytic system. Efektivnější využití energie
a snížení nákladů je důvodem, proč se v sektoru
práškového lakování hledají úspornější a efektivnější řešení týkající se vytvrzování.
KF-NOVODUR s.r.o. se specializuje na výrobu
galvanických linek pro povrchovou úpravu
kovů, zabývá se i svařováním titanu a nerezu. Novinkou výroby je zakrytovaný manipulátor s ostřikem a ofukem zboží i automatickým odsáváním.
V expozici HST technologic s.r.o. se budou návštěvníci moci seznámit se zástupci typických
výrobních řad, zejména by si neměli nechat ujít
automat HWR Heavy, což je stroj pro automatizované provádění podélných, obvodových svarů
a jejich kombinaci. Prezentována budou i specializovaná řešení - např. nová generace strojů
pro automatizovanou úpravu den nádob multi-gas plasmou.
Snahou a cílem společnosti BIBUS s.r.o. je, mimo
jiné, být zákazníkům na blízku. Jarní odborné veletrhy v Praze jsou z tohoto pohledu zajímavé
svým umístěním, neboť umožňují setkávání se
stávajícími i potenciálními zákazníky ze střední
a západní části naší republiky. Na veletrhu budou představeny komponenty pro stavbu strojů s ukázkami funkce tlumiče rázů. Dále bude
možno vidět dvě funkční technologie 3D tisku,
využitelné v různých oborech.
Aktuální informace a více podrobností najdou
zájemci na stránkách veletrhů: www.forindustry.
cz, www.forsurface.cz a www.forweld.cz
-red-
TriboTechnika
Centrální mazání v energetice
a průmyslu zpracování nerostných surovin
V tepelných elektrárnách spalujících uhlí a při zpracování nerostů a surovin se vyskytují
některá technologická zařízení, která mají z hlediska centrálního mazání podobné
charakteristiky. Jedná se zejména o zařízení na dopravu a třídění surovin v kusovém
stavu, zjemňování zrna – tedy drtiče, válcové a kulové mlýny a dopravu sypkých jemnozrnných frakcí šnekovými dopravníky.
Provoz většiny těchto zařízení je
charakterizován vysokou prašností prostředí, vibracemi, vysokým
stupněm využití časového fondu,
přičemž v některých případech dochází k časté změně konfigurace
technologických jednotek – například zařazování a odpojování
sekcí šnekových dopravníků. Použití centrálního mazání umožňuje pomocí malých dávek maziva
aplikovaných v krátkých časových
intervalech kromě vlastní mazací
funkce rovněž vytěsňovat prach
a jiné nečistoty, které by jinak vnikaly do mazaných prostor a mohly
způsobit poškození ložisek a dalších mazaných prvků. Z hlediska
četnosti použití dominují tři typy
mazacích systémů – dvoupotrubní, vícepotrubní s progresivními
rozdělovači a nástřikové mazací
systémy.
Dvoupotrubní mazací systémy zejména v kombinaci s pneumatickými sudovými čerpadly obstojí
i v provozně nejnáročnějších podmínkách a zajistí bezporuchové mazání i u velmi rozlehlých zařízení
s mnoha mazanými místy.
Vícepotrubní mazací systémy jsou
optimální pro paprskovitě uspořádaná technologická zařízení jako
jsou např. šnekové dopravníky. Přizpůsobení mazacího procesu aktuální konfiguraci technologického
zařízení je možno zajistit:
– automatickým nebo manuelním přepínáním odstavených
mazacích větví zpět do zásobníku (u změn konfigurace s dlouhou periodicitou)
– nastavením přísunu maziva do jednotlivých
mazacích větví s přihlédnutím k průměrnému
časovému využití příslušného technologického
uzlu (u změn konfigurace s krátkou periodicitou)
– vyčleněním některých uzlů a zabezpečením
jejích mazání menším progresívním mazacím
systémem (u změn konfigurace s libovolnou
periodicitou)
Nástřikové mazací systémy tvoří samostatnou
kapitolu nanášení maziva na činné plochy zubů
velkých ozubených převodů pohonů válcových
mlýnů nebo sušiček, kde výrazným způsobem
zvyšují životnost ozubení, zlepšují ekologii a hygienu provozu.
Významným dodavatelem centrálních mazacích
systémů LINCOLN do zmíněných odvětví průmyslu
je odštěpný závod CEMATECH firmy HENNLICH s.r.o.
Text: Ing. Milan Dvořák,
vedoucí o.z. CEMATECH, HENNLICH s.r.o.
27
2/2013
2/2013
TriboTechnika
Měření čistoty
hydraulických kapalin
Jedním z nepostradatelných mechanických prvků, používaných při konstrukci a stavbě strojů, jsou v současné době hydraulické systémy. Pro své fyzikální vlastnosti byla
zpočátku jako fluidní médium využívána voda. Tu postupem času nahradily výkonnější
a dokonalejší kapaliny s vlastnostmi nezbytnými pro dlouhodobě spolehlivý provoz
stávajících výkonných hydraulických systémů.
V současné době se již standardně
v hydraulických systémech používají vysoce jakostní hydraulické oleje,
které splňují, a ve většině případů
i vysoce překračují, nejpoužívanější výkonnostní normy ISO 6743/4
a DIN 51 524.
Na moderní hydraulické oleje jsou
kladeny vysoké nároky – termooxidační stabilita, vysoká mazivost,
nízká pěnivost, dobrá odlučivost
vzduchu, odolnost vysokým teplotám a tlakům, prodloužená životnost apod. Tyto všechny důležité
parametry jsou při volbě hydraulického oleje brány již jako standardní.
Proto volba nejvýkonnějšího hydraulického oleje nemusí vést k očekávané delší životnosti, pokud se
při provozu hydraulického systému
nezaměříme zejména na mechanické nečistoty.
Filtrace hydraulických kapalin
Mechanické nečistoty jsou v hydraulických kapalinách přítomny vždy
a zpravidla jsou i příčinou většiny
závad a poruch těchto obvodů. Následné prostoje strojů a strojních
zařízení sebou nesou vysoké ztráty.
Nedokonalá filtrace hydraulických
kapalin má za následek opotřebení jednotlivých prvků hydraulického okruhu, zejména však funkčních
částí s malou vůlí (axiální a radiální
pístová čerpadla, lamelová čerpadla,
proporcionální ventily a rozvaděče, apod.). Důsledkem je zvětšování
28
vůlí, snižování tlaku, zadírání kluzných lapovaných
ploch a následná nefunkčnost řízení hydraulického okruhu.
Požadovaná čistota hydraulického oleje je dána
citlivostí použitých komponentů a měla by být
definována výrobcem zařízení. Rozhodující roli
zde hraje i provozní tlak, kdy uvedené třídy čistoty (tab. 1) jsou stanoveny pro tlak cca 20 MPa. Při
nárůstu provozního tlaku o cca 5 MPa se doporučuje zvýšit filtraci o 1 třídu.
Tabulka 1
Požadova-
Doporuče-
ná třída
ná absolut-
filtrace
ní filtrace,
ISO / NAS
µm
Axiální pístová čerpadla
21/18/15; 9
10
Zubová čerpadla
21/18/15; 9
10
Lamelová čerpadla
20/17/14; 8
10
Rozvaděče el. ovládané
21/18/15; 9
10
Škrtící ventily
21/18/15; 9
10
Proporcionální ventily
20/17/14; 8
10
Servoventily
17/14/11; 5
5
Hydraulické prvky
V některých případech se doporučuje nový hydraulický olej plnit do systému přes filtrační zařízení, a to min. přes 3-5 µm filtry.
Jak měřit mechanické nečistoty
K měření hydraulických kapalin se v současné
době používá řada norem. Nejpoužívanější je
stanovení kódu čistoty dle ISO 4406, ISO 4407
a NAS 1638.
TriboTechnika
Základem ISO 4406 je stanovení počtu částic
v 1 ml kapaliny, a to částice o velikosti větší než
4 µm, >6 µm, >14 µm. Vlastní vyjádření se značí kódem např. 21/18/15 (počet částic: >4 µm je
10.000 - 20.000, >6 µm je 1.300 - 2.500, >14 µm
je 160 - 320).
Kód čistoty ISO 4407 měří částice opticky – mikroskopem (absolutní filtrace), kde se sledují částice >5 µm a >15 µm. Vyjádření je kódem např.
-/18/15. Jednotlivé stupně jsou rozděleny stejně
jakou u ISO 4406.
Světelné absorpční metody
Detekce snížení intenzity světla: Kapilárou prochází měřená kapalina. Velikost stínu vrženého částicí
je úměrný poklesu energie dopadající na detekční
snímač (viz obr. 1).
Detekce světelného rozptylu: Čítač částic používá
místo normálního světla paprsků laseru, které jsou
koherentní a monochromatické. Pokud se do tohoto paprsku dostane mechanická částice, dojde
ke vzniku světelného rozptylu, který je následně
detekován na detektoru (viz obr. 2).
Obr. 1
Obr. 2
Další často používanou metodou je NAS 1638. Zde se
hodnotí množství nečistot v 100 ml kapaliny. Sledované částice jsou rozděleny do skupin podle velikosti: 2-5 µm, 5-15µm, 15-25µm, 25-50 µm, 50-100 µm,
>100 µm. K jednotlivým rozsahům je stanoven počet
částic např: 2-5µm – NAS 7 (počet částic od 80.000
do 160.000); 5-15µm – NAS 8 (počet částic od 32.000
do 64.000); 15-25µm – NAS 7 (počet částic od 2.850
do 5.700) atd. Následně se vybere nejvyšší naměřená NAS, která je výslednou naměřenou hodnotou.
Základní nevýhodou světelných metod je tendence
změřit i „falešné“ částice. Světelný tok ovlivňují při
měření nejen pevné částice nečistot, ale i bublinky
vzduchu a voda. V některých případech i aditivní
složky a to zejména vysokomolekulární polymery.
Pokud není vzorek vhodně připraven před měřením (odvzdušnění kapaliny, ředění rozpouštědlem,
zbavení vody), mohou tyto vlivy výrazně zhoršit
výsledný kód čistoty.
Přístroje na měření kódu čistoty
Kód čistoty je stanovován podle rozložení počtu a velikosti pevných částic (distribuce) v oleji. Data lze získat různými metodami - absolutní filtrace (kalibrovaná síta, mikroskop – olej je
kompletně přefiltrován) a světelné absorpční
metody (laser, „bílé světlo“ tj. měří se „stíny“,
které generuje paprsek na detekčním snímači).
Ne všechny přístroje však měří skutečný obsah
mechanických nečistot.
Absolutní filtrace
Mikroskop: Olej je přefiltrován přes membránový
filtr 0,8 µm a následně je pomocí automatického
mikroskopu hodnocen počet částic a jejich rozměrová distribuce (viz obr. 3). Samotná metoda je popsána v normě ISO 4407.
Výhodou této metody je, že eliminujeme vliv vody
a vzduchu v oleji a každá měřená plocha je zároveň
zobrazována na monitoru. Nevýhodou je pracnost
a doba přípravy vzorku, nemožnost měřit tmavé
oleje.
29
2/2013
2/2013
TriboTechnika
Kalibrovaná síta: Používány jsou dva principy. Vzorek
maziva je čerpán za konstantního tlaku přes soustavu sít s kalibrovanou porézností – sleduje se pokles
rychlosti nebo v druhém případě se sleduje tlaková
Obr. 3
vs. „bílé světlo“. Jelikož není dána žádná rozhodčí
metodika na měření kódu čistoty, provedli jsme
rozsáhlé kruhové zkoušky s neaditivovaným ložiskovým olejem a s hydraulickým olejem typu HM.
A to nejpoužívanějšími metodami měření kódu čistoty: laser, „bílé světlo“, automatický mikroskop, kalibrovaná síta.
Významný rozdíl v naměřených hodnotách byl zejména u aditivovaného oleje – (viz tab. 2 - vzorek A).
Navíc se chyba v měření výrazně zvýšila při důkladné homogenizaci vzorku. Důvod? Zejména načítání
rozptýleného vzduchu a výše uvedených aditivačních prvků ve vzorku měřeného oleje. Z tabulky naměřených kódů čistoty je patrné, že u neaditivovaného oleje se kódy čistoty pohybují ± jedna třída
NAS. Na rozdíl u aditivovaného oleje se kódy čistoty liší od NAS 6 až po NAS 12. Budeme-li brát jako
referenční metodiku mikroskop, nejbližší měřené
hodnoty udávají kalibrovaná síta. Naopak u optických přístrojů, dle našeho názoru, hraje velkou roli
aditivace a bublinky v oleji.
ztráta na sítech při udržování konstantní rychlosti
průtoku. Pro jednotlivé křivky poklesu průtoku/tlaku v čase byla potvrzena shoda s měřením na mikroskopu. Proto lze tuto metodu používat i pro vyjádření kódu čistoty.
Závěr
Tato kruhová zkouška potvrdila, že rozhodujícím
faktorem pro měření skutečného obsahu mechanických nečistot, obsažených v reprezentativním
vzorku sledovaného hydraulického oleje, je volba
Tabulka 2
Laboratoř 1
Třída čistoty
Laboratoř 2
Laboratoř 3
1A
1B
2A
2B
3A
3B
ISO 4406:87
-/14/11
-/16/13
-/17/14
-/17/14
ISO 4406:99
18/17/14
18/17/14
21/20/13
19/17/12
NAS 1638
6
8
9
9
12
9
Třída čistoty
Laboratoř 4
Laboratoř 5
Laboratoř 6
Laboratoř 7
4A
4B
5A
5B
6A
6B
7A
7B
ISO 4406:87
-/14/11
-/17/13
-/14/11
-/15/12
-
-
ISO 4406:99
21/19/13
18/17/13
14/14/11
16/15/12
21/20/15
19/17/13
NAS 1638
8
9
11
8
6
7
-
-
Vysvětlivky: laboratoř 1, 2, 6 – kalibrovaná síta, laboratoř 3,7 – laser, laboratoř 4 – automatický mikroskop, laboratoř 5 – „bílé
světlo“, vzorek A – aditivovaný olej, vzorek B – neaditivovaný olej
V PARAMO, a.s., jsme se již mnohokrát potýkali s velkým rozptylem výsledků kódu čistoty u nových olejů,
zejména u našich přístrojů – automatický mikroskop
30
odpovídající metodiky přístroje a vhodně připravený vzorek oleje.
