V České republice existuje několik podniků, které mají k dispozici galvanickou linku pro pokovení plastových dílů. Avšak pouze jedna z nich si takovou linku dokázala sama navrhnout, vyrobit si pro ni téměř všechny díly, postavit ji a uvést do provozu. Řeč je o společnosti Kovofiniš z Ledče nad Sázavou, jejíž strojařská tradice sahá až do roku 1951.
Rodinná firma Kovofiniš sídlí v poměrně rozlehlém areálu přímo u řeky Sázavy a v současné době má 330 zaměstnanců jak na výrobních, tak i technicko-hospodářských pozicích. Na úvod by se slušelo napsat, že se mimo jiné zaměřuje na konstrukci a výrobu lakoven, lakoven s ponorem a čistíren (průmyslových) odpadních vod, mne však protentokrát zajímaly zejména galvanické linky, obzvláště pak jedna unikátní, sloužící pro pokovování plastů. Práce na každé nové lince začínají v administrativní budově, kde sídlí mimo jiné i chemici a konstruktéři. „Naši chemici zde navrhují technologická řešení přesně podle toho, co si zákazník přeje. Připraví celý proces úpravy povrchu, stanoví teploty a proudové hustoty, které musejí v lázních být. A tyto informace předají konstruktérům a projektantům, kteří podle jejich zadání zařízení navrhnou do posledního šroubku,“ říká obchodní ředitel Martin Zikmunda. Podle něj se právě v těchto kancelářích nachází know-how celé firmy. „Máme tady lidi, kteří u nás pracují desítky let a předávají zkušenosti mladým. Kombinujeme tři obory — klasickou strojařinu, chemii a IT, protože si sami vyvíjíme i řídicí systémy všech zařízení. Spolupracujeme s ČVUT i dalšími vysokými školami, nabízíme brigády studentům, a sami si tak vychováváme další generaci šikovných, do problematiky zasvěcených zaměstnanců.“
Od návrhu v CADu po hotovou linku
Z kanceláří, kde se provádí příprava projektů, jsme spolu s Martinem Zikmundou a s technickým ředitelem Pavlem Kovandou zamířili k výrobním halám, kde už se návrhy postupně převádějí z 3D výkresů do skutečných zařízení. Naší první zastávkou byla hala, v níž se zpracovávají plastové součásti, kupříkladu vany galvanických linek. „K jejich výrobě se nejčastěji používá polypropylen, protože je chemicky odolný a dobře se udržuje. Pokud to ale charakter zakázky vyžaduje, používáme ještě odolnější plasty jako PVDF či PVC.
Pro ještě větší pevnost vždy do materiálu kovové výztuhy zavařujeme,“ vysvětluje mi druhý z pánů a vede mě do oblasti, kde se nacházejí CNC frézy napojené na intranet. Z různě silných plastových desek se zde vyřezávají požadované tvary. Následně přecházíme na místo, kde se zase jiné desky skruží, svařují a zapracovávají se i na CNC vyřezané dílce. Přecházíme do další haly, kde se děje vlastně něco podobného, ale výchozím materiálem jsou zde nerezové plechy a plechy z uhlíkaté oceli. Kovové části linek se tu vyřezávají buď za pomoci laseru, nebo v případě silnějších plechů plazmou. Všechny stroje jsou opět napojeny na intranet, takže jsou u nich okamžitě k dispozici i technické výkresy a parametry, jaké mají tvářené díly mít. V druhé části haly jsou pak lisy. V nich se nařezané plechy ohýbají a následně přesouvají do svařovny. Posouváme se v prohlídce dále, procházíme kolem práškové lakovny vlastní výroby a vcházíme do haly, kde se svařují například dopravníky a následně také lakují základní i chemicky odolnou barvou v další přilehlé lakovně. Dalším místem, které jsme navštívili, byla hala na zpracování nerezové oceli. „Toto pracoviště máme samostatně, protože materiál musí být separovaný od černého železa. Kdyby se prach z něj zanesl do nerezové oceli, ztratila by své vlastnosti a začala korodovat,“ vysvětluje mi Pavel Kovanda a jeho hlas se nese ztichlou halou. Proč ztichlou? Do Kovofiniše jsem totiž přijela až později odpoledne, a protože se zde pracuje v jednosměnném provozu od 5:40 ráno, byla už všechna pracoviště v době prohlídky prakticky bez organického pohybu a hlavně bez (pro výrobu tak typického) hluku. Ale vůbec to nevadilo, mohla jsem si alespoň detailně prohlédnout místa, kde bych během provozu překážela. V této hale se dále zpracovávají například dopravníky, ale i plastové vany a třeba i části vakuových odparek pro čističky odpadních vod. Kolem jedné takové rozestavěné krystalizační odparky procházíme, připomíná tvarem kosmickou raketu, jen žebřík pro nástup jí chybí. Pavel Kovanda mi pak ukazuje pec, která bude součástí galvanické linky. „Po nanesení kovu, typicky třeba zinku, se zpracovaný kovový díl musí do určitého času odvodíkovat, aby nezkřehl. A to se právě dělá za vysokých teplot v takových pecích. Je to nezbytná součást procesu galvanizace,“ pokračuje. To už mě Martin Zikmunda vede k dalšímu zařízení, které si pro galvanickou linku speciálně navrhli. „Tohle je překlápěčka, která zboží z krabice vysype do násypky, pod níž je pásový dopravník s váhou. Zváží se celá šarže a PLC ji rozpočítá na rovnoměrné dávky, které pak přijdou do bubnu.“ Když jsme u odparek, pánové mě zavedli i do další haly, kde už jedna úplně funkční a připravená pro zákazníka stála. „V průmyslu je aktuálně velkým tématem recyklace vody a k životnímu prostředí šetrná výroba, takže je snaha odpadní vody plné třeba i těžkých kovů vůbec nevypouštět, ale upravit je tak, aby se mohly znovu použít ve výrobním procesu.“ Posledním krokem v procesu recyklace je pak zpravidla právě vakuová odparka, která zbytek odpadních vod (například z galvanizovny) rozdělí ve vakuu při 40 °C na koncentrát a destilovanou vodu. Ta se může vrátit zpět do výroby, zatímco koncentrát se likviduje podle platných předpisů. Do kanalizace se tedy nevypouští vůbec nic. „Tyto odparky navrhujeme i vyrábíme, kupujeme jen některé součásti jako deskový výměník, dmychadlo či kabeláž. Naší prací je i řízení a vizualizace procesů,“ říká dále Martin Zikmunda. Hned za touto halou se nachází zkušební galvanizovna, kterou si v Kovofiniši postavili zhruba před 15 lety. Probíhá na ní vzorkování i testování různých lázní a okrajově též odbavuje i menší zakázky do oblasti automotive. V momentě, kdy jsme do haly dorazili, operátor linky zrovna vysypával z bubnu pozinkované zapalovací svíčky. Nutno dodat, že to byl opravdu za celou dobu prohlídky jeden z mála zvuků, který signalizoval průmyslovou výrobu. Operátor pak pozinkované díly přesypal do další části linky, v níž se finálními úpravami zvyšuje korozní odolnost. Tato fáze už se ale neodehrává v bubnu, nýbrž ve speciálních koších. Oba pánové mě vzali i do horní části linky k vanám, v nichž vířily různé chemikálie, například alkalický odmašťovač na bázi louhu, mořidlo v podobě silné kyseliny chlorovodíkové a podobně. Podle Pavla Kovandy se v určitých případech ke galvanizaci používají i lázně, které obsahují kyanidy. Tím, že linky obsahují vany s různými více či méně nebezpečnými chemikáliemi, musí zařízení jako celek splňovat přísné bezpečnostní standardy platné v EU. Samozřejmostí jsou i standardy bezpečnosti práce, do těchto míst k vanám například nesmí nikdo jiný než technolog pravidelně odebírající vzorky z lázní pro analýzu kvality. Procesy galvanického pokovení vytvářejí dva druhy odpadu. Odpadní vody z oplachů a vypotřebovaných lázní, které se zpracovávají na čističkách, tak i odpadní vzduch, nasycený výpary z van. Po stranách vany jsou proto umístěny odsávací boxy napojené na odsávací vzduchotechniku s filtrací, tzv. mokrou pračkou vzduchu. „I tyto čističky vzduchu navrhujeme a vyrábíme sami. Zákazníkům dodáváme prakticky vzato komplexní řešení na klíč, v němž je úplně všechno, co budou potřebovat k tomu, aby mohli plynule a bezpečně vyrábět,“ dodává s tím, že každá zakázka znamená nový projekt a nové kreslení. „Někdy jde o variaci na dané téma, ale někdy musíme vymyslet něco úplně nového.“
Galvanizovna pro pokovení plastů rostla 24 měsíců
S oběma průvodci jsme postupně prošli téměř celý areál až k místu, které jsem pracovně nazvala „zlatým hřebem zájezdu“. Jde o budovu uvnitř areálu, kterou Kovofiniš pronajal společnosti KP Galvano, a postavil jí tam na míru vytvořenou galvanickou linku pro pokovení plastových dílů, vhodnou typicky pro automotive, ale i jiné oblasti průmyslu. Linka momentálně pracuje ve zkušebním provozu a režimu testování a všichni zúčastnění se připravují na zákaznický audit ze společnosti Škoda Auto. Tuto moderní galvanizovnu jsem měla možnost si prohlédnout velmi důkladně a vzala jsem to pěkně popořadě. Celý proces galvanizace plastů začíná v podstatě podobně jako u galvanizace kovových dílů. Na svěšovacím/ navěšovacím pracovišti se na závěsy, vyráběné na míru pro daný typ zboží, navěsí plastové dílce a celý závěs se na dopravníku vyzvedne vzhůru a vyšle do procesu. Když jsme se šli podívat na horní „palubu“ k vanám, procházeli jsme kolem vizualizačního panelu, kde mě Martin Zikmunda na chvíli zastavil. „Obsluha zde vidí veškeré informace o tom, co se na lince děje. Může kontrolovat teploty, koncentrace roztoků, vidí informace o zboží, které se aktuálně upravuje a podobně. Software, který jsme si vyvinuli přímo pro tuto linku, také provádí archivaci dat, takže máme perfektní přehled o každé vsázce. Ta, když vstoupí do linky, získá své unikátní ID a my tak vidíme, při jakých parametrech se zpracovávala, což je důležité pro vystopování případných chyb v procesu. Zpětně jsme schopni zjistit, zda šlo třeba o technologickou chybu, protože máme přehled o tom, co se v daný okamžik na lince dělo s konkrétní vsázkou.“ U vizualizačního panelu se nacházejí schůdky, kterými stoupáme ke galvanizačním vanám s lázněmi, a slova se ujímá Pavel Kovanda. Vzhledem k tomu, že po konci každého procesu se musí prázdné závěsy očistit od zbytků nanesených kovů, má linka dva okruhy. Po sundání zboží se závěs vrací na linku a pouští se do menšího čisticího okruhu. Očištěný pokračuje zpět na výchozí místo linky, kde je možné na závěs zavěšovat další vsázku zboží a celý cyklus se opakuje. Překvapilo mě, že van je na lince zhruba 130 a všechny se při plném provozu budou podílet na zajištění technologického procesu. Napuštěné jsou stále stejnými chemikáliemi ve stejných koncentracích, protože zde chromují pouze plasty, zejména ABS a ABS PC. Na každý typ se naprogramuje samostatný proces, který se nemění, a linka pak dokáže obsloužit produkty z těchto dvou materiálů najednou.
Tříhodinové lázně pro dokonalý lesk
Také v procesu galvanizace plastových dílců je první fází chemická předúprava. Začíná předčištěním a následuje moření chromsírovou kyselinou. Jde asi o nejagresivnější lázeň z celé linky, v níž se díly z plastu naleptávají. Následují oplachy ve vanách s vodou, případně demineralizovanou vodou. Oplachy jsou nedílnou součástí procesu a zakončují každou jeho dílčí část. Závěsy se musí oplachovat proto, aby se nezanášela konkrétní koncentrovaná lázeň do jiné. Poté přicházejí na řadu redukční a aktivační lázně. To jsou vany s kapalinami na bázi paladia, kdy se do očištěného plastu zavádějí zárodky pro pokovení. Dalším partem předúpravy je urychlení a chemické niklování, což je de facto první krok, při němž se nanáší kov, následované ponory do van s imerzní mědí. „V tento moment končí chemická předúprava a následuje elektrolytická fáze. První takovou operací je mědění, které je zároveň nejdelším krokem v celém procesu. Trvá až hodinu, a proto je na ni vyčleněno devět pozic/ van se stejnou, krásně modře zabarvenou lázní pro devět závěsů,“ upřesňuje Pavel Kovanda. Linka má tvar písmene U a za těmito vanami je nutné pomocí manipulátoru a vozíku převézt závěsy na druhou část. Tam si je převezme další manipulátor a proces pokračuje fází niklových lázní se zeleným zbarvením. Manipulátorů je 14 a závěsů bude při plném provozu až 70. Takové množství operací by člověk neměl šanci uřídit, proto je linka plně automatizovaná a řízená softwarem. „Niklových lázní je vícero druhů. Máme tu základní nikly, které se používají vždy při jakékoliv zakázce (například pololesklý) a pak jsou zde nikly, které si volí zákazník podle toho, jaký povrch chce ve výsledku mít. To je třeba příklad lesklého či saténového, mikroporézního či mikrotrhlinkového niklu.“ Poslední vany jsou věnované chromu, který lázeň barví do žluta, zatím šestimocnému, ale do budoucna se počítá i s používáním třímocného. „Šestimocný chrom je velmi toxická látka, třímocný je z hlediska životního prostředí daleko přívětivější. Technologicky je však složitější ho nanést,“ vysvětluje rozdíly. Nanesením slabé vrstvičky chromu končí elektrolytická fáze a začíná dokončovací část celého postupu. Opět s mnoha oplachy, včetně vlastními silami vyvinutého kavitačního oplachu. Poslední kroky pak patří sušení, například formou speciálního ofuku, kde trubky jezdí proti sobě a pomocí pohyblivých trysek zasahují jednotlivá místa na dílci tak, aby sfoukly jakékoliv kapičky. Finální tečkou cesty za pochromováním je sušení horkým vzduchem a zboží na závěsech putuje do prostoru výstupní kontroly kvality. Zde se postupně svěsí a pečlivě zkontroluje. „Oplachy i sušení jsou sice dokončovací částí, ale nesmírně důležitou. Kdyby na dílcích zůstala byť sebemenší kapička, zaschne a udělá stopu. Jakmile se to stane, pracovníci kontroly kvality takový díl vyřadí jako zmetek. Jde o designové díly a ty prostě nesmí mít sebemenší kaz,“ pokračuje Pavel Kovanda s tím, že poslední operace vlastně může celý tříhodinový proces složený z desítek operací zhatit. „100% úspěšnost je u takto složitého procesu nereálná, ale všechny případné vady odhalí výstupní kontrola, takže k zákazníkovi se dostanou pouze výrobky v nejvyšší kvalitě.“
Laboratoř je nedílnou součástí linky
Nová galvanizační linka má také svou vlastní laboratoř, v níž se dělají preventivní analytické rozbory roztoků a testují vybrané pochromované dílce. „Máme stanovený předpis, podle nějž se v určité dny věnujeme konkrétním lázním. Linka je přitom neustále v provozu a tyto preventivní analýzy jsou jen ověřením toho, že automatické doplňování chemických látek do lázní probíhá správně,“ říká vedoucí provozu Vladimír Dudák a ukazuje mi v laboratoři rozpis odebírání vzorků. „Pokud preventivními rozbory zjistíme, že se se blížíme ke stanoveným limitům, například proto, že končí životnost kapaliny, případně automatické doplňování selhává, technolog roztoky chemikáliemi doplní a následně se ještě znovu ověřuje jejich kvalita. Linka v ten moment pracuje s náhradní vanou. Tímto pravidelným plánem udržujeme dlouhodobou stabilitu lázní. Systém je nastaven tak, abychom se nedostali pod stanovené limity, protože kontinuálně sledujeme trend.“ K vlastní analýze vzorků z lázní slouží titrační metoda, případně analýza atomovým fotospektrometrem. V laboratoři se nachází i rentgen a couloscope, těmito přístroji se měří mocnost vrstev nanesených kovů. Rentgen je schopen zjistit celkovou tloušťku vrstev kovů, couloscope dokáže rozlišit i jednotlivé niklové vrstvy, vrstvy mědi a chromu. „Dále máme k dispozici řezačku a leštičku. Výrobek se nařeže, vyleští a jednotlivé řezy projdou zkoumáním pod mikroskopem. Vrstva chromu měří 0,3 mikrometru a ostatní kovy jsou silné jednotky až desítky mikrometrů, je tedy nasnadě, že mikroskop je jednoznačně nejpřesnější metoda analýzy kvality povrchové úpravy.“ Kromě těchto analýz se také testuje odolnost nanesených vrstev. Tento krok je velmi důležitý pro již zmiňovaný zákaznický audit. V laboratoři se nachází klimatická komora, v níž vybrané díly procházejí ve 24 cyklech simulací povětrnostních vlivů, jako jsou změny teplot a vlhkosti. Po tomto zátěžovém testu se ještě díly až na 500 hodin zavěsí v solné komoře a následně se zkoumá, zda a jaká koroze na nich vznikla. „Tyto zkoušky jsou stanovené zákazníkem pro schválení výrobků, aby nám je přijal. Škoda Auto, potažmo Volkswagen, má definované normy, ze kterých vycházejí určité parametry, a my je musíme do puntíku splnit. Jedině tak se můžeme stát součástí subdodavatelského řetězce,“ uzavírá Martin Zikmunda s tím, že náběh projektu pro automotive je technologicky i časově nesmírně náročnou záležitostí. /Kristina Kadlas Blümelová/