3.3 ZKOUŠKY MATERIÁLŮ

Mechanické = Destruktivní
Zjišťují pevnost materiálu při různém způsobu zatížení (statická zkouška tahem, rázové zkoušky, zkouška únavy)
Výsledky zkoušek jsou podklady pro výpočet pevností konstrukcí
Provádějí se na vzorcích odříznutých od výrobku nebo ze stejného materiálu

Nedestruktivní
Zjišťování skrytých vad
Bez porušení zkoušeného materiálu (prosvěcování RTG/gama paprsky, ultrazvukem)

Technologické
Napodobují výrobní postup a umožňují posoudit vhodnost daného materiálu pro určitý způsob zpracování (zkouška tváření za tepla/studena, zkouška svařitelnosti)

3.3.1 MECHANICKÉ ZKOUŠKY

1. Podle působení síly
a) Statické - Zatížení se zvětšuje pozvolna a působí obvykle minuty až roky

b) Dynamické
- Rázové - Síla působí nárazově po zlomek sekundy
- Cyklické - Proměnné zatížení opakující se v mnoha cyklech

2. Podle teplot
Normální teploty

Vysoké teploty
Nízké teploty

3. Podle způsobu zatížení
Tahu
Tlaku
Ohybu
Smyku
Krutu

Univerzální zkušební stroj

Skládá se:

z rámu, upínacího ústrojí, zatěžovacího ústrojí, měřícího a registračního zařízení

Princip:
Do tlakového válce se přivádí tlakový olej, tím se nadzvedne pohyblivý rám stroje
Zkušební tyče pro zkoušku pevnosti v tahu se upínají do upínacích hlav
Zkouška pevnosti v tlaku se provádí na zkušební kostce nebo válečku položeným na desce pohyblivého rámu
Při zkoušce pevnosti v ohybu se pokládá zkušební vzorek na dvě podpory a namáhání je vyvozeno ohýbacím trnem připevněným na horní desku rámu
Měřící zařízení (tzv. kyvadlový manometr) je spojen potrubím s pracovním prostorem tlakového válce
Tlak působí na píst měřícího tlakového válečku a je vyvážen kyvadlem se závažím
Ručička na ramenu páky kyvadla ukazuje na stupnici měřícího zařízení v jednotkách síly [N]

3.3.1.1 ZKOUŠKY PEVNOSTI

1. Zkouška tahem

Nejrozšířenější a nejčastěji používaná
Získáme z ní základní hodnoty pro výpočty pevnosti konstrukčních materiálů
Při zkoušce se zatěžuje zkušební tyč normalizovaného tvaru a velikosti pomalu vzrůstající silou až do porušení

Měřená délka závisí na průřezu zkušební tyče a při kruhovém průřezu u:

- dlouhé tyče: desetinásobek průměru
- krátké tyče: pětinásobek průměru

Abychom mohli měřit prodloužení zkušební tyče po přetržení, vyznačíme si na ní před zkouškou rysky ve vzdálenosti 10 mm

Zkouškou v tahu zjišťujeme:

a) Pevnost:
- tahu [MPa]

- kluzu

b) Poměrné prodloužení

c) Tažnost [%]



d) Zúžení (kontrakci) [%]

2. Zkouška tlakem

Používá se méně

Použití:
- Ložiskové kovy
- Litina
- Vrstvené tvrzené hmoty
- Keramické stavební hmoty

U ocelí se většinou neprovádí (hodnoty meze úměrnosti a kluzu v tahu a tlaku jsou přibližně stejné)

Zkušební tělesa:
a) Váleček o průměru 20 až 30 mm
- Hrubé zkoušky: Výška je přibližně stejná jako průměr válečku
- Přesné zkoušky: Výška je 2,5 až 3 násobek průměru válečku
b) Krychle: Beton, dřevo, kámen apod.

Provádí se na univerzálním stroji
Zkušební tělesa jsou stlačovány dokud se nerozdrtí nebo stlačí na požadovanou hodnotu

V prvním údobí zkoušky je křivka strmá - materiál odolává tlaku -> tvoří se tlakové kužele
V druhém údobí hmota tělesa lehce klouže po kuželových plochách do stran, což se jeví v tlakovém diagramu menším vzrůstem napětí, vzhledem k deformaci
Ve třetí údobí se tlakové kužele k sobě přiblíží -> vzrůstá odpor vůči stlačování a křivka má opět strmý průběh
- U tlakových zkoušek se obvykle nedociluje

Křehkého materiálu nastává rozdrcení (lom) bez plastické deformace
Mez pevnosti v tlaku se uvádí jen pro křehké materiály (u měkkých a tvárných materiálů nelze určit okamžik porušení)
Smluvní hodnoty meze kluzu se určují podobně jako u tahové zkoušky

3. Zkouška ohybem

Použití: Křehké a lité materiály (např. šedá litina)

U houževnatých materiálů k porušení zkušební tyče nedojde
Zkušební tyč je uložená na podpěrách a uprostřed působí zatěžující síla

Napětí v průřezu je rozloženo nerovnoměrně
- Nulová osa - Nulové napětí
- Povrchová vlákna - Maximální napětí

Při rostoucím zatížení se tyč prohýbá a odměřuje se do okamžiku kdy se zlomí nebo trvale prohne
Pevnost v ohybu je napětí, přičemž se tyč přelomí
Měřítkem deformační schopnosti materiálu je maximální prohnutí y při lomu zkušební tyče, měřeno uprořted podpěr ve směru působící síly
Tvar a rozměry zkušebních tyčí závisí na druhu zkoušeného materiálu
U plastů se krátkodová zkuška v ohybu

4. Zkouška krutem

Ke zjišťování jakosti drátů za studena (zkouška drátů kroucením)
Zkouškou za tepla se určuje kujnost oceli
Zkouška se provádí na válcových zkušebních tyčích, které se zatěžují do porušení
Měří se kroutící moment a zkroucení tyče na určité délce - Zjišťujeme poměrné zkroucení (zkrut)
Úhel zkroucení j je úhel vzájemného pootočení dvou rovnoběžných průřezů kolmých k ose, vzdálených i délku l0
Pevnost v krutu je největší smykové napětá, které způsobí lom zkušební tyče namáhané kroucením (např. lehkých látek)

5. Zkouška střihem

Provádí se v přípravku na univerzálním stroji
Zkušební válcová tyč se zasune do děr ve spodní i horní části přípravku
Na horní část přípravku se působí postupně zvyšující se silou
Ze zatížení, na kterém se zkušební tyč poruší a z původní plochy průřezu se vypočte mez pevnosti ve střihu
Pevnost ve střihu je největší smykové napětí, potřebné k přestřižení zkušební tyče
Zkouška se moc nepoužívá jen
Obvyklá je jen u slídy, dřeva, lepenky
U kovů lze pevnost ve střihu odhadnout s přesností na 10% až 20 % podle vztahu 0,8Rm
Znalost pevnosti ve střihu je důležitá při výpočtu síly k prostřihávání plechů

3.3.1.2 ZKOUŠKY TVRDOSTI

Odpor materiálu proti vnikání cizího tělesa

Druhy zkoušek

1. Vrypová

Podle Martense (HMa)

Princip: Přitlačování kuželového diamantového hrotu neměnitelným tlakem na leštěný povrch určitou rychlostí.

Mírou tvrdosti je síla potřebná ke vzniku vrypu širokého 0,01 mm

Použití: Pro tvrdé a křehké materiály (sklo, porcelán)

2. Vnikací

a) Zkouška podle Brinella

Zkoušku provádíme na povrchu zkušebního tělesa nebo přímo na součásti
Povrch musí být hladký a rovný, bez okují a bez okují

Princip: Zkouška spočívá ve vtlačování vnikacího (zkušebního) tělesa do povrchu zkoušeného tělesa a změřením průměru vtisku (aritmetický průměr dvou na sebe kolmých úhlopříček), který zůstane na povrchu po odlehčení zkušebního zatížení

Klička je z tvrdokovu (do tvrdosti 650 HBW následujících důvodů)
- Menší zbytková deformace (v porovnání s ocelovou)
- Menší opotřebovatelnost
- Oba typy kuliček dávají prakticky shodné výsledky pro tvrdost jen do hodnoty 350 HBW

Tloušťka zkušebního tělesa musí mít tloušťku, alespoň 8x hloubky vtisku
Teplota měření musí být 10 až 35°C (obvykle 25 ± 5°C)
Doba počátku zatěžování až do jeho plné hodnoty nesmí být menší než 2 sekundy a větší než 8 sekund
Doba plného zkušebního zatížení má být v rozmezí 10 až 15 sekund

Zatížení se volí jako násobek čtverce (např. F=300D 2)
Průměr vtisku musí být v rozmezí 0,24 až 0,6D

Poměr zatížení k průměru kuličky:

Průměru vtisku se měří 2x – kolmo na sebe

Přesnost závisí na správném proměření
- Mnohdy obtížné - Nevýhoda metody
- Vtisk nekdy nezřetelný a nesouměrný -> příčinou je je doformace kuličky

Měření se používá moderní technika
- Číselníkový úchylkoměr
- Optický světelný display
- Digitálně elektronické údaje

Určení tvrdosti:
Najde se v tabulce podle síly a průměru kuličky
Vypočte se ze vzorce:

Hodnoty nelze obecně převádět na jiné hodnoty tvrdosti nebo pevnost v tahu, pokud k tomu nejsou spolehlivé podklady
- Praxe uvádí empiricky zjištěnou hodnotu Rm = 3,6HBW pro nelegované oceli

Brinellovy tvrdoměry
Různá velikost i provedení
Velké továrny a laboratoře mají stabilní přístroje, které umožňují provádět zkoušku po celý pracovní den
Malé dílny, sklady, montáže, atd používají tzv. Poldi tvrdoměry
Princip: Porovnání známé pevnosti materiálu porovnávací tyčinky s pevností zkoušeného materiálu

Tvrdoměr přiložíme ke zkoušenému předmětu a kladívkem udeříme na úderník. Ocelová kulička se zatlačí do zkoušeného předmětu a vytvoří se v měm vtisk, ale i do porovnávací tyčinky.
Pomocí lupy se změří průměry vtisků a tvrdost se vyčte v tabulkách z velikosti vtisku na tyčince a zkoušeného materiálu

b) Zkouška podle Rockwella

Princip :Do zkoušeného předmětu se zatlačuje zkušební tělísko
- diamantový kužel o vrcholovém úhlu 120°
- ocelová kalená kulička o průměru 1/16" = 1,58 mm

Malá hloubka vtisku - zjišťování tvrdosti tenkých součástí a povrchových vrstev
Přímé odečítání a krátká doba zkoušky (10 s)

HRA: Tvrdost určená diamantovým kuželempři celkovém zatížení 600 N(křehké materiály a tenké povrchové vrstvy)
HRB: Tvrdost určená ocelovou kuličkoupři celkovém zatížení 1000 N(měkčí kovy)
HRC: Tvrdost určená diamantovým kuželempři celkovém zatížení 1500 N

c) Zkouška podle Vickerse

Zkušební tělísko ve formě čtyřbokého jehlanu o vrcholovém úhlu 136°
Velikost úhlopříček vtisku se měří kolmo na sebe
Hodnota tvrdosti se najde v tabulkách
Nejpřesnější - vyžaduje pečlivou úpravu povrchu

3. Odrazové

Založeno na Shoreho metodě

Princip: Velikost odrazu závaží s kulovitě vybroušeným diamantovým hrotem, které dopadá z výšky na vzorek

Přístroje se nazývají skleroskopy
Malá přesnost

Přístroje ke zjišťování tvrdosti

Zatěžující síla se vyvozuje hydraulicky nebo mechanicky
Přesné proměření vtisků umožňuje zvětšené promítnutí na matnici nebo přečtení měřícím mikroskopem

3.3.1.3 ZKOUŠKY ZA NESTANDARDNÍCH TEPLOT

1. Zkoušky za zvýšených teplot

Nejčastěji zkouška pevnosti v tahu
Zkušební stroj musí být vybaven píckou pro udržování teploty
Se zvyšující se teplotou značně klesá pevnost kovů, ale stoupá tažnost a kontrakce

2. Zkoušky za snížených teplot

Pevnost vzrůstá, ale klesá tažnost a houževnatost
Zkouška důležitá pro materiál vozidel, kompresorů, letadel
Nejčastěji zkouška tahem při určité teplotě

3.3.1.4 DYNAMICKÉ ZKOUŠKY

V praxi je jen málo součástí, které jsou zatěžovány jen staticky -> častěji se síly mění skokově nebo se opakovaně rychle mění

Druhy dynamického namáhání
a) Rázové namáhání -> Rázové zkoušky
b) Cyklické namáhání -> Únavové zkoušky

Při dynamickém namáhání dochází k náhlým porušení soudržnosti materiálu (i když zatěžující síly nedosahují hodnot statické pevnosti)

3.3.1.4.1 RÁZOVÉ ZKOUŠKY

Slouží ke zjištění, kolik práce či energie se spotřebuje na porušení zkušební tyče
Nejčastěji se zkouší jedním rázem, kdy se k porušení tyče použije najednou dostatečného množství energie

Rázem lze zkoušet pevnost v:
- Tahu
- Tlaku
- Ohybu
- Krutu

1. Zkouška rázem v ohybu

Nejpoužívanější
Dobrý ukazatel houževnatosti nebo křehkosti materiálu

2. Zkouška vrubové houževnatosti

Zkušební tyč normalizovaného tvaru a velikosti se přerazí jediným rázem padajícího kyvadlového kladiva

Vzhledem k houževnatosti oceli by někdy nedošlo k přeražení zkušební tyče, ale pouze k plastické deformaci -> Zkušební tyče se opatřují vrubem

V některých zemích se provádí Izodova zkouška

Vrubová houževnatost (KC) je podíl nárazové práce (KU; KV) spotřebované k proražení původního průřezu zkušební tyče v místě vrubu

U nás se používají zkušební tyče s vrubem 2 až 3 mm

Vrubová houževnatost se zjišťuje zejména u:
- Tepelně zpracovaných ocelí
- Svarů
- Plastů určených k lisování
- Neželezné kovy (méně často)

Charpyho kyvadlové kladivo

Před začátkem zkoušky se kladivo vyzvedne do určité výšky a zajistí zarážkou
Po uvolnění zarážky kladivo padá, přerazí zkušební tyč a vychýlí se na druhou stranu do konečné polohy

Moderní stroje mají zařízení, které přímo ukáže množství spotřebované energie k proražení tyče
- U Charpyho kladiva je to vlečná ručka, která je unášena padacím kladivem
- Zastaví se v místě největší konečné polohy kladiva a nevrací se zpět
- Na stupnici se přímo ukáže množství spotřebované energie

3.3.1.4.2 ÚNAVOVÉ ZKOUŠKY

Únavový lom může vzniknout opakovaným namáháním v tahu, tlaku, ohybu, krutu či v kombinaci

Vzhled a průběh únavového lomu závisí:
- Způsob namáhání
- Intenzitě vrubového účinku v místě východiska lomu
- Velikost působících sil
- Další činitele

Ukazuje se, že nebezpečí únavového lomu existuje jen po překročení určité hodnoty napětí, kterému říkáme mez únavy = Největší výkmit napětí, který materiál vydrží teoreticky po nekonečný počet cyklů, aniž se poruší

Pro určení meze únavy nelze zatěžovat materiál věčně
U ocelí se používá 107 cyklů
Vydrží-li materiál tento počet cyklů, při dalším zatěžování již k porušení nedojde
U některých neželezných kovů (slitiny hliníku nebo hořčíku) se nedosáhne meze únavy ani při 108 cyklů
Při určování meze únavy se zjišťuje počet cyklů, vedoucí k lomu zkušební tyče při různých napětích
Počet cyklů po nichž tyč praskne s klesajícím napětí vzrůstá
Pro měření meze únavy je potřeba provést zkoušku na několika zkušebních tyčích (obvykle 6)

Ke zkouškám se používají speciální stroje u nichž lze vyvodit následující cyklická namáhání
- Střídavý tah, tlak
- Střídavý ohyb
- Ohyb za rotace
- Střídavý krut

Zkouška ohybem za rotace
Při otáčení se mění napětí v povrchových vláknech zkušební tyče střídavě z napětí tahového na tlakové

3.3.2 ZKOUŠKY TECHNOLOGICKÉ

3.3.2.1 ZKOUŠKY TVÁRNOSTI ZA STUDENA

1.Zkouška lámavosti
Zkouška je vhodná pro plechy, tyče a těles z litých nebo tvářených polotovarů nejrůznějších průřezů
Zkouškou se zjistí způsobilost materiálu k deformaci
Ohyb tyče kolem trnu
Po do sáhnutí úhlu nesmí být trhliny, či zlomení

2. Zkouška pěchování
Pro posouzení vhodnosti materiálu do 30 mm pro nýty, šrouby, ..
Ověřuje se tvárnost (i dosažený stupeň zpevnění nebo křehkost po pěchování
Zkušební těleso je váleček, který má shodný průměr se zkoušeným předmětem a výšku rovnou dvojnásobku průměru
Zkušební těleso se zpevňuje až o 50 %
Na vzorku se nesmí objevit trhliny

3. Zkouška hloubení dle Erichsena
Ověřuje se vhodnost plechu do tloušťky 2 mm k ohýbání hlubokému tažení, lisování, lemování
Vtlačuje se kruhový průtažník o průměru 20 mm do plechu upnutého přidržovačem na průtažnici, dokud se na vytažené kulové části neobjeví trhlina
Příslušné prohnutí je měřítkem tažnosti materiálu
Důležitá je orientace trhliny a hladkost vytlačovaného kulového vrchlíku
Drsný a hrbolatý povrch = hrubá struktura = nevhodnost k hlubokému tažení

4. Zkouška drátů střídavým ohybem
Pro dráty do průměru 8 mm
Upnutý vzorek se střídavě ohýbá o 180°, frekvencí 60 ohybů za minutu
Měřítkem tvárnosti je počet ohybů do porušení

3.3.2.2 ZKOUŠKY TVÁRNOSTI ZA TEPLA

1. Zkouška děrováním a rozštěpením
Při teplotě 900 až 1000 °C do zkušebních tyčích 25x10 nebo 25x5 mm prorazí dvě díry o průměru 10 mm
Jeden konec se rozštěpí a oba konce se rozehnou
Po rozšíření druhé díry na průměr 15 mm a úplném ohnutí rozštěpených konců se nikde nesmí objevit trhliny

2. Zkouška rozkováním
Možno použít volné konce tyčí po zkoušce děrováním a rozštěpením
Konce se při kovací teplotě rozkovou nosem kladiva na dvojnásobnou (5 mm)/trojnásobnou(10 mm) šířku
Na hranách a plochách se nesmí objevit trhliny

3. Zkouška lámavosti za tepla
Zkušební tyč se při teplotách 800 až 1000 ohýbá o 180 °, dokud obě ramena na sebe nedolehnou
Zkouška může být „zpřísněna“ vrubem

4. Zkouška pěchováním za tepla
Pěchuje se kováním na třetinu původní délky
Po deformaci se nesmí objevit trhliny

5. Zkouška krutem za tepla
Dává obraz o chování materiálu při plastické deformaci převážně smykovým napětím
Zkušební tyč kruhového průřezu se kroutí dokud se neporuší
Měří se počet zkroucení a velikost kroutícího momentu
Výsledek zkoušky dovolí určit nejvhodnější podmínky k tváření

3.3.2.3 ZKOUŠKY KOROZE

1. Korozní zkoušky v přírodě (dlouhodobé)

Vzorky zkoušeného materiálu umisťujeme:
- přímo do provozních podmínek (materiál pro zařízení v chemickém průmyslu)
- do míst s nejnepříznivějšími podmínkami (námořní lodě, tropikalizační stanice)

Vzorky se ponořují celé nebo z části do kapalin:
- Říční voda
- Minerální voda
- Kaly

Vzorky lze zkoušet i v půdách

2. Korozní zkoušky v laboratoři (krátkodobé zkoušky)

Dávají přehled o odolnosti látek působících v kapalinách nebo v plynech

Zkoušky probíhají:
- Klidně stojící kapalině/plynu
- Proudící kapalině/plynu
- Při opakovaném ponoru

I v laboratoři lze připravit nepříznivé klimatické poměry v klimatizačních komorách

3.3.2.4 ZKOUŠKY ODOLNOSTI PLASTŮ

1. Chemická odolnost vůči kyselinám, zásadám

Dále chlorovodíkům, olejům, rozpouštědlům
Zkoušky se provádí za normálních i zvýšených teplot

Chemická odolnost záleží na složení polymeru

Zkoušky se provádí na mechanicky nezatížených vzorcích

Odolnost materiálu se posuzuje podle změn:
- Hmotnosti
- Rozměrů
- Tažnosti
- Rázové houževnatosti

2. Odolnost proti vodě (na vlhkost a nasákavost)

Plasty všeobecně dobře odolávají vodě a vlhkosti

U některých tzv. navlhavých plastů vnikají okolní molekuly vody difuzí do struktury polymeru -> zmenšují soudržnost mezi makromolekulami -> usnadňují jejich pohyblivost -> Snižuje se:
- Pevnost
- Elektrické izolační vlastnosti
- Mírně zvětšují rozměry plastového vzorku

Typickým příkladem navlhavého plastu je polyamid

Vysušením se vlhkost z plastu zpětnou difuzí odstraní -> Vratný proces
S rostoucí teplotou se navlhavost zvyšuje
Vroucí voda a pára způsobuje u NĚKTERÝCH polymerů nevratnou hydrolýzu -> plast křehne
Za běžných teplot voda ani vzdušná vlhkost nenarušuje u plastů odolnost proti korozi za napětí

3. Odolnost proti korozi za napětí

Koroze vzniká jestliže je plastový vzorek vystaven mechanickému napětí, ať vnějšímu nebo vnitřnímu pnutí a současně působí kapaliny nebo páry, tzv. tenzoaktivní prostředí -> charakteristické pro každý druh polymeru
Při korozi za napětí se difuzí tenzoaktivního prostředí do polymeru do polymeru vytváří na povrchu jemné trhlinky, které se materiálem šíří až nakonec vedou k křehkému lomu
Vyšší teploty a větší mechanické napětí proces urychluje

4. Odolnost proti klimatickým jevům

Současné a střídavé působení: vzdušného kyslíku, slunečního záření, vlhka, sucha, tepla, zimy ma po jisté době za následek rozrušování makromolekulárních řetězců -> křehnutí a lámavost
Stárnutí probíhá rychleji v tropech než v mírném podnebí
Zkoušky se provádí stejně jako u kovů (v přírodě nebo v klimatizačních komorách)

3.3.2.5 SPALOVACÍ ZKOUŠKA MALÝM PLAMENEM

Druh plastu	Plast	Zapálení	Tvar plamene	Hoření mimo plamen	Pach plynu po uhašení	Výsledek zkoušky po uhašení	Zvláštní vnější příznaky před zkouškou
Termoplast	Polyetylén (PE)	Lehce	Slabě planoucí modrým plamenem	Hoří dále, hořící odkapává, slabě čadí	Po uhašené voskové svíčce	Žádné rozkládání, povrch se lehce leskne	Povrch lze škrábat nehtem
	Polypropylen (PP)				Po uhašené voskové svíčce (intenzivnější)	Žádné rozkládání, povrch se lehce leskne	Povrch nelze škrábat nehtem
	Polyvinylchlorid (PVC)	Těžce	Světlý, čadivý	Mimo zhasíná	Velmi štiplavě po kyselině solné	Silné zuhelnatění
	Polystyrol (PS)	Lehce	Bledý plamen	Houževnatě hoří, dále kape a silně čadí	Slabě po lehkých plynech (hořce)	Silné zuhelnatění	Bílé zbarvení hrany lomu
	Styrol-butadien copolymer				Slabě po gumě	Žlutavé zabarvení	Velká pevnost v ohybu, hrany lomu se vtahují
	Akrylnitril-butadien Copolymer (ABS)				Slabě po skořici	Žlutavě hnědé zabarvení	Bílé zabarvení hrany
	Polyamid (PA)	Těžce	Modrý	Odkapává a ve vláknech hoří dál	Po pálené rohovině	Žlutavé bublinky s hnědým okrajem	Omyvatelný povrch, mléčně žlutá barva
	Polynetylmetakrylát (PMMA)	Lehce	Planoucí, vždy podle barvy slabě nebo silně čadící	Beze zbytků hoří praskavě dále	Po ovoci	Tvoří se žluté bublinky	Velmi křehký sklovitý
Reaktoplast	Fenolová pryskyřice (PF)	Těžce	Planoucí	Doutná	Štiplavě po fenolu/formálínu	Srší, lehké zuhelnatění	Drsný povrch, barva většinou hnědá, tmavě červená nebo černá
	Močovinová pryskyřice (VF)		Slabě žlutý	Doutná	Štiplavě, slabě po rybě	Oddělení vrstev, bílé hrany	Velmi tvrdý povrch, většinou světlého zbarvení
	Melaminová pryskyřice (NF)
	Polyesterová pryskyřice (UP)	Lehce	Světle žlutý	Hoří, silně čadí	Silně po styrolu	Zuhelnatění	Velmi křehká, vysoká tuhost, přírodní barva žlutá, průhledná
Elastomer	Polyuretan (PUR)	Těžce	Žlutě planoucí	Kape a pění	Štiplavě po isokyanátu	Bublinkovitý	Vlastnosti gumy, elasticky měkký až tvrdý
	Silikon (Si)	Velmi těžce	Doutná v plameni	Zhasíná s bílým kouřem	Neutrálně	Rozštěpený, slabě hnědý	Měkce elastický, omyvatelný povrch

3.3.2.6 ZKOUŠKY TEKUTOSTI

1. Zkouška tekutosti u kovů

Praktická zkouška tekutosti se dělá v zaformované spirálové drážce zkušební formy, tak že se kov (slitina) nalévá do formy tak dlouhou, až je vtok plný
Po vychladnutí se odlitek vyjme z formy a zjistí se kam, až kov v drážce zatekl (zaběhl)
Proměřením rozměrů odlitku a rozměrů modelu se zjistí smrštění

2. Zkoušky tekutosti u plastů

Důležité pro posouzení jak roztavený plast vyplní tvarovou dutinu ocelové formy působením vstřikovacího nebo lisovacího tlaku za dobu zhruba 2 až 5 s
U termoplastů se zkouší tekutost tak, že se tavenina při určité teplotě protlačuje definovaným tlakem zkušební hubicí a měří se objem taveniny protlačený za 10 minut -> Označuje se jako Objemový index toku MVR (Mass - Volumen - Rate) v cm3.10 min-1

V praxi se používá ocelové formy se spirálovou drážkou do níž se tlakem vstříkne tavenina a měří se kam až se forma naplní -> Dráha toku je tím delší:
- Čím je vyšší teplota taveniny a formy
- Vyšší vstřikovací tlak
- Větší průtočný průřez drážky ve formě

3.3.2.7 ZKOUŠKY SVAŘITELNOSTI

1. Ohybová návarová zkouška

Provádí se u plechů o tloušťce přes 25 mm
Na povrchu zkušebního tělesa se zhotoví drážka, do které se v jedné vrstvě navaří svarová housenka
Po vystydnutí se těleso ohýbá přes trn
Svar vyhovuje, ohne-li se o určitý úhel bez porušení

2. Zkouška lámavosti svarů

Zkušební tyč se ohýbá tak, aby se svar byl uprostřed tyče rozevíral

3. Nárazová návarová zkouška

Zjišťuje se křehnutí v tepelně ovlivněné oblasti základního materiálu těsně u svaru
Do tloušťky plechů 25 mm
V ose zkušební desky ve směru válcování se udělá návar po celé délce, z desky se zhotoví 3 tyče pro zkoušku vrubové houževnatosti s kořenem vrubu na hranici návaru
Materiál je vyhovující pokud neklesne vrubová houževnatost žádné z tyčí pod předepsanou hodnotu

3.3.2.9 ZKOUŠKY KOVATELNOSTI

• Zkouškou se zjišťuje kujnost oceli -> zpracovatelnost oceli za tepla
• Na předkované ocelové tyči provedeme zkoušku: děrovací, rozšiřovací, rozštěpení a rozkování
• Rozsah kujnosti je větší tím, čím je větší deformace bez vzniku trhlin -> na dobré kovatelné oceli NESMÍ po zkouškách vzniknout na hranách ani plochách ŽÁDNÉ trhlinky

3.3.2.8 ZKOUŠKY TRUBEK

Zkouška rozháněním

Za studena se trubka rozhání zatlačováním trnu
Poměrné zvětšení průměru je předepsáno
Po předepsané deformaci se nesmí objevit trhliny

Zkouška lemováním

Přesnější než zkouška rozháněním
Zjišťuje tvárnost materiálu při tvoření lemu předepsané šířky

Zkouška smáčknutím

Vzorky délky 50 mm se stlačují mezi rovnoběžnými deskami
a) Ocelové trubky: Na požadovanou vzdálenost (popř. dolehnutí stěn)
b) Neželezné trubky: Do dolehnutí podložku o určité tloušťce

V místě největšího ohybu nesmí dojít k trhlinám

3.3.2.10 ZKOUŠKY PROKALITELNOSTI

• Na čelo standardního válcového vzorku, který se v peci ohřeje na teplotu kalení, ochlazuje ve zvláštním přípravku proudem vody
• Rychlost ochlazování je největší na kaleném čele a se vzrůstající vzdáleností od čela se plynule zmenšuje
• Po zakalení se na povrchu vzorku vybrousí podélně ploška v hloubce 0,4 mm, na níž se zjišťuje tvrdost HV v postupně se zvětšujících vzdálenostech od kaleného čela
• Zjištěné hodnoty tvrdosti v jednotlivých bodech vyneseme do diagramu a jejich spojením dostaneme křivku prokalitelnosti -> lze z ní stanovit hloubku prokalitelnosti, tak že pro tvrdost odpovídající 50 % martenzitu pro daný obsah uhlíku odečteme příslušnou vzdálenost od čela
• S použitím diagramu stanovíme kritický průměr, který se ještě prokalí
• Vzhledem k povolenému rozmezí chemického složení u dané oceli podle materiálového listu určitá ocel bude prokalitelná v určitém rozmezí tzv. pásu prokalitelnosti
• U ocelí se zaručenou prokalitelností musí křivka prokalitelnosti každé tavby ležet uvnitř pásu prokalitelnosti
• Prokalitelnost lze také zjistit: že z dané oceli zakalíme válečky různého průměru, které napříč rozřízneme (např. tenkým brousicím kotoučem) a na jejich příčném průřezu zjišťujeme průběh tvrdosti

3.3.2.11 JISKROVÉ ZKOUŠKY

• Použití: Určení druhu neznámé oceli
• Při zkoušce se používá sady ocelových vzorků o známém chemickém složení
• Při zkoušce (provádí se na brusce) se postupuje tak, že se k brousicímu kotouči přitlačuje současně vzorek neznáme oceli a vzorek oceli ze sady
• Vzorky ze sady vyměňujeme tak dlouho až jsou jiskry obou ocelí stejné "stejné"

3.3.3 METALOGRAFICKÁ KONTROLA

• Provedení a vyhodnocení výbrusů nebo strukturních obrazců
• Kontrolní vzorky se brousí, leští a leptají, abychom vyrovnali drsnost povrchu z výroby -> Možno rozeznat vnitřní vady materiálu (struskové vměstky, oxidy, sulfidy, trhliny, okuje, plynové bubliny)
• Lze rozeznat i složení, druh a jakost složení např. (hranice a velikost zrn, součásti slitin, deformace krystalů tvářením, tvoření hrubých zrn, chyby v cementování)
• Je-li povrch leptán určitými kyselinami (leptací roztoky), jsou některé součásti struktury zbarveny nebo zdrsněny
• V místě dopadu světelného paprsku na leptanou plochu jsou pod mikroskopem na těchto vzorcích vidět rozdíly ve světlosti, protože vzniklé barvy nebo nerovnosti rozdílně odrážejí světlo
• Struktura se nakonec vyobrazí na monitoru, popř. lze zhotovit i snímky
• Pro vyhodnocení tohoto metalografického postupu poskytují rastrovací elektronové mikroskopy velmi ostré snímky povrchů vzorků až do 10 000x zvětšení

Elektronové mikroskopy

Pracují s paprsky elektronů
Mnohonásobně převyšují optické mikroskopy co se týče rozlišovací schopnosti a zvětšení, protože vlnová délka pohybujících se elektronů (negativní elektrické částečky) je značně menší než vlnová délka viditelného světla

Prozařovací elektronové mikroskopy
Paprsky elektronů pronikají přes velmi tenké preparované vzorky (tzv. výbrusy)
Vytvářejí zvětšená zobrazení (např. jednotlivých fází struktur)

Rastrovací elektronové mikroskopy
Paprsky elektronů (miliardtina metru)snímají povrch zkušebního vzorku po řádcích v jednom rastru (rovině)
Vykreslí zvětšené zobrazení povrchu zkušebního vzorku

3.3.4 ZKOUŠKY BEZ PORUŠENÍ MATERIÁLU

Při mechanických a technologických zkouškách vždy došlo k porušení materiálu -> nešlo je provádět na hotových výrobcích -> nutnost zkušebních vzorků

Ve strojírenství je nutno zkoušet hotové výrobky -> součásti s vnitřními vadami mohou být odstraněny z výrobního řetězce

Provádějí se:
V laboratoři
Přimo ve výrobě nebo montáži (např. při stavbě mostů)

Defektoskopické zkoušky
Umožňují zjišťovat skryté povrchové i vnitřní vady ->porušení celistvosti materiálu

Nejduležitější metody:

Prozařovací
Ultrazvukové
Magnetické a indukční
Kapilární

3.3.4.1 PROZAŘOVACÍ ZKOUŠKY

Rentgenové záření

Vzniká při prudkém zbrzdění rychle letících elektronů

Podle vlnové délky rozlišujeme:
Dlouhovlnné (o nízké energii -> měkké)
Krátkovlnné
Velmi krátkovlnné (o vysoké energii -> tvrdé)

Dlouhovlnné a krátkovlnné záření vzniká ve zvláštní elektronce: Rentgenka

Velmi krátkovlnné vzniká:
- Lineární urychlovač
- Kruhový urychlovač -> Betatron

Gama záření

Je vysíláno radioaktivními prvky při rozpadu jejich atomových jader
Používá se zejména umělých radioaktivních zářičů (radioizotopů) -> Izotopy jsou atomy prvků stejných chemických vlastností, ale rozdílných vlastností fyzikálních, které mají stejné protonové číslo, ale rozdílné nukleonové číslo (atomovou hmotnost)
Rentgenové a gama záření proniká materiálem, přičemž je zeslabováno v závislosti na tloušťce, hustotě, chemickém složení, vlnové délce ->Tvrdé záření je zeslabováno méně než záření měkké

Pro zjištění intenzity záření prošlého zkoušeným materiálem mají Radiografické metody největší uplatnění
- Je-li tloušťka materiálu zeslabena ve směru záření vadou o určité velikosti a vhodné orientaci, dopadne v průmětu vady na fotografický film záření o větší intenzitě než v ostatních částech -> - - Po vyvolání filmu je obraz vady tmavší než okolní film

Rentgenové záření se užívá u oceli do tloušťky asi 75 mm (u jiných kovů v poměru hustot)
Gama záření se užívá u oceli do tloušťky asi 140 mm (ve zvláštním případě až 200 mm)
Tvrdé záření z betatronu se užívá u oceli až do tloušťky 350 mm
Největší užití: Kontrola tavných tupých svarů a odlitků

Kromě snímkování jednotlivých součástí se v sériové výrobě užívá panoramatické snímkování
- Výrobky s přiloženými filmy jsou umístěny v kruhu kolem zářiče a prozáří se všechny najednou

Na pracovištích kde se používá RTG či gama záření je NUTNO dodržovat BEZPEČNOSTNÍ PŘEDPISY !

3.3.4.2 ZKOUŠKA ULTRAZVUKEM

Při zkouškách se používá příčných a podélných ultrazvukových vln o frekvenci 1 až 10 MHz

Ultrazvukové vlny lze vybudit:
Piezoelektrickými destičkami
Elektrostrikčními destičkami

Kovy prochází s malými ztrátami

Dopadá-li svazek podélných ultrazvukových vln na rozhraní dvou prostředí nastává odraz, popř lom ultrazvukových vln
- Rozhraní kov - vzduch: Téměř stoprocentní odraz
- K zajištění průchodu ultrazvukových vln mezi měničem (ultrazvukovou sondou) a materiálem je nutné použít vhodnou přechodovou látku (voda, olej,vazelína), aby se odstranila vzduchová vrstva -> pro vytvoření dokonalé akustické vazby

Důležitý doplněk prozařovacích metod, zejména při kontrole svarů a odlitků
Lze použít i pro měření tloušťky materiálu v případech, kde je přístupný jen jeden povrch zkoušeného předmětu (např. při měření tlouštěk stěn trubek a tlakových nádob)

1. Průchodová metoda

Základem je měření hodnoty energie ultrazvuku, která projde zkoušeným předmětem
Používají se dvě ultrazvukové sondy (vysílač, přijímač)- umisťují se souose na protilehlých stěnách zkoušeného materiálu
Je-li v materiálu vada, na jejíž ploše se odrážejí vlny, tvoří se za vadou stín do přijímače přichází menší energie
Vada se zjišťuje porovnáním hodnot přijaté materiálem neporušeným a vadným

Použití: Zkoušení materiálů menších tlouštěk, např. tenkých plechů, plátované materiály, ložiskové pánve

Nevýhoda: Materiál musí být přístupný z obou stran (sondy se MUSÍ nastavit souose - proti sobě z obou stran)

Lze použít měniče se spojitým i impulsovým ultrazvukovým svazkem -> Pro indikaci
- Spojitý svazek: Ručičkové přístroje (např. mikroampérmetr)
- Impulsové svazek: Obrazovky

2. Odrazová metoda

Nejvíce se používá
Do kontrolovaného předmětu se vysílají krátké ultrazvukové impulsy, které se odrážejí od povrchu předmětu a jeho vnitřních vad
Po odrazu v materiálu se ultrazvukové vlny vrátí buď na tentýž nebo na druhý měnič (jednosondový nebo dvousondový provoz), který pracuje jako přijímač
Časový průběh se zobrazuje na obrazovce
V okamžiku vyslání impulsu se na obrazovce ukáže počáteční impuls
Za dobu odpovídající dvojnásobné vzdálenosti od sondy se na obrazovce objeví poruchový a koncový impuls, který je odražený od protilehlé strany zkoušeného materiálu
Vzdálenost mezi počátečním a koncovým impulsem je úměrná tloušťce zkoušeného předmětu a vzdálenosti mezi počátečním a poruchovým echem jsou úměrné hloubce vady
Metoda je velice citlivá -> dobře se reprodukují výsledky

Výhoda: Stačí když je přístupná jedna strana

Použití: Na materiály tlustší než 10 mm

3. Rezonanční metoda

Do zkoušeného materiálu se vysílají ultrazvukové vlny, jejichž frekvence se mění

Když se tloušťka předmětu rovná celistvému násobku poloviční délky vlny vysílaného ultrazvuku, vznikne v předmětu stojaté vlnění
- Vysílač dodává minimální energii do kontrolovaného předmětu, který při stojaté vlně dostane do vlastní rezonance buď na základní nebo vyšší harmonické frekvenci

Použití:
Pro měření tlouštěk stěn od 0,1 do 100 mm
Zjišťování některých vhodně umístěných vad, které jsou rovnoběžné s povrchem (např. u zdvojených plechů)

Pro měření stačí přístupnost jedné strany

4. Metoda zviditelnění vnitřních vad

Ultrazvukové vlnění se vysílá do zkoušeného předmětu spojitě
Princip záleží v průchodu ultrazvuku materiálem a ultrazvukovou optikou, která vytváří podle zákonů geometrické optiky obraz eventuální poruchy na přijímači, který je vlastně měničem obrazu, protože mění ultrazvukový obraz ve viditelný

Umožňuje: Zjistit přítomnost vady, ale poznat i její tvar a někdy i druh

Použití: Kontrola vnitřních vad velkých výkovků, vývalků a velkých tlustostěnných odlitků z oceli

Progresivní metoda, uplatňuje se při zkouškách strojních součástí v provozu

Výhody:
Pohotovost
Nízké náklady
Značné možnosti mechanizace a automatizace v sériové výrobě

3.3.4.3 ZKOUŠKA MAGNETOINDUKTIVNÍ

Někdy se nazývá Elektromagnetická polévací zkouška
Nejpoužívanější ke zjišťování skrytých povrchových vad feromagnetických materiálů
K indikaci se využívá změna magnetického toku vyvolané vadami ve zkoušeném materiálu, který je za tímto účelem zmagnetován -> Vady podstatně zvyšují magnetický odpor -> v místě vady dojde ke zhuštění a zakřivení siločar
Část siločar v místě vady vystupuje na povrch a tím vzniklý magnetický tok vytvoří na obvodu vady magnetické póly
Největší rozptyl magnetického toku je u vad vystupujících na povrch -> se vzdáleností od vady od povrchu rychle klesá

K indikaci rozptýleného toku se používá:
a) Suchý feromagnetický prášek
Barva je důležitá pro rozeznatelnost indikovaných vad (obvykle černá až tmavě šedá)
Zavádí se používání fluorescenčního feromagnetického prášku -> pod ultrafialovým světlem výrazně indikuje obraz vady -> význam u předmětů s tmavým povrchem
b) Detekční kapalina (řídký olej v němž je feromagnetický prášek rozptýlen)

Na obvodu vady (místa vystupující rozptylového toku) se feromagnetické částečky zachytí -> vada je výrazně ohraničená

Pro dokonalou kontroluje se MUSÍ kontrolovaný materiál zmagnetovat ve dvou na sebe kolmých směrech -> provádí se na přístrojích umožňující magnetizaci mezi póly
Podélná magnetizace: Zjistí příčné vady
Příčná magnetizace: Zjistí podélné vady

Po zkoušce musíme odmagnetizovat

3.3.4.4 KAPILÁRNÍ ZKOUŠKY

Použití: Ke zviditelnění vnitřních vad, převážně nemagnetických materiálů

Zkouška využívá působení kapilárních sil, které umožňují vniknutí vhodných indikačních kapalin do vad

Na zkoušený povrch se nanese vhodná detekční látka (prášek nebo rychle schnoucí suspenze), která nasává indikační látku ze štěrbiny a změnou barvy zviditelňuje povrchovou vadu

Postup:

Pro ostré zobrazení se musí zkoušený materiál pozorovat ve tmě pod ultrafialovým světlem (nutno použít fluorescenční barvu)

3.4.1 KOVOVÉ MATERIÁLY

3.4 KOROZE MATERIÁLŮ

3.4.1.2 DRUHY KOROZE

3.4.1.1 KOROZE A JEJÍ VÝZNAM

Koroze kovů se definuje: Samovolné, postupné rozrušování kovů následkem jejich chemické nebo elektrochemické reakce či fyzikálně chemickým působením a okolním prostředím

Koroze může probíhat: V
Atmosféře nebo jiných plynech
Vodě a jiných kapalinách
Zemině
V různých chemických látkách

Příklad koroze: "Rezavění" železa

Nežádoucí korozivní děje jsou posilovány současným působení mechanického a tepelného namáhání i existencí vnitřního pnutí v materiálu

Míra poškození může být rozdílná od změny vzhledu (ztráta barvy, lesku) po úplný rozpad (porušení celistvosti v celém průřezu - degradace)
- Zhoršují se mechanické vlastnosti
- Materiál křehne
- Mění se jeho tvar a rozměry

Na povrchu vznikají vrstvy korozních zplodin, které mají zásadně jiné vlastnosti než materiál před napadení korozí
Koroze může postihnout i nekovové materiály (např. plasty jsou proti elektrochemické korozi odolné, ale podléhají jiným vlivům, což má za následek chemické reakce, přerušení molekulárních řetězců, bobtnání, rozpouštění)

Chování důležitých kovů vůči korozi

Čisté kovy
Např. železo, měď, hliník, cín jsou velmi odolné
Především jsou odolné ušlechtilé kovy

Nelegovaná ocel (uhlíková ocel)
Velmi ohrožené korozí
Ocel je spojení železa a karbidu železa (sloučenina uhlíku) -> Tvoří místní (galvanický)článek
Ušlechtilejší karbid železa představuje kladný pól a železo záporný -> Elektrochemická koroze

Legovaná ocel
Odolnější než nelegované oceli
Díky legujícím přísadám (nikl, chrom, molybden) je elektrické napětí jejich krystalů menší, protože jsou tyto prvky v napěťové řadě blíže u sebe

Litina
Díky množství grafitu (nad 2%) je více vystavená mezikrystalické korozi
Kůra odlitku je odolnější než opracovaná plocha

Mosazi a bronzi
Většinou dobrá

Slitiny hliníku
Méně odolné
Čím více obsahují mědi, o to méně je odolnost proti korozi menší

Slitiny hořčíku
Stále ohroženy korozí

Chrom a nikl
Velmi odolné
Oba jsou hlavní legující kovy odolných vůči korozi a kyselinám

3.4.1.2.1 CHEMICKÁ KOROZE

Znehodnocení nastává vzájemným působením kovu a korozního prostředí (soli, kapaliny, plyny)
Nejčastěji jde o oxidaci kovu, zejména oceli

V prostředí přehřáté páry nastává:
Oxidace kovu přehřátou párou
Zkřehnutí oceli vlivem difuze vodíku, který vzniká při reakci vodní páry s kovem - dochází k vodíkové křehkosti - zhoršení mechanických vlastností

Při ohřevu

Při teplotě 200 až 300 °C se tvoří viditelná vrstva oxidů

Zvyšuje-li se teplota:
- Vrstva oxidů se zvětšuje
- Rychlost koroze se zmenšuje

Při teplotách mezi 600 až 800 °C se vytvářejí na povrchu oceli ve dvou až čtyřech vrstvách okuje složené z různých oxidů železa. Pro zamezení se užívá pecí s ochrannou atmosférou (směsí netečných plynů, které neobsahují kyslík, který podporuje vznik koroze)
U některých neželezných kovů zamezuje průniku koroze do hloubky materiálu tenká vrstva oxidu (např. zelená patina u mědi, oxidační vrstva hliníku)
Kromě ztráty materiálu způsobuje i technologické obtíže (zaválcování a zakování okují do povrchu - ztížení obrábění)

Tvorba oxidů při korozi oceli

Tvorba oxidů při korozi neželezného kovu

3.4.1.2.2 ELEKTROCHEMICKÁ KOROZE

Definuje se jako rozrušování kovů s různým elektrickým potenciálem za vzniku elektrického proudu, který se mění v teplo
Pro průběh je nutný elektrolyt (elektricky vodivý roztok nebo tavenina)

Pro pochopení mechanismu je nutné znát:
Elektrolytická disociace
Hydratace iontů kovů
Elektrochemická řada napětí

Některé kovy se rozpouští v elektrolytu

Neušlechtilé kovy
Vysílají kladné ionty a samy se nabíjejí záporně
Proti vodíkové elektrodě mají záporné napětí

Ušlechtilé kovy
V elektrolytu na sebe přitahují ionty solí
Nabíjejí se kladně a proti vodíkové elektrodě mají kladné napětí

Odolnost kovu proti korozi lze zhruba posuzovat podle hodnoty standardního potenciálu tohoto kovu
Kovy s větším záporným potenciálem mají menší odolnost proti korozi

Mechanismus elektrochemické koroze lze vysvětlit i na principu galvanického článku
Při ponoření dvou kovů s rozdílnými potenciály do elektrolytu (kyselina sírová) vzniká galvanický článek
Zinková elektroda se rozpouští a uvolněnými elektrony se nabíjí záporně ->Probíhá oxidace zinku
Měděná elektroda je však stálá, protože měď je ušlechtilý kov
- Oproti zinkové elektrodě se jeví méně záporně a označuje se kladně
Spojí-li se vodivě obě elektrody mohou elektrony volně přecházet z jedné na druhou
Na měděné elektrodě se neutralizují vodíkové ionty z roztoku a redukují se na vodík

Korozní články a korozní reakce

1. Korozní makročlánek

Podobný děj jako v galvanickém článku se odehraje, jestliže se do ocelové nádrže naplněné vodou zašroubuje měděný šroub
- Ocel má záporný potenciál -> stane se anodou -> bude se rozpouštět
- Měď má kladný potenciál -> stane se katodou
Výše zmíněné spojení kovů je konstrukční chybou

2. Korozní mikročlánek

Podobné jevy jako výše zmíněný příklad vzniká ve struktuře kovů a jejich slitin
- Je to dáno nehomogenní strukturou v níž se stýkají mikroskopické strukturní složky různých kovů, slitin nebo v technickém železe strukturní složky známé z rovnovážného diagramu železo - uhlík

Příklad koroze u nelegovaných ocelí
Záporná elektroda:Železo (méně ušlechtilá složka) -> Rozpouští se
Kladná elektroda: Uhlík -> Vzniká vodík
Jelikož obě elektrody jsou vodivě spojeny vzniká elektrický proud podobně jako v galvanickém článku

Ke korozi dochází i na úplně čistém kovu
- Elektrodový potenciál závisí i na poruchách v krystalové mřížce a na vnitřních pnutích

Elektrochemická koroze probíhá vždy v elektricky vodivém prostředí elektrolytu a skládá se ze dvou dílčích dějů anodového a katodového
Anodový děj probíhá tak, že iont vystupuje z mřížky elektronegativní složky, hydratuje se a vstupuje do elektrolytu -> Oxidační charakter reakce
K odstranění elektronů uvolněných přechodem v iontovou formu dochází katodickou reakcí (reakcí elektronů s ionty a atomy schopnými redukce)

Obě reakce (anodická, katodická) jsou doprovázeny vznikem reakčních zplodin -> Změny původních potenciálů (sbližují se)-> Polarizace
- Zmenšení korozního proudu -> zmenšení rychlosti koroze

Při opačném ději vzniká depolarizace
- Po dokonalém odstranění korozních zplodin se obnovují původní hodnoty potenciálů -> zvětšení rychlosti koroze

Polarizaci i depolarizaci lze ovládat -> Možnost ovlivnění rychlosti koroze

3.4.1.2.3 DRUHY KOROZE DLE PROSTŘEDÍ

1. Atmosférická koroze

Většina kovových výrobků plní svojí funkci v atmosféře -> nejčastější druh koroze

Spolupůsobící vlivy

a) Klimatické podmínky
Jsou dané:
- Vlhkostí
- Teplotou
- Znečištěním

b) Kyslík
Proniká vodním filmem (vysvětleno níže)
Účastní se katodické reakce jako depolarizátor -> urychluje korozi

c) Teplota
Za nízké teploty se koroze zastavuje zmrznutím elektrolytu
Při vzrůstající teplotě stoupá i rychlost koroze

Z výše uvedeného vyplývá, že se jedná o elektrochemickou korozi

Korozní děj probíhá pod velmi tenkou vrstvou vody -> Vodní film
Voda je nasycená rozpustnými složky atmosféry, hlavně:
a) Oxidy
- Siřičitý
- Uhelnatý
- Uhličitý
b) Amoniak
c) Chlorovodík
d) Aerosol

Vodní film o tloušťce 50 až 150 mm vzniká kondenzací vodních par obsažených ve vzduchu -> vznik je podmíněn relativní vlhkostí vzduchu
- Je-li povrch kovu drsný a pokrytý prachem a nečistotami -> tvoří se při menší relativní vlhkosti (kolem 60%) -> kritická relativní vlhkost

Při návrhu stroje je nutná znát rychlost koroze (úbytek materiálu za jednotku času) a podle toho volit způsob ochrany

Norma rozděluje agresivitu atmosféry následovně:

Kód	Název	Vysvětlení
C1	Velmi nízká	Atmosféry v uzavřených místnostech, ve kterých nedochází ke kondenzaci vody
C2	Nízká	Prostory, kde občas dochází ke kondenzaci vody
C3	Střední	Suché klimaty
C4	Vysoká	Vlhké oblasti za působení atmosférických nečistot průmyslových měst, přístavů
C5	Velmi vysoká

2. Koroze v kapalinách

Největší význam má koroze ve vodách

Do styku s vodou přichází:
Vodní stroje
Stroje a zařízení na výrobu páry
Chladící systémy motorů, kompresorů a jiných strojů
Rozvodná potrubí a armatury pitných vod a ostatních kapalin

Agresivita je závislá na:
Tvrdost vody
pH
Množství plynu rozpuštěného ve vodě, hlavně kyslíku
Teplota
Proudění

Kyslík se v průběhu elektrochemické koroze uplatňuje jako depolarizátor

Vody pro průmyslové účely:
Změkčují
Chemicky upravují
Odplyňují

3. Půdní koroze

V podstatě se jedná o korozi ve vodě různého složení

Půda se skládá z fází:

a) Tuhé

b) Kapalné
Vlastní korozní prostředí
Dává elektrickou vodivost

c) Plynné
Uplatňuje se kyslík jako depolarizátor

3.4.1.2.4 DRUHY KOROZE DLE VNĚJŠÍCH ČINITELŮ

1. Koroze při mechanickém namáhání

Napětí se soustřeďuje ve vrubech nebo na hranicích zrn ->zmenšuje se elektrovodný potenciál
Napadení proniká do značné hloubky materiálu
Pevnost rychle klesá bez pozorovatelné změny na povrchu kovu
Stejný vliv se projevuje i u materiálů tvářených za studena
Příklad: Rychlá koroze v ohybech kotlových trubek

