Tribotechnické listy

 

 

Navrhování a provádění součástí určených k žárovému pozinkování

Povlaky žárového zinku jsou na součásti nanášeny tak, že se tyto po nezbytné chemické úpravě povrchu ponoří do zinkové taveniny o teplotě cca 450 °C. Komerční zinkovny v převážné většině pracují tzv. závěsovým způsobem při aplikaci suchého procesu. Zinkované součásti jsou ve vhodné poloze navěšeny na speciální závěs a v tétopoloze pomocí mostových jeřábů provezeny celou technologickou linkou. Tomuto faktu musí být přizpůsoben konstrukční návrh, dílenské zpracování i řemeslné provedení zinkovaných součástí.

 

wiegel1

 

Žárovým zinkováním ponorem je ve světě ošetřována převážná většina ocelových konstrukcí a železářských výrobků. Důvodem pro jeho oblíbenost je především řada pozitivních vlastností povlaků žárového zinku, které jinými protikorozními systémy nelze dosáhnout ani se jim přiblížit. Mezi těmito vlastnostmi je nutno jmenovat především trvanlivost, spolehlivost, odolnost, příznivou cenu, nenáročnost na údržbu i dobrý vzhled. Je optimální pro dutiny a hrany, poskytuje katodickou ochranu, šetří čas, snadno se kontroluje a je šetrný k životnímu prostředí.
Princip ochrany pomocí zinkových povlaků spočívá ve schopnosti zinku přirozeně se pasivovat. Zinek má ve většině korozních prostředí nižší elektrochemický potenciál než železo, je méně ušlechtilým kovem než ocel a na vzduchu rychle oxiduje. V suchém větraném prostředí za působení vzdušného oxidu uhličitého se nestabilní oxidy zinku pomalu přeměňují na stabilní uhličitan zinečnatý. Velmi dobře odolává mechanickému namáhání a současně v neutrálním až slabě alkalickém prostředí spolehlivě chrání před atmosférickou korozí.

 

Zásady
Při navrhování součástí určených k žárovému pozinkování ponorem je nutno přihlédnout ke specifickým podmínkám, které jsou nezbytné k tomu, aby se kvalitní zinkový povlak mohl na celém (to je vnějším i vnitřním) povrchu součásti vytvořit. Projektant musí respektovat základní zásady, bez jejichž dodržení by bezvadné pozinkování nebylo možné.

 

Zinkové tavenině musí být umožněn přístup k celému povrchu součásti včetně dutin při neměnné poloze součásti
Konstruktér musí mít dobrou představivost, aby opatřil vhodnými drenážemi a odvzdušněním nejen dutiny, ale i veškeré zdánlivě otevřené kapsy a zákoutí, tak aby zinková tavenina mohla při ponořování beze zbytku smočit celý povrch součásti a při vynořování nedocházelo k jejímu zdržení.

 

wiegel2


Žárové zinkování je termický proces
Zinková tavenina má teplotu cca 450 °C. Ponořena část zinkované součásti je ohřátá na tuto teplotu a rozpíná se, zatímco část nad hladinou je relativně chladná a k rozpínání u ní dochází se zpožděním. To může vést k tvarovým změnám, někdy až k destrukci dílů. Součást nesmí obsahovat duté uzavřené prvky, které zpravidla při ohřátí na zinkovací teplotu explodují. Nutno mít na paměti, že teplota zinkové taveniny je blízká teplotám žíhání na odstranění vnitřního pnutí nebo teplotám popouštěcím.

 

wiegel3


Specifická hmotnost u oceli je pouze mírně vyšší než u zinku
Součást musí být vyrobena tak, aby se do zinkové taveniny ponořila co nejrychleji. Zejména při aplikaci dutých profilů je zapotřebí dole na straně vtoku připravit dostatečně dimenzované drenáže, aby pomalé plnění dutin zinkovou taveninou nebránilo dostatečně rychlému ponořování součásti do lázně.

 

Pracovní rozměry zinkovací vany
Velikost součásti, která má být žárově pozinkována, je limitována pracovními rozměry zinkovací vany, které jsou vždy menší než její stavební rozměry. Součást musí mít od stěn zinkovací vany dostatečnou vůli, aby nedošlo k jejímu vzpříčení v důsledku tepelné roztažnosti. Limitujícím faktorem je i nosnost jeřábů.

 

Kovově čistý povrch
Součásti předávané k pozinkování mohou být mírně zkorodované, ale nesmějí na nich být žádné povlaky, značení nebo nečistoty, které nejsou rozpustné ve vodě a nebylo by možno odstranit je mořením v kyselině solné. Nutnou podmínkou kvalitního pozinkování je kovově čistý povrch. Nedoporučuje se však součásti určené k žárovému pozinkování otryskávat. Zejména použití křemenného písku je nevhodné, neboť následkem toho dochází k výraz­nému nárůstu tloušťky zinkového povlaku, který je pak křehký a náchylný k odlupování.

 

wiegel4

 

Zinkovně musí být umožněno součást zavěsit
V místě zavěšení vždy zůstane tzv. kontaktní místo vyznačující se vadou zinkového povlaku. Vzniklá vada musí být vyrovnána pilníkem a vyspravena speciální opravnou barvou s vysokým obsahem zinkového prachu v sušině. Konstruktér by měl na možnost zavěšení pamatovat. Pokud díl určený k pozinkování není opatřen přírubami, montážními oky nebo figurami vhodnými pro jeho zavěšení při pozinkování, měl by konstruktér pamatovat na technologické úchyty.

 

Zinkováním se nezakryje výrobní vada
Neočištěné neprovařené nebo porézní sváry, hrubý povrch, spáry, nevhodně umístěné nebo chybějící drenáže, či použití spreje s obsahem silikonu vedou k vadám povlaku. Pouze kvalitně řemeslně zpracovaný výrobek může být kvalitně pozinkován.

 

wiegel5

Povlaky žárového zinku jsou slitinové, od zinkování nelze očekávat dekorativní účinek
Povlaky žárového zinku se na povrchu ocelových součástí tvoří jako produkt metalurgické reakce železa se zinkem, nikoliv pouhým ulpěním zinkového filmu na povrchu součásti. Zinkové povlaky zhotovené na různých podkladních materiálech se vyznačují různou strukturou, tloušťkou a barevnými odstíny od světlého a lesklého až po tmavý a matný. Z hlediska kvality jsou všechny rovnocenné.
Tvorba jednotlivých slitinových fází, z nichž je povlak složen, je velmi citlivá na chemické složení oceli, zejména na obsah příměsových prvků, jako je křemík. Některé konstrukční oceli jsou pro dosažení vyšší pevnosti dezoxidovány křemíkem (tzv. uklidněné oceli). Křemík je prvek, u něhož byl prokázán významný vliv na reaktivitu zinku se železem. Při nevhodném obsahu křemíku, někdy v kombinaci s fosforem dochází k extrémnímu nárůstu tloušťky povlaku až na několik stovek mikronů. Takové povlaky se vyznačují tmavým matným odstínem a jsou velmi křehké. Někdy u nich může docházet i ke spontánnímu odlupování. Kritické nežádoucí obsahy křemíku jsou v intervalu mezi 0,03 až 0,12 % a nad 0,30 %. Tvorbu povlaku podstatnou měrou ovlivňuje i stav mechanického a tepelného zpracování materiálu určeného k pozinkování a významnou roli hrají rovněž podmínky, za kterých zinkování probíhá. Je to především teplota zinkové lázně, doba ponoru a rychlost ochlazování.

 

Žárově zinkované spojovací součásti
Použití galvanicky pozinkovaných spojovacích součástí je z důvodu nedostatečné vrstvy povlaku nevhodné. Tyto součásti, a to i v případě vysokoteplotního žárového pozinkování s odstředěním, by měly být po montáži ošetřeny speciální barvou s vysokým obsahem zinkového prášku v sušině, aby bylo dosaženo stejné životnosti.

 

wiegel6


Tváření za studena
U součástí tvářených za studena hrozí nebezpečí zhrubnutí zrna. U takových materiálů, pokud  nejsou před pozinkováním ošetřeny rekrystalizačním žíháním, hrozí nebezpečí vzniku spontánního lomu. Kromě tváření při zpracování materiálu na hotový výrobek může dojít k porušení technologické kázně již u prvovýrobce, například nedodržením předepsaného poloměru ohybu.

 

Spájení
Výrobky musí být navrženy tak, aby u prvků, které mají být po pozinkování pohyblivé, nedošlo ke spájení s protikusem. Výrobky musí být pro žárové pozinkování rozebrány na jednotlivé součásti a ty se zinkují odděleně. U pohyblivých uložení je nutno pamatovat na dostatečnou vůli.

 

Lícování
Žárové povlaky zinku se na různých součástech tvoří v různých tloušťkách od několika desítek mikronů až po stovky mikronů. Tloušťka povlaku je parametr, který je možno v praktických podmínkách ovlivnit jen velmi omezeně. V blízkosti odtokových hran dochází často ke zbytnění povlaku až na tloušťku několika milimetrů. Předpokládá-li se určitá speciální funkce pozinkovaných součástí, například vzájemné zasunutí, je buď zapotřebí volit dostatečnou vůli, nebo se po pozinkování provede kalibrace. Někdy je pokovení lícovaných ploch nežádoucí a tyto je nutno před pozinkováním vhodným prostředkem ochránit.

 

wiegel7


Nebezpečí destrukce nebo deformace
Specifickým potřebám vyplývajícím ze způsobu nanášení povlaku zinku žárovým způsobem ponořením do zinkové taveniny musí být optimálně přizpůsobena konstrukce každé součásti určené k žárovému pozinkování. Spolupráce projektanta se zinkovnou by měla začít už ve fázi konstrukčního návrhu. U některých konstrukcí následné provádění úprav či doplňování drenážních či odvzdušňovacích otvorů až po jejich svaření nevede k dosažení požadovaného standardu kvality. Častou chybou je aplikace dutých zavětrovacích prvků u příhradových nosníků. Tuhá konstrukce příhradového nosníku neumožňuje volné rozpínání prvků, ke kterému dochází vlivem nerovnoměrného ohřevu, a zpravidla dochází k porušení jejich celistvosti. Jiným příkladem je nevhodná kombinace materiálů o různých tloušťkách stěny (např. tenké plechové výplně orámovaných polí u brány vyrobené z dutých profilů). U takových konstrukcí nelze garantovat uspokojivý výsledek pozinkování.

 

Zámečnická tabulka
Pro základní orientaci slouží tzv. zámečnická tabulka, kterou v minulosti vypracovala Asociace německých zinkařů a v různých obměnách ji pro dodnes vydávají mnohé komerční zinkovny. Jsou zde názorně ukázány nejvýznamnější aspekty, které musí být při návrhu konstrukce zinkovaných dílů i při jejich výrobě zohledněny. Tabulka by měla být vyvěšena v každé zámečnické dílně, kde jsou vyráběny součásti určené k žárovému pozinkování.

 

wiegel8

 

Závěr
Významný rozvoj investic v posledních letech, příliv zahraničního kapitálu a především snížení korozní agresivity atmosféry v České republice odsířením velkých a středních zdrojů znečišťování ovzduší přispěly k významnému nárůstu poptávky po žárovém zinkování. Jenom kvalitně provedené pozinkování může oprávněnost tohoto ve světě již osvědčeného trendu potvrdit. Při tom však je nutno mít na paměti, že zinkování výrobku začíná už na rýsovacím prkně, a to nejen poznámkou nad rohovým razítkem, ale především dobře promyšleným a správně vyřešeným konstrukčním návrhem.

 


Ing. Vlastimil Kuklík

 

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
5 + 4 =
Odoslanie formulára

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd