Lepidlá a tmely v údržbe strojov: kedy nahradia mechanické tesnenie

Inde sa zase samovoľne uvoľňuje skrutka na vibrujúcom ráme, hoci bola dotiahnutá predpísaným momentom a poistená podložkou. Obe situácie majú spoločného menovateľa: mechanické riešenie samo o sebe nedokáže vždy vyplniť mikroskopické nerovnosti povrchu ani udržať predpätie spoja počas dlhodobého zaťaženia. Chemické prípravky na tesnenie, zaisťovanie a upevňovanie preto v modernej údržbe nie sú náhradou druhej kategórie, ale plnohodnotným konštrukčným prvkom. Správny výber navyše zjednodušuje sklad, skracuje montáž a znižuje riziko opakovanej poruchy.

Pri výbere tesniacich a spojovacích riešení pre údržbu a servis má praktický význam, keď dodávateľ pokrýva celé spektrum od klasických tesnení a tesniacej techniky až po priemyselnú chémiu. AFINIS Group pôsobí na trhu 31 rokov a v rámci služby AFINIS TRADE® ponúka viac ako 85 000 skladových položiek pre priemysel, údržbu a servis. Súčasťou ponuky sú aj lepidlá a tmely značiek LOCTITE® a Teroson, vďaka čomu je možné na jednom mieste porovnať mechanické aj chemické riešenie toho istého problému.

Mechanické a chemické tesnenie: v čom je princíp rozdielny

Mechanické tesnenie pracuje s elastickou alebo plastickou deformáciou materiálu. Ploché tesnenie z bezazbestovej dosky, grafitu alebo gumy sa stlačí medzi dvoma prírubami a vyplní nerovnosti povrchu. Jeho účinnosť závisí od predpätia skrutiek, rovinnosti prírub a schopnosti materiálu udržať kompresiu. Počas prevádzky však materiál podlieha relaxácii (creep), teda postupnému poklesu kontaktného tlaku, najmä pri striedaní teplôt.

Chemické tesnenie je kvapalná alebo pastovitá hmota, ktorá sa po nanesení vytvrdí a vytvorí tesniacu vrstvu priamo v spoji. Hmota sa prispôsobí presnému tvaru styčných plôch, takže odpadá potreba výroby alebo skladovania tesnenia konkrétneho rozmeru. Na rozdiel od plochého tesnenia nemá hrúbku, ktorá by sa časom stláčala, a spoj ostáva kovovo pevný.

Chemické riešenia majú v údržbe tri typické výhody:

• jeden prípravok pokrýva mnoho rozmerov, čo znižuje počet skladových položiek,

• spoj je tesný hneď po vytvrdnutí a pri správnej aplikácii nevyžaduje opakované doťahovanie,

• chránia pred koróziou, pretože vyplnia medzery, v ktorých by sa inak usádzala vlhkosť.

Anaeróbne prípravky: vytvrdzovanie bez prístupu vzduchu

Najrozšírenejšou skupinou v strojárstve sú anaeróbne (anaerobic) lepidlá a tmely. Zostávajú tekuté, kým sú v kontakte so vzdušným kyslíkom, a vytvrdnú až po jeho vylúčení v tesnej medzere medzi kovovými dielmi. Proces urýchľujú kovové ióny na povrchu súčiastok. Z toho vyplýva praktické pravidlo: na kovoch, ktoré sú málo aktívne (niektoré nerezové ocele, pasivované alebo galvanicky upravené povrchy), vytvrdzovanie prebieha pomalšie a pomáha použitie aktivátora.

Zaisťovanie závitov

Zaisťovače závitov LOCTITE® sú kvapalné prípravky, ktoré vyplnia medzery medzi závitmi a po vytvrdnutí bránia samovoľnému uvoľňovaniu spoja vplyvom vibrácií, rázov alebo tepelného rozpínania. Udržiavajú zvernú silu a zároveň chránia závit pred koróziou a zadretím, takže demontáž ostáva možná. Prakticky ide o jedinú fľaštičku pre všetky veľkosti závitov, čo je zrejmá výhoda oproti sortimentu poistných podložiek, matíc a závlačiek.

Pevnosť zaistenia sa volí podľa účelu spoja. Nízka pevnosť sa používa pri jemných nastavovacích skrutkách, stredná pri bežných spojoch, ktoré sa majú dať rozobrať ručným náradím, a vysoká tam, kde sa spoj demontuje len výnimočne a prípadne pomocou ohrevu. Výrobcovia tradične rozlišujú tieto triedy farebným označením, no pri výbere je vždy spoľahlivejšie opierať sa o technický list konkrétneho produktu.

Upevňovanie valcových dielcov

Upevňovacie prípravky (retaining compounds) slúžia na fixáciu valcových súčiastok, napríklad ložísk na hriadeli, puzdier, kolies či ozubených kolies. Kvapalina vyplní celú škáru a zabezpečí 100 % kontakt, takže zaťaženie sa rozloží rovnomerne po celej ploche spoja. Tým sa predchádza mikropohybom, treniu a korózii z trenia (fretting), ktorá je častou príčinou uvoľnenia nalisovaných spojov. Starý, mierne vybehaný nalisovaný spoj tak možno často renovovať bez výmeny drahého hriadeľa.

Plošné tesnenia a tesnenie závitov

Plošné anaeróbne tesnenia (liquid gaskets) nahrádzajú klasické ploché tesnenie na tuhých kovových prírubách s opracovanými plochami, napríklad na krytoch prevodoviek, čerpadiel či kompresorov. Vyplnia nerovnosti, po vytvrdnutí vydržia vysoké teploty a tlaky a pri správnej aplikácii nevyžadujú opakované doťahovanie matíc.

Tesnenie trubkových závitov rieši kvapaliny aj plyny bez použitia tradičných materiálov. Fungujú ako okamžitá bariéra a po plnom vytvrdnutí odolávajú tlaku aj teplote. Mechanickou alternatívou ostáva tesniaca niť, ktorá má svoje miesto najmä tam, kde sa očakáva ďalšie nastavovanie spoja.

Silikóny, MS polyméry, butyly a syntetické živice

Mimo anaeróbnej skupiny existuje rad ďalších tmelov, ktoré sa líšia mechanizmom vytvrdzovania aj vlastnosťami.

Silikóny vytvrdzujú pôsobením vzdušnej vlhkosti a menia sa z pasty na pružnú hmotu. Podľa typu môžu byť jednozložkové alebo dvojzložkové. Vyznačujú sa vysokou flexibilitou, odolnosťou voči teplotám, UV žiareniu a chemikáliám a dobre priľnú k mnohým materiálom. Hodia sa tam, kde sa spoj pohybuje, vibruje alebo kde sú medzi dielmi väčšie škáry, než znesie anaeróbny prípravok.

MS polyméry tiež vytvrdzujú vlhkosťou a ponúkajú pevné alebo pružné lepenie s dobrou odolnosťou voči vonkajšiemu prostrediu a chemikáliám. Výhodou je možnosť prelakovania, čo oceníte pri viditeľných dieloch a opravách karosérií či krytov.

Butyly z radu TEROSON RB sú jednozložkové plastické tesnenia s výbornou odolnosťou voči vode a starnutiu. Lepia sa najmä ku kovom, sklu, keramike a minerálnym povrchom, ale aj k drevu a polystyrénu. Tesnia, ale nevytvrdzujú do pevnej hmoty, preto sa používajú tam, kde je potrebná trvalá pružnosť.

Syntetické živice slúžia na utesnenie prírub a závitov s vysokou teplotnou a chemickou odolnosťou. Okrem toho dokážu zlepšovať vlastnosti mechanických tesnení, napríklad vyplnením drobných nerovností pri ich kontakte s prírubou.

Kedy chemické tesnenie nahradí mechanické a kedy nie

Rozhodnutie nie je otázkou preferencie, ale podmienok v spoji. Pre rozhodovanie platia tieto kritériá:

 

1. Tuhosť príruby. Anaeróbne tmely sú vhodné na tuhé kovové príruby s malým pohybom. Ak sa príruba pri zaťažení deformuje alebo vibruje s veľkou amplitúdou, lepšie funguje pružná hmota (silikón, MS polymér) alebo mechanické tesnenie.

2. Veľkosť medzery. Anaeróbne produkty majú obmedzenú schopnosť vyplniť škáru. Pri väčších medzerách a nerovnostiach sa používajú pastovité pružné tmely alebo ploché tesnenie z dosky.

3. Materiál dielov. Pri niektorých termoplastoch môžu chemikálie z tmelu spôsobiť napäťové praskanie. Pri plastových dieloch preto vždy overte kompatibilitu v technickom liste prípravku.

4. Médium a teplota. Skontrolujte odolnosť voči oleju, palivu, chladiacej zmesi, pare alebo agresívnym chemikáliám. Táto otázka rozhoduje o tom, či bude tmel trvanlivý alebo sa po mesiacoch rozpustí.

5. Frekvencia demontáže. Ak sa spoj pravidelne otvára (servisný poklop, filter), je často praktickejšie ploché tesnenie, ktoré sa vymení bez škrabania zvyškov tmelu.

6. Tlak a dynamika. Pohyblivé spoje, rotujúce hriadele a piestne tyče chemickým tmelom utesniť nemožno. Tu ostávajú nenahraditeľné O-krúžky, hriadeľové tesnenia a hydraulické či pneumatické manžety.

 

Vo všeobecnosti platí, že chemické tesnenie je silnou voľbou pre statické spoje s opracovanými kovovými plochami, zatiaľ čo mechanické tesnenia dominujú v dynamických aplikáciách.

Správna aplikácia: príprava rozhoduje o výsledku

Aj najlepší prípravok zlyhá pri nesprávnej príprave. Osvedčený postup má niekoľko krokov:

 

• Odstránenie starého materiálu. Zvyšky tesnenia, tmelu, oleja a korózie je potrebné mechanicky a chemicky odstrániť. Na to slúžia čističe a prípravky na úpravu povrchu, ktoré sú súčasťou rovnakého sortimentu.

• Odmastenie. Povrch musí byť suchý, bez mastnoty a bez zvyškov čističa. Mastnota je najčastejšou príčinou slabej adhézie.

• Dávkovanie. Nanáša sa súvislý pás okolo otvorov pre skrutky. Prebytok sa môže vytlačiť do okruhu s olejom a zanášať filtre alebo mazacie kanály.

• Zloženie spoja. Po nanesení sa diely spoja v čase, ktorý uvádza výrobca. Pri tmeloch, ktoré tvoria kožu na povrchu, je čas obmedzený.

• Čas vytvrdnutia. Rozlišuje sa čas na prvotnú fixáciu a čas na plné vytvrdnutie. Plne zaťažiť spoj, najmä tlakom, je vhodné až po uplynutí uvedeného času.

• Doťahovanie. Momentové doťahovanie sa vykonáva podľa predpisu výrobcu zariadenia, ideálne krížovým vzorom.

 

Pri veľkých prírubách alebo zložitej geometrii sa oplatí použiť dávkovacie zariadenia a príslušenstvo, ktoré zabezpečia rovnomernú vrstvu bez plytvania.

Najčastejšie chyby pri práci s chemickým tesnením

Opakované poruchy po použití tmelu zvyčajne nevznikajú kvôli samotnému produktu, ale kvôli postupu. V praxi sa najčastejšie objavujú tieto chyby:

 

• Príliš veľa materiálu. Hrubá vrstva nie je tesnejšia. Pri anaeróbnych tmeloch sa vo veľkej medzere vytvrdzuje pomalšie a nerovnomerne, pri silikónoch sa prebytok vytlačí do vnútra zariadenia.

• Zlá voľba prípravku. Zaisťovač závitov strednej pevnosti na spoji, ktorý má ostať trvalý, alebo naopak vysokopevnostný prípravok na skrutke, ktorú treba pravidelne uvoľňovať.

• Zanedbaná príprava povrchu. Zvyšky starého tmelu, oleja alebo korózie bránia priľnutiu a spoj sa po čase uvoľní.

• Predčasné zaťaženie. Spoj sa spustí pod tlak skôr, než prípravok dosiahol plné vytvrdnutie.

• Kombinácia nekompatibilných produktov. Niektoré čističe a aktivátory môžu ovplyvniť vytvrdzovanie alebo poškodiť plasty a elastoméry v okolí spoja.

• Použitie tmelu tam, kde patrí mechanické tesnenie. Dynamické spoje a pohyblivé hriadele sa chemicky utesniť nedajú.

 

Väčšinu z týchto chýb je možné odstrániť jednoduchým postupom, ktorý je vyvesený na pracovisku údržby, a krátkym zaškolením pracovníkov.

Čo chemické riešenia znamenajú pre sklad a náklady

Z pohľadu nákupcu alebo manažéra údržby je zaujímavý aj ekonomický rozmer. Pri mechanických tesneniach platí, že každý rozmer príruby si vyžaduje samostatnú skladovú položku. Pri parku strojov od rôznych výrobcov sa počet položiek rýchlo násobí a časť z nich sa môže roky nepoužiť, pričom guma a ďalšie elastoméry časom starnú aj v sklade.

 

Jedna fľaša plošného tesnenia alebo zaisťovača závitov dokáže nahradiť desiatky rozmerov a tvarov. Tým klesá viazaný kapitál, zjednodušuje sa evidencia a pri neplánovanej oprave nie je potrebné čakať na výrobu alebo dodanie konkrétneho tvaru. Takýto prístup má zmysel najmä pri starších strojoch, pre ktoré už výrobca nedodáva náhradné tesnenia, a pri príruboch nepravidelného tvaru.

 

Treba však porovnať aj opačnú stranu. Chemický prípravok má obmedzenú trvanlivosť, vyžaduje školenie a čas vytvrdnutia, počas ktorého nemožno zariadenie plne zaťažiť. Pri veľmi častých servisných zásahoch môže byť rýchlejšie ploché tesnenie, ktoré sa vymení za niekoľko minút. Najlepšou stratégiou je preto kombinácia: chémia pre tuhé statické spoje a zaistenie závitov, mechanické tesnenia pre pohyblivé a často demontované spoje.

Skladovanie a bezpečnosť práce

Chemické prípravky majú obmedzenú trvanlivosť a špecifické podmienky skladovania. Anaeróbne produkty sa balia do čiastočne naplnených fliaš, pretože im vzduch v obale zabraňuje predčasnému vytvrdnutiu. Nikdy sa preto nevracajú do pôvodnej nádoby po nanesení. Ukladajú sa na chladnom mieste, mimo priameho slnka, a pred použitím sa kontroluje dátum exspirácie.

Kľúčovým dokumentom je karta bezpečnostných údajov (SDS), ktorá uvádza zloženie, nebezpečné vlastnosti, osobné ochranné pracovné prostriedky a postup pri nehode. Pri práci s rozpúšťadlovými čističmi je nevyhnutné vetranie a vylúčenie zdrojov zapálenia. Oplatí sa tiež určiť jednu osobu zodpovednú za sklad chémie, aby bola evidencia šarží a dátumov prehľadná.

Ponuka a služby AFINIS pre chemické tesnenie a lepenie

Kategória priemyselnej chémie v ponuke AFINIS TRADE® sa člení na prehľadné skupiny:

 

• priemyselné aplikácie: zaisťovanie závitov, tesnenie trubkových závitov, plošné tesnenia a upevňovanie,

• lepenie a konštrukčné lepidlá pre pevné spoje kovov, plastov a kompozitov,

• priemyselné tesnenie a lepenie: silikóny, syntetické živice, MS polyméry a butyly,

• úprava povrchu a čistenie, mazanie, vypĺňanie, ochrana a nátery,

• zariadenia a príslušenstvo na dávkovanie a aplikáciu.

 

Ak sa po posúdení ukáže, že chemické riešenie nie je vhodné, k dispozícii je aj služba AFINIS GASKET® na výrobu plochých tesnení, napríklad aj ako ploché gumové tesnenie vyrezané na mieru z gumovej dosky, a AFINIS EXPRESS® na expresnú výrobu rotačných tesnení v priebehu hodín až do priemeru 720 mm. Pri atypickom probléme pomáha AFINIS FLEX®, teda technické poradenstvo a diagnostika priamo na prevádzke. Konkrétne produkty je možné vyhľadať v e-katalógu na eshop.afinis.sk.

Porovnávacia tabuľka: ktorý prípravok na aký účel

Prípravok	Princíp vytvrdzovania	Typické použitie	Pružnosť po vytvrdnutí	Vhodné na
Zaisťovač závitov (anaeróbny)	Bez prístupu vzduchu, kontakt s kovom	Skrutky, svorníky, čapy	Tuhý	Zabránenie uvoľneniu vplyvom vibrácií
Upevňovací prípravok (anaeróbny)	Bez prístupu vzduchu, kontakt s kovom	Ložiská, puzdrá, ozubené kolesá na hriadeli	Tuhý	Fixácia valcových spojov
Plošné tesnenie (anaeróbne)	Bez prístupu vzduchu, kontakt s kovom	Tuhé kovové príruby, kryty	Tuhý až polotuhý	Náhrada plochého tesnenia
Tesnenie trubkových závitov	Bez prístupu vzduchu alebo mechanicky (niť)	Rozvody kvapalín a plynov	Tuhý	Utesnenie závitových spojov
Silikón	Vlhkosť zo vzduchu	Pohyblivé a vibrujúce príruby, väčšie škáry	Vysoká	Teplotné a UV namáhanie
MS polymér	Vlhkosť zo vzduchu	Lepenie a tesnenie rôznych materiálov	Stredná až vysoká	Prelakovateľné opravy
Butyl (TEROSON RB)	Nevytvrdzuje, zostáva plastický	Kovy, sklo, keramika, minerálne povrchy	Trvalo plastický	Tesnenie odolné voči vode a starnutiu
Syntetická živica	Chemické vytvrdzovanie	Príruby a závity s vysokou odolnosťou	Tuhý	Chemicky a teplotne náročné spoje

 

Pri každom prípravku sa pred nasadením oplatí overiť technický list: pevnosť, teplotný rozsah, odolnosť voči médiu a čas vytvrdnutia sa medzi jednotlivými produktmi líšia. Ak si nie ste istí výberom, konzultácia s dodávateľom pred nákupom stojí menej než jedna opakovaná oprava.