iluPříprava povrchů ocelových výrobků s sebou nese řadu dílčích fází technologického procesu výroby. Jedná se o fáze počínající nákupem a dodávkou hutních polotovarů, přes zpracování, manipulaci až k předúpravám a vlastní finální povrchové úpravě.


Vybočení kterékoliv fáze ze zaběhlých či plánovaných standardů ovlivní zbývající operace nebo fáze a může celý proces povrchové úpravy degradovat. Schválené případně certifikované postupy v tomto případě nemají velký vliv na eliminaci chyb.

Návrh povrchové úpravy
Pro zajištění kvality povrchových úprav je nutné tyto systémy vnímat jako soubor systému různých vlivů působících uvnitř či na rozhraní povlaku nebo vně povlaku i z hlediska předúprav. Návrh povrchové úpravy je třeba koncipovat především z hlediska použití výrobku, vlivu vnějšího prostředí jak z hlediska korozního, tak z hlediska mechanického namáhání a v neposlední řadě z hlediska výrobních, konstrukčních a technologických hledisek. Dost podstatná je i požadovaná doba užívání výrobku a tedy i doba potřebné ochrany.
Samozřejmostí by mělo být také ekonomické posouzení, které může v některých případech hrát i rozhodující roli.
Realizace povlakového systému prochází několika fázemi. Tou první je vlastní návrh povrchové úpravy, druhou je vlastní realizace a třetí fází je kontrolní činnost a prokázání kvality provedení povrchové úpravy.
Výchozím bodem je stav povrchu součásti, výrobku či ocelové konstrukce, která se dostává do procesu povrchové úpravy. Stav povrchu materiálu, který nám vstupuje do výroby, má určitý stupeň kontaminace obecným znečištěním (mastnota, prach či korozní produkty). U polotovarů, které jsou vyrobené z oceli či obecně slitiny železa, máme možnost stav jejich povrchu z hlediska koroze hodnotit vizuálně podle normy ČSN EN ISO 8501-1: 2007 [3].

obr1
Obr. 1: Neotryskaný, špatně odmaštěný povrch – stav po 2 měsících vystavení ve venkovní atmosféře.


Tato norma stanovuje čtyři stupně (úrovně) zarezavění a zaokujení povrchu. Fotografie stavu povrchu jsou součástí normy.
A – povrch oceli téměř úplně pokryt pevně ulpívající vrstvou okují;
B – povrch oceli s počínající vrstvou rzi;
C – povrch oceli s odkorodovanými okujemi;
D – povrch oceli s odkorodovanými okujemi vykazující již důlkovou korozi.
Norma rovněž stanovuje čtyři stupně čistoty povrchu po otryskání, označované Sa, rovněž vyobrazené v normě formou fotografií.
Sa 1 – lehké otryskání – při prohlídce bez zvětšení se na povrchu nezjistí přítomnost olejů, mastnot, nečistot (nepřilnavé okuje, rez, staré nátěry).
Sa 2 – důkladné otryskání – při prohlídce bez zvětšení se na povrchu nezjistí přítomnost olejů, mastnot, nečistot a téměř žádné okuje, rez, nátěry a cizí látky.
Sa 21/2 – velmi důkladné otryskání – při prohlídce bez zvětšení se na povrchu nezjistí přítomnost olejů, mastnot, nečistot, okuje, rez, nátěry a cizí látek. Všechny zbylé stopy nečistot musí být pouze stíny ve formě skvrn či pásů.
Sa 3 – vizuálně čistý kovový povrch – při prohlídce bez zvětšení se na povrchu nezjistí přítomnost olejů, mastnot, nečistot, okuje, rez, nátěry a cizí látky. Povrch musí vykazovat jednotný kovový vzhled.

* * * * *
Nekvalitní příprava povrchu znamená znehodnocení finálního výrobku.
* * * * *

To, jaký budeme požadovat stupeň čistoty povrchu, závisí na tom, ve které fázi se výrobek či polotovar nachází. U hutních polotovarů vstupujících do procesu výroby, které čeká dlouhá pouť jednotlivými operacemi, dostačuje čistota Sa 1 až Sa 2 před dělením pilou či pálením u plechů. Vyšší standardy čistoty ve většině případů nepřinesou žádný efekt zvýšení kvality, ale bezesporu zvýší výrobní režii či výrobní náklady.
V případě čištění povrchu po vyrobení před konečnou povrchovou úpravou je vhodné
předepisovat požadavek Sa 2 až Sa 3 v závislosti na typu ochranného povlaku, požadované životnosti a tloušťce.
Při některých výrobních operacích (svařování, pájení, obrábění) se mohou přidávat další znečištění a vady povrchu, které, pokud je neodstraníme, sníží kvalitu konečné povrchové úpravy.
Základem celého procesu povrchové úpravy je správný návrh a stanovení technologického postupu, který zohlední všechny okolnosti, které mají vliv na kvalitu provedení.

obr2
Obr. 2: Degradace dočasné ochrany základním nátěrem při nedodržení minimální předepsané tloušťky vrstvy 40μm – stav po 3 měsících vystavení ve venkovní atmosféře.

 

Přejímky před provedením povrchové úpravy
Tato činnost je neméně důležitá jako ostatní činnosti spojené s prováděním povrchových úprav. Důkladná prohlídka nám může odhalit nekvalitně připravené díly pro PÚ, jako například špatná kvalita svarů (pokud nejsou svary předmětem jiné přejímky či zkoušky), jejich těsnost, neodstraněné rozstřiky svarového kovu apod.
Ne všechno se dá schovat do operace tryskání, silně zamaštěné svařence v tryskacím zařízení neodmastíme a naopak kontaminujeme tryskací prostředek mastnotou. Na trhu jsou sice nabízeny různé odmašťovací přípravky, které se ve formě prášku vsypávají do tryskacího zařízení za účelem navázání mastnoty z tryskacího prostředku, ale jejich účinnost je sporná, navíc se tím značně sníží životnost filtračních medií v odlučovačích prachu.
Dále to mohou být nedokončené obráběcí operace, nesražené hrany a chybně provedené svary, které se nám v budoucnu mohou projevit jako iniciátory poškození povrchové úpravy a místa začínající koroze.

obr3
Obr. 3: Nedůsledně odstraněná část svaru po odříznutí manipulačního oka při montáži OK – chybná přejímka před započetím povrchové úpravy.

 

Kontroly a přejímky je důležité provádět v souladu s platnými normami [3, 4], nebo podle interních předpisů vycházejících z těchto norem a zahrnující specifické provozní podmínky.

Předúpravy povrchu a přilnavost povlaků
Kvalitní příprava povrchu materiálu je jedním ze základních faktorů významně ovlivňující kvalitu a životnost následné povrchové úpravy. Nedostatečná příprava povrchu materiálu se nemusí projevit hned po aplikaci povrchové úpravy, ale až po určité době, kdy dojde k porušení celistvosti povrchové úpravy, vyloučený ochranný povlak je pórovitý, nebo se odlupuje, na nátěrové hmotě vznikají puchýře, hliník je nedokonale eloxován a je neprobarven, fosfátový povlak je nerovnoměrný a nemá příslušné antikorozní vlastnosti.

Nekvalitní příprava povrchu znamená znehodnocení finálního výrobku, někdy i celého zařízení, respektive funkce povrchové úpravy.
Do přípravy povrchu materiálu řadíme technologické procesy, nazývané předběžné úpravy povrchu, nebo též předúpravy, vedoucí ke zkvalitnění parametrů povrchu potřebných pro následnou povrchovou úpravu materiálu. Předúprava povrchu s cílem dosáhnout maximální čistoty výrobků hraje v technologii povrchových úprav důležitou roli, která rozhoduje o kvalitě a životnosti povrchové úpravy.
Předúpravy povrchu mohou mít různé formy od prostého odmaštění povrchu, přes další mokré chemické procesy jako je moření a fosfátování k mechanickým předúpravám – otryskávání povrchu. V některých případech mohou tyto předúpravy být kombinovány. Velmi časté je chemické odmaštění s následným otryskáním povrchu. Jakákoliv odchylka od navrženého a praxí ověřeného postupu může vést k degradaci celého povlakového systému.

obr4
Obr. 4: Neodstraněný rozstřik svarového kovu – chybná přejímka před započetím povrchové úpravy

 

Při otryskávání povrchu se řídíme především dvěma parametry – stupněm čistoty a drsností povrchu po otryskání. Oba parametry mají své normy a jsou vždy uváděny v doporučeních např. výrobců nátěrových systémů. Stupeň tryskání a výsledná drsnost je rozhodujícím faktorem pro určení přilnavosti každého povlaku. Dalším faktorem, který určuje, jakým způsobem daný povlak bude držet na podložce, je i následná metoda nanášení povlaku. Obecně platí pravidlo, že čím je podklad drsnější, tím bude následný povlak lépe držet. Ale toto pravidlo má také své omezení, kterým je nutná minimální tloušťka vrstvy povlaku, který musí vyplnit prohlubně zdrsněného podkladu. Při zbytečně velké drsnosti povrchu bychom museli nanášet zbytečně velké tloušťky povlaku a tím by se zvyšovala cena povrchové úpravy.
Přilnavost povlaku k podkladu jako vlastnost je parametr, který byl v minulosti velmi studován a z experimentálních prací vychází řada doporučení, která bychom měli při návrhu respektovat. Příkladem mohou být měření drsnosti a přilnavosti povlaků prováděná na termicky nanášených povlacích ve SVÚOM [1], nebo v Saf [2]. Obě práce potvrdily přímou závislost přilnavosti na změně parametrů drsnosti. Čím byla drsnost vyšší, tím byla i přilnavost vyšší.
Absolutní hodnoty nejsou v mnohých případech důležité. Vždy je třeba je přesně formulovat pro konkrétní případ, tj. tryskací prostředek, jeho zrnitost a typ povlaku včetně jeho tloušťky.
V praxi povrchových úprav se často uvádí jako určující parametr drsnosti hodnota Ra.
V tabulce 1 jsou uvedeny průměrné hodnoty parametrů drsnosti tryskaných vzorků různou zrnitostí hnědého korundu.

tab1
Tab. 1: Výškové parametry povrchů

 

Norma [4] ČSN EN ISO 8501-3, Stupně přípravy svarů, hran a ostatních ploch s povrchovými vadami rozlišuje tři stupně přípravy:
P1 – Lehká příprava: žádná nebo jen minimální nutná příprava před nanesením nátěru.
P2 – Důkladná příprava: většina vad je odstraněna.
P3 – Velmi důkladná příprava: povrch je bez významných viditelných vad.

Stupeň přípravy P1 až P3 volíme podle užití ocelové konstrukce a její životnosti. Lehkou přípravu P1 volíme u nenáročných výrobků s krátkou projektovanou užitnou dobou. Naopak, velmi důkladnou přípravu P3 volíme u náročných ocelových konstrukcí, kde je požadována dlouhá životnost. Klást neoprávněně vysoké požadavky na přípravu může s sebou nést i značně zvýšené náklady, které prodražují cenu výrobku a jeho užitnou hodnotu nezvýší.
Veškeré výrobní vady, které se neopraví před povrchovou úpravou, nám způsobí její degradaci nebo snížení životnosti.
Příklady vad jsou vidět na obrázcích 1 až 5 včetně příčin vzniku.

obr5
Obr. 5: Porézní část svarové housenky – chyba svařeče – nedůsledná přejímka před započetím povrchové úpravy.

 

Závěr
Je třeba si uvědomit, že ani sebelepší předpis nebo směrnice, která má za účel popsat kvalitu provádění povrchové úpravy, nám nenahradí důslednou kontrolu technologické kázně během celého technologického procesu od přejímky materiálu, jeho dělení, svařování až k vlastnímu provedení povrchové úpravy.
Proto je nutné mít proškolený odborný personál se zkušenostmi, které nám zaručí, že výrobky přejímané k povrchové úpravě budou vždy v optimálním stavu stupně přípravy. Tím zajistíme vstupy do konečné fáze povrchových úprav vyráběných dílů na dobré úrovni.

TEXT/FOTO: Ing. Alexander Sedláček, Ph. D. – S.A.F. Praha

Literatura a použité normy
[ 1 ] Havrda, M., Pitter, J., Laštovková, O.: Vliv kvality otryskávání na přilnavost metalizovaných povlaků, Koroze a ochrana material 25 (1981), str. 35 – 38
[2] Sedláček, A., Přikryl, J.: Zkoušky přilnavosti žárově stříkaných povlaků, výzkumná zpráva 1/08, SAF Praha, Praha 2008
[3] ČSN EN ISO 8501-1: 2007; Příprava ocelových povrchů před nanesením nátěrových hmot a obdobných výrobků – Vizuální vyhodnocení čistoty povrchu – Část 1: Stupně zarezavění a stupně přípravy ocelového podkladu bez povlaku a ocelového podkladu po úplném odstranění předchozích povlaků
[4] ČSN EN ISO 8501-3: 2008; Příprava ocelových povrchů před nanesením nátěrových hmot a obdobných výrobků – Vizuální vyhodnocení čistoty povrchu – Část 3: Stupně přípravy svarů, hran a ostatních ploch s povrchovými vadami