Témata
Reklama

Kovy nevyhovují? Použijte grafit!

12. 11. 2003

Využití grafitu jako konstrukčního materiálu není žádnou novinkou. Novým trendem se však ukazují jeho impregnované typy v kombinaci s plasty a kompozity. Umožňují totiž nahradit drahé kovové konstrukční materiály s nedostatečnou korozní odolností materiálem levnějším.

Dobrým příkladem jsou četné aplikace v chemickém průmyslu při výrobě a zpracování kyseliny chlorovodíkové, sírové, fluorovodíkové a fosforečné. Tyto materiály nacházejí využití i při zpracování chlorovaných uhlovodíků v chlorové a fluorové chemii, v mořírnách se směsí kyselin fluorovodíkové a dusičné aj. Grafitové materiály se rovněž využívají pro výrobu chladičů, výměníků, čerpadel a jiných součástí v úpravnách vody, v odsiřovacích zařízeních a recyklačních linkách kyselin. Ve všech těchto aplikacích mnohdy i drahé slitiny na bázi niklu selhávají, a média navíc kontaminují ionty těžkých kovů.
Reklama
Reklama
Reklama

Grafitové materiály Diabon

Proti starším materiálům Diabon představují ty současné značný pokrok v teplotní a chemické odolnosti. Jedná se především o typy impregnované polyesterovou a vinylesterovou pryskyřicí - standardní Diabon NS 1 a zlepšený Diabon NS 2 - s vyšší pevností, nižší porézností a citlivostí k bobtnání, typ impregnovaný fluoropolymerem - Diabon F 100 (přednostně určený pro oxidační prostředí, např. směsi HNO3 a HF) - a uhlíkovými vlákny ovíjené výměníkové trubky z materiálu Diabon HF 1. Smyslem impregnace je vytvoření obalu kolem grafitových zrn a úplné uzavření pórů s potlačením difúze média. Přípustná tepelná odolnost pro typy NS 1 a NS 2 je do 200 °C, u typu F 100 do 140 °C. Přípustná použitelnost u kyseliny sírové všech koncentrací až do 90 % je u typu NS 1 do 40 °C, u typu F 100 do 80 °C a typu NS 2 do 125 °C; u zředěné 50% H2SO4 je bezpečné použití tohoto materiálu až do teploty varu při tlaku 0,1 MPa.

