PSP technologie zvyšuje životnost kovových součástí

Plasma Shock Peening - nová česká technologie pro zvýšení životnosti kovových součástí

Plasma Shock Peening - a new Czech technology to increase the service life of metal parts

                                     

                                   Ing. Tomáš Slavík, CEO, PSP Technologies s.r.o.,         

                                   tomas.slavik@plasmapeening.com

Abstrakt: V době rostoucích požadavků na efektivitu výroby a udržitelnost je žádoucí prodloužit životnost kovových součástí a zajistit ekonomickou výhodnost procesu. Plasma Shock Peening (PSP) představuje novou technologii povrchového zpevňování, která významně prodlužuje životnost kovových dílů. Tato metoda, vyvinutá v Ústavu termomechaniky AV ČR, nabízí efektivní a slibnou alternativu k zavedeným technologiím mikrokování (také „vyklepávání“, angl. „shock peening“) a má široké využití od leteckého průmyslu, přes nástrojářství až po výrobu forem pro tlakové lití.

Abstract: At a time of increasing demands for production efficiency and sustainability, it is desirable to extend the service life of metal components and ensure the cost-effectiveness of the process. Plasma Shock Peening (PSP) is a new surface hardening technology that significantly extends the life of metal parts. This method, developed at the Institute of Thermomechanics of the Czech Academy of Sciences, offers an effective and promising alternative to established microforging technologies (also known as "shock peening") and has a wide range of applications from the aerospace industry, through toolmaking to the production of molds for die casting.

Úvod

Věděli jste, že v České republice vznikla revoluční technologie pro zpevňování povrchové vrstvy kovů? Plasma Shock Peening (PSP) byla vyvinuta v roce 2021 v Ústavu termomechaniky AV ČR a představuje významný pokrok v oblasti povrchového inženýrství. V jednom z budoucích vydání přineseme výsledky aplikace včetně možnosti využití.

Princip technologie PSP

Technologie PSP využívá přesně řízený, mimořádně krátký a extrémně výkonný plazmový výboj k vystřelení plastového projektilu (impaktoru) proti povrchu kovového materiálu. Projektil dopadající na povrch rychlostí několika km/s vytvoří v povrchu kompresní rázovou vlnu, jejíž účinek zlepšuje vlastnosti povrchu. Proces probíhá v několika krocích:

1. Generování plazmatu. Elektrickým výbojem je odpařen tenký kovový pásek, přičemž páry kovu jsou ionizovány za vzniku expandujícího plazmatu.
2. Urychlení impaktoru – vzniklé plazma svým tlakem vytvoří impaktor z plastové folie a expanzí jej urychlí.
3. Dopad na povrch – vysokorychlostní náraz impaktoru vytvoří plošnou rázovou vlnu v kovovém materiálu.
4. Rázová vlna – způsobí plastickou deformaci povrchové vrstvy kovu a šíří se do hloubky pod povrch.
5. Vznik tlakových napětí – extrémně vysoký tlak rázové vlny plasticky přetvoří materiál a vnese do hloubky, v řádu milimetrů, příznivá tlaková zbytková napětí.

Ošetřená plocha se postupně pokryje dopady impaktorů v definované osnově a hustotě.

               Schéma spotů a jejich překrytí

Vizualizace PSP zařízení nesené průmyslovým robotem, rozměry PSP zařízení: 600 x 140 x 90 mm, váha: 10,5kg a energie: max 10 J/spot

Významnou vlastností a výhodou procesu je skutečnost, že se jedná o „studený“ proces, při kterém nedochází k tepelnému ovlivnění materiálu.

Výhody technologie PSP

PSP přináší několik klíčových výhod:

• Vysoká přesnost zpracování – každé místo dopadu impaktoru má definovanou velikost 2,5 × 2,5 mm.
• Kontrolovatelné zpevnění – lze nastavit energii jednotlivých výbojů, osnovu dopadů impaktorů a počet opakování a tím dosáhnout požadovaných hodnot zbytkových napětí a hloubky ovlivnění v materiálu.
• Přenositelnost zařízení a jeho kompaktní rozměry – možnost aplikace technologie přímo u zákazníka.
• Univerzálnost – možnost integrace technologie do výrobního procesu (např. do výrobní linky).
• Ekonomická výhodnost – konkurenceschopné náklady oproti tradičním metodám.
• Šetrnost k životnímu prostředí – eliminace potřeby přepravy součástí, vysoká energetická účinnost.