2. Korozní únava

Vzniká tehdy, je-li materiál namáhán jakýmkoliv druhem střídavého namáhání za současného vlivu korozního prostředí
Materiál se porušuje již při menším napětí, než odpovídá mezi únavy (Wöhlerova křivka se výrazně mění, chybí ji vodorovná část)

3. Vibrační koroze

Vzniká, jestliže se po sobě tře ocel s jakýmkoli materiálem za současného vibračního pohybu při mezních hodnotách součinitele tření
Protože korozní zplodiny oceli mají červenou barvu (hydratovaný Fe 2 O 3 ) -> mluví se o "krvácení" materiálu

Nejčastější výskyt: Ložiska vodních turbín

Ochrana:
Mazání tuhými mazivy (grafit, oxid molybdeničitý)
Fosfátování
Difuzní sírování

4. Korozní praskání kovů

Vzniká při současném působení korozního prostředí a mechanického namáhání tahem
Projevuje se vznikem trhlin, které se rozkládají kolmo na směr působení tahových pnutí
Trhliny mají mezikrystalový, transkrystalový nebo smíšený charakter

5. Koroze bludnými proudy (elektrokoroze)

Vzniká všude, kde vzniká nekontrolovaný (bludný) proud z kladného pólu do zařízení a v jiném je opět opouští
Místo, kde proud vystupuje je anodou a nastává na něm značné rozpouštění kovu -> koroze

Nejčastější zdroj: Elektrické dráhy

3.4.1.2.5 DRUHY KOROZE DLE VZHLEDU

Nejspolehlivější určení korozního napadení je hodnocení metalografické struktury
Provádí se na vzorcích z místa napadení, tak, že plocha výbrusu je kolmá je korodovanému povrchu

1. Rovnoměrná (celková) koroze

Probíhá po celé ploše a napadá každé místo povrchu materiálu, přibližně se stejnou intenzitou

Rychlost jejího šíření lze poměrně snadno vypočítat -> stanovit životnost součásti v určitém korozním prostředí

Vzniká-li na povrchu souvislá vrstva korozních zplodin:
Chemické koroze: Nepropustí molekuly plynu
Elektrochemická koroze: Nepropustí ionty (pasivuje materiál)

Je-li porézní, např. rez (oxid železitý) na technickém železe, pak vrstva snadno odprýskává a koroze postupuje tak dlouho, až se rozruší celý materiál

Vzniká stýlými korzními podmínkami, jako např. vlivy počasí ve spojení s agresivními plyny a prachem

2. Nerovnoměrná koroze

NEBEZPEČNĚJŠÍ než celková
Napadá materiál pouze v určitých místech a do určité hloubky -> Zachovává místa bez napadení

A) Bodová koroze (pitting)Místní napadení, které postupuje do hloubky (větší než u plošné plošné koroze)bez zvětšení šířky
Vznikají korózní místa ve tvaru kráterů nebo žlábků, které mohou výrazně zmenšit pevnost součástí

Způsobuje např. proděravění stěn potrubí, nádob

B) Selektivní korozeProjevuje se napadením jedné fáze slitiny nebo zrn jednofázové slitiny

C) Mezikrystalická korozePostupuje po hranicích zrn do hloubky bez hmotnostního úbytku při úplné ztrátě mechanických vlastností materiálu

D) Transkrystalová korozeProjevuje se lomem zrn napříč a do hloubky a účincích se podobá mezikrystalické korozi

E) Korozní trhliny a lomyNěkolik forem dle druhu mechanického namáhání

Probíhají:- Transkrystalově
- Mezikrystalově
- Spojitě buď na povrchu nebo do hloubku

3.4.2 NEKOVOVÉ MATERIÁLY

1. Koroze plastů

Na korozi působí ultrafialové záření, které podmiňuje:
- Vznik povrchových trhlin
- Změna barvy
- Snížení mechanických vlastností

Plasty jsou znehodnocovány i působením:
Kyslíku
Vlhkosti a agresivních plynů

Některé plasty (polyvinylchlorid, teflon, celulóza) rozkládá radioaktivní záření
Korozivním jevem je i křehnutí plastů způsobené louhováním nebo těkáním změkčovadla
Působit na korozi mohou i biologičtí činitelé (např. mikroorganismy, hmyz, hlodavci), které podmiňují např. vznik plísní

2. Koroze ostatních nekovových materiálů

Sklo
Odolné proti působení kyselinám a elektrolytům
Méně odolné proti alkalickým roztokům

Čedič
Odolává kyselinám, neutrálním i alkalickým roztokům
Tavený čedič odolává i erozi

Korund
Odolný proti působení kyselin
Žárovzdorný

Azbest
Chemicky stálý při působení kyselin, neutrálních elektrolytů
Méně odolává působení alkalických roztoků

Kamenina a porcelán
Chemická stálost je nižší než u skla
Odolává kyselinám
Méně odolný proti alkalickým roztokům

Dřevo
Je napadáno biologickými činiteli
Odolává jen slabým roztokům kyselin
Nesnáší působení zásad

Kůže
Malá chemická stálost
Odolává vlivům běžného ovzduší
Napadána biologickými činiteli

Tkaniny rostlinného původu (bavlna, juta)
Nízká chemická stálost
Odolává zředěným a studeným alkalickým roztokům
Rozrušovány fotochemicky a biologicky

Tkaniny živočišného původu (vlna, žíně, hedvábí)
Napadány biologicky
Odolávají zředěným kyselinám
Nesnášejí působením zásad

Syntetické tkaniny
Chemická stálost jednotlivých druhů odpovídá příslušnému plastu
Většinou odolávají zředěným kyselinám a studeným zředěným alkalickým roztokům
Někdy odolávají i biologické korozi a fotooxidaci

Pryž
Odolává chemickým vlivům
Odolává někdy zředěným kyselinám, zásadám a zvýšeným teplotám asi do 120°C
Nesnáší působící oxidaci
Působením benzínů a minerálních olejů bobtná

Kaučuk
Odolává zředěným kyselinám, koncentrovaným alkalickým roztokům a zvýšeným teplotám
Chemicky stálý za běžného ovzduší
Nepříznivě na něj působí sluneční záření a ozón
Uspokojivá stálost působením benzínu a petroleji

3.5 OCHRANA PROTI KOROZI

3.5.1 KOVOVÉ MATERIÁLY

3.5.1.1 OCHRANA VHODNOU VOLBOU MATERIÁLU

Volba se řídí následujícími požadavky:

• Stanovením korozních činitelů a určením funkčních požadavků, které budou v daném prostředí na součást kladeny
• Nespojovat elektrochemicky rozdílný kovový materiál
• Pro agresivnější korozivní prostředí volit materiál jedné fáze ->různé fáze mohou podmiňovat vznik korozního mikročlánku
• Volit korozivzdorný materiál na výrobu součástí pouze tehdy jestliže by jiná ochrana byla obtížná, nehospodárná, nemožná

3.5.1.2 OCHRANA KONSTRUKČNÍ ÚPRAVOU

V praxi se často vyskytují strojírenské výrobky, které jsou nevhodně konstrukčně či technologicky řešené, což může urychlit korozi

Nejčastější konstrukční či technologické chyby:

a) Místní přehřívání materiálu

b) Vytváření korozních makročlánků
Vznikají spojením materiálů s příliš rozdílnými standardními potenciály za přítomnosti korozního prostředí

c) Soustředění usazenin
Vzniká v kapsách a spárách hlavně u ocelových konstrukcí (např. u stojatých nádob nebo nádrží)
Mají mít oblé dno s výpustí na nejnižším místě
Mají být postaveny na patky tak, aby nebyly ve styku s podlahou
V tepelné technice je potřebné opatřit zařízení a rozvody soustavou odkalovacích ventilů a kohoutů

d) Nevhodné tvary z hlediska předpokládané ochrany povlaky

e) Nevhodné provedení svarů
Platí zde zásady o:
- Svařování různých materiálů
- Volbě elektrod (z hlediska vytváření korozních makročlánků)
Vnitřní pnutí (které vzniklo svařením součástí) může být příčinou strukturních napadení materiálu

f) Nevhodná kombinace korozních a mechanických namáhání

Pro snížení rizika napadení koroze je Nutno dodržet následující podmínky:

• Při styku dvou různých kovů dbát na to, aby součást z kovu méně ušlechtilého byla plošně menší než součást z kovu ušlechtilejšího
• Pro součásti v agresivnějším korozivním prostředí předepisovat nižší stupeň drsnosti (hrubý povrch = větší možnost napadení korozí)
• Dát přednost hladkým plochám bez ostrých přechodů a míst, kde by se mohl korozivní součinitel hromadit
• Při zhotovování pájeného spoje volit

- Pájku stejného složení jako má základní materiál
- Nekorodující tavidlo (např. kalafuna)
- Spoj dokonale očistit a opatřit lakovým nátěrem

• Neumožňovat nevhodným spojením materiálu vznik korozního makročlánku (kde na povrch působí rozdílné prostředí např. kapalina a vzduch nebo rozdílné teplotní oblasti)
• Co nejmenší namáhání součástí

Přídavek na korozi

Kde vlivem koroze dochází k úbytkům průřezu materiálu (nádoby, potrubí, mostní a jiné konstrukce) zvětšuje konstruktér průřezy o tzv. přídavek na korozi
Velikost přídavku odpovídá znehodnocení materiálu během předpokládané životnosti výrobku

Obzvláště náročné jsou kombinace současného korozivního a mechanického namáhání a místa, kde lze ze zkušenosti předvídat nebezpečné druhy strukturní koroze vedoucím k haváriím
Situace se řeší:
a) Volbou materiálu
b) Konstrukční nebo technologickou úpravou
- Nejčastěji tepelným zpracováním na snížení vnitřního pnutí, které bylo způsobeno předchozími technologickými operacemi
c) Úpravou korozivního prostředí (pokud to lze)

Příklad řešení spoje dvou materiálů s rozličným potenciálem

3.5.1.3 OCHRANA ÚPRAVOU KOROZIVNÍHO PROSTŘEDÍ

Agresivita korozivního prostředí se snižuje:

a) Odstraněním stimulátoru koroze (korozivního činitele)
Odstranění kyslíku z vody
Snížení vlhkosti vzduchu látkou, jenž na sebe váže vodu

b) Přidáním inhibitoru koroze (látky zpomalující korozi)
Přidáním chromanů, dusitanů a fosfátů do vody
Zalkalizováním vody vápnem

3.5.1.4 ELEKTRICKÉ OCHRANY

Využívá se účinků stejnosměrného proudu, který omezuje elektrochemickou korozi

Stejnosměrný proud se přivádí:
Z vnějšího zdroje (usměrňovače)
Záměrně vytváří galvanický článek z přídavného (obětovaného) a chráněného materiálu

Katodická ochrana

V protikorozním elektrickém obvodě je chráněná součást katodou
Stejnosměrný proud se buď přivádí z vnějšího zdroje (usměrňovač) nebo se získá připojením "obětované" anody (protektoru) z manganu, zinku a jiných kovů elektrochemicky méně ušlechtilých
Obětovaná anoda se rozpadá místo chráněné části

Anodická ochrana (aktivní ochrana)

Korozivzdorný materiál (slitinová ocel, titan) má schopnost přecházet do stavu stále pasivního -> Schopnost je posilována účinky stejnosměrného proudu přiváděného z vnějšího zdroje (anodickou polarizací)
Aktivní ochrana zabraňuje korozivnímu rozpadu součástí trvale umístěných ve vodě nebo vystavených působení kyselin

Elektrické drenáže

Použití: Odvádění bludných proudů se součástí uložených v zemi v blízkosti elektrifikovaných tratí

3.5.1.5 OCHRANA POVRCHOVÝMI ÚPRAVAMI

Ochranné povlaky a vrstvy

Tvořené chemicky stálými látkami (kovovými, nekovovými anorganickými a organickými) oddělující strojní součásti od korozivního prostředí
Obvykle ještě vylepšují estetický vzhled
Před jejich tvorbou je nutné obvykle připravit povrch součásti

Předběžná úprava	Způsob provedení	Získané vlastnosti
Mechanická	Broušení, kartáčování a leštění pomocí kartáčů nebo pásů za použití brusných past Otryskání, litinovou drtí, broky, skleněnými granulemi Omílání v bubnech a zvonech někdy i pomocí brusných a leštících přípravků	Z povrchu jsou odstraněny hrubší nečistoty (zaschlé oleje, nátěry, připečený písek, okuje) Úprava povrchu vhodná pro: Galvanické pokovování Metalizaci Smaltování Chemické úpravy Vytváření povlaků z nátěrových hmot
Chemická	Odmašťování: (benzín, nafta, syntetické látky) V rozpouštědlech Proudící mokrou párou V případě nutnosti následuje: neutralizace dříve použitých chemikálií Praní součástí ve vodě	Odstranění tuků, prachu, kovových třísek a brusiva Příprava povrchu pro galvanické pokovování
	Moření: Oceli ve vodním roztoku kyseliny sírové nebo solné za normální i zvýšené teploty Hliníku v alkalických roztocích (např. v hydroxidu sodném) Mědi v roztoku kyseliny sírové Odrezování v kyselině fosforečné	Odstranění anorganických nečistot (oxidy, rez, okuje)
	Dekapování součástí ve vodním roztoku kyselin a následné opláchnutí vodou	Odstranění povrchového filmu, jenž vzniká působením vzduchu na odmaštěné součásti
	Leštění vytvořeného filmu z kovové soli např. na součástech z hliníku a mědi (provádí se v kyselině dusičné, octové a fosforečné)	Pasivace povrchu (zvýšení odolnosti proti korozi)
Elektrochemická	Elektrolytické odmašťování v alkalickém roztoku za využití elektrolýzy (elektrolýzou vylučovaný kov tvoří s vodou silný hydroxid, který součást odmašťuje)	Dosažení největší čistoty povrchu kovových součástí
	Elektrolytické moření ve vodních roztocích kyselin nebo alkalickým roztoků (mnohem rychlejší než chemické moření	Získání kovově čistého povrchu (odstranění tuků, oxidů, svařovacích prášků) Vhodné zejména pro pokovování
	Elektrolytické leštění v lešticích elektrolytech (kyselina sírová, fosforečná) za využití elektrolýzy (povrch součásti - anody - se elektrolyticky rozpouští -> Vyrovnává)	Vyrovnání povrchových nerovností Získání čistého povrchu s velkou optickou odrazivostí

3.5.1.5.1 OCHRANNÉ POVLAKY A VRSTVY Z KOVŮ

Pokovování ponorem do lázní z roztavených kovů

Nejstarší způsob protikorozivní ochrany
Ponorem se vytváří povlaky ze zinku, cínu, olova
Součásti mající povrch připravený mořením, leštěním se ponořují do lázně z roztaveného kovu
Po ohřátí ohřátí a omočení povrchu se z lázně součást vyjme a ochladí
Lázeň musí mít takové vlastnosti, aby její složky podmínily vznik difuzní mezivrstvy ze základního a povlakového kovu -> Do olověných lázní se přidává cín

Plátování

Na součástech se vytváří ochranná vrstva ochranného kovu přiválcováním, obléváním, pájením, navařováním nebo přivařováním houževnatého ochranného materiálu explozí
Uhlíková ocel se např. chrání vrstvami z korozivzdorné oceli, mosazi nebo slitin hliníku

Žárové stříkání kovů (metalizování, šopování)

Název šopování vznikl podle autora metody (Švýcarský inženýr Shoop)

Metalizování: vytváření kovových povlaků na součástech z kovů i nekovů (dřevo, tkanina,, porcelán, kamenina, papír), protože stříkaný kov jen nepatrně ohřívá základní materiál

Ochranný povlak může být libovolně tlustý
Metalizovat lze i značně rozměrné součásti (stožáry elektrického vedení, mosty, trupy lodí)
Přilnavost povlaku není vysoká

Ochranný kov se přivádí do stříkací (metalizační) pistole v podobě drátu, prášku, či tekutiny: Konstrukce metalizační pistolí

a) Drátové
Tavící kovy s
- Nižšími teplotami tavení se taví kyslíkoacetylénovým plamenem
- Vyššími teplotami tavení se taví elektrickým obloukem, ke kterému lze přivádět i plazmový plyn pro vytváření povlaků z vysokotavitelných kovů (teplota tavení může být až 15 000°C)
- Zdroje elektrického proudu jsou stejné jako při svařování elektrickým obloukem

b) Práškové
Umožňující nanášení směsí kovů
Použití: Pro kovy, ze kterých by se špatně vyráběl drát

c) Kelímkové
Kov se taví v kelímku
Kelímek se vytápí:
- Elektricky
- Plamenem
Použití: Pro kovy s teplotou tavení do 500 °C

Pokovování amalgámem

Zastaralý, nehygienický, nákladný -> Použití značně omezeno
Amalgám: Sloučenina kovů s rtutí, která se nanese na upravený povrch součástí a vypálením se povlak zbaví rtuti
Na součástech vzniká tenký kovový povlak, např. ze stříbra, zlata a dalších kovů

Pokovování difuzí

Korozivzdorná vrstva vzniká difundováním ochranného povlaku z pevného, kapalného nebo plynného prostředí do součástí za ohřevu v ochranné atmosféře nebo vakuu
Vzniklé povrchové vrstvy chemických sloučenin základního a ochranného kovu mají podobnou chemickou odolnost jako jsou povlaky získané ponorem nebo elektrochemicky

Difuzí se součásti:
- Zinkují (šerardování)
- Hliníkují (alitování, alimetování, kalorizování)
- Chromují (inchromování)
- Borování (nasycení polokovem boru)

Pokovování párami kovů ve vakuu (vakuové pokovování)

Kovové páry se získávají vypařováním kovů ve vysokém vakuu
Odpařovaný ochranný kov ve tvaru drátu nebo prášku se vkládá do odpařovacího tělesa ohřívaného odporovým teplem
Pokovované předměty jsou zavěšeny v prostoru vakuové komory a vznikající kovové páry na chladnějším povrchu ploch přivrácených k odpařovacímu tělesu kondenzují -> vytváří tenký souvislý povlak
V současné době lze vyrábět i tlusté povlaky např. z hliníku na ocelový plech
Použití:Nanášení kovů i nekovů na kovové a nekovové součásti (reflexní vrstvy světlometů, optické filtry na brýlích proti oslnění, pokovování plastů, textilu, papíru, vodivé povlaky v elektrotechnice)

Elektrochemické pokovování bez přívodu elektrického proudu

Při ponoření součástí z kovu s nižším elektrickým potenciálem do roztoku soli kovu s vyšším elektrickým potenciálem nastane jeho vylučování a ukládání na povrchu součásti i ve větších tloušťkách

Například na:
- Ocelových součástech ponořených do síranu měďnatého se tvoří povlak z mědi
- Měděných součástech ponořených do dusičnanu sodného se tvoří povlak ze stříbra

Galvanické pokovování

Ochranné povlaky z čistých kovů i ze slitin vznikají na kovových součástech následkem elektrolýzy

Nejčastěji se vytváří povlaky ze: zinku, kadmia, mědi, niklu, chromu, stříbra, cínu

Méně často se vytváří povlaky ze: zlata, rhodia olova, antimonu

Nevýhoda:

- Nebezpečí vzniku různě tlustých povlaků
- Na místě vzdálenějšího od anody ochranného kovu vznikají tenčí povlaky -> součásti mají mít rovný povrch bez prohlubní

Postup:
- Pokovované součásti se zavěsí do elektrolytu (galvanické lázně) jako katody
- Při průchodu stejnosměrného proudu elektrodami a elektrolytem se kov anody rozpouští, tj. na povrchové atomy anody ionizují, odcházejí do elektrolytu a vytváří souvislý povlak na pokovované součásti - katodě

Při hromadné výrobě se součásti pokovují ve zvonu

3.5.1.5.2 OCHRANNÉ POVLAKY A VRSTVY Z NEKOVŮ

Chemické úpravy povrchu

Zvyšují odolnost proti korozi a přilnavost povlaků při provádění dalších povrchových úprav

Oxidace (pasivování povrchu kovového materiálu)

V oxidačním prostředí (nejčastěji v lázních), se tvoří na povrchu součásti vrstvy oxidů a dalších chemických sloučenin, které chrání materiál před účinky slabých korozních činitelů okolního prostředí a zlepšují jejich vzhled

Povrch získává černou, hnědou nebo modrou barvu
- Černění oceli se provádí máčením v oxidační lázni
- Hnědení a modření je v podstatě popouštění na barvu při teplotě 210 až 310°C (upravený povrch musí být vyleštěn)

Chemickou oxidací se chrání také součásti z:

a) Mosazi (černění)

b) Hliníku (eloxování)
Uskutečňuje:
- Chemickou oxidací v lázních
- Anodickou oxidací v elektrolytu (upravovaný předmět je připojen jako anoda)
Vzniklá povrchová vrstva má elektroizolační vlastnosti

Chromátování

Pasivuje se povrch ocelových nebo zinkových součástí ve vodním roztoku kyseliny chromové za teploty 95°C
Na povrchu součástí vzniká velmi tenká ochranná vrstva chromanů

Fosfátování

Ocelové, hliníkové, manganové, zinkové součásti jsou chráněny krystalickým povlakem fosforečnanů
Povlak se postřikem nebo ponorem do lázně obsahující chemické sloučeniny fosforu
Vzniklý povlak je porézní
Dobře absorbuje olej i jiné mazací látky a nátěrové hmoty

Často se upravují ocelové nástroje - Prodloužení životnosti
- Větší odolnost proti korozi
- Zlepšení elektroizolačních vlastností

Difuzní sírování (sulfinizace) a sulfonitridování

Stejný princip jako pokovování difuzí
Do povrchu součásti difunduje síra (např. z prostředí siřičitanu sodného při teplotě 600°C)

Sulfinizace
Zvýšení odolnosti proti korozi, opotřebení i zadření
Zlepšení vlastností při kluzném tření

Sulfonitridování
Kromě síry se povrch nasycuje také dusíkem
V poslední době se upřednostňuje
Zlepšení odolnosti proti únavě

Smaltování

Nejčastěji se smaltují litinové a ocelové součásti
Smalt (natavený povlak z borsilikátových skel) vytváří souvislý nepórovitý povlak s poměrně vysokou chemickou stálostí, zejména proti kyselinám
Křehký
Nesnáší mechanické rázy a prudké změny teplot
Upravený povrch součástí se máčí, polévá nebo postřikuje suspenzí práškového smaltu s vodou nebo se na předehřátý povrch sype samotný práškový smalt , který se okamžitě natavuje
Po nanesení základního povlaku následuje vypalování při teplotě 900 °C
Pro zvýšení estetického vzhledu se nanáší ještě druhý krycí povlak, obsahující barvicí přísady
Druhý povlak se vypaluje při teplotě 800°C

Povlaky z plastů

Kovové součásti lze také chránit povlaky z tvrditelných a častěji netvrditelných plastů (polyethylen, metakrylát, polyamid)

Povlaky z plastů se nanáší:

a) Lepením fólií
- Zdlouhavý proces
- Lze použít na rovné plochy (např. vrstvy PVC na stěnách nádrží)
- Spáry se svařují

b) Ultrazvukové přivařování fólií
c) Natíráním, navalováním, máčením kovových součástí
d) Obalováním předehřátých kovových součástí v práškovém plastu

e) Žárovým stříkáním
- Nejčastější metoda
- Plast v prášku nebo ve formě pasty se dopravuje z tlakové komory na ohřátý povrch součástí

3.5.1.5.3 POVLAKY Z NÁTĚROVÝCH HMOT

• Nejlevnější
• Vylepšují elektrickou vodivost/elektroizolační vlastnosti
• Vylepšují vzhled
• Nátěry jsou tvořeny většinou několika povlaky -> - Snížení pórovitosti - Zvýšení odolnosti proti korozi - Snížení přilnavosti k povrchu součásti
• Doporučená tloušťka nátěru: 0,15 až 0,30 mm
• Odolnost proti korozi se u organických povlaků zvyšuje přidáním inhibitoru koroze

Nátěr je tvořen:

- Základní povlak - Nejvíc ovlivňuje přilnavost a protikorozní ochranu

- Vrchní povlak - Především zlepšuje vzhled

• Před nanesením nátěrové hmoty se někdy provádí tmelení - Vyrovnání nerovností a zakrytí nedostatků povrchu - Nanáší se na základní povlak špachtlí nebo postřikem - Tmelová vrstva musí být tenká a po zaschnutí se zabrušuje

Složky nátěrových hmot

• Filmotvorné (pojiva) - Podmiňují vznik souvislé, přilnavé a mechanicky odolné vrstvy (filmu)


• Pigmentové Nerozpustné barvené prášky dodávající nátěru krycí vlastnosti a barevné odstíny Mohou působit i jako inhibitory (tvoří je i kovové prášky)


• Plniva Práškové minerální látky (křída, kaolín, sádrovec) Ovlivňují technologické vlastnosti nátěru (přilnavost k povrchu součástí, vyrovnání nerovností)


• Rozpouštědla filmotvorných složek, jež tvoří organické těkavé kyseliny

Třídění nátěrových hmot

Nanášení nátěrových hmot

Ovlivněno rozpouštědly -> ztrátové složka při zasychání ->používají se rozpouštědla co v nejmenším množství nebo co nejlevnější

Zasychání nátěrových hmot

Probíhá za:

a) Normální teploty

b) Zvýšené teploty

- Maximálně 60°C

- Doba schnutí se zmenší až o 75%

3.5.2 NEKOVOVÉ MATERIÁLY

3.5.2.1 POVRCHOVÉ ÚPRAVY PLASTŮ

Součásti se chrání proti korozivnímu rozrušování povlaky z nátěrových hmot a z kovů
Povlak se nespojuje s plasty difuzní mezivrstvou, ale pouze vlivem přilnavosti povlaku k základnímu materiálu -> Dokonalost provedení a vhodnost volby přípravy povrchu základního materiálu je důležitější než u kovů

3.5.2.1.1 POVLAKY Z NÁTĚROVÝCH HMOT

Chrání součásti před škodlivým vlivem okolního prostředí
Zlepšuje jejich vzhled
Složení a způsoby nanášení odpovídají v podstatě dané ochraně u kovových součástí

Nátěry pro ochranu součástí z plastů mohou být:

a) Nepigmentové (upravené rostlinné oleje nebo roztoky olejů a pryskyřic v organických rozpouštědlech)

b) Pigmentové (obsahují filmotvorné a pigmentované látky, rozpouštědla a plniva)


Způsoby nanášení

Štětcem
Vznikají malé ztráty nátěrové hmoty
Malá produktivita -> Jen pro domalovávání detailů nebo při kusové výrobě

Stříkáním (stříkací pistolí)
Nátěrová hmota je na předmět vrhána působením stlačeného vzduchu
Vznikají velké ztráty prostřikem

Máčením (do lázně s nátěrovou hmotou)
Vytvářejí se nejčastěji podkladové povlaky, jimiž se dosahuje pouze jednotného barevného odstínu
Malé ztráty

Navalováním
Vytváří se povlaky z pomalu zasychajících materiálů na rovných velkých plochách plochách
Používají se k tomu rotující pryžové nebo plstěné válce

Stíráním
Na povrch součástí s vtlačeným vzorem (např. ciferníky hodin, číselníky telefonů, stupnice měřidel, odznaky) se nanese barva, která se z vyvýšených míst odstraňuje pryžovými nebo plstěnými stěrači

Potiskováním
Používá se tiskových strojů umožňující v rychlém sledu vytvořit různobarevné povlaky


Operace po nanesení nátěrové hmoty

Vytvořené povlaky se nechají:

a) Vyschnout
Suší se v sušárnách

b) Vypálit
Vypalují se ve vypalovacích pecích při teplotě, která odpovídá složení nátěrové hmoty a vlastnostem základního materiálu

3.5.2.1.2 POVLAKY Z KOVŮ A SLITIN

Kovové povlaky na součástech z plastů
- Zlepšují fyzikální a chemické vlastnosti
- Chrání před škodlivými vlivy okolního prostředí (především, automobilový, elektrotechnický, hodinářský, hračkářský průmysl pro držadla, ozdobné masky, rámy reflektorů, ovládací tlačítka, štítky, kryty vysavačů, budíků, podstavce mixérů, šlehačů, nábytkových kování, armatur)


Chemické pokovování
Provádí se nejčastěji ponorem
Lze uplatit, téměř u všech plastů
Nejčastěji se vytváří povlaky ze stříbra, mědi a niklu


Vakuové pokovování
Používá se u materiálů, které nelze galvanicky pokovovat
Nejčastěji se tvoří povlaky z hliníku a mědi
Nehodí se pro plynující plasty a polyamidy


Metalizování
Uplatňuje se jako ochrana součástí z plastů, které snáší teplotu dopadajícího roztaveného kovu (většinou u vytvrditelných plastů)
Metalizováním se nanáší hliník, nikl, olovo, litina


Galvanické pokovování
Lze nanášet ochranné povlaky na součásti terpolymerů, některých polypropylenů a polysulfonů
Pokovovává se různými kovy do libovolných tlouštěk
Nutné dodržet podobné konstrukční zásady jako při galvanickém pokovování kovů (např. navržení vhodného tvaru)
Před pokovováním se připravený povrch (odmaštěním, neutralizací a leptáním) opatří vodivým povrchem ze stříbra, mědi nebo niklu
Pokovovává se:
- Vanovým způsobem (platí stejné zásady jako při pokovování kovového materiálu)
- Děrovaným bubnem s použitím zvonů s galvanickou lázní

3.5.2.1.3 ANTISTATICKÁ ÚPRAVA PLASTŮ

Významná povrchová úprava plastů
Plasty vytváří a uchovávají elektrický náboje

Elektrický náboj
Vzniká během výroby i zpracování
Ztěžuje spřádání vláken
Přitahuje prach a znečistění povrchu součásti
Zhoršuje reprodukci
- Gramofonových desek
- Magnetických pásek (audio kazety, videokazety, pásky pro zálohování počítačových dat)

Elektrický výboj
Bývá příčinou požárů a výbuchů
Způsobuje rychlejší opotřebení součástí z plastů i pryže (ozónové proděravění pneumatik)

Látky odstraňující elektrostatické náboje se nazývají antistatika
Např.
- Anorganické soli
- Organokřemičité sloučeniny
- Organické sloučeniny
- Hydroxysloučeniny
Přidávají se jako složky při výrobě plastů nebo jsou obsaženy jen v povrchu součástí
Tvoření elektrostatického náboje lze omezit i přidáním antistatik do nátěrových hmot nebo i jiných látek chránící součásti z plastů před napadení korozí
Účinná antistatická úprava je nanesení kovových povlaků na zbotnalý povrch, např. prášků z oxidů (olova, cínu, iridia, sodíku, stříbra)

Většinou nezvyšuje chemickou stálost

3.5.2.2 POVRCHOVÉ ÚPRAVY OSTATNÍCH NEKOVOVÝCH MATERIÁLŮ

Užívá se obdobných technologií jako při povrchové úpravě kovů a plastů


Pokovování

Kovové povlaky chrání nekovové materiály před škodlivými vlivy okolního prostředí

Vytváří se:
A) Amalgamovaním

B) Metalizováním
Chrání se dřevo, kámen, kůže

C) Vakuovým pokovováním
Kovovými parami se vytváří ochranné povlaky na skle, papíru, vosku, kůži, tkaninách


Povlaky z nátěrových hmot

Lze jimi chránit většinu nekovových materiálů před korozivními účinky prostředí
Složí rovněž k zlepšení jejich vzhledu
Při nanášení nátěrových hmot (např. na sklo, dřevo, papír, keramiku) se uplatňují obdobné technologické zásady jako při aplikaci na kovy a plasty


Glazování

Vysušené porcelánové součásti se polévají glazurou

Glazura
Má podobné vlastnosti jako alkalické sklo
Chrání porcelánové součásti před působením vody

Po vyschnutí se součásti polité glazurou vypalují při teplotě až 1 500 °C


Impregnace tkanin

Impregnační vrstvy chrání tkaniny před působením vlhkosti (např. déšť)
Impregnuje se vrstvou technické pryže, která se po nanesení vulkanizuje za te