ročník: V. • 4/2012 • cena 3 €
Aspekty opotrebenia rezného klina nástroja
Protikorózna ochrana
Živice v oleji – nepriateľ strojných zariadení
Foto: Benz GmbH Werkzeugsysteme
TriboTechnika
Vážení čitatelia,
v aktuálnom čísle TriboTechniky dominuje téma obrábanie kovov a všetko, čo s tým súvisí. Dôvod je
prostý. Výroba súčiastok trieskovým obrábaním je najtypickejšou technologickou operáciou strojárskej
výroby. Inšpiráciou je aj konštruktívna konfrontácia trieskové obrábanie verzus tvárnenie resp. lisovanie.
Tieto dva základné spôsoby výroby sa neustále predbiehajú a dokazujú svoju opodstatnenosť. Najmä
v 80-tých rokoch minulého storočia bolo cítiť silný tlak zo strany objemového tvárnenia a presného
lisovania a prudko sa rozvíjajúcej práškovej metalurgie. Boli dokonca aj naivné pokusy vyrábať jeden
z najušľachtilejších a najnáročnejších strojárskych výrobkov – valivé ložiská práškovou metalurgiou.
Hlavné argumenty proti trieskovému obrábaniu: je neefektívne, charakterizované nízkym využitím
materiálu a k tomu je neperspektívne z dôvodov potreby likvidácie chladiacich a rezných kvapalín, ale
najmä potrebou náročnej manipulácie s trieskami ekologicky .
Táto, do určitej miery oprávnená kritika, ale predovšetkým narastajúci ekonomický a ekologický spoločenský tlak vyburcoval obrábačov kovov a spôsobil doslova revolúciu v trieskovom obrábaní. Totálna
mobilizácia výskumných a vývojových kapacít v tejto a príbuzných oblastiach priniesla svoje ovocie. Dnes
možno konštatovať, že trieskové obrábanie má pevnú pozíciu v hierarchii technologických operácií
strojárskej výroby a nás teší, že je to najmä zásluhou ovládnutia tribológie rezného procesu. Najnovšie
poznatky pri štúdiu trenia pri kontakte rezný nástroj – obrobok a rezný nástroj - trieska umožnili až
5 násobné zvýšenie rezných rýchlosti, čo spolu s vývojom výkonných obrábacích strojov spôsobilo
nebývalé zvýšenie produktivity práce a presnosti výrobkov. Pokrok sa dosiahol predovšetkým
optimalizáciou geometrie rezných nástrojov, materiálov a ich povrchových úprav nanášaním oteru
vzdorných vrstiev, vývojom technologických kvapalín s vyššími úžitkovými vlastnosťami a zdokonalením
konštrukcie numericky riadených NC a CNC obrábacích centier s vysokým počtom stupňov voľnosti.
Vážení čitatelia, predchádzajúce riadky v žiadnom prípade nemožno chápať ako ódu na trieskové
obrábanie. Ide o konštatovanie, že momentálne je zrejme trieskové obrábanie o krok vpred pred svojim
súputníkom. To však vôbec neznačí spochybňovanie významu tzv. bez trieskových technológií, ako je tvárnenie či už za tepla alebo studena, lisovanie, prášková metalurgia. Práve naopak, uvedené základné technologické princípy si nekonkurujú, ale sa vzájomne doplňujú. Typickým príkladom je už spomínaná výroba
ložísk. Ťažko si dnes predstaviť túto náročnú strojársku výrobu bez jednej alebo druhej technológie. Naviac
v tomto prípade má tvárnenie oproti trieskovému obrábaniu jednu nie zanedbateľnú výhodu a tou je možnosť využitia spevnenia materiálu za studena a neprerušovanie vlákien ocele, čo podstatne zvyšuje dynamickú únosnosť valivých ložísk. Ale to už je téma pre odborníkov. Nás môže tešiť, že tribológia hrá v oboch
prípadoch významnú úlohu. Pri sústružení, frézovaní, vŕtaní, či brúsení, ale ani pri tvárnení resp. lisovaní
nemožno opomenúť trenie. Podobne ako v prípade rezných nástrojov, aj funkčné plochy súčasného lisovacieho a tvárniaceho náradia sú opatrené vhodnými povlakmi väčšinou na báze Ti – Ni, ktoré zvyšujú životnosť náradia a presnosť výrobkov a vytvárajú tak podmienky pre lepšie uplatnenie v procese výroby.
Ako vždy privítame širokú diskusiu na túto tému, ktorá veríme bude na všestranný prospech
redakcia časopisu TriboTechnika
Časopis TriboTechnika vydáva:
Vydavateľstvo Techpark, o. z.,registrácia vykonaná 22. 10. 2003
pod č. VVS/1–900/90–22538
Redakcia: TechPark, o. z., Pltnícka č. 4, 010 01 Žilina, Slovakia
Tel.: +421 41 500 16 56 – 8, Mobil: 0905 206 227
E–mail: [email protected], [email protected],
www.tribotechnika.sk
Šéfredaktorka: Ing. Dana Tretiníková, e-mail: [email protected]
PR a marketing: Mgr. Zuzana Augustínová, e-mail: [email protected]
Redakcia: Ladislav Repčík, e-mail: [email protected],
Grafika: Grafické štúdio vydavateľstva TechPark Žilina
Rozširuje: Vlastná distribučná sieť, MEDIA PRINT KAPA Bratislava
ISSN 1338–0524
3
4/2012
SLOVENSKÁ PLYNÁRENSKÁ AGENTÚRA, s.r.o.
SLOVENSKÝ PLYNÁRENSKÝ A NAFTOVÝ ZVÄZ
v spolupráci so
Slovenskou spoločnosťou pre tribológiu a tribotechniku
Asociáciou technickej diagnostiky SR
Vás pozývajú na workshop
TRIBOTECHNIKA a TRIBOLÓGIA
24. – 25. 09. 2012, hotel Slovakia Žilina
Progresívny prístup v systéme starostlivosti o technické zariadenia aplikáciou
tribotechniky, organizovaním techniky mazania a starostlivosťou o mazivá.
SPNZ a SPA, s. r. o. v spolupráci so Slovenskou spoločnosťou pre tribológiu a
tribotechniku a Asociáciou technických diagnostikov sa rozhodli, vzhľadom na
potrebu priemyselnej praxe v dňoch 24. a 25. septembra 2012 zorganizovať 1.
ročník workshopu na tému starostlivosti o tribotechnické zariadenia.
Kontaktná adresa:
SPA, s.r.o., Tatiana Škopková
Mlynské nivy 48, 821 09 Bratislava 2
E-mail: [email protected]
Uzávierka prihlášok : 17. 9. 2012
TriboTechnika
Obsah:
Sedem veľtrhov na MSV Brno............................................................................................................................................. 6
Aspekty opotrebenia rezného klina nástroja a vplyv
progresívnych technológií povlakovania na opotrebenie ............................................................................. 7, 8, 9
Tvrdé chrómovanie z produkce firmy BOMAX.................................................................................................... 10, 11
Systémy starostlivosti o olej v obtokovej filtrácii .............................................................................................. 12, 13
Trendy vo vývoji protikoróznej ochrany dutín karosérii automobilov ............................................... 14, 15, 16
Protikorózna ochrana - dôležitý faktor pre obrobok,
ako aj pre obrábací stroj.............................................................................................................................................. 16, 17
Oxalátování a tažení trub z korozivzdorných ocelí ........................................................................................... 18, 19
Nový modulární rychlovýměnný systém BENZ Solidfix®
snižuje přípravné časy a prostoje ................................................................................................................................. 20
Opotrebenie nástroja v podmienkach prerušovaného rezu ................................................................. 21, 22, 23
Využití manganatého fosfátování při usnadnění záběhu
točivých strojních součástí a snížení vlečného tření ..................................................................................... 24, 25
Směry dalšího vývoje tribotechnických laboratoří........................................................................................... 26, 27
S vodou miešateľné obrábacie kvapaliny – teória a prax ................................................................ 28, 29, 30, 31
Živice v oleji – nepriateľ strojných zariadení ................................................................................................ 32, 33, 34
Inovace produktů v oblasti frézování a soustružení ........................................................................................ 34, 35
Technologické hľadiská delenia materiálov
plazmovým a laserovým lúčom ................................................................................................................ 36, 37, 38, 39
Obtížně odmastitelná maziva ........................................................................................................................... 40, 41, 42
Možnosti stanovení antioxidantů v mazacích olejích .................................................................................... 42, 43
Paliva a biopaliva možnosti a rizika ................................................................................................................ 44, 45, 46
Aké bolo Národné fórum údržby 2012 ................................................................................................................. 46, 47
Stabilita mazacích olejov ............................................................................................................................. 48, 49, 50, 51
Analýza plastických maziv .................................................................................................................................. 52, 53, 54
Tribotechnika – konferencia ............................................................................................................................................ 54
Aplikace a diagnostika plastických maziv .................................................................................................... 55, 56, 57
Ohliadnutie za konferenciou Atotech ...........................................................................................................................58
Výrobný program:
-kovacie zápustky
-strižné nástroje
-prípravky (upínacie, vŕtacie, ...)
-kokily
-razidlá
-kalibre
-meracie prípravky
-ostatné strojárske dielce a súčiastky
ELBA, a. s. - Divízia nástrojáreň
ul. Československej armády 264/58
967 01 Kremnica
mobil: +421 905 421 382
telefón: +421 45 6704 334
e-mail: [email protected]
DIVÍZIA NÁSTROJÁREŇ
www.elba.sk
5
4/2012
4/2012
TriboTechnika
Sedem veľtrhov na MSV Brno
Tohtoročný medzinárodný strojársky veľtrh bude prebiehať v tradičnom septembrovom termíne, od 10. do 14. 9. spoločne s ním sa uskutoční ďalších šesť špecializovaných výstavných akcií: 8. medzinárodný veľtrh obrábacích a tvárniacich strojov IMT, 14. medzinárodný
zlievárenský veľtrh FOND-EX, 21. medzinárodný veľtrh zváracej techniky WELDING,
4. medzinárodný veľtrh technológií pre povrchové úpravy PROFINTECH, 3. medzinárodný
veľtrh plastov, pryže a kompozitov PLASTEX a 11. medzinárodný veľtrh prostriedkov osobnej
ochrany, bezpečnosti práce a pracovného prostredia INTERPROTEC.
Termínové spojenie MSV so špecializovanými technologickými
veľtrhmi nie je novinkou. V roku
2010 Veletrhy Brno reagovali na
vývoj ekonomiky i prezentovaných
brandží a spojenie sa osvedčilo.
Firmy, ktoré sa predtým zúčastňovali Medzinárodného strojárskeho
veľtrhu a špecializovaných projektov, privítali, možnosť vystavovať
iba raz v roku pred širokou odbornou klientelou. Spokojní boli aj
návštevníci, ktorí na jednom mieste nadviazali kontakty a získali všet-
6
ky potrebné informácie – od noviniek vo výrobných
technológiach cez výhodné ponuky od dodávateľov materiálov a komponentov až po problematiku
bezpečnosti práce, financovania alebo výskumu.
Slovenská účasť na MSV
Slovensko patrí, čo do počtu vystavovateľov, k najsilnešie zastúpeným krajinám. Po Nemecku
prichádza na brnianske výstavisko najviac firiem
práve zo Slovenska. Vlani sa na MSV prezentovalo
viac ako sedemdesiat slovenských vystavovateľov
vrátane firiem participujúcich na oficiálnej expozícii Ministerstva hospodárstva SR.
-red-
TriboTechnika
Aspekty opotrebenia rezného klina
nástroja a vplyv progresívnych
technológií povlakovania na opotrebenie
V TriboTechnike 3/2011 bol uverejnený tento článok v neprimerane skrátenej forme, za čo
sa autorovi ospravedlňujeme. Nasledujúci text pojednáva o téme v plnom rozsahu.
V posledných päťdesiatich rokoch bol výskum a vývoj smerovaný do oblasti zlepšovania
základných rezných materiálov a ich povlakov. Dnes si už žiadny progresívny rezný nástroj
pre trieskové obrábanie kovov, menovite jeho reznú časť, nemožno predstaviť bez kvalitného rezného materiálu. Pod pojmom “rezný materiál” potom rozumieme kvalitný tvrdokovový a povlakovaný substrát. Problematika tvrdokovových substrátov a samotných
tvrdých povlakov je predmetom neustáleho vývoja a výskumu.
Teoretické východiská
Proces odoberania triesky rezným
klinom (RK) nástroja je sprevádzaný uvoľnenou energiou, ktorej prejavená forma - teplo sa veľkou mierou podieľa na celkovej životnosti
nástroja. Značná časť tepla, ktoré
vzniká pri obrábaní je generovaná
trením odchádzajúcej triesky po
povrchu RK.
Navyše sily pôsobiace na rezný klin
majú tendenciu kolísať v závislosti
na štruktúre (nehomogenite) odoberaného materiálu, alebo v dôsledku prerušovaného rezu. Preto
sú pri vysokých teplotách definované nasledovné požiadavky na
rezný klin: tuhosť a pevnosť, húževnatosť, odolnosť proti opotrebeniu, vysoká tvrdosť.
Vo všeobecnosti možno predpokladať, že pri tvorení triesky sa
značná časť energie premení na
teplo a 80 % (závisí od rôznych faktorov, hlavne od reznej rýchlosti)
tejto tepelnej energie sa odvedie
z miesta rezu v trieske. Zvyšných
cca 20 % prechádza do rezného klina. Pri obrábaní “mäkkých” ocelí
môže táto teplota presiahnuť
550 °C, čo je napr. pre HSS (rýchlorezná oceľ) maximálne únosná
teplota pri zachovaní jej mechanických vlastností, menovite tvrdosti. Pri obrábaní tvrdých ocelí
kubickým nitridom bóru (CBN) bude dosahovať
táto teplota v mieste rezu hodnotu až do 1 000 °C.
Opotrebenie a životnosť nástroja
Opotrebenie nástroja môže nadobúdať tieto formy:
vyštrbenie hrany, obrúsenie hrany, ryha, kráter,
zásek, prasklina, lom-totálna deštrukcia.
Neexistuje jediná, všeobecne platná a akceptovaná
definícia životnosti. Životnosť RK musí byť vzťahovaná k obrábanému, ale aj k reznému materiálu.
Spôsob ako kvantifikovať životnosť RK je limita maximálne prípustného opotrebenia na chrbte RK, tzv.
Kritérium opotrebenia – VB, alebo VBmax.
Matematicky môže byť životnosť RK vyjadrená
nasledovnou Taylorovou rovnicou, ktorá je dobrým
matematickým priblížením pre skutočnú životnosť
RK nástroja.
VcTn = C
Všeobecnejšia forma tejto rovnice potom
nadobudne tvar:
, kde:
VCT n ´
apx f y =
C
Vc= rezná rýchlosť, T= životnosť, ap= hĺbka rezu,
f= posuv, x a y experimentálne získané konštanty ,
n a C experimentálne získané, alebo publikované
materiálové konštanty RK, obrobku a posuvu.
Z praktického hľadiska sa v konkrétnych podmienkach obrábania kovov podieľajú tri kľúčové aspekty
na zvyšovaní životnosti nástrojov: základný substrát, povlak a úprava povrchu povlaku. Tieto tri
aspekty, spolu s reznou geometriou RK nástroja
a polomerom zaoblenia reznej hrany, dovoľujú
výber z istých kombinácií a ich aplikovateľnosť pre
7
4/2012
4/2012
TriboTechnika
široké spektrum obrábaných materiálov pri spoľahlivom výkone a hospodárnom obrábaní.
Substrát
Kvôli aplikovateľnosti na širokej škále obrábaných
materiálov musia tvrdokovové nástroje zahŕňať
kombináciu pevnosti a húževnatosti. Výrobcovia
tvrdokovových rezných materiálov tak v skutočnosti môžu prispôsobiť substrát zmenou veľkosti
zrna volfrámu v rozsahu od 1 do 5 μm. Veľkosť
zrna tak hrá významnú úlohu pri dosiahnutí
požadovaného výkonu obrábania. Čím je frakcia
zrna jemnejšia, tým je základný substrát odolnejší
voči opotrebeniu a naopak. Jemnozrnné substráty
(submikrón) sú primárne určené pre vymeniteľné
rezné doštičky (VRD), ktoré sa používajú na
obrábanie húževnatých a tvrdých materiálov v leteckom priemysle ako sú titán, Inconel a vysoko
teplotné zliatiny.
Navyše, zmena obsahu kobaltu 6–12 %, má
priamy vplyv na mechanické vlastnosti substrátu.
Preto sa môže obsah a zloženie prispôsobiť požiadavkám konkrétnej aplikácie obrábania kovov,
pre požadované zvýšenie húževnatosti a odolnosti proti opotrebeniu.
Požadovaný výkon substrátu sa môže zvýšiť
obohatením povrchových vrstiev kobaltom, alebo
selektívne pridaním iných druhov legujúcich
prvkov do karbidu volfrámu, ako je titán karbid
(TiC), karbid tantalu (TaC), karbidu vanádu (VC)
a karbid nióbu (NbC).
Povrchová vrstva substrátu obohatená kobaltom
potom výrazne zvyšuje tuhosť reznej hrany, čo je
využívané pri aplikáciách prerušovaného obrábania.
Okrem toho je pri výbere vhodného substrátu pre
konkrétny materiál obrobku a konkrétne
požiadavky obrábania potrebné vziať do úvahy
päť ďalších vlastností substrátu: lomovú húževnatosť, šmykovú pevnosť, pevnosť v tlaku, tvrdosť
a odolnosť proti tepelným šokom.
Vývojoví inžinieri ISCAR-u upravili zloženie
substrátu v novom SUMO TEC substráte pre ďalšie
zvýšenie výkonu obrábania. Nové VRD určené pre
široké spektrum obrábaných materiálov majú väčšiu odolnosť proti plastickej deformácií, čo zmierňuje ďalší zdroj mikrotrhlín pri procese povlakovania. Úplne nový substrát tiež zvyšuje výkon pri
obrábaní liatin .
Tvrdé povlaky
Pri analýze vývoja povlakov v posledných rokoch
8
Obr. 1 CVD povlak s evidentnou mikrotrhlinou (vľavo), vpravo nový SUMO TEC povlak s upravenou hladkou plochou
je nárast dopytu nástrojov s PVD povlakom na
úkor CVD. Hrúbka CVD povlaku sa pohybuje
rozmedzí 5-15 μm, v porovnaní s PVD povlakom,
kde sa hrúbka pohybuje v rozmedzí 2 -6 μm.
Povlak CVD je aplikovaný na základný substrát pri
vysokých teplotách a pri chladnutí vzniká v povrchových vrstvách povlaku ťahové napätie, ktoré
je iniciátorom povrchových mikrotrhlín. Na rozdiel
od PVD povlaku, kde v interakcii so základným
substrátom vznikajú tlakové napätia . Každý z týchto faktorov má významný vplyv na životnosť reznej hrany pri kontinuálnom, alebo prerušovanom
obrábaní. V súčasnosti existujú nasledovné druhy
povlakov:
· Titan Nitrid (TiN) – univerzálny PVD povlak, vykazujúci značnú tvrdosť.
· Titan Carbon-Nitrid (TiCN) – povrchové vrstvy
nasýtené uhlíkom majú vplyv na tvrdosť povlaku
a nižší koeficient trenia po tomto povlaku.
· Titan Alumínium Nitrid (TiAlN alebo AlTiN) - obsahuje vrstvu oxidu hlinitého, ktorý poskytuje
vyššiu životnosť RK pri aplikáciách intenzívneho
vzniku tepla. Používajú sa hlavne pri obrábaní za
sucha a vysokorýchlostnom obrábaní.
· Chróm Nitrid (CRN) – veľmi vhodný pre aplikácie obrábaných materiálov, kde sa tvorí nárastok.
· Diamant – najlepšia voľba pre obrábanie neželezných materiálov. Zvlášť vhodné pre obrábanie
Obr. 2 PVD povlak s evidentným “kvapôčkovým povrchom”
(vpravo). Vľavo nový SUMO TEC povlak s hladkou plochou
TriboTechnika
grafitu, kompozitov s kovovou matricou, abrazívnych materiálov s vysokým obsahom kremíka
a hliníka a ďalších abrazívnych materiálov. Je absolútne nevhodný pre obrábanie ocele.
Praktické aplikácie
Firma ISCAR nedávno predstavila svoju 3P SUMO
TEC unikátnu úpravu povrchových vrstiev
povlakov, ktorá zlepšuje ich pevnosť, frikčné vlastnosti a odolnosť voči vylupovaniu PVD a CVD
povlakov. SUMO TEC technológia tak znižuje trenie
a tým aj potrebu energie pre oddelenie triesky
a zároveň zvyšuje odolnosť voči tvorbe nárastku.
Unikátny proces “popovlakovania” znižuje počet
mikrotrhlín na povrchu povlaku VRD pri chladnutí
v procese povlakovania spôsobom CVD (obr.1).
Podobne úprava povrchovej vrstvy odstraňuje
nežiadúce kvapôčky na povrchu povlaku, ktoré sú
tak typické pri procese PVD povlakovania.
V dôsledku tejto úpravy povrchu má povlak hladší
povrch, čo má za následok lepší sklz odchádzajúcej
triesky z miesta rezu, jej kontinuálny a neprerušovaný pohyb.
Obr. 3 Frikčné vlastnosti povlaku v mieste rezu v procese
obrábania
Vľavo (schematicky zobrazený) problematický,
trením brzdený a prerušovaný odchod triesky na
neupravenom tvrdom povlaku. Vpravo nový SUMO
TEC povlak s hladkou plochou a plynulým
odchodom triesky.
Ďalšou novinkou je DO-TEC, technológia úpravy
povrchovej vrstvy povlaku, ktorá zahŕňa TiAlN PVD
vrstvy na hornej vrstve MTCVD Al2O3 MTCVD. Táto
kombinácia ponúka užívateľovi niekoľko výhod,
ako je použitie stredných až vysokých rezných
rýchlostí pre rôzne druhy šedej liatiny pre vysoké
rezné rýchlosti s vysokou odolnosťou proti
opotrebovaniu .
Obr. 4. Porovnanie životnosti štandardného a SUMO TEC
povlaku
Úprava povrchu povlaku reznej hrany
Úprava povrchu reznej hrany v mnohých
prípadoch určuje rozdiel medzi úspešným
obrábaním a enormným opotrebením rezného
klina. Parametre pre honovanie sú závislé od
požiadaviek pre rôzne materiály obrobkov a rôzne
spôsoby obrábania. Napríklad, vysokorýchlostné
dokončovacie obrábanie ocelí si vyžaduje diametrálne odlišný povrch RK, ako pre hrubovanie.
Všeobecne platí, že úprava povrchovej vrstvy
honovaním je nutná pre kontinuálne obrábanie,
ale aj pre frézovanie väčšiny uhlíkových ocelí a liatin. Pre prerušovaný a ťažký rez je predpokladom
„T“ fazetka na reznej hrane.
Naproti tomu ostrá rezná hrana je potrebná pre
obrábanie nerezových ocelí, alebo vysokoteplotných zliatin a húževnatých materiálov. Podobnú
geometriu a leštením upravenú reznú hranu je
potrebné použiť pri efektívnom obrábaní hliníka.
Záver
Z uvedeného a tiež z obr. 4 vyplýva, že inovatívny
prístup firmy ISCAR v oblasti povlakov tvrdokovových nástrojov priniesol zlepšenie životnosti
vo všeobecnosti (pre rôzne spôsoby obrábania a
rôznych druhov obrábaných materiálov), od cca 25
do 75 % . Aby toto zlepšenie životnosti malo u koncového užívateľa aj náležitý ekonomický efekt, je
žiadúce zvýšenú životnosť nástroja transformovať
do vyšších technologických parametrov napr. vyššej reznej rýchlosti, alebo vyššieho posuvu.
Autor: Ing. Peter Ťapaj, Csc.
4/2012
4/2012
TriboTechnika
Tvrdé chrómovanie z produkce firmy BOMEX
Firma Bomex nabízí nanášení různých druhů povrchových vrstev v rozmanitých variantách na několik základních materiálů. V následujícím seriálu si postupne představíme
přehled nabízených technologií a možností povrchových úprav vzhledem k použitému
základnímu materiálu.
Tvrdé chromování je elektrochemický proces, používán k nanesení
vrstvy chromu na základní materiál. Tvrdé neboli průmyslové chromování se používá na částech kde
je potřeba především vysoké tvrdosti a otěruvzdornosti. Díky svým
vynikajícím vlastnostem se tvrdé chromování používá v mnoha různých aplikacích. Jednou z výhod tvrdého chromování je možnost nanášet silné vrstvy,
a proto se často používá na renovaci opotřebených
částí. Tvrdé chromování není vhodné jako náhrada
dekoračního chromování.
Vlastnosti povrchu
· Vysoká tvrdost: 850-1100 HV (66-70 HRC)
· Vysoká otěruvzdornost
· Dobrá korozní odolnost
· Nízký součinitel tření: tvrdý chrom s ocelí, statický
0.19
Vrstvy
· 5 µm – 1 mm
Rozměry dílů
· Délka až 2.7 m
· Maximální hmotnost 550 kg
Základní materiály
· Ocel
· Litina
· Některé druhy nerezových ocelí
· Mosaz
· Měď
Použití
Díky svým vlastnostem se tvrdé chromování používá ve velkém množství aplikací. Používá se na
nových i opotřebovaných dílech především pro
svou tvrdost a otěruvzdornost. Následující jsou
příklady jeho použití:
· Strojírenský průmysl: tyče a trubky hydraulických
válců, motorové hřídele, razidla, spinadla, ložiska
železničních kol, držáky, atd.
· Automobilový průmysl: díly do motorů a hnacích
ústrojí jako jsou pístní kroužky a ventily, tlumiče,
vzduchové podpěry, atd.
· Díly pro letecký, textilní, a papírenský průmysl,
formy pro gumárenský a plastikářský průmysl,
a mnoho dalších aplikací.
-red-
1
DOKONALÁ
KVALITA
POVRCHOVÝCH
ÚPRAV
CHEMICKÉ NIKLOVÁNÍ
TVRDÉ CHROMOVÁNÍ
ELOXOVÁNÍ
CÍNOVÁNÍ
ZINKOVÁNÍ
BOMEX - CZ s.r.o.
