Témata
Reklama

Rámcový postup zavádzania nových druhov tryskacích prostriedkov do pra

Tryskanie ako spôsob predúpravy substrátov určených pre ďalšie povlakovanie našlo svoje uplatnenie v praxi ako pre svoju jednoduchosť, tak aj pre priaznivé parametre mikrogeometrie takto predupravených povrchov. Vyznačujú sa dobrými podmienkami na mechanické zakotvenie následne aplikovaného povlaku.

Dosiahnutá mikrogeometria povlaku závisí na parametroch tryskania, a to ako na parametroch tryskacieho zariadenia (rýchlosť letu TP ako funkcia otáčok metacieho kolesa, resp. tlaku vzduchu), tak aj na vlastnostiach použitého tryskacieho prostriedku (ďalej TP) (tvar zrna - granulát, nepravidelný ostrohranný mnohosten, valček; hmotnosť zrna TP - ovplyvňuje jeho kinetickú energiu). TP na báze kovov (oceľ, liatina) majú väčšiu kinetickú energiu, čistiace účinky, menšiu náchylnosť na sekundárne znečistenie povrchu a podstatne väčšiu životnosť ako nekovové TP. Sú však drahšie, lebo ich výroba je energeticky náročná (nutnosť prípravy taveniny príslušného kovu). Spôsobujú tiež väčšie deformácie substrátu, väčšie spevnenie povrchových vrstiev, čo nemusí byť vždy žiadúce. Naproti tomu nekovové TP sú lacnejšie, zvlášť tie, ktoré sa využívajú ako odpadový produkt z ťažobných alebo vysokopecných procesov. Pre svoju nízku mernú hmotnosť nevyvolávajú až také veľké zmeny v povrchovej vrstve otryskávaného substrátu. Zavedenie každého nového druhu TP do praxe musí však byť sprevádzané detailným preskúmaním jeho účinkov na substrát i jeho životnosti. Preto sú ďalej uvedený postup skúmania uvedených vlastností a výsledky skúšok zamerané na nekovový tryskací prostriedok - almandín - odpadový produkt z ťažobných procesov.
Reklama
Reklama
Reklama

Metodika a experimenty

Základné charakteristiky skúmaného TP: prírodný granát (ďalej GBM alebo M), výrobca Garmica Mědenec, obchodné označenie GBM, ťažobná lokalita Mědenec. Ide o prírodný granát - almandín Fe3Al2(SiO4)3 - horninotvorný materiál, vysokokvalitný granátový produkt. Kryštalizuje v kubickej sústave, poskytuje tvrdé a ostré zrná, je monominerálny so stálymi vlastnosťami a vysokou mineralogickou čistotou. Produkt je fialovočervenej farby.
Aby bolo možné objasniť vplyv veľkosti zŕn skúmaných TP, boli z priemyselne vyrábaných frakcií vytypované a preosievaním vytriedené užšie zrnové frakcie. Použité zrnitosti a im zodpovedajúce rozmery hraničných sít boli volené podľa STN EN ISO 1127-2 v súlade s optimálnymi zrnitosťami nekovových TP.
Ďalej je nevyhnutné stanoviť nutné množstvo TP pre každú zrnitosť. Je to množstvo TP, ktoré zabezpečí úplné pokrytie povrchu stopami po dopade TP, teda optimálne očistenie povrchu. Pretryskanie povrchu nevedie k výraznému zlepšeniu jeho kvality, len zvyšuje energetickú náročnosť tryskania. Nutné množstvo TP bolo určované pomocou kriviek zdrsňovania. Krivky zdrsňovania sú závislosti Ra na zvyšujúcom sa množstve TP, ktoré spolu s pozorovaním postupne otryskávaných povrchov pod stereomikroskopom umožňujú určiť množstvo TP, potrebné na úplné pokrytie povrchu zásekmi po dopade zŕn. Určovanie nutného množstva bolo vykonané na laboratórnom skúšobnom tryskacom zariadení KP-1 firmy G. Fischer s metacím kolesom, ktoré umožňuje presné dávkovanie TP. Toto zariadenie poskytuje podobné podmienky pri tryskaní ako v prevádzkových podmienkach a zabezpečuje ich reprodukovateľnosť.
Okrem týchto základných dosiahnuteľných parametrov je potrebné zmapovať tiež intenzitu degradácie skúmaného TP. Je známe, že každý TP pri opakovanom použití podlieha zmenám, ktoré sa prejavujú jeho štiepením, drobením, a tým aj zmenou jeho zdrsňujúceho účinku. Ak však máme v prevádzke zabezpečiť vhodnú reprodukovateľnosť zdrsnenia substrátu, je potrebné poznať mechanizmus a časový priebeh degradácie použitých TP. Degradácia almandínu bola objasnená zostrojením máp degradácie, ktoré udávajú zmenu parametrov dosiahnutého zdrsnenia Ra a Rz v závislosti na počte obehov TP tryskacím zariadením. Získanie týchto informácií nám umožňuje včas regenerovať vsádzku TP a udržať tak dosiahnuté hodnoty zdrsnenia v prípustnom rozmedzí. Okrem zmeny zdrsňujúceho účinku almandínu bola sledovaná zmena stredného rozmeru zrna a tiež nárast prachového podielu. Použité metódy sú rôznorodé, každá z nich sleduje iné kritériá zmeny vlastností TP. Výber najvhodnejšej metódy sledovania opotrebenia TP závisí od jeho konkrétnej aplikácie.
Okrem zistenia účinku TP na substrát a účinku tryskania na TP samotný je nevyhnutné uvažovať s energetickou stránkou zavedenia procesu tryskania do praxe.

