Laser Shock Peening a PVD povlakování: Osminásobné prodloužení životnosti formy ve slévárenské výrobě
Spolupráce mezi vývojovým centrem HiLASE a výrobcem komponentů pro automobilku Škoda ukázala, jak moderní technologie povrchového zpevňování mohou zásadně ovlivnit spolehlivost a efektivitu nástrojů ve vysokozátěžové výrobě.
Výzva slévárenské praxe: únava materiálu a omezená životnost forem
Formy pro tlakové lití hliníkových slitin patří mezi klíčové, ale zároveň extrémně namáhané výrobní nástroje. Neustálé cyklické změny teploty a mechanického zatížení vedou k postupnému vzniku únavových trhlin. Ty zásadně zkracují životnost forem, omezují výrobní plynulost a zvyšují náklady na údržbu i výměnu nástrojů.
Přesně s tímto problémem se potýkal výrobní podnik, který dodává odlitky motorových bloků pro vozy značky Škoda. Kritickým místem byla forma pro tzv. „vodní prostor“ – tenké dutiny v odlitku motoru, jejichž geometrie klade vysoké nároky na přesnost a odolnost formy. Původní řešení vydrželo v provozu přibližně 4 500 cyklů, poté bylo nutné formu odstavit a opravit nebo nahradit.
Společný cíl: výrazné prodloužení životnosti bez zásahu do výrobního procesu
Cílem projektu bylo ověřit, zda lze pomocí kombinace moderních technologií – konkrétně Laser Shock Peening (LSP) a PVD povlakování – výrazně prodloužit životnost formy, aniž by bylo nutné měnit její konstrukci nebo parametry samotného procesu tlakového lití.
Zásadními požadavky klienta byly:
- prodloužení doby mezi odstávkami,
- snížení nákladů na opravy a servis forem,
- zachování geometrické přesnosti odlitků.
Inovativní přístup: kombinace LSP a ochranného povlaku
Centrum HiLASE, které je členem konsorcia Brain4Industry, do projektu přineslo dvě klíčové technologie:
1. Laser Shock Peening (LSP)
LSP je pokročilá technologie zpevňování povrchu, která využívá vysoce energetické laserové pulzy k vytvoření hlubokých tlakových zbytkových napětí. Na rozdíl od klasického kuličkování působí laser až několik milimetrů do hloubky a zvyšuje tak odolnost materiálu proti únavovým trhlinám bez poškození povrchu.
2. Keramický PVD povlak SIGAAN Al
Na zpevněný povrch byl následně aplikován keramický tenkovrstvý povlak, který výrazně snižuje přilnavost odlévané slitiny k formě. Povlak zároveň chrání formu proti opotřebení a usnadňuje její čištění.
Výsledky: 8× vyšší životnost, bez změny procesu
Testování probíhalo v reálných provozních podmínkách na formách pro odlitky motoru Škoda Fabia. Řešení bylo implementováno postupně – nejprve samostatně LSP, poté v kombinaci s PVD povlakem. Finální sestava byla doplněna o úpravy výrobní strategie tak, aby se minimalizovaly sekundární vlivy opotřebení.
Výsledky hovoří jasně:
- životnost formy vzrostla z 4 500 na 38 000 odlitků,
- zcela zmizely dříve běžné únavové trhliny,
- odstávky a servisní zásahy se výrazně snížily,
- výrobce nebyl nucen měnit konstrukci formy ani proces lití.
Dopad a další využití
Pro výrobní firmu přinesla inovace nejen okamžité úspory, ale i vyšší stabilitu dodávek a snížení rizik spojených s výpadky. Úspěšné ověření technologie v této aplikaci otevřelo cestu k využití stejného postupu i u dalších forem a výrobků, které čelí podobné zátěži.
Shrnutí: technologie, která přináší výsledky
Kombinace LSP a PVD povlakování představuje ideální řešení tam, kde klasické povrchové úpravy nestačí. V prostředí sléváren, kde jsou formy často úzkým hrdlem celého výrobního procesu, může přinést řádově vyšší efektivitu bez potřeby nákladných konstrukčních změn. Projekt potvrdil, že i ve zdánlivě „tradičním“ oboru, jakým je tlakové lití, může aplikovaný výzkum a pokročilé technologie přinést konkrétní a měřitelné zlepšení.
Líbí se vám tahle případová studie? V Marketplace jich najdete víc – včetně kontaktů a praktických inspirací z reálných projektů.
Zpracovala: Michaela Winklerová, Marketing & PR EDIH Brain4Industry
