docročník: VI. 4/2013 • cena 3
download 
Stížnost Transkript
ročník: VI. 4/2013 • cena 3
ročník: VI. • 4/2013 • cena 3 € Renovace ložisek pro železnice Foto: SKF Mazaná kluzná ložiska v extrémních pracovních podmínkách TriboTechnika Vážení čitatelia, úvodník aktuálneho vydania časopisu Tribotechnika začneme netradične otázkou. Kde má železničný vagón diferenciál, t. j. zariadenie, ktoré podobne ako je to v autách, dokáže v zatáčkach prispôsobiť otáčky vonkajších a vnútorných kolies priemeru zatáčky? Ako je možné, že napriek tomu, že železničné dvojkolie je tuhé, nedochádza v zatáčkach k preklzom, ktoré by vyvolávali nadmerné opotrebenie koľajnice a kolesa oterom? Pochopiteľne, zainteresovaní to poznajú. Dôvod je prostý. Je to zásluha špeciálnej geometrie obežnej dráhy kolesa, ktoré nemá tvar valca, ale komolého kužeľa. Tým sa docieli, že vnútorné koleso sa odvaľuje po menšej dráhe ako vonkajšie. Jednoduché, ale geniálne riešenie. Prečo o tom hovoríme? Milí priatelia, blíži sa výstava Czech Raildays v Ostrave a Tribotechnika nemôže pri tom chýbať. Spomínaná kontaktná dvojica železničné koleso – koľajnica je totiž typickým tribologickým uzlom. Striedavé kontaktné namáhanie kombinované s klzným trením počas brzdenia z neho robia jeden z najnáročnejších známych tribologických prípadov. A nie je jediným. Len samotná lokomotíva predstavuje zložitý mechanizmus s množstvom podobných uzlov. Nielen motor, prevodovka, spojka, brzdový systém, klzné a valivé ložiská, rôzne skrutkové spoje, ale trebárs aj výhybky, pomocné a zabezpečovacie zariadenia a mnoho iných konštrukčných jednotiek a systémov v komplexe železničnej dopravy si vyžadujú pozornosť z hľadiska trenia, mazania a opotrebenia. Všade tam je tribológia a samozrejme, jej nerozlučný supútnik - Tribotechnika. V tomto duchu sme sa snažili pripraviť aj najnovšie číslo tohto populárneho časopisu. Ani sa to nezdá, ale železničná doprava už existuje zhruba 200 rokov. Najprv to boli tzv. „koňky“, čiže vlaky ťahané koňmi po koľajniciach (napr. České Budějovice, Bratislava), a to nielen na povrchu, ale aj pod zemou, v baniach. Od tej doby vôbec nestratila na svojom význame. Práve naopak. Vďaka technickému pokroku boli kone postupne nahradené parnými, dieslovými a neskôr elektrickými lokomotívami, čím sa podstatne zvýšila rýchlosť ich pohybu. Vyše 200 km/hod. dnes nie je žiadnou raritou a vývoj pokračuje ďalej. Sediac v pohodlí kupé vlaku IC z Košíc do Prahy s napojeným notebookom na internet, posrkávajúc čerstvú rozvoniavajúcu kávu si pritom len málokto uvedomuje, čo všetko sa za tým skrýva. Akú strastiplnú cestu musela prejsť za tých zhruba 200 rokov železničná doprava, aby sme sa dostali do takého štádia. A nás teší, že je to aj zásluhou tribológie a rovnako nás teší, že vás môžme pozvať na výstavu Czech Raildays, ktorá sa koná v dňoch 18. – 20. 6.2013 v Ostrave, kde sa s vami radi stretneme. Jozef Dominik Časopis TriboTechnika vydáva: Vydavateľstvo Techpark, o. z.,registrácia vykonaná 22. 10. 2003 pod č. VVS/1–900/90–22538 Redakcia: TechPark, o. z., Pltnícka č. 4, 010 01 Žilina, Slovakia Tel.: +421 41 500 16 56 – 8, Mobil: 0905 206 227 E–mail: [email protected], [email protected], www.tribotechnika.sk Odborný garant: Ing. Jozef Dominik, CSc., e-mail: [email protected] Šéfredaktorka: Ing. Dana Tretiníková, e-mail: [email protected] Obchodná riaditeľka: Mgr. Zuzana Augustínová, e-mail: [email protected] Grafika: Grafické štúdio vydavateľstva TechPark Žilina Rozširuje: Vlastná distribučná sieť, MEDIA PRINT KAPA Bratislava ISSN 1338–0524 3 4/2013 4/2013 TriboTechnika Náhrada TIGU laserem ve výrobě trubek Společnosti autorů spolupracují při stavbě linek pro výrobu podélně svařovaných ocelových trubek nebo profilů. Laserová technologie svařování má v této oblasti mnoho výhod, které ekonomicky i technologicky umožňují převažují nad stávajícími technologiemi svařování. strana 16 - 18 Renovace ložisek pro železnice Renovace ložisek může přispět k výraznému snížení emisí CO2. Ve srovnání s výrobou nového ložiska se při renovaci spotřebuje až o 97 % méně energie. Tento postup, který prodlužuje provozní trvanlivosti ložisek, zabraňuje předčasné likvidaci mnoha dílů a zbytečnému spotřebovávání přírodních zdrojů. Renovace ložiska, které může ještě dlouho pracovat, dokáže skutečně významně snížit náklady. strana 18 - 19 Obsah: Centrum tepelného spracovania ................................................................................................................................... 6, 7 Obrábacie stroje sa predstavia na veľtrhu superlatívov ............................................................................................. 8 Czech Rayldays .......................................................................................................................................................................... 9 Tangenciálne upínané doštičky jedinečné riešenie pre ťažký priemysel ......................................................................................................................... 10 Pramet ....................................................................................................................................................................................... 11 MSV Brno 2013 ................................................................................................................................................................ 12. 13 EDM = Elektroiskrové obrábanie (Electro Discharge Machining) .................................................................................................................................. 14, 15 Náhrada TIGU laserem ve výrobě trubek ........................................................................................................ 16, 17, 18 Renovace ložisek pro železnice ................................................................................................................................. 18, 19 Výkonná speciální maziva pro spolehlivou železniční dopravu ................................................................... 20, 21 Aplikace plazmových nástřiků kovových a keramických povlaků ................................................................ 22, 23 Typy olejov pre chladiace zariadenia ...................................................................................................................... 24, 25 4 TriboTechnika Centrum tepelného spracovania Expanite – špecialista na povrchové tepelné spracovanie nerezových ocelí realizoval spolu s popredným výrobcom pecí na tepelné spracovanie SECO/WARWICK širokú škálu zariadení SECO/WARWICK EXPANITE® na povrchové kalenie a zušľachťovanie nerezových ocelí. Obidve spolupracujúce firmy otvorili 2. mája 2013 v Dánsku centrum tepelného spracovania. strana 6 - 7 Možnosti kyselinovej rafinácie pri regenerácii opotrebovaných olejov Technologický postup kyselinovej rafinácie bol v minulosti s obľubou používaný na rafináciu olejových destilátov zo spracovania ropy, ako aj opotrebovaných mazacích olejov. Postupne začala byť vytláčaná modernejšími, efektívnejšími a účinnejšími rafinačnými postupmi selektívnej rafinácie chemickými činidlami a katalytickej hydrogenácie. strana 26 - 31 Možnosti kyselinovej rafinácie pri regenerácii opotrebovaných olejov....................................................................................... 26, 27, 28, 29, 30, 31 Mazaná kluzná ložiska v extrémních pracovních podmínkách .................................................................... 32, 33 Bílé otěruvzdorné litiny ............................................................................................................................................... 34, 35 Dynamický olejový systém .................................................................................................................................. 36, 37, 38 Prevencia – cesta k spoľahlivosti ..............................................................................................................................38, 39 Motorová paliva a biopaliva ................................................................................................................................ 40, 41, 42 Aktív galvanizérov ................................................................................................................................................................ 43 Národné fórum údržby 2013 ..................................................................................................................................... 44, 45 Formulace mikrofiltrovatelných odmašťovacích lázní 2. časť ......................................................................................................................... 46, 47, 48, 49 Aplikácia a optimalizácia plastických mazív .......................................................................................... 50, 51, 52, 53 Nerezové a electroformové SMT planžety .............................................................................................. 54, 55, 56, 57 Ohliadnutie za ........................................................................................................................................................................ 58 5 4/2013 4/2013 TriboTechnika Centrum tepelného spracovania Expanite – špecialista na povrchové tepelné spracovanie nerezových ocelí realizoval spolu s popredným výrobcom pecí na tepelné spracovanie SECO/WARWICK širokú škálu zariadení SECO/WARWICK EXPANITE® na povrchové kalenie a zušľachťovanie nerezových ocelí. Obidve spolupracujúce firmy otvorili 2. mája 2013 v Dánsku centrum tepelného spracovania. Dve spoločnosti sa rozhodli spojiť sily, aby predstavili kompletný výrobný program v aplikačnom centre a showroom, pretože uplatnenie postupov Expanite v priemysle si vyžaduje sériové testovanie a overovanie základnej výroby. Firma SECO/WARWICK vyvinula a vyrobila zariadenie špeciálne určené na realizáciu týchto procesov a adaptovala ho na viacfunkčné využitie aj pre iné postupy tepelného spracovania. Showroom je pre verejnosť otvorený na požiadanie. Inštalovaný komplex SECO/WARWICK obsahuje vysokoteplotnú vákuovú pec 15.0VPT-4022/24S s veľkosťou pracovnej komory 400 x 400 x 600 mm a tlakom 15 bar, vysokotlakové plynové kaliace zariadenie ako aj nízkoteplotnú horizontálnu retortovú pec s veľkosťou pracovnej komory 600 x 900 x 600 mm a špeciálny vyvíjač pracovnej atmosféry so sofistikovanou kontrolou procesov Expanite®. Proces Expanite obsahuje: Expanite®High-T Tento vysokoteplotný proces nitridácie umožňuje prienik dusíka hlboko do spracovávaného materiálu, čím zvyšuje pevnosť jadra. Spracovávané súčiastky disponujú vysokou únosnosťou a protikoróznou odolnosťou. Expanite®Low-T Proces nízkoteplotného povrchového kalenia s dvojnásobnou zaka6 lenou vrstvou, obsahujúcou uhlík. Prídavok dusíka zvyšuje povrchovú tvrdosť, zatiaľ čo uhlík prekleňuje povrchovú vrstvu s mäkším jadrom materiálu. SuperExpanite® Kombináciou procesov Expanite® H igh-T a Expanite® Low-T sa získa doposiaľ nedosiahnuteľ- ná povrchová tvrdosť súčiastok a súčasne veľmi vysoká únosnosť. Výsledkom je suprová odolnosť voči korózii a oteru a dobré únavové vlastnosti. Novým procesom Expanite je možné spracovávať v zariadení SuperExpanite® súčiastky rozmerov do 600 x 600 x 900 mm technológiou Low-T a 400 x 400 x 600 mm technológiou High-T. Potenciálni zákazníci môžu kontaktovať Expanite alebo SECO/WARWICK. Radi urobíme patričné testy. Centrum nových technológií a zariadení na tepelné spracovanie nerezových ocelí bolo predstavené na výstave Stainless Steel 2013 v Brne (Česká Republika) s prezentáciou, ktorú urobil Thomas Strabo. Na prezentácii sa zúčastnilo viacero potenciálnych záujemcov, ktorí mali príležitosť poinformovať sa o výhodách a možnostiach uplatnenia Expanite a SECO/WARWICK v priemysle, medicíne a na dekoračné účely. Firmy Expanite® a SECO/WARWICK plánujú 4. októbra 2013 uskutočniť pre vybraných zákazníkov a ostatných záujemcov seminár o povrchovom spracovaní nerezových ocelí, ktorý sa uskutoční neďaleko Kodane (DK). Text: Seco Warwick 4/2013 TriboTechnika Obrábacie stroje sa predstavia na veľtrhu superlatívov Na vedúcom svetovom veľtrhu obrábacích strojov EMO Hannover, ktorého hlavnou témou je „Intelligence in Production“, budú od 16. do 21. septembra 2013 prezentovať svoje produkty, riešenia a služby zo sveta kovov medzinárodní výrobcovia výrobnej techniky. „Témou “Intelligence in Production“ ukazuje EMO Hannover odborným návštevníkom z celého sveta, ako môžu čo najlepšie vyriešiť svoje dnešné a zajtrajšie výzvy vo výrobe“, uviedol Dr. Wilfried Schäfer, riaditeľ VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken) vo Frankfurte nad Mohanom, Nemecko – usporiadateľa EMO a ďalej dodal: „EMO je výkladnou skriňou pre celý svet. Stretáva sa tu všetko, čo súvisí s obrábacími strojmi: investori z rôznych odvetví priemyslu, svetoví lídri trhu vo výrobnej technike, zástupcovia vedy a politici. Medzinárodní ponúkatelia predstavujú svojim zákazníkom inovácie na špičkovej úrovni. V konečnom dôsledku udáva EMO Hannover rozhodujúce impulzy pre výrobu nasledujúcich rokov“. Na ostatnom podujatí v roku 2011 vystavovalo na EMO vyše 2 000 firiem (40 percent z Nemecka 8 a 60 percent zo 40 rôznych krajín celého sveta). Z východnej Európy sa prezentovalo 68 vystavovateľov. „Pre každého výrobcu obrábacích strojov, ktorý chce robiť medzinárodné obchody, je účasť na EMO Hannover absolútnou podmienkou. Užívatelia obrábacích strojov v Hannoveri nájdu správnu výrobnú techniku a kompetentných obchodných partnerov. To platí rovnako pre malosériových výrobcov, ako aj pre producentov masových produktov.“ potvrdil Wilfried Schäfer. Špičkové stretnutie výrobnej techniky Veľtrh EMO Hannover je podujatie superlatívov, čo ho robí atraktívnym pre odborných návštevníkov a aj pre vystavovateľov. Veľkosť podujatia zhruba na výstavnej ploche 180 000 m², garantuje každému návštevníkovi rozsiahly prehľad v inteligentnej výrobnej technike z oblastí trieskových a tvárniacich obrábacích strojov, výrobných systémov, presných strojov, meracej techniky, automatizovaných materiálových tokov, CAx- technológií, techniky pohonov, riadiacej techniky a príslušenstva. Striktné plánovanie veľtrhu podľa ťažiskových produktov každému garantuje, že sa môže ľahko orientovať a rýchlo nájde, čo hľadá. Text: Sylke Becker Pořádá M-PRESSE plus, s. r. o. ve spolupráci se společnostmi: ČD Cargo, a. s. České dráhy, a. s. SŽDC 14. ročník mezinárodního veletrhu drážní techniky, výrobků a služeb Areál nákladového nádraží železniční stanice ČD Ostrava hl. n. Spolupořadateli jsou: Sdružení pro rozvoj Moravskoslezského kraje Dopravní podnik Ostrava a. s. VŠB - Technická univerzita Ostrava, Institut dopravy Veletrh je podporován statutárním městem Ostrava Hlavní mediální partneři: Železniční magazín Railvolution Program: - výstava kolejové techniky - firemní prezentace - konference - odborné semináře - oficiální obchodní setkání - neformální společenská setkání Bližší informace: Tel.: +420 605 983 763 www.railvolution.net/czechraildays 4/2013 TriboTechnika Tangenciálne upínané doštičky Jedinečné riešenie pre ťažký priemysel V odvetviach ťažkého priemyslu, ako je stavba lodí, železničný a energetický priemysel, ale aj pri výrobe veľkorozmerných prevodových súčastí a iných nadrozmerných komponentov, sa nezaobídeme bez využitia špeciálneho jednoúčelového náradia. Optimalizovaný tvar náradia a nástrojov je dôležitou prioritou na dosiahnutie vysokej výkonnosti v obrábaní a zníženia celkových nákladov. S využitím obrovských skúsenosti z výroby rezných nástrojov a hlbokého porozumenia obrábacím procesom v ťažkom strojárstve spoločnosť TaeguTec vyvinula „novú“ rodinu špeciálnych tangenciálne upínaných rezných doštičiek. Tie spoločne s unikátne navrhnutým nástrojom ponúkajú zákazníkovi neporovnateľnú výhodu pri dosiahnutí vysokej produktivity. Doštičky SNA, CNA, LNA, ako aj konvexné a konkávne doštičky SNB prichádzajú na trh v dvoch veľkostiach, v širokej ponuke rádiusov a disponujú neprehliadnuteľnými vylepšeniami, ktoré uľahčujú rez, zlepšujú odvod triesky a znižujú rezný odpor počas náročných hrubovacích operácií. Železničný priemysel Tangenciálne upnuté rezné doštičky zabezpečujú optimálne riešenie pri obrábaní vysokouhlíkovej, vysokomangánovej ocele. Jedinečná obojstranná geometria prináša značné finančné úspory. Lodný priemysel V lodnom priemysle spoločnosť TaeguTec ponúka nástroje na frézovanie osadení pre ložiskové krúžky ako aj vysokovýkonné frézy s doštičkami v skrutkovici, špeciálne kotúčove frézy a nástroje na opracovanie rôznych súčastí motora. Výroba ozubení Pre hrubovacie a stredné operácie pri výrobe evolventných ozubení rôznych veľkostí odporúčame naše SNA, CNA a LNA typy doštičiek. Energetika Frézovanie drážok na rotore generátora a turbíne si vyžaduje špeciálne, rozmerné kotúčove frézy osadené doštičkami typu CNA, SNA a LNA. V železničnom priemysle sa využíva niekoľko typov špeciálnych tvarovych fréz (viď obrázok vyššie). 10 Všeobecné obrábanie rozmerných obrobkov Na obrábanie rozmerných obrobkov spoločnosť TaeguTec vyvinula rad špeciálnych fréz osadzovaných doštičkami CNA, SNA, SNB a LNA, ktoré sú na tieto operácie vhodne navrhnuté. Ing. Miroslav Vavruš www.pramet.com ŽEL Pram et To EZN ols v yvíjí a vyr ICI R OZU MÍM E ábí n ástro je pr o ob rábě ní že lezni čních kom pone nt Obrábění železničních dvojkolí Renovace profilu kolejnice Reprofilace železničních kol Obrábění podkladnic Frézování výhybek Frézování spřáhel Pramet Tools, s.r.o., Uničovská 2, 787 53 Šumperk, Česká republika Telefon: 583 381 111, Fax: 583 215 401, E-mail: [email protected] 4/2013 TriboTechnika Úspěšné projekty pokračují Největší průmyslový veletrh ve střední Evropě a tradiční přehlídka nových technologií předních českých i světových výrobců letos proběhne v termínu od 7. do 11. října. Pořadatelé věří, že naváže na MSV 2012, který byl největším a nejúspěšnějším strojírenským veletrhem od roku 2008. Zvýrazněným tématem MSV 2013 bude průmyslová automatizace a partnerskou zemí se stane Turecko. Veletrh pohledem účastníků Úspěšnost posledního ročníku MSV potvrzují názory vystavovatelů i významných hostů. V zahajovacím projevu veletrh ocenil ministr průmyslu a obchodu Martin Kuba: „Brněnský Mezinárodní strojírenský veletrh pokládám za hlavní veletržní událost v roce a uvědomuji si jeho regionální i evropskou dimenzi. Je významnou příležitostí k představení českých firem a jejich vyspělých technologií nejen přímým obchodním partnerům, ale i oficiálním představitelům vlád zemí, které se této veletržní akce zúčastní. Podstatné je, že se veletrh zaměřuje i na rozvíjející se mimoevropské trhy, tedy země východní Evropy, Asie, Afriky a Latinské Ameriky, neboť prioritou vlády je bezesporu diverzifikace českého exportu.“ MSV Brno 2013 Příležitost představit na své novinky a získat nové zakázky firmy dostanou ve dnech 7. až 11. října 2013, kdy se na brněnském výstavišti uskuteční již 55. ročník MSV. Největší průmyslový veletrh ve střední Evropě přivítá vystavovatele z klíčových oborů od strojírenství a elektrotechniky až po zpracování plastů nebo ekotechniku. Hlavním tématem bude projekt Automatizace – prezentace měřící, řídicí, automatizační a regulační techniky napříč všemi obory. Téma bude zviditelněno ve výstavních pavilonech, doprovodném programu i v soutěži Zlatá medaile MSV. 12 Nově je koncipována prezentace dopravní techniky, se kterou se v minulosti návštěvníci setkávali nejen na MSV, ale také na specializovaném veletrhu Transport a Logistika. V termínu od 10. do 14. září 2013 se na brněnském výstavišti poprvé uskuteční veletržní projekt zaměřený na silniční dopravu, železniční dopravu a logistiku. Mezinárodní dopravní veletrh Eurotrans v sobě sloučí obory z veletrhů Autotec a Transport a Logistika, které tím pádem již nebudou pokračovat. Součástí MSV však nadále zůstává obor intralogistika, který navazuje na prezentace dalších průmyslových výrobců a oslovuje stejnou klientelu. Do vnitropodnikové logistiky spadají především obory skladování, manipulace a vnitropodnikové dopravy, které na veletrhu Transport a Logistika patřily k nejpočetněji zastoupeným. Na MSV tak opět nebudou chybět vystavovatelé dopravních vozíků, jeřábů a zvedacích zařízení, montážních strojů, skladovací techniky nebo strojů pro průmyslové balení. Již popáté se v rámci MSV uskuteční projekt Transfer technologií a inovací, který prezentuje vědecko-výzkumné aktivity vysokých škol a výzkumných center. Technické univerzity zde nejen ukazují výsledky práce svých výzkumných týmů, ale především jednají o spolupráci s průmyslovými podniky na projektech. Turecko vystavuje v Brně Mezinárodní strojírenský veletrh byl od začátku koncipován jako platforma pro navazování zahraničních obchodních kontaktů a proexportní roli plní i dnes. Vysoká mezinárodnost je spolu s kvalitní návštěvnickou strukturou předpokladem k úspěšným obchodním jednáním. Navazování spolupráce na nových trzích podporuje také projekt Partnerská země MSV, kterou se v roce 2013 stane Turecko, země s rychle se rozvíjející ekonomikou. Vedle Turecka bude zvýšená pozornost věnována také Slovensku jako nejtradičnějšímu ekonomickému partneru České republiky. MSV vznikal před 55 lety jako československý veletrh a zůstal jím po celou dobu i po rozdělení Československa. 