Aplikace v průmyslu

Technologie ošetření povrchu kovu rázovou vlnou nachází uplatnění v různých průmyslových odvětvích. Zvláště vhodné je její nasazení za účelem výrazného, až násobného zvýšení únavové životnosti cyklicky namáhaných součástí robustní ochranou proti šíření únavových trhlin. Slibné výsledky byly dosaženy i v oblasti vysokotlakého lití hliníku, kde technologie mikrokování prokázala svůj potenciál při prodloužení životnosti forem.

Ukázka radiálního pole spotů na čelní ploše nástroje

 

Dalšími aplikacemi k testování přínosu plasma shock peeningu jsou:

• Výroba raznic a tvářecích nástrojů
• Výroba obráběcích nástrojů
• Modifikace tahových napětí ve svarech

Budoucnost technologie

PSP Technologies s.r.o., startupová společnost založená pro komercializaci technologie PSP, plánuje uvést technologii na trh v polovině roku 2025. V současnosti probíhá intenzivní spolupráce s Ústavem termomechaniky AV ČR, univerzitami a průmyslovými partnery na dalším vývoji a optimalizaci procesu pro vytipované aplikace.

Závěr

Plasma Shock Peening představuje významný český příspěvek k technologiím povrchového zpevňování. Díky kombinaci vysoké účinnosti, ekonomické výhodnosti a přenositelnosti zařízení má potenciál ovlivnit celosvětový trh v oblasti povrchového zpevňování kovů. Pro české firmy to znamená příležitost získat přístup ke špičkové technologii, která může významně prodloužit životnost jejich výrobků a snížit provozní náklady.

PLASMA SHOCK PEENING - NOVÁ ČESKÁ TECHNOLOGIE PRO ZVÝŠENÍ ŽIVOTNOSTI KOVOVÝCH SOUČÁSTÍ PLASMA SHOCK PEENING - A NEW CZECH TECHNOLOGY TO INCREASE THE SERVICE LIFE OF METAL PARTS Ing. Tomáš Slavík, CEO, PSP Technologies s.r.o., tomas.slavik@plasmapeening.com Abstrakt: V době rostoucích požadavků na efektivitu výroby a udržitelnost je žádoucí prodloužit životnost kovových součástí a zajistit ekonomickou výhodnost procesu. Plasma Shock Peening (PSP) představuje novou technologii povrchového zpevňování, která významně prodlužuje životnost kovových dílů. Tato metoda, vyvinutá v Ústavu termomechaniky AV ČR, nabízí efektivní a slibnou alternativu k zavedeným technologiím mikrokování (také „vyklepávání“, angl. „shock peening“) a má široké využití od leteckého průmyslu, přes nástrojářství až po výrobu forem pro tlakové lití. Abstract: At a time of increasing demands for production efficiency and sustainability, it is desirable to extend the service life of metal components and ensure the cost-effectiveness of the process. Plasma Shock Peening (PSP) is a new surface hardening technology that significantly extends the life of metal parts. This method, developed at the Institute of Thermomechanics of the Czech Academy of Sciences, offers an effective and promising alternative to established microforging technologies (also known as "shock peening") and has a wide range of applications from the aerospace industry, through toolmaking to the production of molds for die casting. Úvod Věděli jste, že v České republice vznikla revoluční technologie pro zpevňování povrchové vrstvy kovů? Plasma Shock Peening (PSP) byla vyvinuta v roce 2021 v Ústavu termomechaniky AV ČR a představuje významný pokrok v oblasti povrchového inženýrství. V jednom z budoucích vydání přineseme výsledky aplikace včetně možnosti využití. Princip technologie PSP Technologie PSP využívá přesně řízený, mimořádně krátký a extrémně výkonný plazmový výboj k vystřelení plastového projektilu (impaktoru) proti povrchu kovového materiálu. Projektil dopadající na povrch rychlostí několika km/s vytvoří v povrchu kompresní rázovou vlnu, jejíž účinek zlepšuje vlastnosti povrchu. Proces probíhá v několika krocích: 1. Generování plazmatu. Elektrickým výbojem je odpařen tenký kovový pásek, přičemž páry kovu jsou ionizovány za vzniku expandujícího plazmatu. 2. Urychlení impaktoru – vzniklé plazma svým tlakem vytvoří impaktor z plastové folie a expanzí jej urychlí. 3. Dopad na povrch – vysokorychlostní náraz impaktoru vytvoří plošnou rázovou vlnu v kovovém materiálu. 4. Rázová vlna – způsobí plastickou deformaci povrchové vrstvy kovu a šíří se do hloubky pod povrch. 5. Vznik tlakových napětí – extrémně vysoký tlak rázové vlny plasticky přetvoří materiál a vnese do hloubky, v řádu milimetrů, příznivá tlaková zbytková napětí. Ošetřená plocha se postupně pokryje dopady impaktorů v definované osnově a hustotě. Schéma spotů a jejich překrytí Vizualizace PSP zařízení nesené průmyslovým robotem, rozměry PSP zařízení: 600 x 140 x 90 mm, váha: 10,5kg a energie: max 10 J/spot Významnou vlastností a výhodou procesu je skutečnost, že se jedná o „studený“ proces, při kterém nedochází k tepelnému ovlivnění materiálu. Výhody technologie PSP PSP přináší několik klíčových výhod: • Vysoká přesnost zpracování – každé místo dopadu impaktoru má definovanou velikost 2,5 × 2,5 mm. • Kontrolovatelné zpevnění – lze nastavit energii jednotlivých výbojů, osnovu dopadů impaktorů a počet opakování a tím dosáhnout požadovaných hodnot zbytkových napětí a hloubky ovlivnění v materiálu. • Přenositelnost zařízení a jeho kompaktní rozměry – možnost aplikace technologie přímo u zákazníka. • Univerzálnost – možnost integrace technologie do výrobního procesu (např. do výrobní linky). • Ekonomická výhodnost – konkurenceschopné náklady oproti tradičním metodám. • Šetrnost k životnímu prostředí – eliminace potřeby přepravy součástí, vysoká energetická účinnost. Aplikace v průmyslu Technologie ošetření povrchu kovu rázovou vlnou nachází uplatnění v různých průmyslových odvětvích. Zvláště vhodné je její nasazení za účelem výrazného, až násobného zvýšení únavové životnosti cyklicky namáhaných součástí robustní ochranou proti šíření únavových trhlin. Slibné výsledky byly dosaženy i v oblasti vysokotlakého lití hliníku, kde technologie mikrokování prokázala svůj potenciál při prodloužení životnosti forem. Ukázka radiálního pole spotů na čelní ploše nástroje Dalšími aplikacemi k testování přínosu plasma shock peeningu jsou: • Výroba raznic a tvářecích nástrojů • Výroba obráběcích nástrojů • Modifikace tahových napětí ve svarech Budoucnost technologie PSP Technologies s.r.o., startupová společnost založená pro komercializaci technologie PSP, plánuje uvést technologii na trh v polovině roku 2025. V současnosti probíhá intenzivní spolupráce s Ústavem termomechaniky AV ČR, univerzitami a průmyslovými partnery na dalším vývoji a optimalizaci procesu pro vytipované aplikace. Závěr Plasma Shock Peening představuje významný český příspěvek k technologiím povrchového zpevňování. Díky kombinaci vysoké účinnosti, ekonomické výhodnosti a přenositelnosti zařízení má potenciál ovlivnit celosvětový trh v oblasti povrchového zpevňování kovů. Pro české firmy to znamená příležitost získat přístup ke špičkové technologii, která může významně prodloužit životnost jejich výrobků a snížit provozní náklady.

Zpět na články inzerentů