Témata
Reklama

Hodnotenie koróznej odolnosti tlakových spojov

V technológiách spájania materiálov sa hlavne v súvislosti s rozvojom automobilového priemyslu presadzujú tendencie vyvíjania nových spájacích techník, prípadne modifikácie už používaných spájacích techník. Pri výrobe karosérií automobilov sa v čoraz väčšej miere uplatňujú trendy úspor materiálov a energií.

Produkcia automobilov s nižšou hmotnosťou a tým i s menšou spotrebou paliva sleduje ekologické požiadavky zníženia emisií v ovzduší. Z týchto požiadaviek vyplýva potreba spájania plechov rôznych hrúbok a akostí (prístrihy na mieru v známom projekte ultraľahkej oceľovej automobilovej karosérie – ULSAB), či už pokovovaných alebo nepokovovaných, ale aj spájania železných a neželezných kovov. Ich uplatnenie v automobilovom priemysle otvára pre konštruktérov nové možnosti. Tie spočívajú v optimálnom využití vlastností rôznych druhov plechov, ktoré možno kombinovať do jedného celku a ovplyvňovať tak v rôznych častiach výlisku jeho pevnosť, tuhosť alebo odolnosť voči korózii.

Reklama
Reklama
Reklama
Tlakové spájanie: A – lisovník, B – lisovnica

Princíp tlakového spájania

Princíp tejto metódy spočíva v zalisovaní spájaných materiálov lisovníkom do špeciálne tvarovanej lisovnice. S postupne narastajúcim tlakom materiál vzhľadom na tvar lisovnice „zateká“ do strán. Materiál je na spojovanom mieste zhutnený, spevnený a nemá žiadne trhliny. Výsledkom je spoj bez hrán, bez otrepov a pri zachovaní koróznej odolnosti. Ochranná protikorózna vrstva pritom ostáva neporušená, pretože „tečie“ spolu s materiálom plechu.

V ostatných rokoch sa hovorí o tom, že práve táto metóda spájania materiálov vo veľkej miere nahradí bodové odporové zváranie pri výrobe karosérií automobilov. Uvedená metóda má v porovnaní s technológiou bodového odporového zvárania nasledujúce výhody:

  • úspora nákladov je 30 až 60 % v porovnaní s bodovým odporovým zváraním;
  • jednoduchá nedeštrukčná kontrola kvality spoja;
  • z hľadiska pevnosti je materiál v mieste spoja zhutnený a spevnený, nevznikajú mechanické trhliny;
  • únosnosť tlakového spoja dosahuje 50–70 % únosnosti bodového zvaru.
Princíp tlakového spájania

Metodika experimentov

Pre experimenty boli použité oceľové plechy St 04Zz produkcie U. S. Steel Košice hrúbky 1 mm, obojstranne žiarovo pozinkované. Rozsah mechanických vlastností materiálu udávaných výrobcom je uvedený v tabuľke. Hrúbka Zn povlaku (hodnotená v zmysle STN ISO 2064) bola od 13,8 do 20,6

Pre hodnotenie koróznej odolnosti Zn povlakov bola použitá urýchlená laboratórna skúška v kondenzačnej komore za prítomnosti oxidu siričitého a vodnej pary podľa STN EN ISO 3231. Použitím oxidu siričitého ako znečisťujúceho činiteľa boli dosiahnuté podmienky simulujúce priemyselnú atmosféru. Korózna odolnosť povlakov bola zisťovaná pri nepretržitej expozícii vzoriek pri teplote 40 ± 2 °C, 100% relatívnej vlhkosti a koncentrácii SO2 2 ± 0,2 mg v 1 litri skúšobného priestoru komory. Doba trvania skúšky bola zvolená v zmysle STN počtom skúšobných cyklov z rady 1, 2, 3, 7, 14 , 21, 28 dní. Celková doba trvania skúšky bola 28 dní.

Vyhodnotenie vzoriek bolo realizované podľa STN EN ISO 10 289 ako aj vizuálnou kontrolou, kedy boli hodnotené povrchy spájaných materiálov na oboch stranách. Pozornosť sa sústredila na miesta, kde je predpoklad najväčšej plastickej deformácie v procese spájania materiálov a môže dôjsť k narušeniu povlaku. Pri skúške bolo sledované:

  • výskyt prvých prejavov korózie;
  • rozsah, hustota a šírenie prejavov korózie počas priebehu skúšky;
  • výskyt iných zmien alebo porušení povlaku.
Vzorka pred expozíciou v kondenzačnej komore – charakteristický zinkový kvet a lesklý povrch

Dosiahnuté výsledky

Pri urýchlenej koróznej skúške za prítomnosti oxidu siričitého a kondenzácie vodnej pary po troch dňoch expozície bolo pozorované vytvorenie nesúvislej vrstvy hydroxidu zinočnatého, tzv. bielej korózie zinku, a to na všetkých vzorkách v rozsahu 30–45 % sledovanej plochy. Oblasť korózneho napadnutia sa postupne zväčšovala. Súvislé pokrytie povrchu vzoriek bielou koróziou bolo dosiahnuté po siedmych dňoch pôsobenia korózneho prostredia.

Po 14 dňoch expozície dochádzalo taktiež k vzniku bodovej korózie spájaných oceľových plechov. Táto sa prejavila v tvare hnedých škvŕn v oblasti okolia tlakového spoja ako aj na samotnom tlakovom spoji. Po 21 dňoch skúšky došlo k ďalšiemu nárastu koróznych splodín po obvode dna spoja, ktorá po 28 dňoch dosahovala 75 % hodnotenej plochy tlakového spoja. Z vnútornej strany bol kritickým miestom prechod do oblasti dna tlakového spoja, kde na konci skúšky boli identifikované takmer súvislé korózne splodiny.

Vzhľad vzorky po 7 dňoch urýchlenej koróznej skúšky
Vzhľad vzorky po 14 dňoch urýchlenej koróznej skúšky
Vzhľad vzorky po 21 dňoch urýchlenej koróznej skúšky
Vzhľad vzorky po 28 dňoch urýchlenej koróznej skúšky

Záver

Tlakové spájanie materiálov je progresívnou technológiou tvorby nerozoberateľných spojov bez tepelného ovplyvnenia spájaných materiálov. V porovnaní s odporovým bodovým zváraním je tento spôsob spájania materiálov šetrným nielen k základnému materiálu, ale aj k povlakom nanesených na týchto materiáloch. Vhodnou konštrukciou nástroja pre realizáciu tlakového spájania ako aj dodržaní parametrov vytvorenia spoja je možné dosiahnuť kvalitný spoj.

V príspevku bol sledovaný vplyv korózneho prostredia na tlakové spoje u pozinkovaných oceľových plechov. Vzorky boli zaťažené urýchlenou laboratórnou skúškou, simulujúcou priemyselnú atmosféru, v priebehu ktorej bola na povrchu vzoriek identifikovaná nepravidelná vrstva hydroxidu zinočnatého – tzv. biela korózia. S predlžovaním expozície vzoriek v koróznom prostredí došlo k vzniku bodovej korózie v miestach najväčšej deformácie povlaku na vytvorenom tlakovom spoji, ktorej rozsah napadnutia sa zväčšoval priamo úmerne s dĺžkou doby expozície vzoriek v kondenzačnej komore. Výsledky experimentálnych prác preukázali skutočnosť, že zinkový povlak tlakovo spájaných oceľových plechov poskytuje primeranú dočasnú ochranu voči koróznemu prostrediu pred následnou konečnou povrchovou úpravou týchto materiálov.

Táto práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe Zmluvy č. APVV-0629-06 a grantovým vedeckým projektom VEGA č. 1/0206/08.

Ing. Ľuboš Kaščák, Ph.D.,

prof. Ing. Emil Spišák, CSc.,

Ing. Ján Viňáš, Ph.D.,

Ing. Dagmar Draganovská, Ph.D.,

Technická univerzita v Košiciach,

Strojnícka fakulta, katedra technológií a materiálov

Technická univerzita v Košiciach

//www.sjf.tuke.sk/ktam/

lubos.kascak@tuke.sk

Chybějící tabulku naleznete v tištěné verzi časopisu.

Reklama
Vydání #6
Kód článku: 80624
Datum: 11. 06. 2008
Rubrika: Trendy / Jakost
Autor:
Firmy
Související články
Kontrolní a třídicí systém Equator

Ve spolupráci s předními výrobci v automobilovém průmyslu s cílem získat efektivní dílenské měřidlo pro automatizovanou kontrolu sériově vyráběných dílů byl vyvinut kontrolní a třídicí systém Equator. Jeden takový přístroj dokáže zastat stejnou práci jako stovky jednoúčelových měřidel, přípravků nebo kalibrů.

Prediktivní diagnostika přesnosti CNC strojů

Jak přesný je náš stroj? Můžeme jeho parametry nějak zlepšit? Je stále ještě ve stavu, který předpokládáme? Často je obráběcí stroj pro uživatele černou skříňkou, která v optimálním případě produkuje shodné výrobky. Nemusí to tak zůstat a stav strojů lze i cíleně zlepšovat.

Měření v rámci celého výrobního řetězce

Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

Související články
Převratná novinka pro povrchy

Novinku pro měření vlastností a jakosti povrchu nazvanou TALYScan 280 představila Společnost Taylor Hobson. Jedná se o bezkontaktní, optický přístroj navržený pro rychlou a přesnou 3D kontrolu povrhu v dílenském prostředí.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Délkové snímače pro automatickou kontrolu

Linková montáž mění výrazně charakter kontroly. Do linek jsou integrovány automatické kontrolní stanice pro 100 % kontrolu s taktem v řádu sekund a s přesností běžnou donedávna jen u laboratorní měřicí techniky.

Flexibilní multisenzorová technologie

Měřicí stroj Werth ScopeCheck FB DZ umožňuje díky dvěma nezávislým senzorovým osám provádět bez omezení rozličná multisenzorová měření. Po demontáži skleněného stolu s jednotkou spodního osvitu je možné přímo na měřicím stole umístit a měřit také těžké obrobky.

Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

Měřicí technika se stává součástí výrobních strojů

Vzhledem k tomu, že jednou z aktivit České metrologické společnosti, z. s., je mimo jiné také sledování prezentace aktuálních metrologických novinek, trendů vývoje a zastoupení metrologie na veletrzích pořádaných v České republice i v zahraničí, navštívili jsme mimo jiné veletrh Toolex 2017, který se již po desáté konal v polském městě Sosnowiec na třetím největším výstavišti v Polsku – Expo Silesia.

Velmi přesný měřicí stroj pro výpočetní tomografii

Nový model TomoCheck S HA (High Accuracy) 200 společnosti Werth Messtechnik GmbH se senzorem pro výpočetní tomografii je aktuálně nejpřesnějším souřadnicovým měřicím strojem na světě.

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.

Další krok pro efektivnější měření

Společnost Faro Technologies představila novou řadu měřicích ramen Faro Quantum, čímž opět zvýšila výkonnost procesu kontroly výroby díky nejlepším parametrům v této třídě měřicích přístrojů, vylepšené ergonomii a mobilitě.

Rozpínací vřetena pro upínání ozubených kol

Rozpínací vřetena, kterými se upínají ozubená kola mezi hroty, se používají při výrobě ozubených kol, nejčastěji pro účely výstupní kontroly, kde je velkou výhodou vysoká přesnost a rozsah rozpínání.

Konfirmace měřidel

Příspěvek se zabývá problematikou zajištění návaznosti měření a rozebírá obvyklé metrologické čin-nosti, které jsou za tím účelem prováděny. Zákon o metrologii i běžná praxe zmiňují jako základní postupy kalibraci nebo ověření stanovených měřidel. Kalibrace je postup vedoucí k dosažení způsobilého měřidla ve dvou logických krocích podle definice VIM. Vždy musí být zjištěn aktuální stav měřidla – provádí se zkouškou, která ověří, zda je měřidlo způsobilé plnit dané specifikace, či nikoliv. Nezpůsobilé měřidlo se musí kalibrovat nebo vyřadit. O výsledku je vydán doklad (kalibrační certifikát), jímž je potvrzena způsobilost z dřívější kalibrace nebo způsobilost dosažená kalibrací novou. Zvláštní pozornost je věnována kalibraci měřidel řízených softwarem, např. u souřadnicových měřicích strojů.

CT měřicí technika - nový způsob zobrazování i nový nástroj měření

Mezi rychle se rozvíjející zobrazovací techniky patří počítačová nebo také výpočetní tomografie – Computed (axial) Tomography, zkráceně CT. Tento způsob softwarového zpracování energie procházející hmotou (například rtg. záření) se začal vyvíjet jako diagnostická metoda v medicíně. Brzy se však přišlo na rozsáhlé možnosti využití v technických oborech.

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