Energetická náročnosť procesu tryskania

Univerzálnym kritériom hodnotenia povrchov, získaných v technologických procesoch, je v súčasnosti najmä produktivita, pričom sa porovnávajú rôzne technológie výroby rovnakej súčiastky pri rovnakých požiadavkách na drsnosť povrchu a presnosť súčiastky.
Za najvýznamnejšie a najčastejšie sledované akostné ukazovatele získaných povrchov sa považujú mikrogeometria a makrogeometria povrchu, zmeny niektorých vybraných fyzikálno-mechanických vlastností povrchovej vrstvy (tvrdosť, spevnenie, zvyškové napätia pod povrchom) a fyzikálno-chemický stav povrchu.
Účinky tryskania na proces prípravy povrchu a jeho zdrsňovanie závisia od viacerých faktorov. Okrem mnohých je to rýchlosť letu TP, ich uhol dopadu, vzdialenosť pri tryskaní a hustota dopadu častíc na povrch. Charakter tryskacích prostriedkov (veľkosť, tvar, mechanicko-fyzikálne charakteristiky) sa tiež podieľa na účinnosti tryskania. Výsledná energetická náročnosť technológie tryskania je ovplyvnená aj fyzikálno-mechanickými vlastnosťami otryskávaného materiálu, pôvodným stavom povrchu a charakterom "znečistenia povrchu".
Na základe zhromaždenia veľkého množstva údajov bol zostrojený graf závislostí mernej spotreby energie a rýchlosti procesu pre rozličné technologické metódy. Z obrázku je zrejmé, že z hľadiska mernej energie sa dajú technologické metódy rozdeliť do troch energetických úrovní. Prvá energetická úroveň predstavuje metódy, pri ktorých treba porušiť väzby medzi malým počtom molekúl a atómov. Ak je opracovávaným materiálom oceľ, potrebná energia neprevyšuje energiu potrebnú na jej tavenie. Druhá energetická úroveň predstavuje hodnoty energií od tavenia po vyparovanie a tretia energetická úroveň predstavuje energiu vyparovania materiálu. Z hľadiska mernej spotreby energie sú posudzované technológie v blízkych energetických hladinách pri rôznej rýchlosti procesu. Tryskanie patrí z hľadiska mernej energie a rýchlosti procesu do druhej hladiny. Pri zavádzaní určitej technológie do praxe je nevyhnuté súčasne s posudzovaním energetickej náročnosti uvažovať aj dosahovanú drsnosť a presnosť opracovania povrchu.
Pre zistenie energetickej náročnosti tryskania bola spracovaná metodika merania rýchlosti letu TP v závislosti na vstupných tlakoch 0,4; 0,5; 0,6 MPa pri pneumatickom tryskaní. Bolo použité tlakové tryskacie zariadenie s konvergentnou dýzou o priemere 9 mm, rôzne druhy a veľkosti TP (oceľový granulát a oceľová drvina s rozmerom zrna dzD,G od 0,56 do 1,12 mm) a oceľový substrát s tvrdosťou HV 160.
Merania parametrov procesu tryskania sa uskutočnili zariadením s optoelektronickými snímačmi spojenými s logickým obvodom na elektronický čítač. Snímacie zariadenie bolo umiestnené priamo v zóne tryskania a umožnilo hodnotiť výkon tryskania, rýchlosť letu TP a čas tryskania. Čistota povrchu bola určovaná pomocou kriviek zdrsňovania súčasne s vizuálnym posúdením pokrytia povrchu pomocou stereomikroskopu. Optoelektrické snímanie rýchlosti letu TP umožňovalo zaznamenávať čas tryskania s presnosťou 10-27 s. Ak máme k dispozícii údaje o energetickej náročnosti iných technológií, môžeme sa ľahšie rozhodnúť,pre takú technológiu opracovania povrchu, ktorá umožňuje dosiahnuť rovnakú kvalitu povrchu pri menšej energetickej náročnosti.
Na záver je možné skonštatovať, že zavedenie nového druhu TP do prevádzky musí byť sprevádzané radom experimentov, ktoré majú detailne objasniť kvalitatívne i ekonomické aspekty jeho nasadenia. Je nevyhnutne potrebné zistiť nutné množstvo TP na úplné pokrytie povrchu a jeho zdrsňujúce účinky na konkrétny používaný substrát. Poznanie mechanizmu a časového priebehu degradácie daného TP nám umožňuje predikovať nutnosť jeho regenerácie, resp. úplnej výmeny. Všetky tieto informácie spolu so zvážením výšky energetickej náročnosti tryskania môžu slúžiť ako informácie vhodné pri rozhodovaní sa pre zavedenie nových druhov TP, resp. technológie tryskania do technologického procesu v prevádzkových podmienkach.
Príspevok vznikol v rámci riešenia grantového vedeckého projektu č.1/2203/05.
Ing. A. Guzanová, Ing. M. Ábel, Doc. D. Jankura
Katedra technológií a materiálov SjF, TU Košice
Všechny obrázky, tabulky a grafy naleznete v tištěné podobě časopisu.
Reklama
Vydání #4
Kód článku: 50441
Datum: 13. 04. 2005
Rubrika: Odborná příloha / 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.

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.

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.

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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

Plazmová předúprava povrchu - povrchová energie versus adheze

V oblasti úprav povrchů materiálů je obecně přijímáno, že povrchová energie je jedno z rozhodujících kritérií pro adhezi nátěrových hmot, barev, lepidel nebo speciálních povlaků. Čím vyšší je povrchová energie, tím lepší by měla být přilnavost. Na základě získaných výsledků z oblasti předúpravy povrchu plazmatem nebo ionizací však nebyla prokázána přímá korelace mezi volnou povrchovou energií materiálů povrchově upravených různými technologiemi a výslednou adhezí nátěrové hmoty nebo lepidla.

Čištění energetických zařízení

Vnitřní povrchy otopných a chladicích systémů jsou během svého provozu postupně pokrývány, vlivem chemických a fyzikálně chemických reakcí, pevnými úsadami nečistot, minerálů a korozních produktů. Vzniklé látky jsou tepelným izolantem a brání přestupu tepla. To má za následek omezení účinnosti systémů, zvýšení energetických a tlakových ztrát ale i omezení možnosti regulace a celkově snížení účinnosti těchto systémů.

Jak zefektivnit proces stříkání práškovými barvami?

Jak již název článku uvádí, bude se v něm pojednávat o aplikaci práškových barev. Konkrétně se jedná o méně známou a využívanou možnost automatizace a mechanizace stříkání, kterou jsou postřikové stěny.

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