Aplikace

Ve spolupráci se švédskou společností Alfa Laval vyvinul SGL Acotec deskové výměníky tří typů s max. počtem desek od 64 až do 130, tloušťky 6,5 až 10 mm s teplosměnnou plochou od 0,026 do 0,4 m2 na desku při hodnotách 2000 až 4500 W.m2.K podle typu výměníku. Profil kanálů je uzpůsoben pro turbulentní nebo laminární proudění; u typů P40 a P25 pro DN 100 a PN 16, u malého typu P05 pro DN 25 a PN 6. Přednosti deskových výměníků přitom zůstávají zachovány i u grafitových materiálů včetně vysokého měrného přenosu tepla, odolnosti vůči tepelnému rázu a cyklickému namáhání. Při konstrukci těchto výměníků se uplatňují i konstrukční oceli s povrchovou úpravou dvoukomponentními EP a PUR laky. Jsou z nich vyrobeny základní desky (P265GH), táhla (21CrMoV5-7), pružiny (50CrV4) a matky (24CrMoV5). Korozivzdorná ocel X5CrNi18-10 je používána na vodicí tyče a fluoroplast Licuflon (PTFE) na plochá těsnění.
Kromě již zmíněných typů grafitů Diabon se v konstrukci trubkových výměníků používá kompozitního řešení z materiálu Diabon HF 1, což je trubka z grafitu Diabon NS 1 diagonálně křížem ovinutá uhlíkovými vlákny Sigrafil HF, rovněž z produkce SGL Carbon. Účelem vyztužení je zvýšení odolnosti vůči cyklickému namáhání vnitřním přetlakem a zvýšení odolnosti vůči bobtnání. Díky negativnímu součiniteli tepelné roztažnosti dochází ohřevem k předpětí, čímž je odolnost vůči vnitřnímu přetlaku za tepla vyšší než za normální teploty. Vyztužené trubky HF 1 snáší tlak až 10 MPa při 20 °C a 11 MPa při 150 °C proti 8 a 8,5 MPa při použití materiálu NS 1. Ze stejného důvodu se takto vyztužují i trubkovnice. Výztuž zvyšuje i těsnost trubek při vzniku podélných trhlin přetlakem do tlakového rozdílu až 0,2 MPa.
Novinkou jsou vícesvazkové trubkové výměníky, používané k ohřevu a chlazení médií s vysokým obsahem pevné fáze nebo rozpuštěných agresivních solí. Jsou vyráběny z nevyztužených materiálů Diabon (trubky a trubkovnice pro malé a střední svazky) s pláštěm a opěrnou deskou z korozivzdorné nebo konstrukční oceli (P265GH). Konstrukce vznikla s důrazem na aspekty účinnosti i ekonomiky provozu a její výhodou je vedle jednoduché montáže a demontáže i snadná výměna těsnění.
Pro chlazení a odsiřování spalin s cílem potlačení vzniku dioxinů a furanů, se současným odprášením, byly společností SGL Acotec navrženy chladiče na principu Venturiho trubice systému Reither. Jsou vyrobeny rovněž z materiálu Diabon a cílem jejich vývoje je tepelná odolnost do 1300 °C.
Mezi novinky lze zařadit i grafitová čerpadla MAG Diabon s magnetickým pohonem a řadu standardních čerpadel pro chemii (dle ISO 2858), jejichž veškeré díly přicházející do styku s agresivním médiem jsou provedeny z grafitu Diabon. Jejich maximální dopravní množství je až 80 m3.h-1, dopravní výška až 40 m a nasazení do teplot nepřevyšujících 180 °C.
Ve výrobním programu jsou také grafitová čerpadla řady NG pro výkony až 400 m3.h-1, čerpadla Vicarb řady P s výkonem 200 m3.h-1, vertikální čerpadla řady VG o výkonu 100 m3.h-1, vrtulová čerpadla řady CG pro výkony 100 až 2000 m3.h-1 a vysoce výkonná odstředivá čerpadla pro výkony 400 až 2000 m3.h-1.
Zařízení z grafitových materiálů vhodně kombinují potrubní systémy z kompozitních trubek Keraverin na bázi polyesterových a vinylesterových pryskyřic (UP a VE), vyztužených skleněnými vlákny a vykládaných chemicky odolnými plasty PE, PP, PVC-U (neměkčený), PVC-C (chlorovaný), PVDF (např. Solef), FEP (Teflon FEP), PTFE (Teflon) nebo E-CTFE (Halar). Vyrábí se ve světlostech DN od DN 25 do DN 600 a pro tlaky PN 6, PN 10 a PN 16. Připouští se pro provoz do teploty 80 °C, u fluoroplastů E-CTFE a PTFE do 130 °C. Pevnost trubek v tahu je 180 MPa podél a 180 MPa napříč. Tloušťky laminátů se pohybují mezi 2,9 až 9,1 mm, tloušťky výstelek, jako např. u chemicky nejodolnějšího polymeru E-CTFE, pak mezi 2,4 a 5,3 mm. Dodávají se i jako oblouky, T-kusy, redukce a hrdla v provedení na přírubu, a u materiálů, které to dovolují, i v provedení pro lepení, svařování a laminované spoje. Technologií Keraverin se připravují i tlakové nádoby s přírubami, hrdly a víky.
Novinkou roku se staly trubky Keraverin PTFE, vyráběné novou technologií (chráněnou patentem) kašírováním vnitřního povrchu laminátu polotovarem z modifikovaného PTFE, vhodnou i pro lamináty vyztužené uhlíkovými vlákny a v elektricky vodivém provedení pro výbušná prostředí. Trubky se spojují na přírubu, ale i svařováním včetně výstelky.

Tvrdé gumování Liquidline

Jako absolutní světovou novinku představila společnost SGL Acotec tvrdé gumování dvoukomponentním nástřikem Liquidline na bázi směsi bezrozpouštědlových tekutých kaučuků a síry (duromer) s vynikající chemickou odolností vůči anorganickým a organickým kyselinám včetně koncentrované kyseliny sírové nebo kyseliny octové do teploty až 70 °C.
Dvoukomponentní nástřik pomocí zařízení pro stříkání za tepla probíhá ve dvou stupních. První stupeň, nástřik se zesíťováním, může proběhnout u výrobce zařízení (nádob, autoklávů) a druhý stupeň, vulkanizace parou, horkou vodou nebo horkým vzduchem, v místě montáže. Ekologický bezrozpouštědlový proces je patentovanou technologií SGL Acotec.

Výroba sodného louhu bez chloru

SGL Acotec vyrábí také kontejnerová zařízení pro technologii výroby hydroxidu sodného a kyseliny chlorovodíkové elektrodialýzou roztoku chloridu sodného bez chloru. Největší předností technologie je, že se obejde bez vzniku volného chloru se všemi jeho toxickými a korozními riziky a bez nutnosti tepelného procesu pro výrobu HCl. Denní výkon tohoto mobilního zařízení v 12m kontejneru je asi 200 kg NaOH (v přepočtu na 100% NaOH) a 200 kg HCl (rovněž v přepočtu na 100%) s možností volby koncentrace roztoku; u NaOH 5% - 30% a u HCl 5% - 20%.
Bez zajímavosti není materiálová skladba zařízení, vyrobeného z kompozitních materiálů. Materiály pro elektrodialýzu, odplynování a potrubní systémy jsou z kompozitů Keraverin s výstelkou z PP, PVDF, PFA a PTFE; podlaha je vyložena měkkým pogumováním Vulcoferran 2503 (IIR) a rošty na podlaze jsou ze skleněným vláknem vyztuženého kompozitu Kerapolin z polyesterové a vinylesterové pryskyřice.
Reklama
Vydání #11
Kód článku: 31132
Datum: 12. 11. 2003
Rubrika: Inovace / Materiály
Autor:
Firmy
Související články
Aplikace nanomateriálů ve strojírenství

Nanotechnologie umožňují vývoj nových generací kompozitů s vylepšenou funkčností a širokou škálou aplikací. V současnosti nanokompozity představují mnoho aplikací v mnoha průmyslových oborech. Užitné vlastnosti nanomateriálů vyplývají z jejich výjimečných fyzikálních a chemických vlastností, velikosti, tvaru či povrchové morfologii. Velikostní efekt (size efect) umožňuje výrazně zlepšovat užitné vlastnosti konvekčních materiálů. Nanotechnologie díky svému inovačnímu potenciálu již dnes výrazně ovlivňují moderní průmyslové produkty.

Pokročilé slitiny mědi a vysoce odolné mosazi

Společnost FRW Carobronze, která se specializuje na dodávky slitin mědi s pokročilými technickými vlastnostmi výrobcům v různých oborech, doplnila svoji řadu vysoce specializovaných slitin mědi o kované nebo vytlačované polotovary ze slitiny CuNi14Al2 (UN14A2) a kované nebo vytlačované polotovary z vysoce odolných mosazí CuZn19Al6 (UZ19A6) a CuZn23Al4 (UZ23A4).

Termomechanické zpracování

Globální svět s možností volného cestování a neomezeného přístupu k informacím s sebou přináší riziko chybných nebo nepřesných překladů odborných pojmů z jiných jazyků. Ve své praxi vysokoškolského lektora s předchozí zkušeností technologa se setkávám zejména v posledních letech se značným rozvolňováním odborných pojmů, které mohou vést až k matení odborné veřejnosti. V tomto příspěvku se pokusím stručně shrnout přehled a podstatu technologických postupů, označovaných v češtině pojmem termomechanické zpracování (TMZ, resp. TMP, z anglického thermomechanical processing, což odpovídá též pojmu thermo-mechanical treatment – TMT).

Související články
Fórum výrobních manažerů

Jak se odráží ve vaší výrobě stále přetrvávající nedostatek materiálových vstupů? Jak to ovlivňuje chod vaší firmy, plánování průchodu zakázky výrobou? Navýšení cen surovin musíte pravděpodobně promítnout do výsledných cen vašich produktů. Jak na to reagují odběratelé?

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Odlehčovací optimalizace 3D tištěné frézy

Vývoj v oboru obrábění se tradičně potýká s mimořádným dynamickým zatížením soustavy na straně jedné a požadavky na přesnost a produktivitu obrábění na straně druhé. Nalezení takové konstrukce nástroje, která odolá extrémním provozním podmínkám, a přitom umožní proces obrábění urychlit, může vést k zefektivnění výrobního procesu. Příkladem toho může být vývoj odlehčené frézovací hlavy. Dosavadní konstrukce obráběcích nástrojů vycházely z jednolitých plných tvarů zaručujících vysokou tuhost na úkor dynamických vlastností nástroje. Změnou vnitřní struktury je však možné najít optimum mezi těmito protichůdnými požadavky.

Zcela jiné možnosti s aditivními technologiemi

Nadnárodní společnost General Electric napříč všemi svými dceřinými společnostmi neustále prohlubuje obrovské know-how. Vlastní zkušenosti s vývojem aditivně vyráběných částí zejména pro potřeby leteckého průmyslu přesahující již dvě dekády daly podnět ke vzniku zákaznického centra. GE Additive otevřela v roce 2017 zákaznické centrum (Customer experience center – CEC) kousek od Mnichova, kde firmám nabízí pomoc s nelehkými začátky s aditivními technologiemi.

Výrobní laserové technologie

Výrobní laserové technologie lze dělit mnoha způsoby-, podle použitého výkonu, délky pulzu nebo interakce s materiálem. Nejjednodušší způsob rozdělení laserových technologií je do tří skupin: dělení a odebírání materiálu, spojování materiálu a úprava povrchu materiálu. Vzhledem k rozmanitosti využití laseru není toto dělení zcela jednoznačné a existuje několik dalších technologií, které se nacházejí mezi těmito kategoriemi.

Cena MM Award na EMO 2019

Také v roce 2019 došlo na udílení cen MM Award. Jedná se o oficiální a jediné ceny udělované na veletrhu EMO. Porota i letos vybírala z mnoha přihlášených exponátů, nejen německých výrobců. Do užšího výběru se jich dostalo jen pár, a nakonec bylo rozdáno pět hlavních cen v pěti kategoriích. S prázdnou neodešly ani firmy, jejichž produkty se ocitly na druhém a třetím místě. I v tomto roce došlo k jistému „posunu“ ve vnímání obsahu jednotlivých kategorií, a tedy i oceněných produktů. Pojďme se podívat na vítězné exponáty podívat jednotlivě. Je to lehký nástin toho, jak EMO vidí němečtí kolegové.

Finance pro podnikání - Zaostřeno na úspory energie

„Je lepší dobrý úvěr a podpora úvěru než dotace. Jen tak se prokáže životaschopnost projektu.“ To jsou slova Ing. Vladimíra Fabera, zakladatele a dnes předsedy dozorčí rady české strojírenské společnosti FMP.

Vliv složek ochranných atmosfér na WAAM

Svařování v současné době není už pouze technologií ke spojování materiálů. S rozvojem aditivní výroby strojních součástí lze tento proces využít také pro výrobu komplexních a geometricky složitých součástí. Technologie WAAM využívá svařování pro vrstvení jednotlivých svarových housenek do tvaru vyráběné strojní součásti a je charakterizována mnoha proměnnými – mimo jiné i účinky ochranné atmosféry. Cílem příspěvku je zhodnotit vliv jednotlivých složek ochranných atmosfér používaných pro MAG svařování.

Made in Česko - Romantické tóny z Hradce Králové

V roce 1948 byla doslova ze dne na den znárodněna česká firma Petrof vyrábějící dokonalé, světově proslulé klavíry. Její majitel, dědeček dvou dam a pradědeček třetí, tedy těch, které v současné době firmu úspěšně vedou, musel tehdy okamžitě svoji továrnu opustit. O dlouhou řadu let později se, nejen díky revoluci, ale i díky nezměrnému úsilí jeho samého i jeho potomků, podařilo firmu, která figuruje na předním místě mezi českým „rodinným stříbrem“, vrátit do rukou rodiny Petrofů.

Kombinace technologií slévání a 3D tisku

Aditivní technologie přinášejí do oboru slévárenství nový pohled na věc a výrazně ovlivňují nejen proces výroby odlitků, ale i myšlení pracovníků ve slévárnách. Aditivní výroba zásadním způsobem mění zavedené pracovní postupy, systémy práce s výrobní dokumentací, technickou přípravu výroby a technologii výroby odlitků. Mění také možnosti konstrukce odlitků včetně jejich tvarové náročnosti. Proto můžeme bez přehánění tvrdit, že celou slévárnu a její postup výroby odlitků lze vměstnat do jednoho stroje - 3D tiskárny na kovy.

Výuka a výzkum aditivních technologií

Inovativní výrobní technologie nacházejí své místo také v technickém vzdělávání. Do svých osnov je dříve či později zakomponovaly všechny technické vysoké školy. Avšak pořízení nákladných technologií se neobejde bez podpory ze strany průmyslového výzkumu. Na Fakultě strojní ČVUT v Praze nyní disponují úplně novým zařízením M2 cusing pro výrobu dílů metodou DMLS německého výrobce Concept Laser, dnes působící pod značkou GE Additive. Stroj dodala společnost Misan a technologie slouží primárně pro výzkum v leteckém průmyslu.

Ultra lehké komponenty vyráběné 3D tiskem

V posledních letech se do širšího povědomí dostávají aditivní technologie, neboli 3D tisk, kde je součást tvořena přidáváním materiálu nikoliv jeho odebíráním, jako je tomu u klasického obrábění. Jejich využití je zkoumáno napříč nejrůznějšími obory od strojírenství přes architekturu až po medicínu a módu. Pokud se omezíme na 3D tisk kovů, zjistíme, že aditivní technologie jsou brány jako prostředek pro výrobu tvarově složitých a občas konvenčními způsoby zcela nevyrobitelných dílů. Jsou brány jako jakási ideální výrobní technologie pro výrobu čehokoliv. V posledních letech se navíc stále více skloňuje spojení aditivní technologie a topologické optimalizace, což je způsob návrhu tvaru dílu na základě matematické optimalizace. Jak lze tušit, navržený tvar je značně složitý a často bývá označován jako organický. Takové díly jsou údajně vhodné pro 3D tisk, ale není tomu tak. Ve většině případů je realita daleko prozaičtější. Použití aditivní technologie je pouze jediná možnost, jak takový díl vyrobit.

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