Myslivna_2018

 

Čištění dílců jako nedílná součást tepelných úprav

Nezbytnou součástí termického zpracování dílců je řada mycích a čistících kroků. Na jejich vhodném provedení závisí konečná kvalita výrobku. Nedostatečně nebo nesprávně provedené čištění může při následných termických procesech způsobit nehomogenitu složení povrchové vrstvy, špatnou přilnavost spojovací vrstvy anebo způsobovat technologické problémy při výrobě.


Čištění před tepelným zpracováním
Čištění před tepelným zpracováním je obvykle technologicky jednoduché. Po umytí dílce následuje v druhém kroku opláchnutí spolu s nanesením pasivačního prostředku pro krátkodobou konzervaci dílce. Z toho vyplývá poměrně zásadní požadavek na čistící lázeň. Lázeň musí být deemulgující, tj. absorbovaný olej se musí ochotně oddělit v odlučovači z lázně, a nesmí obsahovat soli, které by při nedostatečném oplachu zůstaly na povrchu dílce a vytvořili například bariérovou vrstvu při nitridaci. Všechny pasivační složky se musí v peci beze zbytku odpařit a nesmí vadit zařízení.
Pro tuto aplikaci dodává SurTec řadu čistících přípravků (nejprodávanější SurTec 042, SurTec 101, SurTec 531) pokrývající jak škálu pH 7 - 11, tak aplikovatelnost v postřikových, záplavových i ultrazvukových zařízeních. Jedná se o kapalné přípravky použitelné v koncentracích 1 - 4 % a teplotách od 40°C. Díky recyklovatelnosti pomocí odlučovače nebo pomocí membránové filtrace mají lázně velice dlouhou životnost a příznivé provozní náklady. Uvedené přípravky lze použít přímo i jako pasivátory.
Ve spolupráci s Instutit für Werkstofftechnik v Bremách bylo provedeno zkoumání, jak ovlivňuje čištění a pasivace v SurTec 042 následnou nitridaci dílce: Na zkušební dílec (ocel 42CrMo4) byl definovaně nanesen čístící přípravek SurTec 042 v koncentracích 5 a 10% (běžná provozní koncentrace je kolem 2%) a ponechán zaschnout. Poté byla provedena nitridace při 520 °C po dobu 4 hodin ve směsi 16% obj. NH3 a 84% obj. N2. Po ochlazení bylo na metalografickém řezu provedeno měření tvrdosti na povrchu v různých hloubkách. Tvrdost na povrchu dílce se SurTec 042 byla naměřena 812 HV0.5 (referenčního vzorku 775 HV0.5), tvrdost v jádru 345 HV0.5.


Obr. 1: Povrchová tvrdost HV0.5 vzorku po nitridaci, porovnání s tvrdostí povrchu před nitridací. Jako referenční vzorek posloužil vzorek odmaštění v trichlorethylenu.


Obr. 2: Průběh tvrdosti v jednotlivých vzdálenostech od kaleného čela, povrchová tvrdost HV0.5 vzorku po nitridaci a porovnání s tvrdostí povrchu před nitridací. Jako referenční vzorek posloužil vzorek odmaštění v trichlorethylenu.

Na základě výsledků měření lze říci, že přítomnost SurTec 042 na povrchu dílce před nitridací nejen negativně neovlivňuje vznik ani hloubku nitridační vrstvy, ale naopak ještě působí jako aktivátor a mírně zlepšuje dosažitelnou tvrdost povlaku.

 

Odfosfátování
Specifickou výrobní operací před kalením je odfosfátování, při kterém se odstraňuje povlak zinečnatého fosfátu z předchozích operací, zejména při výrobě spojovacího materiálu. Pokud by vrstva fosfátu nebyla odstraněna, při kalení by se vytvořila bariérová vrstva bránící kalení dílce, zhoršila by se křehkost materiálu a při následném zinkování by docházelo ke tvorbě puchýřů a dalších defektů v povrchové úpravě. Nedostatečné odstranění fosfátu má nepříznivý vliv i na kalící pec, která se zanáší obtížně čistitelnými usazeninami.
Principiálně se odfosfátování provádí za horka v silně alkalických přípravcích (pH nad 11), což vnáší do procesu řadu obtíží. Kromě fosfátu je povrch dílce znečištěn ještě konzervačními oleji a mazivy, které se musí během odfosfátování také odstranit. Chemickou strukturou se jedná o estery mastných kyselin, které v alkalickém prostředí hydrolyzují za vzniku mýdel (tzv. zmýdelňování tuků). Ty se chovají jako emulgující tenzidy a brání dalšímu vytěsňování olejů na odlučovači. Lázeň poté velice silně pění. V přítonosti vápenatých a hořečnatých solí z vody se tvoří nerozpustné soli, které se srážejí v lázni spolu s fosfátovými kaly a které se musí pravidelně a zejména pracně odstraňovat. Náklady na takto vedený odfosfátovací proces se při započítání všech nákladů na práci, likvidaci odpadu a ušlý zisk po dobu odstávky šplhají do závratných výšin.

