1.1.1 Hodnocení plechů s povlaky [13, 23]

Transkript

1 1.1.1 Hodnocení plechů s povlaky [13, 23] Hodnocení povlakovaných plechů musí být komplexní a k určování vlastností základního materiálu přistupuje ještě hodnocení vlastností povlaku v závislosti na jeho typu, historii zpracování a konečném použití. Obecným kritériem hodnocení lisovatelnosti daného dílu je dodržení požadavků kladených na výlisek ve vztahu k jeho dalšímu technologickému zpracování (např. realizovatelnost následných operací tváření, povrchové úpravy) a funkční uplatnění (tvarová a rozměrová přesnost, tuhost, stabilita). Za samozřejmé se považují požadavky na dobrou lisovatelnost na základě plastických vlastností základního materiálu včetně povlaku. Lisovatelnost chápeme jako vlastnost umožňující požadovanou změnu tvaru, při zachování užitných vlastností zpracovávaného plechu. V případě pozinkovaných plechů jde o zachování korozní odolnosti. Hodnocení lisovatelnosti těchto materiálů znamená stanovit mezní stavy základního materiálu a mezní stavy povrchové vrstvy. Lisovatelnost povlakovaných plechů lze hodnotit: z hlediska maximální dosažené deformace (hodnocení např. mezním stupněm tažení) z hlediska přípustné deformace povrchové vrstvy při zachování její funkčnosti tj.ochrany proti korozi Výzkum pozinkovaných plechů vyžaduje sledovaní změn integrity povrchu za podmínek všech vyskytujících se stavů napjatosti při různých intenzitách deformace. V případě tažení výlisků z plechů s kovovými povlaky je navíc nutno zajistit zachování potřebné míry ochranné funkce povlaku (OFP), ovlivňující též výslednou korozní odolnost po následné povrchové úpravě. Příčinou snížené OFP, v porovnání s výchozím stavem u netvářeného plechu, mohou být následující průvodní jevy procesu tváření: zmenšení tloušťky povlaku s dostatečnou plastičností v důsledku plastické deformace a kontaktního působení nástroje, to může vést případně i k místnímu porušení jeho celistvosti vznik trhlin v povlaku při jeho nedostatečné plastičnosti a případně jeho odlupování při nedokonalém spojení se základním materiálem, včetně vlivu přechodové vrstvy. Ve vztahu k tažení výlisků např. v automobilovém průmyslu je míra ztráty OFP aktuální v souvislosti s plastickou deformací plechu, kdy k těmto nežádoucím jevům dochází především při uplatnění tahových stavů napjatosti, za podmínek vypínání. Je zřejmé, že s nárůstem tahových napětí OFP výrazně klesá.

2 Hodnocení elektrolyticky pozinkovaných plechů (plechy EG) [8] Konkrétní provedení elektrolyticky pozinkovaných produktů závisí na výběru nosného materiálu a na určení výrobního procesu. Způsob elektrolytického pozinkování zajišťuje vysokou chemickou čistotu povlakové vrstvy a rovnoměrnou kontrolovatelnou tloušťku povlaku (odchylka ± 0,1 µm). Jakost povrchu, kontrolovatelná textura, určuje v průmyslovém použití vhodnost k lakování viditelných dílů, které v automobilovém průmyslu odpovídají nejvyšším nárokům. U jednostranně povlakovaných provedení může být lak v případě viditelných dílů nanášen pouze na nepovlakovanou stranu, zatímco pozinkovaná vnitřní strana nabízí vynikající protikorozní ochranu především v dutinách. Detail podélného řezu plechu s vrstvou zinkového povlaku je vidět na obr.3.6. a různé typy zhotovení EG povrchu jsou znázorněny na obr Při elektrolytickém pozinkování se dosahuje velmi čisté a tudíž tvárné (houževnaté) Zn vrstvy, která odolává i značným přetvořením. Použití elektrolyticky pozinkovaných materiálů souvisí s jejich odolností proti korozi. Na základě elektrochemických zákonitostí dvojice železo-zinek (efekt obětované anody) nabízí povlak výbornou korozní ochranu, dokonce i když je poškozen (např. poškrábání). Při zpracování ocelí s povlaky, nanášenými elektrolytickým zinkováním se Zn povlak vyznačuje velmi dobrou tvařitelností a je proto vhodný k hlubokému tažení. Morfologie povrchu plechu u elektrolyticky zpracovaných materiálů není tak výrazná z toho důvodu, že zinková vrstva kopíruje morfologii základního materiálu, který je již po finálním hlazení. Na základě nepříznivých tribologických vlastností (v porovnání s povlaky nanášenými ponořováním do lázně) je vhodná jistá chemická úprava tohoto povlaku a to zejména u obzvláště náročných výlisků. Obr.3.6.: Podélný řez elektrolyticky pozinkovaného povrchu, zvětšeno 1000x

3 Obr.3.7.:Typy morfologií elektrolyticky pozinkovaného povrchu, zvětšeno 500x Srovnání elektrolytického a žárového pozinkování plechů [24] Na obr.3.8. je znázorněn rozdíl v rozložení zinku pro jednotlivé technologie výroby zinkového povlaku. Výhody elektrolytického zinkování lze shrnout do tří základních bodů: proces neovlivňuje původní mechanické vlastnosti materiálu, zejména jeho hlubokotažnost proces umožňuje přípravu velmi tenkých zinkových povlaků proces umožňuje výrobu diferencovaných a jednostranných zinkových povlaků a) elektrolytické zinkování b) žárové zinkovaní Obr.3.8.: Porovnání rozložení zinku při žárovém a elektrolytickém pokovení

4 Hodnocení žárově pozinkovaných plechů (plechy HDG) Této technologie a plechů HDG se v poslední době začíná čím dál tím více využívat. Mezi velké problémy bránící dřívějšímu využití patřil fakt, že při ponoření plechu do zinkové lázně se změnila normálová anizotropie. Žárově upravené materiály nedosahují tak dobré normálové anizotropie, jako materiály elektrolyticky pokovené. V poslední době již tato nevýhoda byla odstraněna. Použití žárově pozinkovaných materiálů souvisí s jejich odolností proti korozi povlak má velmi dobrou korozní ochranu, dokonce i když je poškozena, stejně jako u plechů elektrolyticky pozinkovaných. Plechy s tímto typem povlaku jsou vhodné pro hluboké tažení i tak náročných dílů jako jsou karosářské výlisky. Nejdůležitějším technickým parametrem ocelí pro povrchové díly karoserie je jakost povrchu. Velice dobrá jakost povrchu (homogenní, řízená textura) vzniklá žárovým pozinkováním umožňuje použití na viditelné lakované díly, na které se v automobilovém průmyslu kladou nejvyšší nároky. Díky elasticitě čisté zinkové vrstvy je vyloučeno riziko jejího popraskání. Objektivní posouzení jednotlivých povlaků zhotovených žárovým zinkováním není možné vzhledem k různému sortimentu dodávaných typů povlaků. S ohledem např. na vytvářenou texturu, právě ta hraje důležitou roli v tribologických podmínkách mazání (množství a způsob dodávání mazacího média) při kontaktu mezi plechem a nástrojem. Podélný řez plechu s vrstvou zinkového povlaku je znázorněn na obr.3.9. a příklady jednotlivých typů morfologií povlaku jsou znázorněny na obr.3.10., podrobnější popis výroby, výhod a nevýhod specifických typů je uveden v následující kapitole Obr.3.9.: Podélný řez vrstvou žárově pozinkovaného povrchu, zvětšeno 1000x;

5 Obr.3.10.: Typy morfologií žárově pozinkovaného povrchu, zvětšeno 500x