4/2013 TriboTechnika EDM = Elektroiskrové obrábanie (Electro Discharge Machining) Elektroiskrové obrábanie je nekonvenčný proces obrábania kovov, pretože k odstráneniu kovovej vrstvy nedochádza pri zábere nástroja, ale sériou kontrolovaných iskrových výbojov. Pri vysokej frekvencii týchto výbojov dochádza medzi elektródou a obrobkom k tečeniu kovu. Elektróda a obrobok nikdy nedochádzajú do priameho kontaktu. Mikro dierka medzi elektródou a obrobkom je vyplnená špeciálnou dielektrickou kvapalinou. V procese elektroerozívneho obrábania dochádza k interakcii troch foriem energie: elektrickej, termickej a mechanickej. Tento nekonvenčný spôsob obrábania kovov je založený na princípe, že vodivý materiál je vytrhávaný sériou elektrických výbojov. Proces pozostáva z 9-tich čiastkových fáz. Každá trvá len niekoľko milisekúnd. 1. Zvyšovanie napätia generuje elektrické pole v mieste najmenšieho odporu, v praxi najčastejšie v mieste protichodných výstupkov drsnosti povrchu. vytvárajú most. Napätie sa stabilizuje, zatiaľ čo prúd ostáva na nule. Kvapalina sa čiastočne ionizuje, vytvárajúc lúč. 3. Izolačný účinok dielektrika končí. Napätie sa znižuje a prúd začína prúdiť, pričom iniciuje prvý krok výboja. Vodivosť sa v ionizujúcom kanále zvyšuje a izolačný účinok dosahuje hodnotu nula. 4. Negatívne a kladne nabité častice začínajú migrovať ku kladnej resp. zápornej elektróde. Tok prúdu sa zvyšuje, zatiaľ čo napätie sa znižuje. Rozklad plynov z dielektrika a kovu emituje dym, ktorý pomocou elektród začína formovať obal okolo výboja. 2. Záporná elektróda emituje záporne nabité častice, ktoré 5. Lúč pokračuje v expanzii, prúd a napätie sa stabilizujú. Magnetické pole vzniká núteným obmedzením prúdu lúču stlačením po stranách, čím vzniká zvyšujúci sa tlak a teplota, až kým sa nedosiahne 14 TriboTechnika správna teplota na vytvorenie plazmového kanála. materiál tuhne ako pevná mikrosféra . Extrémne vysoká teplota môže spôsobiť molekulárne štiepenie kvapaliny, generujúc malé množstvo karbónu a uhľovodíkov. Dielektrikum vytvára opäť izolačnú vrstvu medzi oboma elektródami. 8. Odparené bubliny implodujú - vzniká tak dynamická akcia, ktorá má vplyv na projekciu erodovaného materiálu. 6. Elektrický výboj a teplota dosahujú maximálnu intenzitu. Vysoké teplo vzniknuté v malom priestore iskrou, determinuje zvýšenie teploty na elektródach drsnosti ( medzi 4 000 a 12 000 °C), dosť na roztavenie a odparenie častíc kovu. Pri normálnych podmienkach je cca 10 - 40 % kovu odstráneného vyparením. Na konci tejto fázy sa otvára elektrický obvod... 7. Zdroj tepla sa znižuje následkom prerušenia toku prúdu. V rovnakom čase sa znižuje taktiež množstvo vodivých častíc. Tlak vzniknutý v plazmovom kanáli klesá až zmizne, účinok kavitácie prispieva k odtrhnutiu kovu, ako roztavenina aj výpar, ktorý tuhne znovu v dielektriku v mikrosférovej forme s priemerom 530 m. Odparený kov okamžite tuhne ako dutinná mikrosféra (známa ako Cenospheres), zatiaľ čo roztavený kovový 9. Reziduá vzniknuté počas procesu pozostávajú hlavne z kovových častíc, vytvorených počas erózie z kovu, a karbónu a plynov vzniknutých degradáciou EDM kvapaliny. Cyklus sa ukončuje a vzniká následný ráz. Požiadavky na EDM kvapaliny: · · · · · · · Vysoká dielektrická izolácia (kV 40/2,5 mm.); Minimalizovanie výbojovej plochy; Chladenie nielen obrobku, ale aj elektródy; Ľahká a plynulá filtrovateľnosť; Dosiahnutie vysokej ionizačnej rýchlosti; Mať vodný stupeň viskozity vzhľadom na požiadavky finálneho opracovania; Jej viskozita by sa nemala časom meniť: toto môže byť dosiahnuté len použitím kvapalín s veľmi malým destilačným rozsahom. Ing. Radovan Roman 15 4/2013 4/2013 TriboTechnika Náhrada TIGU laserem ve výrobě trubek Společnosti autorů spolupracují při stavbě linek pro výrobu podélně svařovaných ocelových trubek nebo profilů. Laserová technologie svařování má v této oblasti mnoho výhod, které ekonomicky i technologicky umožňují převažují nad stávajícími technologiemi svařování. Typická linka pro výrobu svařovaných trubek se skládá ze série tvářecích válců „rolen“, pro vytvarování rovného pásu plechu, který vstupuje do linky z cívky. Uprostřed linky se umisťuje svářecí uzel, kde je profil přesně pozicován, svarová spára se udržuje ve správné pozici, někdy se pod svar přivádí ochranný plyn, provádí se on-line Podélný svar - trubka austenit AISI 304, tl. stěny 1mm Rychlost svařování 3m/min; svařovací výkon 2kW kontrola svaru apod. Někdy následuje vyžíhání svaru pomocí indukce nebo hořáku. Na konci linky se nachází řezačka, která dělí profily na předepsanou délku a manipulátor pro jejich skládání. Vyráběné profily se používají zejména v automobilovém průmyslu, ve stavebnictví i strojírenství. Obvykle se v těchto výrobních linkách použí16 vá svařování TIGem nebo indukcí. Díky spolupráci uvedených firem jsou nyní nabízeny linky s laserovým svářením, případně upgrade konvenčních linek na laserové. Rychlost svařování Za nejdůležitější parametr těchto výrobních linek bývá uváděna rychlost výroby, ta je omezena zejména rychlostí svařování, případně dělení na konci linky. Pro ilustraci budeme dále uvažovat nejběžnější konfiguraci, tedy spoj natupo a tloušťku materiálu 1mm. V případě laserového sváření je dnešními lasery snadno dosažitelná rychlost 10 m/min, což je podstatně více, než u konvenčního TIGu, ale méně, než u sváření indukcí. Avšak laser dosahuje těchto rychlostí i u větších tlouštěk materiálu, i u austenitických ocelí, je to jen otázka výše investice do výkonu laseru. V současné době se uvádí do provozu laserová linka s rychlostí přes 20 m/min. Vnesené teplo a spotřeba energie Největší technologický rozdíl mezi laserovým a konvenčním svařováním je v mnohem nižším vneseném teplu v případě laseru. To je způsobeno velmi vysokou hustotou dodávaného výkonu a projevuje se mj. úzkým a hlubokým svarem s rychlým přenosem tepla ze spoje do okolního materiálu. Výpočtem a realistickým odhadem absorpce energie laseru jsme porovnávali množství dodané energie do materiálu pro svar vysokopevné oceli tl. 1 mm. V případě laseru činí přibližně 15 J/cm, oproti tomu v případě TIGu 60 J/cm a pro MAG 85 J/cm. Tento výpočet je klíčový pro stanovení provozních nákladů (viz dále) a má významnou souvislost s mechanickými vlastnostmi svarového spoje. Ty jsou obvykle výrazně lepší v případě laseru, ovšem rychlé ochlazování a příliš velká svařovací rychlost může přinášet nečekané problémy. TriboTechnika Mechanické vlastnosti svarového spoje Každý svarový spoj, ať je vytvořen jakkoli, má tři základní oblasti – přetavenou oblast, tepelně ovlivněnou oblast a přechodovou zónu do základního materiálu. Laserové svařování obvykle vytváří úzké a hluboké svary díky vysokým rychlostem ochlazování. To je velmi výhodné, neboť důsledkem jsou nízké deformace svařenců a nízká degradace základního materiálu. Ovšem rychlé ochlazování může být problematické, pokud se svařují oceli s vyšším obsahem uhlíku, zejména pokud je svařenec vystaven cyklickému namáhání. V tom případě může být tepelně ovlivněná oblast příliš tvrdá a náchylná ke tvorbě trhlin. tak aby byl schopen udržet si správné nastavení po dlouhou dobu i v podmínkách těžkého průmyslového provozu. Velkou výhodou může být instalace automatického systému pro on-line kontrolu svaru, který je schopen sledovat geometrii svaru a stabilitu procesu. Tyto systémy se obvykle nejprve učí, jak probíhá správný, vzorový proces svařování, což zabere určitý čas a vyžaduje zkušenosti. Potom je však proces pod 100 % on-line kontrolou, což je v automatizovaném provozu často nutnost. Provozní náklady Porovnejme si nyní celkové provozní náklady na jednotku délky svařeného profilu tloušťky 1,5 mm natupo. Pokud sečteme náklady na energie a ochranný plyn a ponecháme stranou amortizaci a náklady na personál, dostáváme typicky: Tento problém je řešitelný pečlivým vývojem technologie, tedy vhodným laserovým zdrojem, správným nastavením procesních parametrů jako je průměr ohniska, rychlost atd. V některých případech je třeba použít i předehřev nebo dohřev. Po odladění technologie je možné laserem Technologie svařování svařovat i „problematické“ oceli rychleji a kvalitněji než s jakoukoliv jinou technologií. Indukční svařování TIG Velmi perspektivní je např. svařování vysokopevnostních ocelí pro použití v moderních konstrukcích „lehkých“ dopravních automobilů i jiných dopravních prostředků. Laserové svary zachovávají zároveň pevnost i plasticitu těchto ocelí. Oproti tomu konvenční svary ničí ve velkém rozsahu mikrostrukturu těchto ocelí a degradují jejich mechanické vlastnosti na úroveň obyčejné konstrukční oceli. Náklady na 100 m svaru [Kč] 15 Plazmové svařování 40 60 Svařování CO2 laserem 30 Vláknový nebo diodový laser 6 Tab.1. Porovnání provozních nákladů různých metod svařování Kvalita svarového spoje Další otázkou je kvalita svaru a její stabilita během dlouhodobě provozované produkce. Obecně, laserové svary mají vyšší kvalitu, menší deformace, nižší oxidaci povrchu atd. Rozstřik na vnitřní straně je obvykle minimální a to i bez použití plynu pro formování kořene. Vysoká kvalita spoje bývá jedním z hlavních argumentů hovořícím pro výběr laserové technologie. Avšak nároky na správné nastavení technologie a zejména na spolehlivost jsou mnohem vyšší, neboť proces pracuje mnohem rychleji a ve velmi malém bodě. Není tedy možné manuálně korigovat proces a reagovat na případné nedokonalosti. Dodavatel musí dodat systém co nejrobustnější, Svařování VF indukcí je standardní technologie při výrobě běžných konstrukčních profilů. Má nízké provozní náklady zejména díky velmi vysoké rychlosti svařování, která dosahuje kolem 80 m/min. Na druhou stranu, kvalita svaru je omezená zejména vysokým vneseným teplem. Problém může být i vysoká energetická náročnost – je třeba počítat s přívodem energie v řádu stovek kW a k tomu odpovídající chlazení zdroje. Sváření TIGem nebo plazmou se používá v aplikacích, kde je kladen důraz na kvalitu svaru, obvykle u nerezových materiálů. TIG je omezen zejména rychlostí svařování, zejména u silnějších materiálů. Velký vliv na celkové náklady má spotřeba plynů, zejména pokud je nutná i ochrana kořene. Z tabulky je patrný rozdíl mezi CO2 lasery 17 4/2013 4/2013 TriboTechnika a vláknovými nebo diodovými lasery. Ten je způsoben zejména tím, že tyto lasery nepotřebují „laserový plyn“ a mají zhruba dvojnásobnou elektrickou účinnost. Další výhodou je zhruba dvojnásobná absorpce laserového záření díky jeho 10x kratší vlnové délce. Z toho vyplývá, že k dosažení stejné produktivity postačuje mnohem nižší výkon laseru. Existují však stále aplikace, kde jsou CO2 lasery nepřekonatelné a to zejména díky jejich vynikající kvalitě svazku, neboli možnosti zaostření do velmi úzkého paprsku. Závěr Existuje několik omezení pro výrobce linek i pro jejich provozovatele – zejména laserová bezpečnost. Obsluha i majitel zařízení musí porozumět této problematice. Laserový systém je také citlivý na přesné geometrické nastavení optiky. Nesprávné nebo nestabilní mechanické části mohou způsobovat kolísání kvality svaru, které se navíc obtížně zjišťuje. Renovace Renovace ložisek může přispět k výraznému snížení emisí CO2. Ve srovnání s výrobou nového ložiska se při renovaci spotřebuje až o 97 % méně energie. Tento postup, který prodlužuje provozní trvanlivosti ložisek, zabraňuje předčasné likvidaci mnoha dílů a zbytečnému spotřebovávání přírodních zdrojů. Renovace ložiska, které může ještě dlouho pracovat, dokáže skutečně významně snížit náklady. Stavba nových výrobních linek je vždy velká investice, proto bývá někdy výhodné přestavět konvenční systém na laserový. Cena laserového zdroje, změny technologie a výměna svářecího uzlu je v každém případě mnohem nižší než cena za novou konvenční linku. Například systém se svářením TIGem a rychlostí 0,5 m/min lze přestavět na laserové sváření s produktivitou 3 m/min, mnohem vyšší kvalitou svaru a řádově nižšími provozními náklady. Tomáš Mužík, Stanislav Němeček, TomášAttl english abstract Laser welding is today used in many factories in automotive sector. This article describes possibilites of laser application for longitudal welding in production of tubes or profiles. Conventional technologies like inductive welding or TIG welding are complicated in contrast to laser regarding productivity, limitations and running costs. Our companies (MATEX PM and ATTL s.r.o.) are building such production lines or upgrading from conventional to laser welding systems. 18 Renovace je v mnoha případech otázkou spolupráce mezi dodavateli a zákazníky. SKF k ní může výrazně přispět svými znalostmi a zkušenostmi v souvisejících oblastech, jako např. diagnostika, mazání, montáž, bezdemontážní diagnostika, analýza poškození ložisek a technicko-konzultační služby. Za více než 100 let se skupina SKF stala nejen synonymem progresívní ložiskové techniky, TriboTechnika ložisek pro železnice ale i předním světovým dodavatelem železničního průmyslu. Současný a budoucí vývoj navazuje na tyto úspěchy. Zaměřuje se na utěsněné nápravové ložiskové jednotky a nápravové skříně navržené podle požadavků zákazníka, jakož i na mechatronická systémová řešení určená pro měření provozních parametrů a monitorování stavu podvozků. Mazací systémy zahrnují rovněž řešení pro mazání okolků kol, které snižuje tření a opotřebení v místě styku kola a kolejnice. Systém může být instalován podél trati a zajišťovat mazání kolejnic anebo na vozidle a mazat okolky. Nabídka služeb a renovací SKF pro železniční průmysl Široká nabídka služeb železničnímu průmyslu splňuje specifické nároky zákazníků. Většina služeb má modulární charakter, a tedy je lze využít k vypracování konkrétních konstrukčních návrhů nebo řešení modelů údržby. Služby pro železniční průmysl zahrnují celosvětovou síť výrobních a servisních závodů s vysoce kvalifikovanými místními aplikačními a servisními techniky. SKF dále vybudovala globální síť středisek specializovaných na renovace, do níž patří i nový závod SKF Solution Factory v Katowicích. Zákazníci tedy mohou využívat výhody, které nabízejí hospodárná a současně ekologická řešení. Renovace v zásadě znamená rozebrat ložiska na jednotlivé díly a díly renovovat. Opotřebované díly může být zapotřebí opravit nebo vyměnit. Díly, jejichž zhoršující se stav ovlivňuje funkci nebo trvanlivost celého ložiskového systému, jsou vyměněny, stejně jako náplň plastického maziva a kontaktní těsnicí systémy. Repasované ložisko nebo jednotka musí splňovat stejné nároky jako nový výrobek. Výhody renovace Renovace ložisek zásadně přispívá k optimalizaci nákladů životního cyklu: · · významné snížení nákladů ve srovnání s novými nápravovými ložisky delší provozní trvanlivost · · · · · · lepší dostupnost, a tedy i snížení skladových zásob analýza poškození a zkoumání nápravných opatření lepší provozní vlastnosti dosažené modernizací zpětné informace o funkci aplikace přispívají ke zlepšení provozních technických řešení a technických řešení pro údržbu, která jsou poskytována zákazníkům nižší dopady na životní prostředí, protože vzniká menší množství odpadu, je spotřebováno méně surovin a energie. Vyhodnocení výhod pro životní prostředí Nejnovější hodnotící studie zkoumá výhody renovace nápravových ložiskových jednotek pro životní prostředí, sleduje efektivní využívání zdrojů, vznik odpadů a celkový vliv na životní prostředí. Metodika posuzování životního cyklu (podle ISO 14040) tvoří rámec pro posouzení dopadů na životní prostředí ve všech etapách cyklu, tzn. od dobývání surovin přes jejich zpracování, výrobu, prodej, používání, opravy a údržbu po likvidaci nebo recyklování. Studie posuzovala dva odlišné scénáře: · scénář 1 – používání pouze nových nápravových ložisek, a to jen v průběhu definované trvanlivosti v kilometrech · scénář 2 – renovace nápravových ložisek. Po renovaci jsou ložiska znovu používána až do 1,2 mil. km a zlikvidována po dosažení 3 mil. km. Výsledky studie nám umožňují ukázat, že ve scénáři 1 se spotřebovává o 62 % více zdrojů než ve scénáři 2. (V případě jediné renomované nápravové ložiskové jednotky dosahují úspory energie cca 97 % ve srovnání s novou jednotkou.) Text: Miloslav Hloušek 19 4/2013 4/2013 TriboTechnika Výkonná speciální maziva pro spolehlivou železniční dopravu Maziva hrají rozhodující roli v údržbě železničních celků a dílů. Pro zajištění spolehlivého fungování vlaků a železniční infrastruktury za všech povětrnostních podmínek musí být zařízení jako ložiska dvojkolí, trakční motory, brzdy nebo celá železniční infrastruktura udržovány v optimálním stavu. Společnost Klüber Lubrication bude prezentovat svoje komplexní portfolio nových i osvědčených produktů pro železniční průmysl pod heslem „Speciální maziva - hladký provoz železnic a vlaky budou všude včas!" na veletrhu Czech Raildays 2013 v Ostravě. Přehled nově vyvinutých produktů Nové mazivo na mazání okolků Klüberrail LEA 62-2000 zajišťuje dobrou ochranu proti opotřebení kol a kolejnic a přispívá k dobrému průjezdu dvojkolí oblouky, čímž se snižuje hlučnost. Tekuté plastické mazivo je vhodné pro použití v automatických rozprašovacích zařízeních a pokrývá širokou teplotní oblast použití. Má vynikající přilnavost, čímž je zajištěno, že zůstane na kolech, a to i při vysokých rychlostech. Je velmi odolné proti vymývání maziva deštěm. Základový olej použitý pro produkt Klüberrail LEA 62-2000 je podle OECD 301 F biologicky rychle odbouratelný. Toto plastické mazivo tedy pomáhá prodlou20 žit životnost kol a kolejnic a tím přispět k celkovým úsporám nákladů na údržbu. Produkt Klüberrail AL 32-3000 je další novinkou. Při mazání výhybek může mazivo skapávat a dostat se tak do okolního prostředí. Proto bylo vyvinuto speciální rychle biologicky odbouratelné mazivo, které zajišťuje nízké přestavné síly na výhybkách a to i při teplotách až minus 30 °C. Díky jeho viskozitě lze mazivo aplikovat přenosnými rozprašovacími přístroji nebo štětcem. Je velmi odolné vůči UV záření, tudíž je zabráněno rychlému zhoustnutí použitého maziva po dlouhodobém vystavení slunečnímu záření. Jeho dobrá odolnost proti působení vody v kombinaci s dobrou ochranou proti korozi umožňuje značné prodloužení intervalů mezi údržbami, což je zcela určitě z hlediska úspor na železnici velmi žádané. Společnost Klüber Lubrication vyvinula hybridní plastické mazivo Klübersynth BHP 72-102 speciálně pro ložiska trakčních motorů neustále vystavených teplotám nad 100 °C. V porovnání s běžnými mazivy tento produkt výrazně prodlužuje intervaly domazávání. Produkt Klübersynth BHP 72-102 poskytuje vynikající ochranu proti korozi a odolává působení vody, zajišťuje tak velmi dobrou ochranu strojních dílů také v korozivním prostředí, při působení silných vibrací a vysokých zatížení. Toto hybridní plastické mazivo se v praxi velmi dobře TriboTechnika osvědčilo a trakční motory mohou být provozovány po statisíce kilometrů bez nutnosti jejich domazávání, což samozřejmě přispívá k úsporám nákladů. Osvědčené produkty Kromě nového produktu Klübersynth BHP 72-102 provozovatelé mají také k dispozici plně syntetické mazivo pro valivá ložiska ISOFLEX TOPAS L 152, které se již lety jeho používání osvědčilo právě pro účinné mazání ložisek trakčních motorů. Produkt poskytuje vynikající tepelnou odolnost při trvalých teplotách až do cca 100 °C. Plastické mazivo si zachovává svoji mazací schopnost v ložiskách trakčních motorů po mnoho let a zůstává poddajné, přičemž je staré plastické mazivo nahrazováno novým při domazávání. Kombinace plně syntetického základového oleje a speciálního lithného mýdla jako zpevňovadla umožňuje produkt ISOFLEX TOPAS L 152 používat při teplotách až do -50 °C a to s minimálními součiniteli tření, čímž je zajištěno bezpečné spouštění trakčních motorů. Produkt Klübersynth GE 4 75 W 90 vyvinutý pro převodovky železničních vozidel je další z osvědčených maziv společnosti Klüber Lubrication. Jde o plně syntetický a vysoce výkonný převodový olej s vysokou protizáděrovou únosností a s vysokou únosností šedých fleků. Výrazná stabilita základového oleje proti střihu zajišťuje film maziva i při vysokých zatíženích, což je velmi důležité pro ochranu ozubení a valivých ložisek. Vedle dobré ochrany proti korozi a opotřebení má olej vynikající vlastnosti za nízkých teplot, je stabilní proti oxidaci a stárnutí, což vede k výrazně méně častým výměnám oleje. To tedy umožňuje realizovat delší servisní intervaly a náklady na údržbu jsou tak nižší. Produkt Klübersynth GE 4 75 W 90 lze použít pro mazání čelních, kuželových a hypoidních převo- dů, zejména s požadavky API GL4 nebo API GL5, a je schválen několika světovými výrobci převodovek jako např. IG Watteeuw, Voith Turbo, Siemens- Správné mazání okolků Flender a německým železničním dopravcem Deutsche Bahn. Spolehlivé otevírání a zavírání dveří i v zimním období Závady při ovládání dveří jsou zejména v zimním období jednou z nejčastějších příčin zpoždění vlaků. Tudíž pro zajištění bezpečného otevírání a zavírání dveří musí být těsnění dostatečně mazána. Kromě maziva BARRIERTA L 25 DL, které se již osvědčilo v mnoha aplikacích, společnost Klüber Lubrication rozšířila své portfolio také do oblastí s teplotami nižšími než -25 °C představením produktu BARRIERTA KL 092. Vzhledem k vynikajícím vlastnostem při nízkých teplotách tento produkt umožňuje snadné otevírání a zavírání dveří také při těchto teplotách. Obě maziva neobsahují silikon, a proto je nanášení nátěrů na dveře a jejich okolí bezproblémové. Kromě toho maziva BARRIERTA na základě svého chemického složení poskytují jak velmi dobrou ochranu proti působení vody, tak také vysokou ochranu proti ultrafialovému záření, čímž rovněž přispívají k delší životnosti těsnění dveří. Ing. Drahomíra Wachtlová Ph.D. 21 4/2013 4/2013 TriboTechnika Aplikace plazmových nástřiků kovových a keramických povlaků Žárové povlakování metodami rozstřikování roztavených kovových nebo keramických práškových prekurzorů s jejich následnou kondenzací na nejrůznějších podložkách (i v tomto oboru často používáme pojem substrát) může být realizováno velkým počtem nejrůznějších technických zařízení. Povlakovací zařízení, ať již stacionární nebo přenosná, jsou víceméně konstruována pro selektivní, jednoúčelové a speciální aplikace. tání, například do teplot 2 000 °C, lze uskutečnit pomocí spalovacích hořáků, produkujících teplo chemickou reakcí. Výběr dvojic chemikálií, které spolu exotermicky reagují, je téměř neomezený, nicméně především z ekonomických důvodů stále převažují reakce organických paliv s kyslíkem, především acetylénu, propan butanu, allylénu a samozřejně reakce kyslíku s vodíkem. Konkrétní aparatury povlakující na tomto principu můžeme najít pod mnoha komerčními značkami, např. Sulzer Metco, Plasmatechnik Markus Colling GmbH a j. Velmi úspěšná a častá varianta žárového Obr.1 Jedna z variant aparatury HVOF fy. Sulzer-Chemtech povlakování je známa pod zkratkou HVOF (High Velocity Oxide Fuel), schéma je zobrazeno na obr.1 a vlastní zařízení na obr. 2. Vyšších teplot potřebných na roztavení látek s bodem tání nad 2 000 °C je dosahováno nechemickými metodami, především pomocí elektrického proudu. Nejvyšším konstrukčním stadiem pro dosažení technicky extrémních teplot jsou generátory plazmatu, které se v konstrukčním uzpůsobení Obr. 2 Design zařízení podle fy. Sulzer-Chemtech na tavení prášků a jejich depozici na vhodné substráty obecně nazývají plazmové hořáky. Dělení na generátory plynem nebo kapalinou stabilizovaného plazmatu bylo vysvětleno dříve. Připomínáme jen technologický fakt, že generátory vodíkového, kyslíkového či argonového plazmatu dosahují teplot maximálně 15 000 K, kdežto generátory kapalinou stabilizovaného plazmatu produkují Obr. 3 Plazmový generátor WSP® plazma o teplotě až 30 000 K. Absolutní špičku Pro výběr povlakovací metody v oboru představuje čs. generátor WSP®, vyvinutý a povlakovacího zařízení je rozhoa provozovaný v Ústavu fyziky plazmatu AVČR dující, jaký materiál a na jaký subv Praze (obr. 3). strát má být deponován. RozhoPovlakování pomocí zařízení s generátorem WSP® dujícím faktorem jsou body tání má význam především pro depozici látek s absolutobou kontaktních dvojic, protože ně nejvyššími body tání. Z kovů se jedná o wolfram výše bodu tání materiálu povlaku s bodem tání 3 420 °C, keramický materiál s absolutovlivňuje výběr ohřívacího zařízeně nejvyšším bodem tání pak představuje karbid ní. Substrát či podložku je možno hafnia (HfC b.t. 3 850 °C). Povlaky a vrstvy z wolfraprogramově chladit. mu, ZrC, HfC a nebo jejich cermetů W-ZrC (obr. 4) Ohřev, resp. tavení práškových pre- či W-HfC s obsahem do 30 % HfC byly již ověřeny při kurzorů s relativně nízkými body konstrukci trysek raketových motorů. Rovněž pro 22 TriboTechnika první stěnu fúzního reaktoru ITER v zařízení S čedičovými povlaky na kovových kontejnerech Tokamak se uvažuje s wolframovým povlakem, se uvažuje i v úložištích radioaktivního odpadu. z důvodů zvýšení tepelné vodivosti pak s kombiPovlaky jsou vysoce korozně odolné, odolávají nací wolfram-měď. Další povlaky z materiálů s boi radioaktivnímu záření. Otěruvzdorné keramické dy tání nad 3 000 °C, např. boridy titanu nebo zirpovlaky oxidu hlinitého nebo stabilizovaného konia (TiB2 b.t. 3 200 °C) lze připravit jednak přímo oxidu zirkoničitého byly aplikovány na písty a pouzdra čerpadel abrazivních kapalin (obr. 6), zejz původních sloučenin, ale také tzv. reaktivní plazména při čerpání důlních vod v hornickém movou depozicí (obr. 5), kdy do proudu plazmatu průmyslu. Pro kalcinaci vysoce čistého oxidu titajsou přiváděny prášky titanu a karbidu boru, nebo ničitého byly na ocelových součástech pecí titanu a nitridu boritého, ať samostatně, nebo vytvořeny tenké povlaky nebo ochranné vložky vytvořením směsných či povlakovaných prášků, z rutilu. Jednoduché schéma zařízení s plazmonapř. prášku B4C povlakovaného titanem metovým generátorem WSP® na vytváření povlaků dou magnetronové depozice. V plazmatu dojde nebo kompaktních balkových materiálů v atmosk vytvoření nové sloučeniny, jejímu roztavení. Násférickém prostředí nebo v prostředí s ochrannou leduje depozice, která podle teploty předehřátí atmosférou je znázorněno na obr. 7. Plošnou hussubstrátu může vytvořit povlak s rovnovážným, totu povlaků nebo tloušťku povlaku, vztaženou na nebo naopak prudkým ochlazením zafixovaným 1 m2 plochy nástřiku, je možno odhadnout na nerovnovážným fázovým složením. Vznikají tak základě jednoduchého vzorce H(mm) = G(kg)/ρ cermetové povlaky Ti-TiN-TiO2 nebo Ti-TiN-TiB2 s různým poměrem jednotlivých fází. Technologicky nejjednodušší při plazmové depozici aparaturou WSP® jsou nástřiky povlaků oxidových sloučenin, především oxidu hlinitého, oxidu zirkoničitého stabilizovaného oxidem yttria nebo oxidu titaničitého. Praktické aplikace jsou známy např. pod názvem alitování Obr.5 Struktura povlaku vzniklého grafitových elektrod, což mělo Obr.4 Struktura povlaku cermetu W-ZrC reaktivní depozicí Ti+B4C význam při ochraně proti oxidaci rozměrných grafitových elektrod obloukových pecí. Např. v Chemických závodech Sokolov i jinde byly povlakovány elektrody délky nad 2 m a průměru 20 – 30 cm. Obdobně ve sklárnách se chrání molybdenové elektrody v částech nad povrchem roztavené skloviny keramickým povlakem, většinou z oxidu zirkonia nebo zirkonu (křemičitanu zirkoniči- Obr. 6 Korundový povlak pístu a pouz- Obr. 7. Schéma zařízení s plazmotého), popřípadě mullitu, aby již při dra čerpadla abrazivních kapalin vým generátorem WSP® 960 °C nedocházelo k oxidaci molyb(g/cm3). Do ceny povlaku se pak promítnou nákladenu a sublimaci MoO3 z elektrod. Další využití dy na spotřebu elektrické energie a povlakovací ochranných keramických povlaků ve sklářském sloučeniny. V úvahu je nutno vzít i rozptylový kužel průmyslu je směrováno na ochranu dávkovacích plazmově deponovaného prášku, jehož vrcholový plunžrů nebo tvarovek na tažení skleněných truúhel se v závislosti na konstrukčních úpravách apabic. Efektní jsou dekorační nebo protiskluzové ratury pohybuje kolem 15 °, resp. 0,053 sr. povlaky např. z čediče (basaltu). Jeho relativně Ekonomické je proto povlakování větších ploch, nízká teplota tání umožnuje připravit povlaky jak u málo rozměrných substrátů se projeví vysoké s hrubozrnným povrchem, tak ve formě hladké ztráty prostřikem mimo povlakovanou plochu. černé glazury, která byla již ověřena na betonoPetr Pokorný, Vlastimil Brožek vých tvarovkách hřbitovních staveb a skulptur. 23 4/2013 4/2013 TriboTechnika Typy olejov pre chladiace zariadenia Naftenické ropné oleje Naftenické ropné oleje sú stále najvýznamnejšou skupinou olejov pre kompresory chladiarenských zariadení pracujúcich s amoniakom ako chladivom, ako i pre zariadenia pracujúce s halogenovanými chladivami. Ako naftenické oleje označujeme tiež oleje, ktoré obsahujú prevažnú časť uhľovodíkov (viac ako 38 %) v naftenické väzbe X(N). Oleje pre chladiace kompresory na naftenickej báze majú spravidla veľmi nízky bod tuhnutia. Oblasti ich použitia zahrňujú zariadenia pracujúce s amoniakom (R 717) a halogenovanými chladivami v plne hermetických a polohermetických kompresoroch, pracujúcich pri teplotách odparovania do cca. - 50 °C. Používajú sa tiež pre mobilné klimatizačné zariadenia, klimatizačné jednotky autobusov a motorových vozidiel. Parafinické ropné oleje Ide o hlboko rafinované oleje pre chladiace kompresory na parafinickej báze s veľmi dobrou viskozitno-teplotnou závislosťou. Ako ropné oleje na parafinickej báze označujeme produkty, obsahujúce prevažne uhľovodíky s parafinickou väzbou (menej než 35 % v naftenickej väzbe). Oleje pre chladiace kompresory na parafinickej báze sú vzhľadom ku svojej výhodnej viskozitno-teplotnej závislosti odporúčané prednostne pre turbokompresory. Hranica použitia 24 parafinických a naftenických olejov nie je striktne stanovená a vhodnosť použitia oleja na mazanie kompresorov nie je možné odvodiť len z rozdelenia uhľovodíkov v aromatickej X(A), naftenickej X(N), prípadne parafinickej X(P) väzbe. Polosyntetické oleje Polosyntetické oleje pre chladiace kompresory sú zmesi tepelne vysoko stabilných alkylbenzénov a hlboko rafinovaných naftenických ropných olejov. Podiel alkylbenzénov výrazne zlepšuje tepelné vlastnosti a rozpustnosť sú odporúčané najmä pre zariadenia používajúce chladivo R 22 resp. prechodové chladivá (napr. 401 A/B naftenických zložiek, polosyntetické oleje, 402 A/B). Syntetické oleje alkylbenzénové Syntetické oleje pre chladiace kompresory na báze chemicky a termicky vysoko stabilných alkylbenzénov, ktoré sa už viac rokov používajú ako nízkotuhnúce oleje. Alkylbenzény sa stále častejšie používajú v hermeticky zvarovaných a hermeticky uzatvorených kompresoroch. Vykazujú veľmi dobrú rozpustnosť chladiva, sú tepelne vysoko stabilné a pri rozbehu kompresoru majú len nepatrný sklon k peneniu. Tvorba produktov starnutia oleja je minimalizovaná, prívod oleje pri nábehu kompresora je redukovaný. Použitím špeciálnych prísad proti opotrebovaniu je minimalizované opotrebovanie nových zariadení pri zábehu. Kompresor bude bezpečne a spoľahlivo chránený pred opotrebovaním i v oblasti zmiešaného trenia za extrémnych prevádzkových podmienok. Alkylbenzény majú veľký význam pri použití prechodových chladív „drop in“ (napr. R 401 A/B, R 402 A/B, zmesi R-22) a chladiva propán/izobután. Vzhľadom k tomu, že tieto oleje sú len nepatrne toxické, používajú sa hlavne v tepelných čerpadlách navrhovaných na ohrev úžitkovej vody. Syntetické oleje polyolesterové (POE) Mazivá na báze ropných olejov, alkylbenzénov alebo polyalfaolefínov, nie sú, prípadne sú len nedostatočne miešateľné s chladivami bez obsahu chlóru (napr. R 134a, R 404a, R 507). Preto boli vyvinuté oleje pre chladiace kompresory na báze syntetických polyolesterov, ktoré sú miešateľné s halogenovanými chladivami. Tieto oleje vykazujú vynika- TriboTechnika júcu tepelnú a chemickú stabilitu. Na základe montrealského protokolu z roku 1991 došlo postupne k zákazu používania halogenovaných chladív v chladiarenských zariadeniach. Od roku 1995 sa v nových zariadeniach môžu používať iba chladivá bez obsahu halogénov (Cl, F), preto sa zvýšil význam a spotreba syntetických olejov pre chladiace kompresory na báze esterov. Prednosti olejov na báze syntetických polyolesterov · vynikajúce mazacie vlastnosti, · vynikajúca rozpustnosť · bezpečné vracanie oleja z chladnej časti zariadenia, konštantný prenos tepla, · vysoký viskozitní index, dobrá viskozitnoteplotná závislosť a tým dostatočný mazací film pri vysokých teplotách, · veľmi dobrá termická a chemická stabilita i za prítomnosti chladiva, · vynikajúca tekutosť pri nízkych teplotách, · dlhá životnosť olejovej náplne, · znášanlivosť s bežnými tesniacimi materiálmi, ako napr. NBR, HNBR a inými. Polyolesterové oleje sú vhodné pre všetky typy chladiacích okruhov s chladivami R 134a, R 404 A/B, R 507, prípadne so zmesnými chladivami. K dispozícii sú oleje príslušných viskozitných tried pre piestové a skrutkové kompresory používané v priemyslových chladiarenských zariadeniach, klimatizačných jednotkách, ako i pre chladiacu techniku používanú v domácnostiach. Vždy je nutné dodržovať viskozitnú triedu oleja podľa predpisu výrobcu zariadenia. Polyolesterové oleje nachádzajú uplatnenie tiež pri použití prírodného chladiva CO2. Vyznačujú sa vysokou termickou stabilitou a dobrými mazacími vlastnosťami v atmosfére CO2. Ako všetky estery môžu aj esterové oleje pri styku s vodou v kompresoroch za prevádzkových podmienok podliehať hydrolýze. Z tohto dôvodu je nevyhnutné zamedziť, aby esterové oleje pri skladovaní, manipulácii a počas prevádzky chladiarenského zariadenia, mohli prijímať vzdušnú vlhkosť a vodu. Nové esterové oleje sú dodávané vysušené a plnené v dusíkovej atmosfére do plynotesných plechových obalov. Maximálny obsah vody je pod 50 ppm. Syntetické oleje polyglykolové Polyglykoly sú mimoriadne tepelne stabilné kvapaliny s vysokým VI, výbornými mazacími schopnosťami a nízkymi bodmi tuhnutia. Vzhľadom k ich polárnemu charakteru sú polyglykoly veľmi hygroskopické a táto vlastnosť musí byť pri manipulácii s týmto špeciálnym olejom vzatá na zreteľ. Preto sú oleje pre chladiace kompresory na báze polyglykolov dodávané hlboko vysušené a plnia sa do obalov v dusíkovej atmosfére. Polyglykoly nie sú s mazivami na báze ropných olejov, alkylbenzolov a esterov kompatibilné a miešateľné, prípadne len podmienečne. Toto musí byť zohľadnené pri plnení a údržbe zariadení, kedy je nevyhnutné striktne zamedziť ich zmiešaniu, prípadnej kontaminácii. Pri nedodržaní tohto opatrenia hrozí nebezpečenstvo korózie a tvorby gélu v kompresore (produkty reakcií medzi ropným olejem, vodou, polyglykolom a kovom). Syntetické oleje pre chladiace kompresory na báze polyglykolov sa používajú pre klimatizační jednotky motorových vozidiel plnené s chladivom R 134a, s ktorým sú miešateľné. Ďalšou oblasťou použitia polyglykolov sú priemyselné systémy s NH3, kde vykazujú veľmi dobrou rozpustnosť s chladivom. Syntetické oleje polyalfaolefínové Polyalfaolefíny (PAO) sa vyznačujú veľmi dobrou chemickou a termickou stabilitou, vynikajúcou viskozitne - teplotnou závislosťou, dobrými mazacími vlastnosťami, nízkymi stratami odparovaním a dobrou tekutosťou za studena. Sú určené pre použitie s chladivom Nh3. Vďaka zdravotnej nezávadnosti používaných typov nachádzajú uplatnenie v potravinárskych aplikáciách. Iné syntetické kvapaliny V mraziacich zariadeniach pri teplotách odparovania do –120 °C sa v minulosti používali syntetické kvapaliny na báze polyesterov kyseliny kremičitej. Pri nízkych teplotách nachádzali uplatnenie tiež produkty na báze nízkoviskózneho silikónového oleja (polydimetylsiloxany; PDMS). Tieto však väčšinou už nie sú na trhu k dispozícii. Nahradili ich nízkoviskózne esterové oleje. Záver Vzhľadom k výrazným zmenám v požiadavkách na chladivá, ku ktorým došlo v uplynulých rokoch sa veľmi zmenil i sortiment mazacích olejov, ktoré sa používajú pre chladiace a klimatizačné zariadenia a tepelné čerpadlá. Prejavuje sa to výrazným príklonom k syntetickým polyolesterovým olejom, ktoré vyhovujú i pre najnáročnejšie aplikácie používajúce CO2 ako prírodné chladivo. Miroslav Kačmár 25 4/2013 4/2013 TriboTechnika Možnosti kyselinovej rafinácie pri regenerácii opotrebovaných olejov Technologický postup kyselinovej rafinácie bol v minulosti s obľubou používaný na rafináciu olejových destilátov zo spracovania ropy, ako aj opotrebovaných mazacích olejov. Postupne začala byť vytláčaná modernejšími, efektívnejšími a účinnejšími rafinačnými postupmi selektívnej rafinácie chemickými činidlami a katalytickej hydrogenácie. Nevýhodou kyselinovej rafinácie v porovnaní s týmito procesmi je tvorba kyselinových smôl, ktoré sú klasifikované ako nebezpečný odpad. Na druhej strane je kyselinová rafinácia vhodná svojou flexibilitou výkonu a kvality najmä pre nízkokapacitné prevádzky a v prípade vyriešenia problematiky úpravy a zhodnotenia kyselinových smôl je možné jej opätovné uplatnenie v procese regenerácie opotrebovaných olejov. Výber z legislatívy V zmysle Zákona o odpadoch č. 223/2001 Z.z. je odpadový olej kategorizovaný ako nebezpečný odpad a akékoľvek ďalšie nakladanie s ním je umožnené iba v zmysle zákona. Časť technológie zhodnocovania odpadových olejov Držiteľ odpadových olejov je povinný ich odovzdať len subjektu, ktorý je držiteľom autorizácie na zhodnocovanie alebo zneškodňovanie olejov. V zmysle dokumentu EP „Waste Framework Direction“ z júna 2008 pre manažment a politiku spracovania olejov bola prijatá 5 kroková hierarchia podporovaných metód nakladania s odpadmi: 26 a) prevencia b) úprava pre opätovné použitie c) recyklácia d) energetické zhodnotenie e) zneškodnenie Hierarchia uprednostňuje recykláciu (regeneráciu, materiálové zhodnotenie) pred inými spracovaniami odpadových olejov. Nová rámcová smernica (2008/98/ES) zachováva povinnosť zabezpečiť zber odpadových olejov, ale bez uprednostňovania ich regenerácie zrušením povinnosti držiteľa odpadových olejov prednostne zabezpečiť ich zhodnotenie regeneráciou. Priorita regenerácie je na základe uvedeného ponechaná na rozhodnutie jednotlivých členských štátov. Vtedy možno obmedziť cezhraničné zásielky odpadových olejov zo svojho územia do spaľovní alebo zariadení na spoluspaľovanie odpadov. Legislatíva SR filozofiu tejto hierarchie prijala. Situácia na trhu s odpadovými olejmi v SR Údaje o trhu s opotrebovanými olejmi v SR, ako aj EÚ nie sú konzistentné, jednotlivé databázy poskytujú rôzne údaje, čo vyplýva z rôznych metodík získavania a spracovania údajov. Nie je ambíciou príspevku prezentovať štatistické údaje, ale poskytnúť kvalifikovaný odhad o trendoch vývoja trhu s odpadovými olejmi, o spotrebe mazív a potenciáli realizácie základových olejov na báze rerafinovaných opotrebovaných olejov v rámci SR. Triedenie zberu minerálnych odpadových olejov na priemyselné (zväčša svetlé) a automobilové (tmavé) je logisticky náročné a z dôvodu technologických možností spracovania neúčelné. Firmy zaoberajúce sa spra- TriboTechnika covaním odpadových olejov triedenie neuskutočňujú. Triedenie spočíva len v delení na rastlinné a minerálne oleje. Spracovanie odpadových olejov rastlinného pôvodu má svoje špecifiká, čo sa týka spôsobu a účelu a v technologických zariadeniach na spracovanie odpadových olejov minerálneho pôvodu sú nežiadúce. Vychádzal som z očakávaní spotreby mazacích olejov v SR na úrovni 45 - 50 kt/rok, potenciálu zberu bezvodých minerálnych odpadových olejov vhodných na regeneráciu v SR 15 -20 kt/rok a potenciálu predaja olejových rafinátov na báze regenerovaných olejov v SR a ČR 2 000 t/rok. jov využívajú existujúce nevyužité rafinačné kapacity, sklady a infraštruktúru. Firmy špecializované na spracovanie odpadových olejov používajú špecializované technológie na tieto účely. Účel použitia výstupov: Výstupy zo spracovania odpadových olejov môžu byť zamerané na výrobu olejov na energetické účely, prípadne na výrobu základových olejov. Typ odpadového oleja: V závislosti od pôvodu odpadového oleja môže byť olej priezračný, svetlej farby (transformátorové, turbínové, hydraulické oleje), alebo nepriezračný, tmavej farby (hlavne automobilové oleje). Pomer vyzbieraných odpadových automobilových olejov k vyzbieraným odpadovým priemyselným olejom je cca 74:26, čo podľa inej metodiky zodpovedá pomeru vyzbieraných tmavých ku svetlým opotrebovaným olejom cca 77:23 . Niektoré technológie môžu byť zamerané výlučne na spracovanie svetlých olejov (rafinácia kyselinou sírovou), moderné technológie spracúvajú zmesi svetlých odpadových olejov s tmavými. Potenciál vyprodukovaného množstva odpadových olejov v akčnom rádiu firmy: Závisí od vyspelosti ekonomiky štátu a jeho veľkosti, zavedenej legislatívy a praxe v zbieraní odpadových olejov. Vo vyspelých ekonomikách Európy sa spätne vyzbiera 30-50 % odpadových mazacích olejov uvedených na trh. Spracovanie odpadových olejov má svoje špecifiká vyplývajúce z ich zloženia. Splodiny oxidácie a teplotného namáhania oleja, kaly, karbón a jemne rozptýlené častice, ako aj kontaminanty (brzdová kvapalina, chladiace zmesi, estery z dieselového paliva) pevne viažu zvýšený obsah vody v oleji, ktorú je nevyhnutné spolu s uvedenými kontaminantmi pred ďalším spracovaním z oleja odstrániť. Vo svete existuje množstvo patentovaných procesov a technológií zameraných na spracovanie opotrebovaných olejov. V závislosti od hĺbky spracovania opotrebovaného oleja možno tieto procesy rozdeliť na sekvencie. Prvým krokom sú procesy zamerané na odstránenie vody a mechanických nečistôt kombináciou sedimentácie pri zvýšenej teplote a filtrácie (odstreďovania). Následným procesom je sušenie oleja na obsah vody pod 0,1 %. V rámci tohto procesu dochádza aj k odstráneniu prchavých uhľovodíkov z oleja. Na tieto procesy nadväzujú procesy zamerané na frakcionáciu vysušených odpadových olejov pri relatívne nízkych teplotách a hlbokom vákuu, termické, príp. propánové odasfaltovanie. Ďalším stupňom úpravy môžu byť rafinačné procesy (rafinácia chemickými činidlami, katalytická hydrogenačná rafinácia) a následná finalizácia kontaktovaním s rafinačnou hlinkou. Poradie jednotlivých sekvencií sa môže meniť. Čo sa týka kapacity spracovania, výrobné kapacity takýchto zariadení v Európe sa pohybujú od 20 000 do 230 000 t/rok. Dostupnosť technologického vybavenia: Rafinérie minerálnych olejov z ropy, ktoré majú vo svojom portfóliu aj spracovanie odpadových ole- Spracovanie odpadových olejov KONZEKO KONZEKO, spol. s r. o. Markušovce je firma s dlhoročnou tradíciou spracovania odpadových olejov Technológia spracovania odpadových olejov na základové oleje Aj keď opotrebovaný olej stratil schopnosť plniť svoju funkciu, čo sa týka jeho zloženia je veľmi podobný pôvodnému oleju. Chemické zmeny, ktoré nastali v procese expozície oleja v pracovných podmienkach stroja nie sú veľké. To predurčuje opotrebovaný olej ako potenciálny zdroj druhotnej suroviny pre výrobu základových olejov. Vhodnou voľbou kombinácie efektívnych technologických postupov je možné z opotrebovaného oleja vyrobiť základové oleje, ktoré svojimi fyzikálno-chemickými vlastnosťami a uhľovodíkovým zložením zodpovedajú kvalite základových olejov vyrobených konvenčnými technologickými postupmi z ropy. Voľba kombinácie technologických postupov spracovania opotrebovaných olejov závisí od mnohých faktorov: 27 4/2013 4/2013 TriboTechnika najmä z automobilového priemyslu. Je jedným z lídrov na slovenskom trhu v zbere a zhodnocovaní odpadových olejov. Na základe výsledkov te c h n o ló gi e. Pro j e k tova n á v ýrobná kapacita zariadenia je 5 400 t/rok pri FPD 6 500 h/rok. Kvalita jednotlivých frakcií je uvedená v tabuľke 1. V minulosti boli v rámci SR všetky vyzbierané odpadové oleje zhodnocované priamo, príp. odpadové Ukazovateľ kvality Destilát 2 Destlát 1 Destilačný zvyšok oleje zo separovaného Kin. viskozita pri 40 °C, mm2/s 6,79 26,88 258,0 zberu po úprave spočívaKin. viskozita pri 100 °C, mm2/s 2,03 4,88 27,43 júcej v odvodnení, odstráViskozitný index 86 103 není mechanických nečisObsah síry, %hm. 0,54 0,39 0,60 tôt a miešaní s kompoHustota pri 15 °C, kg/m3 868 867 898 nentmi ropného pôvodu na požadovanú kvalitu na Bod vzplanutia OK, °C 113 218 250 energetické účely. InštaBod tuhnutia,°C -24 -12 -32 lácia prezentovanej BAT Farba ISO 3,5 4 technológie v Konzeku Obsah vody, mg/kg 164 539 820 umožňuje podstatnú časť CCT, %hm. <0,010 <0,010 3,66 produkcie zo spracovania odpadových olejov realiMechanické nečistoty, %hm. 0,019 0,017 0,18 zovať na účely materiáloČíslo kyslosti, mg KOH /g 3,86 1,02 vého zhodnotenia. Časť Destilačná skúška: produkcie destilačného 193 Začiatok destilácie, °C 250 zvyšku sa realizuje ako 231 5 %obj., °C 345 Fluxačný olej na nastavo90 %obj., °C 391 404 vanie kvality bitúmenov, 95 %obj., °C 399 časť produkcie Destilátu 1 sa realizuje ako Procesný % obj., destilátu do 350 °C 62,3 5,6 olej. Podiel produkcie urče% obj., destilátu do 380 °C 83,7 36,7 nej na materiálové zhodVýhrevnosť, kJ/kg 43204 notenie je možné v súlade s požiadavkami 5-krokoTabuľka 1: Kvalita frakcií vej hierarchie zvýšiť regeneráciou destilátových frakcií zo spracovania odpafyzikálno-chemických meraní vykonaných na FCHPT STU v nedávnom období firma vyvinula, dových olejov na účely výroby základových olejov. inštalovala a do prevádzky uviedla nové zariadenie, spočívajúce vo filmovej vákuovej odparke Výsledky výskumu možností regenerácie a frakčnej destilácii. Súčasný technologický deolejovej frakcie z frakcionácie upraveného sign zariadenia spočíva v sedimentácii vody z oleodpadového oleja z technológie KONZEKO ja pri zvýšenej teplote, na ktorú nadväzuje po V roku 2011 KONZEKO získalo nenávratný finančný hrubej filtrácii proces dvojstupňového sušenia príspevok z operačného programu Výskum a vývoj oleja. V procese sušenia sa z oleja odstráni pre projekt „Priemyselný výskum zameraný na a ľahkoprchavé látky a vlhkosť oleja sa zníži materiálové zhodnotenie kvapalných odpadov na hodnotu obsahu vody pod 0,1 %. Vysušený olej najmä z automobilového priemyslu“. Ako partnersa po jemnej filtrácii vyhrieva vo filmovej odparke ská organizácia sa na realizácii projektu podieľa na destilačnú teplotu 300 °C a následne sa za FCHPT STU. Jedným zo špecifických cieľov projektu hlbokého vákua (abs. tlak 1 kPa) frakcionuje je „Optimalizácia spracovania kvapalných odpadov v náplňovej kolóne s organizovanou výplňou s dôrazom na ich materiálové využitie a obmedzena dve olejové frakcie a destilačný zvyšok, s výťažnie negatívnych dopadov na životné prostredie“. kami 5 % ľahká olejová frakcia (Destilát 2), Voľba rafinačného postupu: Výskum sme začali 65 % ťažká olejová frakcia (Destilát 1), 35 % destilačprieskumom kvality Destilátu 1 z frakcionácie upraný zvyšok. Zariadenie vyhovuje kritériám na BAT 28 TriboTechnika veného odpadového oleja, ako potenciálnej frakcie pre účely regenerácie na základový olej. Začali sme marketingový prieskum v oblasti predmetu výskumu. Cieľom marketingového prieskumu bolo preveriť vhodnosť kvality a úžitkových vlastností frakcií zo stávajúcej technológie Konzeko na ich použitie ako plnohodnotných základových olejov na výrobu mazacích olejov. Prieskum sa uskutočnil u tuzemských organizácií zaoberajúcimi sa výrobou mazacích olejov. Obdobne sme v rámci marketingového prieskumu v oblasti predmetu výskumu vyvinuli kompozície mazacích olejov pre nenáročné operácie mazania. Kompozície boli vyvinuté na báze destilátových frakcií z existujúcej technológie Konzeko. Vzorky olejov sme ponúkli na testovanie potenciálnym užívateľom za účelom získať spätnú väzbu pre hodnotenie ich úžitkových vlastností. Od hodnotiacich organizácií sme získali pripomienky k fyzikálno-chemickým ukazovateľom kvality a úžitkovým vlastnostiam poskytnutých vzoriek. Hodnotené vzorky sú potenciálne vhodné ako základové oleje, ako aj mazacie oleje pre použitie v nenáročných podmienkach mazania, po odstránení nasledovných nedostatkov: - charakteristický zápach - tmavá farba - vysoké číslo kyslosti, obsah síry, obsah mechanických nečistôt, conradssonov karbonizačný zvyšok - prítomnosť zvyškových degradovaných zušľachťujúcich prísad, oxidačných splodín degradácie oleja a kontaminantov, čo sa prejavuje identifikovaním existencie esterov, polyglykolov, polyizobuténových reťazcov, sulfonátov, karboxylátov a ditiofosfátov v poskytnutých vzorkách. Hodnotili sa aj vzorky mazacích olejov pre nenáročné pracovné podmienky mazania v režime stratového mazania. Úžitkové vlastnosti pripravených olejov boli vyhovujúce. Od hodnotiacich organizácií sme obdržali pripomienky k tmavej farbe vzoriek a výraznému charakteristickému zápachu olejov hlavne v uzavretých priestoroch. Tieto nedostatky požadovali odstrániť. Na základe získaných pripomienok sme pristúpili k voľbe a vývoju rafinačnej technológie vhodnej na odstránenie uvedených nedostatkov. Postupy používané v Konzeku na predúpravu opotrebovaného oleja spočívajúce v odvodnení, odstránení mechanických nečistôt, vysušení oleja, odflešovaní prchavých podielov, termickom deasfaltovaní a frakcionácii oleja pred samotnou rafináciou zodpovedajú konvenčným technologickým postupom. Na tieto postupy nadväzujú rafinačné postupy regenerácie oleja. Najbežnejšie sa používajú postupy rozpúšťadlovej rafinácie (solvent neutral), ako aj katalytickej hydrogenačnej rafinácie. Ako finálna technologická operácia sa používa adsorpčná rafinácia na bieliacich hlinkách, príp. iných adsorbentoch. Tieto technologické postupy sú vysoko efektívne a ich výstupmi sú základové oleje kvalitou porovnateľné so základovými olejmi na minerálnej báze vyrobenými rafináciou olejových destilátov zo spracovania ropy. V štátoch EÚ výrobné kapacity inštalovaných prevádzok využívajúcich tieto technologické postupy dosahujú 20 – 230 kt/ rok, pričom prevádzky s výrobnou kapacitou na úrovni 20 kt/rok, sú klasifikované ako malé prevádzky. Investičné náklady prevádzok s výrobnou kapacitou cca 100 kt/rok sa pohybujú v rozmedzí 15 – 40 mil. eur. Merné investičné náklady na jednotku výkonu s klesajúcou výrobnou kapacitou rastú. Z dôvodu nízkeho potenciálu zberu odpadových olejov v rámci SR a nízkeho potenciálu predaja vyprodukovaných základových olejov na trhu SR je realizácia výrobnej prevádzky uvedenej konfigurácie v podmienkach SR ekonomicky neuskutočniteľná. Rafinácia kyselinou sírovou: Z toho dôvodu sme pristúpili k výskumu regenerácie Destilátu 1 na báze rafinácie chemickými činidlami. Ako rafinačné činidlo sme zvolili kyselinu sírovú s koncentráciou 96 %. Rafinácia kyselinou sírovou sa v minulosti používala na rafináciu neparafinických, prip. odparafínovaných destilátov zo spracovania ropy na výrobu základových olejov. Taktiež sa používala a dodnes sa používa v rozvojových krajinách na rafináciu odpadových olejov. V prípade rafinácie destilátových frakcií zo spracovania odpadových olejov do kyselinovej vrstvy efektívne prechádzajú splodiny oxidačného a teplotného namáhania oleja, estery (zložka kompozície syntetického motorového oleja), glykoly (z kontaminácie oleja chladiacimi zmesami) a zvyšky aditívov. Najväčšou nevýhodou technologického postupu kyselinovej rafinácie je tvorba kyselinových smôl. Kyselinové smoly tvoria nebezpečný odpad, ktorý sa likviduje spoluspaľovaním v cementárenských peciach, alebo v spaľovniach nebezpečných odpadov. Úprava a zhodnotenie upravených kyselinových smôl tvorí neoddeliteľnú súčasť predmetu 29 4/2013 4/2013 TriboTechnika výskumu. Výhodou tohto technologického postupu je nízka investičná náročnosť aj pre nízkokapacitné prevádzky, vysoká flexibilita výkonu a kvality, nízke prevádzkové náklady, možnosť prevádzkovania v kontinuálnom, alebo vsádzkovom režime, resp. kombinácii obidvoch režimov. Kvalita rafinátov v súvise s použitým množstvom rafinačných činidiel je porovnateľná, príp. vyššia, ako kvalita selektívnych rafinátov. venčne používaných technológiách rafinácie odpadových olejov kyselinou sírovou. Tieto podmienky sú dokonca miernejšie, ako pri rafinačných postupoch rafinácie olejových destilátov zo spracovania ropy, čo umožňuje nižšiu spotrebu rafinačných činidiel, a tým aj nižšiu tvorbu odpadov a zvyšuje výťažnosť rafinátu. Návrh riešenia zhodnotenia kyselinových smôl a iných splodín rafinácie: kyselinové smoly sú svojím zložením zmesou najmä sulfónových kyselín rozpustených v kyselinovej vrstve, nezreagovanej kyseliny sírovej, vody a oleja strhnutého do kyselinovej vrstvy. Konzistenciou tvoria medovitú pastu čiernej farby, silne kyslej reakcie. Neutralizáciou koncentrovaným roztokom NaOH a dočistením vzniknú sodné soli (mydlá) vodorozpustných sulfónových kyselín, ktoré sú rozpustné v oleji, vynikajúco emulgujú vodu a nie sú korozívne. Spôsob ich Vývoj technologického postupu: Pri vývoji technologického postupu sme sa zamerali na sledovanie vplyvu množstva jednotlivých rafinačných činidiel, teploty, zdržnej doby a kombinácie uvedených vplyvov na účinnosť rafinačného postupu. Navrhnutý postup spočíva v rafinácii Destilátu 1 kyselinovou sírovou. Nasleduje sedimentácia a odpustenie kyselinových smôl. Neutrálny rafinát sa zneutralizuje vodným, príp. vodno-alkoholickým zriedeným roztokom NaOH. Nasleduje sedimentácia a odpustenie vzniknutých mydiel. Finálnou operáciou je adsorpčná rafinácia neutrálneho rafinátu aktivovanou hlinkou. Filtráciou, počas ktorej sa na filtri zachytí rafinačná hlinka, sa získa finálny rafinát. Návrh riešenia eliminácie tvorby odpadov: Mazacie oleje, ktoré tvoria podstatný podiel v zložení odpadových olejov sú komponované na báze kvalitných olejových rafinátov ropného pôvodu, syntetických olejov a balíkov prísad. Aj keď opotrebovaný olej stratil schopnosť plniť svoju funkciu, čo sa týka Fig. 1 porovnanie IČ spektier Destilátu 1 a rafinátov jeho zloženia je veľmi podobný pôvodnému oleju. Oproti konvenčne používaným postupom kyselinovej rafinácie odpadových olejov, ktoré sú zamerané na rafináciu samotného odpadového oleja, nami vyvíjané riešenie je zamerané na rafináciu olejového destilátu (Destilát 1), ktorý sa získava vo výťažku cca. 65 % v pomere k odpadovému oleju. V procese odvodnenia, filtrácie a sušenia sa olej zbaví mechanických nečistôt, vody a prchavých uhľovodíkov. V procese frakcionácie oleja do destilačného zvyšku prejde podstatná časť prísad Fig 2: Vzhľad výstupov z jednotlivých stupňov výrobného procesu. a kontaminantov. Destilát 1 teda stačí Zľava: Odpadový olej, Vysušený olej, Destilát 1, Rafinát D1 (5% H2SO4), iba rafinačne dočistiť za podstatne mierRafinát D1 (30 % H2SO4). nejších podmienok, ako v prípade kon- 30 TriboTechnika dočistenia a aplikácie bude predmetom ďalšieho točniteľnosti riešenia. Príspevok vznikol vďaka výskumu, v každom prípade uvedené riešenie podpore Operačného programu MŠ SR Výskum eliminuje tvorbu najnepríjemnejRafinát Rafinát Rafinát Destilát SN 100 OB 300 šieho odpadu. 2 % H2SO4, 3 % H2SO4, 5 % H2SO4, 1 MOL Ukrajina Sodné mydlá ole2 % RH 2 % RH 2 % RH j o roz p u s t nýc h 2 1,5 1 4 max. 1 max. 2,5 Farba sulfónových kyse0,025 0,025 0,025 1,02 max. 0,02 max. 0,03 TAN, lín sa bežne poumg KOH/g žívajú ako komcca. 0,7 cca. 0,4 cca. 0,1 cca. 1,1 Obsah ponenty balíkov esterov, % prísad do mo<0,1 <0,1 <0,1 TBN, torových olejov (inf.0,04) (inf. 0,00) mg KOH/g (inf. 0,07) a obrábacích kva0,23 0,20 0,17 0,39 max. 0,2 max. 0,86 Obsah palín. Ich potensíry, % ciálne zhodnotenie bude taktiež Tabuľka 2: Vplyv množstva rafinačných činidiel na kvalitu rafinátu predmetom ďalšieho výskumu. Odpadná rafinačná hlinka je beža vývoj, projektu „Priemyselný výskum zameraný ným odpadom z technológií adsorpčnej rafinácie na materiálové zhodnotenie kvapalných odpadov minerálnych olejov. Možnosti jej zhodnotenia najmä z automobilového priemyslu“. vidím v jej aplikácii ako minerálneho plniva bitúIng. Jozef Mráz menových zmesí, prípadne ako zložky tuhého paliKonzeko, spol. s r. o. va na báze alternatívnych surovín. Kvalita olejového rafinátu: Hodnoty základných fyzikálno-chemických ukazovateľov kvality vstupnej suroviny rafinácie Destilátu 1 zodpovedajú kvalite základových olejov zo spracovania ropy obdobnej viskozitnej triedy. Vplyv množstva rafinačných činidiel na kvalitu rafinátu je uvedený v tabuľke 2. Vplyv množstva rafinačných činidiel na účinnosť rafinácie zobrazuje IČ spektrum vzoriek rafinátov a Destilátu 1. Rozdiely sú zrejmé z obrázka 1. Záver Prezentované výsledky výskumu možností regenerácie odpadových olejov sú v tomto štádiu predbežné. Výskum bude pokračovať optimalizáciou parametrov technologického režimu rafinácie, so zameraním na dosiahnutie kvality rafinátu porovnateľnú s kvalitou základových olejov group1, minimalizáciu tvorby odpadov a prevádzkových nákladov. Bude pokračovať výskum zloženia a kvality olejových rafinátov. Taktiež bude pokračovať výskum hodnotenia kvality a zloženia vedľajších produktov z procesu so zameraním na hľadanie možností ich realizácie. Výskum bude ukončený návrhom technologického zariadenia regenerácie odpadových olejov a vypracovaním štúdie usku- KONZEKO, spol. s r.o. Areál NPZ 510 053 21 Markušovce tel./fax 053/ 44 99 115, 053/ 44 99 315 e-mail: [email protected] www.konzeko.sk 31 4/2013 4/2013 TriboTechnika Mazaná kluzná ložiska v extrémních podmínkách Většina zařízení, používaných ve stavebnictví (bagry, rypadla, nakladače) a v zemědělství, je vystavovaná náročným pracovním podmínkám, vyplývajícím z agresivního prostředí a rovněž z narůstajících nároků zákazníků v parametrech produktivity a efektivnosti. Vysokému dynamickému zatížení jsou vystavované zvláště určité mechanické spoje, tvořené sestavami hřídel / kluzné ložisko (většinou pod oscilačním pohybem), a to při rázovém namáhání a v otěrovém a korozivním prostředí. Navíc k těmto tradičně drsným pracovním podmínkám mohou dnes pro terénní zařízení vzrůstat nároky na prodloužení mazacích intervalů (a tím na snížení spotřeby Přehled a popis nebo typy vzniku poruch, působících na mechanické spoje Náročné pracovní podmínky, působící na sestavy ložisko / hřídel v průmyslu těžkých strojních zařízení, vedou k různým typům poruch, které ovšem mohou vznikat i souběžně. Projev jednotlivého typu poruchy záleží na podstatě zatížení a na technologii ložiska. Adhezivní opotřebení Adhezivní opotřebení a jeho extrémní následek ve formě zadření mezi hřídelí a ložiskem je nejvíce obávaným jevem, protože vede k zablokování mechanického spoje. K zadření častěji dochází zavařením dvou třecích částí v důsledku uvolňování tepla v průběhu tření. Tento typ poruchy je hlavně způsobený zahřátím dotykových ploch v důsledku nahromadění třecí energie a sklonem dvou protilehlých materiálů k vytváření mikroskopických a makroskopických svarů. maziva), zvláště při přísnějších požadavcích na ochranu životního prostředí a na snadnější údržbu. Následkem toho klasická konstrukce ložiska dosahuje svoje hranice na základě životnosti a požadavků na mazání. Cílem tohoto sdělení je především poskytnutí přehledu o různých způsobech vzniku poruch kluzných ložisek, vystavených krutým podmínkám na stavebních a na zemědělských strojích. Podle toho se navrhují parametry „ideálního” ložiska. Na tomto profilu se potom zavádí inovativní koncepce ložiska. 32 Opotřebení v důsledku mechanického namáhání Tento typ poruchy je podporovaný opakovaným vysokým zatěžováním, přenášeným na ložisko. Tření (tedy tečnové namáhání, směrující proti vzájemnému pohybu mezi hřídelí a jejím ložiskem) a normální (kolmé) zatížení, přenášené na ložisko, vytvářejí hlavně tlakové namáhání na povrchu a v jeho blízkosti a dále podpovrchové střihové namáhání. To může vést ke vzniku prasklin a případně k odlučování částí povrchu. Abrazivní opotřebení Některé spoje na zemědělských nebo na stavebních zařízeních jsou vystavené působení abrazivních částic jako je písek, prachy, a tak dále. Abraze vede k rychlému opotřebení ložiska a k pravděpodobnému opotřebení hřídele především v tom TriboTechnika případě, pokud se tvrdé částečky usadí v měkkém povrchu ložiska. Porucha v důsledku rázového zatížení U výrobků pro stavebnictví a zemědělství jsou spoje často vystavené rázovému namáhání, které může vést k poruše na základě iniciace a šíření trhlin v materiálu s omezenou houževnatostí. Rázy a přetížení mohou způsobovat plastické deformace, potom musí ložisková technika vykazovat vysokou houževnatost v jádře. Koroze Navíc k mechanickým a tribologickým požadavkům může při degradaci parametrů ložisek v zemědělských a stavebních zařízeních hrát aktivní roli i koroze (tribologická koroze, blokování, korozní částečky a tak dále). Ovšem nejobvyklejší korozní napadání je způsobované vlhkostí a solí v okolním prostředí, a z toho důvodu by mělo ideální ložisko vykazovat vysokou odolnost k tomuto typu koroze. Pro zvládnutí drsných provozních podmínek a pro omezení spotřeby mazacího tuku musí technologie ložisek kombinovat v co největší míře následující charakteristické vlastnosti : - nízký součinitel tření, - snadné odvádění třecí energie, - schopnost pro udržování maziva v dotykové zóně, - dobrá třecí kompatibilita s příslušnou hřídelí, - vysoké mechanické charakteristiky jádra (mez kluzu, bod zlomu, pevnost v tlaku a houževnatost), - vysoká tvrdost povrchu a vysoké mechanické charakteristiky, - dobrá odolnost proti korozi. Popis nové technologie ložisek Jako materiál jádra pro toto nové ložisko byla zvolena ocel, protože má výhodnou nízkou cenu a poskytuje vysoké mechanické parametry (mez kluzu, houževnatost a tvrdost). Hlavní nevýhodu oceli jako ložiskového materiálu představují ovšem vlastnosti jejího povrchu. Frikční kompatibilita oceli k ocelové hřídeli je špatná. Důsledkem toho je požadavek na průběžné mazání pro zachování správných funkčních schopností ložiska. Kromě toho je nedostatečná i protikorozní odolnost oceli. Pro vyloučení těchto nevýhod při použití oceli se u nové technologie ložisek používá ocel jako materiál jádra v kombinaci s kompozitním ošetřením povrchu spolu se specifickou topografií povrchu jako „poskytovatele“ povrchových vlastností. To nabízí možnosti spojení vysokých mechanických parametrů povrchu (tvrdost, odolnost proti únavě a houževnatost) s dobrými třecími vlastnostmi (odolnost proti zadření a vlastní mazání). Proto se při nové Nová technologie pouzder technologii ložisek používá k výrobě speciální legovaná ocel s určitými speciálními zásobníky maziva na vnitřním průměru. Ložisko se potom zpracovává pomocí chemicko-tepelného difúzního povrchového postupu. Difúzní prvky a ocelová kompozice se volí pro vytvoření kovové fáze, ve které se kombinuje vysoká tvrdost povrchu, vysoká pevnost v tlaku a správná hloubka difúze. Nakonec se aplikuje dokončující samomazná povrchová úprava, tvořená polymerickou matricí obsahující dispergované částečky pevného maziva. Tato úprava poskytuje solidní mazací vlastnosti (nízkou hodnotu součinitele tření), dobré uložení povrchu a dobré záběhové vlastnosti. Porovnání nové technologie s ostatními technologiemi Závěr Použití takové topografie povrchu s kompozitním ošetřením povrchu umožňuje dosažení nejlepších parametrů na základě odolnosti proti opotřebení. Zaváděná technologie rovněž přináší vynikající protikorozní odolnost a odolnost proti abrazi. Proto je tato technologie velmi vhodná pro drsné pracovní podmínky, očekávané u stavebních a zemědělských zařízení. Potenciální výhody představuje zvýšená doba životnosti ložiska, omezená potřeba mazání a omezená potřeba údržby. Ing. Jan Gerstenberger 33 4/2013 4/2013 TriboTechnika Bílé otěruvzdorné litiny Bílé litiny se často používají pro součásti pracující v podmínkách intenzivního opotřebení částicemi. V současnosti vyráběné bílé litiny lze podle EN 12513 rozdělit do 3 základních skupin: - Nelegované nebo málo legované litiny - Legované litiny na bázi Ni a Cr (Ni-Hard 1 až 4) - Vysokolegované chromové litiny (11 až 28 % Cr + další legující prvky Ni, Mo, Cu) Nelegované bílé litiny se používají pro odlitky, které mají odolávat abrazivnímu a erozivnímu účinku minerálních částic. Základními fázemi v jejich struktuře jsou tvrdý karbid Fe3C (cementit) a relativně měkký perlit nebo ferit. Označení litiny GJN-HV350 GJN-HV520 GJN-HV520 GJN-HV600 GJN-HV600 (XCr11) ENJN2019 JN2029 JN2029 JN2049 JN3019 Min. tvrdost (HV) 350 520 550 600 600 GJN-HV600 (XCr14) JN3029 600 GJN-HV600 (XCr18) JN3039 600 GJN-HV600 (XCr23) JN3049 600 je významně nižší. Podíl karbidových fází je jedním z hlavních faktorů, které určují otěruvzdornost, pevnost a další vlastnosti bílých litin. U bílých litin s karbidy typu (Fe,Cr)3C se jejich tvrdost se pohybuje v rozmezí 350 – 500 HV. Později se začali používat legury do bílých litin, což vedlo k vývoji martenzitických bílých litin, ve kterých perlitická nebo feritická matrice byla nahrazena martenzitem a zbytkovým austenitem. Při vhodném složení bílé litiny se vytváří směs martenzitu a austenitu již při ochlazování odlitků ve formě nebo na vzduchu. Dobře známé litiny jsou Ni-Hardy (typu 1 nebo 2), které jsou v principu křemíkové bílé litiny legované 3 – 5 % Ni a 1 – 3,5 % Cr. Různým tepelným zpracováním se snižuje vnitřní pnutí nebo transformuje zbytkový austenit na martenzit nebo dolní bainit. Obvykle se bílé litiny typu NiHard popouští na 275 °C/10-12h/vzd. Mikrostruk- Chemické složení (%) C Si 2,4-3,9 0,4-1,5 2,5-3 Max. 0,8 3-3,6 Max. 0,8 2,5-3,5 1,5-2,5 >1,8-2,4 1 2,4-3,2 3,2-3,6 >1,8-2,4 1 2,4-3,2 3,2-3,6 >1,8-2,4 1 2,4-3,2 3,2-3,6 >1,8-2,4 1 2,4-3,2 3,2-3,6 Mn 0,2-1 Max. 0,8 Max. 0,8 0,3-0,8 0,5-1,5 Cr 1,5-3 1,5-3 8-10 11-14 Ni 3-5,5 3-5,5 4,5-6,5 Max. 2 Mo Max. 3 Cu Max 1,2 0,5-1,5 14-18 Max. 2 Max. 3 Max 1,2 0,5-1,5 18-23 Max. 2 Max. 3 Max 1,2 0,5-1,5 23-28 Max. 2 Max. 3 Max 1,2 Tab. Chemické složení bílých otěruvzdorných litin podle EN 12513 Nelegované nebo nízkolegované bílé litiny se v některých případech používají dodnes, protože jsou laciné, i když jejich odolnost v porovnání s legovanými bílými litinami 34 tura se po odlití skládá z martenzitu, dendritů austenitu a ledeburitického eutektika. Při popouštění se martenzit částečně popouští, ale část zbytkového austenitu se transformuje na velmi jemný martenzit. Podíl karbidů M3C závisí na obsa- TriboTechnika hu uhlíku. Modifikací těchto martenzitických litin je litina Ni-Hard 4, která má vyšší obsah Cr (8 - 10 %) a Ni (4 - 6 %). Má větší houževnatost než ostatní Cr-Ni bílé litiny. Další skupinu tvoří chromové bílé litiny, které mají 20 – 40 objemových % komplexních karbidů M7C3 v matrici složené z martenzitu, bainitu, austenitu a sekundárních karbidů (viz obr. 1). Minimální tvrdost mají kolem 600 HV. Velký objemový podíl primárních nebo eutektických karbidů v jejich Obr.1 Mikrostruktura bílé chromové litiny Cr27Mo (zvětšení 500x). mikrostrukturách zajišťuje vysokou tvrdost potřebnou pro odolnost proti erozivnímu účinku částic. Mikrostruktura kovové matrice je závislá na obsahu legujících přísad a na tepelném zpracování. Musí zajistit správnou rovnováhu mezi odolností proti opotřebení a houževnatostí potřebnou pro odolnost proti opakovaným nárazům. Mikrostruktura, která je tvořena heterogenní směsí tvrdých karbidů a pevné houževnaté kovové matrice (martenzit, austenit) má vysokou odolnost materiálů proti abrazivnímu a erozivnímu účinku částic. Typ a objemový podíl karbidů ve struktuře i charakter a podíl jednotlivých fází v matrici určují odolnost proti opotřebení částicemi. U chromových bílých litin typ i morfologie karbidů jsou dány podmínkami krystalizace a chemickým složením. Tepelným zpracováním lze měnit pouze kovovou matrici, případně morfologií sekundárních karbidů. Vysoký obsah chrómu v litinách zvyšuje také jejich korozní odolnost. U chromových bílých litin měněním chemického složení a tepelného zpracování se mohou jejich vlastnosti - houževnatost a odolnost proti opotřebení částicemi - nastavit podle potřeby různých aplikací. Chromové bílé litiny pro všeobecné pou- žití obsahují 23 – 28 % Cr a až do 1,5 % Mo. Přísada Mo zabraňuje perlitické transformaci a zajišťuje maximální tvrdost. Je proto vhodné legovat chromové litiny vždy Mo. Chromové bílé litiny se též legují Ni a Cu do 1 %. I když maximální docílená tvrdost není tak vysoká jako u Cr-Mo bílých litin, používají se tyto litiny s úspěchem v případech kombinovaného účinku opotřebení částicemi a korozního působení okolního prostředí. Chromomolybdenové litiny obsahují 11 – 23 % Cr Obr. 2 Mikrostruktura bílé Cr15Mo2 litiny (zvětšení 500x) a do 3,5 % Mo, mohou se používat v litém stavu s matricí austenitickou nebo austenickomartenzitickou nebo tepelně zpracované s matricí martenzitickou s malým podílem zbytkového austenitu pro maximální otěruvzdornost a houževnatost (viz obr. 2). V porovnání s méně legovanými Ni-Cr bílými litinami mají vyšší tvrdost karbidů M7C3 a mohou být tepelně zpracované pro dosažení vyšší tvrdosti odlitků. Legováním Mo, rovněž Ni a Cu se zabraňuje tvorbě perlitu u větších tlouštěk stěn odlitků a zajišťuje se tím maximální tvrdost. Obecně platí, že s rostoucím podílem karbidů M7C3 ve struktuře kalených bílých litin roste odolnost proti abrazivnímu a erozivnímu opotřebení. Jemnější mikrostruktura Cr bílé litiny, kdy je menší vzdálenost mezi karbidy, má efektivnější ochranný efekt karbidů. Hrubé primární karbidy sice umožňují dosažení maximálních tvrdostí (> 65 HRC), ale výrazně zhoršují houževnatost a také se snadněji porušují při dopadu tvrdých částic. Proto u odlitků odlévaných do písku jsou nežádoucí. Při odlévání nadeutektických chromových litin do kovových forem lze tyto primární karbidy zjemnit a usměrnit jejich krystalizaci. Text: Jan Suchánek 35 4/2013 4/2013 TriboTechnika Dynamický olejový systém Zatímco obvyklá měrná jednotka pro vyjádření obsahu vlhkosti v kapalinách je ppm, aktivita vody aw vypovídá více. Přímé měření vlhkosti v oleji je nezbytné při provádění komplexní údržby olejových transformátorů. Náklady na údržbu v jednotkách výkonových turbín, papírenských strojů a továrních strojů, které používají mazací oleje, jsou nižší při pravidelném monitorování obsahu vody v oleji. Každá kapalina má schopnost držet jisté množství rozpuštěné vody. Maximální množství vody, která daná tekutina může pojmout, je bod nasycení. Jakmile tekutina dosáhne bodu nasycení, každá dodatečná voda se vyloučí jako volná voda a vytvoří zřetelnou vrstvu. Většina olejů má menší hustotu než voda, proto se vodní vrstva obvykle usadí pod olejem. Olejový bod nasycení záleží na různých faktorech, jak na základním složení oleje(minerální nebo syntetický), tak i na druhu a množství příměsí, emulgátorů a okysličovadel. Bez ohledu na tyto počáteční rozdíly ve složení se bod nasycení oleje mění během provozu. Dva hlavní faktory, které ovlivňují olejový bod nasycení a stárnutí oleje, jsou kolísání teploty a vytvoření nových látek jako následek chemických reakcí uvnitř hydraulického systému. Tradiční měrná jednotka kvantifikující obsah vody v oleji jsou částice na milion (ppm). Jaký má význam měření ppm? Samozřejmě, ppm je absolutní parametr vlhkosti, který popisuje poměr vody v oleji. Objemový: 1 ppm (objem) voda = 1 ml vody/ 1 000 000 ml oleje nebo 36 Hmotnostní: 1 ppm (hmotnost) vody = 1 g vody/1 000 000 g oleje. Aktivním měřením ppm úrovně vody v oleji může být stanoveno absolutní množství vody. Avšak, měření ppm má jedno významnější omezení nevypovídá o žádné změně bodu nasycení oleje. Jinými slovy, v dynamickém olejovém systému s kolísavým bodem nasycení měření ppm neposkytuje žádné upozornění na to, jak blízko je úroveň vlhkosti od bodu nasycení oleje. Ke kritickému stavu dochází tehdy, když se obsah vody blíží olejovému bodu nasycení a vytvoří se volná voda, která je ničivá pro téměř všechny olejové aplikace. Pro vysvětlení této koncepce uvažujme o oleji, který snáší snížení teploty o 100 °F. Bod nasycení oleje při 180 °F (82 °C) je 5 000 ppm. Množství vody v tomto oleji je 2 000 ppm. To znamená, že olej může pojmout dalších 3 000 ppm vody než se stane nasyceným. Toto je mezní hodnota k bodu nasycení. Při snížení teploty oleje na 80 °F (27 °C), se bod nasycení oleje sníží na 3 000 ppm. Poznámka: množství vody v oleji se nezměnilo (stále 2 000 ppm), avšak záloha k bodu nasycení klesla na 1 000 ppm. Jestliže podle tohoto scénáře operátor změří ppm, neuvidí žádnou změnu v množství přítomné vody (2 000 ppm), třebaže se výrazně posune hranice bodu nasycení a vznikne větší riziko utvoření volné vody. Co by se stalo, kdyby po jednom roce z důvodu zestárnutí oleje došlo ke snížení bodu nasycení dále k 1 500 ppm? V tomto scénáři již není záloha, obsah vody je nyní vyšší než bod nasycení. Operátor by i tentokrát přečetl hodnotu obsahu vody 2 000 ppm navzdory skutečnosti, že bod nasycení nyní klesl na 1 500 ppm, což má za následek 500 ppm volné vody. Graficky je příklad znázorňen na obr. 1. Poskytování pravdivých údajů Měřením aktivity vody místo ppm se uživatel může vyvarovat nejistoty výše uvedeného problému. Co TriboTechnika Voda v oleji! mickém olejovém systému (například, mazací olej) změní. Stárnutím tekutiny (oleje) dochází v důsledku chemických reakcí ke změnám ve složení, které ovlivní nejen bod nasycení, ale také vztah k aw. Na obr. 2 je tento jev v obrazové formě. Nezávislé na kapalině V současnosti je dostupných mnoho různých metod pro měření vlhkosti v oleji. Tato metoda Obr. 1: Dynamika obsahu vody v oleji je aktivita vody (aw)? Je to množství vody v substanci, vztažené k celkovému množství vody, kterou může substance pojmout a matematický výpočet je aw = p / p0 kde: p = parciální tlak vody v substanci nad materiálem p0 = nasycený tlak vodní páry čisté vody při stejné teplotě V ukázce se aw mění jako funkce bodu nasycení (p0, jmenovatel). Hodnota aw se bude také měnit jako funkce aktuálního obsahu vody v oleji (voda vstupující do oleje nebo vystupující z oleje). Jinými slovy, aw bude vždy poskytovat pravdivé údaje o bodu nasycení. I když je možné odvodit souvztažnost mezi aw a ppm pro jakýkoliv olej, platnost tohoto vztahu se během životnosti v dyna- Obr. 2: Závislost mezi aw a bodem nasycení oleje vodou u nového a již použitého oleje používá měření změny kapacity senzoru, ke které dochází při absorbování vlhkosti. Tento senzor je kondenzátor sestávající ze dvou elektrod s dielektrikem uprostřed. Dielektrikum pohlcuje nebo uvolňuje molekuly vody a při změně permitivity se mění kapacitní reaktance čidla. Aktivita vody je úměrná množství pohlcené vlhkosti. Mezi výhody této technologie patří možnost 37 4/2013 4/2013 TriboTechnika přímé instalace, rychlý čas odezvy a dobrá chemická odolnost pro široký okruh kapalin. Měření touto přímou technologií je vhodné pro široký okruh aplikací: hydraulické systémy, papírenské stroje, mazání turbín, olejové transformátory, provozovny na úpravu olejů. V mnoha provozech se dnes používá nějaký diagnostický program pro předcházení prostojů a k prodloužení životnosti zařízení. Přímé a nepřetržité měření vlhkosti v oleji se stává nedílnou součástí těchto diagnostických programů. Zatímco tradiční měrná jednotka vyjadřující obsah vlhkosti v kapalinách byly ppm, měření aw nabízí komlexnější obraz o stavu oleje. 1. Hodnota aw vždy indikuje riziko výskytu volné vody v systému. 2. S tím, jak se zvyšuje nebo snižuje bod nasycení z jakýkoliv důvodů (například., teplota, stáří, změna fyzikálních vlastností), aw přesně vyjadřuje novou hodnotu nasycení. 3. Hodnota aw je při měření nezávislá na kapalině. Protože aw platí pro všechny kapaliny a pevné látky, může být použito všeobecně pro všechny látky bez ohledu na chemické složení nebo fyzikální vlastnosti. Prevencia V súčasnosti je technická diagnostika kľúčovým nástrojom na sledovanie technického stavu objektu a jedným z rozhodujúcich nástrojov pre údržbu. Na zabezpečovanie spoľahlivosti prispieva rozvoj metód a ich integrácia v rámci multiparametrického prístupu. Klasické prírodovedecké prístupy vychádzajú z teórie, že fyzikálne procesy sa dajú vopred vypočítať. Poznatky klasickej fyziky platia len pri konkrétnych presne definovaných podmienkach, pri iných, meniacich sa platia iné. Aj metóda použitá pri určitom experimente vykresľuje jeho predmet a zachytáva len určitý aspekt veci. Napríklad klasickým mikroskopom sa vidí málo, ale viac ako voľným okom. Veda poznania sa zakladá na hĺbke, nie na povrchnosti. Do jednotlivých odvetví priemyslu sa neustále zavádzajú nové stroje a zariadenia, na ktoré sú kladené vyššie a vyššie požiadavky. V posledných desaťročiach došlo k významným zmenám v technológiách, ktoré sa stávajú prístupRychle vpřed On-line monitorování vlhkosti v oleji je důležité pro nejšie pre širší okruh odborníkov v priemyselnej zamezení nákladné poruchy a neplánovaného pros- praxi. Objektivita poznania je poznačená stopami toje. Měřením vody v oleji v jednotkách ppm nelze použitých metód. Prírodovedecké metódy spočíodhadnout, jak se mění bod nasycení oleje v systé- vajú v meraní. Pri hľadaní riešenia nestačia len mu. Voda v mazacím oleji jednak zhoršuje mazací merania a čísla, ale aj určitá úroveň intuície a myslenia. Myšlienky nemožno vyjadriť číselne. schopnosti oleje a jednak způsobuje korozi strojů. Teória technickej diagnostiky musí ponechať otvorené dvere viacerým cestám a metódam poznania. Vlhkost v plynech a tekutinách Po mnoho let vědci a laboranti obvykle určovali Pri kvantifikovaní spoľahlivosti sa používajú obsah vlhkosti v laboratoři ohříváním vzorku a vývýpočty ukazovateľov spoľahlivosti ako napríklad: počtem ztráty hmotnosti odpařené vody. Je to stále - pravdepodobnosť bezporuchovej prevádzky ještě platná metoda, ale nepochybně má své hranice, nejvíce je problematická přítomnost nestálého t R(t1 , t2 ) = R(t2 ) + R(t2 t)2(t)dt ò materiálu. Pro přesná měření tuto metodu ne0 můžeme používat. Tato analytická metoda je také - stredná doba do poruchy velmi zdlouhavá. Další přesnou a citlivou analytickou metodou měření vlhkosti ve vzorku kapaliny celková doba prevádzky MTTF = (nebo plynu) je titrace podle Karl Fischera (roztok kF kysličníku siřičitého, jodu a pyridinu v metylalkoholu). Některé analyzátory v průmyslovém procesu - stredná doba prevádzky medzi poruchami měří kapacitní reaktanci, používají optická vlákna, infračervené záření. Jiné analyzují průběh proudu Ak je o systém (objekt) dobre postarané, znižujú sa v trubici (mikrovlny). Většina analyzátorů vyžaduje náklady na prevádzku, znižuje sa spotrebovaná nějakou variantu vzorkovacího systému. energia na pohon, a tým aj na údržbu. Steven Jiroutek a Nicholas Sheble 1 38 TriboTechnika - cesta k spoľahlivosti Optimalizácia preventívnej údržby sa zaoberá: - najohrozenejšie prvky, - najrizikovejšie poruchy, - najdôležitejšie prvky, - prvky, ktoré môžu mať za následok odstavenie celého systému. Optimálna preventívna starostlivosť je taká, pri ktorej sa hľadá okamih (alebo meraná hodnota), diagnostického signálu, kedy sa dosahujú minimálne náklady na chod daného objektu. Ekonomické dopady pri nesprávne nastavenej údržbe. A, ak je údržba vykonaná v krátkych časových intervaloch, vyskytuje sa málo porúch, nízke výpadky v dôsledku neočakávaných situácií, straty sú nízke, ale preventívne opatrenia zaťažujú prevádzkové náklady. B, ak je údržba vykonávaná v dlhých časových intervaloch, riziko z náhlych odstavení sa zvyšuje a náklady sú vyššie, čo je ďalší extrém nastavenia preventívnej údržby. Z vyššie uvedených extrémnych podmienok treba pohľadať optimálnu hodnotu intervalu preventívnej údržby. Vzťah pre priemerné jednotkové náklady je: No + Z h F(t p ) + N po(t p ) + N pd (t p ) u(t p ) = t(t p ) V čitateli zlomku sa počíta s nákladmi na preventívnu údržbu, stratami spôsobenými poruchou, kumulatívnymi nákladmi na prevádzku vyvolanými opotrebením a diagnostikou. Diagnostická údržba využíva výsledky diagnostických meraní a skúšok. Priebežne sa sledujú jednotlivé prvky, ktorých rozsah je závislý od sledovaného objektu a podmienok, v ktorých pracuje. Okrem tzv. bežných a očakávaných porúch sa stretávame s termínom„skrytá porucha“, ktoré sú v skutočnosti spôsobené nedostatočnými predchádzajúcimi informáciami o systéme. Príkladom môže byť porucha spôsobená kombináciou hardvéru a softvéru. Spokojný zákazník Pod dobrým menom výrobku sa skrýva výrobca a od neho závisí spokojnosť zákazníka. Kedy je však zákazník naozaj spokojný? Samozrejme vte- dy, ak sú splnené jeho požiadavky, ako napríklad: a) výkonnosť zariadenia ( aj jeho spoľahlivosť), b) náklady spojené s prevádzkou i údržbou, c) servisné služby pre výrobok sú zabezpečené, d) kvalita. Základnými znakmi kvality výrobku sú bezpečnosť, životnosť, bezporuchovosť, udržiavateľnosť, údržba a pohotovosť. Kritériá závisia aj od druhu výrobku. Preto, ak sa rozhoduje o budúcom zariadení, prirodzene dôležitým faktorom sú zriaďovacie náklady. Treba však brať do úvahy aj potrebu nasledujúcich nákladov počas celého životného cyklu výrobku. Vyššia bezporuchovosť či ľahko udržiavateľný výrobok môže niekoľkonásobne a rýchlo vrátiť investované prostriedky do preventívnej údržby. Preto je nutné vykonať ekonomickú analýzu na posúdenie nákladov v celom životnom cykle stroja či zariadenua. Hlavný dôvod výšky nákladov je energia spojená s prevádzkou a s údržbou spojená porucha. Treba si uvedomiť, že poruchu môže spôsobiť vonkajšia či vnútorná príčina. Vonkajšou príčinou sú zlé prevádzkové parametre narúšajúce prevádzku objektu. Vnútorné sú spojené už s predvýrobnou etapou, s konštrukciou, návrhom výrobku či jeho chybnou výrobou. Aby sme poruchám predišli a čo najrýchlejšie ich odstránili, treba ich najskôr poznať. Veľkým prínosom je znalosť príčiny poruchy, ktorá môže byť: - porucha návrhu objektu, - porucha z dôvodu chybnej výroby, - porucha z dôvodu extrémneho namáhania, preťaženie v prevádzke, - časové opotrebenie, degradácia, - porucha z dôvodu nesprávnej starostlivosti o zariadenia, - porucha, ktorej príčina nie je známa. Následky porúch môžu mať vratný, ale aj nevratný proces. V každom prípade však majú za následok zníženie životnosti zariadenia, výrobku, objektu. Práve tu je priestor na prevenciu, s ktorou je nevyhnutne spätá technická diagnostika. Meraniami diagnostiky sa získajú výsledky na stanovenie a overenie spoľahlivosti. Viera Peťková 39 4/2013 4/2013 TriboTechnika Motorová paliva a biopaliva Z hlediska objemu výroby jakož i z hlediska potenciálních dopadů na životní prostředí jsou nejvýznamnější skupinou rafinérských výrobků motorová paliva. Obsah síry ve všech vyráběných a na trhu nabízených motorových palivech vyhovuje požadavkům na bezsirná paliva, tj. paliva obsahující méně než 10 mg/kg síry. 40 Motorová vozidla lze na pozemních komunikacích provozovat pouze na motorová paliva, která jsou k jejich provozu schválená hmotách č. 311/2006 Sb., v platném znění. Všechna motorová paliva dostupná na trhu musí odpovídat příslušným českým technickým normám. Informace o tom, jaké normě dané palivo odpoví- podle zákona o podmínkách provozu vozidel na pozemních komunikacích č. 56/2001 Sb., v platném znění. Prodej a výdej pohonných hmot musí být v souladu se zákonem o pohonných dá, musí být umístěna na každém výdejním stojanu nebo pistoli. U čerpacích stanic se v praxi často můžeme setkat s názvy paliv odlišnými od níže uvedených. Jedná se obvykle o tzv. prémiová paliva, kterými se chtějí odlišit jednotliví prodejci a obvykle mají pomocí TriboTechnika vhodných přísad vylepšené vybrané užitné vlastnosti nad rámec požadavků příslušné normy. I u těchto motorových paliv však musí být informace o odpovídající základní české technické normě uvedena. Na trhu se mžeme setkat s kapalnými motorovými palivy určenými pro zážehové motory (automobilové benziny), pro vznětové motory (motorové nafty)a s plynnými motorovými palivy. Autobenzíny Bezolovnaté automobilové benzíny jsou směsi uhlovodíků vroucí v rozmezí 20 až 215 °C získané z ropy destilací a dalšími zušlechťujícími technologickými postupy. Mohou obsahovat přísady zvyšující užitné vlastnosti jako např. kyslíkaté složky, detergentní, antidetonační, antioxidační aj. přísady. Obsahují bioetanol v koncentraci do 5 % objemových a ethery do 15 % objemových; přitom celkový obsah kyslíku nesmí přesáhnout 2,7 % hmotnostních. Pro tento benzin se v praxi používá také označení E5. Pro širší uplatňování bioethanolu do automobilových benzinů se nově zavádí benzin s obsahem ethanolu až do 10 % objemových a etherů do 22 % objemových; celkový obsah kyslíku nesmí přesáhnout hodnotu 3,7 % hmotnostních. Pro tento benzin se používá označení E10. Bezolovnaté automobilové benziny se používají převážně pro zážehové motory silničních motorových vozidel. Nesmějí se používat pro vozidla, která jsou v provozu na pracovištích v uzavřených prostorách. Bezolovnaté benziny jsou určené zejména pro moderní typy zážehových motorů vybavených katalyzátorem a řízených lambda sondou. Pro starší typy motorů s netvrzenými ventilovými sedly se musí používat speciální přísada na ochranu ventilových sedel dostupná u čerpacích stanic. Někde je ještě k dispozici bezolovnatý automobilový benzin „Speciál“ sytě oranžové barvy, který tuto přísadu již obsahuje. Na trhu jsou dostupné následující druhy automobilových benzinů lišící se oktanovým číslem: NATURAL 91 – NORMAL; NATURAL 95 – SUPER; NATURAL 98 – SUPER PLUS. Pro vozidla vybavená zážehovými motory typu FFV (Flexi-fuel Vehicle) je na čerpacích stanicích nabízeno motorové palivo ETHANOL E85 obsahující 70 až 85 % bioetanolu. Motorové nafty Motorové nafty jsou směsi kapalných uhlovodíků získávané z ropy destilací a hydrogenační rafinací vroucí v rozmezí 150 až 370 °C. Mohou obsahovat aditiva na zlepšení užitných vlastností, jako jsou depresanty, detergenty, mazivostní přísady a inhibitory koroze. Obsahují FAME (bionaftu) v koncentraci od 0 do 7 % objemových, označuje se jako B7. Motorové nafty se používají jako paliva pro vznětové motory nebo také jako palivo pro některé typy plynových turbín. Motorová nafta běžně nabízená u čerpacích stanic je typ pro mírné klima, jehož nízkoteplotní vlastnosti se liší v závislosti na ročním období. Pro extrémní zimní podmínky je v omezené míře dostupná motorová nafta pro arktické klima třídy 2. Kromě normální motorové nafty se můžeme setkat se směsnou motorovou naftou obsahující nejméně 30 % objemových bionafty označovanou jako SMN30 nebo B30. Někdy je nabízena také čistá stoprocentní bionafta (FAME / MEŘO) označovaná také jako B100. Plynná motorová paliva Používání plynného paliva je obvykle spojené s rekonstrukcí spalovacího motoru. Přitom se očekává, že tyto investice budou kompenzovány nižšími provozními náklady. Plynné palivo je možné použít jak pro zážehové motory, tak i pro vznětové, a to jak v provedení atmosférické, tak i přeplňované. Tyto motory mohou být jednopalivové, tj. pouze na plyn, nebo dvoupalivové. To jsou motory, pracující s plynným palivem jako hlavním a kapalným jako zapalovacím, nebo alternativně pracující buď na plynné, nebo kapalné palivo, přičemž záměnu je možné uskutečnit za chodu motoru bez montážních úprav. Stále však platí, že i tato vozidla musí být schválena k provozu pro daný typ paliva. V automobilové dopravě se obvykle dává přednost zážehovému způsobu zapálení směsi plynu se vzduchem ve dvou odlišných koncepcích – spalování stechiometrické směsi nebo spalování chudé směsi. LPG Zkapalněné ropné plyny jsou v současné době nejrozšířenějším představitelem plynných paliv. Tyto plyny se také často označují jako propan – butan podle dvou základních komponent tohoto paliva. Kvalitativní požadavky na LPG se liší v závislosti na způsobu použití. Na rozdíl od požadavků na propan – butan používaný jako topný plyn se v požadavcích kladených na LPG používaných jako motorové palivo klade důraz na čistotu, těkavost a antidetonační charakteristiky. 41 4/2013 4/2013 TriboTechnika CNG Stlačený zemní plyn se jako motorové palivo používá obvykle v zážehových motorech vybavených elektrickým zapalováním palivové směsi, která se vytváří ve směšovači před vstupem do válců motoru. Ke snížení množství škodlivých emisí se obvykle používá katalyzátor. V současné době používané motory jsou přizpůsobeny buď pro spalování stechiometrické směsi, nebo chudých palivových směsí. Vývoj trhu motorových paliv Trh s motorovými palivy je v celé Evropě poznamenán pokračující globální ekonomickou krizí. To se projevuje také na vývoji spotřeby motorových paliv na trhu jednotlivých členských zemí EU a ČR není výjimkou. Zatímco spotřeba motorové nafty stagnuje na úrovni předcházejících let, spotřeba automobilového benzinu i nadále klesá. To je dáno především menší kupní silou a snahou motoristů ušetřit, projevuje se zde také technologický pokrok, kdy nově nabízená motorová vozidla mají nižší spotřebu pohonných hmot a současně se navyšuje podíl biosložek v palivech. Tím se stále více rozevírají nůžky mezi vývojem spotřeby benzinu a nafty, což vede ke značným problémům v rafinériích. Bude nezbytné najít nějaké řešení, protože lze jen těžko předpokládat nějaký zásadní obrat ve vývoji spotřeby. Alternativní pohony se zatím příliš na celkové spotřebě neprojevují, přesto však můžeme pozorovat některé zajímavé skutečnosti. Zdá se, že v poslední době nastává určitý odklon od vývoje elektromobilů. Je to způsobeno zejména tím, že se stále nedaří dostatečně zvýšit dojezd na jedno nabití, váha baterií představuje značné zatížení vozidla a síť dobíjecích stanic se nerozvíjí. Největší perspektivu v tomto segmentu patrně představují automobily na CNG (LNG) a palivové články, zatímco počet příznivců LPG se nijak radikálně nemění. Uplatňování biopaliv Dosud platila povinnost, že motorová paliva, uváděna na území České republiky do volného daňového oběhu, musí obsahovat určitý podíl biopaliv. V současné době je tento podíl následující: 4,1 % V/V bioethanolu z celkového množství benzinů 6,0 % V/V FAME z celkového množství motorové nafty Dodavatel pohonných hmot je povinen k 31. lednu 42 podat zprávu o plnění povinnosti místně příslušnému celnímu úřadu. K tomu nově přibyla další povinnost, že dodavatel pohonných hmot je povinen postupně snižovat emise skleníkových plynů na jednotku energie obsaženou v pohonné hmotě v úplném životním cyklu pohonné hmoty. Toto snížení musí dosáhnout hodnoty 2 % do 31. 12. 2014; 4 % do 31. 12. 2017 a 6 % do 31. 12. 2020 Do plnění povinností uplatňování biopaliv mohou být započtena pouze biopaliva splňující kritéria udržitelnosti, která musí dosáhnout min. 35 % do 31. 12. 2016 a min. 50 % od 1. 1. 2017. Pro nové jednotky uvedené do provozu od 1.1 2017 pak musí biopalivo od 1. 1. 2018 dosáhnout kritéria udržitelnosti min. 60 %. Každá dodávka biopaliva musí být doprovázena certifikátem udržitelnosti, který musí obsahovat mj. údaje o druhu biomasy použité k výrobě biopaliva (podíl jednotlivých druhů), státu původu biomasy a hodnotě emisí skleníkových plynů v g CO2 ekv/MJ. Dodavatel pohonných hmot je povinen každoročně do 15 března podat MŽP a celnímu úřadu „Zprávu o emisích“. Údaje v této zprávě musí být ověřeny autorizovanou osobou. První zpráva bude za plnění této povinnosti v roce 2013. Roční zpráva o emisích musí obsahovat údaje o celkovém objemu každého typu dodané pohonné hmoty s udáním místa nákupu a její původ a o množství emisí skleníkových plynů na jednotku energie v dodané pohonné hmotě včetně členění na jednotlivé typy dodaných pohonných hmot. Pro prokázání plnění legislativních povinností při uplatňování biopaliv musí být zaveden systém kvality, který musí umožňovat a zahrnovat prokázání původu biomasy a zavedení systému vedení a vykazování hmotnostní bilance biopaliv. Tato evidence musí prokazovat původ biomasy a splnění kritérií udržitelnosti. Současně tento systém musí být provázaný na jednotlivé certifikáty / prohlášení o shodě s kritérii udržitelnosti. Splnění stanovených úkolů v oblasti implementace biopaliv nebude po roce 2014 možné bez využití vyspělých biopaliv (tj. biopaliv II. a III. generace) vyrobených na bázi nepotravinářských surovin a odpadů. V současné době jsou taková biopaliva v Evropě prakticky nedostupná. EU chce stimulovat rozvoj v této oblasti zavedením limitu pro biopaliva I. generace vyráběná z potravinářské biomasy na úrovni max. 5 % od roku 2020. Ing.Václav Pražák, Česká rafinérska 4/2013 TriboTechnika Národné fórum údržby 2013 Koniec mája a hotel Patria na Štrbskom Plese sa pre údržbársku obec na Slovensku už 14 rokov spája s konferenciou „Národné fórum údržby“, ktorú organizuje Slovenská spoločnosť údržby (SSU). Za toto obdobie si podujatie dokázalo vybudovať pevnú pozíciu a každý rok sústreďuje na jedno miesto ľudí, ktorí majú čo povedať k problematike údržby. Stalo sa vrcholovým stretnutím odborníkov z oblasti údržby predovšetkým zo Slovenska, ale aj z viacerých zahraničných štátov. Napriek pretrvávajúcej ekonomickej kríze počet účastníkov nenasvedčuje, že by sa kríza dotýkala aj údržby. Možno údržba môže byť jedným z liekov na prekonávanie krízy, nakoľko výraznou mierou prispieva ku kvalite výroby, zvyšovaniu spoľahlivej a bezpečnej prevádzke zariadení, či šetreniu energie. Je prirodzená snaha dozvedieť sa o nových poznatkoch a predovšetkým používaných riešeniach, ktoré vedú k zvyšovaniu efektivity činnosti zariadení podnikov a firiem. Preto vízia konferencie, formulovaná už na začiatku v roku 2000: „Prinášať aktuálne informácie na vysokej odbornej úrovni a vytvárať vhodné podmienky na výmenu skúseností odborníkov v údržbe zo Slovenska a zahraničia“ zostáva stále aktuálna. Konferencia sa snaží obsiahnuť údržbu z čo najširšieho pohľadu, lebo sa svojou podstatou týka takmer všetkých oblastí, nielen priemyselnej výroby. Širokospektrálnym zameraním prináša pohľady z rozličných uhlov, čo môže inšpirovať k nekonvenčným riešeniam. Manažérom dáva možnosť nahliadnuť do oblasti technológií a diagnostiky, technikom do oblasti riadenia a informačných systémov, „praktikom“ zoznámiť sa s teoretickými prístupmi„akademikov“ a naopak. Účasť na tomto ročníku sa vyrov- 44 nala rekordnej z roku 2008, v ktorom sme zaznamenali číslo 223. V tomto roku bolo 222 účastníkov,199 domácich a 23 zahraničných - tradične najviac z Česka - 17 , z Holandska - 2, z Litvy, Maďarska, Poľska a Rakúska po 1. Prehľad vývoja počtu účastníkov za všetky uskutočnené konferencie od roku 2000 do 2013 dokumentuje graf. Rekordnou bola tentoraz účasť zo Slovenska, takmer 200. Konferencia aj v tomto roku pokračovala v zaužívanom modeli jeden a poldňovej konferencie, doplnenej sprievodnými akciami. V programe bolo zaradených a odznelo 44 prednášok, z ktorých významnú časť predstavovali prezentácie riešení a produktov partnerov konferencie. Zástupca U. S. Steel Košice, s. r. o. Ing. Ján Petko, predstavil zaujímavý pohľad na etiku v údržbe a podnikaní, kde zdôraznil potrebu korektného a transparentného prístupu k zákazníkom a dodávateľom, lebo len taký môže zabezpečiť dlhodobú prosperitu podniku. Druhý generálny partner, firma VERTICAL Insdustrial, a.s. predstavila inú oblasť údržby ako je priemyselná údržba, a to stavebnú údržbu, konkrétne sanáciu technologických objektov. Potvrdilo sa, že údržba skutočne pokrýva široké spektrum odvetví a stavebná údržba je jej neodde- TriboTechnika liteľnou súčasťou, hoci býva často odsúvaná. Rozbité cesty po tohotoročnej zime iste každému dali pocítiť, že zanedbávanie nielen tejto údržby sa nevypláca. V prezentáciách častejšie zaznelo aj slovo „asset management“ (napr. v prednáške profesora Legáta z ČZU Praha, alebo Ing. Šandora z firmy Inseko), ktoré začína byť v posledných rokoch veľmi frekventované. Chce sa tu poukázať na miesto údržby ako významnej a neoddeliteľnej súčasti širšie chápaného využívania hmotného majetku. V prvý deň konferencie boli prednášky zamerané hlavne na riadenie údržby, najlepšiu prax, ale aj na podporu údržby s využitím informačných systémov. Druhý deň boli témy z oblasti technickej diagnostiky a prediktívnej údržby ako aj progresívnych technológií údržby. V úvode konferencie SSU udeľuje aj svoje ceny ako uznanie za prínos k rozvoju údržby. Už po jedenásty krát bola udelená cena SSU „Údržbár roka“. Aj v tomto roku ju dostali dvaja ocenení – pán Ladislav Topolčány, vedúci technického úseku SLOVCEM spol. s r.o. Malacky, za prínos v oblasti progresívnych technológií renovácií využitím tekutých kovov a náterových systémov, a Ing. Ivan Ševčík, dlhoročný riaditeľ firmy INSEKO, a.s., priekopník a vedúca osobnosť pri zavádzaní informačných systémov údržby na Slovensku a v Čechách. Desiatykrát bola udelená cena SSU za diplomovú prácu. V tomto roku ju dostal Ing. Vladimír Gajdoš, absolvent TU v Košiciach, Fakulty baníctva, ekológie, riadenia a geotechnológií, Ústavu logistiky priemyslu a dopravy, za prácu: „Návrh systému údržby Transpetrol – PS-1 Budkovce“. Pri otvorení konferencie bola predstavená aj dlho avizovaná publikácia „Manažérstvo údržby – synergia teórie a praxe“, ktorú v spolupráci s Českou společností pro údržbu vydala SSU. Publikácia je dielom vyše 30 autorov z oboch krajín. Na vyše 600 stranách predstavuje prakticky všetky aspekty údržby od manažérstva údržby, cez otázky rizík, spoľahlivosti, diagnostiky, technológií až po informačné systémy. Je skutočnou „encyklopédiou údržby“ a prináša ucelený pohľad na danú problematiku. Paralelne so slovenskou publikáciou s malým predstihom vyšla v Českej republike kniha „Management a inženýrství údržby“. Z českej strany hlavnými aktérmi tvorby knihy boli profesor Václav Legát a Ing. Zdeněk Votava, zo slovenskej strany profesorka Hana Pačaiová, doc. Juraj Grenčík a Ing. Vendelín Iro. Slovenskú publikáciu si možno objednať priamo od SSU. Veríme, že aj táto kniha svojim dielom prispeje k rozvoju údržby na Slovensku. Neoddeliteľnou časťou konferencie boli aj firemné výstavky, v tomto roku s rekordným počtom 30 vystavovateľov. Na výstavkách si mohli záujemcovia osobne vyskúšať a prekonzultovať možnosti využitia vystavovaných prístrojov a systémov. Popri hlavnom programe hneď na druhý deň konferencie popoludní sa uskutočnil seminár „SKF – riešenia pre Asset Management“, ktorý viedol pán Paul Daugalis z Litvy, pôvodom z Austrálie, kde dlhé roky aj pôsobil. Predstavil koncepciu asset managementu, využitia informačných systémov pre podporu údržby, pričom zdôraznil potrebu využívania údajov zo systémov, nakoľko údaje samotné úžitok neprinesú, ale treba ich vedieť správne využiť. V závere sa venoval metódam RCFA (Root Cause Failure Analysys a RCM – Reliability Centred Maintenancee). Na tretí deň boli ešte ďalšie dva semináre. Prvý na tému „Praktické skúsenosti implementácie Totálne produktívnej údržby, ktorý viedli Ing. Gabriel Dravecký a Ing. Ľubomír Drahoš, druhý na tému „Risk based inspection - základné nástroje a možnosti využitia v praxi“, ktorý viedla Prof. Hana Pačaiová a Ing. Štefan Zöbel. Konferencia opäť potvrdila svoju pevnú pozíciu popredného podujatia údržbárov na Slovensku. Ak je na začiatku uvedené, že koniec mája a hotel Patria sa automaticky spájajú s konferenciou, tak na budúci rok to nebude celkom pravda. Obľúbené miesto zostáva, ale termín bude posunutý o jeden týždeň neskôr na začiatok júna. Dúfame, že tento posun nič nezmení v doterajšej úspešnej histórii série konferencií Národné fórum údržby. Už teraz pozývame na štrnásty ročník konferencie Národné fórum údržby 2014 v dňoch 3. - 4. júna 2014 na Štrbskom Plese. Juraj Grenčík 45 4/2013 4/2013 TriboTechnika Formulace mikrofiltrovatelných odmašťovacích lázní - 2. část Organické složky odmašťovačů ve vztahu k mikrofiltraci V odmašťovacích lázních a příbuzných přípravcích se vyskytuje několik organických funkčních složek, které jsou kombinovány s anorganickými složkami. Existují i oba extrémy, lázně bez anorganických složek nebo bez organických přísadových látek. Obvyklá je však kombinace obou složek, výhodná jak z funkčního tak ekonomického hlediska. V lázních můžeme nalézt organické složky s funkcí : · povrchově aktivní látky · komplexotvorné látky · tlumiče pH · pasivační nebo inhibiční látky · rozpouštědla Nejvýznamnější složkou jsou povrchově aktivní látky, hlavně tenzidy, které nejvýznamněji ovlivňují základní funkční vlastnosti v současných odmašťovacích lázních. Nesou převážnou část odmašťovací, emulgační, dispergační, antiredepoziční účinnosti. Významně ovlivňují deemulgaci mastnot, pěnivost, odpěňovací schopnost a řadu dalších vlastností odmašťovače. Nové typy odmašťovacích lázní obsahují obvykle vyváženou směs tenzidů, pro dosažení optimalizované kombinace vlastností. Často se k základnímu složení odmašťovací lázně přidávají další tenzidové složky, které změní charakter lázně (z neemulgující na emulgující ap). Povrchově aktivní látky také nejvíce ovlivňují vlastnosti lázní a jejich vhodnost pro regeneraci mikrofiltrací. V odmašťovacích lázních fungují jako : · odmašťovací, mycí nebo prací látky zajišťují hlavní funkci odmašťovací nebo čistící lázně · emulgátory a deemulgační přísady emulgují mastnoty a stabili- 46 zují nebo naopak destabilizují micely kapalných nečistot a podporují jejich spojování do větších kapek a oddělení na hladině lázně · smáčedla zajišťují rychlé smáčení odmašťovaných povrchů a pevných nečistot nebo dobré rozprostření a homogenizaci tenzidového premixu s anorganickými solemi při míchání práškových odmašťovacích přípravků · dispergátory dispergují mechanické částice nečistot a jiných částic vznikajících v průběhu odmašťování · solubilizátory rozpouštějí ve vodě zcela nerozpustné látky, takže tvoří pravé roztoky · antiredepoziční látky zabraňují zpětné depozici nečistot na očištěném povrchu kovu, zejména při naředění lázně při oplachování · hydrotropní látky umožňují míchat homogenní kapalné koncentráty tenzidů s anorganickými složkami, které by se jinak rozdělily na dvě oddělené kapalné fáze · látky ovlivňující bod zákalu tenzidů zvyšují nebo snižují bod zákalu tenzidové směsi při daných pracovních podmínkách lázně, jsou často významné pro pěnění lázní a mikrofiltraci · inhibitory kovů, inhibitory moření, pasivační látky snižují rozpouštění kovů v kyselé nebo alkalické oblasti pH v odmašťovací lázni, nebo pasivují či inhibují povrch kovu po odmaštění, zajišťují tak mezioperační ochranu odmaštěného povrchu · odpěňovače nebo látky zvyšující pěnivost a potlačující vznik aerosolů, snižují pěnivost a stabilitu pěny odmašťovací lázně pro odmaštění postřikem nebo naopak zvyšují pěnivost a stabilitu pěny pro šamponování apod. Vrstvou pěny na hladině elektrolytických odmašťovacích lázní omezují tvorbu dráždivých aerosolů odmašťovací lázně · látky zlepšující oplachovatelnost zlepšují kvalitu oplachu a zkracují expoziční dobu oplachování Pro zajištění optimální funkce lázně se v odmašťovacím přípravku obvykle kombinuje řada povrchově aktivních látek. Naopak jedna povrchově aktivní látka může zajistit více funkcí v odmašťovací lázni. U jednoduchých přípravků bývají obvykle kombinovány 2-3 povrchově aktivní látky. U složitějších přípravků jde až o 5-8 povrchově aktivních látek. Tenzidy podle ionogenity Obecně se tenzidy dělí na anionaktivní, kationak- TriboTechnika tivní, neionogenní a amfoterní. V odmašťovacích lázních se mohou vyskytovat všechny typy tenzidů. Obecně platí, že nevhodné jsou kationaktivní tenzidy pro jejich snadnou a často nevratnou adsorpci na materiálech membrán. Adsorpcí je ovlivněna silně nábojová struktura povrchu kanálků a tím i pohyb iontů přes membránu. Ostatní typy tenzidů nejsou obvykle problémem, pokud splňují další kriteria použitelnosti. U některých tenzidů, hlavně amfoterních, záleží na oblasti pH, jak se projeví jejich ionogenita. V kyselých prostředích se kvarterizuje organicky vázaný dusík a amfoterní tenzidy (např. betainy) se stávají kationaktivní. Obdobně se chovají i ethoxylované mastné aminy, které se v neutrálním a alkalickém prostředí chovají jako neionogenní. Tento fakt je nutné mít na zřeteli, jedná-li se o regeneraci kyselých a silně kyselých odmašťovačů nebo přípravků pro sdruženou operaci odmaštění - moření. Dále je nutné změnu ionogenity tenzidů brát do úvahy při kyselé regeneraci membránového svazku. Tenzidy uvedeného charakteru ze zbytků alkalické odmašťovací lázně se kyselým čistícím přípravkem spolehlivě převedou do kationaktivní formy. Při podezření, že odmašťovací lázeň obsahuje tyto tenzidy, je bezpečnější, před aplikací kyselého regeneračního roztoku svazek dobře promýt vodou nebo nejlépe alkalickým regeneračním roztokem. Vliv kationaktivních tenzidů nebo tenzidů měnících svou ionogenity lze potlačit přídavkem neionogenních tenzidů. Proto ve směsích tenzidů se mohou kationaktivní tenzidy vyskytovat. Bez problémů je možné kombinovat ethoxylované mastné aminy s neionogenními a anionaktivními tenzidy pro mikrofiltrovatelné přípravky, pracující v neutrálním až silně alkalickém pH. Tyto tenzidy jsou pro formulaci výhodné zejména svým vysokým bodem zákalu (viz dále). Tenzidy podle bodu zákalu Tenzidové složky odmašťovacích lázní vytvářejí v lázni asociované útvary - micely. Chovají se tedy jako koloidní částice. Tvorba micel jejich tvar a velikost je ovlivňována řadou faktorů. Patří k nim struktura molekuly tenzidů, ionogenní či neionogenní charakter, solnost roztoků, pracovní teplota a řada dalších veličin. Jsou známa nebo naměřena data o chování řady obvyklých tenzidů používaných zejména v textilním průmyslu. Předpovědět chování složitějších směsí tenzidů je však velmi obtížné a musí se provést mnoho praktických funkčních zkoušek. Velikost micel tenzidů je různá a pokud jsou řádu desítek nm a větší, tvoří v lázni zákal. Bod zákalu, teplota při které se v roztoku tenzidu vytvoří zákal, je jedna z důležitých charakte- ristik tenzidu a jsou stanoveny uzanční metody jeho měření v různých prostředích. Konkrétní hodnotu bodu zákalu tenzidu nebo směsi tenzidu je možné ovlivnit složením a pracovními podmínkami odmašťovací lázně. Rozhodující je zejména teplota odmašťování. Bod zákalu velmi často určuje pěnivost lázně. Lázně s neionogenními tenzidy, pracující při teplotách nad bodem zákalu pění méně než stejná lázeň pod bodem zákalu. Proč je tvorba micel tenzidů v