Témata
Reklama

Hodnocení odolnosti návarů proti abrazivnímu opotřebení

Ze statistických údajů i praktických poznatků je dostatečně známo, že mnohé součásti jsou vystaveny náročným provozním podmínkám. Např. v zemědělském opravárenství je až 90 % ze všech poškozených součástí vyřazováno z důvodu nadměrného opotřebení. Přitom až 80 % z nich ztrácí funkčnost v důsledku jejich abrazivního opotřebení. Tyto dva číselné údaje jsou jistě dostatečným důvodem pro hledání cest vedoucích k prodloužení životnosti zvlášť exponovaných součástí

Zvýšení odolnosti povrchových vrstev součástí proti nadměrnému opotřebení je možné v praxi realizovat několika způsoby. Jedním z často používaných je aplikace speciálních návarů. Pro jejich zhotovení lze použít různé metody - od ručního navařování plamenem přes ruční navařování elektrickým obloukem obalenou elektrodou až po plně automatizované navařování pásky pod tavidlem.
Navařování se používá jako metoda opravárenská (tzv. renovace), kdy se návarem na v provozu opotřebované plochy doplňuje chybějící materiál. V poslední době se však navařování používá stále častěji již ve výrobních závodech při výrobě nových součástí, kdy se návarem zvyšuje odolnost povrchu proti opotřebení. V obou uvedených případech může vhodné použití návarů přinášet značné ekonomické efekty.
Reklama
Reklama
Reklama

Materiál a metody

Nutnou podmínkou pro optimální volbu druhu návaru jsou pokud možno detailní znalosti technických a ekonomických parametrů návarového materiálu. Ceny návarových materiálů se na tuzemském trhu pohybují ve značném cenovém rozpětí - např. 1 kg obalených elektrod lze koupit za 200 Kč, prášek 1 kg za 8000 Kč.
Při výběru návarového materiálu a metody jeho zhotovení je třeba vycházet především z provozních podmínek navařené plochy s přihlédnutím ke spotřebě návarového materiálu na její vytvoření. První informaci o návarovém materiálu si lze udělat z jeho chemického složení. Tento údaj je poskytován všemi výrobci, resp. prodejci působícími na našem trhu (s výjimkou firmy Castolin), se kterými autor příspěvku jednal. Druhou důležitou informací je informace o odolnosti proti opotřebení návaru. Tyto informace nejsou zákazníkům obvykle k dispozici. Důvod je pochopitelný - proces opotřebení je značně složitý. Odolnost proti opotřebení nelze popsat jedinou číselnou hodnotou, aniž jsou udány konkrétní podmínky, při nichž byla hodnocena. Velikost opotřebení je ovlivňována mnoha faktory, např. tvrdostí, velikostí, tvarem a množstvím částic abraziva, vzájemnou relativní rychlostí obou ploch, ale také např. druhem základního materiálu, tloušťkou (resp. počtem vrstev) návaru, průměrem elektrody, technologickými parametry použitými při navařování atd. Tyto informace může uživatel získat provedením vlastních zkoušek.
Pro stanovení odolnosti kovových materiálů proti jednotlivým druhům opotřebení se používají zkoušky provozní, poloprovozní nebo laboratorní. Provozní zkoušky probíhají v reálném pracovním prostředí. Umožňují studovat a hodnotit opotřebení přímo na strojní součásti nebo konstrukčním uzlu. Jejich výsledky jsou však značně ovlivněny proměnlivostí provozních parametrů - např. při studiu opotřebení plužních čepelí druhem, vlhkostí, utužením půdy atd., což jsou parametry, které se při zkoušce mění. Proto mají provozní zkoušky význam jen pro konkrétní výrobní zařízení nebo pro zařízení pracující v podobných podmínkách. Sledování opotřebení součástí v provozu bývá také podstatně nákladnější než provedení laboratorních zkoušek. Na základě statisticky zpracovaných výsledků provozních zkoušek je možné prognózovat životnost jednotlivých součástí, konstrukčních uzlů nebo celých strojních zařízení. Laboratorní zkoušky obvykle umožňují studovat pouze některé parametry procesu opotřebení; proto jejich výsledky lze do praxe aplikovat až po důkladné analýze skutečných provozních podmínek. Při zkoušení na laboratorních přístrojích můžeme detailně sledovat vliv jednotlivých faktorů na charakter a intenzitu opotřebení. Jejich výhodou je obvykle nižší cena a zejména pak dobrá opakovatelnost. Každý z uvedených přístupů ke zkoušení má svoje výhody, ale i nevýhody, a tedy i oblast nejvhodnějšího použití. Metodiku zkoušení odolnosti proti různým typům opotřebení je nutné volit se zřetelem na převládající podmínky procesu opotřebení ve skutečném provozu, aby byly výsledky hodnověrné.
V tuzemské i zahraniční literatuře jsou publikována principiální schémata mnoha typů přístrojů pro laboratorní studium odolnosti materiálů proti abrazivnímu opotřebení - v zásadě se jedná o přístroje s vázanými částicemi a přístroje s volnými částicemi. V praxi se nejčastěji používají přístroje s brusným plátnem. Jejich výhodou je jednoduchá konstrukce, spolehlivost v provozu a relativně malý rozptyl výsledků zkoušek. Nevýhodou je však proměnná kvalita používaného brusného plátna.
V ČR je tato zkouška normována podle ČSN 50 0184. V principu je poměrně jednoduchá - spočívá ve zjištění hmotnostního úbytku jednotlivých zkoušených materiálů (návarů) a etalonů v průběhu zkoušky. Úbytek zkoušených materiálů se pak porovnává s hmotnostním úbytkem etalonů, kterými je ocel 12 014.20 (podle ČSN 41 2014). Hodnota poměrného opotřebení [%] zkoušených materiálů vzhledem k etalonovému materiálu při abrazivním opotřebení se vypočítá ze vztahu:
[%],
kde
je průměrný hmotnostní úbytek zkoušených těles (návarů) [g],
je průměrný hmotnostní úbytek porovnávacích zkušebních těles (etalonů) [g]
V příspěvku jsou publikovány výsledky zkoušek vybraných návarových materiálů čtyř výrobců. Všechny návarové materiály byly zkoušeny jako jednovrstvé návary. Při jejich navařování byly striktně dodržovány technologické podmínky předepsané jejich výrobci. Součástí prováděných zkoušek je měření tvrdosti HV 30 povrchu návarů a etalonů.
Výsledky a diskuse
Pro lepší přehlednost uvádíme výsledky zkoušek v grafické formě. Vlastnosti jednotlivých návarových materiálů jsou porovnávány s vlastnostmi etalonu (ocel 12 014.20 = materiál 1).

Závěr

Z obrázku je zřejmé, že na tuzemském trhu jsou k dispozici i velmi kvalitní návarové materiály s odolností proti opotřebení více než desetinásobnou oproti etalonu. Před konečným rozhodnutím o jejich použití je však třeba výše uvedené technické hodnocení rozšířit na hodnocení technicko-ekonomické. Jedině tento přístup umožní zhotovení a používání návaru při celkové minimalizaci vynaložených nákladů.
Tento příspěvek vznikl v rámci řešení výzkumného záměru CEZ:J03/98:413100016 České zemědělské univerzity v Praze s názvem "Optimalizace řízení spolehlivosti a environmentální aspekty strojů".
Reklama
Vydání #11
Kód článku: 31103
Datum: 12. 11. 2003
Rubrika: Výroba / Povrchové úpravy
Autor:
Firmy
Související články
Perfektní povrchová úprava

Ten, kdo vytváří povlaky, může dosáhnout bezvadných výsledků pouze důkladnou předpřípravou povlakovaného povrchu. Také za tímto účelem investovala firma Bot Oberflächentechnik z Kulmbachu do nového zařízení – a dosáhla tak nakonec fascinujících výsledků.

Kompaktní řešení Zapoj a spusť

Surffinisher je inovační metoda inline omílání vysoce kvalitních, geometricky složitých součástí během výrobního cyklu , která otevírá nové možnosti pro automatizované, vysoce přesné obrábění definovaných ploch jednotlivých součástí. Kompaktní omílací systém Zapoj a spusť lze snadno integrovat do výrobních linek.

Automatické selektivní nebo celoplošné obrábění

Ať se jedná o odhrotování, broušení, hlazení, zaoblování nebo leštění, dnes musejí být na kvalitu plněny velmi vysoké požadavky. Konkurenční tlak pak současně vyžaduje minimalizaci nákladů na zpracování. Tyto požadavky lze splnit inovativní technologií surf-finishing společnosti Rösler. K manipulaci s obrobky během bezdotykového, plně automatického procesu omílání jsou používány roboty. To umožňuje nejen celoplošně, nýbrž i selektivně, spolehlivě a efektivně obrábět geometricky složité součásti. Tato revoluční inovace v omílání byla poprvé prezentována na veletrhu AMB 13. až 17. září ve Stuttgartu.

Související články
Tryskací zařízení pro zvýšení životnosti radlic

Stroje pro úpravu půdy jsou extrémně zatěžovány. Pro zvýšení doby životnosti rychle opotřebitelných náhradních dílů, např. radlic, používá firma Andersen Steel pro jejich čištění zařízení se shot peeningem od firmy Rösler.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Ako zvýšiť kvalitu povrchových úprav

Dokonale čistý a odmastený povrch dielov je základnou črtou pre všetky povrchové úpravy, ktorý má veľký vplyv na výslednú kvalitu produktu. Predovšetkým rôzne spôsoby nanášania kovov si vyžadujú starostlivú prípravu povrchu, aby sa zabránilo vzniku škvŕn, ktoré vznikajú v dôsledku povrchovej kontaminácie počas tvárnenia kovov.

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.

Kompozitní povlaky jako možná náhrada za povlaky na bázi CrIV

Tento příspěvek se týká oblasti povrchových úprav, zejména elektrolyticky vyloučených kovových povlaků, a to způsobu vytvoření kompozitní povrchové úpravy na bázi niklu s vysokou odolností proti opotřebení. Výsledkem provedeného výzkumu je technologický postup závěsového pokovení pro nový kompozitní povlak NiP-XLS, který by mohl nahradit povlaky na bázi CrIV.

Vakuové odpařování - technologie budoucnosti

Vakuové odpařování je v České republice poměrně málo používaná technologie. Má však velký potenciál pro budoucí rozšíření. Tato technologie nachází využití v povrchových úpravách, chemickém, strojírenském, potravinářském a farmaceutickém průmyslu. Firma Kovofiniš je jednou z prvních českých firem, která nabízí vlastní vakuové odparky.

Šetrné a účinné čištění těžko dostupných míst

Klasické postupy čištění ve vodě se dostávají na hranice svých možností, když jde například o kapilární struktury nebo komplexní geometrie. Za takové situace se nově na scénu dostávají tzv. CNP technologie (Cyclic Nucleation Process). Tato technologie pracuje na principu cyklické nukleace (tvorby krystalových zárodků z přesycených roztoků).

Předúprava oceli nízkoteplotním plazmatem pro zvýšení pevnosti lepeného spoje

V příspěvku jsou shrnuty výsledky výzkumu vlivu plazmochemické předúpravy vzorků oceli DC01 na výslednou pevnost lepeného spoje. Pro předúpravu povrchu vzorků oceli byla použita RF štěrbinová tryska generující plazma. Jako pracovní plyn byl použit argon a argon v kombinacích s dusíkem nebo kyslíkem. Vliv plazmové předúpravy na povrch oceli byl vyhodnocen pomocí měření kontaktních úhlů a výpočtu volné povrchové energie. Po slepení vzorků oceli pomocí běžně užívaného lepidla Weicon Flex 310M HT200 byly testovány výsledné vlastnosti lepeného spoje pomocí standardních mechanických odtrhových testů podle ČSN EN 1465.

Stříkání a lakování - trendy jsou nepochybné

Nutnost zvyšovat technicko-ekonomickou úroveň firmy je na denním pořádku. Inovace zvyšují podnikovou konkurenceschopnost, kterou lze spatřovat zejména ve flexibilitě, tvorbě přidané hodnoty, efektivnosti a kvalitě. Také v oboru povrchových úprav je trendem automatizace a robotizace.

Zvýšení výkonu u tribo stříkání

Stříkání práškových barev systémem tribo je založeno na fyzikálních principech, které do značné míry určují výsledné parametry stříkacího zařízení. Výrobce stříkacích pistolí je postaven před úkol navrhnout optimální konstrukci, která bude poskytovat nejlepší možný výstup, jakým je dostatečně nabitý prášek, který vystupuje v požadovaném množství a s použitelnou rychlostí z ústí nabíjecí trubice. Jak název napovídá, nabíjení prášku tribo je založeno na principu tření.

Vývoj epoxidových barev na konstrukce

Trendem dnešní doby je snižování nákladů na nátěrové systémy na konstrukce. Tyto systémy jsou ve většině případů složeny ze základní nátěrové hmoty (NH) epoxidového typu a vrchního polyuretanového emailu. V rámci úspory nákladů byla vyvinuta NH, která plní funkci obou těchto nátěrových hmot, to znamená, že má antikorozní vlastnosti, splňuje funkci vrchní NH a je možné ji aplikovat pouze v jedné vrstvě.

Lehké konstrukce automobilů - Specifické povlaky hlubokotažných ocelí

Na konstrukční materiály používané při stavbě automobilové karoserie jsou kladeny mimořádné požadavky. Specifické podmínky musejí splnit zejména vnější povrchové díly karoserie, které jsou nositeli designu vozu a které tím i do značné míry rozhodují o prodejnosti a úspěšnosti daného modelu. Kromě základních mechanických podmínek musejí povrchové díly splnit perfektní lakovatelnost, mimořádnou korozní odolnost, ale také musejí mít schopnost bezproblémového zpracování – ať už lisováním, nebo rozmanitými technologiemi spojování, jako je laserové pájení a lepení.

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