Cyklické zkoušky pro reálnější simulace

Technopark Kralupy založila Vysoká škola chemicko-technologická v Praze (VŠCHT) jako svoje odloučené výzkumné pracoviště s využitím evropských dotací. Jedním z oborů činnosti Technoparku je nám strojařům velmi blízké korozní zkušebnictví. Požádali jsme proto vedoucího tohoto oddělení Ing. Tomáše Proška, Ph.D., aby nám prozradil, kdo všechno se může na jejich laboratoře obrátit a s čím.

MM: Kdy byl Technopark Kralupy založen a co bylo hlavním účelem?

Ing. Prošek: Hlavní myšlenka, proč VŠCHT Technopark v roce 2014 založila, byla snaha nabídnout ruku průmyslu. Všimli jsme si, že přestože vysoké školy disponují širokým rozsahem znalostí a často i výborným vybavením, ze samé podstaty vzdělávacího institutu, kdy hlavní náplní je výuka, výzkum a různé grantové programy, je jejich reakční doba při řešení společných projektů pro průmysl nevyhovující. Proto se VŠCHT rozhodla vybudovat vědecko-technický park, kde budou pracovat lidé, které nesvazují akademické povinnosti a mají tedy možnost skutečně tvořit jakési rozhraní mezi průmyslem a vysokou školou.

To mně osobně přišlo velmi atraktivní a smysluplné. Jsem rád, když jsou akademické znalosti využívány a uplatňovány v konkrétních průmyslových řešeních. A na tom je naše skupina založena. Snažíme se být užitečnými partnery pro průmysl.

MM: Jaké jsou hlavní obory činnosti Technoparku?

Ing. Prošek: V našem vědecko-výzkumném centru máme pět hlavních oborových zaměření. Jsou jimi stavební materiály a pojiva na bázi silikátů, stavební a izolační materiály na bázi polymerů, fotokatalytické materiály a technologie, kovové stavební a konstrukční materiály a mikrobiální kontaminace stavebních materiálů.

Když se zaměřím jen na naši parketu, kterou jsou kovové stavební a konstrukční materiály, hlavní náplní je korozní zkušebnictví, výzkum a vývoj v oblasti koroze pro průmyslové partnery z Česka i ze zahraničí a expertizní činnost, kde se věnujeme odborným konzultacím a poradenství v oblasti volby vhodného materiálu, stanovení příčin selhání zařízení, návrhům protikorozních opatření atd.

MM: Korozních laboratoří je v České republice mnoho. V čem se ta vaše liší od ostatních?

Ing. Prošek: Zaměřujeme se na modernější korozní zkoušky, konkrétně zkoušky cyklické. Základem korozního zkušebnictví je zkouška solnou mlhou. Tato zkouška je již přes sto let stará a určitě má své místo i opodstatnění, dokonce ji sami stále intenzivně používáme. Její zjevnou nevýhodou je však to, že nedokáže simulovat žádné reálné prostředí. Ani v přímořských oblastech se nestane, že by byl výrobek vystaven 100 % času tak extrémním podmínkám. V komoře se solnou mlhou je vzorek vystaven teplotě, kdy je korozivita pro běžné konstrukční materiály nejvyšší, a obrovskému množství chloridů, které se stále obnovují. Trvalá vlhkost nedovoluje kovu vytvořit vrstvu korozních produktů, které by byly stabilní a kov chránily, tak jak se to v běžném prostředí děje. V řadě případů pak výsledky, které dostáváme, nejsou relevantní. Příkladem bych mohl uvést běžnou pozinkovanou ocel. Ze zkoušky v solné mlze vyplývá, že korozní rychlost zinkového povlaku je téměř stejná jako korozní rychlost samotné oceli. V takovém případě by samozřejmě nemělo smysl zinkovou vrstvu na ocel vůbec nanášet. Z praxe však víme, že zinkové povlaky poskytují velmi efektivní protikorozní ochranu a významně prodlužují životnost dílů a zařízení. To však solná mlha neukáže.

Pro zavedený typ výrobků může být zkouška v solné mlze vhodná. Hojně se využívá pro kontrolu kvality třeba s ohledem na složení a rovnoměrnost tloušťky ochranného povlaku a jeho pórovitost. Ale v případě, kdy je potřeba přijít s novým řešením, například inovovanou povrchovou úpravou bez šestimocného chromu, odolnějším slitinovým povlakem, vylepšeným konstrukčním uspořádáním apod., není zkouška solnou mlhou dostačující.

MM: Kdo tedy přišel s myšlenkou zavést tyto nové cyklické zkoušky?

Ing. Prošek: Cyklické zkoušky se používají již přes třicet let. Nejde tedy o novou metodu. Jako první vznikla potřeba zavedení alternativy ke zkoušce v solné mlze v automobilovém průmyslu. Pro výrobce automobilů je zpětná vazba mezi korozní odolností a spokojeností zákazníka daleko přímější než v jiných oborech.

Zjednodušeně řečeno, když vůz bude korodovat, zákazník si příště koupí jinou značku. A na základě zkoušky solnou mlhou nebylo možné garantovat trvanlivost. Dnes již má každá automobilka svůj alternativní postup. V zásadě mají všechny cyklické urychlené korozní zkoušky společné to, že se zkrátila délka expozice v  solné mlze. Zároveň se chlorid sodný obvykle dávkuje v nižších koncentracích. Z původních roztoků o koncentraci pěti hmotnostních procent se přešlo třeba na jedno nebo půl procenta. A přibyly cykly sušení a ovlhčení. Takové podmínky již lépe simulují reálná prostředí, jimž jsou produkty při použití vystavovány.

MM: Jak tedy taková spolupráce s průmyslem probíhá? Můžete uvést nějaké příklady?

Ing. Prošek: Zakázky v oblasti korozního zkušebnictví bych mohl rozdělit na dva hlavní typy. Buď jde o certifikaci korozní odolnosti pro zákazníkova odběratele, nebo na základě provedených zkoušek navrhujeme lepší materiálové řešení, vhodnější volbu povrchové úpravy či vhodnější technologický postup.

Spíše než se samotnými automobilkami spolupracujeme s jejich dodavateli. Většina automobilek má své plně vybavené laboratoře, a pokud se na nás obracejí, jde o dílčí problémy. Na druhou stranu automobilky od svých dodavatelů požadují vysokou kvalitu a certifikaci dodávaných dílů. Tito dodavatelé se pak obracejí na nás, aby ověřili, zda jejich produkty splňují náročné požadavky předepsané odběrateli.

Momentálně provádíme např. zajímavou zkoušku celé platformy tlakových lahví vyrobených z korozivzdorné oceli pro palivové nádrže pro nákladní automobily s pohonem na zemní plyn. Velikost platformy je téměř dva metry čtvereční a hmotnost hodně přes sto kilogramů. Jen málo korozních laboratoří disponuje tak velkou zkušební komorou. My ano. Převážně nás však živí menší zakázky od dodavatelů spojovacích materiálů, ozubených kol a mnoha dalších dílů motorů a karoserií.

MM: Když už jste o tom začal sám mluvit, jakým vybavením Technopark disponuje a jak cyklické zkoušky probíhají?

Ing. Prošek: Momentálně zde v Kralupech disponujeme čtyřmi komorami a máme objednanou pátou. Tuto poslední shodou okolností vyrábí švédská rodinná firma ControlArt, která je přímo personálně spojena s lidmi, kteří byli u zrodu cyklických zkoušek v automobilce Volvo v osmdesátých letech minulého století. Pro cyklickou zkoušku tenkrát vyvinuli svou vlastní komoru a dnes je vyrábějí pro komerční účely. Zásadní rozdíl je v tom, že většina výrobců jde cestou modifikace stávajících komor pro zkoušky solnou mlhou na komory pro cyklické zkoušky, což často nefunguje optimálně.

Každá z námi používaných komor má svá specifika a okruh normovaných zkoušek, které v ní lze provádět. Cyklické zkoušky trvají obvykle šest týdnů a mají vždy nejméně tři periodicky se střídající fáze. První je fáze kontaminace, následuje sušení a ovlhčení. V komorách se ke kontaminaci vzorků používá buď mlha nebo déšť, kdy jsou vzorky sprchovány vodou obsahující chloridy. V současné době nejkomplexnější cyklická zkouška vyvinutá německým spolkem automobilového průmyslu (VDA) navíc zahrnuje cyklus vymrazování při teplotě –15 °C. Takové teploty nejsou obecně pro kovy nijak nebezpečné, ale mnoho automobilových dílů je dnes vyrobeno z kompozitních materiálů, z kombinací kovu a plastů, s různými nátěrovými systémy či lepidly. Zde již mohou mít nízké teploty zásadní vliv na trvanlivost.

MM: Taková zařízení i jejich provoz musejí být finančně velmi náročné. Jak je na tom Technopark v otázkách udržitelnosti a soběstačností?

Ing. Prošek: Vybavení laboratoří Technoparku bylo pořízeno v rámci Operačního programu Podnikání a inovace, program Prosperita Výzva IV s podporou ve výši 75 %. Požadavek na návratnost vložených prostředků ve výši téměř 80 milionů Kč nás nutí chovat se naprosto tržně a pracovat za obvyklé ceny. Ohledně soběstačnosti a udržitelnosti mohu říci, že již za dva roky provozu je Technopark finančně soběstačný a díky vysokému počtu zakázek činí dnes obrat pouze naší skupiny kovových konstrukčních materiálů přes šest milionů korun ročně.

MM: Děkuji vám za rozhovor a přeji vám i Technoparku mnoho dalších úspěchů.

Eva Buzková

Eva.buzkova@mmspektrum.com