Testy cyklickej korózie v porovnaní s WOTech Technical Media WOMag WOClean
Michael Staehler
Michael Stähler, vývoj kvality, Dörken MKS-Systeme GmbH & Co. KG
Korózia ovplyvňuje každý deň komponenty v automobiloch, veterných turbínach a poľnohospodárskych strojoch. Na simuláciu týchto zaťažení pred sériovou výrobou existujú rôzne korózne skúšky, pomocou ktorých je možné komplexne testovať komponenty a ich ochranné vrstvy.
V zásade predstavuje zmysluplné testovanie odolnosti komponentov proti korózii neustály problém pre laboratóriá z dôvodu rôzneho zaťaženia, zložitých požiadaviek a rôznych klimatických podmienok. Testy vonku sú zvyčajne ťažké, pretože prvé poškodenie koróziou je často viditeľné až po mnohých rokoch. Najmä pri takzvanom vonkajšom zvetrávaní sú podmienky niekedy veľmi premenlivé a časom nie veľmi konštantné. Aby bolo možné simulovať rôzne poveternostné podmienky, rozlišuje sa rôzne podnebie - od suchého púštneho podnebia po tropické a/alebo slané podnebie pri mori. Problém s týmto: Aj pri tomto prístupe je čas na intenzívne testy, a teda aj na dosiahnutie spoľahlivých výsledkov kvality alebo vývoja, zvyčajne príliš dlhý.
Podstatne kratšie časy do dosiahnutia použiteľných výsledkov sa dosahujú štandardizovanými testovacími postupmi. Tieto sú špecifikované v normách a môžu sa vykonávať s komerčnými testovacími zariadeniami a testovacími systémami.
1 test konštantnej klímy podľa DIN EN ISO 9227 NSS
Pre zrýchlenú skúšku sa nielen v automobilovom priemysle osvedčila menej časovo náročná skúšobná metóda odolnosti jednotlivých častí a komponentov proti korózii: skúška konštantnou klímou podľa DIN EN ISO 9227 NSS. Potiahnuté testovacie vzorky sa postriekajú kontinuálne 5% roztokom soli pri teplote okolia 35 ° C a 100% vlhkosti. Aby sa získali spoľahlivé a odolné výsledky skúšky odolnosti proti korózii, sú presne definované teploty, stupeň čistoty soli a kvalita vody. Okrem toho sa množstvo kondenzátu zhromažďuje podľa stanovených kritérií. V neposlednom rade je tu presná kalibračná špecifikácia pre test s konštantnou klímou. To znamená, že holé testovacie panely sa odvážia pred a po teste. Takto sa dá určiť chudnutie v dôsledku hrdze.
Vzhľadom na jednotné nastavenie skúšky a špecifikované rámcové podmienky sú pre túto skúšobnú metódu k dispozícii početné empirické hodnoty. Rôzni výrobcovia testovacích komôr ponúkajú na tento účel rôzne systémy (obr. 1).
Obrázok 1: Skúšobná komora pre skúšku soľnou hmlou podľa DIN EN ISO 9227
2 testy na zmenu podnebia
Často sa používajú aj takzvané testy na zmenu podnebia. Tieto postupy kombinujú test soľným postrekom (zvyčajne s koncentráciami solí, ktoré sa niekedy líšia od tých, ktoré sú uvedené v norme DIN EN ISO 9227) s definovanými suchými fázami a fázou vystavenia účinkom čistej vodnej hmly. Súčasti, ktoré sa majú testovať, sú niekedy vystavené extrémnym teplotám od -40 ° C do +80 ° C (obr. 3).
Obrázok 2: Testovacia komora pre testy ACT I a ACT II od spoločnosti Volvo a L467 od spoločnosti Ford
Obrázok 3: Skúšobná komora pre skúšku striedavým podnebím
Na druhej strane sa vo Švédsku presadila ďalšia testovacia myšlienka, ktorú vyvinuli automobilky Volvo a Scania. V takzvanom Volvo ACT I (Accelerated Corrosion Test) sa soľný roztok nestrieka ako hmla, ale testované komponenty sa ním postriekajú niekoľkokrát denne. Para stúpa znova a znova v dôsledku teploty v testovacej komore. V modifikovanom vývoji testu ACT II sa polievanie vykonáva iba raz denne, mení sa však aj koncentrácia soli. Na rôznych skúšobných povrchoch sa ACT II nakoniec ukázal ako test náročnejšieho zaťaženia (obr. 2).
Špeciálnym postupom z Japonska je CCT-A (Cyclic Corrosion Test) používaný spoločnosťou Toyota. Súčasti sa najskôr podrobia testu bežným soľným postrekom a potom sa tiež ponoria do soľného roztoku.
3 Nezávislé testy výrobcov automobilov
Okrem bežných testovacích metód uvedených vyššie vyvinuli výrobcovia automobilov aj svoje vlastné testovacie metódy na testovanie odolnosti proti korózii.
Napríklad výrobca Audi vykonáva jeden z najťažších testov s Ingolstadtským testom korózie a starnutia (INKA). Dvanásť rokov jazdy v extrémnych podmienkach je možné simulovať v piatich fázach do 19 týždňov. Na začiatku je auto zahmlené soľným roztokom v klimatickej komore pri 35 ° C. Potom je vystavený tropickým poveternostným podmienkam až do 50 ° C a maximálne 100% vlhkosti. V ďalšom kroku sa vytrvalé slnko Sahary simuluje zahriatím tela 80 halogenidových výbojok s výkonom 1200 W na 90 ° C. Farby v interiéri nesmú blednúť a nie je tolerované krehnutie materiálov. Vo fáze štyri sa arktické teploty pod nulou simulujú pri -35 ° C. Štvorpiestový hydropulzér súčasne otriasa vozidlom, aby simuloval krútenie karosérie a zaťaženie častí podvozku na nerovných cestách. V neposlednom rade testovací vodiči najazdia okolo 12 000 kilometrov na testovacích tratiach vrátane štrkových ciest a zablatených ciest.
U Mercedesu prebieha podobne tvrdý test zaťaženia s takzvaným testom MEKO a tiež u BMW musia vozidlá preukázať svoju odolnosť proti korózii v rozsiahlom teste Dynamic Corrosion Test (DyKo).
4 Porovnateľnosť testov
Interné hodnotenie v Dörken MKS ukázalo: Extrémne odlišné podmienky skúšobných postupov znemožňujú porovnávanie výsledkov skúšok, alebo len v obmedzenej miere (tab. 1). Pretože v závislosti od nastavenia skúšky sa čas potrebný na reakciu skúšobného telesa na bielu alebo červenú hrdzu veľmi líši. Ukazuje sa, že všeobecne vyššie testovacie teploty znamenajú vyššiu chemickú aktivitu, a preto dochádza ku korózii rýchlejšie. Zároveň môžu veľmi vysoké teploty viesť k poruche náterového systému - napríklad galvanický zinkový povlak (žltý pasivovaný, obsahujúci chróm (VI)) sa zničí pri 70 ° C. Mínusové stupne vedú zase k tomu, že sa systém pri absorpcii vody roztrhne.
Okrem teploty má vlhkosť tiež vplyv na reakciu skúšobného telesa: V závislosti na intenzite môže vlhkosť viesť k vymývaniu, a tým k urýchleniu procesu tvorby hrdze. Aj keď je vplyv koncentrácie solí dosť malý, zmena hodnôt pH vedie k zvýšeným reakciám - rovnako ako zásadná zmena podnebia. V neposlednom rade si ponorenie skúšobnej vzorky do slanej vody vyžaduje vysokú úroveň absorpcie povlaku a rozsiahle vymytie. Priama korelácia medzi testovacími postupmi preto nie je možná.
5. Záver
Skúšobné a inšpekčné postupy používané v praxi umožňujú - v závislosti od usporiadania a cieľa skúšky - množstvo zistení na vyhodnotenie a optimalizáciu odolnosti inštalovaných častí alebo komponentov proti korózii. Môžete však iba simulovať rôzne každodenné zaťaženia komponentov a nikdy ich nezobrazovať v celej ich zložitosti. Okrem toho medzi postupmi neexistuje nijaká korelácia.