KORÓZNE SKÚŠKY ZÁVESOV A OBMEDZOVAČOV DVERÍ OSOBNÝCH AUTOMOBILOV

Transcript

1 KORÓZNE SKÚŠKY ZÁVESOV A OBMEDZOVAČOV DVERÍ OSOBNÝCH AUTOMOBILOV Ing. Vladimír Švač, PhD. prof. Ing. Jozef Kováč, CSc. Technická univerzita v Košiciach Strojnícka fakulta Inovačné centrum automobilovej výroby Katedra manažmentu a ekonomiky jozef kováč@tuke.sk Anotácia V príspevku sú charakterizované požiadavky na materiál a povrchovú upravu závesov a obmedzovačov dverí osobných automobilov. Uvádzané sú princípy ich koróznych skúšok v laboratórnych podmienkách. Kľúčové slová Závesy a obmedzovače, materiál závesov a obmedzovačov, korózne skúšky. Požiadavky na závesy s obmedzovače Skúšky závesov a obmedzovačov dverí osobných automobilov u špecializovaných dodávateľov automobilového priemyslu sa týkajú: systémov závesov dverí, predných a zadných kapôt, systémov zatvárania striech roadsterov, systémov sťahovacích striech kamiónov, ďalších výrobkov (závesy pedálov, ručnej brzdy a iné). Príklady obmedzovačov a závesov dverí automobilov sú uvedené na obr.1. Požiadavky na materiál závesov dverí [1]: všeobecné požiadavky na materiál podľa VW 01154, požiadavky na materiál podľa VW , konštrukčné diely závesov dverí nesmú mať žiadne nedostatky, ktoré by mohli negatívne ovplyvniť funkciu, podľa VW sa nesmú používať škodlivé látky, Požiadavky na povrchovú ochranu, povrchy, hrany: hrany konštrukčného dielu je nutné previesť podľa VW , Požiadavky na teplotnú odolnosť: skladovacie teploty: -40 C až +90 C, krátkodobo 210 C (po dobu 2 hodín), prevádzkové teploty: -40 C až +80 C. Chemické požiadavky: konštrukčný diel musí byť pachovo neutrálny. Požiadavky na koróznu odolnosť: pre závesy sa požaduje povrchová ochrana minimálne triedy 3 podľa normy VW Zvolenou povrchovou úpravou dielov závesov je nutné konzultovať so zákazníkom a musí byť predpísaná na výkresoch podľa normy VW Závesy dverí vozidla Typ závesu Závesy dverí Typ závesu Lisovaný dvojskrutkový miskovitého tvaru S integrovaným obmedzovačom s valcovou pružinou Lisovaný trojskrutkový otvorený typ S integrovaným obmedzovačom a torznou pružinou Profilový typ S integrovaným obmedzovačom s listovou pružinou Kovaný typ Obr. 1 Príklady obmedzovačov a závesov 222

2 zvolená povrchová úprava nesmie zavádzať vodíkovú krehkosť, diely, ktoré je nutné povoliť alebo demontovať pre demontáž alebo montáž dverí musia mať takú povrchovú úpravu alebo musia byť vyrobené z takého materiálu, aby prípadné poškodenie povrchu nástrojom nespôsobilo ich koróziu, pre obmedzovače dverí sa požaduje povrchová ochrana minimálne triedy 6 podľa normy VW Požiadavky na životné prostredie: platí opatrenie pre ochranu prostredia podľa normy VW a súborom noriem na ochranu životného prostredia VW , , , a VDA 260. diel nesmie obsahovať Pb, Cd, Hg, Cr VI, mimo výnimiek špecifikovaných v prílohe II EU smernice Likvidácie starých vozidiel, Požiadavky na korózne skúšky: diely musia vyhovovať podmienkam korózneho testu podľa koncernovej metodiky EK4, PK4, ktoré simulujú koróznu odolnosť vozidla pre dobu 3 až 12 rokov prevádzky, v náročných prevádzkových podmienkach, odolnosť povrchovej ochrany voči korózii pre dobu 6 až 12 rokov, na dieloch nie je prípustné korózne napadnutie po 15-tich cykloch korózneho testu (simulácie 3 ročnej prevádzky), odolnosť povrchovej ochrany dielov je skúšaná podľa TL noriem prislúchajúcich zvolenému typu povrchovej ochrany podľa normy VW137 50, prevádzanie koróznych skúšok podľa noriem DIN 50017, DIN 50018, DIN splnenie národných a medzinárodných noriem ČSN, DIN, EN, ISO. Požiadavky Európskeho