CS240555B1 - Ochranný-povlak pro povrchovou ochranu součástí zhotovených z lehkých kovů nebo ze slitin lehkých kovů - Google Patents

Abstract

Ochranný povlak podle vynálezu je použitelný pro zamezení vzniku mechanických zápalných jisker především u hliníkových důlních stojek a je vytvořen nástřikem prášková směsi na povrch součástí. Prášková směs, respektive ochranný povlak obsahuje 55 až 75 % tvrdých kovů a 25 až 45 % bronzu, jeho tloušťka 1 je 0,15 až 0,5 mm. Tvrdoko- vová směs sestává účelově z 81 až 96 % niklu a 4 až 19 % BSiF.e, .bronz sestává ze 75 .až 95 %, mědi a 5 až 25 % cínu.

Description

Vynález se týká ochranného povlaku pro povrchovou ochranu součástí z lehkých kovů a ze slitin lehkých kovů, pro zamezení vzniku mechanických zápalných jisker především u hliníkových důlních stojek¹, který se vytváří nástřikem práškové směsi na povrch příslušné součásti.

Je známo, že v důsledku vzájemného mechanického působení různých látek mohou vznikat jiskry, které ve výbušném prostředí mohou zapříčinit zapálení výbušné směsi a výbuch. Tato skutečnost je zpravidla doprovázena značnými hmotnými škodami a často způsobí zranění nebo i smrt, Z těchto důvodů jsou v platnosti různé předpisy pro používání materiálů ve výbušném prostředí, které nařizují používání materiálů bezpečných z hlediska vzniku mechanických zápalných jisker. Jiskrově bezpečné materiály ve skutečnosti ovšem neexistují. V případě vzájemného' působení kterékoliv dvojice materiálu o dostatečné intenzitě může vzniknout po vzájemném nárazu zápalná jiskra. O materiálech bezpečných z hlediska vzniku mechanických zápalných jisker lze tvrdit pouze to, že při jejich aplikaci za určitých okolností nelze očekávat vznik jiskry. Závisí to ovšem na prostředí, ve kterém je příslušný materiál používán, s jakými jinými materiály může vstoupit do vzájemné interakce, jaký je charakter této interakce a jaké množství energie se uvolňuje v jejím důsledku. Charakteristickou oblastí použití materiálů bezpečných z hlediska vzniku mechanických zápalných jisker jsou důlní zařízení. Při výrobě důlních stojek a zařízení jsou nutná bezpečnostní a ochranná opatření vylučující vznik mechanických zápalných jisker.

Dříve používané ocelové důlní stojky byly považovány za jiskrově bezpečnější než stojky z lehkých kovů, jelikož při styku ocelového nářadí z důlními ocelovými stojkami je nebezpečí vzniku jisker poměrně malé. Podle dosavadní praxe při styku hliníkových důlních stojek s ocelovým nářadím, zejména korodovaným je nebezpečí vzninu jisker podstatně vyšší. To je základní nepříznivou vlastností stojek z hliníku a z leihkýcli kovů. Přitom ovšem hmotnost důlních stojek z lehkých slitin je podstatně nižší než hmotnost stojek ocelových a tak jejich použití je snadnější, hospodárnější. Za účelem řešení výše uvedeného problému proběhla řada pokusů. Je známé například i takové řešení, kdy hliníkové stojky byly potaženy vrstvou umělé hmoty. Nedostatkem tohoto řešení je, že vrstva z umělé hmoty se v průběhu namáhání poměrně rychle opotřebí, zejména z povrchu výsuvné části stojky a její ochranný účinek je tím značně omezený. Je známé i řešení (viz například popis patentu č. 808 225 Německé spolkové republiky), při kterém vnější povrch stojek je potažen vrstvou pryže. U tohoto řešení zůstává nevyřešeným problémem, že výsuvnou část stojek pryžovým povlakem opatřit nelze a také v souvislosti s tímto povlakem vznikají problémy podobné jako u stojek potažených vrstvou umělé hmoty. Maďarský patent číslo 176 097 obsahuje řešení, kdy pouze část důlní stojky je opatřena jiskrově bezpečným pláštěm odolným nárazům. Plášť je vytvořen účelově z oceli tloušťky 0,2-0,6 mm. Nevýhodou tohoto řešení je, že vytváření pláště vyžaduje poměrně složitou technologii. Řešení jc dále komplikováno i tím, že je nutno použít izolace mezi vlastní stojkou a pláštěm, aby nevznikl elektrický článek způsobující korozi. Byly prováděny také pokusy, jejichž cílem bylo opatřit stojky z lehkých slitin galvanickými, chemickými nebo anodovými elektrolytickými povlaky. Tyto povlaky jsou ovšem příliš měkké a nemohou zabránit tvorbě jisker vznikajících v důsledku působení nárazové energie.

Cílem tohoto vynálezu je vytvoření takového řešení, které umožňuje opatřit hliníkové stojky a stojky z lehkých slitin ochranným povlakem a tím vytvořit konstrukci, kterou v dané oblasti použití lze nazvat z hlediska vzniku zápalných mechanických jisker bezpečnou.

Povrchová ochrana součástí kovovým nástřikem je samozřejmě dávno známá. Při tomto řešení byly použity nejrůznější směsi. Podle patentu Německé spolkové republiky č. 24 25 358, například za účelem zvýšení odolnosti povrchu pístů proti otěru a zajištění vhodného uložení pístních kroužků se nanáší na povrch pístů vrstva z aluminiového bronzu, fosforbronzu, nerezavějící oceli nebo ze slitiny mědi a niklu. Podle anglického patentu č. 1 403 639 se povrch součástí chrání vrstvou ze slitiny s obsahem zinku. Povrchová ochranná vrstva se nanáší taktéž kovovým nástřikem. Taktéž anglický patent č. 1460 285 obsahuje postup, při kterém na povrch hliníkových součásti se nanáší ochranný povlak slitiny s obsahem niklu nebo kobaltu.

Žádné z těchto řešení není vhodné k vytvoření bezpečných povrchů (ostatně uvedená řešení ani nejsou používána k tomuto účelu] už tím, že prášky z tvrdých kovů samy o sobě vytvářejí poměrně drsný povrch, který lze upravit pouze cestou dodatečného obrábění. V průběhu obrábění se ovšem odkryjí případné bubliny v povlaku, které mohou ve značné míře zhoršit homogenitu povrchu. Prášky z mědi nebo bronzu vytvářejí souvislou povrchovou vrstvu s dobrou jakostí, nevyžadují dodatečné opracování ovšem jejich pevnostní charakteristiky — podobně jako u galvanických povlaků — nejsou vyhovující.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje ochranný povlak podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje 55 až 75 % tvrdých kovů a 25 až 35 % bronzu a tloušťka vrstvy se pohybuje mezi 0,15 až 0,5 mm. Prášek z tvrdého kovu obsahuje účelově 81 až 96 % niklu a 4 až 19 % BSiFe. Výhodné složení bronzového prášku je 75 až 95 % mědi a 5 až 25 % cínu. Takto vytvořená ochranná vrstva výborně ulpívá na základním materiálu, dodatečné opracování prakticky nevyžaduje a dobře odolává i mechanickým vlivům.

Základem tohoto vynálezu je poznatek, že použije-li se současně prášku z tvrdých kovů a bronzu ve vhodném složení jako ochranný povlak, lze vytvořit takovou vrstvu, která má dobrou přilnavost, její mechanická pevnost je výborná, jakost povrchu je vyhovující bez dodatečného opracování. Výše uvedené vlastnosti se dosahují tím, že bronzoTabulka 1 vá složka vytváří dobře přilnavou, relativně měkkou základní vrstvu a v této vrstvě je rozložen komponent z tvrdých kovů. Tím se současně zabezpečí všechny vlastnosti nutné k vytvoření povlaku odpovídající jakosti.

Další podrobnosti o vynálezu jsou demonstrovány na příkladech provedení.

Ochranným povlakem podle tohoto vynálezu byly opatřeny vnitřní výsuvné části hliníkových hydraulických důlních stojek. V průběhu zkoušek bylo použito čtyř druhů složení, které jsou uvedeny v tabulce:

Označení vzorku Ni

Složení v % hmot. BSiFe Tvrdokov. Cu ' ^ř prášky Sn celkem

Bronzové prášky celkem

I.	85	15	50	80	20	50
II.*	90	10	60	90	10	40
III.*	95	5	70	95	5	30
IV.	85	15	80	90	10	20

‘složení podle vynálezu

Prášky o složení uvedeném v tabulce 1 byly naneseny na opískováním očištěné povrchy součástí známým způsobem — plazmovým nástřikem. Tloušťky vytvořených vrstev byly následující:

Tabulka 2

Označení Tloušťka povlaku vzorku v mm

I. 0,3

II. 0,2

III. 0,3

IV. 0,4

Takto vytvořené součásti, respektive z nich vyrobené vzorky byly podrobeny zkoušce na mechanickou jiskru a mechanické zkoušce. Zkouška na mechanickou jiskru byla provedena následujícím způsobem:

Ze vzorků byly vyrobeny prstence o vnitřním průměru 112 mm, vnějším průměru 138 milimetrů a výšce 15 mm. Prstence byly připevněny ke 20 kg-ovým padacím závažím. Zkoušky pádem byly prováděny v pádové komoře, vytvořené z ocelových plechů tlouštky 5 mm vyztužených úhelníky. Komora má tvar krychle o délce hrany 1 m a je naplnitelná plynem. Padací závaží bylo přivedeno na cílový předmět pomocí naváděcího potrubí. Výška naváděcího potrubí byla 3 m, cílový předmět tvořil povrchově zkorodovaný ocelový plech tloušťky 40 mm. Ocelový plech byl připevněn k železobetonovému bloku tak, aby s vodorovnou rovinou svíral úhel 60°. Zkušební komora byla před zkouškou naplněna výbušnou směsí CPU — vzduch. Potom se vzorek pustil pádovou energií 588,4 J na cílový předmět. Výsledky zkoušek jsou uvedeny v tabulce 3.

Tabulka 3

Označení vzorku	Obsah CH4 %	Počet pádových nárazů	Počet výbuchů
I.	6,4	10	2
II.	6,6	10	_-
III.	6,4	10	_
IV.	6,5	10	3

Z výsledků zkoušek je patrné, že v daných podmínkách' ochranný povlak podle tohoto vynálezu lze považovat z hlediska vzniku mechanických zápalných jisker za bezpečný. Z výsledků zkoušek dále vyplývá, že použije-li se povlak odlišného složení od stanového, zaniká. Tento jev je způsoben u povlaku obsahujícího příliš velké množství tvrdokovového prášku křehkostí povlaku, u povlaku obsahujícího příliš velké množství bronzu nižší pevností povlaku než je potřebné. Na uvedených vzorcích byly prováděny i zatěžovací zkoušky. V průběhu zkoušek části rour o průměru 90 mm byly axiálně zatěžovány tlakem 60 t. V důsledku zatížení došlo k vypouknutí rour, které tím nabyly maximálního průměru 101 mm. Ochranný povlak o složení podle vynálezu dokonale vydržel zatěžovací zkoušku, povlak prokázal i odpovídající: přilnavost při obsahu poměrně velkého množství bronzu. Povlak s příliš velkým obsahem tvrdých kovů v průběhu zkoušky popraskal.

. Z uvedených příkladů vyplývá, že na rozdíl od ídosud vyzkoušených povlaků ochranný povlak podle vynálezu vyhovuje jak z hlediska mechanické zatížitelnosti tak i z hlediska bezpečnosti proti vzniku mechanických zápalných jisker. Povlak přirozeně může sloužit nejen pro účely ochrany důlních stojek, přestože v příkladech byly popsány zkoušky právě těchto stojek.: Je zřejmé, že podobné povlaky lze aplikovat s dobrým výsledkem i v jiných oblastech použití.

Claims (3)

1. PREDMET

   1. Ochranný povlak pro povrchovou ochranu součástí zhotovených z lehkých kovů nebo ze slitin lehkých kovů pro zamezení vzniku mechanických zápalných jisker především u hliníkových důlních stojek, vytvořený nástřikem kovové směsi na povrch příslušných součástí vyznačující se tím, že obsahuje 55 až 75 % hmot. tvrdých kov-ů a 25 až 45 °/o hmot. bronzu a jeho tloušťka je 0,15 až 0,5 mm.

   VYNALEZU
2. 2. Ochranný povlak podle bodu 1 vyznačující se tím, že tvrdý kov sestává z 81 až 96 procent hmot. niklu a 4 až 19 % hmot. BSiFe.
3. 3. Ochranný povlak podle bodů 1 nebo 2 vyznačující se tím, že bronzový prášek .sestává z 75 až 95 % hmot. mědi a z 5 až 25 procent cínu.

   Severografia, n. p., závod 7, Most

   Cena 2,40 Kčs