Jasenice 795
75501 Vsetín
Tel.: 00 420 571 803 363
Fax: 00 420 571 803 377
E-mail: [email protected]
www.bomex.cz
4/2012
TriboTechnika
Filtrujte účinně, jednoduše a levněji
unikátním systémem filtrace olejů
Olej bude čistší, sušší a prostý všech typů nečistot, a to vše obtokovou filtrací
s certifikovanými celulózovými filtračními vložkami. Hlavním důvodem špičkové kvality filtrace jsou CJC vysokoúčinné filtrační vložky s trojí funkcí. Pro
bližší porozumnění konceptu filtrů a jejich trojité účinnosti bude nutné přiblížit si funkční rozdíl mezi plnoprůtočnými a obtokovými filtry.
Plnoprůtočné (IN-LINE) filtry
Jsou obvykle konstruovány jako
vysoce kompaktní filtry, které musí
současně splňovat podmínky na
vysoký průtok oleje, kterého se
dosahuje použitím filtračního
materiálu značné porezity. Tyto filtry jsou současně neustále provozně přetěžovány. Z tohoto důvodu u nich dochází k únavě filtračního materiálu, který je poškozován
s tím, že se zvětšuje jeho poréznost. Stále větší částice nečistot –
kontaminátu pak procházejí okruhem strojním zařízením a jeho
množství se kumuluje a narůstá.
V praxi to znamená, že těmito filtry
zřídka může být dosažena optimální čistota oleje, kterou strojní
zařízení vyžadují díky velice nízkým tolerancím na hydraulických
komponentech.
Obtokové (OFF-LINE) filtry
Jsou jedinou alternativou, jak pri
zapojení k zásobníku oleje lze
zabránit nedokonalé filtraci a společně s filtrem zajistit vysokou čistotu oleje trvale. OFF-LINE filtry lze
použít pouze v režimu obtokového okruhu, který umožňuje
dokonalý průtok oleje filtračním
materiálem filtru s vysokou hustotou porézity. V zásade tento princip obtokové filtrace znamená, že
olej může proudit filtrem tak pomalu, aby i nejmenší částice kontaminátu byly zachyceny filtračním
materiálem.
12
Základní velikosti filtru 27/27 ( ø 27cm, výška 27 cm)
lze v CJC OFF-LINE filtračních jednotkách dle potřeby modulárně sestavovat s ohledem na množství
Filtrační vložky CJC řady B a BLA velikosti 15/25 a 27/27
pro OFF-LINE obtokovou filtracilubrikačních, hydraulických,
turbínových, převodových, honovacích a válcovacích olejů
oleje, které má být filtrováno. Vlastní konstrukce filtrů a technologické využití filtračního materiálu pak
zaručuje maximální, vysoce jemnou, hloubkovou filtraci a to znamená, že:
Veškeré částice větší než 0,8 um (mikron)
jsou CJC OFF-LINE filtry zadrženy
Pro informaci dále uvádíme: filtr velikosti 27/27 při
filtraci trvale zadrží:
- cca 4 litre mechanických nečistot vetších než 0,8
um (mikronů)
- cca 2 litre volné vody absorbcí/pohlcením
celulozovými vlákny
- úsady a měkké kaly adsorbcí/vázáním
polarními místy celulozových vláken
TriboTechnika
Trojí funkce CJC filtrů
Je založena na relativně co nejpomalejším procházení oleje filtračním materiálem a současně i na
maximálním kontaktu s materiálem. Proces je nejúčinejší filtraci. Při kontinuální - nepřerušované filtraci (opak cyklické) olej prochází filtrem 6 až 20krát za 24 hodinu a bude dosahovat 97,9 % absolutní čistotní hodnoty.
Při takové čistote oleje prakticky nedochází k poškozování hydraulických komponentů strojního
zařízení. Při odstavení OFF-LINE filtračních zařízení
v pokračujícím provozu strojních zařízení se čistota oleje okamžitě význačně snižuje a obnovuje se
urychlené opotřebovávání a poškozování hydraulických komponentů. Filtrační materiál CJC filtrů
nemá při filtraci žádný nepříznivý vliv na chemické
přísady aditiva, která se v oleji nachází.
Surovina používaná k výrobě CJC filtrů
K výrobě všech filtrů se používá mixáž různých
druhů bělených a nebělených celulóz obohacených o linters. Termicky řízeným procesem jsou
pak tvořeny základní segmenty, které se skládají
tak, aby tvořily labyrinty s maximální plochou jímatelnosti. Základní modul 27/27 má v průměru povrchovou plochu 2,7 m2 směsi celulózy a váhu 4,5 kg.
Jeden gram celulózy odpovídá plochou vláken
cca 500 m2. V případě CJC filtru 27/27 o váze 4,5 kg
bude plocha vláken celulózy jako
jímatelného média cca 2 miliony m2.
Obdobné principy jsou využity i pro
jiný druh filtračních CJC filtrů, které
naopak zadržují olej z vody. Tyto filtry
jsou úspěšně používány v případě
tzv. průmyslových odpadních vod.I
Hodnoty jednoznačně prokázaly, že
organická vlákna – celulóza, jako
materiál používaný při výrobě CJC filtrů mají po promyšleném zpracování
nezpochybnitelné přednosti nejen
ve srovnání s klasickými papírovými filtry, ale především s jinými filtračními materiály a filtračními
systémy.
Bernard S. Skalický M. A. CEO,
SKALDA, spol. s r. o.
Výhradní distributor C.C.JENSEN AS Denmark
pro Českou republiku a Slovensko
CJC filtry jsou nejúčinnější olejové filtry na světě,
které vám poskytnou rychlou návratnost díky
delší životnosti strojních součástí a oleje.
CJC off-line (obtokové) filtry
a filtrační separátory
CJC filtrační vložky pro všechny
druhy olejových medií a kapalin
SKALDA spol. s r. o.
regionální zastoupení a distribuce Off-line filtrace CJC
(C. C. JENSEN Dánsko) pro ČR a SR
tel.: +420 604 48 48 23, e-mail: [email protected],
www.skalda.eu
13
4/2012
4/2012
TriboTechnika
Trendy vo vývoji protikoróznej
ochrany dutín karosérií automobilov
Nechránené kovové povrchy strácajú pôsobením korózie kvalitu získanú
často so značným vynaložením práce. S tým je spojené nielen zhoršenie
vzhľadu, ale často i narušenie bezchybného funkčného stavu.
Antikorózne prostriedky slúžia na
to, aby chránili kovové povrchy
pred vplyvom atmosféry v najširšom zmysle a tým zabránili premene kovu na zlúčeniny, hlavne na oxidy. Náklady spojené s použitím
účinného prostriedku na ochranu
povrchu tvoria všeobecne iba zlomok nákladov v porovnaní so škodami spôsobenými koróziou.
Rozsah korózie závisí v podstate na:
- zložení a predchádzajúcom spracovaní materiálov.
- kvalite povrchu materiálu (pri
drsných povrchoch je napadnutie koróziou rýchlejšie ako pri
hladkých povrchoch).
- klimatických vplyvoch
- ďalších vplyvoch, ako sú napr.
agresívne plynné splodiny, pôsobenie pár kyselín z kúpeľov, kontaktné pôsobenie vzájomne sa
dotýkajúcich materiálov, zvyšky
brúsnych materiálov, prach , pot
z rúk a podobne.
14
V zásade je možné rozlišovať medzi trvalou teda permanentnou a dočasnou alebo prechodnou antikoróznou ochranou. Trvalú antikoróznu ochranu
poskytuje napr. lakovanie, galvanické povlaky
a smaltovanie.
Druhou skupinou sú dočasné antikorózne prostriedky. Pomocou rozpúšťadiel alebo vhodných
priemyslových čistiacich prostriedkov sa dajú po
použití pomerne jednoducho odstrániť z plôch,
ktoré chránia. K dispozícii sú v širokom sortimente
podľa rozmanitých požiadaviek praxe.
Pri dočasnej protikoróznej ochrane existuje v súčasnosti veľké množstvo spoľahlivých prostriedkov pre
ochranu obrobkov po ich finálnom opracovaní.
Nevýhodou je, že táto ochrana je často obmedzená
len na krátku dobu. V závislosti od vlastností
povrchu a prípadných zvyškov technologických
látok na tomto povrchu, ako aj od požadovanej
doby ochrany je možné si vybrať spomedzi olejových alebo vodoumiešateľných výrobkov alebo
výrobkov s obsahom rozpúšťadiel. Doba ochrany
pri použití týchto výrobkov málokedy však prekračuje dobu 3 roky. Osobitné postavenie pri protikoróznej ochrane zaujímajú protikorózne produkty
s tixotrópnymi vlastnosťami. So svojimi dispergovanými voskovými časticami vytvárajú nenewtonovský film brániaci odtekaniu, ktorý už vďaka svojej stabilite na chránenom povrchu ponúka výrazne lepšiu protikoróznu ochranu v porovnaní s obvykle
používanými olejmi. Táto technológia bola
zavedená prvýkrát v polovici 80. rokov v oceliarskom a v automobilovom priemysle. Odvtedy sú
u výrobcov ocele takéto výrobky na báze tejto technológie štandardnými prípravkami pre protikoróznu ochranu a zabezpečujú ochranu pri preprave do
celého sveta.
V automobilovom priemysle (napr. BMW, Porsche,
VW) za účelom ochrany proti korózii sú používané
výrobky, ktoré v dutinách karosérií zanechávajú
hrubý voskový film tak, aby boli karosérie spoľahlivo chránené pred negatívnymi účinkami
korózie aj pri extrémnom zaťažení soľou ako aj
TriboTechnika
pri premenlivých klimatických podmienkach.
Doteraz používané systémy protikoróznej ochrany sa rozdeľujú, zo všeobecného hľadiska, do
troch hlavných skupín:
pištoľami. Tento vosk sa za tepla ľahko rozteká a
začne nadobúdať podobu gélu. Po vychladnutí je
tekutosť vo voskovom filme znížená na takú úro-
Skupina 1: Výrobky obsahujúce rozpúšťadlá
Tieto výrobky sa konvenčne nasadzujú ako takzvané High Solids a podiel rozpúšťadiel v nich kolíše
medzi 10 a 30 %. V dôsledku odparenia rozpúšťadla schnú takéto systémy relatívne dobre,
a pri aplikácii môžu byť použité aj pre bežné
postrekovacie zariadenia. Požiadavky ochrany
životného prostredia však neustále rastú, čo robí
použitie týchto výrobkov v nezmenenej forme
problematické.
Skupina 2: Výrobky na báze vody
Tieto výrobky sa ponúkajú ako tzv. Lowtech výrobky s obsahom vody do 70 % alebo ako Hightech
výrobky so zníženým obsahom vody do 45 %.
Tieto výrobky môžu byť taktiež ľahko aplikované
a doba schnutia je takisto krátka. Avšak rovnako
ako systém, ktorý obsahuje rozpúšťadlá, má aj systém na báze vody veľkú nevýhodu, a to, že voda
ako rozpúšťadlo sa musí po aplikácii kompletne
odpariť. V opačnom prípade môže dôjsť k narušeniu ochranného filmu alebo sa v dutinách karosérií
vytvorí nežiadúca mikroklíma, ktorá výrazne
urýchli vznik korózie. Okrem toho sa môžu pri vysychaní filmu vytvárať trhliny, ak sa voda neodparí
úplne dostatočne.
Skupina 3: Výrobky kategórie Full-Solid
Z týchto dôvodov sa už pred viacerými rokmi
popredný výrobca automobilov úspešne preorientoval pri protikoróznej ochrane dutín
karosérií na zaplavovanie dutín voskom. Táto
skupina výrobkov kategórie Full-Solid obsahuje
skoro 100 % filmotvorných látok. Touto cestou je
možné kompenzovať vyššie uvedené nevýhody.
Aplikácia takýchto tekutých voskov je skutočne
nákladná, pretože výrobky musia byť zohriate na
teplotu 110 - 120 °C a konštrukčné diely, na ktorých sa ochrana aplikuje, musia byť predohriate na
teplotu cca 80 °C. Proces je riadený za pomoci
najmodernejších automatizačných technológií, je
však nákladný a odporúča sa len pri použití v špecializovaných výrobných prevádzkach. Nie všetky
miesta karosérie automobilu však môžu byť zaplavované. V takom prípade musia byť príslušné miesta pred predhriatím karosérie ošetrené voskom,
ktorý sa vstrekuje špeciálnymi nástrekovými
veň, že je možné zabrániť dlhšiemu odkvapkaniu
(takzvaný "Drop Stop efekt". Problematické je
pri tom, že čas potrebný na nadobudnutie podoby gélu obmedzuje dobu taktu vo výrobnom
procese a potrebná doba na zníženie tekutosti nemusí byť v každej výrobnej prevádzke
k dispozícii.
Tieto nevýhody boli podnetom na vyvinutie
novej generácie konzervovania dutín karosérií.
Cieľom bolo vytvoriť systém, ktorý zabezpečí pri
zvýšenej teplote, ako aj pri normálnej okolitej teplote kontrolované spomalenie tečenia - a síce tak,
aby spomalenie tečenia neovplyvnilo penetráciu
vosku do medzier a dutín. Okrem toho ďalším
z určujúcich faktorov vo vývoji bola snaha o čo najjednoduchšie použitie v rôznych variantoch
aplikácie: aplikácia s jednoduchými rozprašovacími dýzami, striekacími pištoľami a napájaním
stlačeným vzduchom (aké je možné nájsť
v opravárenských dielňach), zariadenia na striekanie bez vzduchu (Airless) alebo Hightech Air-Mix
systémy. Popri tom bola najdôležitejším hľadiskom dlhodobá protikorózna ochrana v trvaní
desať rokov a viac, ako aj možnosť odstránenia
vosku bez veľkých nákladov.
Technológia CPSTM ako inovatívne riešenie
Technológia CPSTM vyvinutá firmou FUCHS
predstavuje nový míľnik v konzervovaní voskom.
Výrobok na jej báze sa vyznačuje viskozitou, ktorá
je zvládnuteľná bežne dostupnými technológiami
nanášania vstrekovaním. Štandardné nastavenie
15
4/2012
4/2012
TriboTechnika
nízkej viskozity umožňuje vôľu v technológiách
nanášania v každom smere. Výrobok spája efekt
"Drop Stop", ktorý vykazuje okamžité gélovatenie
pri dodatočne dodanom teple s tixotrópnymi vlastnosťami, ktoré umožňujú tvorbu stabilného
ochranného filmu zabraňujúcemu tečeniu do
hrúbky vrstvy 100 µm bez akékoľvek potreby predohrevu. Film schne reakciou s okolitým vzduchom. Vzhľadom na to, že sa v tomto prípade jedná o
oxidačné schnutie, je doba schnutia vyššia ako pri
čisto fyzikálne schnúcich systémoch. Čas potrebný
na schnutie je približne päť dní, potom je už možné
ochranný film zaťažiť. Výhodou je, že nie je
potrebné skladovanie protikorózneho prípravku
pod ochrannou atmosférou. Použité prísady zabraňujúce vzniku blany na povrchu prípravku zabezpečujú, že sa vstrekovacie dýzy neupchajú ani pri
občasnom vynechaní čistenia. Chyby v aplikácii sa
dajú okamžite napraviť, pretože ochranný film je
možné odstrániť jednoduchým utretím. Po dlhšej
dobe schnutia stačí na očistenie film krátko postriekať špeciálnym čistiacim prípravkom, ktorý bol
vyvinutý spolu prípravkom na protikoróznu
ochranu a následne handričkou utrieť.
Ochranný protikorózny film vzniknutý po
zaschnutí je aj pri hrúbke 60 µm svetlo béžový,
môže však byť aj priehľadný alebo zafarbený podľa
želania, prípadne môžu byť pridané látky uľahčujúce kontrolu UV svetlom. Ochranný film zostáva
stabilný aj pri teplotách do 120 °C. Zároveň je
možné aj pri teplote -35 °C chránený plech ohnúť o
180 °, bez vzniku trhlín alebo skrehnutia tohto filmu. Pri tejto flexibilite za extrémnych podmienok
obstojí ochranný film aj v porovnaní z bežnými
farebnými nátermi.
Technológia CPSTM teda prináša jednoduché použitie prípravku, ktorý neobsahuje rozpúšťadlá
alebo vodu a prakticky doživotnú protikoróznu
ochranu aj pri extrémnych prevádzkových
podmienkach.
Text: Ing. Anna Kačmárová,
Ing. Miroslav Kačmár
english abstract
Different systems for anticorrosive cavity
protection used by car producers are described
in article. Old technologies and new trends and
are described.
16
Protikorózna
ochrana K najdôležitejším funkciám vodouriediteľných chladiacich kvapalín patrí
nesporne protikorózna ochrana obrobku, obrábacieho stroja a náradia. V prípade, že sa na povrchu obrobkov prejaví korózia, či už vo forme čiernych,
alebo „ryšavých” škvŕn, znamená to v
každom prípade dodatočné náklady
na opravu obrobku, v horšom prípade
jeho vyradenie vo forme „zmätku“.
Protikorózna ochrana sa dá docieliť dvoma
spôsobmi, a to :
- Fyzikálne: napr. ochranným filmom (olej,
farba a pod )
- Chemicky: pasiváciou povrchovej vrstvy
obrobku
Pri vodouriediteľných chladiacich kvapalinách sa musí neutralizovať vplyv vody. Pri
nových vodouriediteľných chladiacich kvapalinách je to spravidla bez problémov. V týchto
prípadoch je potrebné dodržať správnu (výrobcom predpísanú) koncentráciu produktu.
V prípade starších vodouriediteľných chladiacich kvapalín môžu pripadať do úvahy viaceré
negatívne vplyvy na vznik korózie:
- koncentrácia produktu nie je v predpísanom rozmedzí
TriboTechnika
dôležitý faktor pre obrobok,
ale aj pre obrábací stroj
-
výrazne poklesla hodnota pH kvapaliny, čo je
vo väčšine prípadov spôsobené:
·
preniknutím kyslých zložiek do chladiacej
kvapaliny, napr. fosfátovanými dielcami,
·
znížením obsahu primárnych amínov
v chladiacej kvapaline
·
silným bakteriologickým nakazením
chladiacej kvapaliny
- chloridmi, resp. inými soľami
Kontrola protikoróznej ochrany vodouriediteľnej
chladiacej kvapaliny sa prevádza podľa predpísaných noriem rôznymi metódami.
Herbert test DIN 51360/1
Doska z liatiny (s definovaným zložením) sa podľa
predpisu odmastí a vyleští. Na takto pripravenú
plochu sa položia 2 g normovaných oceľových
špon. Tie sú vzorkou kontrolovanej chladiacej kva-
Príklad korózneho testu podľa DIN 51 360/2 výsledok
Note 4
Po 2 hodinách sa špony odstránia a na filtračnom
papieri sa spočíta počet hrdzou spôsobených
škvŕn. Stupnica je od 0 ( najlepšie) do 4 (najhoršie/-
paliny. Doska so šponami sa umiestni v uzavretej
komore z plexiskla a po 24 hodinách sa vyhodnotí
korózia. Hodnotí sa:
Tvorba čiernych škvŕn ( S )
Tvorba korózie ( R )
Stupnica je od 0 – 6, napr. 2 % R1 S2, resp. 3 % R0
S0
Test šponami DIN 51 360/2
Do Petriho misky sa vloží filtračný papier, naň sa
rozložia 2 g normovaných špon zo šedej liatiny
a zaleje sa 2 ml kontrolovanej emulzie. Petriho
miska sa uzavrie druhou časťou a ponechá sa po
dobu 2 hodín v kľude (podľa času sa často tento
test označuje ako „ 2-hodinový test “).
Pravidelná údržba chladiacej kvapaliny výrazne znižuje
riziko vzniku korózie
nevyhovujúce).
Text: Ing. Radovan Roman
17
4/2012
4/2012
TriboTechnika
Oxalátování a tažení trub
z korozivzdorných ocelí
Oxalátování podobně jako fosfátování patří mezi konverzní povrchové úpravy, kdy na
kovovém povrchu vzniká anorganický nekovový povlak součinností aktivních iontů v lázni
i anodicky rozpuštěných z kovového podkladu. Přestože fosfátové povlaky svými vlastnostmi předčí ty oxalátové, našly své tradiční uplatnění při tažení trub, drátů i jiných profilů
z korozivzdorných ocelí.
Při oxalátování vznikají na povrchu
ocelí zeleno-hnědé až černé, porézní, častěji krystalové povlaky
hydrátů šťavelanů kovů, především
železa [Fe(CO2)2.2H2O], v případě
přítomnosti Mn2+ v pracovní lázni
i manganu [Mn(CO 2 ) 2 .2,5H 2 O].
Obr. 1 Snímek z elektronového mikroskopu (SEM) povlaku zinečnatého oxalátu
na povrchu galvanicky zinkované oceli
Definované jsou však i povlaky na
zinku (viz obr. 1), ovšem s omezenou aplikací. Plošná hmotnost vyloučených povlaků bývá rozmanitá
(2-20 g/m2) a závisí na druhu povlakovaného kovu, pracovních podmínkách, stavu povrchu a hlavně
složení pracovní lázně. Lázeň musí
vždy obsahovat kyselinu šťavelovou, která způsobuje úvodní korozní napadení povrchu kovu spojené
s formováním povlaku (viz rovnice
reakce ).
Fe + H2C2O4 = FeC2O4 + H2
Kromě kyseliny šťavelové může být
v lázni přítomna kyselina fosforečná a boritá, případně kovové soli
těchto kyselin. V lázních je často
přítomen dihydrogenfosforečnan
18
manganatý. Podobně jako u tvorby fosfátových
povlaků lze rovněž tvorbu oxalátových povlaků
urychlit přídavkem nejčastěji oxidačních urychlovačů: chlorečnanů, dusitanů a dusičnanů. Nejlépe
se však osvědčily urychlovače poskytující v lázni kationy Fe3+, které slouží jako oxidační činidlo a po
jejich zredukování mají tendenci zabudovávat se do
povlaku. Rozšíření urychlovačů je v tomto procesu
rozšířeno méně než u fosfátování. V lázních lze používat různé katalyzátory. Nejčastější jsou redukční
thiosírany a sulfidy, které poskytují povlaky s obsahem síry a sulfidů v prvotní vrstvě na fázovém rozhraní. Lázně pracující bez urychlovačů musí pracovat při teplotách blízkých varu vody (88 - 95 °C) a produkují hrubozrnné a silnovrstvé povlaky. Při užití
urychlovačů lze pracovat i při teplotách okolo 55 °C
a navíc se tvoří jemné, tenčí povlaky.
Přestože jsou povlaky železnatého a manganatého
šťavelanu rovněž pórovité, nehodí se pro dobré
ukotvení nátěru. Důvodem je jejich nižší tepelná stabilita. Rozklad oxalátových povlaků nastává již při
150-160 °C. Produktem rozkladu jsou kovové oxidy,
oxid uhličitý, oxid uhelnatý a voda. Na rozdíl od
dehydratace všech fosfátových povlaků, vede žíhání
oxalátových povlaků za teplot nad 200 °C k velkým
hmotnostním úbytkům povlaku, ke ztrátě integrity
i přilnavosti k podkladu. Oxalátové povlaky jsou rovněž méně odolné vůči alkáliím a kyselinám, jejich
působením jsou rychle rozpouštěny nebo dokonce
rovnou rozkládány.
Výhodou oxalátování, oproti fosfátování, je menší
produkce kalu. V případě použití lázní užívajících
jako urychlovač železité soli je produkce kalu často
zanedbatelná s ohledem na povlakovanou plochu.
Významnou výhodou oxalátových povlaků, která
má i technické využití, je jejich možnost vylučovat se
na korozivzdorných ocelích. Svou přilnavost k těmto
podkladům významně předčí i jiné povlaky. Lázně
určené k oxalátování korozivzdorných ocelí musejí
nutně obsahovat látky narušující jejich ochrannou
TriboTechnika
oxidickou vrstvu. Těmito látkami bývají kyselina
chlorovodíková, fluorovodíková a jejich soli. Ty se
používají v předúpravě povrchu před vlastním oxalátováním. Nejčastěji se však používá bifluoridová
sůl NaHF2 (často ještě v kombinaci s fluoridem sodným) nasazená přímo v pracovní lázni v koncentracích jednotek gramů na litr.
Oxalátové povlaky jsou svojí pórovitostí vhodné
pro pojmutí a udržení maziv, proto se používají při
tažení trub, drátů a ostatních profilů z korozivzdorných ocelí (viz obr. 2). Oxaláty zastupují povlaky fosfátové užívané jako absorbéry maziv při tažení trubek z nelegovaných ocelí. Aby bylo dosaženo větších plošných hmotností oxalátových povlaků na
korozivzdorných ocelích, byla snaha o optimalizaci
procesu a navyšování plošné hmotnosti vyloučeného povlaku užitím nových katalyzátorů
procesu. S úspěchem byly otestovány sloučeniny
na bázi cínu, především pak SnF2, které podporují
vylučování silnějších povlaků.
Obr. 2 Konverzní povrchové úpravy jako fosfátování a oxalátování se používají přednostně při tažení trub a drátů
Před vlastním tažením je nezbytné snížit vnitřní
pnutí kovového profilu. To lze bezpečně realizovat
pouze kvalitním mazáním povrchu před vlastním
tvářecím procesem. Dobře kotvená vrstva maziva
musí především snižovat součinitel tření, dále pak
oddělovat polotovar a průvlak, odvádět vznikající
teplo třením a zároveň zajišťovat hladký povrch.
V případě využití oxalátové mezivrstvy s vhodným
mazivem lze při tažení zvýšit životnost použitých
průvlaků, zmenšit riziko zadření, výrazně snížit
zmetkovitost a zvýšit pevnost zhotovených profilů. Jako maziv je často užíváno stearanů, které reakcí s povlakem tvoří kovová mýdla. Při použití konverzních povlaků před tažením bylo vždy dosaženo hladšího povrchu výrobků, než při užití starších
galvanických povlaků na bázi cínu nebo olova. Při
oxalátování před tažením bezešvých trubek z korozivzdorné oceli se docílilo podstatně větší redukce
materiálu a vícenásobných tahů bez nutnosti mezižíhání. Ovšem užití oxalátování při tažení korozivzdorných ocelí se potýká i s technologickými
problémy. Při užití mýdlových prášků s cílem
usnadnění tažení tvorbou kovového mýdla nastává problém s odstraněním konverzního povlaku,
částečně tvořeného kovovým mýdlem. Po tažení
se profil odmašťuje v alkalické odmašťovačce,
která odstraní pouze volný mýdlový roztok. Dále je
profil vložen do pece s inertní atmosférou o teplotě okolo 910 °C. Tato teplota spolehlivě odstraňuje
fosfátový konverzní povlak i povlak oxalátový. Při
odstraňování oxalátového povlaku vznikají oxidy
uhlíku, které u korozivzdorné oceli způsobí
„nauhličení“ povrchu a zvyšují riziko tvorby mezikrystalové koroze. V minulosti bylo především
z těchto důvodů oxalátování nahrazeno vápněním
a boraxováním. V současnosti se při tažení profilů
z korozivzdorné oceli užívají pouze maziva (např.
na bázi polychlorovaných parafínů) bez součinnosti s konverzním povlakem. V případě vícenásobných tahů, nebo při velkých redukcích rozměrů
bývá oxalátování využíváno, ovšem neodstraňuje
se vrstva kovového mýdla.
Konverzní povlaky mohou posloužit při usnadnění
tváření kovových materiálů prostřednictvím tažení, kde redukují ztráty a snižují finanční náročnost
procesu. Fosfátová mezivrstva se užívá pro dobré
ukotvení maziva před tažením nelegované oceli.
Přestože oxalátové povlaky jsou nahrazeny při tažení drátů a trub kvalitními mazivy, lze je využít při
náročnějších tvářecích procesech. Hlavně při několikanásobném tažení mnohonásobně redukující
poloměr drátů a trub z korozivzdorných ocelí.
Petr Pokorný, Petr Szelag
english abstract
Like phosphating is oxalating the method of surface treatment technology and belongs to the group
of conversion coatings. Coatings are unlike phosphate impaired heat resistance, but can be ruled out
on stainless steel. Oxalate formed on stainless steel can be used to anchor based lubricans of stearan
soap and steel are easily dragging. Currently, this process is rarely used.
19
4/2012
4/2012
TriboTechnika
Modulární rychlovýměnný systém
Benz Solidfix je modulární rychlovýměnný systém pro poháněné nástrojové držáky, úhlové
hlavy a vícevřetenné vrtací hlavy, který pomocí různých adaptérů umožňuje použití běžně
rozšířených upínacích systémů, jako jsou kleštiny, Weldon apod. Uživatel tak získává flexibilitu při nasazování nástrojů, protože již nemusí při výměně nástroje demontovat celý agregát ze stroje. Tím šetří systém Benz Solidfix až 90 % jinak nutných přípravných časů. S vysokým výkonem a přesností, s jednodušší obsluhou a vyšší bezpečností představuje Benz
s tímto systémem tu nejlepší volbu.
Vedle stále vyšších řezných
rychlostí a požadavků na přesnost
je snižování vedlejších časů hlavním tématem třískového obrábění.
To, co je zde požadováno, jsou
modulární nástrojové rozhraní.
Firma Benz jako vedoucí představitel v oblasti výroby nástrojových
systémů pro třískové obrábění se
chopila této tématiky a se systémem BENZ Solidfix tak zaplnila
mezeru na trhu. Nový modulární
rychlovýměnný systém Solidfix
spojuje výkon, přesnost, obsluhu
a bezpečnost.
Trumfem
pak je provozní
výkonnost, která zde
vyčnívá z řady. Kombinací kuželového centrování bez
vůle s extrémně velkou opěrnou
plochou a spojení s vysokou tažnou silou nabízí Benz Solidfix maximum stability a jistoty proti
vyklonění, což naplňuje požadavky i pro obrábění frézováním. Mezi
další přednosti patří vysoký přenos
kroutícího momentu a nejvyšší
možné otáčky, dosažitelné díky
neutrálně vyvážené konstrukci. To
vše podporuje speciální upínací
mechanismus, který působí centrálně, bez příčných sil a společně
s vysoce přesnými a kompaktními
konstrukčními díly dosahuje těch
20
nejlepších vlastností jako jsou obvodové házení,
pevnost v ohybu a opakovaná přesnost. Což zaručuje současně i vysokou kvalitu ve výrobě.
Vedle technických vlastností rozhodují dnes také
faktory jako je komfort obsluhy a v neposlední řadě
i otázky bezpečnosti a uživatelské spokojenosti.
Modulární rychlovýměnný systém Benz Solidfix je
možné obsluhovat jednou rukou a to bez speciálních nástrojů. Díky jednoduchému otočení upínacího šroubu o 180° je adaptér nástroje, respektive
nástroj zafixován. Nástroje tak mohou být vyměněny za méně než 15 sekund. Přitom bylo myšleno i na
bezpečnost. Při uvolnění upnutí je nástroj i adaptér
stále zajištěn bajonetovou pojistkou a může být vyjmut z upínacího vřetene teprve až dalším otočením.
Speciálně u vertikálně uspořádaných vřeten se tak
zamezí nekontrolovatelnému vypadení nástroje při
jeho výměně. Kromě toho neobsahuje systém
žádné volné konstrukční díly a samojistící upínání
navíc vylučuje i chyby obsluhy.
Systém byl vytvořen pro všechny běžné nástrojové
upínací systémy a nabízí tak obrovskou flexibilitu
při volbě nástroje. S použitím rychlovýměnného systému mohou být nástroje předem seřízeny a o to
rychleji pak vyměněny, čím se případné prostoje
redukují na minimum.
Luděk Dvořák
TriboTechnika
Opotrebenie nástroja
v podmienkach prerušovaného rezu
V podmienkach plynulého obrábania dochádza k postupnému opotrebeniu nástrojov na
čelnej a chrbtovej ploche oterom o obrobok a triesku. Tento kontinuálny proces vyúsťuje
do otupenia nástroja, keď nástroj stráca rezné schopnosti a musí sa vyradiť z procesu.
Odlišný charakter má opotrebenie nástrojov v podmienkach prerušovaného rezu, teda pri
ich intenzívnom tepelnom a mechanickom namáhaní. Vplyvom tepelnej únavy dochádza
k predčasnému vyradzovaniu nástrojov v dôsledku vzniku teplotných trhlín na funkčných
plochách a následného vyštrbovania reznej hrany. Ukazuje sa, že tento proces opotrebenia možno výrazne ovplyvniť zmenou teplotného režimu v kontakte nástroja a obrobku.
Príklady prerušovaného obrábania
K prerušovanému rezu dochádza často pri sústružení nerovných polovýrobkov, zubových spojok,
drážkovaných hriadeľov, tvarových odliatkov
a pod. Typickým prípadom prerušovaného obrábania je frézovanie, kde nástroj striedavo vchádza
a vychádza zo záberu. Rezná sila sa pritom mení
z nulovej na maximálnu hodnotu pri náraze
nástroja na obrobok. Rovnako prudko sa mení
teplota v kontakte čela nástroja a triesky. V zábere
sa dosahujú teploty prevyšujúce 800 °C. Pri nástrojoch zo spekaného karbidu dochádza k poklesu pevnosti. Mimo záberu je nástroj prudko ochladený prúdom vzduchu. Chladenie nástrojov je
takto vylúčené, pretože zväčšuje teplotné rázy.
Skúšky sústruženia v podmienkach prerušovaného rezu
Podmienky prerušovaného rezu boli namodelované pri sústružení obrobkom podľa obr. 1
Vonkajší tvar opotrebenia nástroja (údaje sú v desatinách mm).
Tab. 1
Obr. 1 Modelový obrobok na skúšky prerušovaným rezom
Na obrobku boli vykonané skúšky sústružením
pri: ap = 3 mm, f = 0,3 mm, vc = 80 m.min-1, nástroj:
P20 s geometriou: šírka fázky: 0,3 mm; pod uhlom:
f = - 15 °; s = - 12 °;r = 60 °; o = 8 °; r = 1 mm.
Vonkajší tvar opotrebenia nástroja na čele a chrbte je v tab. 1. Šírka opotrebenej plôšky postupne
narastá. Najväčšia je na hlavnom chrbte v mieste
prechodu lineárnej reznej hrany k zaobleniu. Po
čase 37 min. došlo ku katastrofickému opotrebeniu vyštrbením reznej hrany. Pritom ešte šírka opo-
trebenia na chrbte neodpovedala kritériu otupenia. Na čele nástroja už v čase 32 min. boli pozorované početné mikrotrhliny. Na obr. 2 je pohľad na
nástroj po čase obrábania 37 min.
Ak predpokladáme, že poškodenie nástroja je
dôsledkom tepelnej únavy materiálu, je potrebné
zmeniť teplotný režim. Meraním bola zistená maximálna teplota povrchu funkčnej časti nástroja pri
opustení záberu 800 °C. Po ochladení pred prvým
dotykom z obrobkom poklesla na 150 ° C. Táto cyklická zmena teploty viedla ku striedavému vzniku
tlakových a ťahových napätí v podpovrchovej
21
4/2012
4/2012
TriboTechnika
vrstve reznej časti nástroja, ktoré nutne viedli
k tepelnej únave rezného materiálu. Je známe, že
spekaný karbid má malú pevnosť v ťahu.
Obr. 2 Vyštrbený nástroj po 37 min. obrábania
Obr. 3 Schéma vonkajšieho
ohrevu nástroja.
1 – nástroj, 2 – horák,
3 - termočlánok
V druhej fáze experimentov sa aplikoval vonkajší
ohrev reznej časti nástroja plameňom podľa obr. 3.
S použitím kontrolného termočlánku bola nastavená teplota plameňa 700 °C. V tab. 2 je tvar opotrebenia nástroja na čele a chrbte počas obrábania
vo vybraných časových intervaloch.
Ako vidno, došlo k výraznému predlženiu trvanlivosti nástroja. Plôška opotrebenia na chrbte kontinuálne narastá. Na reznej časti nástroja neboli
pozorované žiadne trhlinky ani vo vysokom štádiu
opotrebenia. V poslednej fáze došlo k poklesu
reznej hrany, napriek tomu je nástroj schopný
Vonkajší tvar opotrebenia nástroja (údaje sú v desatinách
mm) Tab. 2
prevádzky. Vizuálne je na obr. 4 fotografia funkčnej
časti nástroja v konečnej fáze opotrebenia.
Na fotografii čela vidno, že rezná hrana je zachovaná, iba je posunutá. Za ňou vznikol žliabok ako
dôsledok trenia triesky o čelo nástroja. Ak
zostrojíme diagram závislosti maximálneho opotrebenia na chrbte na čase obrábania pre oba prípady, dostávame diagram na obr. 5.
Obr. 5 Experimentálna krivka závislosti opotrebenia
na chrbte na čase obrábania pri obrábaní bez ohrevu
a s ohrevom vonkajším zdrojom
Obr. 4 Fotografia opotrebenia nástroja na čele a chrbte
po 200 minútach práce nástroja
22
Ak berieme za trvanlivosť vyštrbeného nástroja 37
min, ohrevom sa dosiahlo zvýšenie trvanlivosti
5,3x. Priebeh opotrebenia nástroja je rovnomerný,
TriboTechnika
podobne ako pri plynulom obrábaní. Experiment
dokázal, že príčinou predčasného vyradzovania
nástrojov pri prerušovanom reze nie sú mechanické, ale tepelné rázy.
Následne boli vykonané skúšky frézovania pri ohreve plameňom na 700 °C. Odpovedajúci diagram je
na obr. 8.
Frézovanie čelnými frézovacími hlavami
Ako bolo uvedené, typickým prípadom prerušovaného rezu je frézovanie frézovacími hlavami so
spekaným karbidom. Pokúsime sa o aplikáciu
ohrevu na tento prípad obrábania. Na obr. 6 je
pohľad na usporiadanie ohrevu. V kruhovej rúrke je
sústava otvorov, ktorými sa privádza plyn. Po jeho
zapálení a roztočení frézy plamene sa spoja do plynulého prstenca a rovnomerne ohrievajú rezné platničky.
Obr. 8 Experimentálna závislosť opotrebenia zubov frézovacej hlavy na čase obrábania pri ohreve nástroja. Označenie
jednotlivých zubov a rezné podmienky sú totožné s obr. 7
Obr. 6 Spôsob ohrevu platničiek frézovacej hlavy. 1 – teleso
hlavy, 2 – rúrka, 3 - plameň
V určitých intervaloch obrábania bolo merané opotrebenie na chrbte všetkých 8 zubov zo spekaného
karbidu P 20 čelnej frézy v závislosti na čase frézovania s. Odpovedajúci diagram je na obr. 7. Ak uvažujeme za kritérium otupenia na chrbte nástroja
hodnotu VBk = 0,8 mm a reálnym rozptylom trvanlivostí jednotlivých zubov je stredná trvanlivosť Tstr
= 42 min
Obr. 7 Experimentálna závislosť opotrebenia nožov
frézovacej hlavy na čase frézovania pri izbovej teplote,
vc=72 m.min-1; ap=1 mm; fz =0,08 mm, obrobok:
oceľ S235JRG1, nástroj: P20
Z diagramu vyplýva stredná trvanlivosť frézy (pri
VBk = 0,8 mm) 120 min, čo je cca trojnásobné zvýšenie trvanlivosti oproti frézovaniu bez ohrevu. To
znova dokazuje rozhodujú vplyv na trvanlivosť frézovacích nástrojom so spekaným karbidom majú
tepelné rázy, ktoré vyvolávajú v reznom nástroji
vyššie napätia, ako mechanické rázy. Je zrejmé, že
pri chladení nástroja by sa tepelné rázy zintenzívnili, preto chladenie frézovacích hláv s nástrojmi zo
spekaného karbidu sa neodporúča.
Záver
Trenie a opotrebenie nástrojov zo spekaného karbidu v podmienkach prerušovaného rezu za sucha je
veľmi intenzívne. Intenzita opotrebenia závisí hlavne od striedavého ohrevu a ochladzovania reznej
časti nástrojov, teda od tepelných rázov, ktoré vedú
k striedaniu ťahových a tlakových napätí pod povrchom reznej časti nástroja. Dôsledkom je vznik
mikrotrhlín, ktoré vedú k predčasnému vyradzovaniu nástrojov z prevádzky. Úpravou tepelného režimu možno mechanizmus opotrebenia nástrojov
výrazne ovplyvniť. Pri experimentoch v modelovej
situácii sme použili otvorený plameň, ktorý v prevádzkových podmienkach by bol problematický.
Možno použiť ohriaty vzduch, pravda v prípade ak
efekt zvýšenia trvanlivosti prevýši náklady na ohrev
nástroja.
Dr.h.c. prof. Ing. Karol Vasilko, DrSc..
Technická univerzita v Košiciach
Fakulta výrobných technológií so sídlom v Prešove
23
4/2012
4/2012
TriboTechnika
Využití manganatého fosfátování
při usnadnění záběhu točivých strojních součástí a snížení vlečného tření
Fosfátováním rozumíme konverzní povrchovou úpravu, kdy se z vodné fáze na povrch
povlakovaného kovu vylučují nerozpustné terciální fosforečnany. Tuto povrchovou úpravu
lze aplikovat ponorem, postřikem, případně vysokotlakým postřikem na povrchy běžných
nelegovaných ocelí, zinku, hořčíku a v některých případech i hliníku. Konverzní povlaky
vznikají reakcí iontů z pracovní lázně s ionty rozpuštěnými z povrchu povlakovaného kovu.
Vyloučené krystalové povlaky jsou porézní, a tudiž nasákavé pro nátěrové hmoty, oleje,
vosky nebo maziva a odtud plyne jejich nejčastější užití v širokém spektru technických aplikací. Automobilový průmysl dokonce považuje fosfátování za nejvyšší standart
v předúpravě povrchů před lakováním.
Podle druhu převažujících kovových kationtů vyloučených ve fosfátovém povlaku rozdělujeme fosfátování na železnaté (typické tvorbou tenkého amorfního povlaku
fosforečnanu železnatého), fosfátování zinečnaté (tvorba silných
vrstev především fosforečnanu
zinečnatého), fosfátování zinečnato-vápenaté (tvorba vrstev převažujícího směsného fosforečnanu)
a fosfátování manganaté (charakteristické vznikem tlustého povlaku fosforečnanů na bázi manganu
a často i železa).
5 Mn2+ + 10 H2PO4- = Mn5H2(PO4)2 + 4 H+ + 4 H2PO4(rovnice 1)
Díky morfologii a vlastnostem vyloučených povlaků manganatého
fosfátu patří tato technologie povrchových úprav mezi zcela typické
pro své uplatnění pro usnadnění
záběhu točivých strojních součástí
a snížení vlečného tření. Lázně
manganatého fosfátování obsahují vždy kyselinu ortho-fosforečnou,
dihydrogenfosforečnan manganatý a různé urychlovače a katalyzátory pro usnadnění a urychlení tvorby jakostního povlaku (vznik
povlaku manganatého fosfátu lze
popsat např. rovnicí 1). Při precipitaci manganatého fosfátu na
povrchy nelegovaných ocelí
obsahuje krystalový povlak směsný fosforečnan manganato-
24
železnatý připodobňující svým složením přírodní
minerál hurealit [(Mn,Fe)5H2(PO4)4.4H2O] a v menší
míře hydroxid železnatý a fosforečnan železnatý.
Hurealitické povlaky jsou typické velice tmavou až
černou barvou, širokou škálou možných vylučovaných plošných hmotností (2 - 40 g/m2), nejvyšší tvrdostí ze všech fosfátových povlaků (až 4,5 stupně
Mohsovy stupnice tvrdosti), vysokou hustotou
krystalů (3,175 g/cm3) a velice špatnou štěpností (průměrná štěpnost pouze podle roviny - 100).
Morfologie povlaku manganatého fosfátu je
zobrazena na obrázku 1.
Protože povlaky mají značnou tvrdost a zároveň velkou pórovitost (7 - 13 %) jsou schopny pojmout
a udržet velké množství maziv. Při kontinuálním nanášení mazacích komponent, jsou manganofosfátové povlaky schopny omezit riziko zadření točivých
soukolí na minimum (viz obrázek 2). Zajíma-vou
výhodou je skutečnost, že si povlaky tuto schopnost
uchovávají po technicky významnou dobu, i když je
přísun mazacích komponent deficitní či po krátkou
dobu zcela zastaven. Zlepšení mazacích schopností
povlakovaných strojních součástí se projeví méně
hlučným a snazším chodem. Díky těmto vlastnostem se povrchová úprava užívá v automobilovým průmyslem při úpravě jednotlivých ozubených
kol ve složitých převodových systémech.
Z dostupných nových literárních zdrojů vyplývá, že
manganofosfátové povlaky mají ze všech pórovitých konverzních povlaků nejvyšší tepelnou stálost.
Tepelná stabilita povlaků je rovněž klíčová při posuzování jejich vhodnosti pro udržování chodu
součástí zatížených třením. Rostoucí teplota zatížených kovových podkladů může způsobit silnou
dehydrataci fosforečnanového povlaku. Ta může
vést ke ztrátě přilnavosti povlaku k podkladu nebo
jeho úplné degradaci. Z ověřených a průkazných
TriboTechnika
oleje, a tedy zlepšení mazacích schopností povlakovaných podkladů. Celková ztráta integrity
Obr.1. Mikroskopický snímek (SEM) povlaku získaného
technolo-gií manganatého fosfátování
Obr.2. Manganaté fosfátování se užívá především při povlakování točivých soukolí
vyšších teplotách než u ostatních povlaků a reakce
je pozvolnější. Dehydratace probíhá ve dvou krocích. První pozvolnější krok probíhá při teplotách
180 °C až 325 °C. Z termogravimetrických analýz
vyplývá, že tato rekce je spjata se ztrátou dvou
krystalových vod. Prostřednictvím rentgenové
difrakční analýzy bylo zjištěno, že povlak je po
dehydrataci tvořen složitou směsí mono- a difosforečnanů manganu a železa. Další dehydratace
probíhá velice rychle při teplotách 325 °C až 350 °C
a je spojena se ztrátou zbylé krystalové vody.
Rentgenová difrakční analýza potvrdila po této
dehydrataci přítomnost fosforečnanu manganatého a železnatého a v menší míře oxidu
manganatého. Celková ztráta plošné hmotnosti
povlaku po druhém kroku dehydratace byla
stanovena na 12,5 hm.%. Významným výsledkem
je ovšem ověření překvapivé skutečnosti, že
soudržnost dehydratovaného povlaku k podkladu
není významně omezena. Přestože dehydratace
vedla ke zvýšení celkové plochy připadající na hranici zrn, bylo ověřeno, že povlak neztratil ani na
integritě. Naopak navýšení celkovité porozity
povlaku způsobí logický nárůst nasákavosti pro
povlaku byla zaznamenána až po 600 °C, kdy se
začne projevovat i značná ztráta adheze povlaku
k podkladu. Nebezpečné poškození povlaku bylo
měřeno i při nižších teplotách (300 °C), ale za podmínek tepelného šoku, nikoli postupného zahřívání. Vlastnosti manganatého fosfátování vykazují
lepší mazací schopnosti při zatížení tepelným
namáháním, než povlaky zinečnatého fosfátu,
ačkoli i u těchto povlaků došlo při žíhání k zlepšení
mazacích schopností. Ovšem nejsou tak tvrdé.
Manganaté fosfátování lze doporučit při povrchové úpravě součástí, které jsou zatíženy třením. Tato
povrchová úprava zajistí lepší chod těchto součástí, minimalizuje riziko zadření a snižuje hlučnost.
Navíc si své vlastnosti zachovává i při postupném
zvyšování teplot podkladu. Je ovšem nutné na
závěr říci, že před manganatým fosfátováním je
třeba kromě kvalitní předúpravy povrchu (odmašťování a oplachu) ještě povrch specificky aktivovat, aby vznikl dostatečně jemný a jakostní
hurealitický povlak s požadovanou plošnou
hmotností.
Petr Pokorný,
Petr Szelag
Zdroj: www.weicon.cz
literárních zdrojů také vyplývá, že k dehydrataci
povlaků manganatého fosfátování dochází při
english abstract
The use of manganese phosphate coatings to facilitate run-rotating machine components and reduce friction towing
This article focuses on the conversion coating specifically mnaganese phosphating. Describes the characteristics of the coating, the coating formation and it stability depending on the termal annealing.
The article describes the advantages of this conversion its coating process for thermal coating surfaces
of ordinary steel and zinc in the run-rotating machine components and reduce friction towing.
25
4/2012
4/2012
TriboTechnika
Směry dalšího vývoje
tribotechnických laboratoří
V současné době dochází v celé řadě průmyslových odvětví k bouřlivému rozvoji přístrojů
a strojů. Firmy se snaží hledat inovace takového typu, aby se uplatnily na trhu a jejich výrobky byly dobře prodejné. Rovněž v přístrojové technice pro vybavení laboratoří je vidět několik nových směrů, kterými se výrobci ubírají.
V prvé řadě jde o to, aby nabízené
přístroje a analyzátory pro laboratoře byly ekonomicky výhodné.
Z tohoto důvodu je jednoznačný
tlak na cenu analýz, rychlost analýz, spojování výsledků analýz z různých přístrojů do jednoho souboru
a možnost přenosu kompletní analýzy do různých centrálních databází počítačů, firemní sítě,
popřípadě zaslání výsledků, zejména přes internet.
vzorků byly v pořádku. Vlastní laboratoř pak po
dodání vzorků provede příslušné analýzy (zde už by
k chybám nemělo docházet), které předá, dnes již
většinou elektronicky svému zákazníkovi. Analýzu
doprovází rovněž popis a doporučení zkušených tribodiagnostiků (jsou to většinou pracovníci laboratoře), jaký nezbytný úkon v údržbě stroje je třeba
provést.
Stacionární
laboratoř
Spektrometr
Čítač částic/kód čistot
Viskozimetr/FTIR
Odběr vzorku
LABORATOŘ
Obr. 2 Nejdůležitější přístroje pro stanovení základních parametrů olejů a maziv
Tradiční model
fungování údržby
v tribotechnické praxi
Pro komplexní posouzení stavu oleje jsou
nezbytnými parametry složení a koncentrace
otěrových prvků a aditiv, čistota oleje, jeho viskozita
a další parametry, zpravidla stanovované na FTIR
spektrometru nebo IČ spektrometru (jako jsou TAN,
TBN a další podíly organických sloučenin, kontaminace oleje palivem apod.).
Moderní přístroje pro analýzu mechanických
nečistot neurčují pouze kód čistoty, ale jsou schopny určit též tvar částic, druh částic, trend, kterým se
degradace oleje ubírá, saze a v neposlední řadě též
kinematickou viskozitu. Lze tak jedním přístrojem
nahradit ferrograf, čítač částic a viskozimetr.
Analýza stavu na
základě výsledků a oprava
Výsledky analýz
Obr. 1 Schematický model fungování tribotechnické diagnostiky strojů v praxi
Stacionární laboratoř
Prvním a možná nejdůležitějším
úkolem je odběr vzorku. Na něm
záleží, zda bude výsledná analýza
a z ní pak závěr pro další potřebné
úkony správná a přesná. Systém
odběru vzorku si většinou řídí analytická laboratoř a provádějí jej pracovníci laboratoře anebo si pravidelně proškoluje pracovníky jednotlivých zákazníků, aby odběry
26
Mobilní / přenosná laboratoř
Dalším směrem, kterým se ubírá ekonomika údržby
strojů je co možná nejvíc převést analýzy a diagnostiku do terénu. Odpadá tím nutnost odběru vzorku,
jeho balení a odeslání do stacionární laboratoře
a čekání na výsledek. Údržba stroje může být rychlá,
opravený stroj rychleji dán do provozu což má podstatný vliv na jeho ekonomiku provozu.
TriboTechnika
V současné době se proto firmy vyrábějící analytické přístroje zaměřují na vývoj takových přístrojů,
které mohou být v terénu využity. To znamená, že
musí být robustní, odolné proti povětrnostním vlivům, lehké, otřesu vzdorné, napájeny jsou z baterií
a akumulátorů a jejich obsluha jednoduchá tak,
aby ji zvládl i terénní pracovník údržby.
Mobilní
IČ/FTIR spektrometr
Přenosný viskozimetr
RTG spektrometr
Obr. 3 Typické přístroje a analýza mobilních a přenosných
„laboratoří“
Přístroje jsou umístěné zpravidla v dodávce nebo
osobním automobilu, ze kterého mohou být přeneseny k jednotlivým strojům dle požadavku na
analýzu.
mobilní laboratoře dostatečnou paměť na výsledky a vstup (zpravidla USB) umožňující po návratu
z terénu vložení naměřených výsledku do SW v
laboratoři k vyhodnocení trendů apod.
Záměrně neuvádím, žádný konkrétní SW produkt
(proto ??), mnohé větší tribotechnické laboratoře
používají i své vlastní SW systémy.
Snad jen poznámka: Na trhu existuje řada SW , pro
které můžeme použít souhrné označení LIMS (Laboratory Internal Management System), ty jsou
ale zpravidla určeny pro všeobecné použití! Proto
je třeba zvolit takový nadstavbový SW, který umožňuje nejen ukládat výsledky ale také je vyhodnocovat, určovat trendy apod. Musí být speciálně
zaměřen na tribotechniku. Takových volně
dostupných SW na trhu není mnoho.
SW platforma
??
Obr. 5 SW pro ukládání analýz, archivaci výsledků
Budoucnost
Vývojový trend stále pokračuje ve zmenšování
(a také zlevnění) přístrojů, tak aby mohly být přenášeny na místo diagnostiky, přičemž v mnohém
jejich technické parametry již dosahují parametrů
stacionárních přístrojů.
Programové vybavení
Důležitou částí laboratoře je programové vybavení ( dále SW) kde se ukládají jednotlivé analýzy,
archivují výsledky popisu strojů, zapisují úkony
prováděné na jednotlivých strojích a zařízeních.
Na základě všech vložených údajů je pak zpravidla
SW schopen určovat trendy vývoje degradace
olejů a maziv a upozorňovat na limity překročení
hraničních hodnot jednotlivých kontrolovaných
parametrů. V neposlední řadě by měl SW umožňovat „ON LINE“ připojení všech analyzátorů a přenos výsledků z analyzátoru přímo v elektronické
podobě. Tím dojde k omezení chyb při přepisu
výsledku analýz a zároveň takový SW splňuje
mnohé požadavky na certifikaci celého systému.
V současné době mají i mnohé přenosné přístroje
Obr.4 Příklad univerzálního systému
Dalším trendem je sestavování (díky tomu , že
velikost přístrojů je malá) jednotlivých měřících
přístrojů do skupin, takže například do jednoho
přenosného kufříku se mohou vejít tři až čtyři
různé měřící systémy.
Výhodou potom je, že mohou využívat jeden
napájecí systém a zároveň obdržíme kompletní
analýzu. Takový kufřík je pak možno snadno
donést až k diagnostikovanému stroji/přístroji
a rozhodnutí o následném servisním zásahu je pak
otázkou minut.
Ing. Petr Kolečkář
27
4/2012
4/2012
TriboTechnika
S vodou miešateľné obrábacie
kvapaliny - teória a prax 1. časť
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 neionogénneho emulgátora, 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 menej jednotlivých
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 a s dodatočným mazacím účinkom v procese obrábania. Ale predovšetkým
28
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.
Požiadavky na chladiaco-mazacie kvapaliny
Keby sme sa opýtali užívateľov obrábacích kvapalín,
čo od nich očakávajú, ich požiadavky by boli veľmi
rôznorodé. Ich sumarizácia by vyzerala asi takto:
zdravotná znášanlivosť; chladenie; mazanie;
schopnosť znášať tlak a zaťaženie; oplachovacia
schopnosť; ochrana proti korózii; viskozita; odolnosť voči starnutiu; bakteriálna rezistencia; dobrá
emulgovateľnosť; nízka penivosť; schopnosť odlučovať nečistoty; filtrovateľnosť; zmáčacia schopnosť; transparentnosť; vypierateľnosť mazacieho filmu; znášanlivosť s kovmi, lakmi a s elastomérmi;
nesmie tvoriť zvyšky, ani usadeniny; nehorľavosť,
ťažká zápalnosť; žiadny alebo prijateľný zápach;
nenáročná likvidovateľnosť; recyklovateľnosť; biologická odbúrateľnosť; nepatrné straty vynášaním;
dlhá životnosť; nízka cena; nízke aplikačné koncentrácie.
Niektoré z nich sú protichodné, ako napr.
bakteriálna rezistencia a biologická odbúrateľnosť.
Na jednej konferencii som sa stretol so
„špecialistom“, ktorý tvrdil, že majú biostabilnú
emulziu, ktorú po ukončení životnosti stačí „trochu
zriediť vodou a vypustiť do kanála“. Samozrejme,
taká kvapalina by bola skvelá, ale také„školené“ baktérie, žiaľ, neexistujú. Keďže na začiatku mojej kariéry som pracoval v oblasti molekulárnej biológie,
veľmi dobre viem, že baktérie žijú a množia sa, kým
majú zdroj potravy (hlavne uhlíka a dusíka) a kým
im v tom nebráni prostredie (nejaká chemikália,
ktorá inhibuje ich rast a množenie). Z takého počí-
TriboTechnika
nania, ako je vypustenie emulzie do kanalizácie
bez predchádzajúcej separácie oleja a bez prechodu vody čistiacou stanicou odpadných vôd, by asi
vodohospodársky orgán nemal radosť a určite by
ho„ocenil“ nemalou sankciou.
Výber obrábacej kvapaliny sa neriadi len jej optimálnymi technickými vlastnosťami. Dôležité sú aj
ďalšie faktory:
Bezpečnosť
práce
Funkčnosť
Chladiaca
kvapalina
Zloženie s vodou miešateľných obrábacích kvapalín
Rôznorodé požiadavky sú nielen na obrábacie
kvapaliny, ale aj na ich receptúry. Základné
zloženie obrábacích kvapalín je v tabuľke 1.
Zloženie čistých rezných olejov je, v porovnaní
s vodou miešateľnými obrábacími kvapalinami
omnoho jednoduchšie, pretože tu odpadá problém spojiť vodnú a olejovú zložku do zdanlivo
homogénnej kvapaliny.
Tiež je veľký rozdiel v zložení tzv. konvenčných
s vodou miešateľných kvapalín a tzv. polosyntetických a syntetických s vodou miešateľných produktov. Zovšeobecnené sú v tabuľke 2.
Ekológia životné prostredie
životné
prostredie
Ekonomika
Skladovanie s vodou miešateľných obrábacích
kvapalín
Koncentráty obrábacích kvapalín by sa mali skladovať v normálne temperovaných, uzavretých
priestoroch. V každom prípade musia byť chránené pred priamym slnečným žiarením a mrazom.
Zložka
Úloha
Príklad
minerálny olej, rastlinný olej,
syntetický olej
základová kvapalina, mazací účinok
uhľovodíky, repkový olej, syntetické
estery, polyglykoly
emulgátor
emulgátory umožňujú tvorbu
olejových kvapiek, ktoré sa vznášajú
vo vode a bránia, aby sa tieto
olejové kvapky spojili, vystúpili na
povrch a vytvorili vrstvu oleja
plávajúcu na vode
inhibítor korózie
zosilnenie ochrany proti korózii pre
stroje a obrobky, vďaka tvorbe
ochranného filmu na povrchu kovu
- aniónaktívny emulgátor, napr.
alkanolamínové mydlá, draselné mydlá
- neionogénny emulgátor, napr.
etoxyláty mastných alkoholov,
etoxylované mastné kyseliny, amidy
mastných kyselín
- organické zlúčeniny bóru
alkanolamíny, sulfonáty, amidy mastných
kyselín, mydlá karboxylových kyselín,
organické zlúčeniny bóru
polárne mazivo
zvýšenie mazacieho účinku
rastlinné alebo syntetické estery
EP-aditíva
zvýšenie rezného výkonu pri
ťažkých operáciách obrábania
aditíva na báze síry a fosforu
(chlórparafíny sa už dnes takmer
nepoužívajú, povolené len > C14)
odpeňovač
zmenšuje tvorbu peny, napr. pri
vysokých tlakoch chladiaco-mazacej
kvapaliny
zmenšenie, resp. zabrzdenie nárastu
mikroorganizmov (baktérie, plesne,
kvasinky, huby) v emulzii
- mydlové odpeňovače
- siloxány
- vosky
- deriváty formaldehydu
- heterocykly obsahujúce N/S
- kyselina boritá
- deriváty alkoholov
- benzotriazol
- glykol a ďalšie
biocídna prísada
inhibítory farebných kovov, látky uľahčujúce rozpúšťanie
komponent, stabilizátory, antioxidanty, farbivá, vonné látky
zlepšenie stability koncentrátu
alebo emulzie, inhibovanie
kovových iónov, zosilnenie
špecifických vlastností produktu
tabuľka č. 1
29
4/2012
4/2012
TriboTechnika
Typ
Rezné oleje
nemiešateľné
s vodou
Klasické,
emulgovateľné
chladiaco-mazacie
kvapaliny (obsah
minerálneho oleja
>40%)
Aplikačná
koncentrácia:
4-10%
Emulgovateľné
chladiaco-mazacie
kvapaliny s nízkym
obsahom minerálneho oleja (obsah
minerálneho oleja
< 40%)
Aplikačná
koncentrácia: 3-10%
Vo vode rozpustné
chladiaco-mazacie
kvapaliny (bez
minerálneho oleja)
Aplikačná
koncentrácia:
3-5%
tabuľka č. 2
30
Komponenty
Obsah v %
minerálne oleje (základový 85 až 90
olej)
syntetické / prírodné
esterové oleje
5 až 8
vysokotlakové prísady
(organické zlúčeniny síry,
organické zlúčeniny
fosforu, chlórované
parafíny)
aniónaktívne tenzidy,
antioxidanty, protihmlové
prísady
minerálne oleje (základový
olej)
5 až 15
(čiastočne
viac)
emulgátory
inhibítory korózie
modifikátory trenia
látky na uľahčenie
rozpúšťania
10 až 20
cca. 5
0 až 6
cca. 5
vysokotlakové prísady
0 až 10
biocídy
neutralizačné činidlá
cca. 5
0 až 3
voda
minerálny olej alebo
syntetický ester (základový
olej)
emulgátory
(neionogénne)
modifikátory trenia
1 až 2
asi 30%
inhibítory korózie,
baktériostatické
20 až 25
látky, uľahčujúce
rozpúšťanie
iné emulgátory a
inhibítory korózie
asi 5%
vysokotlakové prísady
0 až 10
biocídy
voda
mazivo a prostriedok na
ochranu proti korózii
(amínborát)
neutralizačné činidlo
modifikátor trenia
látky, uľahčujúce
rozpúšťanie
vysokotlakové prísady
2 až 5
0 až 10
20 až 40
biocídy
voda
3 až 4
5 až 30
<4
Miešanie a riedenie
Pri chladiaco-mazacích emulziách predstavuje väčšinou podiel vody nad 90 %,
u roztokov nad 95 %. Kvalita vody preto
v relatívne vysokej miere ovplyvňuje
funkčnosť produktu v stave pripravenom na použitie (po zmiešaní s vodou).
Pretože sa na miešanie s koncentrátom
často používa z vodovodu, dajú sa potrebné údaje získať z príslušnej vodárne.
Aby sa emulzia alebo roztok neznehodnotili už pri príprave, mali by sa zachovať
hodnoty vody uvedené v tabuľke č. 3:
cca. 60
10 až 15
5 až 10
5 až 25
15 až 25
5 až 10 %
10 až 20
0 až 5
Vlastnosti
Vody
Jednotky
pH
Vodivosť
Celková
tvrdosť
Dusitany
Dusičnany
Chloridy
Počet
zárodkov
[μS/cm]
cca. 7
max.
1000-1500
°dH
5 – 20
[ppm]
[ppm]
[ppm]
max. 5
max. 50
max. 250
[počet/ml]
max. 102
tabuľka č. 3
Príliš tvrdá voda, použitá na prípravu emulzie, môže viesť k tomu, že
v nej obsiahnuté soli, ktoré tvoria tvrdosť vody, môžu reagovať s aniónaktívnymi emulgátormi na vápenaté mydlá.
Tvoria na povrchu emulzie belavé zrazeniny, ktoré podľa ich množstva, môž
u viesť k usadeninám na obrobkoch
a nástrojoch. Takú vodu je účelné zmäkčovať. Prípadne sa môže miešať s úplne
demineralizovanou vodou. Avšak, ak
má voda tvrdosť pod 10 °dH, môže mať
emulzia alebo roztok sklon k peneniu.
Vtedy by sa mal použiť prostriedok na
zvýšenie tvrdosti, alebo odpeňovač.
Optimálne pH vody, určenej na
miešanie kovoobrábacích kvapalín je 7.
pH vody pod 6 treba považovať za kritické, pretože toto spôsobí pri miešaní čerstvej emulzie viac alebo menej silné zníženie pH. To môže viesť k zmenšenej
ochrane proti korózii a k nestabilite
emulzie.
TriboTechnika
Vysoký obsah chloridov vo vode (od cca. 250
ppm) pôsobí negatívne na ochranu proti korózii.
Zvýšenie koncentrácie chloridov sa môže vyskytnúť aj v dôsledku odparenia vody a dopĺňania
obrábacej kvapaliny. resp. je v takýchto prípadoch
žiadúce na doplnenie obrábacej kvapaliny použiť
úplne odsolenú vodu.
Kvôli potlačeniu tvorby nitrózoamínov by
mal byť vo vode, určenej na prípravu emulzií,
obsah dusitanov do 5 ppm a dusičnanov do 50
ppm. Dôvodom pre limitovanie týchto anorganických iónov je možná tvorba nitrózoamínov
reakciou so sekundárnymi amínmi:
sekundárne amíny + dusitany "
N-nitrózoamíny
Pretože v prevádzkových emulziách vznikajú dusitany v podstate odbúraním dusičnanov, má
význam obmedziť aj obsah dusičnanov, aby sa
správne pripravená emulzia
táto reakcia potlačila natoľko, ako je to len možné.
– Emulzia by sa mala, pokiaľ je to možné, namiešať pomocou automatického miešacieho zariadenia. Alternatívou môže byť nasadenie emulzie
pomalým prilievaním koncentrátu do pripravenej
vody (nie naopak !!!) za súčasného dôkladného
miešania až po úplné zemulgovanie plávajúceho
oleja. Opačný postup, najmä u konvenčných emulzií (s vysokým obsahom oleja) môže viesť k nestabilite emulzie a k tvorbe lepivých zvyškov.
- Pravidlo, ktoré si treba pamätať: „Olej do
vody“.
- Optimálna koncentrácia emulzie je podmienená charakterom koncentrátu a obrábacím
postupom. Väčšinou sa napr. na brúsenie používajú nižšie koncentrácie ako na trieskové obrábacie operácie s definovaným rezom. Potrebné
údaje o vhodnej koncentrácii pre ten-ktorý
proces a materiál by mal poskytnúť dodávateľ
produktu.
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 určite patrí aj k najdôležitejším z hľadiska významu, pretože obrábacie
procesy, spolu s tvárniacimi procesmi dominujú
nesprávne pripravená emulzia
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.
Ing. Peter Dálik
Eni Slovensko spol. s r. o
31
4/2012
4/2012
TriboTechnika
Živice v oleji –
nepriateľ strojných zariadení
Sledovanie degradácie oleja v zariadení je jedna z najdôležitejších
diagnostických metód, pomocou ktorej sa dá charakterizovať momentálny
stav zostarnutia oleja a pomocou ktorej sa môže predpokladať aj jeho ďalšia
životnosť. Degradácia oleja sa pomocou laboratórnych analýz dá sledovať
viacerými metódami. Na určenie stupňa degradácie je potrebné určiť
viaceré parametre, aby bola správna vypovedacia schopnosť. Najčastejšie
sa stanovujú kinematická viskozita, číslo kyslosti, bod vzplanutia, úbytok
dôležitých aditív, deemulgačná charakteristika a deemulgačné číslo.
Tieto metódy sú roky uznávané
a normované nielen slovenskými
STN normami, ale aj zahraničnými
ISO resp. ASTM normami. Okrem
spomenutých klasických metód
významnú úlohu zohráva infračervená (IČ) spektroskopia, ktorá
na základe spektier vyhodnotí stupeň degradácie oleja.
Degradácia oleja
Prečo je tento príspevok zameraný
práve na degradáciu oleja? Celá
odborno-tribotechnická verejnosť, ktorá sa len trochu venuje tribotechnike resp. tribodiagnostike
vie, že stupeň zostarnutia – zdegradovanie oleja je pre nich tá najdôležitejšia informácia. Mnohí však
nevedia, že existujú viaceré druhy
degradácie oleja, ktoré prinášajú
so sebou iný stupeň rizikovosti pre
zariadenie a možnú poruchovosť.
Degradácia ropného oleja by sa
mohla podľa charakteru prebiehajúcich procesov v oleji rozdeliť minimálne do troch základných skupín.
Na vysvetlenie jednotlivých druhov degradácie olejov možno použiť napríklad turbínové oleje, pri
ktorých je predpoklad dlhej životnosti (10-15 niekedy aj viac rokov ).
Olej s vyhovujúcimi kompletnými prevádzkovými podmienkami
Olej s vyhovujúcimi kompletnými
prevádzkovými podmienkami je
32
olej, v ktorom nedochádza k prehrievaniu nad
určenú teplotu cca 60 °C, nie je nad povolenú hodnotu kontaminovaný vodou a mechanickými nečistotami, ktoré sú katalyzátormi degradácie. V oleji
nastáva klasická oxidačná degradácia, pri ktorej
pomaly ubúdajú dôležité aditíva – nízkoteplotné
antioxidanty chrániace olej pred prudkým zostarnutím. Degradácia je pomalá a prebieha počas celej
životnosti oleja. Možno namietať, že ideálny stav sa
nedá v prevádzke udržať, ale nie je to tak.
Na základe početných príkladov z praxe, vieme, že
odbornou starostlivosťou o olej sa dá očakávaný
výsledok dosiahnuť. Sledovať teplotu oleja možno
skoro na každej turbíne, kompresore alebo iných
väčších zariadení. Pri náhodnom zvýšení teploty
a rýchlym zásahom jej znížení olej stratí len minimálne množstvo antioxidantu. Voda z oleja (netesnosť upchávok resp. olejových chladičov ) sa dá tiež
efektívne odstrániť vhodnými na to určenými filtračnými zariadeniami. Takáto starostlivosť predpokladá udržať dlhodobo olej vo svojej kondícii.
Diagnostika IČ spektroskopiou nevykazuje v tomto
prípade žiadne anomálie od nového oleja, poprípa-
Obr. 1 Takmer nezmenené spektrá po 6 mesačnej kontrole prirodzená degradácia
TriboTechnika
de len mierny úbytok antioxidantu a postupnú prirodzenú oxidačnú degradáciu (viď IČ spektrum
č. 1).
Olej s dlhodobejším prehrievaním
Druhou skupinou degradácie je tzv. termická
degradácia, ktorá vzniká už ako dôsledok poruchy
– dlhodobejšieho prehrievania oleja nad predpísanú teplotu. Môžu nastať viaceré technické prípady prehrievania ako napr. zanesenie chladičov
uhličitanom z chladiacej vody, čím sa zabráni prenos tepla, čiže dlhodobé chladenie oleja. V takýchto prípadoch je veľmi ťažké promptne prevádzkovo reagovať, pretože sa príčina nedá vždy hneď
odstrániť. Nastáva tzv. termická degradácia zmena chemického zloženia oleja na základe porušenia chemických väzieb. Takýto olej je tmavší,
mení sa jeho prirodzený pach. Prečo takýto olej
nevyhovuje? Pretože stráca svoje predpísané vlastnosti, mazacie schopnosti a častokrát sa začínajú
tvoriť nebezpečné termické degradačné produkty
– živice. Problematika nebezpečných lepivých živíc
trápi mnohých tribotechnikov, preto je dôležité
práve na túto tému upozorniť. Tento stav - prehriaty olej sa dá veľmi efektívne sledovať pomocou
diagnostiky IČ spektroskopiou a určiť tak skrátenú
životnosťi oleja (viď IČ spektrum č. 2 ).
Obr. 2 Úbytok antioxidantu a oxidačno-termická degradácia
Lokálne prehriatie oleja
Najnepriaznivejšou resp. najviac problémovou
skupinou degradácie je lokálna degradácia oleja,
to znamená, že dochádza k intenzívnemu
prehrievaniu oleja len na určitom mieste.
Mnohokrát je pre prevádzku ťažko identifikovateľné miesto prehrievania a jeho odstránenie.
Nastávajú veľké záťaže pre olej ale taktiež len lokálneho charakteru. Priemerná teplota oleja môže byť
zachovaná resp. len mierne zvýšená, ale na mieste
prehriatia môže olej mať teplotu nad 100 °C a dochádza k nadmernej tvorbe živíc. A tieto živice sa
neustále tvoria, až kým nie je lokálne prehrievanie
odstránené. Táto lokálna degradácia sa nezaznamená ani na spektrách IČ, pretože sa nevyskytuje
celková termická degradácia. Často ani ostatné klasické analýzy nezachytia zmenu navýšenia parametra. Najčastejšie mierne vzrastie kinematická viskozita, ktorá má však povolený rozptyl + 15 %,
takže mnohokrát je to v počiatkoch neidentifikovateľné (viď IČ spektrum č. 3 ).
Obr. 3 Na IČ spektre nepozorovateľná lokálna termická
degradácia
Tvorba, výskyt, nebezpečenstvo a likvidácia
živíc
Ako už bolo spomenuté, živice sú termické
degradačné produkty, ktoré vznikajú prehrievaním resp. prudkým lokálnym prehriatím oleja.
Najväčšie nebezpečenstvo spočíva v tom, že sa
nenachádzajú len v objeme oleja, ale sa zachytávajú a lepia na rôzne časti zariadenia. Kým sa problém
neodstráni, stále vznikajú. V oleji sa dajú zistiť laboratórnou metódou na prítomnosť živíc a tiež metódou hodnotenia nečistôt mikroskopickou metódou, ktorou sa dá zistiť aj ich charakter, veľkosť
a spôsob výskytu v oleji.
Likvidácia týchto živíc záleží mnohokrát od
rozhodnutia prevádzkovateľa. Olej sa dá vymeniť
za nový, ale tým nie je problém odstránený a výskyt
živíc sa s najväčšou pravdepodobnosťou zase objaví. Výmenou oleja sa môže problém len zmierniť.
Veľmi efektívnym v praxi odskúšaným spôsobom
odstránenia živíc z plôch zariadenia je elektrostatické čistenie oleja, ktoré dostane živice do objemu
a pri súčasnom zapojení mechanickej by pass filtrácie sa živice odstránia z objemu oleja veľmi rýchlym
spôsobom, čím sa zabraňuje opätovnej možnosti
zanesenia resp. upchatia dôležitých častí zariadenia. Odstraňovanie živíc z oleja je jedna samostatná
kapitola, ktorej sa venujú určení odborníci.
33
4/2012
4/2012
TriboTechnika
V ďalšej časti budú prezentované obrázky živíc
z praxe, ich rôzna podoba a správanie sa v oleji.
Obr. 4 - 8 Výskyt živíc od počiatočného stavu až po vytvárania vrstiev - koláča na filtračnom papieriku pri laboratórnom hodnotení
Obr. 9 Migrujúce – pohyblivé živice
pri doplňovaní novým olejom
Inovace produktů
Firma Paul Horn, kterou na českém a slovenském trhu zastupuje společnost SK
Technik, přichází na trh s novinkami a inovacemi svých produktů v oblastech zapichování, soustružení otvorů, frézování
drážek, vrtání a vystružování. Nabízí také
nové možnosti aplikací, vylepšení a zvýšení produktivity výroby.
Diamantové nástroje se silnou vrstvou CVD
Materiál CVD je tvrdší než PKD a dvakrát tak
odolný proti opotřebení. Díky této a dalším
vlastnostem CVD se nabízí mnoho výhod při frézování a soustružení a to od hrubování až po
dokončování, zejména pak při obrábění slitin hli-
Obr. 10 - 12 Uvoľnené a zoskupené živice
Záver
Kvalita oleja je jedným z najdôležitejších faktorov
pre bezporuchovú prevádzku strojných zariadení.
Avšak degradácia oleja je prirodzený jav, ktorý po
určitej dobe musí nastať. Naskytuje sa otázka, ako
sa dá degradácia ovplyvniť tak, aby sa starnutie
oleja a jeho degradačné produkty znížili. Prax dokazuje, že je to výsledkom takmer bezproblémového
prevádzkovania zariadenia a odbornej starostlivosti o olej. Príspevok je zameraný aj na tvorbu, výskyt,
nebezpečenstvo a likvidáciu živíc, pretože téma je
zaujímavá pre tribotechnickú verejnosť.
Ing. Milena Kureková
english abstract
Very important factor when oil is in operation
is its quality.
Degradation – oil ageing is an ineligible
privation which is caused by several effects.
Reasoning of non-steady oil degradation, as
well as ineligible thermic products is the mater
by wide tribotechnical public concerned.
34
ISO-držák, břitové destičky povlakováné silnou
vrstvou CVD
níku a magnesia, hliníku s vysokým podílem křemíku jakož i slitin drahých kovů, umělých hmot
s abrazivními plnidly, tvrdokovu nebo keramiky.
Díky kombinaci extrémně vysoké životnosti diamantových nástrojů a nového utvařeče třísek
na CVD-diamantovém břitu je možné dosáhnout zvýšení produktivity až o 35 % a snížení
nákladů až o 80 %. Pro vysoce produktivní vnitřní a vnější soustružení byly vyvinuty mimo jiné
břitové destičky s geometrií označenou “Wiper“.
Segmenty, které se nanáší na jednobřité destičky nebo frézy jsou vyřezávány pomocí laseru z
CVD-D polotovarů a potom ve vakuu naletovány. Také utvařeče třísky a hrany břitu jsou
obráběny laserem. Nový vlnovitý utvařeč redu -
TriboTechnika
v oblasti frézování a soustružení
kuje kontakt třísky s plochou čela, což značně
přispívá ke snížení tvorby tepla a spotřeby energie. Extrémní úhel čela až 25 ° vytváří měkký řez
a snižuje tvorbu otřepů na minimum. Tím se zvy-
hlavička nasadí, zajistí podobně jako u bajonetového zámku a pomocí momentového klíče zafixuje. Výměnné hlavičky jsou k dispozici v různých
provedeních s rohovou fasetkou, rohovým
rádiusem nebo s ostrým rohem.
Celotvrdokovové frézy pro obrábění drážek
DCX
Celotvrdokovové frézy DCX byly vyvinuty pro frézování kruhovou interpolací hlubokých a úzkých
drážek v oceli a nerezavějících ocelí. Hlavní oblast
nasazení je výroba chirurgických nástrojů a kleští.
S průměry 20, 30 a 40 mm je možné s šestibřitovými nebo osmibřitovými frézami vyrábět drážky
hluboké 6,5; 10 a 13,5 mm s šířkou od 1,5 a 2 mm.
Speciální provedení pro jiné rozměry jsou pak
k dodání v krátkých časech. Jako materiál pro výrobu břitů se používá třída jakosti Horn ST35. Ta se
vyznačuje dlouhými životnostmi a malými řezný-
Rychlovýměnné hlavičky systému DG
šuje oproti PKD-břitům životnost, kontrolovatelný lom třísek zajišťuje vysokou bezpečnost výroby a snížení řezného tlaku šetří vřeteno stroje
a umožňuje u velmi přesných dílů dosažení
malých tolerancí. Ostré břity nabízí obzvláště
výhody při obrábění CFK, GFK a jejich kompozitů.
V první výrobní řadě jsou povlakovány CVDvrstvou destičky ISO tvaru C, D a V. Následně pak
nástroje řady Supermini a Mini jakož i různé druhy
fréz.
Frézovací systém s výměnnými hlavičkami DG
Modulární frézovací systém s patentovaným
rychlovýměnným rozhraním se používá pro frézování rohů, drážek, srážení hran, pro kopírovací
a vysokorychlostní frézování. Výměnné hlavičky
jsou z tvrdokovu a dodávají se ve čtyřech velikostech o průměru 10, 12, 16 a 20 mm. Aktuální
oblast použití nově vyvinutých fréz je obrábění
oceli. Geometrie pro ostatní materiály se připravují. Provedení nástroje děleného na stopku
a výměnnou hlavičku v kombinaci ocel-tvrdokov
přesvědčuje díky vysoké tuhosti a přesnosti obvodového házení. Jejich bezpečné spojení zajišťuje
segmentovaný závit, který umožňuje také automatickou výměnu nástroje a tím i zřetelné snížení
vedlejších časů. Při ruční výměně se tvrdokovová
Fréza DCX se šesti břity
mi silami speciálně při frézování oceli a kalených
ocelí. Celotvrdokovové frézy DCX rozšiřují možnosti použití systému DC, který byl představen na
začátku roku. Frézy tohoto nástrojového sytému
jsou vhodné především pro výrobu závitů, drážek
s rádiusy nebo pravoúhlých profilů jakož i pro srážení hran. Nástroje dodávané v několika třídách
tvrdokovu prokazují obzvláště velkou výkonnost
při obrábění kobaltu, chromu, titanu, nerezavějících ocelí a umělých hmot.
Luděk Dvořák
35
4/2012
4/2012
TriboTechnika
Technologické hľadiská delenia
materiálov plazmovým a laserovým lúčom
Využitie laserového a plazmového lúča na delenie - pálenie materiálov patrí medzi
progresívne technológie, ktorých použitie je dané ich technologickými charakteristikami
z hľadiska dosahovanej kvality a požiadaviek na produktivitu výroby.
Z technologického hľadiska sú to
energolúčové metódy, kde tepelný
účinok energetického lúča spôsobuje roztavenie deleného materiálu. V porovnaní s mechanickým
delením je pri delení termickým
spôsobom tvrdosť deleného materiálu nepodstatná. Porovnanie technológie delenia laserom a technológie delenia plazmou ukazuje rozdiely v dosahovanej kvalite rezania
a určité obmedzenia resp. možnosti jednotlivých metód. Pre rozhodnutie o využití metódy delenia
materiálov laserovým alebo plazmovým lúčom je potrebné poznať
konkrétne požiadavky na kvalitu
a ekonomiku rezania. Hlavnými
ekonomickými faktormi sú vstupné a prevádzkové náklady daného
Obr. 1 Tvar reznej medzery pri rezaní plazmou: h– hrúbka
materiálu, u1 , u2 – zošikmenie rezanej plôch (u1 < u2 )
technologického zariadenia, rýchlosť rezania - pálenia pre dané podmienky kvality, ale aj prípadná
potreba ďalšieho opracovania a
úprava rezaných hrán a plôch.
36
Dôležitým aspektom pri využívaní technológií je
ekologické a zdravotné hľadisko.
Parametre procesu delenia materiálov plazmou
Podľa hrúbky a druhu deleného materiálu (nízkolegované ocele, antikorové ocele, zliatiny hliníka,
medi a pod.) sa volia rezné parametre. Hlavné parametre delenia plazmou sú: rýchlosť rezania, výkon
plazmového oblúka (súčin napätia a prúdu), priemer dýzy, vzdialenosť dýzy od povrchu rezaného
materiálu, použitý plazmový plyn, stabilizácia plazmy. Kvalita a integrita plazmou rezaného povrchu sa
hodnotí z hľadiska šikmosti - odchýlky kolmosti rezanej plochy, presnosti rezaného tvaru, drsnosti povrchu, hĺbky teplom ovplyvneného povrchu, zvyškových napätí pod povrchom, kvality hornej a spodnej
hrany, tvorby okovín, množstva prilepeného materiálu na spodnej strane, výskytu trhlín. Šírka reznej
medzery v porovnaní s rezaním kyslíkovým plameňom alebo laserom býva väčšia až o niekoľko milimetrov. Zošikmenie rezaných plôch býva 2 až 10°.
Vírivý pohyb prúdu plazmového plynu v smere proti
pohybu hodinových ručičiek spôsobuje, že vzhľadom na smer rezania je šikmosť rezanej plochy na
pravej strane reznej medzery menšia ako na ľavej
strane, obr. 1. Materiál na strane s väčším zošikmením plochy tvorí odpad. Hĺbka teplom ovplyvnenej
zóny býva 0,2 až 1,3 mm.
Parametre procesu delenia materiálov laserom
Rezanie laserom predstavuje odstraňovanie materiálu postupným pôsobením lúča a prúdu pomocného plynu. Pomocným plynom býva obyčajne kyslík, dusík, stlačený vzduch, argón alebo hélium. Pre
rezanie ocelí sa používajú hlavne CO2 lasery. Rezanie
laserom je ekonomicky výhodné pre tenké materiály, ale možno rezať hrúbky až do 25 mm. Použitie
laserového lúča na úber materiálu závisí od vlastností laserového lúča a obrábaného materiálu. Účinok laserového lúča na materiál je daný faktormi:
odrazivosť povrchu, absorpcia - pohlcovanie laserového žiarenia, tepelná vodivosť, teplota tavenia
a odparovania.
TriboTechnika
Obr. 1 u- odchýlka kolmosti hrúbky, Δa- redukovanie
rezanej hrúbky
Voľba optimálnej metódy rezania
Výber optimálnej metódy je potrebné posudzovať
Rezanie nízkolegovanej ocele
7
plazma 100 A
plazma 200 A
plazma 300 A
6
rýchlosť rezania
[m/min]
Povrch materiálov po rezaní plazmou a laserom
Kvalita plôch rezaných termickým spôsobom
(autogén, plazma, laser) stanovuje norma ISO 9013.
Na obr. 1 sú znázornené dva prípady odchýlky
kolmosti u na rezanej ploche. Norma tiež stanovuje
redukovanie rezanej hrúbky o parameter Δa pre
meranie odchýlok tvaru. Na obr. 2 je znázornený
tvar pretavenej hornej hrany.
Účinnosť rezania plazmou je daná konštrukciou
rezacej hlavy, použitého plazmového plynu a stabilizáciou plazmy. Rezanie horákmi s vírivým plynom sa dosahuje kvalita rezu porovnateľná s rezaním pomocou lasera. Systémy horákov s prídavným vírivým plynom v spojení s modernou invertorovou technikou od firmy Kjellberg alebo technológia rezania HyDefinition od firmy Hypertherm
umožňujú dosahovať vysokú kvalitu rezania plazmou aj pre tenké materiály. Rezanie pod vodou znižuje prašnosť, hlučnosť a hladinu UV žiarenia, ktoré
sprevádzajú rezanie plazmou. Rezanie pod vodou
znižuje prašnosť, hlučnosť a hladinu UV žiarenia,
ktoré sprevádzajú rezanie plazmou.
Grafy na obr. 3, 4 , 5 a 6 znázorňujú rýchlosti rezania
plazmou a laserom v závislosti od hrúbky, druhu
rezaného materiálu a výkonu zdroja odporúčané
výrobcami laserových a plazmových zariadení.
Grafy na obr. 7 a 8 znázorňujú spotrebu rezných plynov pri rezaní laserom a plazmou.
Tabuľky 1 až 3 uvádzajú technologické možnosti
rezania plazmou a laser
5
4
3
2
1
0
0
10
30
40
50
60
70
80
Rezanie plazmou- zdroj 100A
7
6
5
4
3
2
1
0
zliatina Al
antikor
oceľ
0
Obr. 2 a) zliata hrana- rádius, b) zliata hrana s previsom
20
rezaná hrúbka [mm]
Obr. 3 Rezanie nízkolegovanej ocele plazmou (vplyv výkonu
plazmového zdroja a rezanej hrúbky narýchlosť rezania)
rýchlosť rezania
[m/min]
So zvyšovaním vlnovej dĺžky svetelného lúča odrazivosť kovov stúpa. Znižuje sa napr. zdrsnením povrchu, vytvorením tenkej nekovovej vrstvy alebo ožiarením povrchu laserovým lúčom s vysokou energiou. Pre rezanie materiálov s vysokou odrazivosťou a tepelnou vodivosťou, ako napr. meď alebo hliník sú potrebné lasery s vyššími výkonmi.
Absorpcia svetelného žiarenia závisí od tepelného
gradientu povrchu materiálu. Absorpcia lúčov
s rastúcou drsnosťou povrchu a so zvyškovými
napätiami v povrchovej vrstve klesá.
Parametre procesu rezania laserovým lúčom sú:
výkon laserového lúča, rezná rýchlosť, maximálna
hrúbka rezania, šírka zárezu - škáry, druh a mód
lúča, ohnisková vzdialenosť, priemer fókusovaného lúča, druh a tlak pomocného plynu, priemer
dýzy. Samotný proces rezania laserom môže prebiehať spôsobom sublimačného rezania, tavného
rezania alebo oxidačného rezania s použitím kyslíka ako rezného plynu. Použitie kyslíka vyvoláva exotermickú reakciu, tým sa dosahuje rýchlejší ohrev
materiálu a vyššia rýchlosť rezania. Kvalitu
a integritu povrchu rezaného laserovým lúčom
určuje: sklon resp. kolmosť rezanej plochy, presnosť rezaného tvaru, drsnosť povrchu, množstvo
okovín vo forme kvapiek z nataveného materiálu,
zaoblenie hrany, hĺbka teplom ovplyvneného povrchu, výskyt trhlín, zvyškové napätia pod povrchom.
10
20
rezaná hrúbka [mm]
30
Obr.4. Rezanie plazmou so zdrojom100A (vplyv druhu
materiálu a rezanej hrúbky na rýchlosť rezania)
37
4/2012
TriboTechnika
vita výrobného zariadenia, ktorá zohľadňuje požiadavky na kvalitu a výrobné náklady spojené s danou
laser 1,5 kW
operáciou. Výkonnosť procesu je potom funkciou
8
laser 3,2 kW
kvality a produktivity. Optimálny výrobný postup je
laser 4 kW
6
postup s vyššou produktivitou a nižšími výrobnými
4
nákladmi. Celkové výrobné náklady spojené
s rezaním na laserových alebo plazmových zariade2
niach sa väčšinou zahŕňajú do nákladov na meter
0
rezu alebo do hodiny prevádzky zariadenia. Celkové
0
5
10
15
20
25
výrobné náklady N tvorí súčet fixných a variabilných
rezaná hrúbka [mm]
nákladov:
Obr.5. Rezanie nízkolegovanej ocele laserom (vplyv výkonu
N = N fixné + N variabilné
laserového zdroja a rezanej hrúbky na rýchlosť rezania)
Fixné náklady zahŕňajú odpisy výrobného zariadenia, úroky súvisiace s nákupom výrobného zariadeRezanie laserom 3,2 kW
30
nia, prípadne nájom za výrobné priestory. Do variaantikor
25
bilných nákladov je možné zahrnúť náklady na rezazliatina Al
20
oceľ
ný materiál, náklady na mzdu pracovníkov, spotrebovanú elektrickú energiu, spotrebu plynov, spo15
trebné diely (dýzy a pod.), náklady na systém polo10
hovania a relatívneho pohybu nástroja - lúča voči
5
obrobku, náklady na opravy a údržbu.
0
Produktivita rezacieho zariadenia je určená počtom
0
5
10
15
20
25
hotových
dielov za jednotku času a závisí hlavne od
rezaná hrúbka [mm]
rýchlosti rezania. Optimálnou reznou rýchlosťou je
maximálna rýchlosť rezania, ktorou sa dosiahne
Obr. 6 Rezanie laserom s výkonom3,2 kW (vplyv druhu
potrebná
kvalita rezania. Treba počítať aj s prípravou
materiálu a rezanej hrúbky na rýchlosť rezania)
rezných
plánov,
ktorá závisí od softvérového vybave120
nia
a
CNC
riadenia,
alebo tiež s dodatočnou úpravou
plazmový
plyn
ochranný
plyn
100
rezaných hrán.
80
Prevádzkové náklady plazmového rezacieho zaria60
denia zahŕňajú najmä spotrebu elektrickej energie
40
plazmového zdroja, spotrebu plazmového plynu prí20
padne ďalších stabilizačných a ochranných plynov,
0
spotrebu dýz a spotrebu elektród. Prevádzkové
HiFocus HiFocus HiFocus HiFocus HiFocus HiFocus
80i
130
160i
280i
360i
440i
náklady laserového zariadenia zahŕňajú spotrebu
zdroj plazmy
elektrickej energie generátora laserového lúča, prevádzkových
plynov pri CO2 laseroch, žiariviek pri NdObr. 7. Spotreba plazmových a ochranných plynov
YAG laseroch, opotrebovanie optiky, spotrebu rezpri rezaní plazmou systémom HiFocus
ných plynov a dýz.
Disponibilita plazmových a laserových rezacích
zariadení má veľký význam. Napríklad pri komerčných CO2 a Nd-YAGlaseroch býva 80 ÷ 95 %.
Rezanie nízkolegovanej ocele
rýchlosť rezania
[m/min]
rýchlosť rezania
[m/min]
10
spotreba plynu [l/min]
4/2011
Bezpečnosť pri práci a ochrana zdravia
Laserový lúč je zosilnené svetelné žiarenie s vysokou
energiou. Biologické tkanivo pohlcuje svetlo rôzne
a spravidla je premenené na teplo, ktoré ho môže
Obr. 8. Spotreba rezného plynu pri štandardnom rezaní
poškodiť. Pre človeka je zvlášť nebezpečné ohrozelaserom s tlakom do 0,6 MPa
nie oči a pokožky priamym alebo aj odrazeným laserovým lúčom. Zasiahnutie očí môže viesť až po úplz hľadiska efektívnosti procesu. Hlavnými ukazova- né oslepnutie. Červené smerové lasery sa používajú
teľmi efektívnosti výrobného postupu je produkti- na nastavovacie práce a pri pohľade do zdroja lúča
38
TriboTechnika
frekvenčnom generátore sa
pre vybudenie laserového
lúča používa vysokofrekvenčné napätie až do 10 000 Volt.
Pri nesprávnej prevádzke
vysokofrekvenčného generátora hrozí zasiahnutie elektromagnetickými striedavými
poľami. Plazmový oblúk
vytvára silné viditeľné a ultrado hrúbky
do hrúbky
max. hrúbka
max. hrúbka
do hrúbky
fialové žiarenie s vysokou
50 mm
70 mm
15 mm
10 mm
25 mm
teplotou.
Žiarenie vznikajúce
vysokotlakové rezanie s N , výnimočne s O
najčastejšie Ar alebo Ar + He
: tlak rezného plynu 0,6 ÷ 2 MPa
pri rezaní môže poškodiť zrak
neželezné kovy: hliník, meď, mosadz
a popáliť pokožku, preto trehoršie
do hrúbky 25
do hrúbky
do hrúbky
ba chrániť zrak ochrannými
max. hrúbka
max. hrúbka
mm
50 mm
80 mm
okuliarmi a používať zváracie
12 mm
8 mm
vysokotlakové rezanie s N , výnimočne s O
rukavice a vhodné oblečenie,
najčastejšie Ar alebo Ar + He
: tlak rezného plynu 0,6 ÷ 2 MPa
ktoré chráni pred popálením
nekovové materiály
a rozstrekovaným kovom.
polyméry, keramika
nevhodné na rezanie plastov
Zdroje na rezanie plazmou
vytvárajú vysoké zápalné napätia a vysoké prúLASER
PLAZMA
kvalita rezaných plôch
dy pre rezanie. Pri rezaní plazmou môže dôjsť
rozlišuje sa dobrá a zlá strana rezu,
obidve strany rezu sú
k prekročeniu hygienických limitov hluku, preto
horšia strana tvorí odpad
vyhovujúce – lepšie využitie
si pracovníci musia chrániť sluch.
materiálu
Zariadenia vybavené lineárnymi pohonmi majú
úkos na rezaných plochách 2÷5°
kolmé rezy
zabudované permanentné magnety. Magnešírka teplom ovplyvnenej vrstvy
šírka teplom ovplyvnenej
0,2÷1,3 mm
vrstvy cca 0,1 m
tické príťažlivé sily v bezprostrednej blízkosti
Dobrá drsnosť pre nízkolegovanú a antikoróznu oceľ, horšia drsnosť pohyblivých častí prudko narastajú a môžu byť
pre hliník
až niekoľko 1000 N.
presnosť rezanej kontúry ±
presnosť rezanej kontúry ± 0,1
Pri rezaní materiálov laserovým a plazmovým
0,15mm
mm
lúčom sú uvoľňované plyny a aerosóly škodlišírka rezu podľa hrúbky materiálu
šírka rezu podľa hrúbky
1 ÷ 4 mm
materiálu 0,1 ÷ 1 mm
vých látok z roztaveného a odpareného materiálu. Množstvo emisií závisí najmä
PLAZMA
LASER
od chemického zloženia delenérýchlosť rezania
ho materiálu, od rýchlosti rezakonštrukčná nízkolegovaná oceľ
nia,
priemeru dýzy a tlaku plynoCO2 Laser- zdroj 3,2 kW
vzduchová plazma - zdroj 120 A
v. Pri rezaní potenciálne nebezhrúbka
hrúbka
hrúbka
hrúbka 3 mm hrúbka 15 mm / hrúbka 30 mm /
pečných materiálov treba posú3 mm
12 mm
20 mm
/ 30A
120A
120A
diť obsah škodlivých látok
0,69 m/min.
1,08 m/min.
0,414 m/min.
4 m/min.
1,5 m/min.
0,85 m/min.
v ovzduší podľa ich maximálnej
môže dôjsť k poškodeniu zraku. Pri nastavovaní
prípustnej koncentrácie.
laserového lúča musí personál používať okuliare
Ing. Jaroslav Brezáni
chrániace oči pred laserovým žiarením. Vo vysokoprof. Ing. Anna Mičietová, PhD.
PLAZMA
LASER
rezaný materiál
max. hrúbka rezaného materiálu je daná typom a výkonom zariadenia, druhom rezaného
materiálu a požiadaviek na kvalitu rezu podľa ISO 9013
nízkolegovaná oceľ
zdroj plazmového lúča
zdroj CO2 lasera
150 A
300 A
440 A
4÷5 kW
3,2 kW
do hrúbky
do hrúbky
do hrúbky
max. hrúbka 20÷25
max. hrúbka
50 mm
70 mm
100 mm
mm
15 mm
plazmové plyny čisté alebo zmesi: Ar, N2, He, O2
štandardne s plynom O2 alebo N2: tlak
Ar + H2, N2+ H2, CO2, vzduch
rezného plynu do 0,6 MPa
nehrdzavejúca oceľ
2
2
2
2
english abstract
Cutting materials by laser and plasma beam is one of the progressive thermal technologies, the usage
of which is given by their technological characteristics in terms of the quality to be achieved and
requirements for productivity of production. The process of plasma cutting and laser beam it self, in
particular the quality and integrity of the cutting surface, is affected by the determining factors and
their interaction. When an appropriate cutting technology is to be selected, technological, economic,
environmental and safety aspects are to be taken into consideration.
4/2011
4/2012
TriboTechnika
Obtížně odmastitelná maziva
Část 2. chemisorpčně a chemicky vázané látky
Chemicky vázané nečistoty na povrchu kovů zahrnují širokou skupinu látek
od okují a rzi až po organické látky. Z maziv se obvykle vážou na povrch
kovů organické sloučeniny nejprve chemisorpčně a časem může vniknout
i pevná chemická vazba. Složky chemicky vázaných maziv tvoří obvykle
tak tenké vrstvy, že se jejich přítomnost na povrchu vzhledově neprojeví.
O to větší riziko pro povrchovou úpravu představují.
Síla vazby ke kovovému povrchu je
obvykle dána polaritou a chemickou reaktivitou jejich funkčních skupin. Jejich odstranění z povrchu
bývá ztíženo jejich vysokou viskozitou, vysokým bodem tání sloučenin
s kovy apod. Z této skupiny látek
jsou dále uvedeny některé typy
obtížně odstranitelných organických látek, které se vyskytují
v průmyslových přípravcích.
Chlorované parafiny
Tyto látky jsou součástí výborných
tvářecích přípravků. Dříve se používaly jen na zpracování obtížně tvařitelných materiálů jako austenitické
korozivzdorné oceli. Jejich používání je potlačováno pro jejich ekologické nevýhody, špatnou biologickou rozložitelnost, obtížné spalování olejů s chlorovanými parafiny,
kontaminace odpadních vod AOX.
Jejich přítomnost v přípravcích pro
tváření by měla být uvedena v bezpečnostním listu, protože tato skupina látek jsou podezřelé karcinogeny. Častěji se však setkáme jen
s údajem o množství vázaného chloru v mazivu.
Pro odmašťování obvykle postačí
obvyklé alkalické odmašťovací
lázně, je však nutné zvýšit koncentraci, teplotu a dobu působení
lázně. Často pomůže i mechanický
účinek ultrazvuku, mechanického
omílání apod. Výhodné je dvoustupňové odmaštění, kdy lázeň
40
v druhém stupni odmaštění je udržována čistší
a s vyšším obsahem tenzidů, než lázeň v prvním
stupni. Je třeba dbát na důsledné odstraňování
odloučeného oleje protože přenos chlorovaných
parafinů snadno způsobí redepozici na odmaštěný
povrch. V kyselých operacích, kde je riziko redepozice nejvyšší, se doporučuje použití neionogenních
tenzidů. Pro odstranění chemisorpčně vázaných
zbytků je nutné elektrolytické odmaštění.
Organické estery kyseliny fosforečné a deriváty
fosfonových kyselin
Deriváty tohoto typu se často používají jako EP
přísady zejména při zpracování železných kovů. Do
olejů se nejčastěji přidávají ve vodě málorozpustné
estery alifatickými a alifaticko-aromatickými uhlovodíkovými radikály. Nejhůře se odmašťují organické EP přísady, které v molekule obsahují jak fosfor
tak síru (např. dialkyldithiofosfát zinku ZDDP). Do
řezných emulzí se používají i alkoxylované deriváty,
které jsou rozpustné jak v olejích tak ve vodě. Plní
zde více funkcí, kromě lubrikace, emulgují oleje
a působí jako korozní inhibitory kovů. Inhibiční
vlastnosti esterů kyseliny fosforečné se využívají zejména pro inhibici železných kovů, slitin hliníku a slitin mědi. Chemisorpčně vázané estery kyseliny fosforečné se používají pro zvýšení přilnavosti některých syntetických nátěrových hmot. Ve vodou ředitelných nátěrových hmotách se používají jako
korozní inhibitory proti bleskové korozi železa.
Estery kyseliny fosforečné s alkoxylovanými uhlovodíky jsou velmi stabilní v silně alkalických prostředích, proto se využívají i jako tenzidy v odmašťovacích lázních a hydrotropní látky v kapalných odmašťovacích přípravcích.
Při odstraňování mastnot s chemisorbovanými estery kyseliny fosforečné se poměrně snadno odstraní
silné vrstvy mastnot v běžných alkalických
TriboTechnika
odmašťovačích. Na povrchu však zůstává tenká
vrstva esterů vázaná chemisorpčně. Silná chemisorpční vazba na kovový povrch obvykle způsobí
hydrofobicitu kovového povrchu, která je mírně
zesilována působením kyselého prostředí. Na
takto hydrofobizovaný povrch se snadno redeponují emulgované mastnoty. Tento jev zvyšuje riziko nekvalitních následných úprav povrchu. Proto
je nutné snížit přenosy mastných látek z prvních
stupňů odmašťování a dobře oplachovat mezi jednotlivými operacemi předběžných úprav.
Nedokonalé odstranění chemisorbované vrstvy
působí problémy obvykle jen při galvanickém
pokovování. Dokonalé odstranění z povrchu je
možné elektrolytickým odmaštěním.
Sloučeniny se siloxanovým řetězcem
Nebezpečnost přítomnosti běžných silikonových
olejů na povrchu kovů pro povrchovou úpravu
nátěrovými hmotami a galvanickým pokovením je
dostatečně známa. Řada podniků přijala přísná
interní omezení a zákazy použití přípravků se silikony v areálu svých závodů. Proto se s těmito sloučeninami setkáme jen zřídka. Nejčastěji se používají pro separaci forem pro lisování plastů nebo
odlévání zinkových odlitků. Bývají i součástí hydrofobizačních přípravků. Dalším nechtěným zdrojem kontaminace povrchu mohou být silikonové
odpěňovače. Methylsilikonové polymery jsou
běžnými způsoby prakticky neodmastitelné.
Snáze jdou odstranit fenylsilikonové polymery,
přesto je jejich odmaštění velmi problematické.
Pokrok v chemii silikonů zavedl do průmyslové
praxe řadu zajímavých derivátů se siloxanovými
řetězci, které mohou být rizikové pro přípravu
povrchu. Na druhou stranu řada nových sloučenin
povrchové úpravě nevadí a dokonce se dá pro
přípravu povrchu využít. Jedná se například o silikonové tenzidy, které se vyrábějí alkoxylací silikonových olejů. Pak záleží na poměru hydrofobní a
hydrofilní části molekuly zda představují riziko či
nikoliv. Trisiloxanové tenzidy jsou nejúčinnějšími
smáčedly mezi povrchově aktivními látkami.
Odmaštění povrchů kontaminovanými silikonovými oleji je nejlépe neprovádět, protože často
vede ke zničení odmašťovacích lázní a kontaminaci zařízení. Pokud je to nezbytné musíme silnější
vrstvy odstranit rozpouštědly (chlorovanými uhlovodíky, alkoholy a nejlépe acetaly). V dalším stupni
se osvědčují tenzidové přípravky s rozpouštědly
a jemnými částicemi oxidu křemičitého, na které
se silikonové oleje adsorbují a nemohou se zpět
deponovat na povrch kovů. Přípravky se často používají v koncentrovaném stavu a nanášejí se ručně.
Teprve pak je možné použít silně alkalické
odmašťovací lázně bez nebezpečí jejich kontaminace silikony. Siloxanové polymery nesnášejí
extrémy pH, proto se doporučuje několikrát
střídat silně alkalické a silně kyselé prostředí
odmašťovače. Krátkodobé střídání silně kyselých
a silně alkalických přípravků však, podle našich zkušeností, není dostatečně účinné. Pro odstranění
silikonů z povrchu nepomůže příliš ani ultrazvukové odmaštění ani elektrolytické odmašťování.
Kombinace odmaštění s mechanickým omíláním
se osvědčila při zpracování povrchu zinkových
odlitků separovaných silikonovými přípravky. Ani
tímto postupem se ale neodstraní zbytky silikonů
z pórů a lunkrů v povrchu odlitků a při lakování se
objevují typické vady – kráterovitost. Proto se
osvědčilo v dalším stupni předúpravy povrch fosfátovat ve speciálním fosfátu. Teprve fosfátová
vrstva do sebe absorbovala zbytky silikonů a umožnila úspěšné lakování.
Organické sulfidy, polysulfidy a organické
deriváty s obsahem síry
Tyto látky často reagují s povrchem kovů za tvorby
chemických sloučenin zejména za vyšších teplot.
Používají se zejména v přípravcích pro zpracování
slitin mědi a v korozních inhibitorech. Silná vazba
sloučenin umožňuje použití vysokých pracovních
tlaků při tváření kovů. Chemisorbované vrstvy nejsou na povrchu kovů viditelné, při vystavení vyšší
teplotě se někdy tvoří silnější tmavé vrstvy pevně
vázaných chemických sloučenin.
Při běžných způsobech odmaštění zůstane na
povrchu hydrofobní vrstva organických chemisorbovaných sulfidických sloučenin. V kyselých
prostředích se vazba k povrchu ještě zesiluje. Je
tedy mylné domnívat se, že lze hydrofobní vrstvu
odstranit mořením. Vrstva zhoršuje přilnavost
laků, vadí před galvanickým pokovením a fosfátováním. Některé se sulfidických sloučenin se kumulují v následných operacích a vedou k postupnému zhoršování funkce lázní. Zvláště citlivé na
tento typ nečistot jsou alkalické nekyanidové zinkovací lázně. Organické sloučeniny síry jsou
v tomto ohledu nejvíce rizikové z běžných organických nečistot. Pro odstranění zbytků nečistot se
osvědčují kombinované postupy s mechanickým
účinkem, otryskávání, hydrofinišování, omílání. Při
elektrolytickém odmašťování se tyto látky desorbují v katodickém cyklu odmašťování. Krátkodobé
41
4/2012
4/2012
TriboTechnika
anodické odmaštění může v některých případech
vazbu k povrchu ještě zesílit.
Látky s organicky vázaným dusíkem
K obtížně odstranitelným látkám s organicky vázaným dusíkem patří zejména aminy, amidy, aminoamidy, polyaminy, dusíkaté heterocykly, např. imidazoly a triaziny. Obtížně odstranitelné jsou jen
v případě, že obsahují objemné uhlovodíkové alkylové nebo arylové řetězce, které snižují jejich rozpustnost ve vodě. Tyto látky patří k nejčastěji používaným korozním inhibitorům železných kovů.
Heterocyklické dusíkaté sloučeniny inhibují kromě
železných kovů i slitiny mědi a stříbra. Kromě inhibice povrchu se využívají v tvářecích přípravcích, zejména emulzích jako emulgátory a alkalizační
činidla. V silně kyselých prostředích bývá organicky
vázaný dusík často kvarterizován. Kvarterizace dusíku zvyšuje polaritu sloučenin a zesiluje chemisorpční vazbu ke kovu. Proto se často tyto látky využívají jako mořící inhibitory. Odstranění zbytků
organik s dusíkem je proto výhodnější provést
v alkalickém prostředí. Zatímco v alkalickém
prostředí bývá inhibovaný povrch oceli smáčivý,
v kyselém se stane hydrofobní. Na hydrofobizovaný
povrch se pak snadno redeponují i běžné mastnoty. Polyaminy s dlouhými alifatickými řetězci se používají v mazivech pro zvýšení přilnavosti mazadel,
například pro oleje řetězových pil.
Při odmašťování obvykle postačí běžné odmašťovací lázně. Doporučuje se provádět odmaštění ve
dvou stupních nebo kombinovat chemické a elektrolytické odmaštění. Nebezpečí obvykle hrozí jen
tehdy, zesílí-li vazba nevhodným zařazením kyselé
operace, když ještě není dostatečně odstraněna
chemisorbovaná vrstva.
Závěr
Uvedený přehled obtížně odstranitelných nečistot
není vyčerpávající. Každý technolog povrchových
úprav se setkal s obtížně upravitelným zbožím.
Nelze dát příliš mnoho obecných rad, každý konkrétní případ je nutné řešit v podmínkách reálného
provozu. Je dobré zajímat se, jaké nečistoty jsou na
povrchu zboží, které je nutné povrchově upravit.
Cenné informace je možné získat z technických
a bezpečnostních listů maziv.
Část podkladů pro publikaci byla získána v rámci řešení
programu MPO TANDEM projekt FT-TA/047 „Optimalizace materiálového řešení a aplikace principů protikorozní ochrany technologických zařízení a celků“.
Ing. Petr Szelag
3
Možnosti
Zájem ze strany analytických laboratoří nás přivedl k vývoji adsorpční striping
voltametrie pro stanovení antioxidantů.
Je to metoda zaváděná v diagnostice
olejového hospodářství, která umožňuje kvantitativně určit obsah antioxidantů fenolického i amínového typu, které
se u nás začínají používat v moderních
turbínových olejích.
Dříve se používaly antioxidanty výhradně fenolického typu, jejichž kvantitativní analýzu bylo
možné provádět spektrofotometricky. Přídavek antioxidantu amínového typu vyžaduje
jinou analytickou metodu. Metodika kvantitativního stanovení stíněných fenolů a aromatických amínů, které jsou přidávány k základovým olejům jako antioxidanty je obsažena
v normě ASTM: D6971-09 "Standard Test
Method for Measurement of Hindered
Phenolic and Aromatic Amine Antioxidant
Content in Non-zinc Turbine Oils by Linear
Sweep Voltametry". Z ekonomického hlediska
provozu strojů je důležitá znalost průběhu
poklesu koncentrace těchto aditiv, které
výrazně prodlužují použitelnost oleje při
tepelném namáhání. Spolu s dalšími měřenými fyzikálními a chemickými parametry je pak
možno rozhodnout, kdy je nutno olejovou
náplň vyměnit.
Základem metodiky je adsorpční striping
voltametrie. Principem metody je anodická
oxidace fyzikálně adsorbované elektrochemicky aktivní látky na povrchu pracovní elektrody. Ta je v tomto případě tvořena diskovou
elektrodou ze skelného uhlíku - (glasy carbon)
o průměru 3 mm. Měření se provádí v tříelektrodovém systému, pomocná a referentní elektroda je platinová. V potenciostatickém zapojení se aplikuje lineární potenciálová rampa,
doporučená skenovací rychlost je 0,1 V/s.
Proudová odezva je v řádu jednotek až desítek
mikroampér. Podle normy ASTM D6971-09 je
použit neutrální roztok pro stanovení aromatických amínů, fenolické antioxidanty je vhod
TriboTechnika
stanovení antioxidantů
v mazacích olejích
nější stanovit za použití alkalického elektrolytu.
Antioxidanty ve vzorku oleje o objemu 0,4 ml se
extrahují za přítomnosti písku do pěti mililitrů
alkalického ethanolového, nebo neutrálního acetonového elektrolytu, ve kterém se provede měření. Výsledkem každého měření je křivka procházejícího proudu roztokem, v závislosti na času
resp. potenciálu elektrody. U všech měřených
vzorků se bude vyhodnocovat křivka s jedním
nebo dvěma píky, které by se měly nalézat
v obdobné části grafu. Vždy se provede korekce
na klidový proud (blank reading) odpovídající čistému elektrolytu. Na obrázku č. 1 je zachycen
typický průběh proudu vzorku antioxidantu, signálu pozadí a provedenou vzájemnou korekci.
Plocha píku, se pak vypočte numerickou integrací
části křivky nad spojnicí inflexních bodů.
V této metodice se nevyhodnocuje analyzované
množství podle amplitudy, ale podle velikosti plochy píku. Změřením několika vzorků oleje s různou koncentrací získáme data, která použijeme
při sestrojení kalibrační funkce. Na obrázku č. 2.
vidíme graf takto sestavené funkce.
sované metody poskytuje lineární závislost měřené koncentrace v rozsahu mezi 2 a 50 mmol, to je
asi 0.044 až 1.1 % hmotnostních. Na přesnost
měření má zásadní vliv čistota povrchu elektrody,
je proto nutné elektrodu před každým měřením
přeleštit a každé měření nejméně dvakrát opakovat.
Automatické zpracování měřených dat a výpočet
plochy píku resp. koncentrace ze změřené křivky
Obrázek č. 2
se provede numericky. Konkrétní použité numerické metody jsou součástí analýzy problematiky
této metodiky, kterou se chystáme realizovat.
Doby kdy se plocha píku zjišťovala vážením
vystřihovánek papíru je nenávratně minulostí.
Znamená to však, vytvořit pro uživatele jednoduchý obslužný program s automatizovaným zpracováním měřených dat s výsledky uloženými
do databáze. Databáze bude usnadňovat práci
s naměřenými daty a poskytne rozšířené možnosti jejich zpracování.
Obrázek č. 1
Stejný postup se použije pro vlastní měření vzorku oleje. Koncentraci antioxidantu odečteme
z kalibračního grafu. Voltametrická analýza popi-
Podle předběžných prací se ukazuje, že výsledné
zařízení je možné koncipovat jako periferní zařízení osobního počítače ovládané pomocí USB
portu. Výhodou takového řešení bude snadný přístup k měřeným datům, jednoduchost obsluhy,
přímá kontrola funkce během měření prostřednictvím monitoru počítače a možnost archivace
dat i tiskový výstup.
Viktor Podhájecký
43
4/2012
TriboTechnika
Paliva a biopaliva,
možnosti a rizika
Požadavek na snížení emisí skleníkových plynů o 10 % do roku 2020, který vyplývá z evropské legislativy a je převzat do národního akčního plánu pro využití biomasy nelze naplnit
pouhým povinným přídavkem biopaliv první generace do automobilového benzinu
a motorové nafty.
Předpokládaná změna technické
normy na automobilový benzin
sice zavede druh benzinu s obsahem kyslíku až 3,7 % hm., což
umožní přídavek až 10 % obj.
etanolu nebo až 22 % obj. éterů, ale
jak ukazují zkušenosti ze států, kde
tento benzin byl již zaveden, není
o tento druh z důvodu vyšší ceny
zájem a vede to k nespokojenosti
zákazníků. Možnou náhradou je
použití bio-MTBE nebo bio ETBE,
což je příležitostí i pro český trh.
Využití bio-éterů doporučila České
republice i evropská komise
v zamítavém stanovisku pro výjimku z tlaku par benzinů z důvodu
Foto: eco-bussines
4/2012
přídavku etanolu. Zatím není pro
výrobu bio-éterů vhodná kapacita
a tato složka benzinů se musí dovážet. Dalším palivem s obsahem
etanolu je palivo etanol E-85. Je
44
určeno pro upravené zážehové motory, tzv. „flexi
fuel vehicles“. Vozidla na toto palivo mohou být
přímo z výroby nebo lze vozidlo na toto palivo upravit i následně, vždy by však před uvedením do provozu na nové palivo mělo proběhnout ověření splnění emisních limitů. V současné době se paliva E-85
prodá výrazně vyšší množství, než odpovídá počtu
vozidel typu FFV. Z toho vyplývá, že je palivo
využíváno v neupravených vozidlech ve směsi s
automobilovým benzinem, což má mimo jiné negativní vliv na životní prostředí.
U motorové nafty je situace složitější, navrhované
zvýšení obsahu FAME na 10 % obj. v motorové naftě
odmítají především výrobci automobilů z důvodů
nutnosti úprav palivového systému a rizika nesplnění požadovaných emisních limitů, zejména pro
EURO 5 a 6. Pro paliva pro vznětové motory je pro
zvýšení podílu biopaliv nutné vytvořit legislativní
podmínky pro využití biopaliv vyšších generací, ať
už na bázi hydrogenovaných rostlinných olejů a živočišných tuků nebo na bázi syntetických paliv získaných Fischer-Tropschovou syntézou.
V rámci požadavky na úsporu skleníkových plynů
byly zavedeny limity udržitelnosti používaných
biopaliv. To by mělo vést k využívání biopaliva vyráběných ze zdrojů, které dosahují vyšších úspor CO2.
Jedná se o technologie využívající nepotravinářské
zdroje, alternativní zdroje biomasy, případně
odpadní suroviny. Těmto novým technologiím je
nutno věnovat větší podporu a pozornost i v České
republice.
Jedním z možných surovinových zdrojů jsou např.
mikrořasy. Mají univerzální použití, je možné z nich
získávat buď etanol ze sacharidů, nebo olej prostřednictvím lipidů. Ze získaného oleje je možné
vyrábět FAME nebo katalytickou hydrogenací získávat syntetickou naftu. Vzhledem k přítomnosti mastných kyselin s nižším počtem uhlíků je možno získávat i petrolejovou frakci, případně bio-LPG.
Možnostem využití řas je věnována ve světě značná
TriboTechnika
pozornost. Dosavadním problémem jsou vysoké
výrobní náklady. Vzhledem k potenciálu tohoto
zdroje energie, kdy je např. možno využít k pěstování i znečistěné vody a odpadního CO2, je uvedené problematice třeba věnovat potřebnou
pozornost.
Paliva pro zážehové motory
Pro zážehové motory s vyšším obsahem kyslíku na
bázi éterů neplatí prakticky žádná omezení. Étery
jsou s benzinem plně kompatibilní, pozitivně
ovlivňují oktanové číslo benzinů, nemají na jeho
užitné vlastnosti žádný negativní vliv. Na rozdíl od
přídavku éterů přináší přímý přídavek etanolu,
zejména v koncentracích nad 5 % V/V některá rizika. Jedná se zejména o větší vnímavost benzinu
s vyšším obsahem etanolu k vodě. Rozpustnost
vody ve směsi benzin-etanol klesá se snižující se
teplotou. Při vyšším obsahu vody se benzin při snižování teploty zakalí a následně může při dalším
snižování teploty pod 0 °C dojít k separaci lihovodné vrstvy. Separace lihovodné vrstvy může
způsobit ztrátu oktanové úrovně benzinu. K podobnému efektu může dojít při snížení obsahu etanolu ve směsi. Pro etanol přidávaný v množství do
10 % V/V platí evropská norma ČSN EN 15376.
Kromě požadavků na obsah etanolu, vyšších alkoholů a obsahu vody jsou limitovány některé znečišťující látky, které vznikají při výrobě etanolu.
Jedná se zejména o kyselé látky vyjádřené jako
kyselina octová, chloridy a sírany, měď a fosfor.
Kyselé látky jsou limitovány z důvodu možné koroze, chloridy a sírany mohou negativně ovlivňovat
tvorbu úsad v palivovém systému, fosfor je katalytickým jedem pro katalyzátory výfukových plynů.
Nově byly formulovány požadavky na palivo E-85
normou ČSN P CEN/TS 15293. Jedná se o palivo,
které v podmínkách ČR má obsah etanolu v rozmezí 70 až 85 etanolu. Kontaminanty přítomné
v etanolu se proto mohou projevit ve zvýšené
míře. Proto je na jejich obsah v tomto palivu kladen zvýšený důraz. Palivo s vysokým obsahem
etanolu E-85 má vzhledem k vysokému obsahu
kyslíku nižší energetickou hodnotu a tím nižší
výhřevnost a při použití ve vozidlech FFV má vyšší
spotřebu. Toto palivo má ale vysoké oktanové
číslo VM (cca 104) a je snaha vysokou oktanovou
úroveň využít pro snížení spotřeby paliva, k tomu
by mělo vést zdokonalení řídící jednotky.
Problémem je i přesné změření oktanového čísla
výzkumnou metodou, protože používaná zkušební metoda nemá pro tuto oktanovou úroveň vhod-
ný standard na bázi uhlovodíků, k dispozici jsou
zatím pouze standardy na bázi alkylolovnatých
sloučenin, které však nejsou vhodné z důvodu
obsahu olova.
Etanol se v současné době v největším objemu
vyrábí zejména v USA a v Brazílii. V USA je zdrojem
zejména kukuřice, v Brazílii zejména cukrová třtina. Výroba v evropských podmínkách je dražší
zejména z důvodů odlišných klimatických podmínek. V Evropě se etanol vyrábí z obilí a v ČR zejména z cukrové řepy. Pro budoucnost je potřeba
uvažovat i s dalšími zdroji, ve Švédsku se využívá
např. odpad ze zpracování dřeva při výrobě papíru, uvažuje se i o využití etanolu vyrobeného z řas
(Alganol) a nebo o využití odpadu jako suroviny
pro metanol pro výrobu MTBE.
Paliva pro vznětové motory
Pro vznětové motory se používá jako palivo motorová nafta. V současné době se používá motorová
nafta s přídavkem až 7 % V/V biopaliva, což je
v současné době FAME (metylestery mastných
kyselin). Zdrojem olejů pro výrobu metylesterů
jsou rostlinné oleje (v Evropě převážně řepkový
olej, v jiných oblastech i sojový, slunečnicový
nebo palmový olej), nebo živočišně tuky a odpadní kuchyňské oleje a v poslední době se využívají
jako zdroj oleje i řasy a další nepotravinářské suroviny jako např. jatropa. Snaha po úsporách ropy
a snižování emisí CO2 vede k používání směsí
motorové nafty s FAME a používání 100 % FAME.
V praxi se v současné době používá i vyšší obsah
než je povoleno v motorové naftě. Připravují se
technické normy pro paliva s obsahem FAME až do
30 % V/V. Pro všechna paliva s obsahem FAME je
důležité jeho složení a užitné vlastnosti. Důležitý
je zejména obsah kontaminantů, zejména obsah
glycerolu a glyceridů, stopový obsah kovů a fosforu, obsah nenasycených esterů mastných kyselin.
Přítomnost těchto látek ovlivňuje zejména nízkoteplotní vlastnosti, oxidační stabilitu. FAME je
velmi citlivé na způsob manipulace, skladování
a dopravy. Je třeba věnovat pozornost zejména
obsahu vody a oxidační stabilitě. Oxidační stabilita je ovlivněna složením FAME a způsobem rafinace jak výchozího oleje, tak i rafinaci vyrobeného
metylesteru. Pokud nejsou dodrženy v dostatečné míře požadavky na čistotu produktu, dochází
ke snížení jeho oxidační stability a tvorbě usazenin při skladování i v palivovém systému, dochází
k ucpávání palivových filtrů. V přítomnosti vody
pak vzniká riziko mikrobiologické kontaminace.
45
4/2012
4/2012
TriboTechnika
Kromě metylesterů olejů a tuků se využívají i paliva
vyrobená hydrogenací a následnou isomerací
přímo rostlinného oleje nebo paliva vyrobená
syntézou podle Fischer-Tropsche. Tato paliva mají
podobné destilační rozmezí jako motorová nafta,
pouze prakticky neobsahují aromatické uhlovodíky.
Z těchto důvodů mají vynikající cetanová čísla a minimální emise pevných částic a nespálených uhlovodíků. Jakostní požadavky pro tento druh paliva se
již zpracovávají. Kromě nesporných výhod
v podobě vynikajících spalovacích vlastností vyjádřených vysokými cetanovými čísly, nízkého obsahu
síry a aromátů, což vede k výrazně nižším emisím
pevných částic a nespálených uhlovodíků není
možno pominout určitá rizika plynoucí z odlišného
uhlovodíkového složení. Vzhledem k nízkému obsahu síry a vysokému obsahu parafinů má toto palivo
ve srovnání s motorovou naftou výrazně nižší hustotu při 15 °C, nižší viskozitu při 40 °C a tím vzniká větší
riziko poškození oděrem. Proto jsou určitá doporučení pro použití tohoto paliva. Pokud se používá
pouze v omezeném množství jako složka motorové
nafty, žádné riziko nehrozí. Při samostatném použití
je třeba ověřit mazivost tohoto paliva. Limity jsou
stanoveny stejné jako pro motorovou naftu. V případě nedostatečné mazivosti je nutno použít vhodnou aditivaci mazivostní přísadou nebo lze použít
přídavek FAME v množství cca 2 % obj. Navíc je pro
toto palivo stanoven doporučený limit pro opotřebení při stanovení zkouškou Bocle-test. Z literatury
vyplývá, že pro evropský trh jsou nastavena přísnější
limity než pro trh americký. Jakostní požadavky
budou definovány ve specifikaci CEN/TS 15940,
která j v současné době v konečné fázi schvalování.
V materiálu prEN 16389 jsou popsány požadavky na
jednotlivé ukazatele a způsoby jejich měření.
Prozatím je limitujícím faktorem pro tato syntetická
paliva vysoká cena z důvodu nedostatečné kapacity. Předpokládá se, že by se toto palivo používalo
v první fázi podobně jako biopaliva první generace
v určitém přídavku. Využití hydrogenace rostlinných
olejů je i jednou z příležitostí pro Českou republiku.
Jedná se o další z možností pro snížení emisí skleníkových plynů, zejména pro období po roce 2017,
kdy dojde ke zvýšení požadavků na minimální úsporu 50 % CO2 při použití biopaliv ve srovnání s fosilním
palivem. Využití biopaliv vyšších generací bude
muset být věnována pozornost nejen ve výzkumu,
ale v České republice bude třeba upravit pro možnost jejich použití i platnou legislativu, aby jednotlivé typy biopaliv měly stejné podmínky pro využití .
Ing. Vladimír Třebický, CSc.
46
Aké bolo
Séria konferencií „Národné fórum údržby“
začala svoju históriu v roku 2000 nultým ročníkom na pôde Žilinskej univerzity. Od roku
2001 pokračuje oficiálnym prvým ročníkom vo Vysokých Tatrách a posledných
desaťkrát sa uskutočnila v hoteli Patria na
Štrbskom Plese. Miesto konania sa teda
v tradičnom termíne koncom mája už automaticky spája s vrcholovým stretnutím
odborníkov so vzťahom k údržbe zo
Slovenska, Českej republiky, ale aj iných
krajín .
Napriek zložitému obdobiu ekonomickej krízy
druhý najvyšší počet účastníkov v doterajšej histórii, potvrdil, že patrí medzi vrcholné aktivity
Slovenskej spoločnosti údržby (SSU). Vízia, formulovaná na začiatku: „Prinášať aktuálne informácie
vysokej odbornej úrovne a vytvárať vhodné podmienky na výmenu skúseností odborníkov
v údržbe zo Slovenska a zahraničia, “ je stále aktuálna, možno o to viac v časoch hľadania efektívnych riešení ďalšieho rozvoja podnikov a firiem.
graf č. 1
Zámerom SSU je od začiatku obsiahnuť čo najširšie spektrum problematiky údržby. To dáva možnosť „interdisciplinárneho“ pohľadu na riešenia
problémov z rozličných odvetví, čo môže byť
inšpiratívne pre nové nekonvenčné riešenia vlastných problémov. Manažérom dáva možnosť
nahliadnuť do oblasti technológií a diagnostiky,
technikom do oblasti riadenia a informačných systémov. Tak si môžu vytvoriť komplexný obraz problematiky údržby.
TriboTechnika
Národné fórum údržby 2012
Popri hlavnom programe sa na tretí deň uskutočnili aj štyri sprievodné akcie formou seminárov
a workshopov, zamerané na oblasti diagnostiky
(riešenia GE Energy), rizík v údržbe, zlepšovania
efektívnosti ako aj globalizovaných ukazovateľov
výkonnosti údržby.
Podľa zoznamu sa konferencie zúčastnilo 205
účastníkov, z toho 39 zahraničných a 166
domácich. Tradične najviac z Českej republiky (27),
Poľska (8), Brazílie (1), Holandska (1), Maďarska (1)
a z Rakúska (1).
Prehľad vývoja počtu účastníkov za všetky uskutočnené konferencie od roku 2000 do 2012 dokumentuje priložený graf č. 1.
Potešila najmä účasť Athaide Ribeira, výkonného tajomníka Brazílskej spoločnosti údržby
ABRAMAN. Nebola to jeho prvá návšteva u nás. Bol
tu už roku 2007 a keď dostal opätovnú pozvánku,
dokonca uprednostnil našu konferenciu pred konferenciou Euromaintenance 2012, ktorá sa konala
necelé dva týždne predtým v Belehrade. Vo svojej
prednáške predstavil dosahované výsledky údržby v Brazílii v predošlých rokoch a dokumentoval
vývoj na vybraných ukazovateľoch výkonnosti
údržby.
Význam údržby pre ekonomiku podnikov
predstavil Bas Beemsterboer z Holandska,
popredný odborník z firmy INFOR, ktorá bola
zastúpená generálnym partnerom konferencie,
firmou INSEKO zo Žiliny. Hovoril o význame
sledovania spotreby energie s podporou informačných systémov. Sledovanie spotreby nielen
prispieva k šetreniu energie, ale zároveň býva
dobrým ukazovateľom na sledovanie zhoršujúceho sa stavu mnohých strojov a zariadení, ktorý sa
prejaví práve vo zvýšenej spotrebe energie. Tento
prístup k údržbe nazval „consumptive maintenance“ („spotrebová údržba“).
V programe odznelo vyše 40 odborných príspevkov, z ktorých významnú časť predstavovali prezentácie riešení a produktov partnerov konferencie, ako boli hlavní partneri U.S.Steel Košice, s. r. o,
ktorí predstavili jednak riešenie nežiadúcich spoľahlivostných udalostí, ako aj konkrétne príklady
diagnostiky a opráv v podniku Slovnaft, a. s., ktorý
predstavil systém sledovania porúch cez nový systém ich kódovania s podporou IS. SE Enel, a. s. predstavil nevyhnutnosť rozvoja jadrovej energetiky
na Slovensku a využitie údržby pri dostavbe JE
Bohunice.
Tematicky dominovali oblasti diagnostiky a technológií údržby, ktoré sú v zásade technickou
základňou systému údržby, ale bolo aj viacero teoretických príspevkov, ktoré prinášajú iný pohľad.
Neoddeliteľnou časťou konferencie sú firemné
výstavky, kde bola možnosť individuálne vidieť
a prediskutovať možnosti využitia vystavovanej
techniky a systémov.
Na konferencii býva od roku 2003 udeľovaná cena
SSU „Údržbár roka“. Tentoraz ju dostali až dvaja
poprední manažéri údržby – Ing. Ján Petko, generálny manažér pre spoľahlivosť zariadení zo spoločnosti U. S. Steel Košice, s. r. o., a Ing. Peter
Mezzey, vedúci riadenia spoľahlivosti a procesov
údržby v spoločnosti Slovnaft, a. s. Bratislava. Od
roku 2004 SSU udeľuje aj cenu za diplomovú prácu. V tomto roku ju dostal Ing. Peter Levický, absolvent STU – Materiálovo-technologickej fakulty so
sídlom v Trnave, za prácu na tému: „Návrh bezpečnostných predpisov pre pracovné postupy údržby
v lisovni podniku PCA Slovakia, s. r. o Trnava“.
Konferencia bola opäť hodnotená veľmi pozitívne,
čo motivuje organizátorov, aby ďalšia bola ešte lepšia. Potvrdilo sa, že údržba je významnou zložkou
hospodárstva a výraznou mierou prispieva
k jeho chodu. Aby tak mohlo byť aj v budúcnosti, je
potrebné poznať a uplatňovať najnovšie technológie, informačné systémy a metódy riadenia,
o čom všetkom sa hovorilo aj na tejto konferencii.
Už teraz pozývame na trinásty ročník konferencie
Národné fórum údržby 2013 v dňoch 28. - 30. mája
2012 na Štrbskom Plese.
Juraj Grenčík
47
4/2012
4/2012
TriboTechnika
Stabilita mazacích olejov
Chemická a fyzikálna stálosť mazacích olejov pri ich aplikácii v praxi je žiadúca a je dôležitá pre zabezpečenie správneho mazania v jednotlivých trecích uzloch strojov a zariadení. Ide o zabezpečenie kvalitatívnych ukazovateľov mazacích olejov, ktoré sú dôležité,
ako napr. viskozita (hrúbka mazacieho filmu), deemulgačná schopnosť (odlúčivosť vody),
reologické vlastnosti (tekutosť) a iné.
Narušenie stability mazacích olejov môže byť z dôvodu rôznych
prevádzkových vplyvov, ako je zvýšená prevádzková teplota, zaťaženie, prašné a vlhké prostredie, zmiešanie olejov, čo vedie k oxidácii
(starnutie oleja), úbytku prísad
(hydrolýza), peneniu oleja (nečistoty) a ďalšie nežiadúce stavy.
V praxi sa stretáme aj s pojmom
ako je rozpustnosť kvapalných
mazív. Pre vzájomnú rozpustnosť,
miešateľnosť kvapalných látok,
mazív platí zásada, že podobné sa
rozpúšťa podobne, napr. uhľovodíky. Ide o podobnosť fyzikálnych
a chemických vlastnosti mazacích
olejov, ropných výrobkov, ktoré sú
na základe danej chemickej štruktúry uhľovodíkov vzájomne miešateľné. Ide napr. o základové ropné oleje podľa API skupiny I., II., III.
a syntetické uhľovodíky (SHC),
polyalfaolefíny (PAO) skupina IV.
Rozpustnosť kvapalných mazív
Rozpustnosť, ale najmä miešateľnosť kvapalných mazív je požiadavkou, s ktorou sa občas stretávame pri zámene, náhrade mazacích
olejov, alebo pri riešení mimoriadnych situácií, ako je dolievanie,
dopĺňanie mazacieho oleja do
mazacieho systému (olejová
nádrž). Vzájomná rozpustnosť kvapalných látok a mazív závisí od ich
fyzikálnych a chemických vlastností a samotnej termodynamiky daných látok. Na rozhraní dvoch kvapalinových fáz sa uplatňuje medzipovrchové napätie. Povrch kvapa-
48
liny je energeticky nenasýtený a vzniká na ňom povrchové napätie. Príťažlivé sily v kvapaline, ako sú
medzimolekulárne sily a vodíkové väzby sú v tomto
prípade základné kritériá. Podľa povahy síl sa rozlišujú kvapaliny polárne a nepolárne. Čím väčší je rozdiel medzi dvoma kvapalinami v ich polárnosti a veľkosti molekúl, tým horšia je ich vzájomná rozpustnosť.
Ropné mazivá patria medzi kvapaliny s malou polaritou, ktorá klesá s klesajúcou viskozitou. Teda čím je
nižšia viskozita oleja, tým menšia je rozpúšťacia
schopnosť. Polárne látky, ako živice, asfaltény, fenoláty, naftenáty, sulfonáty a látky vznikajúce starnutím olejov zvyšujú povrchové napätie oleja. Vo vode
sa nerozpúšťajú, ale čiastočne sa rozpúšťajú v olejoch. Okrem toho polárne látky v olejoch majú sklon
k nežiaducemu peneniu pri styku so vzduchom.
Ak je rozdiel povrchových napätí väčší, teda čím je
väčšie ich medzipovrchové napätie, tým je menšia
ich rozpustnosť. Všetky hodnoty povrchového napätia sa prudko zmenšujú pri nasycovaní povrchu kyslíkom, vodnou parou a nečistotami. Hodnoty povrchových napätí sú veľmi malé. Povrchové napätie sa
vzťahuje na jednotku dĺžky a má rozmer N . m-1.
Uvedieme hodnoty povrchového napätia vody
a mazacích olejov v menších jednotkách - m N . m-1:
·
Voda ................... 72,0 m N . m-1
·
Mazacie oleje ...... 32,0 m N . m-1
Z uvedeného vyplýva rozdiel 40 m N . m-1. Z praxe
vieme, že medzi povrchové napätie na rozhraní
olej/ voda nemá klesnúť pod hodnotu 14,0 – 17,0
m N . m-1. Táto hodnota je dôležitá napr. pre turbínové oleje. Na doplnenie uvedieme, že pre transformátorové oleje sa uvádza podľa normy ISO 6295
hodnota medzipovrchového napätia na rozhraní
olej /voda v rozsahu 10,0 až 60,0 m N . m-1.
V prípade poklesu pod túto hodnotu olej nie je
schopný odlúčiť vodu, čo vedie k zníženiu deemulgačných vlastností oleja a k tvorbe emulzie. Platí
zásada, že odlúčivosť vody z oleja je tým väčšia, čím
je olej menej polárny. Oleje, ktoré absorbujú povr-
TriboTechnika
chovo aktívne látky sú k tvorbe emulzií veľmi
náchylné. V tomto prípade sa naruší stabilita mazacieho oleja, čo nie je žiadúce.
Naopak z toho vyplýva, že stálosť emulzie v prípade vodných emulzii (O/V) pri trieskovom obrábaní
rastie zmenšovaním medzi povrchového napätia.
To znamená, že ak je medzi povrchové napätie
menšie, tým ľahšie sa tvorí emulzia. V tomto prípade sa na prípravu vodnej emulzie používajú emulgátory, ktoré zmenšujú povrchové napätie vody,
alebo zväčšujú povrchové napätie oleja.
Emulgátory (tenzidy) znižujú povrchové napätie
vody a tiež medzipovrchové napätie medzi olejom
a vodou tak, že sa adsorbujú na rozhraní medzi
kvapalinami.
Na stabilitu mazacieho oleja má veľký vplyv správny výber základového oleja a použitie vhodných
prísad na zušľachtenie oleja pre konkrétne prevádzkové podmienky v mazacích systémoch strojov a jednotlivých trecích uzloch strojových častí.
Základové oleje
Pri formulácii mazacích olejov pre konkrétne prevádzkové podmienky, napr. pre motorové, prevodové, hydraulické, kompresorové, turbínové a iné
druhy olejov sa pozornosť venuje správnemu výberu základového oleja a jednotlivých druhov prísad.
Z toho dôvodu môžeme uviesť, že pre hotový výrobok, mazací olej v percentuálnom vyjadrení predstavuje :
·
70 až 99 % základového oleja
·
1 až 30 % použitých prísad, ktorých môže byť
10 a viac druhov.
základových olejov do jednotlivých skupín, kategórií podľa API a ich vlastnosti.
Tabuľka č.1
Kategória,
skupina
I.
II.
III.
IV.
V.
Obsah
síry %
> 0,03
< 0,03
< 0,03
Nasýtené
uhľovodíky %
< 90
> 90
> 90
Viskozitný
index
80 až 120
80 až 120
>120
Polyalfaolefíny (PAO), mPAO (Metallocene)
Všetky ostatné základové oleje okrem skupiny I., II., III. a IV.
Ako už bolo uvedené ropné základové oleje
skupiny I., II. a III. sú navzájom miešateľné a sú miešateľné aj so syntetickými uhľovodíkmi (SHC), polyalfaolefínmi (PAO) skupiny IV. podľa API. Do tejto
skupiny môžeme zaradiť aj alkylované aromáty.
Okrem toho treba poznamenať, že v skupine IV. sa
uvádzajú nové základové oleje tzv. metallocene
Polyalfaolefíny (mPAO), ktoré sú založené na
metallocene katalyzovanej technológii, ktorá
ponúka vyššiu viskozitu oleja, lepšie nízkoteplotné vlastnosti, tekutosť a lepšiu strihovú stabilitu
ako komerčné PAO. Táto katalýza ponúka rovnaké
molekuly, voštinové štruktúry podobné konvenčným PAO, ale bez krátkych reťazcov. Ide o zlepšenie výkonnosti, úpravu základového oleja, ktorého chemický vzorec je M(C5 H5)2, kde M je atóm
kovu. Uvedené mPAO dosahujú viskozitu 60 až
150 cSt pri 100 °C. Môžu sa používať v kombinácii
s nízkoviskóznymi PAO ropnými olejmi pri ich formulácii pre automobilové a priemyselné oleje, čím
sa dosiahne široký rozsah viskozity od 2 cSt až do
1 000 cSt, čo je veľká výhoda.
Okrem mPAO sa uvádzajú aj ďalšie základové oleje
upravované uvedenou technológiou, a to alkylované naftalény (AN), ktoré poskytujú vysokú stabilitu a rozpustnosť prísad, čo v prípade PAO nie je
vždy tak.
V tabuľke č. 2. uvedieme porovnanie niektorých
základových olejov, ich vlastnosti, resp. vzájomnú
zlučiteľnosť a ich vzťah k tesneniam a náterom.
Z tabuľky vyplýva, že najviac je komplikovaná skupina V., čo do druhov, vzájomnej miešateľnosti
Čo do formulácie, zloženia a počtu druhov prísad
sú najnáročnejšie motorové oleje (MO) a kvapaliny
(ATF) pre automatické prevodovky. Pri výbere
základových olejov sa rešpektujú požiadavky na
konečné výrobky a mazivá pre dané aplikácie.
Ide o základové oleje ropného pôvodu, skupiny
podľa API I., II. a III., ďalej syntetické uhľovodíky
(SHC), polyalfaolefíny (PAO) skupina IV. a základové oleje skupiny V., napr. polyolesterové oleje (POE), polyglykolové oleje (PG), fosfátové este- Druh základového Zlučiteľnosť
ry (FE), biele oleje, oleja
s ropnými olejmi
rastlinné oleje a ďalšie Ropný olej
Áno
Áno
druhy, ktoré nepatria Polyalfaolefíny
do predchádzajúcich Alkylované aromáty Áno
Áno
skupín I. až IV. podľa Diestery
Nie
API. V tabuľke č.1 Polyglykoly
Slabá až dobrá
uvedieme rozdelenie Fosfátové estery
Tabuľka č.2
Vzťah (zlučiteľnosť)
k tesneniam a náterom
Žiadna
Slabá
Slabá
Problematická
Problematická s nátermi
Problematická
Skupina
podľa API
I., II., III.
IV.
IV.
V.
V.
V.
49
4/2012
4/2012
TriboTechnika
a vzťahu k tesneniam a náterom, kde sú všetky
ostatné základové oleje, ktoré nepatria do predchádzajúcich skupín. Hlavnými predstaviteľmi
tejto skupiny sú esterové, polyolesterové oleje
(POE) a polyglykolové, resp. polyalkylglykolové
(PAG) základové oleje, ktoré sa používajú napr. na
formuláciu olejov pre kompresory, letecké motorové oleje a iné aplikácie. Polyolesterové oleje, sa používajú najmä v chladiarenskej a klimatizačnej technike. Estery sú zlučiteľné s ropnými olejmi, ale polyolestery môžu reagovať s tesneniami a nátermi, čo
je nevýhoda.
Polyglykoly sa všeobecne používajú ako hydraulické kvapaliny a tiež najmä ako prevodové a ložiskové oleje. Tieto oleje majú vynikajúce mazacie vlastnosti a pri degenerácii oleja sa nevytvára uhlík (karbón). Ich zlučiteľnosť s nátermi je problematická
a zlučiteľnosť s ropnými základovými olejmi je
v celom rozsahu vylúčená. Fosfátové estery sú
známe ako ťažko zápalné kvapaliny a ich typické
použitie je v hydraulických a regulačných systémoch a v mazacích systémoch turbín.
V tabuľke č. 3 uvedieme ako príklad formuláciu kompresorového oleja na základe polyalfaolefínového
oleja (PAO) a esterovej zložky, ktorá je dôležitá na
zlepšenie rozpustnosti prísad a používa sa tiež ako
prísada do polyalkylglykolových olejov (PAG).
prevádzkových teplotách (depresanty) a iné. Pri formulácii prísad sa vyžadujú často nové vlastnosti
maziva, ako je napr. zníženie opotrebovania pri hraničnom režime mazania (AW prísady), odolnosť
proti vysokému tlaku a rázovému zaťaženiu (EP prísady) a dobré proti korozívne a proti peniace vlastnosti a iné. Podstatná je vzájomná vyváženosť prísad pre dosiahnutie optimálnej výkonnosti a stability mazacieho oleja. Po určitom čase sa prísady
strácajú, nastáva ich úbytok a prevádzkové vlastnosti mazacieho oleja, maziva treba obnoviť. To
môžeme riešiť buď výmenou mazacieho oleja, doplnením prísad do oleja, doplnením čerstvého oleja
s čiastočným vypustením použitého oleja, a tak
dosiahnuť jeho požadované vlastnosti. Úbytok prísad závisí od typu prísad a tiež od prevádzkových
podmienok. V prítomnosti kovov, vody za vyššej
teploty môže prebiehať katalyzovaná oxidácia, čo
má veľký vplyv na funkčné vlastnosti mazacieho
oleja a najmä na jeho životnosť. Prítomnosťou vody
v oleji môže vzniknúť hydrolýza. Pri hydrolýze
nastáva rozklad prísad, solí na kyselinu a zásadu.
Prísady, ktoré hydrolyzujú sa rozkladajú na látky,
ktoré môžu mať silný korozívny účinok na meď a jej
zliatiny. V pozornosti je najmä multifunkčná prísada ZDDP (zinc dialkyldithiophosphate), ktorá pôsobí najmä ako (AW) prísada proti opotrebovaniu, oxidácii a korózii. Žiaľ v príTabuľka č.3
tomnosti vody za určitých
Zloženie v %
Zložka - Prísada
Funkcia – Prínos
podmienok v oleji nastáva
70 – 90
PAO
Základový olej
rozklad uvedenej prísady.
5 – 30
Ester
Zníženie trenia, zlepšenie stability
Ide o prísadu, ktorá obsaa zlepšenie rozpustnosti prísad
huje zinok (kov), čo má
0–5
Zlepšovač V.I.
Lepšia závislosť viskozity
priaznivý vplyv na elektricna teplote, zahusťovač
kú vodivosť olejov a pred0,3 – 0,75
Antioxidant - amínový
Vysokoteplotný antioxidant
pokladá
sa, že sa tým
0,25 – 0,5
Antioxidant - fenolový
Nízkoteplotný antioxidant
zabraňuje vzniku elek0,5 – 2,5
AW - prísada
Zlepšenie podmienok
trostatického náboja (ispri hraničnom trení, mazaní
0,03 – 0,1
Prísada proti korózii
Zníženie korózie Fe kovov
krovému výboju). Iskrové
0,03 – 0,05
Deaktivátor medi
Zníženie korózie na meď
výboje (teploty až 10 000
2 – 200 ppm
Proti peniaca prísada
Zníženie penenia olejov
°C) rozbíjajú (krakujú) molekuly oleja a pritom vznikajú
Prísady
voľné radikály, ktoré polymerizujú do dlhých reťazPrísady v mazacích olejoch a mazivách sa používajú
cov, čo vedie k tvorbe produktov starnutia oleja.
na zlepšenie ich výkonových vlastností. Prísady sú
Okrem toho môžu spôsobiť poškodenie mazacieho
substancie formulované pre zlepšenie trecích,
systému, napr. ventilov a olejových filtrov. Všeochemických a fyzikálnych vlastnosti základových
becne možno preto povedať, že pri moderných
olejov. Výsledkom je zlepšenie úžitkových
mazacích olejoch, ktoré neobsahujú zinok (kovové
vlastností, výkonnosti maziva a predĺženie životprísady) to často vedie k vytváraniu mäkkých nenosti stroja, zariadenia. Okrem toho sú tu špecifické
rozpustných nečistôt, menších ako 1 µm. Označujú
požiadavky na dobrú odlúčivosť vody a vzduchu od
sa ako laky (varnish). Ide o nový fenomén, ktorý je
oleja a tiež napr. na potlačenie neželaných vlastv pozornosti vedeckej a odbornej verejnosti.
ností, ako je tendencia k tvorbe parafínu pri nízkych
50
TriboTechnika
V technickej praxi sa občas vyskytujú problémy
súvisiace napr. s penením oleja, čo vedie k narušeniu stability mazacieho oleja. Ak je vzduch rozptýlený v tvare jemných bubliniek v oleji, hovoríme
o vzduchovej emulzii alebo pene. Penenie je nežiadúci stav, ktorý sa prejavuje zmenšením hrúbky,
pevnosti mazacej vrstvy, väčšou náchylnosťou
oleja k starnutiu, poklesom viskozity, hustoty
a tepelnej vodivosti, zmenšením výkonu olejového čerpadla a inými nežiadúcimi vplyvmi.
Pena je disperzný systém, emulzia (vzduch/olej)
v ktorej je plyn, alebo para jemne rozptýlený
v kvapalnom disperznom prostredí v tvare malých
bubliniek, vzájomne oddelených tenkými vrstvami so zväčšenou viskozitou alebo pevnosťou.
Sklon oleja k peneniu a stabilita peny sú funkciou
jeho čistoty, povrchového napätia, viskozity
a teploty. Okrem toho treba pamätať na podmienky, ktorým je olej v prevádzke vystavený, napr. na
zmeny v prietoku a tlaku oleja v mazacom systéme, množstvo absorbovaného vzduchu do oleja,
resp. na prítomnosť ďalších nečistôt.
V technickej praxi sa často môžeme stretnúť s prípadmi, keď dochádza k neočakávanému a nevysvetliteľnému peneniu oleja. V takýchto prípadoch
často používame na odstránenie penenia, protipeniace prísady, ktoré sa ľahko rozplývajú na povrchoch kvapalín. Silikónové oleje, najmä polysiloxany sa preto často používajú ako protipeniace
prísady. Pozoruhodné je povrchové napätie
silikónov. Povrchové napätie silikónových olejov je
v rozsahu od 16,0 do 21,0 mN.m-1.
Dávkovanie silikónového oleja je vždy dôležite
a vyžaduje si zvýšenú pozornosť. Odporúčané
dávky sú v rozsahu od 1 do 20 ppm podľa druhu
základového oleja a obsahu prítomných prísad.
Uvedieme niektoré odporúčané dávky pre :
·
Motorové oleje: 3 – 5 ppm
·
Hydraulické oleje: 1 – 10 ppm
·
Kvapaliny ATF: 15 – 20 ppm
Dávkovanie musí byť dodržané :
·
Menšia dávka - silikónový olej pôsobí ako
nečistota →zvýši sa penivosť oleja
·
Nadmerná dávka - olej sa mierne zakalí kvôli
limitujúcej rozpustnosti silikónového v mazacom
oleji, znemožni sa unikanie plynových bubliniek
z oleja →čo môže viesť k zvýšenej penivosti oleja.
Pri riešení problému penenia oleja v mazacom systéme (olejovej nádrži) treba pamätať, že stabilita
oleja je narušená buď vniknutím cudzej látky,
nečistoty do oleja, nesprávnym konštrukčným riešením mazacieho systému, jeho utesnením (nasá-
vanie vzduchu do systému). Problém sa vyskytuje aj vtedy, keď dôjde k zámene jedného za iný
druh oleja v mazacom systéme. Ide o prechod
z ropných (uhľovodíkových) na iné, napr. polyglykolové oleje či kvapaliny.
Prevádzkové podmienky
Životnosť a stabilita mazacích olejov, mazív je
závislá od prevádzkových podmienok a najmä
od prevádzkovej teploty maziva, technologického postupu mazania (mazací olej, plastické mazivo) a konštrukčného vyhotovenia mazacieho systému (veľkosti olejovej nádrže, obehového čísla
oleja), pracovného prostredia (prašnosť, vlhkosť) a pod. Rozhodujúca je najmä prevádzková
teplota oleja. Na obrázku č.1 je uvedený rozsah
pracovných teplôt pre niektoré druhy mazacích
olejov. Všeobecne platí zásada, že bežná prevádzková teplota oleja je v rozsahu od 50 °C do
Ropné oleje
PAO, POE, PAG a iné
-60
-40
-20
Nízke pracovné
pracovn
teploty
°C
Prevádzkové teploty
100
200
300
Vysoké pracovn é
teploty
Obrázok č.1
70 °C. Každé zvýšenie prevádzkovej teploty
o 10 °C skracuje životnosť oleja, maziva v mazacom systéme o 1/3 až 1/2, čo je veľká nevýhoda.
Okrem uvedeného platí pravidlo, ktoré vyplýva
z prevádzkových skúsenosti, že pri prevádzkovej
teplote oleja nad 90 °C sa odporúča používať syntetické oleje, mazivá. V prípade vyšších prevádzkových teplôt, treba problém riešiť úpravou
mazacieho systému, napr. použiť chladič, zmeniť
veľkosť olejovej nádrže, upraviť obehové číslo
oleja a iné konštrukčné úpravy. V takýchto prípadoch sa treba obrátiť na odborníkov.
Záver
Stabilita mazacích olejov v prevádzke je dôležitá
a má zásadný vplyv na spoľahlivú prevádzku strojov a zariadení. Bolo poukázané na niektoré problémy, ktoré sa môžu vyskytnúť. Samotné riešenie
si však vyžaduje okrem teoretických poznatkov
aj praktické skúsenosti, čo je často rozhodujúce.
Ing. Jozef Stopka, TRIBEX, spol. s r.o.
51
4/2012
4/2012
TriboTechnika
Analýza plastických maziv
Plastické mazivo má na rozdíl od mazacího oleje tři hlavní složky – základový olej, zpevňovadlo a přísady. Všechny tyto složky podléhají během provozního nasazení maziva degradaci způsobující změny v jejich chemickém složení a tím pádem je možné degradaci plastického maziva sledovat a vyhodnocovat. Stejně jako u oleje se částice vzniklé opotřebením mazaného třecího uzlu dostávají do maziva a tak je možné stanovit jejich složení
a množství. Proti oleji je zde ovšem jeden zásadní problém – získání reprezentativního vzorku. Plastické mazivo není v třecím uzlu vzhledem ke své konzistenci dokonale promícháno.
Přes tento nedostatek je možné
vhodně zvolenými analytickými
metodami získat důležité informace jak o stavu maziva, tak o průběhu a intenzitě opotřebení mazaného místa. Velmi důležité je stejně
jako u olejů a díky problému reprezentativního vzorku možná ještě
důležitější, dělat trendy sledovaných parametrů.
VÝBĚR METODIK
Plastické mazivo
Pro analýzu malého množství
plastického maziva z hlediska zjištění změn jeho složení je celkem
jednoznačně nejvýhodnější infračervená spektrometrie. Jak již bylo
řečeno, plastické mazivo má tři
základní složky. Jeho celkové spektrum obsahuje poměrně velký
počet pásů, přitom pásy oleje, zpevňovadla a přísad se mohou částečně nebo úplně překrývat a tím se
vyhodnocení spektra značně stěžuje. Proto byla před více než
40 lety vypracována metodika rozkladu vzorku plastického maziva
na jednotlivé složky, která se
úspěšně používá dodnes. Základním krokem je rozpuštění vzorku
maziva ve vhodném uhlovodíkovém rozpouštědle a odstředění
této směsi. Ta se rozdělí na fázi olejovou a fázi zpevňovadla a po odpaření rozpouštědla je možné analyzovat olej a zpevňovadlo zvlášť.
Přísady, které jsou rozpustné v základovém oleji, zůstávají v olejové
52
fázi. V případě nutnosti je možné ještě olejovou fázi
dál dělit na malé kolonky s náplní např. aktivované
aluminy, na kterou se vzorek olejové fáze nastříkne
a kolonka se postupně promývá rozpouštědly se
zvyšující se polaritou, takže první fáze jímaná na
konci kolony je olej a pak následují přísady.
Výše uvedený postup se osvědčil při identifikaci
maziv, protože infračervená spektra oleje a zpevňovadla porovnáním s existujícími knihovnami těchto
složek dávají jednoznačnou odpověď o typu maziva. Ale i při zjištění degradace maziva odebraného
z provozu je výše uvedená metodika úspěšná, protože umožňuje velmi dobře sledovat změny složení
jednotlivých složek plastického maziva.
Opotřebení
Pro sledování opotřebení jsou vhodné metody
obvykle používané v těchto případech pro analýzu
mazacích olejů – atomová absorpční spektrometrie
(AAS), atomová emisní spektrometrie s indukcí vázaným plazmatem (AES-ICP), rentgenová fluorescenční spektrometrie (XRF). Kromě XRF je pro další dvě
uvedené metodiky nutná úprava vzorku. V případě
plastického maziva je tzv. přímá metoda, kdy se vzorek maziva analyzuje pouze po naředění vhodným
rozpouštědlem, komplikovanější kvůli částečné či
úplné nerozpustnosti zpevňovadla. Je výhodnější
využít vhodný postup pro mineralizaci vzorku plastického maziva. Pro rutinní sledování vzorků plastických maziv se dnes i přes zmíněné komplikace užívá
metoda přímá hlavně kvůli rychlosti analýzy.
Další skutečností komplikující sledování opotřebení třecích uzlů mazaných plastickým mazivem je už
zmíněná problematika reprezentativního vzorku
plastického maziva. Pokud je to možné, je dobře
odebírat plastické mazivo z několika (a pak vždy stejných ) míst mazaného dílu (např. ložiska). Také před
vlastní analýzou musí být vzorek plastického maziva velmi dobře homogenizován.
TriboTechnika
Příklady z praxe
Prakticky se analýza plastických maziv provádí tak,
že mazivo je naneseno na KBr-sklíčko v co nejtenčí
vrstvě a nebo na ATR krystal. Pak se zaznamená
spektrum maziva a uloží do databáze. Na obr. 1 je
ukázka IČ spektra plastického maziva. Podle spektra se jedná o mazivo na bázi ropného oleje
a lithného zpevňovadla s přísadou na bázi esterů.
56
54
52
50
48
46
44
%T
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
Z těchto spekter lze už spolehlivěji určit typ oleje
a zpevňovadla. U zpevňovadla jsou v tomto případě klíčové pásy v oblastech 3 300 cm-1-valenční
-1
kmitání skupiny NH-; 1 625 cm -amidový pás I;
-1
-1
1 575 cm -amidový pás II; dublet 1200 - 1300 cm .
Tyto pásy jsou typické pro polymočoviny. Olejová
-1
složka je esterového typu s pásy 1735 cm -1
skupina C=O; 1250,1100 a 1060 cm – skupina C-O.
Na obrázcích 3 a 4 jsou ukázána spektra vzorku
plastického maziva z provozu. Zároveň byly analyzovány vybrané prvky z těchto vzorků maziv.
Jejich obsahy jsou uvedeny v tabulce 1. Ze spekter
je vidět, že použité mazivo je ještě v poměrně dobrém stavu. Jedná se o plastické mazivo na bázi ropného oleje a zpevňovadla 12-hydroxistearát litný.
Obsahy kovů naopak naznačují zvýšenou míru
opotřebení, železo a chrom ukazují na ocel. Vápník
a zinek jsou prvky obsažené v přísadách maziva,
zajímavý je výrazný pokles vápníku.
Wavenumbers (cm-1)
Obrázek 1: IČ spektrum plastického maziva
60
55
50
45
40
35
%T
Z celkového spektra lze zjistit opotřebení maziva
(pokud je známo o jaký typ maziva se jedná), popř.
produkty oxidace a termického namáhaní. Pokud
však o mazivu žádné informace nemáme a chceme zjistit o jaký typ maziva se jedná, je ve většině
případů nutné oddělit od sebe olejovou složku
a zpevňovadlo, protože některé pásy obou složek
se mohou často překrývat. K oddělení olejové složky maziva od zpevňovadla je nutné použít vhodné rozpouštědlo (např. n-heptan). Po oddělení je
možno změřit IČ spektra obou složek (viz. obr. 2).
30
25
20
15
10
5
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
Wavenumbers (cm-1)
Obrázek 3: Spektrum použitého maziva – vzorek 1
55 04153002 zpevňovadlo z novŘho maziva
55
50
50
45
40
45
%T
35
30
40
25
20
35
15
60
%T
10
30
04153001 olej z novŘho maziva
25
50
20
40
%T
15
30
10
20
5
10
4000
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
3500
3000
500
2500
2000
1500
1000
500
Wavenumbers (cm-1)
Wavenumbers (cm-1)
Obrázek 2: Spektra zpevňovadla a olejové složky
Obrázek 4: Spektrum použitého maziva – vzorek 2
Prvek
Měď
olovo
železo
chrom
hliník
vápník
zinek
Obsah ve vzorku 1 (mg/kg)
45,7
<1
90,6
5,3
21,5
858
1163
Obsah ve vzorku 2 (mg/kg)
43,4
<1
115
8,9
10,5
450
1190
Tabulka 1: Změny obsahu vybraných prvků ve vzorcích plastického maziva
53
4/2012
4/2012
TriboTechnika
Na obrázku 5 je spektrum úsady odloučené z obráběcí emulze. Jednalo se o mazlavou hmotu s podezřením na degradaci olejové složky emulze. FTIR
analýza prokázala, že do emulze proniklo plastické
mazivo na bázi ropného oleje a vápenatého mýdla.
Tribotechnika
a tribológia
9.0
8.5
Progresívny prístup v systéme starostlivosti
o technické zariadenia aplikáciou tribotechniky, organizovaním techniky mazania a starostlivosťou o mazivá.
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
%T
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
Wavenumbers (cm-1)
Obrázek 5: Spektrum úsady z emulze
Závěr
Plastická maziva jsou někdy neprávem přehlížena
pro nízké objemy výroby. Z hlediska tribodiagnostiky jsou využívána minimálně, ačkoliv jejich vzorky
z provozu jsou samozřejmě také nositeli důležitých
informací z míst, kde jsou nasazena. Je to způsobeno především nemožností získat opravdu reprezentativní vzorek maziva a dále většinou malým
množstvím vzorku, který lze analyzovat. Přesto lze
využitím vhodných analytických technik získat
jejich analýzou diagnosticky zajímavé údaje.
Ing.Vladimír Nováček
english abstract
Diagnostics is used for exact
determination of damaged machine
part in modern maintenance systems.
Lubricating oils analysis is successfully
used for many years. But using of
greases samples ? There is minimum
technical articles with such themes.
Although we can obtain only very small
sample of grease from machine typically
we can find important information
about grease and machine when we use
suitable analytical methods. I have
described requirements for successful
grease analysis and some examples
from praxis.
54
Pre vedeckú, odbornú a spotrebiteľskú verejnosť
prichádzajú nové výzvy, ktoré sú zamerané na
vedný odboro tribológie a tribotechniky. Ide
o úlohy, ktoré súvisia s organizáciou tribotechnických zariadení a mazacích služieb v oblasti
výrobných, energetických, dopravných podnikov, pre vytváranie podmienok aplikácie
tribotechnickej diagnostiky, ako aj na prípravu
odborného personálu.
Cieľom workshopu je zoznámiť účastníkov
o správnej aplikácii a vývoji kvalitného maziva,
monitorovaní stavu kvality olejov, starostlivosti
a ošetrovaní počas prevádzky. O aplikácii tribotechnických poznatkoch, na dosiahnutie minimálnej energetickej náročnosti, predĺžení životnosti aplikovaných mazív a tým i zlepšenie ekonomických výsledkov podnikateľských aktivít.
Program workshopu bude zameraný aj na stroj
ako taký z pohľadu mikrosveta mazacieho oleja.
Cieľom workshopu je tiež upozorniť na najčastejšie sa vyskytujúce chyby pri starostlivosti tribotechnických systémoch.
Workshop bude prínosom pre všetkých, ktorí
s mazivami pracujú, používajú ich vo výrobe, ale
aj v údržbe, tribotechnikom v podnikoch,
technológom a technikom, pracovníkom
technického rozvoja, technickým laborantom,
konštruktérom, pedagógom v technických
oboroch v stredných i vysokých školách.
V neposlednom rade by sme privítali aj
odborníkov z priemyselných odvetví výroby,
energetiky, plynárenstva, dopravy, automobilizmu, ako aj z oblasti poľnohospodárskej techniky.
Workshop môže byť aj prvým krokom pre
získanie certifikátu pre pracovníkov v oblasti
tribotechniky
TriboTechnika
Aplikace a diagnostika plastických maziv
Průmyslová odvětví neustále vyhledávají plastická maziva, jež nabízejí nejkvalitnější
technické parametry mazání: lepší mechanickou stabilitu, zvýšenou odolnost vůči smyku
a vodě, účinnější ochranu proti korozi, stálý výkon jak při vysokých tak nízkých teplotách.
Stále častěji se proto v praxi začínají prosazovat aplikace moderních typů plastických
maziv na bázi zpevňovadla kalcium sulfonát komplex a na bázi polymočoviny.
Plastická maziva na bázi zpevňovadla kalcium sulfonát komplex
Plastická maziva na bázi zpevňovadla kalcium sulfonát komplex
představují zcela novou generaci
maziv. Vlastnosti kalcium sulfonátů jsou známy již delší čas, ale
mnoho let nebylo možno vyrobit
vyhovující plastická maziva založená na stávající chemické technologii z důvodu nízké čerpatelnosti a
nevhodného chování maziva při
nízkých teplotách. Avšak díky
úspěšně vyvinuté patentované
komplexní technologii modifikující vlastnosti kalcium sulfonátů, jež
Obr.1 Aplikace plastického maziva typu CERAN
překonává tyto nedostatky, je
možné vyrábět plastická maziva
výjimečných vlastností. U plastických maziv řady CERAN tak lze
zaznamenat skutečně pozoruhodný průlom, kdy u těchto produktů
bylo při aplikacích zaznamenáno
snížení spotřeby maziva až o 50 %
oproti klasickým mazivům. Maziva
typu CERAN (viz obr.1) se speciální
destičkovou strukturou představují komplexní řadu plastických
maziv, jež jsou vysoce odolná
vodě, teplu, korozi, mechanické únavě a předčasně
netuhnou. Např. schopnost přenášet zatížení je
mimořádná. Ve 4-kuličkovém EP testu simulujícím
provozní zatížení ložisek, se dosahuje hodnot zatížení 500 silových kg. Svým přirozeným charakterem
jsou modifikované sulfonáty odolné vůči působení
vody, vynikající odolnost je rovněž vůči korozi i v přítomnosti mořské vody. Dokonce je-li mazivo smícháno s 50% vody a podrobeno 100.000 cyklům
(ASTM D 217), udržuje si svojí konzistenci. Kuličkové
ložisko naplněné mazivem typu CERAN a provozované 8 dní za přítomnosti vody, nevykazuje žádné
známky koroze (EMCOR test), dokonce i když nebyl
přidán žádný inhibitor koroze, jak je nutné u jiných
typů plastických maziv. A nejen to, při testu ASTM
B117-73 klasické mazivo aplikované v tloušťce
1,5 mm na kovovém povrchu a vystavené postřiku
slanou vodou, vykazuje korozi během 24 hodin.
U produktů CERAN při shodných podmínkách se
tento jev objevuje až po 1 000 hodinách. Tři standardně uznávané testy tepelné stability (bod skápnutí, tečení a doba mazací schopnosti) ukazují, že
tato maziva nezkapalní ani při teplotě dosahující
přes 300 °C , což je pozoruhodný výkon. Kromě toho
při návratu na pokojovou teplotu kompletně obnovuje mazivo svojí strukturu, na rozdíl od ostatních
komplexních plastických maziv, která jsou považována za vysoce speciální maziva. Dokonce je-li plastické mazivo CERAN vystaveno náročnému ložiskovému testu ASTM D 1263 po dobu 6 hodin při 160 °C
a otáčkách 660 ot/min, mazivo nevytéká ani netuhne, což poukazuje na velmi dobrou životnost a trvanlivost při vysokých teplotách. Testy ukazují rovněž vynikající oxidační odolnost. Je-li takové mazivo umístěno v utěsněném kontejneru, za přítomnosti stlačeného kyslíku při 100 °C, pokles tlaku
o 0,3 baru po 100 hodinách odpovídá 2 letem normální skladovací životnosti. U maziv CERAN je takový pokles tlaku zaznamenán až po 500 hodinách.
Na druhé straně provozní testy prokazují výborné
vlastnosti při nízkých teplotách, kdy mazivo zůstává
snadno čerpatelným. Počáteční měřený odpor při -
55
4/2012
4/2012
TriboTechnika
20 °C v kuličkovém ložisku při 1 otáčce/min (test
ASTM D 1478) s mazivem je extrémně nízký.
Některé konzistence řady maziv TOTAL CERAN
vyhovují i při -40 °C. Proto pro všechny praktické
účely jsou běžné provozní rozsahy použití od
-40 °C do +180 °C.
Pro praktické použití lze vhodnou aditivací a konzistencí, tedy množstvím zpevňovadla v oleji,
vytvořit plastická maziva CERAN pro mnoho rozličných speciálních aplikací a řešení náročných tribotechnických problémů :
CERAN AD PLUS - mazivo konzistence NLGI 0:
adhesivní vysoce výkonné plastické mazivo s velmi viskózním základovým olejem (KV40 > 1 700
mm2/s) navržené pro mazání kluzných vedení,
kabelů, ocelových lan, navijáků, otevřených převodů a řetězů provozovaných v obtížných podmínkách.
CERAN GEP - mazivo konzistence NLGI 0 s pevnými mazivostními přísadami : vysoce výkonné plastické mazivo obsahující pevná maziva, navržené
pro použití v otevřených převodech rotačních
pohonů bubnů, jednoduchých a zdvojených pastorků vypalovacích pecí a pohonů drtičů provozovaných v obtížných podmínkách.
CERAN HV (HVA) - mazivo konzistence NLGI 1,5
(2) : víceúčelové EP (extrémní tlaky) plastické mazivo, vyvinuté zejména pro mazání uzavřených průmyslových ložisek provozovaných při vysokých
teplotách a vysokém zatížení (důlní, ocelářský průmysl, drtící zařízení…).
CERAN HVS - mazivo konzistence NLGI 1-2 : víceúčelové EP vodě odolné mazivo s viskózním základovým olejem (KV40 > 700 mm2/s), vyvinuté
zejména pro aplikace pomaluběžných extrémně
zatížených ložisek při vysokých provozních teplotách (ocelářství, doly...), kde může docházet k častému kontaktu maziva s vodou.
CERAN LT - mazivo konzistence NLGI 1-2 : syntetické víceúčelové EP (extrémní tlaky) plastické
mazivo, obsahující syntetický základový olej, speciálně navržené pro aplikace při různých provozních podmínkách. Díky velmi důmyslné formulaci
a výkonnovým rezervám, funguje dobře jak při nízkých tak i vysokých teplotách.
CERAN MS - mazivo konzistence NLGI 1-2 s přísadou disulfidu molybdenu: vhodné pro mezní
mazání při vysokých tlacích a vysoké teplotě.
Přítomnost disulfidu molybdenu v případě
náhodného přehřátí garantuje dobré mazání
a zabraňuje zadření nebo zablokování.
56
CERAN WR 1 (2) - mazivo konzistence NLGI 1 (2)
typu WR („Water Resistance“) : vodě odolné vysoce
výkonné víceúčelové plastické mazivo, formulované pro mazání všech typů průmyslových,
námořních a terénních aplikací, provozovaných
při nejobtížnějších podmínkách (voda, teplo,
prach a jiné znečištění).
CERAN MM – mazivo konzistence NLGI 2 : vhodné
pro mazání ložisek, kloubů, rámů a mechanismů
rázově zatížených v průmyslu a dopravě (stavební
a zemědělské stroje, lodní průmysl…)
CERAN PM – mazivo konzistence NLGI 1-2 : vhodné pro ložiska průmyslových aplikací provozovaných při vysokých teplotách a zatíženích, v přítomnosti vody, prachu… (papírenský průmysl…)
CERAN FG – mazivo konzistence NLGI - 2: doporučené pro mazání strojních zařízení v potravinářství
a zemědělství. Je schváleno dle NSF H1 jako mazivo pro náhodný kontakt s potravinami.
Plastická maziva se zpevňovadlem na bázi polymočoviny
Plastická maziva se zpevňovadlem na bázi polymočoviny se vyznačují zejména dlouhou životností, čili dlouhodobým zachováním podstatných funkcí maziva za velmi náročných provozních podmínek (vysoké teploty, tlaky, suché nebo
naopak vlhké prostředí, …).
Vlastnosti močoviny jsou známy již delší dobu,
nicméně považuje se za poměrně obtížné vyrobit
v uspokojivé a požadované technické kvalitě plastické mazivo založené na technologii, kde zpevňovadlem je právě polymočovina. Výrobky řady
ALTIS proto představují maziva, kde se podařilo při
zvýšených provozních teplotách prodloužit životnost ve srovnání s „klasickými“ komplexními mazivy až o 50 %. Tato maziva poskytují výborný mazací
výkon, zesílenou mechanickou stabilitu a pevnost
ve smyku, účinnější antikorozní ochranu a trvalý
výkon jak při vysokých tak nízkých teplotách.
Vykazují velmi dobrou skladovatelnost a rovněž
vysokou odolnost vůči tuhnutí. Pozoruhodná je
i schopnost snižovat hlučnost provozovaného zařízení. To z nich činí ideální maziva pro aplikace v rozmanitých průmyslových aplikacích, v automobilismu, ocelářském průmyslu, papírenství apod. :
- Mazání ložisek elektromotorů a generátorů
(v případě uzavřených systémů se může jednat
i o celoživotní náplně)
- Ložiska, kluzná vedení, ozubené hřebeny
vystavené vysokým teplotám v suchém resp. vlhkém prostředí
TriboTechnika
- Ložiska extrakčních ventilátorů na horký plyn,
nebo páru, uložení sušiček, čerpadel, ložisek
dopravníků v sušárnách a pro všechny aplikace,
kde jsou i střední až vysoké otáčky a teploty
Plastická maziva ALTIS se zpevňovadlem na
polymočoviny
Výrobek
Aplikace
ALTIS EM 2
Přednostně doporučované mazivo pro
utěsněné náplně dlouhodobé životnosti.
Mazání ložisek, kluzných vedení
vystavených vysokým teplotám v suchém
nebo mírně vlhkém prostředí (elektromotory, generátory, ventilátory, ložiska sušiček,
čerpadel, dopravníků). Veškeré aplikace
s vysokými otáčkami a teplotami.
Přednostně doporučené mazivo pro dlouhé
přemazávací intervaly včetně celoživotních
náplní (valivá a jehlová ložiska elektromotorů,
ventilátorů, řídících jednotek). Veškeré
aplikace se středními až vysokými otáčkami,
středním až zvýšeným zatížením a vyššími
teplotami.
Mazivo se syntetickým základovým olejem
vykazující vynikající nízkoteplotní a
vysokoteplotní vlastnosti. Určeno pro
dlouhé přemazávací intervaly
(elektromotory, ventilátory, čerpadla,
sušičky…) pro zařízení s vysokými otáčkami
a širokým rozsahem pracovních teplot.
ALTIS MV 2
ALTIS SH 2
Ekonomické výhody uvedených maziv:
Výrazně nižší nároky na prostoje, údržbu a mazací
servis
Racionalizace skladování a zjednodušení údržby,
jelikož maziva těchto typů jsou schopna nahradit
mnoho dalších konvenčních plastických maziv
Efektivní snížení spotřeby maziv až o 50 %
Nižší riziko nákladných poškození a havárií
Snížené riziko chybné aplikace maziva v důsledku
zjednodušené údržby
Zvýšená bezpečnost na pracovišti v důsledku nižších ztrát a úniků
Maziva typu CERAN a ALTIS neobsahují žádné
těžké kovy nebo složky, jež jsou považovány za
škodlivé lidskému zdraví a životnímu prostředí
Minimální znečištění v důsledku snížených ztrát
a úniků
Přehled základních diagnostických testovacích metod na monitorování technických parametrů plastických maziv
Stanovení kónické penetrace (ASTM D 217, ISO 2137 )
Stanovení mechanické stability (ASTM D 217, ISO
2137 )
Stanovení bodu skápnutí (IP 396)
Stanovení oxidační stability (ASTM D 942, DIN 51808 )
Stanovení valivé stability (ASTM D 1831)
Stanovení separace oleje (ASTM D 1742, ASTM D
6184 )
Obr.2 : 4 kuličkový test na svaření ( ASTM D 2596 ) – stanovení zatížení při dosažení bodových svarů 3 statických
a jedné rotující koule v bodovém styku ve 4 kuličkovém
testovacím přístroji naplněném testovacím mazivem
Test na vymývání vodou (ASTM D 1264)
Test na postřik vodou (ASTM D 4049)
Stanovení životnosti maziva v kuličkových ložiskách (ASTM D 51821, ASTM D 3336)
Stanovení koroze na měď (ASTM D 4048 )
Dynamický test na korozi EMCOR(ISO 220, DIN
51802)
4 kuličkový test na svaření (ASTM D 2596 ) obr. 2
4 kuličkový test na opotřebení ( Din 51350-T5)
Stanovení tlaku nízkoteplotního tečení (DIN 51805)
Stanovení nízkých teplot pomocí kroutícího
momentu (IP 186)
Kroutící moment při nízké teplotě (ASTM D 1478)
Text: Ing. Pavel Růžička
english abstract
This article informs about lubricants - greases with a high performance based on polyurea and kalcium
sulphonate complex thickeners and describes a general overview of diagnostic methods related to
lubricants – greases
57
4/2012
OHLIADNUTIE za:
3. Mezinárodní zákaznický seminář společnosti Atotech
Autor: Michal Kudrnáč, ředitel společností Atotech CZ, a.s. a Atotech SK, s.r.o.
Ve dnech 22. a 23.5.2012 proběhl
3. Mezinárodní zákaznický seminář
společnosti Atotech CZ/SK v prostorách Austria Trend Hotelu
Bratislava na téma Udržitelné technologie budoucnosti.
Přivítali jsme bezmála 180 účastníků z řad provozovatelů povrchových úprav z České republiky
a Slovenska a další zástupce dodavatelů do tohoto segmentu trhu.
Majitelé firem, ředitelé, manažeři
a techničtí pracovníci měli možnost získat aktuální technické
informace o trendech týkajících se
jak průmyslových galvanických
technologií, tak i technologií určených pro výrobu plošných spojů.
Kudrnáč, výkonný ředitel společností Atotech
CZ/SK představil lokální organizaci obou firem
a možnosti zákaznické podpory na českém a slovenském trhu. Ing. Vojtěch Žabka, technický manažer Atotech CZ, vyzdvihl důležitost TechCentra
v České republice, analytické a materiálové laboratoře jako neodmyslitelné součásti zákaznického servisu pro zákazníky v České republice a na Slovensku.
Velmi zajímavý příklad opětovného využití odpadního tepla v galvanických procesech na příkladu
společnosti FESTA SERVIS Olomouc, s. r. o. prezentoval energetický auditor Ing. Tomáš Sobol. Účastníky
velmi zaujala prezentace Wernera Richteringa,
WW R&D, manažera Atotech o změnách v legislativě týkající se povrchových úprav a na ní navazujících nových ekologičtějších technologií společnosti Atotech.
Zvláště toto téma související nejenom s evropskou
legislativou REACH je velmi aktuální a bude zcela
jistě nabývat na důležitosti. Neméně zajímavou
byla i přednáška Jean-Louise Baudoina, WW OEM
manažera, o nejnovějších trendech v automobilovém průmyslu.
Večerní společenský program se nesl v duchu slovenského folklóru a byl příjemným zpestřením programu celé akce.
Hlavními tématy byly nezbytnost
udržitelného rozvoje tohoto odvětví, vývojové projekty vedoucí
ke snižování dopadů na životní prostředí a sytém TechCenter firmy
Atotech zajišťující komplexní servis lokálních zákazníků. To vše bylo
zvýrazněno v prezentacích Pablo
Nieto Alisedy, vicepresidenta GMF
WW, a Gertjana van der Wala, vicepresidenta pro EU/AM. Michal
58
V průběhu druhého dne představili nejnovější technologie z oblasti povrchových úprav a aplikací pro
elektroniku vrcholní představitelé centrální organizace Atotech. Ve dvou oddělených workshopech
probíhaly semináře na téma protikorozních technologií, aplikací zinkových lamel, bezproudového
chemického niklování a pomocných technologií
pro lakovny. Dále jsme pokračovali v tématech týkajících se dekorativního pokovu, a tvrdochromování.
Na Zákaznickém semináři společnost Atotech ukázala směr, kterým se bude nezbytně toto odvětví
ubírat do budoucna. Je to jednoznačně směr udržitelného rozvoje se stále větším důrazem na snižování dopadů na životní prostředí.
www.mogul.sk
[email protected]
PRIEMYSELNÉ
OLEJE
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
oleje hydraulické
oleje kompresorové
oleje turbínové
oleje ložiskové
oleje antikorózne
oleje rezné
oleje pre klzné vedenia
oleje pre kalenie a prenos tepla
oleje elektroizolačné
oleje priemyselné prevodové
obrábacie kvapaliny
plastické mazivá
INOVÁCIE - KVALITA - SERVIS
Distribučné sklady :
Lučenec, Zvolenská cesta 3132, +421 47 433 0917
Hradište pod Vrátnom, U ihriska 300, +421 34 658 1202
www.mogul.sk
[email protected]
Download

3 tiraz_uvodnik