CZ20033553A3 - Ochranný povlak nářadí a nástrojů pro zamezení vzniku mechanických zápalných jisker - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká ochranného povlaku nářadí a nástrojů, vyrobených ze slitiny lehkých kovů, vytvořeného termickým nástřikem vícesložkových materiálů. Řeší zamezení vzniku mechanických zápalných jisker, zejména v prostředí s nebezpečím výbuchu.

Dosavadní stav techniky

Při mechanickém střetu slitiny lehkých kovů s jinými kovovými předměty, dochází k vytváření jisker. V prostředí s výskytem výbušných směsí, především v petrochemickém průmyslu, v plynárenství i v hlubinných dolech, tak vzniká nebezpečí exploze. V jejím důsledku pak smrtelné ohrožení zaměstnanců a značné materiální škody. Jedním ze známých řešení této situace, je opatření administrativně-preventivní. V platnosti jsou různé předpisy, nařizující používání materiálů, z hlediska vzniku mechanických zápalných jisker, bezpečných. V případě vzájemného působení dvojice materiálů o dostatečné intenzitě může vzniknout při vzájemném nárazu zápalná jiskra. Závisí to samozřejmě na konkrétních podmínkách prostředí, v němž je příslušný materiál používán a s jakými jinými materiály vstupuje do vzájemné kolize, jaký je charakter této kolize a jaké množství energie se uvolňuje v jejím důsledku. Proto největší nároky pro použití materiálů bezpečných z hlediska vzniku mechanických zápalných jisker jsou kladeny na části strojů, zařízení a především nářadí, používaná v prostředí s nebezpečím výbuchu. Při jejich výrobě se pak opatření zamezující či vylučující vznik mechanických zápalných jisker soustřeďují zejména do oblasti úprav povlaků těchto součástí, a to zvláště s použitím nejrůznějších materiálových směsí.

Z dosavadního stavu techniky je známa povrchová ochrana například z patentu DE č. 2425358, jehož podstata spočívá v nanesení na povrch součástí vrstvy i

• 4 4444 • 444 4 4 44*4 4 • 4 44 4444

4444 44 444 ··»· 44 44 z aluminiového bronzu, fosforbronzu, nerezavějící oceli nebo ze slitiny mědi a niklu. V jiném řešení, podle patentu GB č. 1403639, se povrch součástí chrání vrstvou ze slitiny s obsahem zinku. Je známa úprava povrchu součástí provedená kovovým nástřikem. Tak patent GB č. 1460285 obsahuje postup, při němž se na povrch hliníkových součástí nanáší ochranný povlak slitiny, obsahující nikl nebo kobalt. Je známo i československé autorské osvědčení AO 240555, v němž je ochranný povlak vytvořen nástřikem práškové směsi, obsahující 55 až 75% tvrdých kovů, 25 až 45% bronzu, s tloušťkou v rozsahu 0,15 až 0,5 mm. Obdobné řešení nabízí i další AO 251003, jehož podstatou je žárový nástřik na povrch příslušných součástí, který obsahuje 20 až 80% hmotnostních tvrdých kovů, 20 až 50% hmotnostních složek s koeficientem tření 0,06 až 0,09 a tloušťku v rozsahu 0,09 až 0,5 mm. Je rovněž znám ochranný vícefunkční směsný povlak na bázi lehkých slitin, podle české přihlášky vynálezu 2002-572, negativně ukončené po zveřejnění, sestávající z pevné, tvrdé, porézní oxido-keramické vrstvy ve formě matrice a funkční složky zavedené do pórů matrice, přičemž oxido-keramická matriční vrstva je nanesena oxidací základu způsobem plasmo-elektrolytické oxidace.

Žádné ze známých řešení zatím nedokáže splnit podmínku vytvoření bezpečného povrchu. Nevýhodou stávajících řešení ochranných povlaků je především jejich nedostatečná adheze, poměrně malá odolnost proti otěru a poměrně vysoká křehkost, což má za následek, že při úderu se od jeho epicentra vytvoří síť prasklinek, které buď vedou k postupnému vylamování částeček ochranného povlaku, nebo v nich začne postupně probíhat koroze či oxidace, takže následně dochází k degradaci povrchu zařízení, součásti, nástroje či nářadí. Takovýto povrch nezamezuje možnosti vzniku mechanické zápalné jiskry.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje ochranný povlak nářadí a nástrojů, vyrobených ze slitiny lehkých kovů, vytvořený termickým nástřikem vícesložkových materiálů, pro zamezení vzniku mechanických zápalných jisker, zejména v prostředí φφ φφφφ φφφ φ φφφφ φ φφφ φ φ φφφφ φ • φ φφ φφφφ φφφφ φφ φφφ φφφφ φφ φφ s nebezpečím výbuchu, kde před provedením termického nástřiku je povrch nářadí a nástrojů upraven tryskáním na drsnost Rz v rozmezí od 40 do 70 pm, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje 94,5 až 95,9 procent hmotnostních niklu, 2,7 až 3,8 procent hmotnostních titanu a do sta procent hmotnostních legur. S výhodou 95,25 procent hmotnostních niklu a 3,35 procent hmotnostních titanu. Dále je podstatou, že legury obsahují 1,2 až 2,6 procent hmotnostních hliníku, max. 0,5 procent hmotnostních manganu a max. 0,6 procent hmotnostních křemíku. S výhodou 1,2 procent hmotnostních hliníku, 0,1 procent hmotnostních manganu a 0,1 procent hmotnostních křemíku. Také je podstatou, že tloušťka naneseného povlaku na povrchu i tloušťka zapuštěného povlaku do povrchu nářadí a nástrojů je v rozmezí od 200 pm do 400 pm. Podstatou je také, že ochranný povlak sestává ze souvislé kompaktní vrstevnaté struktury. Ochranný povlak je opatřen nejméně jednou krycí vrstvou nátěrové hmoty.

Výhodou povlaku, podle vynálezu, je jeho vysoká adheze a silná odolnost proti otěru. Ochranný povlak úspěšně odolává také mechanickým vlivům, zejména rázům přiměřené energie, odpovídající běžnému používání. Při těchto rázech dochází k plastické deformaci ochranného povlaku bez jeho tříštění. Ochranný povlak, podle vynálezu, je koncipován jako ochranná bariéra, která zabraňuje možnosti vzniku mechanické zápalné jiskry v důsledku střetu iniciačních zdrojů a splňuje požadavky podle normy EN 13463-1, čl. 8.1 a 8.2.

Příklad provedení vynálezu

Jako příklad se uvádí ochranný povlak ručního nářadí, vyrobeného ze slitiny lehkých kovů, který byl vytvořený termickým nástřikem vícesložkových materiálů. Výsledný ochranný povlak obsahoval 95,25 procent hmotnostních niklu, 3,35 procent hmotnostních titanu, 1,2 procent hmotnostních hliníku, 0,1 procent hmotnostních manganu a 0,1 procent hmotnostních křemíku.

Před provedením termického nástřiku byl povrch nářadí nejprve odmaštěn a poté upraven tryskáním na drsnost Rz 55 pm. Tloušťka naneseného povlaku na « · · · · «

povrchu i tloušťka zapuštěného povlaku do povrchu nářadí byla 250 pm, přičemž ochranný povlak tvořil souvislou kompaktní vrstevnatou strukturu. Jeho ochranné účinky byly zesíleny jednou krycí vrstvou nátěrové hmoty.

Ověřovací testy spočívaly v provedení pádových zkoušek simulující běžná provozní rázová zatížení povrchu ochranného povlaku. Byly prováděny dle zkušebního předpisu původců vynálezu na zkušebních vzorcích konstantního rozměru i materiálu. Ověřovací testy prokázaly, že při dopadu 400 J a počtu pokusů 150x nedošlo ani v jednom případě k iniciaci. Následně na ověřovacích testech byla na elektronovém mikroskopu provedena metalografická analýza. Bylo zjištěno, že u testovaných vzorků nedošlo k degradaci ochranného povlaku. Stejně tak ověřovací testy na adhezi - přilnavost ochranného povlaku k povrchu nářadí a jeho odolnost proti otěru, prokázaly špičkové parametry povlaku.

Průmyslová využitelnost

Ochranný povlak podle vynálezu lze využít všude tam, kde je stanoveno prostředí s nebezpečím výbuchu, zejména v petrochemickém průmyslu, v plynárenství a hlubinných dolech. Ochranný povlak lze aplikovat nejen na ruční nářadí, ale i na části strojů a zařízení provedené ze slitin lehkých kovů.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Ochranný povlak nářadí a nástrojů, vyrobených ze slitiny lehkých kovů, vytvořený termickým nástřikem vícesložkových materiálů, pro zamezení vzniku mechanických zápalných jisker, zejména v prostředí s nebezpečím výbuchu, kde před provedením termického nástřiku je povrch nářadí a nástrojů upraven tryskáním na drsnost Rz v rozmezí od 40 do 70 pm, vyznačující se tím, že obsahuje 94,5 až 95,9 procent hmotnostních niklu, 2,7 až 3,8 procent hmotnostních titanu a do sta procent hmotnostních legur.
2. 2. Ochranný povlak podle nároku 1,vyznačující se tím, že legury obsahují 1,2 až 2,6 procent hmotnostních hliníku, max. 0,5 procent hmotnostních manganu a max. 0,6 procent hmotnostních křemíku.
3. 3. Ochranný povlak podle nároků 1a 2, vyznačující se tím, že tloušťka naneseného povlaku na povrchu i tloušťka zapuštěného povlaku do povrchu nářadí a nástrojů je v rozmezí od 200 pm do 400 pm.
4. 4. Ochranný povlak podle nároků 1 až 3, v y z n a č u j í c í se t í m, že sestává ze souvislé kompaktní vrstevnaté struktury.
5. 5. Ochranný povlak podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se t í m, že je opatřen nejméně jednou krycí vrstvou nátěrové hmoty.