Pavel Bureš, Pavel Němec
TriboTechnika
Bezpečnost žárově zinkovaných
stavebních dílců a eliminace rizik
Nanášení povlaků žárového zinku spočívá v ponoření ocelových součástí do zinkové
lázně o teplotě cca 450°C. Zinkovaný dílec je při ponořování do taveniny vystaven
nerovnoměrnému působení zvýšené teploty, kdy část pod hladinou se rychle prohřívá, zatímco část nad hladinou má teplotu prostředí. Součásti jsou proto v průběhu
ponořování do zinkové lázně namáhány významným proměnným pnutím vyvolaným
tepelnou roztažností materiálu. Napětí dosahuje meze kluzu materiálu a zinkované
dílce se vždy deformují.
Při navrhování ocelových stavebních dílců určených k žárovému
pozinkování ponorem (obr. 1) je
nutno respektovat skutečnost, že
způsob jejich namáhání od nerovnoměrného
ohřevu při žárovém zinkování je zpravidla zcela
odlišný od vnějších účinků působících na ně při
plnění projektované funkce (obr. 2). Ve vrubech
Obr. 1 Žárové zinkování ocelového dílce
Obr. 2 Podceněná teplotní napjatost
Obr. 3 Trhlina ve svaru
Obr. 4 Trhlina LMAC
31
2/2013
2/2013
TriboTechnika
situovaných na vnitřním obvodu rámových konstrukcí dochází k extrémní koncentraci napětí,
přičemž každý svar, bez ohledu na kvalitu jeho
provedení, je vždy významným koncentrátorem
napětí (obr. 3).
Termika žárového zinkování
Kromě proměnného pnutí dosahujícího meze
kluzu je nutno respektovat skutečnost, že ocel
vystavená působení zvýšené teploty ztrácí své
materiálové charakteristiky, podstatně se snižuje modul pružnosti a klesá mez pevnosti, která
se vyrovnává s hodnotou snížené meze kluzu.
Materiál se stává náchylný ke křehkému lomu.
Kromě toho ke zhoršení poměrů může přispět
některý ze známých fenoménů, jako je vodíková
křehkost či vodíková koroze, precipitační vytvrzení jako následek tvarování za studena či popouštěcí křehkost (postihující zbytkový austenit
ve svarových spojích). U nosných ocelových stavebních dílců, které byly žárově pozinkované, se
v případě kritické kombinace nepříznivých vlivů
mohou objevit necelistvosti způsobené zkřehnutím oceli při kontaktu s roztaveným kovem
označované jako Liquid Metal Assisted Cracking - LMAC (obr. 4). Aby byla zajištěna potřebná bezpečnost staveb z ocelových žárově pozinkovaných dílců, ze strany projektanta i zinkaře
je nutná dostatečná znalost všech nepříznivých
vlivů doprovázejících žárové zinkování i možností jejich spolupůsobení.
Obr. 5 Nekvalitně provedené svary
32
Dotace přetvárné energie od nerovnoměrného
ohřevu je omezena tepelnou roztaž­ností materiálu. Plastická přetvoření za zvýšené teploty
pak vedou k tomu, že mate­riál relaxuje. Při žárovém zinkování prizmatického profilu je maximum možné poměrné deformace dáno součinem
koefi­cientu tepelné roz­tažnosti oceli a přírůstku tep­loty. Je to zhruba 0,5 %. U běžných kon­
strukčních ocelí jsou hodnoty taž­nosti nad 15 %.
Hlad­ké dílce bez vrubů te­dy nejsou tímto vli­vem
ohro­ženy. Nelze však očekávat, že nekvalitní svary teplotnímu pnutí odolají (obr. 5).
Na základě představy o proměnném pnutí vyvolaném při žárovém zinkování je možno relevantní rizika předvídat a přizpůsobit jim provedení
dílců určených k pokovení i postup nanášení
povlaku. Pro praxi z takové analýzy vyplývají
důležité zásady:
a) Každý svar je koncentrátorem napětí, v němž
sehrávají negativní roli vměstky, neprůvary,
na hranicích zrn segregované sirníky, fosfidy,
karbidy a křemičitany, dále zbytková prostorová napjatost ve svaru, přítomnost zbytkového
austenitu, skoková změna materiálových charakteristik, mikrotrhliny jak ve vlastním svaru,
tak i v tepelně ovlivněné oblasti apod.
b) Konstrukční provedení součásti má umožňovat její volné rozpínání při nerovnoměrném
ohřívání.
c) Napětí v zinkovaných součástech dosahuje meze kluzu konstrukční oceli, proto dílce
provedené z jakostních jemnozrnných ocelí
jsou vystaveny většímu namáhání než dílce
provedené z konstrukční oceli obvyklé jakosti.
d) U součásti provedené z oceli s nižší mezí kluzu nastupuje plastická deformace (relaxace
materiálu) dříve než u stejné součásti provedené z oceli s vyšší mezí kluzu.
e) Bimetalický efekt působící na pásnice (podélníky) vyvolá ve stojině (v zavětrovacích prvcích) vysokého nosníku větší namáhání než
u nosníku nízkého.
f) Dílce musí být dimenzovány nejen pro budoucí funkci, ale rovněž pro odlišné namáhání proměnným pnutím vyvolaným bimetalickým efektem při žárovém zinkování.
g) Zvý­š ené riziko vzniku trhlin je u tvarově
kompli­kovaných dílců, především v koncentrátorech napětí na vnitřním povrchu horního podélníku.
h) Tvarování ohybem zvyšuje riziko LMAC.
TriboTechnika
i) Trhliny LMAC mají charakter křehkého zbrzděného lomu.
j) Trhliny LMAC vystupují na povrch součásti
a lze je nedestruktivním způsobem detekovat magnetickou práškovou metodou.
k) Poloha dílce a rychlost zdvihu jeřábu při jeho
ponořování do zinkové lázně může míru přetvoření a riziko vzniku trhlin významně omezit.
l) V okamžiku počínajícího kontaktu rizikového
vrubu s hladinou zinkové taveniny je nutno
ponořovat dílce do zinkové lázně maximální
možnou rychlostí.
věnovaných žárovému zinkování. Vzhledem
k diskusi mezi zástupci členských zemí Evropské unie, kterou vydání zmíněné směrnice vyvolalo, se tak dosud nestalo. Nicméně existující
dokument (který byl rovněž přeložen do češtiny) i přes některé diskutabilní závěry stanovuje
prozatím jediná existující a současně spolehlivá pravidla pro vyloučení rizika, že bude realizována stavba ze žárově pozinkovaných dílců
postižených trhlinami LMAC.
Mezi nejvýznamnější spolupůsobící negativní
faktory zvyšující náchylnost ke vzniku trhlin vyvolaných teplotní napjatostí při žárovém zinkování patří:
- škodlivý vliv vodíku (vodíková křehkost, vodíková koroze);
- popouštěcí křehkost;
- deformační zpevnění a precipitační vytvrzování (stárnutí oceli);
- svary a ostatní koncentrátory napětí;
- nevhodně navržená konstrukce;
- nekvalitně provedená konstrukce;
- nevhodná poloha dílce a nízká rychlost při
jeho ponořování do zinkové taveniny.
Relativně malý vliv na vznik trhlin LMAC má:
- zbytkové napětí v oceli;
- doba prodlení zinkované součásti v zinkové
lázni;
- složení tavidla;
Směrnice DASt 022
Problematika LMAC v posledních desetiletích
doprovází stále širší využívání žárově pozinkovaných nosných ocelových konstrukcí. Jejich bezpečnosti je věnována značná pozornost. Vzhledem k jedinečnosti protikorozní ochrany oceli
žárovým zinkem nelze tento systém jednoduše
odmítnout, a proto byly v rámci Evropské unie
v nedávné době iniciovány nákladné výzkumy
fenoménu LMAC. Na základě získaných poznatků
pak byla v Německu vypracována a s účinností
od 1. 1. 2010 vydána směrnice DASt 022 pro žárové zinkování nosných ocelových stavebních
konstrukcí. Všeobecně se u ní očekávalo, že
po krátkém praktickém ověření bude přepracována do evropského standardu, kterým měla
být rozšířena existující řada technických norem
Závěr
Z uskutečněných výzkumů a rozborů bylo možno vyvodit důležitý závěr v tom smyslu, že nelze
ho­vořit o žárovém zinkování jako o ne­vhodném
systému protikorozní ochrany pro nosné prvky
ocelových konstrukcí, ale že vzniku trhlin vždy
předchází kritická kombinace celé řady faktorů,
které společně přispívají k iniciaci vzniku trhliny. Především je nutno žárovému pozinkování
přizpů­sobit konstrukční řešení a dílenské provedení zinkovaných dílců. Vlastní pozinkování pak
musí být prováděno kva­lifikovaně se znalostí po­
stupů, kterými lze rizika eliminovat.
Ing. Vlastimil Kuklík
33
2/2013
2/2013
TriboTechnika
Čistota oleje –
jeden z faktorů jeho životnosti
Kvalitu oleje zásadně ovlivňuje prostředí, ve kterém je provozován, nemluvě o dopadu
znečistění oleje na životnost mechanismu. Trvale vyšší ceny olejů nutí provozovatele strojů přemýšlet stále intenzivněji nad faktory, které ovlivňují životnost mazacího
(chladícího) pracovního média. Tato stať je zamyšlením nad působením vnějších vlivů
a jejich dopady na olej a dále nad možnostmi vylepšení pracovního prostředí, v němž
je olej provozován.
Úvod - K čemu je „mít čistý olej“
Čistý olej znamená:
· eliminace opotřebení stroje, to je
nižší náklady na údržbu,
· delší životnost stroje,
· prodloužení intervalu výměny
drahého oleje,
· eliminace nárůstu energetické
náročnosti stroje,
· ochrana životního prostředí →
méně oleje k likvidaci → nižší
emise motorů.
Měřitelné veličiny a vliv jejich kontrolování na kvalitu oleje
Stálá kontrola pomocí jednoduché
diagnostiky:
· kód čistoty dle ISO,
· celkový obraz oleje dle kapkové
zkoušky,
· úroveň vlhkosti uvnitř skříně,
· obsah vody v oleji,
má hlavní dopad na:
· prodloužení intervalu výměny
maziva,
· snížení poruchovosti stroje->výdajů na ND,
· snížení počtu a času odstávek,
· energetické efektivitě stroje.
Vnější symptomy znečistění oleje
a hlavní typy kontaminantů
· průsaky ven ze stroje,
· vzhled oleje (nejrychlejší diagnostika - kapková zkouška),
· kouřivost (u motorů),
34
· snížení výstupního výkonu stroje,
· změny na povrchu mazané součásti.
Hlavními typy kontaminantů jsou:
· voda
– z atmosférické vlhkosti,
– z technologie (oplachy, chlazení …),
– z okolního prostředí (u strojů pracujících venku),
· nečistoty
– prach (inhalovaný; ulpělý),
– nečistoty z technologie (úlomky, třísky …),
· chemikálie.
Problematika částic v oleji
· urychlují tvorbu dalších částic z opotřebení,
· urychlují vznik a rozšiřování netěsností,
· působí jako katalyzátor pro oxidaci oleje,
· polární částice nabalují na sebe další, za vzniku
"clustrů" s dopadem na ucpání filtrů,
· zahušťují olej s dopadem na funkci za nižších
teplot.
Problematika vstupu vlhkosti / vody do systému
· kondenzace vzdušné vlhkosti:
– kondenzace vody úměrně stoupá s častým
střídáním teplot, a to jak stroje, tak okolí stroje,
· nesprávné postupy při čistění / mytí stroje:
– nesprávné mechanické postupy,
– nesprávné chemické prostředky pro očistu,
· přítomnost vody vede také ke korozi vnitřních
součástí stroje → vznik dalších částic + znehodnocení pracovních povrchů stroje.
Limity vlhkosti pro vnější převodovky
· limitní míra vlivu vody (vlhkosti) na mazivo v převodovkách pro venkovní použití byla empiricky
TriboTechnika
stanovena na základě dlouhodobých měření
a zkušeností uživatelů,
· hladina vlhkosti musí být udržena pod bodem
nasycení, což pro většinu olejů činí 500 ppm
H2O. Tendence k sycení vodou závisí především
na typu základového oleje (parafinický , naftenický ...) a na teplotě.
· vliv prachu a vody však byl studován již u mechanizmů ve středověku (Leonardo da Vinci),
· klasické způsoby odvětrání z 19. století již v 1. polovině 20. století nedostačují; byly navrhovány
pro filtraci do 40 mikronů bez možnosti odvlhčení; zlomem byla až 2. světová válka - události
v Tichomoří,
· významné vylepšení znamenalo vyvinutí nového odvětrávacího systému - tzv. „dýchač“.
Varianty řešení k zajištění čistoty oleje
A. původní řešení:
· otevřený systém (zvlášť, pokud se ztratí původní
víčko; občas je nahrazeno hadrem),
· „šnorchl“ - trubice zahnutá do U; otevřený systém, zabraňující pouze vniku velkých předmětů
a deště,
· sítko / filtr; zejména ve vozidlech; zabraňuje vniknutí předmětů do 40 mikronů, nikoliv však vlhkosti.