Obr.3: Typický následek zmýdelnatělých olejů v odfosfátovací lázni: prakticky žádné odlučování oleje na odlučovači a vysoká pěnivost v celém systému. O náročnosti čištění a údržby takové linky není pochybností.

Doporučením firmy SurTec je, pokud možno, rozdělit odmašťovací a odfosfátovací krok. V odmašťovacím kroku používáme pouze mírně alkalické přípravky, například SurTec 132 v kombinaci s tenzidem SurTec 084, případně pouze tenzid SurTec 084. Umožní se tím značně snížit množství oleje vstupujícímu do odfosfátovací lázně a díky pouze mírně alkalickému pH nedochází ke zmýdelňování. Pro odfosfátování se poté použije silně alkalický SurTec 199P spolu s tenzidem SurTec 084. Díky tomu, že obsahuje hydroxid draselný, má mnohem delší životnost než přípravky na bázi hydroxidu sodného a svým složením dále snižuje množství vysrážených kalů, které jsou i snadněji odstranitelné. V případě sdruženého odmaštění a odfosfátování je potřeba pečlivě volit provozní parametry, aby se omezilo zmýdelňování olejů. Nicméně díky složení SurTec 199P je i takový proces ekonomičtější a méně náročný na údržbu než lázně na bázi hydroxidu sodného.

 

Čistění po kalení
Po provedení kalení je dílec nutné odmastit, případně zakonzervovat. Po kalení do oleje z dílce doslova teče olej, takže odmašťovací přípravek musí kromě dokonalého odmaštění i výborně deemulgovat. Pro tento účel se nejlépe hodí SurTec 042 případně v kombinaci s posilujícím tenzidem SurTec 086. Systém tak nejen výborně odmaštuje a demulguje, ale současně i dílec pasivuje. Při požadavku lepší odolnost je vhodnější speciální pasivace na bázi aminů SurTec 531 nebo SurTec 533.
Po kalení do roztoku soli je situace jednodušší, neboť dílec obvykle stačí opláchnout ve vodě, případně ve slabě koncentrované odmašťovací lázni. Pro konzervaci a pasivaci dílce lze využít opět SurTec 531 nebo SurTec 533.

Obr. 4 a 5.: Čištění po kalení do oleje (vlevo), vpravo stejná lázeň po doplnění tenzidu SurTec 086.

 

Závěrečné shrnutí
Všeobecně se přisuzuje čištění ve výrobě podřadná role. Oproti například následnému povlakování, zušlechťování, tepelné úpravě atd. je to proces, na který se prvotně nikdo nedívá jako na tvorbu hodnot (pokud se nejedná o finální čištění). Čištění stojí čas a peníze a je považováno často jen za nutné zlo.
Měli bychom si ale uvědomit, že čištění je důležitá známka jakosti, která může zásadně ovlivnit následné procesy. V oblasti tepelných úprav se objevují chyby často až po termochemickém procesu difúze (např. plynové nitridaci), a to ačkoliv díly byly předtím opticky čisté, tj. bez špon a oleje, i suché. Proto je nutné věnovat čištění potřebnou pozornost a neváhat se obrátit na odborníky.

 

Výhody odmašťovacích a pasivačních lázní SurTec
· Možnost samostatné dávkování základu a tenzidu, nastavitelný odmašťovací účinek
· Stálá vysoká kvalita odmaštění a nastavitelný pasivační účinek
· Jednoduchá analyzovatelnost lázní
· Možnost recyklace odmašťovacích lázní
· Dlouhá životnost lázní a tím nižší náklady na odmaštění a předúpravu dílců

Zdroje a další informace: materiály firem SurTec a Klüber Lubrication
Ing. Roman Konvalinka, SurTec ČR, s.r.o.

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
7 + 9 =
Odoslanie formulára

Tribotechnika_5_2018

TriboTechnika_5_2018 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd