Témata
Reklama

DLC povlaky do Formule 1

Převzetím vývoje a výroby DLC (Diamond-Like-Carbon) povlaků od belgické firmy Bekaert vstoupila firma Sulzer Metco, známá tepelně bariérovými povlaky a nástřiky pro turbíny a motory, do oboru výkonných tenkých povlaků pro motorové aplikace s úpravami závodních strojů seriálů Formule 1, MotoGP, NASCAR a WRC.

Událost roku povrchových úprav oznámily současně firmy Sulzer a Bekaert s účinností od 1. července 2010. Bekaert, kde výroba DLC povlaků představovala prodeje za 12,5 mil. eur z obratu 3,3 mld. eur (2009), se chce věnovat svým hlavním aktivitám - výrobě a zpracování drátu, pletiva, ocelového kordu, drátových přídavných materiálů, textilním materiálů a strojů. Sulzer Metco má zase zájem hrát větší roli v oboru tenkých povlaků pro klíčové kompetence společnosti Sulzer - těžbu ropy a plynu, turbíny, turbokompresory, čerpadla a automobilový průmysl. Hodnota transakce s převzetím know-how a ochranných známek Dylyn a Cavidur a výrobních závodů v Belgii, Francii, Německu a USA představuje 11 mil. eur. Od nynějška se bude DLC povlakům věnovat pět závodů v Německu, dva ve Francii, jeden v Belgii, dva v USA a jeden v Číně.

Reklama
Reklama
Reklama
Doménou DLC povlaků Bekaert jsou díly motorového prostoru pro přenos síly - powertrain.

Vývoj v aplikacích DLC

I když v Bekaertu nepatřily DLC povlaky ke stěžejním oborům podnikání, dosáhly špičkové úrovně, k níž přispělo v roce 2004 převzetí malé, ale vynikající francouzské firmy Sorevi v Limoges s povlaky Cavidur, jimiž pronikla v 90. letech do formule 1. Hlavní motorové aplikace DLC povlaků, s nimiž uspěl Bekaert v konstrukcích závodních motorů, představují úpravy dílů označovaných jako powertrain components čili díly pro přenos síly - vačkových hřídelí, vaček, zdvihátek, vahadel, rozvodových tyček vahadel, ventilových destiček, ventilů, pístů, pístních kroužků, ojnic aj., hřídelí olejových čerpadel a vstřikovacích systémů pro snížení tření, valivých odporů, opotřebení, spotřeby paliva a vyšší spolehlivost.

Povlakování dílů výkonných dílů s DLC povlaky Bekaert Dylyn, Dylyn Plus a Cavidur převzal od července 2010 Sulzer Metco.

Povlaky, jejichž hlavní předností je vysoká tvrdost, spočívají na struktuře uhlíku s vazbami sp2 u grafitu a převážně sp3 u diamantu, v hydrogenovaných typech a-C:H, typech ta-C, ta-C:H (podle ternárního diagramu sp2-sp3-H s různou polohou oblastí typů podle původu diagramu) s až 80 % vazeb sp3, kovy dopovaných typech Me-C:H, případně nanokompozitních verzích a-C:H n a a-C:H/a-Si:O, jak ukazuje tabulka srovnávající parametry povlaků Bekaert typů Dylyn a Cavidur s parametry u nás známějších povlaků Oerlikon Balzers. Připravují se převážně procesy PVD a PACVD, jejichž hlavní předností je nanášení při nízkých teplotách, při nichž nedochází k deformacím rozměrnějších dílů, jako jsou např. formy pro vstřikování plastů. Bekaert uvádí jako hlavní oblasti použití svých DLC povlaků: komponenty automobilových motorů (Dylyn Plus), komponenty závodních motorů (Cavidur), díly forem pro vstřikování plastů včetně optických disků (Dylyn DLC a Dylyn DLN), elektronické a mikromechanické díly, díly textilních strojů (Dylyn DLC).

DLC pro motorové komponenty - vačkové hřídele, ventily a písty

Přestože u vačkových hřídelí představuje úprava mikrofinišováním, leštěním a DLC povlaky včetně titanových mezivrstev pro zlepšení adheze povlaků zvýšení ceny o 10 až 20 % na kus, znamenají úpravy snížení tření asi o 15 %, nižší opotřebení pouzder ložisek, zvýšení výkonu motoru a úsporu paliva 1-2 %, zvláště při vysokých otáčkách nad 5 000 min-1 až 20 000 min-1 (u motorů formule 1) a vyšších provozních teplotách, a s tím spojené snížení emisí CO2 o 2-3 g.km-1 a spolehlivost pro dojezd min. 300 000 km.

Oblasti existence různých typů DLC povlaků podle diagramu sp2-sp3-H

Podle zkoušek povlaku Bekaert Dylyn Plus na motoru PSA Peugeot 1,6 l však lze dosáhnout podobných úspor i za studena při 20 °C a při nižších otáčkách 700 až 2 800 min-1 v městském cyklu, se snížením ztrát třením o 25-35 %, což vedlo i zde k úspoře paliva o 1-2 %.

U hliníkových pístů motocyklových motorů zvyšují DLC povlaky výkon při dynamometrických zkouškách o min. 1 % i za nízkých otáček; až o 2 % při 13 000 min-1, a to bez konstrukčních úprav. Méně se uplatňují u pístních kroužků.

Odolnost vůči korozi a opotřebení při užití biopaliv

S užíváním biopaliv, jak na bázi alkoholu, tak na bázi řepkového metylesteru dochází k poškození opotřebením a korozí a zvyšuje se tření u těch komponent motoru, které jsou s nimi a s jejich spalinami v bezprostředním kontaktu zejména za vyšších teplot i po velmi krátké době. Právě poškození omezuje nasazení paliv s vyšším podílem biopaliv. U provedení bez úpravy dochází k prvním známkám poškození již po 8 hodinách, zatímco povlaky typu Dylyn Plus posouvají vznik poškození na min. 300 hodin. Prokázalo se také, že příznivý vliv DLC je výraznější u biopaliv pro vznětové motory.

Díly pro vstřikování plastů a plasty

Zlepšení korozní odolnosti povrchu pomocí DLC se prokázalo nejen u motorových dílů, ale také u biokompatibilních kovových kloubních náhrad, součástí forem pro vstřikování plastů odštěpujících agresivní látky při roztavení a spolu s lepší odolností vůči opotřebení při vstřikování vlákny vyztužených a plněných plastů, a jako záruka dlouhodobé špičkové jakosti povrchu forem pro vstřikování CD a DVD disků s drsností povrchu Ra 0,1 a lepší. Vysoké životnosti povlaků Dylyn DLN se využívá na formy, jádra a vstřiky pro vstřikování preformů a vyfukování PET lahví.  

Závislost ztrát třením mechanických zdvihátek na otáčkách a teplotě motoru. Graf: Bekaertylyn

Pro zlepšení odolnosti vůči opotřebení a poškrábání se DLC povlaky Dylyn a Dylyn Plus nanášejí nejen na další kovové substráty, ale i na plasty, jako polykarbonáty (PC), polymetylmetakryláty (PMMA), supervysokomolekulární polyetylen  (UHWPE) aj., kde to umožňuje nízká teplota nanášení i pod 150 °C. Ke stejnému účelu se používají tenké transparentní vrstvy pro užitkové a dekorativní sklo (zrcadlové nebo nábytkové sklo).

Tabulky a grafy naleznete v tištěné verzi časopisu MM Průmyslové spektrum.

Ing. Alexandr Abušinov

abusinov@seznam.cz

Reklama
Vydání #3
Kód článku: 110319
Datum: 16. 03. 2011
Rubrika: Výroba / Povrchové úpravy
Autor:
Firmy
Související články
Plazmová povrchová úprava nanovlákených polymerních struktur

Technologie plazmových povrchových úprav spočívá v navázání funkčních skupin na povrch řetězce polymeru v plazmovém výboji. Jedná se převážně o hydroxylové skupiny. Nepolární charakter povrchu materiálu se tímto mění na polární, tedy hydrofobní povrch se stává hydrofilním či naopak. Tato technologie nachází stále širší uplatnění v různých průmyslových, ale i medicínských aplikacích.

Ambiciózní projekt: Vývoj a výzkum nanomateriálů

Jedním z nejrychleji se rozvíjejících oborů současnosti jsou obory zabývající se nanomateriály a nanotechnologiemi. Tato velmi perspektivní disciplína nachází široké uplatnění ve všech oborech lidské činnosti. Jde však o vědní obor velmi mladý, takže principy výroby, aplikací a jejich zkoušení nejsou dosud dostatečně popsány. A to byl právě impulz pro vznik Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace v Liberci.

Komplexní způsob kontroly procesu odmaštění

Článek pojednává o možnostech komplexní kontroly procesu odmaštění v průmyslových aplikacích, tj. především o možnostech kontroly stavu povrchu výrobků před procesem odmaštění a po něm a o kontrole stavu odmašťovacích kapalin pomocí UV-VIS spektroskopie.

Související články
Zvýšení odolnosti polymerních nátěrů pomocí nano/mikrogelů

Polymerní nátěrové hmoty aplikované na výrobcích plní různé funkce, nejčastěji estetickou a ochrannou. Moderní typy nátěrových hmot by měly tyto funkce kombinovat a rovněž i vyhovovat stále se zpřísňující chemické legislativě a požadavkům kladeným na ochranu životního prostředí a pracovních potřeb. Přirozeným důsledkem je neustálá potřeba vyvíjet a zavádět nové sofistikované formulace nátěrových hmot, a to jak v oblasti rozpouštědlových, tak i vodouředitelných nátěrových hmot.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Vývoj a výzkum nátěrových hmot pro letecký průmysl

Letecký průmysl vždy patřil a stále patří k tradičním průmyslovým odvětvím v České republice. Výrobky tuzemských firem a podniků „létají“ prakticky po celém světě a svými užitnými vlastnosti dlouhodobě konkurují i jiným renomovaným světovým výrobcům. Nedílnou součástí zajištění požadovaných vlastností leteckých výrobků jsou i povrchové úpravy a ochrany, které jim poskytují přidané ochranné či funkční vlastnosti a umožňují provozovat je po celou dobu jejich technického života.

Nátěry pro hezčí vzhled i lepší funkčnost

Nátěrové hmoty se běžně používají k dosažení dekoračních, ochranných a dalších funkčních účinků na určitém povrchu. Své o tom ví i společnost Synpo, která se již od padesátých let minulého století zabývá výzkumem a vývojem syntetických pryskyřic a laků. Jejich nátěrové hmoty používají např. výrobci dopravních prostředků, zemědělských strojů a jiných strojních zařízení.

Vliv míchání na elektrickou vodivost povlaků

Antistatické nátěrové hmoty slouží k vytvoření elektricky vodivých povlaků, jež jsou svými vlastnostmi vhodné pro prostředí, ve kterých je nutné zamezit tvorbě a negativním důsledkům elektrostatického náboje (statické vybíjení, kumulace prachových částic a další negativní jevy).Svá uplatnění nacházejí v petrochemickém průmyslu, přesné optice, elektrotechnice a v celé řadě dalších odvětví. V rámci výzkumu na Ústavu strojírenské technologie ČVUT v Praze byl sledován vliv metody dispergace plniva a parametrů procesu míchání antistatických nátěrových hmot na finální technologické a funkční vlastnosti povlaku.

Přesné měření tloušťky povlaků

Pro optimalizaci vlastností povrchových povlaků a filmů ve výzkumu, vývoji i průmyslové výrobě je důležitá přesná kontrola jejich tloušťky a rovnoměrnosti rozložení. Metrologická metoda CCI představuje mimořádnou přesnost měření pro široký rozsah tlouštěk povlaků.

Využití povlaků pro zvýšení životnosti hoblovacích nožů

Nanostrukturované povlaky použité jako povrchová úprava hoblovacích nožů pro obrábění dřeva z rychlořezné oceli přinesly výrazné zvýšení životnosti nástroje a tím i zvýšení kvality povrchu obráběného dřeva.

Laserové řešení pro plastikářský průmysl

Konvenční technologie opracování plastů již v mnoha případech nevyhovuje požadavkům koncových uživatelů. Moderní lasery posouvají kvalitu výroby plastů na zcela novou úroveň. Lastic představuje implementaci nejmodernějších laserových technologií a ergonomického ovládání do jediného produktu, jenž je navržen tak, aby jeho aplikace do stávajících výrobních linek byla zcela bezproblémová.

Procesní analýza snižuje náklady

Technologie broušení hrají v moderním obrábění významnou roli. Jsou využívány při výrobě přesných nástrojů nebo lékařské techniky, v energetice, při výrobě ozubení nebo v leteckém a kosmickém průmyslu. I když může být podíl nákladů na povrchové čištění nízký, technická čistota většinou rozhoduje o možnosti dodat výrobky. V souvislosti s kvalitou povrchů zhotovených obrobků však o nákladech na čištění rozhoduje dimenzování celého výrobního procesu.

Povlak na bázi AlCrN zvyšuje trvanlivost fréz čtyřnásobně

Výroba součástí řídicího ústrojů automobilů klade na obrábění vysoké nároky. Při použití povlaku na bázi AlCrN u válcových fréz a protahováků se dosáhlo dvou- až čtyřnásobné zvýšení trvanlivosti břitu. Čímž se rovněž zkrátily časy na výměnu nástrojů.

Nové možnosti průmyslového využití plastů

Supertechnopolymery představují nejnovější a nejvyspělejší článek ve vývoji polymerových materiálů. Od tradičních plastů se liší především vysokým obsahem vyztužujících skelných vláken, případně i přítomností syntetických vláken z aramidu, která dávají supertechnopolymerům výborné mechanické i tepelné vlastnosti. Díky své vysoké odolnosti se tyto moderní inženýrské plasty stále častěji stávají vhodnou alternativou za oceli, přičemž nabízejí i řadu výhod:

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit