Mechanické zkoušky povrchových úprav

Mechanické vlastnosti povrchových úprav mají zásadní vliv na životnost, funkčnost i vzhled finálního výrobku. V naší laboratoři provádíme mechanické zkoušky povlaků, laků a dalších ochranných vrstev zaměřené na testování a hodnocení přilnavosti, odolnosti proti mechanickému poškození a chování povrchů při mechanickém namáhání. 

Zkoušky realizujeme na kovových i nekovových materiálech pro potřeby kontroly kvality, vývoje nových povrchových systémů, porovnávání technologií i ověřování shody s požadavky zákazníka nebo příslušných technických norem. Výsledky zkoušek pomáhají odhalit nedostatky v technologii přípravy povrchu, aplikace povlaku i následného vytvrzení materiálu. 

Naše laboratoř poskytuje jak orientační provozní testování, tak detailní laboratorní hodnocení s možností návazné mikroskopické analýzy poškození povrchu nebo porušení povlaku včetně interpretace výsledků a návrhu řešení.

Provádíme zkoušku odtrhové pevnosti dle ČSN EN ISO 4624 metodou B, která slouží ke stanovení přilnavosti nátěru k tuhému podkladu pomocí zkoušky odtrhem. Na povrch povlaku se přilepí odtrhová panenka o průměru 20 mm vhodným lepidlem. Po vytvrzení lepidla se panenka spojí s odtrhovým přístrojem. Zatížení působí kolmo k povrchu a plynule se zvyšuje až do porušení systému.

Použité zařízení umožňuje měření do 25 MPa. Výsledkem zkoušky je maximální odtrhové napětí vyjádřené v MPa. Kromě dosažené hodnoty se hodnotí také charakter porušení. Může se jednat o adhezní porušení mezi povlakem a podkladem, kohezní porušení uvnitř vrstvy nebo jejich kombinaci.

Zkouška poskytuje informaci o pevnosti přilnavosti nátěrového systému k podkladu a umožňuje porovnání jednotlivých povlaků včetně jejich korozní odolnosti před a po testy. Zásadní zkouška pro životnostní testy povrchu.

Použitelnost zkoušky v praxi:

• Kontrola přilnavosti ochranných nátěrů k podkladu.
• Ověření kvality nově aplikovaných nátěrů.
• Hodnocení stavu povlaků během provozu.
• Ocelové konstrukce (mosty, stožáry, potrubí, nádrže).
• Betonové konstrukce a průmyslové podlahy.
• Porovnání různých nátěrových systémů.
• Součást průkazných a přejímacích zkoušek.
• Požadována v předpisech Správa železnic (SŽ).
• Požadována v předpisech Ředitelství silnic a dálnic (ŘSD).
• Používána při kvalifikaci systémů podle ISO 12944-6.
• Používána při zkouškách pro ISO 12944-9.

Přilnavost povrchové úpravy patří mezi nejdůležitější parametry určující kvalitu a dlouhodobou funkčnost ochranného systému. Nedostatečná adheze může vést k odlupování, praskání nebo předčasnému selhání povrchové vrstvy při mechanickém, tepelném nebo korozním namáhání. 

V rámci laboratorního hodnocení provádíme několik typů zkoušek přilnavosti a měření adheze podle charakteru materiálu, tloušťky a typu povlaku a požadavků zákazníka.

Testy přilnavosti povlaků slouží k ověření kvality soudržnosti v jednotlivé vrstvě (koheze) nebo spojení mezi jednotlivými vrstvami nebo mezi povrchovou vrstvou a podkladovým materiálem (adheze). Umožňují tak porovnávání jednotlivých technologických procesů, výrobních parametrů či důležité dělení dodavatelů na základě výsledků zkoušek. 

Výsledky vycházející z provedených zkoušek slouží jak pro vývoj nových povrchových systémů, tak pro kontrolu kvality sériové výroby, návrhu záruční doby nebo k predikci životnosti výrobku v daném prostředí. 

Mřížková zkouška přilnavosti dle ČSN EN ISO 2409 či ASTM D3359, označovaná také jako Cross-cut test, slouží k hodnocení přilnavosti povlaků (adheze)  povrchových úprav pomocí definovaného kolmých řezů vytvořených v povrchové vrstvě, kdy je jejich rozestup dán tloušťkou povrchové úpravy (DFT), kterou stanovujeme dle ČSN EN ISO 2808. Následně se vyhodnocuje procentuální míra delaminace a porušení povlaku v místě a okolí řezů,  a to po použití normované adhezní pásky s předepsanou lepivostí.

Metoda představuje rychlý a standardizovaný způsob kontroly kvality povrchových úprav a používá se zejména pro organické povlaky a lakované systémy aplikované na kovových i nekovových či plastových podkladech.

Mřížková zkouška se běžně využívá například pro:

• lakované kovové, dřevěné a plastové díly,
• práškové laky, organické – rozpouštědlové či vodou ředitelné nátěry, anorganické povlaky,
• upravené povrchy metalizací s následnou organickou vrstvou (duplexní systémy),
• dekorativní povrchové úpravy,
• kontrolu kvality sériové výroby,
• kontrolu přilnavosti před a po kondenzačních testech,
• součást při průkazných zkouškách (např. TKP 19B či ČSN EN ISO 12944-6, 9).

Mřížková zkouška přilnavosti umožňuje porovnávat kvalitu přípravy povrchu, technologické podmínky a homogenitu aplikace či stabilitu výrobního procesu a kvalitu vstupních surovin.

X-řez, často označovaný také jako X-cut test, představuje alternativní metodu hodnocení přilnavosti používanou především pro tlustší povrchové úpravy o vyšší DFT a to nad 250 µm. 

Do povrchové vrstvy se vytvoří řez ve tvaru písmene X a následně se hodnotí stabilita povlaku a  míra odlupování v okolí řezu a středu. Zkouška umožňuje posoudit chování povrchové úpravy při lokálním mechanickém narušení a často se využívá u robustnějších ochranných systémů nebo vícevrstvých povlaků. 

Výhodou metody je jednoduchost, rychlá realizace i v externích či technologických podmínkách a možnost použití i na rozměrově či tvarově složitějších dílech.

Soubor zkoušek mechanické odolnosti povrchu, který se dělí na adhezní zkoušky pomocí speciálního nože zejména v automotive průmyslu (Deimler-Benz, Volvo a další) pod názvem scratch nebo scrape test nožem a zkoušky odolnosti poškrábáním povrchu pod názvem Scratch resistance. Tyto mechanické zkoušky povrchových úprav umožňují porovnávat kvalitu různých typů povlaků a ověřovat jejich vhodnost pro reálné provozní podmínky. 

V praxi se setkáváme s několika metodami spojených stejným názvem a to Scratch test. Scratch test pomocí speciálního nože vychází z interních automotive norem jako je například MBN 10494-5, STD 423 aj. Představuje mechanickou metodu určenou pro orientační hodnocení odolnosti povrchových úprav. Při zkoušce dochází k vytvoření širokého řezu nožem, který dosedá na povrchovou úpravu kolmo k ostří a dochází tak k agresivnímu poškrábání povrchu. Povlak se následně hodnotí pomocí stupňů výskytu a intenzitě poškození a delaminace v okolí řezu. 

Scratch test umožňuje rychlé porovnání různých typů povrchových úprav a kontrolu kvality výroby přímo v podmínkách provozu. Sleduje se zejména: 

• vznik a vzhled rýh,  

• typ a intenzita odlupování povlaku,  

• porušení soudržnosti vrstvy,  

• odolnost proti mechanickému namáhání poškrábáním,  

• změny přilnavosti povlaků či jeho homogenita

Metoda se často používá jako rychlá orientační kontrola při vývoji nebo výrobě povrchově upravených dílů a představuje efektivní způsob hodnocení mechanické odolnosti povrchů.

Provádíme také instrumentované vrypové zkoušky dle normy ČSN EN ISO 1518-1 se zatížením do 20 N pomocí vrypového pera s pružinou, také jako ekvivalentní normu ČSN EN ISO 22557 nebo DIN 55656. Tato metoda umožňuje přesné a reprodukovatelné hodnocení odolnosti povrchové vrstvy proti poškození definovaným hrotem (1 mm) při řízeném zatížení. 

Během zkoušky se sleduje chování povrchu při postupném mechanickém namáhání a vyhodnocuje se vznik poškození, deformace nebo porušení vrstvy. Díky přesně definovaným parametrům je možné spolehlivě porovnávat jednotlivé typy povrchových úprav nebo technologické varianty výroby. 

Odolnost poškrábáním je vhodná například pro:

• vývoj nových povrchových úprav,  

• porovnávání povlakových systémů,  

• kontrolu kvality,  

• validaci výrobních procesů,  

• ověřování odolnosti dekorativních i funkčních povlaků.  

• hodnocení po zkoušce odolnosti penetraci chemikáliím (např. dle ČSN EN ISO 2812) 

Odolnosti poškrábáním nacházejí široké využití zejména v automotive, strojírenství a obecném průmyslu nebo při vývoji speciálních ochranných vrstev.