lázních tak významná? Velikost micel může vzrůst natolik, že se stanou neprůchodné přes mikrofiltrační membránu a permeát, vyčištěná lázeň, ztrácí svou nejúčinnější složku. Kromě velikosti se patrně při průchodu kanálkem membrány uplatňuje i nábojový charakter micely. Na základě zkoušek bylo zjištěno, že tenzidové směsi vykazující zákal, se zachycují při mikrofiltraci na membráně a procházejí do permeátu jen velmi málo. Proto je možné považovat téměř všechny lázně pracující nad bodem zákalu (zakalené vlivem zvětšené velikosti micel tenzidů) za nevhodné pro mikrofiltraci a naopak. Toto jednoduché a patrně ne zcela exaktní kritérium se dalšími zkouškami potvrdilo. Kritérium bodu zákalu zároveň velmi usnadňuje formulaci lázně, protože ke stanovení bodu zákalu lázně je zapotřebí jen teploměr a vizuální pozorování kádinky s lázní při ohřevu a ochlazování. Bod zákalu tenzidů je dán strukturou tenzidu zejména poměru vlivu hydrofobní a hydrofilní části tenzidu. Poměr obou strukturních částí se vyjadřuje hodnotou HLB (hydrofilic lipofilic balance). Tato hodnota se dá vypočítat pro různé typy tenzidů podle různých kritérií. Dobře však popisuje chování jen neionogenních tenzidů ethylenoxidovaných mastných alkoholů. Obecně platí, že tenzidy s nízkým HLB mají i nízký bod zákalu a naopak. Nízký bod zákalu tenzidu ještě neznamená, že je takový tenzid vyloučen z formulací odmašťovacích lázní pro mikrofiltraci. Bod zákalu konkrétního tenzidu s nízkým bodem zákalu lze zvýšit jinými tenzidy s vysokým bodem zákalu nebo bez bodu zákalu (bod zákalu vyšší než 100 °C). Dále se dají použít netenzidové suroviny, většina hydrotropních látek, dispergátory, ředidla apod. Vyřešení aplikace tenzidů s nízkým bodem zákalu v odmašťovacích lázních je často klíčovým problémem formulace lázně, protože zejména neionogenní alkoxylované tenzidy se středním HLB a relativně nízkým bodem zákalu jsou velmi účinné složky odmašťovacích lázní. Obecně platí, že nelze předem odhadnout jaký bod zákalu bude mít směs tenzidů v konkrétním anorganickém základu odmašťovací lázně. Vše je nezbytné ověřit a navržené složení korigovat podle výsledků praktických 47 4/2013 4/2013 TriboTechnika zkoušek. Obtížnost návrhu tenzidové směsi je komplikována i faktem, že při provozu lázně se jednotlivé tenzidové složky nepotřebovávají se stejnou intenzitou. To vede ke změnám poměru tenzidů v lázni a k postupné změně vlastností lázně (třeba i změně bodu zákalu). Nerovnoměrná spotřeba složek tenzidů spočívá v rozdílné schopnosti tenzidů vázat se na kapénky mastnot při tvorbě micel. Obecně platí, že tenzidy s nízkým HLB, u nichž převažuje vliv hydrofobní složky, se snadno vážou na mastnoty a s nimi se odstraňují při oddělování oleje v odlučovačích nebo při mikrofiltraci. V lázni zůstává větší podíl tenzidů s vyšším HLB, které svou hydrofilitou jsou ve vodě dobře rozpustné. I tyto tenzidy se však podílejí na tvorbě difúzní časti elektrické dvojvrstvy micel s mastnotami a stabilizují je, proto se také ve zvýšené míře ztrácejí z lázně. Tenzidy a solubilizace Tenzidy hlavně ethoxylované mastné alkoholy, alkylfenoly alkylnaftalény, mastné aminy a mastné kyseliny s vysokým stupněm ethoxylace (15 a více EO) a také některé sulfonáty a směsi těchto tenzidů jsou schopny solubilizace mastnot nebo jiných ve vodě nerozpustných látek. Protože mají i zároveň vysoké HLB a vysoký bod zákalu tvoří tenzidy se solubilizovanými mastnotami pravé roztoky. Membránový mikrofiltrační proces není schopen takto solubilizované mastnoty zachytit a oddělit z odmašťovací lázně. Solubilizace je i jedním z triků, kterými zvýšíme bod zákalu jiných tenzidů s nízkým stupněm ethoxylace. Pokud se solubilizace bude týkat látek silně adsorptivních je zde určité riziko, že v solubilizované formě se tyto látky bez problémů dostanou do kanálků membrány a zde převládne vliv hydrofobních funkčních skupin polymeru membrány a hydrofobní solubilizovaná látka se adsorbuje. Důkazy že by se tak dělo nebo problémy s membránami vyvolané solubilizovanými látkami nemáme. Komplexotvorné látky a inhibitory tvrdosti vody Komplexotvorné látky tvoří významnou součást odmašťovacích lázní. Jejich koncentrace v koncentrátech odmašťovacích přípravků se pohybuje v procentech u běžných lázní až do desítek procent v elektrolytických anodických odmašťovacích lázních s odrezovacím účinkem. Plní řadu funkcí: · vážou do komplexu ionty z tvrdé vody, které mohou snížit účinnost některých povrchově aktivních látek · vážou do komplexů kovové ionty hydrolytických produktů a hydratované oxidy na povrchu kovu, které se do lázně přenáší z předchozích 48 operací (moření) nebo vznikly na povrchu kovu při předchozím zpracování a manipulaci · zabraňují vzniku hydrolytických produktů kovů v odmašťovací lázni a brzdí jejich vznik při následném oplachování · rozpouštějí fosfátové vrstvy z předchozího tváření a vážou do komplexu ionty kovů z kovových mýdel a zabraňují jejich tvorbě v lázni · mikroskopicky zdrsňují odmašťovaný povrch (elektrolytické odmašťovací lázně) · odrezují povrch kovu (jen speciální přípravky) Z anorganických složek lázně jsou to polyfosforečnany a ve speciálních případech i kyanidy. Z organických látek jsou to soli karboxylových kyselin z nich nejčastější jsou glukonany, glukoheptonáty které jsou snadno biologicky rozložitelné, dále citrany, vínany, šťavelany, apod. Z látek s organicky vázaným dusíkem jsou to ethanolaminy a soli EDTA a NTA. Soli kyseliny ethylendiamintetraoctové jsou levné a velmi účinné, ale biologicky téměř nerozložitelné, proto se už používají zřídka a jejich používání omezuje legislativa. Řada solí organických kyselin funguje v slabě alkalických tenzidových přípravcích i jako tlumiče pH. Významné jsou i soli fosfonových kyselin a kopolymery kyselin maleinové a akrylové nebo jiné polykarboxyláty. Tyto látky kromě komplexotvorné aktivity fungují jako inhibitory tvrdosti vody, blokují růst větších krystalků vápenatých a hořečnatých solí a zabraňují jejich usazování na zboží, stěnách vany a zejména topných tělesech. Fungují i pod hranicí koncentrace nezbytné pro komplexaci iontů kovu („threshold inhibition“) a zároveň modifikují krystalovou strukturu nerozpustných solí („crystal distortion“). Z funkce komplexotvorných látek zároveň vyplývá i nebezpečí pro proces mikrofiltrace. Je-li v lázni příliš vysoká koncentrace kovů a komplexotvorné látky nestačí na jejich navázání do rozpustných komplexů, dojde k vytěsnění iontů slabě komplexně vázaných jinými ionty, tvořícími silnější komplexy. Uvolněné ionty pak tvoří jemné sraženiny, které mohou ucpávat membrány. Inhibitory tvrdosti vody pak brání růstu krystalů sraženin tak účinně, že jemné sraženiny mohou procházet předfiltrací. V lázních pro mikrofiltraci je lépe inhibitorům tvrdosti vody se vyhnout. Nahrazují se polyfosfáty nebo biologicky odbouratelnými komplexotvornými látkami. Pasivační nebo inhibiční látky Tyto látky bývají většinou součástí sdružených operací odmaštění-moření, odmaštění-pasivace, odmaštění-omílání-pasivace a plní v odmašťovacích lázních následující funkce: TriboTechnika · snižují rozpouštění kovů v kyselé nebo alkalické oblasti pH v odmašťovací lázni · pasivují či inhibují povrch kovu po odmaštění · zajišťují mezioperační ochranu odmaštěného povrchu Z anorganických složek působí pasivačně na povrch oceli a železných kovů dusitany, boráty a křemičitany. Křemičitany blokují rozpouštění hliníku a zinku ve středně alkalických prostředích. Zabraňují i selektivnímu odzinkování mosazi. Organické inhibitory také blokují rozpouštění kovů v alkalickém nebo kyselém prostředí. Jejich hlavní aplikace je v adsorpční nebo chemisorpční inhibici kovových povrchů a zajištění mezioperační ochrany odmaštěného povrchu po usušení do další technologické operace nebo pro manipulaci a skladování odmaštěné produkce. Využívá se k tomu široký sortiment organických látek. Pro železné kovy jsou obvyklé ethanolaminy, které se aplikují na kovový povrch ze zředěných odmašťovacích lázní dvoustupňovou technologií. V prvním stupni se v koncentrovanější lázni na bázi ethanolaminů za vyšší teploty povrch kovu odmastí. V oplachu je lázeň o nižší koncentraci a normální teploty, kde se ethanolaminy na povrchu zachytí, usuší a pasivují povrch železa. V případě barevných kovů se často používají dusíkaté heterocyklické sloučeniny (deriváty imidazolů a substituovaných triazolů). Slitiny hliníku se chrání estery kyseliny fosforečné a fungují jako odmašťovací tenzidy. V alkalických odmašťovacích lázních nebudou působit zásadní problémy. Zasluhují však zvýšenou pozornost pro jejich silnou povrchovou aktivitu, obvykle polární charakter a silnou adsorpční schopnost. Nemáme však dostatek praktických zkušeností se všemi látkami, ale jenom s ethanolaminy, které jsou bezproblémové. V mikrofiltrovatelné lázni pro odmašťování slitin mědi používáme směs tří derivátů dusíkatých heterocyklů pro ochranu mosazi a lázeň je bez problémů mikrofiltrovatelná. Domníváme se, že nebezpečí hrozí jen v kyselých prostředích, vlivem kvarterizace organicky vázaného dusíku a kationizace molekuly dusíkatých inhibitorů. Pozornost zasluhují i sirné sloučeniny v kyselém prostředí např. deriváty thiomočoviny. Tyto látky jsou velmi silně vázány na kovy. Nemáme s nimi při mikrofiltraci žádné zkušenosti. Rozpouštědla Do odmašťovacích lázní se přidávají rozpouštědla ve vodě nerozpustná a ve vodě rozpustná. Plní následující funkce: · pomáhají vytvořit vysoce koncentrované kapalné koncentráty odmašťovacích lázní · rozpouští tuky a převádějí je do kapalné, snadno emulgovatelné formy · zrychlují odmašťování Nerozpustná rozpouštědla se používají v emulzních odmašťovačích, kde jsou hlavní odmašťovací složkou. Jsou to dnes většinou dearomatizované uhlovodíky úzkého destilačního rozmezí, což umožňuje přesně regulovat jejich hořlavost. Dále se používají alfaolefiny a d-limonen. Nasazení mikrofiltrace při provozu těchto lázní je nemožné. Mikrofiltrace se však může uplatnit při likvidaci vyčerpaných emulzních koncentrátů odmašťovačů nebo regeneraci oplachových vod po emulzních odmašťovačích. Z rozpustných ředidel se používají ethanol a propanol pro snížení viskozity tenzidových směsí. Při zředění koncentrátu na pracovní lázeň je jejich obsah v lázni zanedbatelný a mikrofiltraci neovlivňuje. Nevhodnou složkou jsou pro řadu plastových mikrofiltračních membrán ve vodě rozpustná ředidla typu alkylglykoleterů (Dovanoly, Solvenony) nebo N-methylpyrrolidon. Tyto látky se používají, jednak pro zvýšení účinnosti zejména tenzidových odmašťovacích lázní, jednak pro přípravu vysoce koncentrovaných kapalných koncentrátů tenzidů. Zejména při zvýšené teplotě způsobují bobtnání polymerů mikrofiltrační membrány a mohou zcela zablokovat průchod permeátů. Poškození membrán bývá často nevratné. Ve zvýšené míře se tato ředidla a jim podobná používají v silně alkalických odstraňovačích nátěrů. Zbobtnání a rozpad polymerů lakových bází je v těchto jejich hlavním úkolem. Navíc lázně pracují při teplotách okolo 80 °C. Tyto lázně jsme netestovali. Domníváme se, nasazení mikrofiltrace s plastovými membránami by v tomto případě byla katastrofa. Shrnutí zásad formulace přípravků pro mikrofiltraci: 1. Vyhni se kationaktivním tenzidům, amfoterní jsou podezřelé 2. Odmašťovací lázeň musí mít bod zákalu tenzidové směsi vyšší alespoň o 10 °C než je její obvyklá pracovní teplota 3. Nepoužívej ve vodě rozpustná ředidla, chceš-li použít plastové moduly 4. V kyselé oblasti pH může být všechno jinak Část podkladů pro tuto publikaci byla získána v rámci řešení programu MPO TANDEM projekt FT-TA/047 „Optimalizace materiálového řešení a aplikace principů protikorozní ochrany technologických zařízení a celků“. Petr Szelag 49 4/2013 4/2013 TriboTechnika Aplikácia a optimalizácia plastických mazív Plastické mazivá majú stále miesto v sortimente mazacích prostriedkov. Ich špecifické aplikačné vlastnosti nachádzajú uplatnenie hlavne tam, kde mazacie oleje napriek svojim lepším úžitkovým vlastnostiam predstavujú často problémy z hľadiska obsluhy a údržby strojov a zariadení. Používajú sa najmä na mazanie valivých a klzných ložísk, klzných plôch a iných strojových častí. V prípade valivých ložísk ide o náročné podmienky. Na zabezpečenie správneho mazania v prípade použitia plastických mazív treba pozornosť venovať týmto štyrom aspektom, technologickým postupom. Ide o správny výber plastického maziva (druh mazivá), stanovenie aplikačnej metódy (postup, spôsob mazania), stanovenie množstvo maziva (v gramoch), a určiť, ako často treba mazivo dopĺňať (stanoviť domazávací interval). Výber plastického maziva Anatómia plastických mazív je daná formuláciou troch zložiek, ktoré vytvárajú plastické mazivo. Základový olej a prísady sú hlavné komponenty, a ako také vytvárajú a ovplyvňujú vlastnosti plastického maziva. Zahusťovadlo je často uvádzané ako špongia, ktorá drží mazivo (základový olej a prísady) a vytvára potrebnú štruktúru. Pre lepšiu predstavu o chemickom zložení plastického maziva, uvedieme v prehľade jednotlivé komponenty v percentuálnom vyjadrení. Základový olej 70 až 95 % Zahusťovadlo Prísady 3 až 30 % 0 až 10 % Plastické mazivo 100 % Pri hodnotení vlastnosti plastických mazív treba sa zamerať na tieto fyzikálne a prevádzkové charakteristiky: · Čerpateľnosť · Odolnosť proti vode · Konzistenciu 50 Bod skvapnutia Oxidačnú stabilitu · Vysoko teplotné vlastnosti · Nízko teplotné vlastnosti Pri výbere plastických mazív treba zohľadniť uvedené fyzikálne a prevádzkové vlastnosti. V technickej praxi sa často stretávame s problémom vzájomného zmiešania jednotlivých druhov plastických mazív. Ide o problém, ktorému treba venovať zvýšenú pozornosť. Problém sa môže prejaviť, napr. pri domazávaní trecích uzlov, ložísk a iných strojových častí. V tabuľke č.1 je uvedené porovnanie miešateľnosti plastických mazív podľa druhu použitého zahusťovadla. Často sa vyskytuje aj problém stanovenia intervalu domazávania a množstva maziva na dopĺňanie. Zlúčiteľnosť, resp. nezlúčiteľnosť plastických mazív bola a je testovaná najmä výrobcami valivých ložísk. V takýchto prípadoch sa porovnávajú najmä jednotlivé typy zahusťovadiel (kovových mydiel) alebo jednotlivé druhy použitých základových olejov. Kompatibilita vysoko teplotných mazív je ešte viac problematická. Ide o plastické mazivá, ktoré sa používajú pre teploty od 120 do 150 °C a samozrejme aj pre prevádzkové teploty nad 200 °C. V takomto prípade treba venovať výberu, zámene plastických mazív mimoriadnu pozornosť. Plastické mazivá predstavujú komplexnú zmes chemikálií, dobre definovanú a vyváženú na zabezpečenie správnej výkonovej úrovne plastického maziva. Tu treba spomenúť Arrheniusovo pravidlo, ktoré hovorí, že chemické reakcie prebiehajú dvojnásobne rýchlejšie pre každých 10 °C zvýšenej teploty, čo má tiež vplyv na kompatibilitu maziva a môže sa prejaviť zriedením maziva. V takomto prípade prevádzkovateľ by mal zvýšiť dávkovanie maziva pokiaľ problém neprestane. Treba si uvedomiť, že zahusťovadlá, prísady a základové oleje v takýchto prevádzkových podmienkach reagujú pri rozlič· · TriboTechnika ných teplotách a v rôznych časový intervaloch. Definovať, ako sa prejavuje nezlučiteľnosť plastických mazív v praxi je dosť náročné. Napriek tomu treba uviesť, že sa to prejaví vo výkonnosti maziva va. Je veľmi efektívny spôsob a pri porovnaní, napr. s automatickým systém ponúka určité výhody. V praxi sa občas stane, že musíme zmeniť druh plastického maziva a vtedy treba dodržať postup, aby Porovnávacia tabuľka miešateľnosti plastických mazív tabuľka č.1 a v zmene jeho fyzikálnych vlastností pri zmiešaní dvoch alebo viacerých plastických mazív. Nezlučiteľnosť sa prejaví ako zníženie mazivostnej výkonnosti. Zmena fyzikálnych vlastností sa prejaví zmäknutím alebo stvrdnutím konzistencie maziva, poklesom strihovej a teplotnej stability, čo sa prejaví znížením bodu skvapnutia. Keď teplota prekročí bod skvapnutia maziva, olejová zložka odchádza a plastické mazivo sa stáva nefunkčným. Aplikačné metódy, spôsob mazania V praxi sú známe rozličné metódy, postupy pre aplikáciu plastických mazív. Mazivo môže byť aplikované prostredníctvom centrálneho mazacieho systému, automatickým systémom pre jednotlivé mazacie miesta (automatické maznice), ručné a nožné mazacie prístroje, ručné mazanie (stierkou) alebo mazanie pomocou ručného pákového mazacieho lisu. Ručný mazací lis (tlak až 100 Mpa) sa v bežnej tribotechnickej praxi ešte stále použí- sa minimalizovalo nebezpečenstvo zmiešania nezlúčiteľnných plastických mazív. Musia byť dodržané podmienky: 1. Zistiť, či konštrukcia ložiska dovolí odstrániť pôvodné mazivo z ložiska, mazacieho systému. Môže nastať, napr. poškodenie ložiska pri uzavretom, krytom ložisku. 2. Zistiť, či je ložisko schopné ďalšej prevádzky ešte pred výmenou mazív. Zlý stav ložiska, tolerancie, nesprávne uloženie ložiska alebo prípadné poškodenie ložiska nemusí byť vždy dôvodom na zmenu maziva. 3. Zistiť, či mazacie podmienky vyhovujú prevádzkovým podmienkam ložiska v celom rozsahu. Treba pamätať, že okrem konštrukcie ložiska a množstva maziva je nutné rešpektovať najmä prevádzkovú teplotu ložiska. Napriek splneným hore uvedeným podmienkam odporúča sa dodržať nasledovný postup pri zámene plastického maziva: 1. Používajte pôvodné mazivo tak dlho, ako je to 51 4/2013 4/2013 TriboTechnika možné z toho dôvodu, že treba sa správne rozhodnúť a pripraviť nové mazivo. 2. Pokiaľ ložisko je v prevádzke, pri zámene mazív pomaly dávkujte nové mazivo (ručný mazací lis) a to až dovtedy, kým sa nevytlačí staré mazivo, čo sa prejaví buď zmenou konzistencie, alebo farby plastického maziva. 3. Predchádzajúci postup opakujte po jednej až dvoch hodinách prevádzky, alebo až potom, keď ložisko pracuje v normálnom režime, t.j. v stálych prevádzkových podmienkach. 4. Nechajte ložisko v prevádzke jeden týždeň (pokiaľ domazávací interval nebol dlhší ako jeden týždeň) a ďalej dodržujte stanovené domazávacie intervaly. 5. Vzhľadom na uvedený postup sa očakáva dočasný nárast objemu, spotreby použitého, nového maziva počas prvých dvoch domazávacích intervalov. 6. Odporúča sa vykonávať monitorovanie, diagnostiku ložiska, trecieho uzla (vibrácie, domazávací interval a iné). Mk = (0,5 ...20) . V ( kg/hod) Kde : D – je vonkajší priemer ložiska / mm / B – je šírka ložiska / mm / V – je voľný priestor v ložisku / m3 / X – korekčný faktor Uvedené odporúčania na stanovenie množstva maziva sú len pomôckou pre prax. Týmto otázkam treba venovať väčšiu pozornosť. Aké množstvo plastického maziva treba použiť pri správnom domazávaní často rozhoduje samotné konštrukčné riešenie ložísk (typ ložiska) a prevádzkové podmienky (otáčky, teplota). Všeobecne platí, že voľný priestor ložiska sa odporúča naplniť len z 2/3, v prípade bežných podmienok. Pre stanovenie konkrétneho množstva plastického maziva sa často uplatňuje údaj, tzv. rýchlostný faktor, súčin n . dm (min-1 . mm), kde : n - sú otáčky ložiska 1/min dm – stredný priemer ložiska v mm Všeobecné odporúčania 1. Vyčistíte maznicu, mazané miesto pred kažIde o všeobecné pravidlo, pomôcku na stanovenie dým domazávaním. množstva plastického maziva. V prehľade sú uve2. Plastické mazivo čerpajte, dávkujte do mazníc, dené všeobecné údaje pre plnenie množstva plasložísk pomaly. tického maziva do voľného priestoru ložiska v per3. Nové plastické mazivo sa odporúča použiť len centách ( % ) podľa súčinu n . dm. vtedy, pokiaľ je ložisko v dobrom stave Plniace množstvo a pracuje v normálnych prevádzkových plastického Rýchlostný faktor n . dm podmienkach. < 90 000 ( nízka rýchlosť ) 90 000 až 500 000 ( stredná rýchlosť ) 500 000 až 1 000 000 ( vysoká rýchlosť ) > 1 000 000 ( veľmi vysoká rýchlosť ) Množstvo maziva na domazávanie V praxi sa stretávame často s požiadavkou na stanovenie množstva plastického maziva na domazávanie. Je mnoho odporúčaní a postupov na stanovenie množstva maziva najmä od výrobcov valivých ložísk. Vzhľadom k tomu uvedieme jedno všeobecné odporúčanie vhodné pre prax, pre týždňové až ročné domazávacie intervaly. Množstvo maziva M = D . B . X ( g) Domazávací interval Týždeň Mesiac Rok Hodnota X 0,002 0,003 0,004 Množstvo maziva pre extrémne krátke domazávacie intervaly Mk. 52 maziva v % 90 % 70 % 30 % 25 % V prípade rýchlostného faktoru, ktorý je väčší ako 500 000 sa odporúčajú veľmi krátke domazávacie intervaly. V tribotechnickej praxi platí zásada, že treba použiť správne mazivo na správnom mieste, pri použití správnej aplikačnej metódy, v požadovanom množstve a v správnom čase. Veľmi jednoduché, technický správne a účelné. Niektoré informácie o minimálnych požiadavkách na množstvo plastického maziva a stanovenie domazácích intervalov uvádza norma DIN 51 825. Domazávacie intervaly V praxi platí určitá stratégia, ktorá vyplýva s prevádzkových skúseností, rešpektovaní mnohých TriboTechnika prevádzkových faktorov a podľa nej sa stanovujú domazávacie intervaly. Niektoré údaje, ako prevádzková teplota, typ ložiska, zaťaženie, nečistoty, vlhkosť, vibrácie a tiež kvalita plastického maziva rozhodujú o tom, ako často treba domazávať. Otázka je teda aké množstvo maziva a ako často treba domazávať? V tomto prípade sa stretávame najmä s odporúčaním od výrobcov ložísk, strojových častí, ktorí stanovujú domazávacie intervaly na základe prevádzkových skúšok (diagramy) a pozorovaní podľa nových kontrolných metód. Podľa normy DIN 51 825 je stanovený redukovaný domazávací interval T f : T f = t f . f1 . f2 . f3 . f4 . f5 . f6, (hod.), kde f 1 až f6 sú redukčné faktory a znamenajú tieto prevádzkové vplyvy : - f 1 – vplyv prostredia, vlhkosť, prach - f 2 – vplyv šokového zaťaženia, vibrácie - f 3 – vplyv prevádzkovej teploty - f 4 - vplyv vysokého zaťaženia - f 5 - vplyv vzduchu (kyslík) - f 6 - vplyv účinnosti tesnenia - t f - mazací interval Pre výpočet domazávacieho intervalu T v hodinách sa používa aj nasledujúci postup podľa vzorca : 14 000 000 T = K (-------------------) – 4d ( hod.), n √d kde d – vnútorný priemer ložiska, n – otáčky 1/min, K - koeficient pre jednotlivé typy ložísk K = 1 – pre kuželíkové a guľové (sférické) ložiská K = 5 – pre valčekové a ihlové ložiská K = 10 – pre radiálne guličkové ložiská Rýchlostný faktor n . dm < 50 000 < 50 000 50 000 až 100 000 50 000 až 100 000 < 100 000 < 100 000 < 100 000 V súčasnosti je v pozornosti „Akustická mazacia metóda“. Ide o metódu, ktorá pomocou zvuku, resp. ultrazvuku stanovuje množstvo a domazávacie intervaly plastických mazív. Táto metóda je známa už niekoľko rokov a úspešne sa používa v priemysle na kontrolu elektrických sys- témov, netesnosti vo vákuu, stlačeného vzduchu, pary a iných dopravovaných kvapalín. V posledných rokoch sa úspešne používa, ako metóda na kontrolu strojových častí a tiež pri mazaní ložísk. Prípadné množstvo hluku, ktoré vzniká pri mazaní ložísk je užitočný údaj o efektívnosti ich mazania. Všeobecne platí, že hlučné kolesá, ložiská treba mazať. Je to dôležité najmä v prípade mazania ozubených prevodov a valivých ložísk a to z toho dôvodu, že v týchto prípadoch ide o elastohydrodynamické mazanie, kde zaťaženie, tlaky v kontaktnej ploche môžu dosahovať hodnotu až 3 000 MPa. Akustický prístroj umožňuje kvantifikovať a objektívne posudzovať úroveň hluku v trecom mieste, v ložisku. Na základe normálnej alebo základnej úrovne hluku pre konkrétne ložisko, môže sa stanoviť limit, ktorý určuje presne čas, kedy treba domazávať a upozorňuje, kedy treba domazávanie ukončiť pri dosiahnutí správneho množstvo maziva. Veľké množstvo maziva (premazanie) v ložisku škodí a vedie k nárastu teploty. To je príčinou rýchlej oxidácie (chemická degradácia) a môže zapríčiniť oddeľovanie, vylučovanie, olejovej zložky zo zahusťovadla. Ak zvýšená teplota pretrváva, olejová zložka odchádza, môže nastať degradácia zahusťovadla (karbonizácia) vytváranie pevných častí, ktoré môžu zapríčiniť zvýšené opotrebovanie, resp. až haváriu ložiska. V tabuľke č. 2 sú uvedené všeobecné domazávacie intervaly pre plastické mazivá vzhľadom na niektoré prevádzkové podmienky. Pracovné prostredie bežné bežné bežné bežné prašné prašné veľmi prašné Prevádzková teplota °C - 20 až 70 - 20 až 100 - 20 až 70 - 20 až 100 - 20 až 70 - 20 až 100 - 20 až 70 Domazávací interval 6 – 12 mesiacov 2 – 6 mesiacov 2 – 6 mesiacov mesačne týždenne až mesačne denne až 2 týždne denne až týždenne tabuľka č. 2 Záver Aplikácia a samotná optimalizácia plastických mazív pri ich použití v praxi je náročná a vyžaduje si určité teoretické a praktické skúsenosti. Cieľom príspevku bolo poskytnúť dostupné informácie a porovnať tradičné metódy, postupy s ostatným technológiami, ktoré sa teraz ponúkajú. Ing. Jozef Stopka 53 4/2013 4/2013 TriboTechnika Nerezové a electroformové SMT planžety SMT planžeta je nástroj, který umožňuje tisk lepidla pro klasické součástky nebo cínové pasty pro SMD součástky. Zatímco u planžety na lepidlo na přesnosti tolik nezáleží, pro planžety na SMT jsou kladeny čím dál větší nároky na všechny parametry. Existují i metody přímého tisku pasty specializovaným zařízením, planžeta však stále představuje především ekonomický způsob tisku. Naše firma se zaměřuje především na ekonomické provedení SMT planžet nebo naopak špičkové provedení z elektrolytického niklu. Obecně panuje nedůvěra v kvalitu leptaných planžet. Příčina je historická, kdy se používaly nekvalitní materiály a postupy. Námi použí- povrch stěny nerezové planžety (150 um) povrch stěny niklové planžety (150 um) při leptání je složitější vytvořit různě velké objekty v jednom výrobním cyklu, u laserem řezaných zase roste cena při velkém množství objektů. Obě technologie pak mají společný fakt, že jde o destruktivní metodu výroby, kdy se z kovové fólie odebírá materiál v otvorech. Tím dochází k porušení krystalické struktury kovu, což se projeví ve zdrsnění stěn otvorů. Lze ji elektrochemicky vyleštit, ovšem za cenu dalších nákladů. Proto jsme zavedli technologii Electroforming, která tyto neduhy nemá : Nerezový nosný plech se chemicky vyčistí a nanese na něj vrstva fotorezistu v tloušťce požadované síly plechu. Přes fotografickou matrici se exponuje kolimovaným UV zářením nebo digitálně technologií LDI, čím se vytvoří výsledný motiv výrobku z niklu tvrdosti cca 550 Hv. Poté následuje vyvolání a galvanické pokovení niklem, který velmi přesně okopíruje motiv a v místě fotorezistu zůstanou otvory. Vše pracuje na molekulární úrovni, výsledný díl je proto velmi přesný a hladký. Následuje odstranění fotorezistu a přesné měření požadovaných tolerancí. Lze docílit ± 10 um, digitálně i ± 5 um. Je to nedestruktivní výrobní metoda, při níž se vynáší pouze materiál, který na výrobku zůstane. Parametry Materiál: elektrolytický sulfamátový niklový plech síly 50 – 150 um do rozměrů cca 585 x 736 mm a tvrdosti cca 550 Hv. typický tvar otvoru electroformingem vané materiály jsou velmi kvalitní a certifikované, stejně tak přesná je výrobní technologie – litografie, používaná i při výrobě plošných spojů a polovodičových čipů. Nicméně nerez má i své nevýhody, 54 Přesnosti: protože proces probíhá na molekulární úrovni, jsou tolerance objektů běžně ± 12,5 um. Samotný proces kovení však probíhá ± 1 um, lze tedy docílit i lepších výsledků. Vyrobitelná velikost objektů je od 75 um. Výhody 1. Tvar stěn a hran: a) spodní strana plechu zůstává matná a velmi rovná s ostrou hranou otvoru TriboTechnika b) horní strana je zrcadlově hladká, nízké povrchové napětí umožňuje lepší odvalování pasty c) hrany otvorů jsou u horní části zaoblené, tedy nepoškozují stěrku a u spodní části jsou ostré, což zajistí přesné uříznutí pasty při odtrhu. Díky zrcadlově hladkému povrchu stěn se velmi dobře uvolňuje cínová pasta z otvorů a planžeta se lépe čistí. 2. Rovinnost: výrobou nevznikají žádné otřepy, hrany jsou už z výroby velmi hladké i na hranách i stěnách otvorů. Materiál nedostává tepelný ani mechanický stres, zůstane tedy velmi rovný. 3. Složitost: lze vytvářet i velké množství objektů, tvarově jakkoli složité v jednom výrobním cyklu, tedy ekonomicky velmi přijatelně. 4. Preciznost: lze vyrobit velmi malý průměr objektů od 75 um. Přínos mají planžety pro velmi malé součástky typu microBGA, kde mají zvýšenou schopnost tisku i přes velmi malé otvory. Lze dosáhnout lepšího poměru velikosti otvorů a síly plechu. Pasta méně ucpává i velmi malé otvory. 5. Životnost: díky tvrdosti cca 600 Hv, což je o 50 % proti nerezovým mají planžety dvojnásobně vyšší životnost a velmi dobrou pevnost v tahu. Nedochází tak k průhybu planžety ani při silném napnutí - je tedy zajištěn velmi přesný tisk. 6. Tloušťka: protože plech narůstá postupně, je možné vytvořit jakoukoli sílu plechu mezi 50 – 150 um v krocích po 10 um. Nevýhodou je delší čas výroby i více než 6 hodin, navíc čím pomaleji se pokovuje, tím rovnoměrnější je plech. Není tedy vhodná pro expresní záležitosti. 7. Reliéf: lze lokálně snížit plochu až a 2/3 původní tloušťky, což je jinými metodami obtížně vyrobitelné. Tato metoda umožňuje i vytváření různě silných oblastí, tzv. víceúrovňové planžety, které jsou vhodné pro plošné spoje s kombinací jemných a masívních součástek s různými potřebami množství pasty. 8. Ekologie: tato stránka rovněž není zanedbatelná. Niklové planžety se vyrábí galvanickým pokovením a vytváří se pouze výsledný plech, nevzniká tedy téměř žádný odpad. Ostatní metody jsou destruktivní a vzniká část odpadu, který nemá využití. Energetické prostředky k jeho výrobě tedy byly zbytečné, navíc nikl má i po skončení životnosti cca 10 x vyšší hodnotu při výkupu na rozdíl od nerezi. Electroforming je tedy nejšetrnější k životnímu prostředí ze všech ostatních technologií. Mezi technické parametry, ovlivňující kvalitu patří především hranová ostrost vytvořených objektů. Pokud tato není dodržena, dostává se pasta mimo pájecí plošky, což způsobuje po pájení skraty. Dalším, neméně důležitým parametrem je tvrdost materiálu, která musí být alespoň 400 HV, jinak nelze zajistit opakovatelnou přesnost tisku. Aby nedocházelo k prosakování pasty pod planžetu a pozdějším možným zkratům nebo kuličkám pájky, musí planžeta dokonale sedět na pájecí plošce a nesmí docházet k průhybu vlivem pružného podložení. A konečně, posledním důležitým faktorem je přesnost vytvořených objektů, které jsou u laserem řezaných cca 12,5 um, u leptaných cca ± 25 um. Velikost kuliček pájky v pájecí pastě bývá však v obou případech větší, takže tyto parametry jsou vyhovující. Kapilární síly při přetavení pasty způsobí, že se eliminují i poziční nepřesnosti usazení planžety (pokud nejsou příliš velké) na plošný spoj a roztavená pájka se rozlije pouze na cílené plošce. Druhy planžet Nerezové leptané jsou vyráběny fotolitografií, tedy chemickým leptáním. Jde o přesnou metodu s dosahovanými přesnostmi ± 25 um. Tyto nerezové planžety jsou vyráběny především s důrazem na ekonomickou stránku produktu. Výhody: 1. Chemickým obráběním plechu nedochází k žádnému tepelnému ani mechanickému namáhání, takže planžeta zůstává zcela rovná a nezvlněná. 2. Na hranách otvorů nevznikají žádné otřepy, hrany jsou hladké a pájecí pasta se může lépe uvolňovat na plošný spoj. 3. Tato metoda umožňuje i vytváření různě silných oblastí, tzv. víceúrovňové planžety, které jsou vhodné pro plošné spoje s kombinací jemných a masivních součástek s různými potřebami množství pasty. 4. Vzhledem k obrábění v ploše není podstatné množství vytvářených objektů, zvláště při velkém množství plošek pak může být značný ekonomický efekt. Niklové leptané jsou vyráběny fotolitografií, tedy chemickým leptáním. Jde o přesnou metodu s dosahovanými přesnostmi ± 25 um. Tyto niklové planžety jsou vyráběny především s důrazem na rychlost výroby, avšak na kvalitní niklový plech. 55 4/2013 4/2013 TriboTechnika Niklové elektroformové jsou vyráběny electroformingem, tedy galvanickým vytvářením. Jde o velmi přesnou metodu s dosahovanými přesnostmi ± 12,5 um. Tyto niklové planžety jsou vyráběny především s důrazem na kvalitní provedení a dlouhou životnost. Výhody: · na niklové planžety není nutný polishing, niklové planžety, mají hladké stěny i horní stranu, což působí lepší uvolňování pasty. · hrbolatost nerezi je 2 um, niklu 0,8 um, tedy se 4 x lépe uvolňuje pasta. · niklové planžety standard IPC 7525 revize A. · srovnání typů planžet, výhody a nevýhody:, technici, kteří měli možnost tisknout s niklovými planžetami, si pochvalují jejich vlastnosti, výrazně lepší od nerezového materiálu, ale kvůli ceně ji nebrali a považují ji za lepší pro tisk než nerez. · proces electroformingu je časově náročný a nedá se příliš automatizovat. Proto v zemích s drahou pracovní silou jsou tyto výrobky velmi drahé. · kvalita planžety je především kvalita materiálu nerez. Lepší je nikl, je tvrdší a hladký. · jsou navrženy pro výrobce elektroniky, kteří vyžadují prvotřídní provedení tisku až do úrovně mikroelektroniky, dokonce i pod rozteč 0,4 mm. Planžety poskytují vysokou přesnost, trvanlivost a dlouhou životnost i pro velkoobjemové aplikace tisku. · Tyto planžety jsou vyráběny elektroformingem, tedy galvanickým pokovováním nosného nerezového plechu, na němž je vytvořen motiv objektů. Ty pak tvoří výsledné otvory. Jde o velmi přesnou metodu s dosahovanými přesnostmi až ±12,5 um. Alpakové leptané jsou vyráběny fotolitografií, tedy chemickým leptáním. Jde o přesnou metodu s dosahovanými přesnostmi ± 25 um. Tyto alpakové jsou především s důrazem na rychlost výroby. Výhody: · materiál Alpaka je dobře opracovatelný. Protože je však poměrně měkký a drahý, na SMT planžety jej nedoporučujeme a nabízíme jen na přání, pokud jsou k tomu nějaké důvody. Hliníkové vrtané jsou vyráběny CNC vrtáním. Jde o nepříliš přesnou metodu s dosahovanými přesnostmi ± 100 um. Tyto planžety jsou určeny především na nanášení lepidla, kde přesnost nehraje roli. 56 Výhody: · Použitý hliníkový materiál je velmi levný a dobře opracovatelný. Je tak vhodný speciálně pro zakázky, kde se osazuje lepidlem pro součástky jen několik málo kusů desek v jediném osazovacím cyklu, tedy velmi malá série nebo vývojová záležitost pro 1 ks. Tato planžeta není nijak přesná, lze ji napnout jen jednou, čím se natolik zdeformuje, že je po vyjmutí ze sítotisku nepoužitelná. Jejím hlavním úkolem je ekonomická stránka - je dostupná za polovinu ceny planžety nerezové. Přes své nedostatky, kde patří i zvýšené množství zkratů a nedotisků, tedy potřebě zvýšených oprav na plošných spojích může být u malých sériích ekonomická úspora značná. Ne každá osazovací firma však může být ochotná takovéto planžety používat. Nerezové laserem řezané jsou vyráběny laserovým řezáním. Jde o přesnou metodu s dosahovanými přesnostmi ± 10 um. Tyto nerezové planžety jsou vyráběny především s důrazem na jejich výhody: dosahované přesnosti ± 10 um. Speciální provedení planžet Prototypová, ekonomická SMT planžeta V evropských podmínkách je často potřeba vyrábět ověřovací vzorky, k čemuž ekonomicky mohou přispět tzv. EKO šablony. Jde o standardní planžetu, která má pouze omezení velikosti plochy do cca A4 a nelze ji tak upevnit do běžných tiskových zařízení. Pro vytvoření několika kusů osazených plošných spojů si však vývojář může připravit pracoviště, kde desky natiskne a vývoj tak méně zatíží dalšími náklady. Víceúrovňové SMT planžety S postupem miniaturizace a dalšího zmenšování součástek přibývá požadavků na různé množství nanesené pasty na plošky na plošném spoji. Jednou z metod jak nastavit rozdílné množství pasty je různá velikost otvorů na planžetě při stejné tloušťce planžety. Při nevhodně zvolené velikosti otvorů to může způsobovat nanesení větší vrstvy pájecí pasty a po přetavení mohou vznikat zkraty. Proto je vhodnější vyladit množství natisknuté pasty různou sílou plechu na tiskové planžetě. Pak je možné v jednom tiskovém kroku nanést jak malé množství pasty např. pro pouzdra BGA, tak větší množství pro větší součástky. Na vyleptané planže- TriboTechnika tě jsou oblasti, kde je tloušťky plechu snížena a proto se při jednom tisku nanese různé množství pájecí pasty na pájecí plošky. Popis víceúrovňových SMT planžet: při kombinaci velkých součástek a microBGA je problém zvolit jednotnou sílu planžety. Tyto lze vyrábět jen elektrochemicky, laser tuto možnost nemá. 3D planžety lze udělat tak, že se zaleptá reliéf dříve nanesené pasty, nejen v ploše, ale i na stěnách otvorů. Hrany jsou lehce zaobleny a nedochází tak k poškozování stěrek. při tisku ležet velmi dobře na plošném spoji, který musí být rovněž nepružně podložen. Proto se dá použít tato reliéfová planžeta, jejíž princip je podobný jako víceúrovňové planžety. Zaleptaný motiv je však otočen směrem k plošnému spoji Položení planžety v řezu na plošný spoj Provedení 3D planžety, kde je patrné zaleptání vodičů do stejné hloubky, jako síla mědi na plošném spoji Víceúrovňová planžeta s vymezením oblastí se sníženou tloušťkou a je zaleptán motiv plošného spoje, který tak přesně kopíruje vodiče a znemožňuje pružení. Její vyu- Zobrazení planžety se dvěma různými tloušťkami. Nižší je určena pro tisk velmi jemných roztečí, kde je potřeba menší množství pájecí pasty 3D planžety Jedná se o poměrně speciální druh planžety. Její princip spočívá v tom, že například při silných vodičích na plošném spoji dochází k pružení planžety proti zbytku laminátu a k deformacím tisku. Zvláště u velmi jemných roztečí by měla planžeta žití může být ve speciálních případech, kdy tento parametr ovlivňuje kvalitu tisku. Poskytuje další možné řešení problémů, pokud povrch desky není rovný anebo jsou na něm už vytvořené nějaké součástky nebo jiné nerovnosti. Text: Semach 57 4/2013 4/2013 TriboTechnika OHLIADNUTIE za: 18. medzinárodná konferencia Corrosion of underground structures Autor: Mgr. Maroš Halama PhD., manažér konferencie V dňoch 23. a 24. mája 2013 sa konala už 18. medzinárodná konferencia organizovaná v spolupráci Hutníckej fakulty Technickej univerzity v Košiciach, SPP – distribúcie a.s., Slovenského plynárenského a naftového zväzu a Slovenskej spoločnosti pre povrchové úpravy (SSPÚ). Konferencia sa konala v kongresových priestoroch Univerzitnej knižnice a súčasne prebiehala jej výstavná časť. Bolo veľkou cťou pre organizátorov, že mohli privítať syna slávneho koróznika Antoine Pourbaixa z Belgicka (CEBELCOR), ktorý pokračuje v otcových šľapajach. S plenárnou prednáškou „Measurement and analysis of AC induced corrosion“ zanechal trvalú nezmazateľnú stopu v hlavách slovenských, českých, poľských, ukrajinských odborníkov a študentov korózie. Takisto plenárna prednáška profesora Pavla Nováka (VŠCHT) na tému „Třicet případů mylných představ o korozi kovu“ nastolila otvorené otázky a konfrontovala zaužívanú teóriu s dlhoročnou praxou v odbore. Treťou plenárnou prednáškou otvárala piatkovú sekciu profesorka Malgorzata Makowska-Janusik (Uni. Czestochowa) s „The computer simulations of physical properties of solid state by local field approach“. Ing. Maroš Meliš (SPPdistribúcia a.s.) prednášal na tému hodnotenie technického stavu miestnych sietí v SPP a o inšpekčných meraniach vysokotlakových plynovodov. Ing. Milan Lacena ponúkol nové, rozšírené merania parametrov katódovej ochrany prepravných plynovodov v blízkosti elektrickej rozvod- 58 ne vysokého napätia. Praktickú časť konferencie okorenila talianska firma IBIX S.r.l. Tecno Supply Division so zástupkyňou Mrs. Susannou Giovanni. Firma v priestoroch Katedry náuky o materiáloch na Hutníckej fakulte aplikovala nástrek „high-tech“ 3-vrstvového LPE povlaku na dimenziu potrubia Stretnutie „slávnych“ koróznikov A. Pourbaixa a J. Kocicha po 20-rokoch z plynárenských línií. Program kulminoval spoločenským večerom spojeným s kačacími hodmi a degustáciou vybraných lokálnych vín v pivnici v Tokajskej oblasti. Ostáva sa už len tešiť na nové výsledky rozbehnutých projektov v plynárenskom priemysle a stretnúť sa na pozvanie prezidenta konferencie Dr.h.c. prof. Ing. Jaroslava Kocicha PhD. opäť o 2 roky na 19. medzinárodnej konferencii Corrosion of underground structures 2015. viac na http://www.tuke.sk/metalcor. Mgr. Maroš Halama PhD., FINANČNÉ A KREDITNÉ INFORMÁCIE Finančné produkty slúžia svojimi informáciami predovšetkým ku znižovaniu objemu nedobytných pohľadávok, minimalizácii počtu dlžníkov či neplatičov a výberu vhodných obchodných partnerov. Umožňujú dôkladné preverenie obchodného partnera ešte pred samotným uzavretím obchodu. Vďaka vhodnému výberu a správnemu nastaveniu platobných podmienok výrazne znížite náklady na vymáhanie, prípadne poistenie pohľadávok. OBCHODNÉ A MARKETINGOVÉ INFORMÁCIE Ak máte záujem expandovať a nájsť nových zákazníkov, radi by sme Vám v tom pomohli. Nechcem Vám ale predať databázu v “krabičke” s množstvom kontaktov. Našim cieľom je Vaša spokojnosť a Váš úžitok a teda novo získané zákazky. Preto by sme s Vami radi konzultovali Vaše konkrétne potreby a predstavy a navrhli Vám optimálne riešenie. OCHRANNÉ ETIKETY Nalepením našich ochranných etikiet na faktúry dávate najavo aktívnu starostlivosť a nekompromisný prístup k termínu splatnosti vystavenej faktúry. ktúry Úhradu fa systéme ev m je u d e sl nej gu platob Monitorin ovenských sl disciplíny firiem. k bisnode.s lustrator. Bisnode Slovensko, s.r.o. M. R. Štefánika 379/19, 911 60 Trenčín, T: 032-7462640, E: [email protected], W: www.bisnode.sk
Podobné dokumenty
DTG 330 EcoNOx
Kotle DTG 230 EcoNOx jsou stacionární plynové litinové kotle,
s elektronickým zapalováním, vybavené mimořádně tichým atmosférickým hořákem:
2-stupňový provoz s úplným předsměšováním
pro DTG 230 Eco...
4. KOVOVÉ MATERIÁLY A JEJICH ZPRACOVÁNÍ 4.1 Technické
modifikacích: Fe a resp. Fe 8 má mřížku K8 a Fe y má mřížku K12. Oblasti existence
jednotlivých modifikací železa jsou patrný z obr. 4-1.
Železo a existuje do teploty 911 °C a od teploty 1394°C do ...
lambda sonda - hydro motors
správny pomer zabezpečuje riadiaca jednotka (ECU) práve na základe informácií z lambda sondy. Lambda
sonda plní vo vstrekovacích systémoch motorov jednu z hlavných funkcií a práca motora v mnohom z...
Strategická výzkumná agenda - Zemní plyn a biometan v dopravě
Kněžskodvorská 2277/26, CZ 370 04 České Budějovice
www.ngva.cz
stav k 13.05.2013
5.3.5 Speciální vysokolegované čistě austenitické slitiny / high alloyed fully austenitic special alloys
TU - Tribotechnika
na MSV jezdí pravidelně a 79 % dotázaných se chystá navštívit příští ročník.
Veletrh pohledem účastníků
Úspěšnost posledního ročníku MSV potvrzují názory vystavovatelů i významných hostů. V zahajov...