Renovace strojních součástí

Renovace. Tento pojem se často objevuje v tisku i v reklamě. Tam se jím obvykle rozumí obnova či vylepšení nějakého objektu, například koupelny, bytu, domu. Ve strojnické praxi pojem renovace znamená opravu strojní součásti, tj. obnovení funkčních schopností poškozené strojní součásti. Za samozřejmé se považuje, že kvalita renovované součásti odpovídá kvalitě součásti nové. Ve skutečnosti však může být nižší i vyšší.

Názory na renovaci strojních součástí se velmi liší, od jasně pozitivních až po zcela negativní. Mezi hlavními argumenty pro renovaci je zpravidla uváděna nižší cena renovované součásti oproti originální součásti nově vyrobené a úspora materiálu a energie na renovaci oproti výrobě nové součásti. Jako argument proti renovaci je zpravidla uváděno, že renovované součásti jsou jen jakousi náhražkou, že kvalita renovovaných dílů musí být horší než dílů nově vyrobených a proto se levnější renovovaný díl nakonec ukáže jako příliš drahý.
Jak je to tedy s renovací doopravdy? Je dobře ji bezvýhradně přijmout nebo naopak rozhodně odmítnout? Jsou argumenty pro a proti technicky podložené a objektivní? Jak se v konkrétním případě rozhodnout?
Tyto a některé další otázky jsme se rozhodli Vám přiblížit v připravovaném seriálu o renovaci strojních součástí, ve kterém Vás postupně chceme seznámit s jednotlivými způsoby, jejich technologickými postupy i s možným způsobem rozhodování. Tím Vám chceme dát podklady k vlastnímu rozhodnutí o použití renovované součásti, budete-li muset takové rozhodnutí učinit.
V tomto prvním dílu našeho seriálu přinášíme všeobecné údaje a celkový přehled problematiky renovace strojních součástí. Pokusíme se odpovědět na některé z výše uvedených otázek. V dalších dílech Vás postupně seznámíme s nejdůležitějšími způsoby renovace. V druhém dílu to bude renovace opotřebených součástí jejich opracováním na opravný rozměr.
Proč a jak se součásti poškozují
Stroje a jejich součásti jsou namáhány přenášenými silami, působí na ně tlaky, rázy, tření, chvění, teplota, okolní prostředí, zpracovávaný materiál, způsob provozu a zacházení se strojem. Tyto vlivy se označují jako provozní podmínky. Je zřejmé, že provozní podmínky mohou být velmi rozmanité a záleží nejen na konstrukci stroje, ale také na způsobu jeho provozu, na zacházení se strojem, na péči o stroj. V různých provozních podmínkách jsou stroje a jejich součásti vystaveny různě intenzivnímu namáhání a v důsledku toho se různým způsobem a různě intenzivně poškozují. Poškození strojních součástí může být:
 opotřebení,
 koroze,
 otlačení,
 deformace,
 trhliny a lomy,
 ostatní poškození.

Opotřebení se projevuje jako odstraňování materiálu z funkčního povrchu součástí mechanickými účinky sdružené součásti nebo zpracovávaného materiálu. Podle podmínek za jakých probíhá vzniká opotřebení
 adhezívní,
 abrazívní,
 erozívní,
 kavitační,
 únavové,
 vibrační.

Uvedené rozdělení představuje jen základní případy. V technické praxi se obvykle jednotlivé druhy opotřebení kombinují, jeden druh přechází v jiný, uplatňují se další vlivy (např. koroze, účinky vnějších sil apod.), takže vzniká řada variant.
Koroze je nežádoucí trvalá změna povrchu materiálu, způsobená elektrochemickými a chemickými vlivy okolního prostředí.
Koroze působí obrovské ztráty. Odhaduje se, že asi třetina veškeré vyrobené oceli a šestina neželezných kovů podlehne v průběhu používání korozi. To jsou přímé ztráty. Další, nepřímé, ztráty vznikají v důsledku výskytu koroze, např. při proděravění nádrží a úniku skladovaných materiálů, při havariích zkorodovaných konstrukcí, při poškození jemně opracovaných povrchů.
Otlačení je trvalá nežádoucí změna povrchu, způsobená vnějšími silami. Působení nadměrného kontaktního tlaku má za následek tok materiálu z místa působení tlaku. Objem materiálu se nemění, materiál neubývá, ale přemísťuje se a vytváří valy okolo místa působení tlaku. To má v technické praxi zpravidla za následek změnu vůlí v daném spojení, čímž může být vyvoláno např. zvýšené opotřebení nebo lomy v důsledku rázů.
Deformace je trvalá nežádoucí změna geometrického tvaru součásti způsobená vnějšími nebo vnitřními silami. Deformací je např. ohnutí hřídele, ovalita prstencové součásti, vyboulení desky. Pružné deformace se za poškození nepovažují. K deformaci součásti dojde tehdy, překročí-li napětí v některém průřezu součásti mez kluzu materiálu. Při tom záleží též na vlastnostech materiálu. U křehkých materiálů k deformaci dochází zřídka, většinou vznikne lom, protože už poměrně malé deformace vedou k překročení meze pevnosti.
Trhlina je porušení homogenity materiálu v části průřezu, lom je porušení homogenity materiálu v celém průřezu součásti. Příčiny vzniku trhlin a lomů jsou stejné jako u otlačení a deformací, tj. působení vnějších nebo vnitřních sil. Je-li materiál součásti křehký (málo houževnatý), praskne a vznikne trhlina nebo lom. Lomy jsou statické (křehké) a únavové.
Statický lom vznikne nejčastěji rázovým nebo ohybovým působením vnější síly, kterým je překročena mez pevnosti materiálu v některém průřezu. Lomová plocha statického lomu je zrnitá, drsná. Vzhled celé lomové plochy je stejný (nedojde-li k druhotnému poškození lomové plochy např. vzniklými rázy). Statické lomy způsobené namáháním v krutu mají lomovou plochu typicky šroubovitou u houževnatějších materiálů a jehlicovitě roztříštěnou u tvrdších materiálů.
Únavový lom vznikne, je-li při proměnlivém namáhání překročena mez únavy materiálu. V místě povrchu, kde dochází ke koncentraci napětí, vznikne po určitém počtu cyklů trhlina. Ta je pokračujícím proměnlivým zatížením střídavě „otevírána“ a „zavírána“ a šíří se do hloubky materiálu. Tímto se povrchy vyhladí až vyleští, dostávají typický lasturovitě vyhlazený vzhled. Postupně se průřez součásti zmenší natolik, že součást se ve zbývajícím průřezu zlomí statickým lomem. Lomová plocha únavového lomu má tedy dvě typické, vzhledově odlišné oblasti:
 únavovou, s lasturovitě vyhlazeným vzhledem,
 statickou, s typickým zrnitým, drsným povrchem křehkého lomu.
Ostatní poškození součástí jsou například:
Stárnutí materiálu, což je souhrn vnitřních dějů v materiálu, vyvolaných střídavým provozním namáháním, střídáním teplot, metalurgickými pochody za nízkých teplot atd., které probíhají pozvolna v čase bez ohledu na používání či nepoužívání součásti, a vedou k pozvolným změnám pevnosti, tvaru aj.
Tepelná degradace materiálu, což je radikální změna fyzikálně-mechanických vlastností materiálu vyvolaná teplotou. Vyskytuje se zejména u plastů a kompozitů na bázi plastů.

Porovnání renovace a výroby nových součástí

Konkrétní práce, které je třeba při renovaci vykonat, jsou velmi rozmanité a závisejí na řadě okolností. Většina při renovaci prováděných operací je zcela totožná s operacemi výrobními. Jsou to zpravidla dokončovací operace. Pouze některé operace jsou specifické právě pro renovaci a při výrobě nových součástí se nevyskytují. Proto je logické a zcela přirozené, že renovace jako obor přejímá technologické postupy, zařízení, materiály i zkušenosti z výroby a přizpůsobuje si je vlastním požadavkům a potřebám. Současně se v renovaci objevují i technologie původní, které naopak přebírá výroba nových součástí.
Do renovace součástí se zahrnují i postupy, jejichž cílem je zlepšit některé vlastnosti součástí (např. zvýšení odolnosti součásti v daných podmínkách). Tato opatření, jsou-li vhodně provedena, prodlužují technický život takto upravených součástí, i když by tato jejich úprava nebyla nezbytná z hlediska jejich funkce. Příkladem je navařování nástrojů pro zpracování půdy zemědělských strojů, radlic buldozerů, zubů a korečků bagrů apod. Podobná vylepšení u strojů se obvykle označují jako modernizace, u strojních součástí se však tento termín nevžil.
Z odlišností v technologickém postupu výroby nové součásti a renovací téže součásti poškozené vyplývají také možné rozdíly v nákladech. Znázorněme si oba případy na příkladu klikového hřídele motoru, který je běžně renovován přebroušením na opravný rozměr.

Z tohoto jednoduchého porovnání je zřejmé, že získat plně funkční klikový hřídel přebroušením hřídele opotřebeného může být zřetelně levnější než vyrobit hřídel nový. Jenom rozdíl v nákladech (ceně) však není dostatečným důvodem k tomu, aby byl přednostně použit hřídel přebroušený před novým. Další podmínkou, která musí být zároveň splněna je, aby i další vlastnosti přebroušeného hřídele odpovídaly hřídeli novému. Nejdůležitější z těchto dalších vlastností je zřejmě trvanlivost (životnost).
Zároveň je ze srovnání postupu výroby a renovace stejné součásti zřejmé, že poškozená součást vhodná k renovaci má vyšší hodnotu než je její cena jako šrotu. Taková poškozená součást je polotovarem pro získání renovované součásti a zřejmě tedy její hodnota může dosahovat rozdílu mezi cenou nové a renovované součásti. Tato skutečnost může být zdrojem zisku.
Přehled způsobů renovace

Renovační způsoby je možno uspořádat podle charakteru hlavní operace technologického postupu:
 Renovace opotřebených součástí jejich opracováním na opravné rozměry,
 Renovace opotřebených součástí na jejich původní rozměry (navařováním, nanášením plastických kovů, ostatními způsoby),
 Renovace deformovaných součástí,
 Renovace součástí s trhlinami a lomy,
 Renovace jinak poškozených součástí.
Jednotlivé způsoby přiblížíme v dalších dílech tohoto miniseriálu o renovaci strojních součástí.
Závěrem prvního dílu shrňme hlavní poznatky o renovaci poškozených strojních součástí
 při provozu strojů se jejich součásti poškozují; toto poškozování nelze zcela vyloučit,
 poškozené strojní součásti je mnohdy možno renovovat; renovované součásti mohou být levnější než součásti nové,
 vhodně a správně provedená renovace může poskytnout plnohodnotné náhradní součásti; hodnota k renovaci vhodných poškozených součástí je vyšší než jejich cena jako šrotu,
 způsobů renovace je mnoho; vycházejí většinou z výrobních technologií,
 při volbě nejvhodnějšího způsobu renovace je nutno brát v úvahu zejména technologické možnosti uvažovaného způsobu, výsledné vlastnosti renovované součásti a provozní podmínky součásti,
 správné rozhodnutí o použití či nepoužití renovované součásti musí vycházet z technologického postupu renovace a brát v úvahu také ekonomické důsledky zvolené alternativy.

Redakční poznámka: Součástí tohoto seriálu bude i přehled firem provádějících renovaci strojních součástí a dodávajících potřebná zařízení a materiály. Prosíme proto všechny firmy, které se některou z těchto činností zabývají, aby poskytly aktuální údaje. Údaje zasílejte na adresu autora tohoto seriálu. Tam lze také získat podrobnější informace. Upozorňujeme, že se nejedná o placenou inzerci.

Adresa autora:
Doc. ing. Josef Pošta, CSc., Technická fakulta, ČZU v Praze, 165 21 Praha 6 – Suchdol
Tel. 02/24383266 E-mail: posta@tf.czu.cz

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *