Témata
Reklama

Unikátní technologie výroby targetů

Naprašovací target, což doslovném překladu znamená terč, je výrobek, který se používá pro nanášení vrstev kovů například ve sklářském nebo elektrotechnickém průmyslu. K typickým aplikacím ve sklářství patří nanášení vnitřních tenkých (průhledných) kovových vrstvev pro izolační dvojskla, v elektrotechnickém průmyslu jde zejména o výrobu CD, DVD nebo hard disků.

Pavel Marek

Patří mezi klíčové osobnosti časopisu MM Průmyslové spektrum, kde řadu let zastával pozici odborného redaktora. Je absolventem strojní fakulty ČVUT v Praze. Po ukončení studia pracoval v Poldi SONP Kladno v závodě Doprava, poté jako konstruktér a projektant ve společnosti ČKD Lokomotivka. Pro MM Průmyslové spektrum pracoval od roku 1999 do roku 2021.

Target je obecně jakýkoliv druh pevné látky umístěné do vakua, kde je tato látka bombardována svazkem elektronů. Dopadající elektrony způsobují odprašování pevné látky za vzniku jemného nanoprachu, který je elektromagneticky a elektrostaticky usměrňován tak, aby byl nanášen na požadovaný povrch. Jedním z významných světových výrobců naprašovacích targetů je česká společnost Safina, a. s. Většinu své produkce exportuje, zejména do evropských zemí, USA a do Ruska, čtvrtina vyrobených targetů pak míří na český trh.

Reklama
Reklama
Reklama

Ploché a rotační targety

V průmyslové praxi se používají targety buď ploché, nebo rotační. Běžně rozšířené ploché targety se vyrábějí s použitím klasických hutních technologií (tavení a tváření). Jejich podstatnou nevýhodou je, že se materiál v průběhu povlakovacího procesu spotřebovává z jejich povrchu velmi nerovnoměrně, a to zejména ze střední části. To způsobuje, že z plochého targetu lze odprášit jen 10 až 30 % materiálu. Potom je nutné jej vyřadit a zbývající materiál recyklovat.

Trubkový naprašovací target

Zmíněné nevýhody odstraňují rotační neboli trubkové targety, které se během povlakovacího procesu otáčejí kolem své podélné osy. Tím je dosaženo mnohem rovnoměrnějšího odprašování materiálu z povrchu targetu a také 80% až 90% využití materiálu. Trubkové targety jsou vyráběny buď tradičním způsobem odléváním, žárovým nástřikem příslušného kovu na ocelovou trubku, anebo nově s použitím unikátní technologie tzv. studeného nástřiku.

Technologie studeného nástřiku

Technologie studeného nástřiku (Cold spray) byla původně vyvinuta ruskými akademiky v rámci výzkumného programu tzv. propulzivních technologií. V polovině minulého desetiletí byla její licence prodána do Německa, odkud Safina zakoupila výrobní zařízení. Konkrétní aplikace je výsledkem vlastního vývoje Safiny, jež je první společností v ČR, která studený nástřik využívá v běžné průmyslové praxi. V evropském měřítku je pak jednou ze dvou firem, které tuto technologii využívají komerčně pro výrobu naprašovacích targetů.

Schéma technologie Cold spray: 1 – zásobník plynu, 2 – regulátor tlaku, 3 – ventil řízení průtoku, 4 – průtokoměr, 5 – tlakoměr, 6 – předehřev procesního plynu, 7 – váha, 8 – podavač kovového prášku, 9 – tlakoměr, 10 – teploměr, 11 – komora, 12 – Cold spray pistole, 13 – hrdlo, 14 – dýza, 15 – stříkaný povrch

Podstatou technologie studeného nástřiku je urychlení prachových částic kovu na rychlosti mnohonásobně převyšující rychlost zvuku a přeměna jejich kinetické energie na deformační a tepelnou energii v místě dopadu. Jejich nástřikem na podklad dochází ke vzniku kovových vrstev s unikátními vlastnostmi.

Schéma pistole pro studený nástřik

K přenosu a urychlení kovového prášku se využívá procesního plynu, který se nejprve ohřeje a následně se urychlí na nadzvukovou rychlost expanzí v Lavalově trysce. Proudící plyn s sebou strhává částečky kovového prášku, které jsou směřovány na povrch vyráběného targetu. Částečky kovu se při nárazu na stříkaný podklad plasticky deformují a zahřejí se přitom až na 900 °C. Postupně tak vzniká celistvá, pevně přilnavá vrstva s extrémně jemnou a homogenní strukturou. Za hodinu lze tímto způsobem nanést na podklad až 10 kg materiálu, podle typu kovu.

Vlastnosti nanášených kovů

Na rozdíl od odlévaní či žárového nástřiku u technologie Cold spray nedochází k roztavení materiálu, což přináší zlepšené fyzikální vlastnosti nanesené vrstvy, především vyšší tvrdost, houževnatost a elektrickou vodivost. K dalším výhodám patří menší velikost zrn, možnost stříkání slitin, které nelze vyrobit metalurgickou cestou, nebo materiálů, které snadno oxidují.

Povrch kovu naneseného na target

Používané kovové prášky musí mít určitou velikost částic a společnost Safina si je vyrábí sama na tzv. atomizačním zařízení. Pro použitelnost pro nástřik metodou Cold spray se však musí jednat o deformovatelné materiály, například měď, stříbro, hliník, chrom, titan apod. Jako procesní plyn slouží většinou dusík, případně helium, které se používá pro nanášení titanu.

Výroba a renovace targetů

Safina technologií Cold spray vyrábí rotační targety v délkách od 0,6 do 4 m. Jejich základem je trubka z nerezové oceli odpovídající délky, která se upne do nanášecího zařízení. Během procesu se trubka otáčí a robot provádí nástřik drahého kovu po celé její délce a v tolika vrstvách, až je dosaženo požadovaných rozměrů. Povrch naneseného kovu je matný, proto se z komerčních důvodů povrch hotového targetu obvykle jemně osoustruží pro dosažení kovového lesku. Další výhodou technologie studeného nástřiku je, že její pomocí lze doplnit nový materiál i na opotřebené targety, které je tak možné několikrát renovovat. To při ceně používaných materiálů přináší provozovatelům významné úspory.

Výrobní zařízení pro výrobu targetů technologií studeného nástřiku

Mezi největší zákazníky Safiny v této oblasti patří globální výrobce skla AGC Glass Europe, v elektrotechnickém průmyslu například přední světový výrobce polovodičů ON Semiconductor z USA.

Pavel Marek, Vestec
Foto: Safina

pavel.marek@mmspektrum.com

Reklama
Související články
Efektivní obrábění hliníkových tlakových odlitků

Pokud jde o sériovou výrobu složitých tlakových odlitků z hliníkových slitin, je Kovolis Hedvikov preferovaným partnerem automobilových výrobců a dodavatelů. S cílem rozšířit kapacitu i možnosti zpracování investovala společnost do nového omílacího systému, přizpůsobeného široké škále dílů a místním podmínkám.

Zpracování materiálu s obsahem drahých kovů

Společnost Safina, a. s., se zaměřuje na zpracování materiálů, které obsahují drahé a neželezné kovy, zejména pak zlato, stříbro, platinu, palladium, rhodium, iridium, nikl, měď a kobalt. Pro zpracování těchto materiálů uvedla Safina do provozu novou elevátorovou žíhací pec, v níž se materiál zbavuje všech organických látek a vlhkosti.

Laserová i optická řešení a mnohem více

Pravidelné podzimní dny otevřených dveří uspořádala pro své současné i potenciální zákazníky koncem září společnost Lascam systems. Po tři dny mohli zájemci o laserové technologie navštěvovat showroom dceřiné společnosti Elya Solutions v Horních Počernicích, kde bylo v provozu více než sedm různých aplikací dceřiných i zastupujících společností. Jednotlivá stanoviště prezentovala široké portfolio aplikací a služeb, jež integrátorská společnost Lascam nabízí.

Související články
20 milionů lakovaných klik pro všechny značky automobilů

Moderní doba přináší moderní technologie také do automobilového průmyslu i samotných automobilů. Bezdotykové otvírání např. zadních dveří se již u některých modelů automobilů různých značek objevuje, avšak doba ještě nedospěla k úplnému odstranění vnějších klik k mechanickému otevírání vozu. Společnost WITTE Automotive se orientuje na výrobu zámků a zámkových aretací pro automobily snad všech světových výrobců. V novém závodě v Ostrově u Karlových Varů nedávno uvedla do provozu také velmi moderní lakovací linku právě pro vnější lakované kliky automobilů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Koroze napříč všemi obory

Mezinárodní konference Eurocorr, která každoročně přiláká k účasti tisícovku zástupců komerční i akademické sféry včetně nejvýznamnějších celosvětově uznávaných korozních inženýrů, řadu sponzorů a vystavovatelů z oblastí povrchových úprav a povlaků kovů, chemických úprav prostředí, elektrochemických protikorozních ochran, korozního monitoringu, inspekce a zkušebnictví a mnoha dalších, se letos v září díky Asociaci korozních inženýrů poprvé v historii konala v Praze.

Ochrana povrchu odvodňovacích systémů

Při stavbě některých inženýrských děl je potřeba myslet také na nejrůznější odvodňovací systémy. Ne vždy v těchto systémech pak proudí pouze čistá voda, proto je nezbytné věnovat velkou pozornost vhodné volbě materiálu a zejména pak povrchové úpravě. Specialistou na odvodňovací systémy pro odvodnění průmyslových budov a pro odvodnění venkovních zpevněných ploch je společnost ACO Industries. Narůstající poptávky mají za následek stálé rozšiřování výrobních prostor. Rozšiřují se také v Přibyslavi.

Fotonika - klíč k technologickému rozvoji

Vynález laseru, optických vláken a polovodičových optických součástek výrazně zvýšil význam využití optiky pro moderní technologie. Byl to také impulz pro rozvoj mladého vědního oboru – fotoniky –, který se zabývá vlastnostmi a metodami využití fotonů. Místem, kde si odborníci z těchto tří na sobě závislých oborů – optika, elektronika a fotonika – sdělují svá know-how a sdílejí své úspěchy, se každoročně stává nejvýznamnější světový veletrh optických a laserových technologií Laser World of Photonics. I letos jej koncem června na mnichovském výstavišti doprovázel světový kongres World of Photonics congress.

Ohlédnutí za povrchářským setkáním na Myslivně

Centrum pro povrchové úpravy uspořádalo koncem letošního listopadu další setkání povrchářů a strojařů formou odborného semináře Progresivní a netradiční technologie povrchových úprav v Brně na Myslivně, kde se tradičně setkávají povrcháři z Čech, Moravy a Slezska na největší tuzemské vzdělávací a společenské akci tohoto oboru.

Unikátní kalení dílů převododvky DQ 200

Naši pravidelní čtenáři již vědí, že vrchlabský závod Škoda Auto už nevyrábí a nemontuje automobily, ale od roku 2011 byl postupně přetransformován na výrobu high-tech moderní automatické převodovky s označením DQ 200 – sedmistupňové převodovky s dvojicí suchých spojek dimenzované na 125 kW a 250 Nm. Škoda Vrchlabí nyní představuje nové technologie a materiály, které do moderní výroby nově integruje.

Interdisciplinární studentské projekty

Profesor Stanislav Hosnedl před dvanácti lety přišel s ideou realizace týmových studentských konstrukčních a designérských projektů. Z původní studentské akce na Fakultě strojní ZČU v Plzni se rozrostla spolupráce napříč čtyřmi zdejšími fakultami, dvěma zahraničními univerzitami a patnácti tuzemskými a zahraničními firmami. Celým tímto vším prošlo při řešení 36 témat na 980 studentů. Letošní dvanáctý ročník byl opět v celé řadě aspektů výjimečný.

Česká zbrojovka se světovým zvukem

Pistole ČZ-75 je druhou nejkopírovanější krátkou zbraní na světě, v zámoří se na zbraně z České zbrojovky Uherský Brod stojí fronty. Čeští zbrojaři mají trefu. Neodolali jsme a přijali pozvání do 20hektarové zbrojovky na pomezí Valašska a Slovácka.

Plzeňské setkání strojařů

Katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni letos uspořádala již devátý ročník mezinárodní konference Strojírenská technologie Plzeň. V porovnání s minulým ročníkem zaznamenala podstatně větší návštěvnost – čítala téměř dvě stě účastníků a uskutečnilo se bezmála šedesát prezentací. Náš časopis na konferenci figuroval jako mediální partner akce.

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.

Automatizace není odpovědí na všechny otázky

Primárním cílem zavádění automatizace a robotizace je nejen zajistit více času, jak jsme si řekli v minulém díle, ale jejím účelem je také usnadnit lidstvu složité a zdraví škodlivé úkoly. Automatizace se nasazuje v oblastech stereotypní a nebezpečné práce. Motivací firem může být i škálovatelnost, maximalizace zisku a v neposlední řadě nižší počet lidských selhání. Tento díl našeho seriálu Fenomén automatizace se zamýšlí nad tím, proč, kde a jak automatizovat, a dalšími otázkami.

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