Obr. 1 Schéma možných vstupů kontaminantu vody / vlhkosti do skříně
B. pokroková řešení od poloviny 20. století:
· nízkomikronový filtr / odvětrávač; 1 ÷ 3 mikrony;
vysoký průtok vzduchu; neřeší vlhkost; s hydrofobní membránou řeší pouze vnik volné vody,
· koalescenční filtrace; sloučení s vnitřní filtrací;
zachycuje částice z procesu; vrací olejovou mlhu
do systému; může být osazen desikační jednotkou; při aplikaci s průhledným indikátorem umožňuje kontrolu.
Desikační a filtrační odvětrávací jednotka:
Obr. 2 Opatření k zabránění vstupu vlhkosti
Obr. 3 Desikační a filtrační odvětrávací jednotka (kontrola
změnou barvy)
Vývoj odlučování kontaminantů- od středověku …
· na počátku průmyslové revoluce nebyl vstup
vlhkosti řešen vůbec,
· odděluje vzduch od vlhkosti před vstupem do systému; funguje také jako filtr částic,
· desikant silikagel změnami barvy umožňuje přes
sklo monitorování stavu odvětrávače,
35
2/2013
2/2013
TriboTechnika
· umožňuje duální ochranu při aplikaci jak hydrofobního a oleofobního média (zabraňuje vniku
volné vody a olejové mlhy do systému).
Silikagel - nejjednodušší, avšak „nejlepší“ klasický desikátor
Je to sklovitý a tvrdý granulát se stupněm čistoty
99 % SiO2 (vztaženo na bezvodý granulát) a velkým
specifickým povrchem. Spolehlivě chrání výrobky,
které jsou vystaveny různým klimatickým podmínkám. Silikagel má vysokou a dlouhodobou schopnost: absorbovat vzdušnou vlhkost a také absorbovat vodní páru.
patrona (vložka) nainstalována na odvětrávací otvor
na vrchu skříně - automaticky tak slouží jako těsnění a filtr pro částice.
Toto řešení lze rovněž použít v případě, kdy
je třeba zajistit, aby olejový aerosol neunikal
do ovzduší - je zde oddělen od vzduchu a vracen do skříně
C. Nejnovější řešení - Hybridní odvětrávač:
· nová generace - vyžaduje konstrukční úpravy,
· pro použití ve zvlášť vlhkých a agresivních prostředích,
· sdružuje vzduchový filtr, vodu absorbující desikant s expanzní komorou (tato umožňuje vyrovnávání tlaků ve skříni vlivem změn teplot),
· při překročení (pod)tlakových limitů v komoře
je aktivován přetlakový / podtlakový ventil,
· alternativně ho lze zabudovat jako uzavřený
/ okruhový systém; za normálního provozu je
uzavřen.
Základ správné činnosti je již v projektu
Sdružený filtrační systém
Obr. 4 Silikagel jako klasický desikátor - formy použití
· silikagel může být namíchán s tzv. indikátorem
vlhkosti, který mění barvu v závislosti na jeho přechodu z anhydridního (suchého) stavu do stavu
hydratovaného,
· osvědčenými indikátory jsou metylviolet a chlorid kobaltnatý,
· chlorid kobaltnatý mění barvu z hluboké modře v suchém stavu do růžové za vlhka; protože
je však toxický a byla prokázána jeho karcinogenita, je od roku 2000 nutno při jeho použití
v Evropské unii vždy uvádět bezpečnostní data
nutná pro jedy,
· metylviolet mění barvu z oranžové za sucha
do zelené za vlhka; lze ji však namíchat i tak,
aby se vzhled měnil z oranžové na bezbarvou;
je rovněž toxická a potenciálně karcinogenní,
avšak jen mírně, a proto ji lze používat také
v medicíně.
Použití desikační jednotky také k filtraci částic
Funkci odvětrávače pro oddělování tekutých i tuhých částic plní desikační jednotka tehdy, když je
36
Obr. 5 Sdružený filtrační systém (Donaldson s hybridními
ultrafiltry)
Novinka - ultrafiltr s nano vlákny
· ultrafiltry jsou určeny pro oddělování olejových a vodních aerosolů, uhlovodíků, zápachů
ze vzduchu a technických plynů. AK adsorpční filtry se skládají ze dvou fází filtrace. Částice jsou zachycovány v první fázi, což je vrstva
mikrovláken. Druhý stupeň filtrace se skládá
z aktivního uhlí, které váže olejový aerosol,
uhlovodíky a pachy. Obsah zbytkového oleje
až < 0,003 ppm,
· o 450 % větší filtrační plocha - tajemství obrovského zvýšení filtrační plochy spočívá v plisé nano-vláken.
TriboTechnika
textilie vykazovat vysoký stupeň rovnoměrnosti
ve vztahu k tloušťce, propustnosti a povrchovým
vlastnostem. Navíc je zásadní velmi dobré spojení vláken, aby se snížilo množství kazů v membráně,
· netkané textilie se vyrábí z polyesterových nebo
polypropylenových / polyetylenových polymerových materiálů a dodávají tak membráně požadovanou stabilitu. Volba správného materiálu
se řídí chemickými a fyzikálními podmínkami zamýšlené aplikace a zákonnými směrnicemi. Pro
optimalizaci nosného materiálu ve vztahu k pevnosti, rovnoměrnosti nebo přilnavosti membrány
se používají různé výrobní postupy jako technologie suchého nebo mokrého procesu.
Obr. 6 Ultrafiltr s nano vlákny
Skládaná vložka z nanomateriálu
· filtrační vložky se skládanými membránami podají svůj plný výkon pouze v případě, že je možné
využít celkovou plochu filtru. Netkané textilie
pojené pod tryskou to umožňují, pracují jako
"rozpěrky" mezi záhyby na lícní straně a jako
drenážní vrstva na čisté straně. Provozní profil
Obr. 7 Skládaná filtrační vložka a elektronovým mikroskopem zvětšený obrázek vysoce výkonného filtračního media
Nano membrány
· ploché membrány, např. pro mikro-filtraci, ultra-filtraci nebo reverzní osmózu se používají
ve filtrech různých tvarů: ve spirálových vinutích nebo kazetových modulech a v perforovaných výstřižcích. Obvykle bývají membrány tak
tenké a křehké, že je lze vyrábět pouze přímým
potahováním povrchu nosného materiálu. Tento podklad dodává membráně požadovanou
mechanickou pevnost potřebnou k tomu, aby
odolala námaze při celém výrobním procesu až
po konečnou aplikaci,
· k tomu, aby bylo možné vyrobit dokonalé a vysoce účinné membrány, musí nosné netkané
média je možné upravit velice specificky - např.
ve vztahu k plošné hmotnosti, tloušťce nebo
propustnosti.
Výhody použití nanomateriálu
· poměr záchytu,
· dlouhá životnost,
· mechanická pevnost,
· odolnost,
· odolnost vůči chemikáliím,
· tepelná stabilita,
· stupeň filtrace!
Petr CHYTKA
Ladislav HRABEC
37
2/2013
2/2013
TriboTechnika
Najčastejšie problémy vodou
riediteľných chladiacich kvapalín,
ich príčiny a osvedčené riešenia
Vodou riediteľné chladiace kvapaliny plnia v procese trieskového obrábania súbežne
niekoľko významných funkcií, ako je zníženie trenia medzi nástrojom a obrábaným materiálom, odvod triesky z miesta obrábania a zníženie teploty v mieste styku nástroja a obrobku.
V procese zabezpečenia uvedených
funkcií dochádza k interakcii početných zaťažení/ nepriaznivých vplyvov, ktorých účinky ovplyvnia niektorú z ich dôležitých funkcií.
Pravidelné kontroly vodou riediteľných chladiacich
kvapalín môžu výrazne zredukovať vplyv nepriaznivých zaťažení, resp. úplne minimalizovať. Výsledkom
tohto v mnohých prípadoch náročného servisu je :
- Zníženie nežiadúcich prestojov obrábacieho centra resp. celej technologickej linky z dôvodu výmeny kvapaliny
- Výrazné zníženie rizika vzniku korózie na obrábaných materiáloch
- Zníženie rizika vzniku kožnej dráždivosti obsluhy
obrábacích centier
- Priame zníženie nákladov z dôvodu predčasnej
výmeny chladiacej kvapaliny
- Nepriame zníženie nákladov na prestoje obrábacích strojov
- Zvýšenie produktivity práce bez zvyšovania počtu
zamestnancov, resp. počtu obrábacích strojov
Podmienkou kvalitného zásahu do chladiacej kvapaliny je vysoká odbornosť a kvalifikovanosť servisných pracovníkov. Často sú potrebné nielen teoretické znalosti, ale hlavne praktické skúsenosti
ošetrovania vodou riediteľných kvapalín.
V nasledujúcej tabuľke uvádzame niekoľko najčastejšie sa vyskytujúcich problémov vodou riediteľných
chladiacich kvapalín, spolu s ich možnými príčinami
a následnými osvedčenými riešeniami.
Skutkový stav chladiacej
kvapaliny
Množstvo chladiacej kvapaliny
v obrábacom stroji je nedostačujúce
Nádrž chladiacej kvapaliny je pre
výkon obrábacieho centra nepostačujúca
Možné negatívne vplyvy, resp.
účinky
- emulzia sa bude prehrievať
- nárast znečistenia kvapaliny
- zvýšené riziko tvorby peny
- zvýšený nárast baktérií
Teplota chladiacej kvapaliny je - zvýšený nárast baktérií
vysoká (viac ako 30 °C)
- zvýšené opotrebovanie nástroja
- tvorba dymu
- výrazná tvorba peny
38
Doporučené riešenia problému
- doplnenie chladiacej kvapaliny vrátane úpravy
koncentrácie
- zväčšenie nádrže chladiacej kvapaliny, vrátane doplnenia o filter
- doplnenie chladiacej kvapaliny vrátane úpravy
koncentrácie
- filtrovanie chladiacej kvapaliny
- odstránenie cudzích olejov
- zabudovanie chladenia kvapaliny
TriboTechnika
Nízka koncentrácia chladiacej - strata stability chladiacej kvapaliny
- pravidelná kontrola koncentrácie chladiacej kvapaliny
kvapaliny
- strata protikoróznych vlastností chladiacej - okamžité zvýšenie koncentrácie chladiacej kvapaliny
kvapaliny
- výrazné opotrebovanie nástroja
- zvýšený nárast baktérií
- zníženie životnosti chladiacej kvapaliny
Vysoká koncentrácia chladiacej - zvýšené znečistenie obrábacieho stroja
kvapaliny
- zníženie chladiacich vlastností kvapaliny
- zanesenie brúsnych kotúčov
- zvýšené riziko kožnej dráždivosti
- zníženie koncentrácie chladiacej kvapaliny jej následným dopĺňaním nízkej koncentrácie ( napr. 1% ) až
do zníženia koncentrácie ne výrobcom predpísanú
hodnotu
Chladiaca kvapalina má nepríjemný - chladiaca kvapalina môže skysnúť
zápach
- výrazná redukcia životnosti chladiacej kva(hlavne v pondelok)
paliny
- zaručený výskyt korózie
- nepríjemné pracovné prostredie
- okamžitá kontrola koncentrácie chladiacej kvapaliny
a jej prípadné zvýšenie na predpísanú hodnotu
- vyčistenie chladiacej kvapaliny
- odstránenie cudzích olejov
- prevzdušnenie chladiacej kvapaliny
- pridanie potrebných antibakteriálnych prípravkov
- v nutnom prípade výmena chladiacej kvapaliny
Výrazné znečistenie chladiacej - výrazná redukcia životnosti chladiacej kva- - doplnenie vhodnej filtrácie chladiacej kvapaliny,
kvapaliny cudzím olejom, šponami paliny
resp. kontrola existujúcich filtrov
- tvorba dymu
- vyčistenie chladiaceho systému preplachovým čis- znečistenie stroja
tiacim prípravkom
- problémy s kožnou dráždivosťou
- odstránenie cudzích olejov vhodným zariadením
Chladiaci systém obrábacieho - výrazný nárast tvorby baktérií, plesní a húb - preškolenie obsluhy obrábacieho stroja
stroja je znečistený biologickými - kožné problémy obsluhy, ktoré môžu viesť - pravidelná kontrola dodržiavania čistoty
nečistotami (špaky cigariet, chlieb, až k onemocneniu pracovníka
- vyčistenie chladiaceho systému dezinfekčnými
plechovky, plastové fľaše a pod.) - výrazná redukcia životnosti chladiacej kva- prípravkami
paliny
Výrazný nárast baktérií
- kožné problémy obsluhy, ktoré môžu viesť - kontrola, resp. úprava koncentrácie chladiacej kvapaliny na jej predpísanú hodnotu
(nad 10 6) bez zvýšenia nepríjem- až k onemocneniu pracovníka
ného zápachu chladiacej kvapaliny - výrazná redukcia životnosti chladiacej kva- - pridanie potrebného množstva bakteriocídu, následná
paliny
kontrola a úprava pH hodnoty
- vyčistenie chladiaceho systému preplachovými
prípravkami
- v prípade potreby výmena chladiacej kvapaliny
pH hodnota chladiacej kvapaliny - nebezpečenstvo kožnej dráždivosti
je vysoká ( v prevádzke nad 9,3 )
- zníženie pH hodnoty úpravou koncentrácie kvapaliny
Nízka hodnota pH
( pri chladiacich kvapalinách neobsahujúcich amíny pod 8,0, pri
chladiacich kvapalinách obsahujúcich amíny pod 8,6 )
- pri nízkej koncentrácii chladiacej kvapaliny jej úprava
na predpísanú hodnotu
- kontrola počtu baktérií, v prípade prekročenia limitného množstva pridanie vhodného bakteriocídneho
prípravku
- zvýšenie pH hodnoty na predpísanú hodnotu
- zníženie stability chladiacej kvapaliny
- zníženie životnosti chladiacej kvapaliny
- zvýšený nárast baktérií
- problémy s protikoróznou ochranou
Chladiaca kvapalina spôsobuje - korózia obrobkov
koróziu materiálu, resp. kontakt- - korózia obrábacieho stroja
nú koróziu
- kontrola a prípadná úprava koncentrácie chladiacej
kvapaliny na predpísanú hodnotu
- kontrola pH hodnoty a bakteriologický test chladiacej
kvapaliny
- kontrola obsahu solí v centrálnom chladiacom systéme
- pridanie potrebného množstva protikorózneho
prípravku
- kontrola klimatických podmienok vo výrobnej hale –
zvýšená vlhkosť, agresívna atmosféra ( vplyv vysoko
odpariteľných chemikálii v blízkosti obrábacích
strojov)
Vysoká tvorba peny chladiacej - znečistenie obrábacieho stroja
kvapaliny
- výrazné zníženie chladiacich a mazacích
vlastností kvapaliny vplyvom vzduchu
obsiahnutého v kvapaline
- zníženie filtračnej schopnosti chladiacej
kvapaliny
- zhoršenie podmienok pracovného prostredia
- kontrola kvality vody
- kontrola tlakového čerpadla – možnosť nasávania
vzduchu
- kontrola filtračného systému kvapaliny
- zvýšenie tvrdosti vody
- pridanie potrebného množstva vhodného proti
peniaceho prípravku
Ing. Radovan Roman
39
2/2013
2/2013
TriboTechnika
S vodou miešateľné
obrábacie kvapaliny
Chladiaco-mazacie kvapaliny sa používajú pri trieskovom a beztrieskovom obrábaní kovov na chladenie (vodná zložka), mazanie (olejová zložka) a na odstraňovanie kovových
čiastočiek a triesok z reznej zóny. Má sa pri tom zmenšiť opotrebovanie a znížiť tvorba
tepla. Pri pomalom, ťažkom obrábaní, ktoré si vyžaduje veľké mazanie a zmenšovanie
opotrebovania, sa používajú prevažne čisté oleje.
Obrábanie s vysokými reznými
rýchlosťami a s veľkým vývojom
tepla si vyžaduje primárne chladiaci účinok. Tu sa dajú najlepšie
výsledky dosiahnuť vodnými chladiaco-mazacími emulziami alebo
roztokmi.
Koncentráty obrábacích kvapalín,
aby tvorili stabilnú emulziu, majú
v svojich receptúrach povrchovo
aktívne látky (emulgátory), ktoré
vďaka zníženiu povrchového napätia medzi olejovou a vodnou fázou,
umožňujú rozptýlenie olejových
kvapiek vo vode. V moderných
obrábacích kvapalinách sa väčšinou využíva emulgátorový systém, ktorý pozostáva z aniónaktívneho emulgátora, ktorý zároveň
plní funkciu ochrany proti korózii
a neionogénny emulgátor, ktorý je
omnoho menej citlivý na tvrdosť
vody. Dodatočne sa primiešavajú
ešte alkoholy, ako látky uľahčujúce
rozpúšťanie jednotlivých komponentov, odpeňovacie prostriedky,
baktericídy, fungicídy a priľnavostné prísady. S vodou nemiešateľné
obrábacie kvapaliny – rezné oleje
pozostávajú z menšieho množstva
komponentov ako s vodou miešateľné kvapaliny, lebo odpadá faktor vody so všetkými parametrami,
ktoré môže ovplyvniť.
Najväčšia časť s vodou miešateľných obrábacích kvapalín sa používa vo forme emulzií, teda ako
produkt so silným chladiacim
40
a s dodatočným mazacím účinkom v procese obrábania. Ale predovšetkým pri operáciách brúsenia
často nie je mazací účinok nevyhnutný. Tu stojí
v popredí ochrana proti korózii, dobré oplachovanie brúsnych kotúčov a optimálna penivosť. V týchto prípadoch sa často používajú číre prostriedky
na brúsenie, ktoré sa tiež označujú ako syntetické alebo bez minerálneho oleja. Tvoria stabilné
roztoky a umožňujú sledovanie procesu brúsenia.
Kontrola stavu emulzií v prevádzke
Pravidelná kontrola s vodou miešateľných obrábacích kvapalín v prevádzke je dôležitým predpokladom pre stabilitu a bezpečnosť procesu, ako
aj pre ochranu zdravia pracovníkov.
Ale čo, ako často a čím merať? V dnešnej dobe
tieto merania bývajú súčasťou tzv. Total Fluid Managementu, alebo ich ako súčasť dodávateľského servisu robí dodávateľ kvapaliny. Avšak určité
merania alebo kontrolu je potrebné robiť denne
a je len dobre, keď tieto úkony zvláda samotný
prevádzkovateľ kvapaliny. Je to viacmenej rutinná záležitosť, ktorá nezaberie veľa času.
Ochrana proti korózii
K najdôležitejším funkciám chladiaco-mazacej kvapaliny patrí zabezpečovanie spoľahlivej ochrany
obrobkov, strojov a nástrojov proti korózii. Ochrana proti korózii sa dá dosiahnuť dvomi cestami:
– fyzikálne, tvorbou ochrannej povlakovej vrstvy (napr. olej alebo farba),
– chemicky, pasiváciou kovového povrchu a polarizáciou.
U chladiaco-mazacích prostriedkov je potrebné
neutralizovať vplyv vody. Pri tom sú čerstvé emulzie alebo roztoky spravidla bezproblémové. Pri
dodržaní pre produkt špecifickej optimálnej koncentrácie možno počítať s bezchybnou ochranou
TriboTechnika
proti korózii. Pri používaných emulziách sa môžu
negatívne prejaviť rôzne vplyvy:
– pH príliš rýchlo pokleslo. Možné príčiny: zanesenie kyslých súčastí, napr. fosfátovanými dielcami,
vyprchanie primárnych amínov, silné mikrobiálne zaťaženie.
– Do kvapaliny sa vniesli chloridy alebo iné soli
a zakoncentrovávajú sa tu.
Zásadne je potrebné si uvedomiť, že s vodou miešatelné obrábacie kvapaliny môžu vždy poskytnúť len
dočasnú ochranu proti korózii, pretože film, ktorý
zostáva na dielcoch alebo na strojoch po odparení
sa vody, môže znovu pohlcovať vlhkosť zo vzduchu. Kritické pre protikoróznu ochranu na strojoch
sú tiež oblasti, kde sa tvorí parná fáza, bez toho,
aby boli permanentne zmáčané chladiaco-mazacou kvapalinou.
Strednodobá ochrana proti korózii sa dá dosiahnuť
namočením dielcov do konzervačných prostriedkov,
vytesňujúcich vodu (Dewatering Fluids).
Meranie
Interval
Merací prístroj
test vody, použitej na miešanie,
na obsah dusitanov a tvrdosť
jednorazovo
indikátorové prúžky na obsah dusitanov a na tvrdosť vody
kontrola vzhľadu, zápachu a nezemulgovaného cudzieho oleja
pokiaľ možno denne
stanovenie koncentrácie
minimálne raz za týždeň
ručný refraktometer
meranie pH
minimálne raz za týždeň
indikátorový pH- papierik alebo
elektrický pH- meter
stanovenie obsahu dusitanov
minimálne raz za mesiac, v centrálnych systémoch minimálne raz
za týždeň
indikátorové prúžky na stanovenie
obsahu dusitanov
stanovenie obsahu dusičnanov
nie je potrebné ani pre emulzie, ani
pre roztoky
indikátorové prúžky na stanovenie
obsahu dusičnanov
stanovenie počtu zárodkov mikroorganizmov
podľa potreby,
v centrálnych zariadeniach minimálne raz za mesiac
Dip-Slide-testy alebo špeciálne prístroje, používané v potravinárskom
priemysle
stanovenie celkovej tvrdosti emulzie
raz za mesiac
indikátorový prúžok na tvrdosť vody
Meranie Nebezpečenstvo
Protiopatrenia
Koncentrácia
↑
S narastajúcim obsahom oleja klesá chladiaci
účinok emulzie. Technické vlastnosti chladiacomazacej kvapaliny sa zhoršia.
Doplniť emulziu s nižšou koncentráciou
↓
S rastúcim podielom vody klesá mazací účinok
emulzie. Technické vlastnosti chladiaco-mazacej
kvapaliny sa zhoršia.
Doplniť emulziu s vyššou koncentráciou
pH
↑
S nárastom pH stúpa riziko dráždenia pokožky
- pridať emulziu
- vymeniť emulziu
- prípadne pridať prostriedok na nastavenie pH
↓
Oslabenie protikoróznej ochrany. Klesá stabilita
emulzie. S poklesom pH rastie nebezpečenstvo
tvorby nitrózoamínov. Pokles o 0,3. Pozor !
- pridať emulziu
- vymeniť emulziu
- prípadne pridať prostriedok na nastavenie pH
Obsah dusitanov
/ dusičnanov
↑
S nárastom obsahu dusitanov / dusičnanov stúpa
nebezpečenstvo tvorby nitrózoamínov
- pridať emulziu
- vymeniť emulziu
Počet zárodkov
↑
S nárastom počtu zárodkov stúpa nebezpečenstvo, že sa emulzia „zrúti“. Môže sa vyskytnúť
podráždenie pokožky.
- použiť biocídy
- prípadne pridať systémový čistič + novo
naplniť emulziu
41
2/2013
2/2013
TriboTechnika
Bezpečnostné opatrenia pri zaobchádzaní
s chladiacimi kvapalinami
Dnešný trend je používať obrábacie kvapaliny
s pokiaľ možno najmenšou agresivitou voči pokožke obsluhy. Preto sa objavili aj nové emulgátory, napr. na báze esterov a solí kyseliny mliečnej, známe z farmaceutického a kozmetického
priemyslu.
Napriek tomu platí známe „Opatrnosti nikdy
nie je dosť.“ Tu sú základné pravidlá („desatoro“) pre bezpečnú prácu s obrábacími
kvapalinami:
1. Kontakt s pokožkou obmedziť na minimum
2. Ruky nikdy nečistiť emulziou
3. Nedotýkať sa úst, očí, ani nosa rukami, znečistenými chladiacou kvapalinou
4. Na pracovisku, podľa možnosti, nejesť, nepiť
a nefajčiť
5. Nosiť osobné ochranné pomôcky, pri zaobchádzaní s koncentrátmi vždy použiť ochranné okuliare a rukavice
6. Oddeliť pracovné a civilné oblečenie. Oblečenie, premočené od chladiacej kvapaliny,
ihneď vymeniť
7. Handry používané na čistenie strojov nepoužívať na čistenie rúk. Mokré handry nestrkať do vreciek nohavíc, ani kabátcov
8. Pred začiatkom práce do rúk vtrieť ochranný prostriedok, intenzívne aj medzi prsty
9. Pred prestávkami a po ukončení práce ruky
umyť vodou a neabrazívnym čistiacim prostriedkom
10. Po ukončení práce použiť ochranný krém
na regeneráciu pokožky
Obrábacia kvapalina a obrábací stroj
Obrábacia kvapalina a obrábací stroj sú dva dôležité faktory vo výrobnom procese, ktoré musia byť v súlade, v opačnom prípade je nutné
počítať s poruchami a zbytočnými nákladmi.
Množstvo chladiaco-mazacej kvapaliny:
Dôležité je dostatočné veľké množstvo chladiaco-mazacej kvapaliny v obehu, zodpovedajúce
výkonu stroja, čomu musí zodpovedať aj inštalovaný objem nádrže. Minimálny objem nádrže
sa vypočíta podľa vzorca:
Objem nádrže (m³) = efektívny objemový tok
(m³/h) čerpadla / obrátkovosť (1/h)
42
Obrátkovosť udáva počet teoretických obrátok
náplne za hodinu (Koľkokrát sa celý objem náplne prečerpá čerpadlom). Pri vodoumiešateľných chladiaco-mazacích kvapalinách predstavuje tento údaj počet 6-10.
Znášanlivosť s tesniacimi materiálmi:
Tesniace materiály obrábacieho stroja musia byť
navrhnuté tak, aby sa znášali s bežnými chladiaco-mazacími kvapalinami. Pri chladiaco-mazacích kvapalinách s obsahom minerálneho oleja
vo všeobecnosti postačujú štandardné materiály na báze akrylonitryl-butadiénového kaučuku
(NBR). Kvapaliny bez minerálneho oleja, alebo
polosyntetické chladiaco-mazacie kvapaliny,
napr. na esterovej báze, si vyžadujú väčšinou
špeciálne materiály na báze fluórkaučuku (FPM)
alebo perfluórkaučuku (FFKM), resp. hydrogénovaného nitrylkaučuku (HNBR).
Nátery strojov:
Obrábacie stroje by sa mali lakovať dvojzložkovými lakmi, teda epoxidovými živicami bez
rozpúšťadla alebo s malým obsahom rozpúšťadla a polyuretanmi s chemicky alebo termicky sieťujúcim pojivom. Toto platí pre základné, ako aj pre vrchné nátery pri dokonalej
predúprave pieskovaním, odmastením, fosfátovaním a pod.
Z tohto je jasné, že obrábacia kvapalina predstavuje nielen dôležitý výrobný prostriedok,
ktorý sa významne podieľa na výrobnom procese, či už z technologického, alebo z ekonomického hľadiska, ale je aj faktorom, ktorý vplýva
na výbavu strojov a s ktorým treba počítať aj
pri údržbe strojového parku.
Téma obrábacích kvapalín je z hľadiska tribológie asi najobsiahlejšou a a určite patrí aj k najdôležitejším z hľadiska významu, pretože obrábacie procesy, spolu s tvárniacimi procesmi
dominujú v strojárskom a automobilovom priemysle, ktorý zamestnáva veľké množstvo ľudí
vo väčšine krajín civilizovaného sveta a prináša
nám produkty, bez ktorých si nevieme predstaviť náš život.
Veľmi zaujímavé sú témy špeciálnych prípadov
obrábania a tiež predlžovania životnosti obrábacích kvapalín (zlepšovania ekonomiky ich
používania), ale týmto sa budeme ešte venovať
v budúcnosti.
Text: Ing. Peter Dálik
TriboTechnika
Náběhová ochrana
stříbra (drahých kovů)
S problematikou změny zabarvení stříbrných výrobků nebo postříbřených výrobků se
vlivem oxidace a působení sirovodíku setkávají nejenom výrobci šperků. I v technické
oblasti tento jev ovlivňuje nepříznivě např. elektrotechnické vlastnosti.
Stříbrné povlaky lze dlouhodobě
chránit pasivačními postupy, které
těmto náběhovým jevům zabraňují.
Jedná se v podstatě o jednoduché
postupy máčení v lázni a nanesení
tenkého transparentního povlaku.
V dekorativní oblasti je důležité, že
se barva a lesk povlaku tímto neovlivní. Při výrobě např. šperků s delšími časovými odstupy (prstýnek,
náušnice, řetízek) tak lze zajistit, že
všechny součásti si zachovají ve společné kolekci stejný odstín. Současně se zvyšuje otěruvzdornost a zabraňuje poškrábání.
V technické oblasti je důležité, že
pasivační úpravou se neovlivní pájitelnost součástí a kontaktní odpor,
sníží se zřetelně koeficient tření povrchu a redukuje se tak sklon ke svaření vodivých kontaktů. Jednoduše
použitelné máčecí roztoky neobsahují žádné životní prostředí ohrožující komponenty, chlorovodík, uhlovodík nebo sloučeniny chromu.
Povlaky nepůsobí na kůži, nezpůsobují alergie. V současné době lze pro
náběhovou ochranu stříbra nabídnout přípravky
pod označením Anlaufschutz 614 a Anlaufschutz
616, jejichž výrobcem je firma Umicore Galvanotechnik GmbH /NSR.
Anlaufschutz 614 je vodní typ slabě alkalické lázně, ve které se nanáší potřebná ochranná vrstva
máčením (ponorem) při teplotě cca 35°C po dobu
3 minut. Dodává se jako koncentrát, pro nasazení
jednoho litru lázně je třeba 10 ml, při doplňování je spotřeba cca 1 ml na 2 m2 chráněné plochy.
Anlaufschutz 616 je nové pasivační medium založené na principu nanobiotechnologie. Specielní
nanopolymery se zde adsorbují na povrch stříbra
a zesíťují se v malou nanometr silnou ochrannou
vrstvu, která je vlivem malé tloušťky nezjistitelná.
Stříbrné povlaky tímto upravené jsou dlouhodoběji chráněny před náběhovými jevy. Postup úpravy
v této vodní lázni je obdobný – ponorem v lázni
při teplotě cca 50 °C po dobu 5 minut. Nanášení
je chemicky odolné, odmítající nečistoty a vodu
a má dlouhou životnost. Drahý kov zůstává u obou
způsobů recyklovatelný a nanesení nezpůsobuje
snížení jeho hodnoty.
Oba přípravky a z nich nasazené lázně jsou vhodné pro závěsové i bubnové použití. Předpokladem
pro úspěšnou ochranu je samozřejmě kvalitní
předúprava (zboží bez tuků a oxidů), v procesu galvanických úprav se po stříbření a oplachu
vnáší zboží do pasivační lázně v mokrém stavu.
Po následném oplachu je zboží vhodným způsobem osušeno. Postupy pasivace lze stejným
způsobem aplikovat i na jiné drahé kovy, např.
na zlato. V případě potřeby lze pasivační povlaky odstranit katodickým odmaštěním a provádět
dále jakoukoliv další úpravu.
Přípravky dodává ve SR a v ČR společnost Solid Galvanotechnik s.r.o.
Miloslav Palán
43
2/2013
2/2013
TriboTechnika
Laserové kalení ozubených kol
Laserové kalení je oproti ostatním metodám povrchového kalení specifické vyšší
rychlostí ohřevu a kalení. Vyšší rychlost ohřevu zajišťuje minimální degradaci okolního
materiálu. Samokalení neprobíhá z horkého povrchu vodní sprchou, ale vedením
tepla do okolního studeného materiálu výrobku. Důsledkem je, že např. ozubená kola
s četnými trhlinami po indukčním kalení při kalení laserem nepraskají. Jemnější struktura
podporuje únavovou odolnost dynamicky namáhaných dílů. Výsledkem jsou kalená
ozubená kola s delší životností.
Ozubená kola jsou součástí většiny
převodovek nebo systémů přenášejících kroutící moment. Jedná se tedy
o značně cyklicky namáhané součásti,
které musejí snést velké zatížení, povrch musí odolávat otěru a střídavé
zatěžování. V případě kalení větších
sérií drobnějších kol se obvykle používá pouze objemové kalení. Při kalení rozměrnějších kol nebo kusové
produkci je nejčastěji používáno indukční povrchové kalení. Cementace
nebo nitridace převládají u vysoce namáhaných kol. Uvedené technologie
spojují společné nevýhody: objemové změny, tvarové deformace, oxidace povrchu a především vznik trhlin.
Je nezbytné po tepelném zpracování provádět další třískové obrábění
s relativně velkými přídavky na opracování. Objemově kalená kola jsou
po popouštění o něco měkčí, takže
odolnost povrchu proti otěru je z uvedených způsobů nejmenší. Cementace probíhá za vyšších teplot, takže
původně zušlechtěné jádro s dobou
cementace (doba potřebná k cementaci mimo jiné závisí na požadované
hloubce cementace) ztrácí svoje mechanické vlastnosti. Tvorba a výskyt
karbidů degraduje únavovou životnost kola. U větších ozubení se často
uplatňuje indukční kalení, dříve také
kalení plamenem. Velká kola jsou často v litém stavu, s hrubou mikrostrukturou a chemickou heterogenitou,
takže častým problémem je vznik povrchových trhlin po indukčním kalení.
44
Laserové kalení povrchu je průmyslově zavedená technologie uplatňovaná nejčastěji při kalení
forem. Zejména rozvoj diodových laserů v posledních letech z ní udělal konkurenceschopnou
metodu. Mezi její hlavní přednosti patří zejména
rychlost kalení (malá oxidace povrchu, úzká teplem ovlivněná oblast), snadná regulace teploty
(rovnoměrná tvrdost), malé objemové změny,
vyšší tvrdost a jemnozrnnější struktura. Proto se
zdá laserové kalení perspektivní i při kalení ozubení. Příspěvek přináší poznatky z praktických
průmyslových aplikací laseru při kalení ozubených kol ve firmě MATEX PM.
Při transformačním zpevňování dochází ke změnám krystalové mřížky a s tím spojeným objemovým změnám. Vznikající martenzit má asi o 4%
větší objem, nárůst objemu ovlivňuje i obsah
uhlíku, nebo tloušťka kalené vrstvy. Objemové
změny po laserovém kalení do hloubky 2 mm
u materiálu C45 vykazují nárůst o 0,01 mm, což
obvykle spadá do tolerancí i bez následného
broušení.
TriboTechnika
Příklady aplikací
V případě kalení ozubení s malou tloušťkou stěny
hrozí nebezpečí deformace od vnitřního pnutí. Nebezpečí je tím větší, čím větší je vnesené teplo. Příkladem je kolo pro důlní rypadlo z materiálu 42CrMo4
se stěnou cca 100 mm. Kolo s vnitřním ozubením
o průměru 8 metrů, složené ze 6 segmentů bylo laserově kaleno. Případná deformace by znamenala,
že nebude možné díly spasovat k sobě. K deformaci
tvaru naštěstí nedošlo.
Dalším případem je ozubení převodovky pro důlní
rypadlo z materiálu GS25CrMo4LV. Při indukčním
kalení došlo ke vzniku trhlin u všech 3 kol. I přes
veškerou opatrnost nově vyrobená kola po indukci opět popraskala, proto bylo přistoupeno ke kalení laserem. To proběhlo bez defektů, což potvrdily
provedené NDT zkoušky a převodovka již několik
let spolehlivě pracuje.
Srovnání deformací po indukčním a laserovém kalení
lze dobře porovnat u vodících list používaných při
výrobě obráběcích strojů. Průřez lišt bývá 70x70mm,
délka 1 metr, ozubení bývá šikmé. Jsou vyráběné
z tvářeného materiálu 37Cr4 a objemově zušlechtěné. Po indukčním kalení dosahuje průhyb až 15 mm.
Zborcení do vrtule (díky šikmému ozubení) zhoršuje
možnost následného rovnání za tepla. Deformace
po kalení laserem se pohybuje běžně do 0,3 mm,
což je v toleranci přídavků na obrábění a rovnání
tím odpadá.
Problémy s trhlinami se vyskytují při kalení velkých
kol o hmotnosti 5 tun pro větrné elektrárny z materiálu GS25CrMo4LV. Po indukčním kalení jsou na povrchu této oceli často indikovány NDT četné pnuťové trhliny. Ani v tomto případě po kalení laserovým
paprskem nebyly nikdy kapilární zkouškou nalezeny
povrchové trhliny.
Je třeba si uvědomit základní rozdíl mezi kalením
indukčním a laserovým paprskem. Indukční ohřev
je pomalejší, takže dochází k teplotnímu ovlivnění
většího objemu okolního materiálu (mezi teplotami
A1 a A3). K ochlazování dochází z povrchu (který
je nejteplejší) sprchováním vodou, polymerní suspenzí, olejem apod. Tím na povrchu vznikají velká
transformační pnutí, vedoucí ke vzniku trhlin. Oproti
tomu při ohřevu laserovým paprskem je teplotně
ovlivněná oblast úzká a především k odvodu tepla
dochází vedením do „studeného” kovu ozubeného kola. A tento přestup se děje v nejstudenějším
místě těsně nad A3 a nikoli na nejteplejším povrchu. Tím jsou redukovány zbytková pnutí a nedochází ke vzniku trhlin. Zároveň vzniká jemnozrnná
martenzitická mikrostruktura, lépe odolávající cyklickému zatěžování a tím i únavovému poškození.
Příznivá je i přítomnost tlakových pnutí v povrchových oblastech.
Závěr
Laserové kalení ozubených kol je perspektivní
metodou při jejich výrobě. S výhodou se uplatňují klasické přednosti laserového kalení jako
jsou malé deformace, rovnoměrná tvrdost, vysoká produktivita a opakovatelnost, snadná automatizace. Malé objemové změny a nízká oxidace kaleného povrchu v řadě případů odstraňují
nutnost konečného broušení. Jistým omezením
je vznik překryvů jednotlivých stop, ve kterých
díky popuštění předchozí stopy dochází k poklesu tvrdosti. Možná právě tato měkčí místa kompenzují zbytková pnutí a tím nedochází ke vzniku
trhlin u materiálů citlivých na jejich vznik po indukčním kalení.
Stanislav Němeček
Tomáš Mužík
MATEX PM s.r.o.,
Morseova 5, 301 00 Plzeň
www.matexpm.com
english abstract
Laser hardening achieves higher heating and quenching rates than other surface hardening
methods. High heating rate minimizes the risk of degradation of the underlying material. Selfquenching is based on removing the heat from the surface into the part’s core by conduction,
instead of the conventional cooling by water spray. Gear wheels, which tend to exhibit numerous cracks upon induction hardening, do not crack during laser hardening. Fine microstructure
enhances fatigue resistance of parts operating under dynamic loads. This process produces
hardened gear wheels with long life.
45
2/2013
2/2013
TriboTechnika
Výroba přesných
plochých kovových dílů
Technologie chemické frézování (leptání) a electroforming (elektrolytické pokovování)
umožňují výrobu tenkých plochých kovových dílů s velkou přesností. Lze na nich lokálně
snížit tloušťku, vytvořit tvarově složité i rozměrově malé objekty v libovolném počtu
a to v sériích jeden až desetitisíce kusů ve velmi přijatelné ceně. Vše závisí na požadovaných přesnostech, sériích a materiálu.
Některé tyto díly je obtížné a drahé
vytvořit jinými metodami. Najdou
využití při výrobě polovodičů a elektroniky, v automobilovém průmyslu,
ve strojírenství, zdravotnictví, letectví, kosmonautice, vojenské technice,
optice a dalších oblastech průmyslu.
Příklady: SMT planžety, mosazné či
měděné propojovací pásky, elektrické kontakty, podložky, chladiče, stínící masky, RF / EMI stínění, těsnění,
filtrační sítka, inkrementální snímače,
kryty a skříně výrobků včetně zaleptání ohýbacích drážek, štítky, pružiny,
šperky, kolimační matrice, filtrační
sítka, hodinářské díly, krabičky, čelní panely …
Výroba probíhá dvěmi metodami: Chemické frézování (leptání)
a Electroforming (elektrolytické pokovování).
Chemické frézování : Povrch materiálu (nerezový plech) se chemicky vyčistí a nanese se na něj vrstva
fotocitlivého rezistu. Přes filmovou
matrici nebo digitálně se fotorezist
exponuje kolimovaným UV zářením,
čím se vytvoří výsledný motiv výrobku. Poté následuje vyvolání, leptání
nezakrytých míst, odstranění fotorezistu a měření požadovaných tolerancí. Lze docílit ± 25 μm. Je to destruktivní výrobní metoda, při níž se
odleptá materiál, který na dílu nemá
být (obr. 1).
Electroforming : Nerezový nosný
plech se chemicky vyčistí a nanese
46
Obr. 1 Nerezový plech s mnoha tvarově složitými objekty
na něj vrstva fotorezistu v tloušťce požadované výsledné síly plechu. Přes filmovou matrici
nebo digitálně se fotorezist exponuje kolimovaným UV zářením, čím se vytvoří výsledný motiv výrobku z niklu tvrdosti cca 600 Hv. Poté následuje vyvolání a galvanické pokovení niklem,
který okopíruje motiv a v místě fotorezistu zůstanou otvory. Vše pracuje na molekulární úrovni
Obr. 2 Niklový výrobek s velmi tenkými stěnami
TriboTechnika
s odchylkou cca 2 μm, výsledný díl je proto velmi
přesný a hladký. Následuje odstranění fotorezistu a přesné měření požadovaných tolerancí. Lze
docílit ± 12,5 μm. Je to nedestruktivní výrobní
metoda, při níž se vynáší pouze materiál, který
na výrobku zůstane (obr. 2).
Kovy : (pro chemické frézování) měď, mosaz, nikl,
železo, nerez, hliník, zinek, titanzinek, fosforbronz,
Alpaka, vanad, chrom, olovo, molybden …
Materiál : tloušťka 0,05 mm – 2 mm, výsledný rozměr 584 x 736 mm.
Velikosti objektů : od 150 μm, precizní od 75 μm
(podle tloušťky plechu).
Přesnosti : běžné ± 25 μm, precizní ± 12,5 μm.
Výhody :
· rovinnost: materiál nedostává tepelné ani mechanické pnutí, zůstane tedy zcela rovný.
· poškození: opracováním nevznikají žádné otřepy,
hrany jsou už z výroby velmi hladké a to i na stěnách otvorů, není nutná další úprava.
· příprava: k výrobě není nutný žádný nástroj, podklady pro výrobu jsou poměrně levné - je to jen
precizní příprava dat. Proto díl lze vyrobit velmi
rychle, i tentýž den zadání do výroby.
· různorodost: lze obrábět kovy s různými tvrdostmi (50 – 700 Hv) a vlastnostmi - např.
·
·
·
·
·
·
·
křehké, které lisováním praskají či měkké, které se deformují. Opracováním se nemění parametry kovu, kvalita ani přesnost, protože jej
nic neovlivňuje.
reliéf: lze lokálně snížit tloušťku až na 2/3
původní tloušťky, což je jinými metodami
obtížně vyrobitelné, tedy víceúrovňové díly.
Využití je třeba pro naleptané drážky pro
ohýbání.
složitost: lze vytvářet i velké množství objektů,
tvarově jakkoli složité v jednom výrobním cyklu.
preciznost: lze použít i materiál s velmi přesnou
tolerancí tloušťky, kterou opracování nijak neovlivní, cca ± 3 μm.
čistota: výrobní proces je velmi čistý, vyrobený
díl není kontaminován oleji, třískami ani jinými
nečistotami.
miniaturizace: lze vyrobit velmi malý průměr
objektů od 75 μm.
produktivita: především při větších sériích lze
docílit velké efektivity výroby, což má vliv na nízkou cenu, i kusové záležitosti jsou však cenově
přijatelné. Proto lze díl velmi rychle modifikovat a vyrobit jiné provedení.
potisk: díl lze i barvit, tisknout sítotiskem, chemicky i jinými metodami.
Povlakové materiály řady Delta Seal
jako Top-coaty pro zinkolamelové povlaky
Povlaky Delta Seal jsou organické epoxy-fenolické vysoce zesíťované pryskyřice, které
se v tloušťkách 4-10 µm používají jako Top-Coaty (vrchní krycí povlak) na podkladové
vrstvy zinkolamelových povlaků Delta Tone 9000, Delta Protekt KL 100, na podklady z galvanického Zn, popř. Zn/Ni, používají jako utěsňovací povlaky na díly z nerezových ocelí,
dále na díly ze zinku a hliníku, popř. jejich slitin, možné i povlakování dílů za slitin hořčíku.
Hlavní funkce povlaků Delta Seal:
· zvýšení korozní odolnosti při zkouškách v solné
mlze, zpomalují vznik bílé koroze zinku
· zvýšení korozní odolnosti při zkoušce oxidem siřičitým dle ISO 6988 (Kesternichův test) až do 15
cyklů
· zabránění vzniku kontaktní koroze – povlak je
nevodivý
· zvýšení odolnosti vůči automobilovým provozním kapalinám, dále vůči zásadám i kyselinám
· dlouhodobá teplotní odolnost 150 – 180 °C při
kombinaci se zinkolamelovými povlaky
· stálý součinitel tření pro závitové součásti
· barevné odlišení – základní barvy jsou stříbrná a černá, na vyžádání jsou možné další, např.
modrá, zelená, červená atd.
Povlaky Delta Seal stříbrný a černý (verze GZ s přídavkem maziva PTFE) jsou schváleny pro styk s potravinami a pitnou vodou.
Jiří Boháček
47
2/2013
2/2013
TriboTechnika
Povrchové úpravy spojovacích součástí
Povrchové úpravy spojovacích součástí jsou prováděny různými technologiemi v závislosti
na velikosti prvků i na předpokládaných podmínkách použití.
Obvykle se jedná o kovové povlaky:
- elektrolytické povlaky zinku nebo
slitin zinku s různými dodatečnými úpravami používané především v automobilovém průmyslu,
elektronice a obdobných aplikacích, obvykle se jedná o šrouby
a matice s menšími rozměry,
- žárové povlaky zinku zhotovené
ponorem v tavenině nebo difúzně používané ve stavebnictví, obvykle se jedná o šrouby a matice
s většími rozměry,
- mikrolamelové povlaky zinku
nebo zinku s hliníkem používané jako alternativa k elektrolytickým zinkovým povlakům.
Dalšími alternativami jsou součásti
s různými povlaky z plastů nebo je
zvýšené protikorozní odolnosti spojovacích součástí dosaženo použitím
šroubů a matic z korozivzdorné oceli.
Použití spojovacích součástí z korozivzdorné oceli 1.4301 (A2) nebo 1.4401
(A4) ale může být příčinou zvýšeného
korozního napadení povrchu v okolí
spoje v případě vzniku galvanického
článku – bimetalické koroze. Přesto,
že je toto zvýšené korozní napadení
omezeno na malou plochu (cca 50 m
od spoje) může mít závažné následky. Velmi obvyklý je případ použití
spojovacích součástí z korozivzdorné oceli pro žárově zinkované konstrukční díly (obr. 1). V tomto případě
v prvé fázi dochází k zvýšení korozní
rychlosti koroze zinkového povlaku,
Obr. 1 Příklad bimetalické koroze šroubů z korozivzdorné oceli
použitých pro spojení žárově zinkovaných dílů
48
a následně po jeho odkorodování zase vzniká článek
uhlíková ocel-korozivzdorná ocel, kdy zvýšenou korozní rychlostí koroduje korozivzdorná ocel.
V případě povrchových úprav spojovacích součástí zinkovými povlaky, je základním parametrem jejich korozní odolnosti tloušťka a kvalita zinkového
povlaku. Zinkové povlaky obvykle korodují rovnoměrně v celé ploše povrchu rychlostí odpovídající
zinkový povlak zhotovený
žárovým ponorem
zinkový difuzní povlak
Obr. 2 Defekty v zinkových povlacích
korozní agresivitě prostředí. Protože jsou u spojovacích součástí zinkové povlaky obvykle nanášeny
bubnovou technologií s následným odstředěním,
je jejich kvalita při této aplikační technologii velmi
ovlivněna mechanickými vlivy (obr. 2). V povlacích se
vyskytují trhliny a další defekty, které následně snižují korozní odolnost povlaků, protože často dochází
ke korozi podkladové oceli v místech takovýchto defektů dříve, než dojde k výraznému snížení tloušťky
zinkových povlaků působením korozního prostředí.
Ve SVUOM s. r. o. jsou opakovaně prováděny urychlené laboratorní zkoušky korozní odolnosti zinkových
povlaků na spojovacích součástích, obvykle zkouškou neutrální solnou mlhou NSS podle ČSN EN ISO
9227 Korozní zkoušky v umělých atmosférách. Zkoušky
TriboTechnika
solnou mlhou. Srovnání korozní odolnosti žárových
zinkových povlaků zhotovených ponorem v tavenině
a difúzně na šroubech M 16 je uvedeno v Tabulce 1.
Tabulka 1 Hodnocené povlaky
typ zinkového
povlaku
žárový ponorový
difuzní
jsou částečně vymývány na vzdálenější a větší plochy
od místa defektu. Zanedbatelný rozdíl je výsledkem
vyšší tloušťky zinkového povlaku a pak především
nižšího výskytu defektů ve vrstvě zinkového povlaku.
průměr
maximální šířka
doba do koroze
rozsah koroze podkladové
(μm)
defektů (µm)
podkladové oceli (h)
oceli po 500 h NSS (%)
90
150
240
70
120
250
90
50
Oba tyto typy povlaku vytvářejí intermetalické slitiny mezi podkladovou ocelí a zinkovým povlakem –
rozdíl je ve složení fází zinkového povlaku:
- žárový zinkový povlak zhotovený ponorem v tavenině podle ČSN EN ISO 10684 Spojovací součásti – Žárové povlaky zinku nanášené ponorem
tvoří obvykle čtyři až tři slitinové fáze,
- difuzní zinkový povlak podle ČSN EN 13811 Sherardování - Zinkové difúzní povlaky na železných
výrobcích - Specifikace a ČSN EN ISO 14713-3 Zinkové povlaky – Směrnice a doporučení pro ochranu ocelových a litinových konstrukcí proti korozi – Část 3: Sherardování tvoří dvě slitinové fáze.
Poznámka: Hodnocení podle ČSN ČSN EN ISO 10289
Metody korozních zkoušek kovových a jiných anorganických povlaků na kovových podkladech –
Hodnocení vzorků a výrobků podrobených korozním zkouškám.
Podle ČSN EN 13811 by měla být korozní odolnost
difuzního povlaku s tloušťkou 25 µm min. 1000 h
ve zkoušce NSS (doba do vzniku korozních produktů
podkladové oceli). Po 500 h korozní zkoušky byl povrch obou zinkových povlaků pokrytý rovnoměrnou
objemnou vrstvou bílých korozních produktů zinku
se skvrnami červenohnědých korozních produktů
podkladové oceli (obr. 3). Korozní odolnost difuzního
povlaku zinku je srovnatelná s korozní odolností žárového zinkového povlaku. Ke vzniku korozního poškození podkladové oceli dochází u obou zinkových
povlaků především v místech trhlin a obdobných
defektů v povlacích (obr. 4). Korozní produkty oceli
trhlina v zinkovém povlaku
korozní produkty
zinkového povlaku
korozní produkty
podkladové oceli
Obr. 4 Metalografické hodnocení korozního napadení
zinkových povlaků
Korozní úbytky povlaku zinku po 500 h expozice
ve zkoušce NSS jsou cca 7 µm, což odpovídá cca
5 letům expozice v prostředí s korozní agresivitou
stupně C3 podle ČSN EN ISO 9223 Koroze kovů a slitin - Korozní agresivita atmosfér - Klasifikace, stanovení
a odhad a ČSN EN ISO 9224 Koroze kovů a slitin - Korozní agresivita atmosfér - Směrné hodnoty pro stupně
korozní agresivity. Prostředí s tímto stupněm korozní
agresivity pro zinek je na 80% území ČR [2], takže
lze předpokládat, že oba typy zinkových povlaků
budou zajišťovat ochranu spojovacích prvků minimálně po tuto dobu, i když se na šroubech a maticích mohou vyskytovat projevy koroze podkladové
oceli (Obrázek 5). Při tloušťkách povlaků cca 100 µm
je životnost min. 30 let s ohledem na typ a četnost
defektů v povlacích.
žárový povlak zinku
difuzní povlak zinku
Obr. 3 Korozní napadení zinkových povlaků na šroubech
po expozici 500 h ve zkoušce NSS
Obr. 5 Životnost zinkových povlaků
Příspěvek byl zpracován v rámci projektu MPO IF07/2010.
Text: Kateřina Kreislová, Alena Koukalová,
Markéta Paráková, Martina Jáglová
49
2/2013
2/2013
TriboTechnika
Tanátování a stabilizace
korozních produktů železa
Cílem následujícího článku je představit konverzní povrchovou úpravu, která může
poskytnout uplatnění při zvyšování odolnosti kovového povrchu proti abrazivnímu
opotřebení, zvyšováním jeho tvrdosti, nebo zvyšováním přilnavosti maziva. Tanátové konverzní povlaky jsou nedocenitelní pomocníci všech archeologů, restaurátorů
a muzeologů, ve snaze o stabilizaci nestálých korozních produktů železa a zachování
vypovídající hodnoty archeologických nálezů.
Mechanismus stabilizace korozních produktů je založen na jednoduchém principu tvorby málo
rozpustných komplexů taninu
s ionty železa. Taniny užívané
v aplikačních přípravcích jsou polyfenolické monomery či oligomery rostlinného původu, jejichž
schopnost vázat ionty těžkých
kovů a tvořit s nimi komplexy
chelátového typu byla prokázána již v roce 1936. Dále bylo prokázáno, že díky snadné oxidaci
fenolických skupin, patří taniny
mezi redukční činidla, schopná
částečně redukovat vrstvu korozních produktů na dvojmocné
železo. Vodné roztoky taninu obsahují ještě menší množství ethanolu (zvýšení smáčivosti) a kyseliny orthofosforečné. Kyseliny se
využívá k úpravě pH na hodnoty
přibližně 2,2-2,4, protože reakce
s korozními produkty je rychlejší, když je pracovní roztok dostatečně kyselý. Aplikační roztoky mohou ještě navíc obsahovat
přídavky malých množství dithioničitanu sodného (Na2S2O 4), který má jako silné redukční činidlo
ještě výraznější schopnost redukovat korozní produkty do oxidačního stavu +II.
Redukce korozních produktů
je v mechanismu tvorby tanátu
50
důležitý krok. Jednak při přechodu tuhých korozních produktů na nižší oxidační stav dochází snadněji k rozpouštění (uvolňování iontů Fe
do roztoku) a navíc je kinetika tvorby komplexů s dvojmocným železem výrazně rychlejší.
V dalším kroku jsou dvojmocné komplexy oxidovány vzdušným kyslíkem na trojmocné, které
jsou stabilnější a méně rozpustné.
Než dojde k vlastnímu využití aplikačního tanátového roztoku, je nezbytné provést mechanické očištění a odsolení železného historického předmětu. Zvláště v železných předmětech,
po dlouhá období uložených v zemi, se kumulují
stimulátory koroze (především chloridové anionty) v pórovitém povrchu korozních produktů.
Přítomné soli chloridů mohou tvořit nasycený
roztok i při velmi nízké relativní vlhkosti okolního vzduchu (i kolem 20 %) a následně může
dojít k další korozi kovového jádra předmětu
či dooxidování korozních produktů na vyšší
oxidační stav (tzv. výkvěty). Vlastní tanátování
se po této předúpravě nejčastěji provádí opakovaným nátěrem tuhým kartáčem, tak aby
se tanátovací směs dostala do všech štěrbin
a zároveň byla eliminována tvorba katodických
míst způsobujících vznik plynné formy vodíku
na jednom místě. Množství směsi by nemělo
být velké, ale dostačující a pokrývající rovnoměrně celou plochu restaurovaného předmětu. Tanátový povlak je možné nechat schnout
jak volně na vzduchu, tak v sušárně. Stabilitu
povlaku je možné zvýšit i tzv. vyzráním, kdy je
předmět exponován po dobu 1-3 dnů ve vlhké
atmosféře. Během této doby dochází k doreagování nezreagovaných molekul taninu a oxidaci
TriboTechnika
povlaku do stabilnější trojmocné formy vzdušným kyslíkem. Některé komerční lázně tanátu
obsahují speciální rozpouštědla, která zadržují
vodu a umožňují tak vyzrání povlaku i při aplikaci, kdy není možné zvýšit vlhkost okolního
prostředí (např. venkovní aplikace). Celý postup natírání roztokem taninu se může i několikrát opakovat. Na závěr je doporučováno
kartáčování nejčastěji silonovým kartáčem či
krátké otryskání povrchu předmětu balotinou
(skleněné kuličky) a oplach destilovanou vodou,
aby byly odstraněny nezreagované zbytky taninu z předmětu.
Vzniklá stabilizovaná vrstva tanátu železa poskytuje oproti původnímu zkorodovanému povrchu,
za podmínek vhodného uložení, dlouhodobou
ochranu ošetřených artefaktů proti korozním
procesům a může být vhodným základem pro
následující úpravu konzervačními nátěrovými
hmotami, především laky a mikrokrystalickými
Před:
Po tanátování:
Obr. 1. Vzhled restaurovaného předmětu (záštita samurajského meče) před a po tanátování
vosky. Obrázky dvou restaurovaných předmětů
jsou uvedeny na snímcích 1 a 2.
Významnou výhodou tanátování je snadná
aplikace tanátovacího roztoku opakovanými nátěry. Mezi nesporné nevýhody tohoto procesu stabilizace patří nízká stabilita
povlaku ve vlhkém prostředí oproti jiným
typům konverzních povlaků. Důvodem pro
používání tanátů v konzervování-restaurování je optické sjednocení vzhledu předmětu,
proto je v blízké budoucnosti nepravděpodobné, že by byly tanáty v konzervátorskorestaurátorské praxi nahrazeny modernějšími
a stabilnějšími, ale transparentními konverzními povlaky.
Obr. 2. Snímek nože po vyzvednutí archeologickém nálezu,
po mechanickém očištění a po stabilizaci korozních produktů
tanátováním
Ing. Petr Pokorný
Ing. Jan Stoulil, Ph.D.
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze,
Ústav kovových materiálů
a korozního inženýrství
51
2/2013
2/2013
TriboTechnika
Uplatnění nástroje jehlová zarážka
Vysokorychlostní stroje pro tváření za studena jsou skutečně přesná zařízení. K tomu, abyste
dostali maximum ze svého vybavení je důležité, a v některých případech i klíčové, být vybaven správnými nástroji. Podíváme se na dva způsoby jak dostat maximum z Vaší produkce.
Jehlová zarážka:
Jehlová zarážka (nebo brzda) je obvykle vytvořena v nástroji pro pomoc při přenosu mezi jednotlivými
fázemi procesu. Při běžné sekvenci
je tvářený díl držen uložením v dutině matrice. Když vyhazovač (neboli kickout) vysune díl z matrice, je
nutné aby byl přidržován zachytávačem nebo prsty. Pak je díl přenesen
na další stanici tváření a svěrka musí
přenechat kontrolu opět další části
matrice. „Předání” dílu mezi prsty
svěrky a matricí je místem, kde má
svoji důležitou funkci jehlová brzda.
Kontrola kusu je předána zpět nástroji
buď zatlačením dílu mezi prsty do dutiny matrice, nebo musí být díl přechodně pověšen do vzduchu mezi trn
nástroje a trn matrice. Jakmile je pověšen (obr. 1), prsty svěrky se mohou
otevřín a uvolnit cestu přiblížijícímu se
nástroji. Pokud není udržena potřebná síla brzdného systému, není možné udržet díl ve správné pozici. Když
se toto stane, díl buď spadne nebo
se vychýlí a bude tvářen mimo svoji
osu. Takový „částečný úder” obvykle
Prst svěrky v pozici otevřeno
Nástroj
systém
jehlové
brzdy
padlý díl
kompletní
nástroj
čelo
matrice
Obr. 1 Osové založení pomocí jehlové brzdy pro zabezpečení
kontroly dílu při vysokorychlostním transferu
52
zastaví stroj a zahlásí chybu na monitorovacím zařízení. Často přitom dochází k poškození tvářecích
nástrojů nebo komponentů transferu. To způsobuje produkční ztráty a zvýšené náklady na nástroje.
V minulosti byly používané různé plastické a nylonové materiály pro vytvoření jehlové brzdy. Někdy
byly používané i jako samotné komponenty pružení. Systém tváření za studena, stejně tak jako teplo
vzniklé třením brzdového systému, posouvá tepelné
hranice za limity nylonu a plastů. Jakmile jsou tyto
materiály vystaveny nadměrnému teplu, měknou
a ztrácejí pevnost, což vede v důsledku ke ztrátě
osového tlaku. Cívkové pružiny také představují
problém kvůli fyzicky omezujícím požadavkům. Ty
vyžadují malé pružiny s dostatečnou silou pro tento
účel. Obsluha stroje je nucena k přetahování těchto
pružin a jejich pevnému stlačení, což vede k dvěma
důsledkům – zničeným pružinám a nemožnosti nastavení z důvodu omezeného rozsahu nastavení.
Nový system jehlové brzdy eliminuje nastavování
pomocí závitů a dává potřebnou sílu pro přidržení
a kontrolu dílu. Uživatelé hlásili nápadně zlepšenou konzistentnost, nastavitelnoust a spolehlivost
v porovnání s původním řešením. Dříve byla obsluha stroje zvyklá nastavit starší brzdy příliš na tvrdo,
protože věděla, že rychle ztratí tlak. To zhoršilo vyzvedávání dílu nebo zadírání trnu brzdy v hrdle.
Tento nový design jehlové brzdy dovoluje udržovat tlak po celou dlouhou dobu životnosti a nastavit vhodný tlak oproti příliš velkému tlaku staršího
systému. Jednoduchý válcovitý „puk” z chromwolframové oceli maximalizuje kontaktní plochu a zároveň snižuje poškozující tlak na pohyblivý pin. Tato
vlastnost, zároveň s menšími změnami materiálu
a tvrdosti, eliminuje problem odírání komponent
nástrojů brzdného systému.
Multiaxiální tváření:
Jedná se o metodu segmentovaného obrábění pro
formování vrubů, rýh, svodů a mnohonásobného
překlápění vyráběného kusu. Dříve byly předpínací
pružiny v sestavě matrice umisťovány přímo do vývrtů v matrici. Takto omezený prostor dramaticky
TriboTechnika
limitoval předpětí pro držení segmentů. Pokud nejsou segmenty drženy v pozici, objeví se na finálním
výrobku neshodné prvky, kuželovité deformace
a paprsčitá poškození. Vzhledem k omezení velikosti
vývrtů v matrici jsou nutně nástroje pouze malou
součástí stroje, který musí být velikostně naddimenzovaný, aby vytvořil dostatečný tlak.
Obr. 2
NME vynalezlo modulární odstranitelný matricový
blok pro FORMAX®, který může být vybaven tzv.
pákovým mechanizmem se vzduchovou pružinou,
což dramaticky zvyšuje předpěťovou sílu na posuvných dílech matrice. Toto zesílení umožňuje zvýšit
velikost, kvalitu a rozměrovou stálost dosažitelnou
na dnešních strojích.
Několik příkladů těchto segmentovaných nástrojů
a dílů vyráběných pomocí rotace v různých osách
(obr. 2):
● díl 1 byl běžně vyráběn při 75ppm na 25mm
stroji, ale nyní při 150ppm na 16mm stroji
● díl 2 byl vyráběn na 14mm stroji, nyní může být
vyráběn o 30% rychleji na menším stroji
● díl 3 nebylo běžně možné vyrobit, nyní to proveditelné je
● díl 4 byl vyráběn z plného materiálu, ale díky
vyššímu tlaku pružin je možné jej vyrobit v děrované konfiguraci
● díl 5 používá rotaci dílu pro vertikální uložení
a založení do dutiny
● díl 6 může být otočen, uchycen velkou silou do posuvného nástroje a tvářen kompletně bez odpadu
● díl 7 lze vyrábět z normálního drátu ve srovnání
s drahým tvarovým obráběním
Využití toho nejlepšího v oboru strojů a nástrojů je
klíčem k Vašemu úspěchu. Podívejte se na www.
nationalmachinery.com pro více informací.
Jerry L. Bupp
53
2/2013
2/2013
TriboTechnika
Celostátní aktiv galvanizérů
Tuzemská konference Celostátní aktiv galvanizérů se každoročně pořádá první únorové
úterý v Jihlavě. Nejinak tomu bylo i v letošním roce 2013, kdy se v Kraji Vysočina konal
již čtyřicátý šestý ročník. Tradičním poutním místem všech povrchářů je hotel Gustav
Mahler, situovaný poblíž jihlavského Masarykova náměstí.
46. ročník Celostátního aktivu galvanizérů přivítal 165 osob zastupujících 78 institucí. Z významných firem
z pohledu povrchových úprav byly
zastoupeny již tradičně MacDermid,
Enthone, Pragochema a mnohé další.
Tyto společnosti prezentovaly své
služby a výrobky ve 27 výstavních
stáncích. Výstavu firem přijeli podpořit i zástupci dvou odborných časopisů: TriboTechnika a Strojárstvo/
Strojírenství. Akademickou půdu
reprezentovala Fakulta chemické
technologie VŠCHT v Praze a Fakulta
strojní, jak z VŠB-TU Ostrava, tak z ČVUT
Praha. Podle vzoru Asociace korozních inženýrů se rovněž výbor ČSPÚ
rozhodl pro letošní rok na své „domovské“ konferenci otevřít posterovou sekci. Snaha o zvýšení zájmu
studentů a nabídka možnosti prezentace jejich výzkumu v oblasti
povrchových úprav se však setkala
pouze s rozpačitou odezvou. Výsledkem byl pouze skromný počet vyvěšených posterů. Členové výboru
ale doufají, že účast studentů, studujících nejen v doktorských, ale
i v magisterských a bakalářských
Obr. 1 Zaplněný konferenční sál 1. přednáškový den 46.
Celostátního aktivu galvanizérů
54
příbuzných studijních programech, postupně
na této konferenci poroste.
Nosné téma letošního aktivu galvanizérů určil přípravný výbor České společnosti pro povrchové
úpravy: „Rozvoj povrchových úprav po roce 2012“.
Úterního úvodního slova se před blokem dopoledních přednášek ujal prezident České společnosti
pro povrchové úpravy Ladislav Obr a následně
k organizačním věcem promluvila tajemnice společnosti paní Drahomíra Majerová. Úvodní slovo
při zahájení převzal také 1. náměstek hejtmana
Kraje Vysočina Vladimír Novotný a náměstek jihlavského primátora Petr Pospíchal, kteří jednohlasně
poděkovali společnosti za volbu místa konání konference v jejich krajském městě a pozvali všechny
účastníky konference na návštěvu mnohých zajímavých míst v kraji.
Mezi poutavé příspěvky patřila například přednáška
pana Petra Szelaga (Pragochema Praha): ,,Specifikace odmašťovacích lázní čištěných mikrofiltrací“,
pana Miroslava Valeše (VZLÚ, Praha): „Kompozitní
povlak zinek-teflon“ a v neposlední řadě paní Kateřiny Kreislové (SVÚOM, Praha): „Defekty v přilnavosti elektrolytických povlaků“ a samozřejmě mnohé
další. Osobním přínosem pro mne bylo vyslechnutí přednášky pana Josefa Trčky (VOP CZ s.p.
