Jak je to s kalením v heliu?
S rostoucí poptávkou na LPC, pro výběr zařízení je rozhodující, jestli kalit v proudu plynu nebo do oleje. A jestli v proudu plynu, tak v dusíku nebo v heliu. Z hlediska proveditelnosti je to jasné. Dusík, i když použijeme 20 bar, má omezenou prokalitelnost u ocelí typu 16MnCr5 nebo 20MnCr5. Je pouze jistota, že oceli 18NiCrMo6-5 nám to zakalí spolehlivě, pravděpodobně i ocel 42CrMo4 legovanou v horním pásmu prokalitelnosti HH. Ostatní ale nemusí. Máme pouze dvě možnosti. Pokud trváme na plynu, musíme mít helium. V opačném případě musíme volit kalení do oleje. Jak je to ale s náklady?
Obr. 1 – Proveditelnost kalení v N2 nebo v HE v závislosti na přetlaku plynu podle materiálu [1]
Pro usnadnění výpočtu jsem uvažoval s tím, že LPC s kalením v plynu má stejnou pořizovací hodnotu jako LPC s kalením do oleje.
- Všechny procesy mají společné to, že potřebují praní před procesem. Uvažoval jsem s nejlevnějším, tedy s praním v alkalických lázních.
- U kalení v dusíku jsem vzal do úvahy jak cenu kapalného dusíku, tak i nájemné za příslušenství.
- U kalení v heliu je v nákladech zahrnuta cena hélia a náklady na recyklaci. Investičně je potřeba počítat s tím, že stanice pro recyklaci a čištění plynu nás přijde kolem 500 k€. U helia se používá čistota 99,5% s obsahem zhruba 3% vodíku, 5 ppm O2. To může ovlivnit významně cenu náplně. Počítal jsem 30 €/m3.
- U kalení do oleje je to rovněž komplikované. Na nákladech se podílí jednak praní, jednak náplň a údržba olejové lázně. Velký vliv má ale i typ praní. Zvolil jsem dvě varianty, alkalická vodní pračka typu Ipsen WPSD a pračka na modifikovaný alkohol Downclean 1601.
Rozdíl je vidět na obrázku.
- Nejlevněji nás přijde kalení do dusíku. Nepotřebujeme žádné investiční náklady, a cena plynu, i když jej po procesu vypouštíme do atmosféry, není významná. Celkové roční náklady 38,8 k€.
- Na druhém místě je kalení do oleje s alkalickou pračkou. Celkové roční náklady 53,2 k€ zahrnují i odpisy pračky po dobu 10 let z pořizovací hodnotě 170 k€.
- Na třetím místě se umístilo helium s celkovými ročními náklady 100,3 k€. Ty obsahují i odpisy zařízení na recyklaci a čištění helia v hodnotě 500 k€ po dobu 10 let. Z této hodnoty náklady na recyklaci a čištění plynu tvoří 70% částky.
- Nejhůře dopadla varianta s kalením do oleje, ale s použitím dokonalého praní v Downclean 1601. Samotná pračka má pořizovací hodnotu více jak 500 k€, odepisovanou po dobu 10 let. Náklady se díky sice dokonalému, ale energeticky náročnému praní, vyhoupnou na 122,2 k€ ročně.
O volbě technologie budou sice zdánlivě rozhodovat náklady na praní, ve skutečnosti to bude ale více parametrů. Prokalitelnost, deformace, převoditelnost ze stávající technologie atd.
To, co mě zajímalo na začátku, tedy volba helium nebo olej, nemá tedy jednoduché řešení. Analýza ale ukazuje, že pokud budeme mít vysoké nároky na čistotu dílů po kalení, a vyjde nám prokalitelnost, pak helium je lepší volba než dokonalé praní po kalení do oleje.
[1] https://www.slideshare.net/slideshow/high-pressure-gas-quenching/46400470
Jiří Stanislav
3. února 2026