spoločenstva Európska smernica 2000/53/EG Elektrochemické procedúry testovania korózie Elektrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) Elektrochemická odporová spektroskopia The Scanning Reference Electrode Technique (SRET) Snímanie pôsobenia techniky elektródy V tab.1 je zaznamenaný úbytok hmotnosti niektoprých kovov pri korózii a úbytok vrstvy povlaku z roku 3. Tab.1 Úbytok hmotnosti a hrúbky počas povrchovej korózie rôznych kovov pri aktuálnej koróznej intenzite 1μA/cm 2. Kovy Pomerná atómová hmotnosť Hustota g/cm 3 Strata hmotnosti mg / (cm 2. rok) Úbytok vrstvy μm/rok Fe 55,8 7,87 9,13 11,6 Cu 63,5 8,93 10,40 11,6 Cd 112,4 8,64 18,40 21,0 Ni 58,7 8,90 9,59 10,8 Zn 65,4 7,14 10,70 15,0 Al 27,0 2,70 2,94 10,9 Sn 118,7 7,28 19,40 26,6 Pb 207,2 11,30 33,90 30,0 Nie elektrochemické procedúry testovania korózie Tieto procedúry sa spoliehajú na stanovenie straty hrúbky alebo definovaním úrovne korózie. Norma (predtým DIN 53210) definuje korózne pokrytie vrátane korózneho pokrytia povrchu dierami (tab.2). Tab.2 Stupeň korodovania Obsah korózie na povrchu v % R i 0 0 R i 1 0,05 R i 2 0,5 R i 3 1 R i 4 8 R i Prehľad vybraných štandardizovaných nieelektrochemických koróznych testovacích procedúr je uvedený v tab.3. Tab.3 Norma 196 (nahrádza DIN ) 3651 (nahrádza DIN ) (prevzatá) DIN (nahradená DIN ) (nahradená DIN ) DIN DIN DIN Typ testovacej procedúry Testovanie medi a medených zliatin; Testovanie interkryštalickej korózie nehrdzavejúcej ocele Vývoj degradácie farebných povlakov, Časť 3: vývoj stupňa korodovania. Označenie stupňa korózie povlakov povrchu a náterov (bude nahradené ) Korózne testy v atmosfére; testy prírodného zvetrávania Korózia kovov; testovanie pri prírodných podmienkach; testovanie v morskej vode Metódy testovanie vo vlhkom prostredí; striedavá atmosféra Test v kondenzovanom vodnej atmosfére Testovanie v nasýtenej atmosfére za prítomnosti 223

3 DIN Testovanie v slanom roztoku DIN Hlavné termíny (názvoslovie), elektrochemické termíny, termíny koróznych skúšok DIN Korózne testovanie, princípy, korózne charakteristiky pri rovnomernej korózii, charakteristiky pri nerovnomernej korózii a lokalizovanej korózii bez mechanických namáhaní DIN Testovanie interkryštalického korózneho namáhania v čistých oceliach a nízkolegovaných oceliach DIN Testovanie bodovej korózie v elektrolytickom roztoku DIN Testovanie korózie v tečúcich kvapalinách DIN Testovanie odporu kovových materiálov proti koróznemu namáhaniu pri praskaní DIN Testovanie a vývoj ochrany kovom potiahnutých materiálov proti vodnému koróznemu prostrediu DIN Testovanie kovových povlakov drôtov (Sn, Zn) N42AP 206 Klimatické testy, testovanie v konštantnom kondenzovanom N42AP 209 prostredí Klimatické testy, cyklické vlhké prostredie N42AP 213 Klimatické testy, testy v priemyselnom prostredí Realizácia koróznych skúšok Skúška sa vykonáva pred uvedením závesu do sériovej výroby a vtedy, keď je zmena materiálu alebo reklamácia. Koróznymi skúškami sa zisťuje odolnosť materiálu a povrchovej vrstvy ochrany materiálu proti korózii. Skúška musí prebiehať s dostatočným množstvom vzoriek, pri takých podmienkach a po takú dobu, aby bola zabezpečené čo najväčšie napodobnenie prevádzkových podmienok a presnosti výsledkov. Korózne skúšky sa rozdeľujú na [6]: skúšky laboratórne, skúšky v prevádzkových podmienkach. Laboratórne skúšky Napodobňujú prevádzkové podmienky použitia kovu alebo podmienky, pri ktorých prebieha korózny dej. Vo väčšine prípadov sú krátkodobé a dávajú spoľahlivé výsledky len pri dôkladnom výbere vzorky a skúšobných podmienok. Rozdeľujú sa na: skúšky napodobňujúce podmienky korózie, urýchlené skúšky (umelo vytvorené korózne faktory), nepriame skúšky (korózna odolnosť sa posudzuje z fyzikálnych a chemických vlastností kovu), cyklické skúšky (striedanie rôznych faktorov). Laboratórne skúšky môžu byť vykonávané na: vzorkách súčiastok bez pôsobenia namáhania, vzorkách súčiastok po životnostných, teplotných a iných skúškach. Skúšky v prevádzkových podmienkach Realizujú sa priamo v danom prostredí, v ktorom bude výrobok používaný. Sú spravidla dlhodobé. Rozdeľujú sa na: skúšky atmosferické, skúšky v prírodných vodách, skúšky v priemyslových plynoch a kvapalinách, skúšky v pôdach. Požiadavky na skúšobné vzorky Pred realizáciou skúšky: vzorky musia byť bez záverečnej povrchovej úpravy bez nástreku laku (pre laboratórne skúšky), ochranné vrstvy nesmú obsahovať póry, ryhy, poškodenia ani iné vady, ktoré zhoršujú ochranu proti korózii (pre skúšky v prevádzkových podmienkach), ochranná vrstva musí k základnému materiálu pevne priľnúť, aby nedošlo k jej odlupnutiu, vzorky musia byť pre začatím skúšky bez korózie. Po realizácii skúšky: vzorky musia byť bez korózie základného kovu, zmena zádržného momentu maximálne 20% od počiatočného stavu. Korózna skúška - skúška soľnou hmlou podľa DIN Skúškou s hmlovým roztokom je skúška s plynulým rozstrekovaním vodného roztoku chloridu sodného v koncentrácii 5g / 100 ml, ktorý pôsobí ako korózny prostriedok. Rozstrekovanie sa realizuje pomocou stlačeného vzduchu s pretlakom 0,7 1,4 bar. Rozlišujú sa 3 skúšky rozstrekovaním: skúška soľnou hmlou (DIN SS), skúška hmlou soli a kyseliny octovej (DIN ESS), skúška hmlou soli, kyseliny octovej a chloridu medi (DIN CASS). Skúšobné zariadenie Na realizáciu skúšky sa používa skúšobná korózna komora SC/KWT 450 (obr.2). Všetky časti skúšobného zariadenia, ktoré prichádzajú do styku s hmlou alebo skúšobným roztokom, musia byť 224

4 vyrobené z materiálu, ktorý je odolný voči skúšobným roztokom a neovplyvňuje agresívny účinok skúšobného roztoku ani hmly. Skúšobná komora musí byť vyhrievaná, s vyrovnávaním tlaku a potrebnými meracími a regulačnými zariadeniami na udržiavanie skúšobnej teploty. Komora musí mať objem minimálne 400 l a musí byť konštruovaná tak, aby kvapky hmly nepadali zo stropu, bočných stien a odrazových dosiek na skúšané predmety. Množstvo rozptýlenej hmly Množstvo skúšobného roztoku rozstreknutého v skúšobnom priestore za jednotku času sa musí merať tak, aby sa v každej záchytnej nádobe s horizontálnou záchytnou plochou asi 80 cm 2 za dobu minimálne 16 hodín nahromadilo 1,6 +/- 0,5 ml/h roztoku ako priemerná hodnota. Pri skúšobnej dobe kratšej ako 16 hodín má časové obdobie na zisťovanie strednej hodnoty činiť minimálne 8 hodín. Ako záchytná nádoba sa používa sklenený alebo plastový lievik s priemerom 10 cm (zodpovedá záchytnej ploche 78,5 cm 2 ), ktorý je nasadený do skleneného alebo plastového odmerného valca. Do záchytnej nádoby sa nesmú dostať kvapky zo stropu a stien skúšobnej komory, dosiek stojanu ani skúšobných predmetov. Z tejto požiadavky vyplýva umiestnenie záchytnej nádoby. Príprava vzoriek Pred začatím skúšky sa vzorky zbavia mastnôt pomocou technického benzínu alebo iného vhodného riedidla. Potom sa odvážia s presnosťou na +/- 0,1 mg. Potom sa vzorky uložia do skúšobnej komory v predoísanej polohe. Odstránenie produktov korózie Produkty korózie sa zo vzorky odstránia odmorením pri teplote 18 C až 28 C pomocou kyseliny soľnej alebo iných roztokov, ktoré sú prípustné podľa normy ISO/DIS Po odstránení produktov korózie sa vzorky opláchnu vo vode a vysušia. Potom sa opäť odvážia s presnosťou na +/- 0,1 mg. Na obr.3 je vzniknutá korózia na skúšobných vzorkách počas skúšky soľnou hmlou. Biela korózia je koróziou povrchovej (zinkovej) vrstvy a červená korózia je koróziou základného materiálu. Obr.2 Korózna komora SC/KWT 450 Spôsob ukladania vzoriek do komory Stojan, resp. ložná plocha musí dovoliť usporiadanie skúšobných predmetov v komore tak, aby sa navzájom nedotýkali a nemohlo dôjsť k vzniku kontaktnej korózie. Skúšobné vzorky musia byť uložené tak, aby skúšobná plocha (najväčšia plocha predmetu) bola naklonená o uhol 60 až 75 voči podložke resp. horizontálnej úrovni. Skúšobnou plochou je plocha, ktorá je postrekovaná hmlou. Ostatné plochy sa neuvažujú, hodnotí sa len skúšobná plocha. Skúšobné roztoky Voda použitá na prípravu skúšobných roztokov musí byť destilovaná alebo zbavená soli. Množstvo prísad: - kyselina octová 1 až 3 g/l - chlorid medi 0,26 +/- 0,02 g/l Obr.3 Korózia skúšobnej vzorky Vyhodnotenie výsledkov skúšky Zistené hmotnostné straty sa vzťahujú na koróziou namáhanú povrchovú plochu a uvádzajú sa v g/m 2. Stredná hodnota musí byť v rozsahu 140 +/- 20 g/m

5 Ďalšie parametre a požiadavky na skúšku uvádza norma DIN Normy týkajúce sa koróznych skúšok: Skúšobné prostredie s tvorbou kondenzovanej vody/kondenzátu DIN Skúška v striedavom prostredí sa obsahom kondenzátu s atmosférou kysličníku siričitého DIN Zinkové povlaky na materiáloch na bázi železa DIN Aplikácia koróznych skúšok v laboratórnych podmienkach pri zisťovaní koróznej odolnosti povrchovej vrstvy ochrany materiálu bola realizovaná na pracovisku skúšania kóroznej odolnosti. Jednotlivé merania prebiehali za pomoci urýchľujúcich činiteľov z dôvodu kratšieho trvania. V ďalšej etape rozvoja pracoviska uvažuje s využívaním skúšok pre urýchlené a výskumné a vývojové účely nových materiálov pre výrobu súčiastok. Druhy meraní: korózne skúšky: laboratórne: - meranie vzoriek súčiastok bez pôsobenia namáhania, - meranie vzoriek súčiasok po životnostných, klimatických a iných testoch, defektoskopické skúšky. Požiadavky pre merania: na skúšky korózie podľa TL noriem príslušným typom povrchovej ochrany podľa normy VW , podľa noriem DIN 50017, DIN 50018, DIN 50021, na vylúčenie obsahu látok vo vzorke podľa normy VW 91100, VW , VW 91104, na vylúčenie obsahu 6-mocného Cr, Cd, Pb, Hg, defektoskopické skúšky sú určené pre zisťovanie chýb materiálov polotovarov a výrobkov bez porušenia materiálu. Vybavenie pracoviska ultrazvuková čistička, sušič, tégliková pec, korózna komora s vyhrievacím zariadením a zariadením pre rozprašovanie soľnej hmly, elektromagnetický hĺbkomer, prístroj na princípe vírivých prúdov, mikroskopy, meracie pracovisko rozmerových odchýlok, laboratórne pomôcky (váhy, kliešte, stojany, nádoby, ochranné prostriedky ), záznam výsledkov, chemické roztoky, látky, Literatúra [1] Edscha Bohemia s.r.o. Firemné podklady, [2] Edscha Bohemia s.r.o. Technická špecifikace pro nový díl záves bočných dveří, [2] Edscha Bohemia s.r.o. Technická špecifikace pro nový díl - omezovač bočných dveří. [4] ESN R Standardy Edscha. Remscheid, Kamenice nad Lipou, [5] Kováč, M., a kol.: Expertíza a vedomostná báza o testoch pre závesy automobilov. SjF TU v Košiciach, 2002 [6] Kováč, M., a kol.: Metodické aspekty projektovania laboratórií a skúšobní a ich vybavenie zariadeniami pre testovanie závesových systémov. SjF TU v Košiciach, 2002 Článok bol vypracovaný v rámci riešenia grantovej úlohy VEGA 1/0248/09 Inovačné techniky pre navrhovanie a testovanie automobilových komponentov 226