Témata
Reklama

Výroba kovových prášků

Společnost Safina se specializuje na zpracování materiálů s obsahem drahých kovů a disponuje řadou unikátních technologií. Jednou z oblastí, na níž se zaměřuje, je prášková metalurgie. Safina ročně vyrobí na 15 tun stříbrných prášků. Nově zavádí do výroby i měděné prášky a kromě toho vyvíjí a testuje prášky různých kovů podle individuálních požadavků zákazníků.

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.

Prášková metalurgie celosvětově zaznamenává roční nárůst produkce ve výši 11 %. K jejím výhodám patří vysoká přesnost výroby, téměř 100% využitelnost vstupního materiálu a možnost výroby dílů z práškových kovů v jediném technologickém kroku. Přitom lze dosáhnout i velmi složitých tvarů. Kromě nových aplikací tak prášková metalurgie s úspěchem nahrazuje i tradiční technologie, jako například odlévání, přičemž odpadá nutnost následného obrábění. Důvodem je úspora výrobních nákladů, která může dosáhnout až 40 %. Další výhodou je možnost výroby tzv. pseudoslitin z navzájem jinak nemísitelných kovů – slitiny téhož složení nelze vyrobit klasickou metalurgickou cestou. Drahokovové prášky jsou nejčastěji využívány v  elektrotechnickém, lékařském a obranném průmyslu, v průmyslu alternativních energií, při svařování a při povrchových úpravách různých druhů materiálů nebo jako abrazivo.

Reklama
Reklama
Reklama
Reaktor pro chemickou precipitaci. Foto: Safina

Chemická precipitace v reaktoru

Pro výrobu prášků Safina využívá dvě různé technologie: chemickou precipitaci a atomizaci. Výroba chemickou precipitací má v Safině mnohaletou tradici. Kdysi se ovšem pracovalo ručním způsobem a chemikálie se míchaly v kádích. Tento způsob ale již dávno patří minulosti. Dnes se používá chemický reaktor a od loňského roku je proces plně řízen počítačem. Řízení se tak stará o dávkování chemikálií, řídí otáčky míchadla, odvod odpadních plynů z reaktoru a hlavně spolehlivě zajišťuje a dokladuje všechny požadované parametry.

Vlastní reaktor je tvořen stojatým kotlem o obsahu 3 m3, který je v horní části opatřen plošinou pro obsluhu. Zde se nacházejí vstupy pro dávkování chemikálií, skříň řídicího systému a různá pomocná zařízení. Základní surovinou pro výrobu práškového stříbra je dusičnan stříbrný. Ten se v reaktoru rozpustí v demineralizované vodě a přidá se formaldehyd, který slouží jako redukční činidlo. Nakonec se začne přikapávat hydroxid sodný, který reaguje s dusičnanem stříbrným a vzniká meziprodukt oxid stříbrný, jenž je okamžitě redukován formaldehydem na stříbro v kovové formě, které se vylučuje z roztoku a vytváří tak suspenzi. Ta je následně filtrována, prášek je promyt demineralizovanou vodou, vysušen v sušičce a rozsítován.

Proces výroby stříbrného prášku metodou chemické precipitace v reaktoru
Bílé útesy doverské? Nikoliv, čisté stříbro – část filtračního koláče

Částice práškového stříbra vyrobené touto metodou mají nepravidelný tvar a jejich velikost se pohybuje v rozmezí 10 až 200 μm. Tento jemný prášek je špinavě bílé barvy a laik by v něm čisté kovové stříbro rozhodně nehledal. Čistota prášku se pohybuje od 99,9 do 99,99 % a je na závěr prověřena analýzou, během níž jsou kontrolovány i další fyzikální a chemické vlastnosti prášku. Nakonec následuje balení do nádob a expedice. Prášek vyrobený chemickou cestou nachází využití v elektrotechnickém průmyslu pro výrobu kontaktů, dále ve výrobě řezných nástrojů nebo pro EMI shielding (stínění před vlivem elektromagnetického záření).

Výroba práškového kovu v atomizéru

Druhou metodou, kterou Safina používá, je výroba kovových prášků v atomizéru z roztaveného kovu. Jedná se o unikátní zařízení, jediné v ČR, které je v plném provozu od začátku roku 2013. Zaujímá půdorys 6 x 4 metry a jeho srdcem je asi 5 metrů vysoká válcovitá nádoba, v jejíž horní části se nachází indukční vakuová pec. V peci je umístěn kelímek se vsázkou, která se nejprve roztaví a zahřeje na požadovanou teplotu nad bodem tavení příslušného kovu. Tavenina je pak Lavalovou tryskou prostřednictvím čistého dusíku rozstřikována do prostoru atomizační komory, která se nachází v prostoru pod indukční pecí. Dusík je v trysce urychlen až na rychlost zvuku a při styku s proudem taveniny ji rozprašuje na jemné kapičky. Zároveň odebírá z taveniny teplo, což vede k jejímu tuhnutí na prášek. Ten následně padá do sběrného koše umístněného ve spodní části atomizéru.

Stříbrný prášek vyrobený chemickou cestou, připravený k expedici
Atomizér. Foto: Safina

Jako vsázka mohou být použity například ústřižky stříbrného plechu, granálie nebo vyprášené targety, k nimž se například přidává i vytříděný odpad ze sítování. Touto metodou lze ovšem vyrábět prášky i z jiných kovů. Kromě stříbrných Safina aktuálně vyrábí také prášky měděné, možné je i například zpracování platiny. Kelímek se volí podle druhu zpracovávaného kovu. Může mít objem až 18 litrů a vejde se do něj až cca 100 kg stříbra (ve formě granálií), popř. odpovídající množství jiného kovu.

Kontrola taveniny v indukční peci

Atomizér dokáže přeměnit na prášek až 99,5 % vstupního materiálu. Zbývajících 0,5 % se zachytí na stěnách atomizéru a ve filtrech. Ale i tento kov je po vyčištění zařízení recyklován a vrací se do výrobního procesu. Vyrobený prášek se odebírá již v průběhu atomizace ze sběrných košů, váží se a je tříděn na sítovacím stroji podle konkrétních požadavků na minimální a maximální velikost částic. Částice mají na rozdíl od prášků vyrobených chemickou cestou kulový tvar a jejich průměrná velikost se pohybuje v rozmezí od 10 do150 μm. Finální velikost prášku lze ovlivnit nastavením procesních parametrů, jako je například tlak dusíku a průměr trysky. Nedílnou součástí výrobního procesu je opět analýza, během níž jsou kontrolovány fyzikální a chemické vlastnosti prášku, jako obsah kyslíku a nečistot nebo velikost povrchu prášku. Prášky vzniklé v atomizéru Safina jednak sama zpracovává v technologii Cold Spray při výrobě trubkových targetů (viz MM Průmyslové spektrum č. 12/2012 nebo www.mmspektrum.com/121223) nebo je dále prodává do elektrotechnického průmyslu, na vodivé pasty, barvy, lepidla a povrchové úpravy.

Pohled do kelímku s částečně roztavenou vsázkou stříbra
Koš se stříbrným práškem

Ročně Safina vyrobí přibližně 15 tun stříbrných prášků. Ve výhledu je navýšení objemu produkce práškové metalurgie do roku 2016 minimálně o 60 %. Vyrobené prášky Safina využívá buď jako polotovar k výrobě dalších produktů nebo k přímému prodeji. Konkrétní parametry prášků se přitom stanovují na míru podle specifických požadavků zákazníků. Safina v tomto oboru patří díky investicím do vývoje a nových technologií ke světové špičce. Největší podíl odběratelů pochází z České republiky, Francie a Itálie, další zákazníky má společnost například v Německu, Polsku, Nizozemsku nebo Velké Británii.

Pavel Marek, Vestec
Neoznačená fota: autor

pavel.marek@mmspektrum.com

Reklama
Související články
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.

Zlepšovatelská hnutí českých průmyslových podniků - ArcelorMittal

Inovace, inovace, inovace. Kdo neinovuje, jako by nebyl. To jsou nejčastěji skloňovaná hesla v posledních letech napříč všemi obory podnikání. Nejde však o žádnou novinku – zlepšovákům, jak se dříve inovacím říkalo, se věnoval každý druhý podnik. Ať už jde o inovaci, která společnosti ušetří nemalé náklady, zvýší její konkurenceschopnost na trhu, nebo usnadní dělníkovi práci ve výrobě, všechny se počítají a je důležité jejich autory odměňovat.

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?

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Kontinuální omílací systém do stávající periferie

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.

Budoucnost nástrojových materiálů bez kritických kovů

V současné době jsou nejrozšířenějšími nástrojovými materiály slinuté karbidy a nástrojové oceli. Slinuté karbidy, tedy cermety tvořené vysokým podílem karbidů, převážně karbidu wolframu, a dále TiC, TaC a NbC, a kobaltem jako pojivem jsou využívány především pro výrobu výměnných břitových destiček pro strojní obrábění, případně vrtáků do zdiva a betonu. Díky výborné otěruvzdornosti a velmi dobré lomové houževnatosti jsou v poslední době tyto materiály využívány pro různé aplikace, jako je obrábění ocelí, litin i neželezných kovů.

Technologie DMLS - 3D tisk kovů

Moderní technologie vyrábějící 3D objekty přímo z 3D CAD modelů zažívají v posledních letech obrovský rozmach, který svědčí o tom, že se podařilo výrobcům 3D tiskáren dosáhnout kvality a efektivity procesů tak vysoké, že dnes již směle konkurují dlouhodobě zavedeným konvenčním výrobním postupům a mnohdy je dokonce předstihují. Uvedená skutečnost platí dvojnásob pro 3D tisk kovů, který je široce uplatňován v rozmanitých oborech výroby od průmyslu až po zdravotnictví.

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).

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.

Drahé kovy v průmyslových aplikacích

Téměř žádné z hlavních průmyslových odvětví se neobejde bez produktů založených na drahých kovech. Safina, která má dlouholetou tradici v oblasti komplexního zpracování drahých kovů, se z průmyslových aplikací zaměřuje především na tvrdé pájky. Při výrobě nezapomíná na přirozený a udržitelný koloběh materiálu pomocí recyklace odpadů s obsahem drahých kovů ani na etický původ materiálu.

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.

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.

S MES systémy k vyšší efektivitě

Další konference z produkce společnosti Controller Institut, která se věnuje vzdělávání v oblasti controllingu a podnikových financí, s názvem Výroba v detailu se konala v Plzni a účastníkům vedle hodnotného programu v přednáškové sekci byl umožněn také vstup do výrobních prostor společnosti Doosan Škoda Power. Konference je primárně určena výrobním ředitelům a manažerům, technickým ředitelům či mistrům výroby, kterým představuje řešení pro efektivní řízení výroby ale také např. zaměstnanců.

V nejisté době je univerzálnost řešením

Automatizace průmyslových procesů řeší problémy s nedostatkem kvalifikované pracovní síly, nahrazuje fyzicky namáhavou či zdravotně škodlivou činnost, snižuje chybovost lidského faktoru, zkracuje výrobní časy a v konečném důsledku přispívá ke zvýšení kvality a zisku. Nejen toto je pro ředitele společnosti Acam Solution Ing. Pavla Bortlíka a jeho tým motivace, ale i zábava. Za relativně krátkou dobu na trhu se firma stala, ať už napřímo, či přes své obchodní partnery, dodavatelem společností jako Volkswagen, Toyota, Olympus, Škoda Auto, Edwards, TE, BOSH, Heinze Gruppe, Woco STV či Fanuc a nyní přichází s řešením vhodným nejen pro velké výrobce, ale také pro malé a střední podniky – s univerzální robotickou buňkou HXG. Důležitým komponentem v této buňce je mimo jiné systém pro upínání nulového bodu VERO-S od společnosti Schunk.

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