Brno) na téma: „Difúze železa do elektrolyticky
vyloučených zinkových povlaků“. Pro provozovatele galvanoven byla jistě podnětná přednáška
pana Jindřicha Kuběny: „Co je třeba hlídat k dosažení optimální kvality vypouštěné odpadní vody“.
Zároveň byli na tomto ročníku aktivu galvanizérů
morálně oceněni odborníci za celoživotní přínos
do oblasti povrchových úprav. V letošním roce si
pamětní medaili z Jihlavy odvezli pan Viktor Kreibich, (ČVUT FS, Praha), Miroslav Mohyla (VŠB-TU
Ostrava) a Pavel Nejedlý (GES s.r.o. Praha).
V závěru prvního konferenčního dne nejen ústy paní
Hany Markové (ABF a.s. Praha) bych chtěl všechny
čtenáře pravidelníku Koroze a ochrana materiálu pozvat na 7. mezinárodní veletrh povrchových úprav
a finálních technologií FOR SURFACE, který se bude
TriboTechnika
konat 23.-25. 4. 2013. Odborným garantem veletrhu
je mimo jiné Asociace korozních inženýrů a Česká
společnost pro povrchové úpravy. Obě významné
sdružující organizace budou sdílet společný stánek.
Večer po prvním přednáškovém dni byl opět věnován především odborným diskuzím nad dobrým jídlem a sklenkou kvalitního moravského vína
ze sklípků tamních vinařů. Studenti i jejich vedoucí
z řad akademických pracovníků si zde nyní v ryze
přátelském duchu vyměňovali poznatky s technologickými pracovníky z praxe a dlouze diskutovali
možné aplikační možnosti plynoucí ze závěrů jejich
výzkumných prací.
Druhý den přinesl další zajímavé přednášky: „Dodatečné úpravy oxidovaného hliníku“, kterou přednesl prezident Slovenské společnosti pro povrchové
úpravy Ján Híveš, „Vady žárových zinkových povlaků“ od pana Vlastimila Kuklíka (Wiegel, Žebrák)
a nechyběla ani přednáška o problematice čištění
odpadních vod z galvanizoven „Vodní hospodářství předúprav povrchů“ od Tomáše Fuky (Techneco, Praha). Celkový počet proběhlých odborných
přednášek byl 26.
Aktiv galvanizérů byl ukončen exkurzí do Centra
Excelence ÚTAM AV ČR umístěného v Telči.
Obr. 2 Nositelé letošní pamětní medaile za přínos v povrchových
úpravách s prezidentem ČSPÚ Ladislavem Obrem.
Podobně jako předcházející Workshop „Protikorozní
ochrana a její provázanost v průmyslu“, tak také 46.
Celostátní aktiv galvanizérů přinesl mnoho témat
k zamyšlení. Podnětnost jednotlivých prezentací
šla odečíst z vášnivých diskuzí vzájemně osamocených skupin odborníků, které byly vždy ukončeny
úsměvem a upřímným podáním ruky.
Slunná Jihlava se středečního odpoledne rozloučila
s posledními účastníky aktivu a hotel Gustav Mahler
a jeho konferenční sál se pro povrcháře tímto
uzavřel. Nejpozději za rok zase na shledanou.
Petr Pokorný
Ohlédnutí za konferencí
Projektování a provoz
povrchových úprav
Tradiční, pražská březnová konference
v hotelu Pyramida bývá předzvěstí jara,
ale 13. a 14. březen letošního roku jaro
příliš nepřipomínal. Přesto všichni dojeli na jednání vzdor sněhu na silnicích
v pořádku.
Jako každoročně prezentace firem a odborné
přednášky přinesly novinky o technologiích, zařízeních povrchových úprav, aplikacích nátěrových
hmot, možnostech v úsporách energie, správné
přípravě povrchu, různých předúpravách, tryskání
suchým ledem, protikorozní ochraně, inovativní technologii čištění odpadních vod, robotizaci v lakovnách, zpracování plastů, restaurování
historických předmětů, aj.
Bez znalostí o nových předpisech, normách
v souvislosti s provozem povrchových úprav
by to nešlo. Legislativní oblasti byla tradičně věnována řada přednášek, k novému zákonu o ochraně ovzduší, odpadních vodách,
hygieně práce, bezpečnosti provozovaných
lakoven, osobních ochranných prostředcích
a preventivních protivýbuchových opatřeních.
Aktualizované informace účastníci oceňují
jako přínosné, neboť pomáhají vyvarovat se
chybám, nedostatkům ve výrobě, předcházet
event. postihu.
Velký zájem vyvolala úvodní přednáška
Prof. Ing. P. Nováka (VŠCHT, Praha) „Bludy, omyly
a polopravdy v korozi kovů“. Přednášející uváděl
příklady častých nesprávných odpovědí a citací, elektrochemických „bludů“. Uvedl, že je asi
200 různých typů korozivzdorných ocelí a jejich korozní odolnost je rozdílná. Korozní problémy jsou spojeny buď s nesprávnou volbou
oceli, nesprávnou technologií zpracování nebo
úpravou povrchu. S tímto závěrem souzněly další odborné příspěvky.
Na závěr konference se konala exkurze do závodu LETOV Letecká výroba. Organizátory potěšila
na rozloučenou častá slova „ Na shledanou za rok
na jubilejní 40. konferenci Projektování a provoz
povrchových úprav.“
-red55
2/2013
TriboTechnika
Syntetické kompresorové oleje
Stlačený vzduch je jednou z hlavných foriem energie, a jeho produkcia je rozhodujúcou
pre mnohé výrobné zariadenia. Výroba stlačeného vzduchu sa uskutočňuje v kompresoroch. Správne mazanie kompresora je rozhodujúce pre zabezpečenie jeho vysokého
výkonu a spoľahlivého chodu.
Aby kompresorové oleje pracovali
efektívne, musia plniť celý rad funkcií – hlavne chladenie stlačeného
vzduchu, mazanie ložísk, ochranu
proti korózii a proti opotrebeniu. Je
nevyhnutné, aby oleje mali dobrú
schopnosť uvoľňovať v nich zachytený vzduch, mali veľmi nízku náchylnosť k peneniu a dobrú odolnosť voči oxidácii, ktorá spôsobuje
starnutie oleja.
Kompresorový olej nízkej kvality
skracuje životnosť kompresora. Lacný
kompresorový olej zníži kvalitu funkcií, ktoré má zabezpečiť. Dôsledkom
bude skrátenie intervalov výmeny
oleja, zníženie výkonu kompresoru,
nadmerný transport oleja v kompresore, blokovanie odlučovača oleja
a zvýšená nároky na údržbu.
Trendom je ústup od piestových
kompresorov, ktoré sú stále viac
nahradzovaní rotačnými, hlavne
skrutkového typu. Konštrukcia moderných skrutkových kompresorov
kladie vysoké nároky na mazací olej
vzhľadom na ťažké pracovné podmienky v kompresore. Výrobcovia
olejov preto vyvíjajú nové oleje,
schopné prekonať problémy založené na použití syntetických základových olejov.
Počas chodu skrutkového kompresora sa mazací olej dostane do tesného kontaktu s kyslíkom zo vzduchu. Oxidácia oleja je urýchlená
veľkými objemami vzduchu v kompresore a relatívne veľkou plochou
existujúcou vo vnútri skrutkového
kompresora. Teplotné špičky spôsobené vysokými tlakmi spôsobujú teplotné namáhanie oleja. Tieto
faktory pri súčasnom oxidačnom účinku spôsobujú
predčasné starnutie oleja.
Zistilo sa, že v uvedených podmienkach majú niektoré produkty na báze minerálneho oleja slabú odolnosť voči starnutiu, dôsledkom čoho je vznik škodlivých sprievodných produktov, ako koks a živice
alebo usadeniny podobné laku, ktoré zvyšujú riziko poškodenia ložísk alebo zablokovania filtrov
a znižujú tvorbu ochranného olejového filmu medzi
bokmi rotora. Dôsledkom sú poruchy drahých súčiastok, prestoje a neplánovaná údržba. Mazivá
na báze oleja, hlavne pri vysokých teplotách, majú
sklon k vyparovaniu ich prchavých zložiek, čím sa
zvyšuje viskozita a rastie znečistenie stlačeného
vzduchu olejovou hmlou.
Zo spomínaných dôvodov výrobcovia mazív začali presadzovať syntetické alternatívy. Firma Fuchs
vyvinula špeciálny vysoko výkonný rad RENOLIN
UNISYN, ktorá má pre výrobcov stlačeného vzduchu
veľa výhod. Použitie syntetických kompresorových
olejov hlavne pri vysokých teplotách, znižuje problémy spojené s minerálnymi olejmi a zabezpečuje
dlhú bezporuchovú prevádzku, prekračujúcu dĺžku
intervalov medzi normálnymi servisnými zásahmi.
Napríklad kým sa bežný kompresorový olej na minerálnej báze pre skrutkový kompresor vymieňa
po cca. 2 000 pracovných hodinách, kvalitný syntetický až po10 000 hodinách.
Syntetické kompresorové oleje nielenže zlepšujú výkon kompresoru, znižujú výpadky, náklady na údržbu, spotrebu a zvyšujú životnosť filtrov a ložísk, ale
majú nižší koeficient trenia, čo sa prejaví v nižšej
spotrebe energie a znížení prevádzkových nákladov. Použitie syntetických mazív sa stáva optimálnym riešením.
V minulosti bola prekážkou pri aplikácii syntetických olejov hlavne ich cena, avšak pridaná hodnota,
ktorú ich použitie prináša, prevyšuje rozdiel v cene.
Investícia do kvalitnejšieho syntetického oleja prináša dlhodobé výhody, ktoré jednoznačne výrazne
znížia celkové náklady.
Ing. Miroslav Kačmár
57
2/2013
2/2013
TriboTechnika
Sledování otěrových
kovů v mazacích olejích
Sledování znečištění průmyslových olejů je nedílnou součástí tribodiagnostiky, protože
velké množství poruch strojů má na svědomí právě znečištěný mazací olej. Analýzy
olejů neslouží jen k hodnocení stavu olejové náplně včetně stanoviska k dalšímu
provozování (např. provoz, filtrace, dodatečná aditivace), ale také k hodnocení stavu
opotřebení sledovaných částí strojního uzlu.
Dle analýzy přítomnosti otěrových
prvků v mazacím oleji, lze včas
podchytit blížící se poruchu, která
ve většině případů končí poměrně
rozsáhlým poškozením mnoha částí
zařízení. Například včas neodhalené poškození ložiska převodovky
má za následek poškození ozubení,
prasklou hřídel apod. Při sledování
technického stavu stroje je vhodným diagnostickým signálem zjištění, jaké množství a které částice
opotřebení jsou v oleji obsaženy.
To lze vysledovat různými metodami. Výběrem správné metody sledování otěrových částic lze blížící
se poruchy včas odhalit a zabránit
výraznějším škodám.
Metoda ICP-OES neboli emisní
spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem je stopová analytická metoda sloužící ke stanovení
obsahu stopových i významných
Graf: ukázka skokového nárůstu jednotlivých kovů
v mazacím oleji
koncentrací jednotlivých prvků
v analyzovaném vzorku oleje, kterou lze analyzovat většinu prvků
58
periodické soustavy a výsledkem je množství prvku
v mg/kg. Při určení, které prvky sledovat, je důležité zvážit ekonomické hledisko analýzy, tzn. zaměřit
Tabulka obecného doporučení
Převodovky
s ozubenými koly
Železo
Chrom
Olovo
Měď
Cín
Hliník
Hydraulické
obvody
Železo
Chrom
Olovo
Měď
Hliník
Val. ložiska
s ocelovou
klecí
Železo
Val. ložiska
s bronzovou
klecí
Železo
Měď
Cín
Hliník
Kluzná
ložiska
Železo
Olovo
Měď
Cín
se opravdu jen na ty prvky, které jsou dominantně
v třecích uzlech obsaženy. Toto může poskytnout
buď technická dokumentace výrobce nebo prvky
lze určit podle obecného doporučení.
Výsledky naměřeným hodnot lze vyhodnocovat
dvěmi způsoby
1. porovnat celkové hodnoty obsahu jednotlivých prvků s limitními hodnotami, které určí
technická dokumentace
2. změnou množství prvků v mazacím oleji
Druhá metoda je časově náročnější, ale poskytuje snáze dosažitelná data, protože ve většině
případů, výrobce ve svých doporučeních limitní
hodnoty otěrových prvků neudává. V postupu
vyhodnocení lze stanovit maximální hodnotu podílu na základě hodnoty předposledního měření
a srovnat vypočtené hodnoty s hodnotou stanovenou. Pokud je výsledná hodnota podílu větší
než stanovená hodnota, je rozdíl významný a lze
konstatovat, že je již množství prvků v oleji nebezpečné, respektive, že dochází k významnému
opotřebení sledovaných částí stroje.
Laboratoř KOMA Industry.
Česká
Českáspolečnost
společnost
propovrchové
povrchovéúpravy
úpravy
pro
Vás zve na
47.
galvanizérů
46. celostátní aktiv galvanizérů
Termín:
5. února
února2013
2014
Termín: 4.
5. a 6.
Místo konání:
konání:
Hotel Gustav Mahler,
Mahler,
Křížová ul. 4, Jihlava
Jihlava
Více
Víceinformací
informacíooaktivu
aktivuzískáte:
získáte:
PhDr. Drahomíra
PhDr.
DrahomíraMajerová,
Majerová,
Lesní 2946/5,
Lesní
2946/5,
586 03
03Jihlava
Jihlava
Tel.:
737346
346857,
857,
Tel.: 737
E-mail:
[email protected]
E-mail: [email protected]
Mediální
Mediální partner:
partner:
časopis TriboTechnika
TriboTechnika
časopis
TriboTechnika
2/2013
Download

ročník: VI. 2/2013 • cena 3 € •