Fretting korozija: uzroci i prevencija

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Fretting korozija temelji se na fizičkim i kemijskim procesima koji se odvijaju na molekularnoj razini. U prvoj fazi prevladava elektrokemijska destrukcija. U zoni kontakta metala (ili metala s nemetalom) nastaju oksidi zbog kojih se aktivira mehaničko trošenje. Ova dva procesa su usko povezana i utječu na karakteristike čvrstoće sklopova. Fenomen frettinga proučavali su istraživači više od jednog stoljeća, ali je njegovo predviđanje još uvijek slabo razvijeno.

Opis

Fretting korozija je jedna od varijanti spontanog razaranja metala. Taj se proces događa na granici parova metal-metal ili metal-nemetal u čvrstom kontaktu. Njegova karakteristična značajka je prisutnost oscilatornih pokreta male amplitude. Fretting korozija ne utječe samo na ugljikove čelike, već i na čelike otporne na koroziju.

Za pojavu ovog fenomena dovoljna je ciklička amplituda od samo 0,025 mikrona. Njegova maksimalna vrijednost može biti 200-300 mikrona. Izvana, uništenje se očituje pojavom malih ulkusa, trljanja, trganja,obojene mrlje, praškaste naslage na kontaktnoj površini.

Proizvodi korozije čeličnih dijelova slični oksidu imaju različitu boju - od crvenkaste do tamno smeđe. Ovisi o marki materijala i uvjetima rada. Ne mogu napustiti kontaktno područje zbog male amplitude oscilacija međusobnog kretanja površina, zbog čega je pojačan njihov abrazivni učinak.

Najnegativnija posljedica ove pojave je kvar dijelova od zamora. Sposobnost opažanja cikličkih opterećenja u čvorovima smanjena je do 5 puta.

Obilježja nošenja

Fretting korozija ima sljedeće razlike od ostalih vrsta habanja:

• Oštećenje metala nastaje u povratnom kretanju.
• Lokalizacija oštećenja - samo u području kontakta dijelova.
• Mala brzina kretanja u paru za trljanje.
• Destrukcija oksidnih filmova događa se uglavnom zbog tangencijalnih (tangencijalnih) sila.
• Puckanje mostova za zavarivanje tijekom postavljanja površina dovodi do odvajanja atoma i pojave pukotina od zamora.
• Otkinute metalne čestice brzo oksidiraju u zraku.
• Proizvodi korozije aktivno su uključeni u daljnji proces trošenja.

Uzroci i mehanizam pojave

Pojednostavljeno, proces fretting korozije može se predstaviti na sljedeći način:

• Pomičite i deformirajte površine.
• Oksidacija metala.
• Uništavanje oksidafilmovi.
• Otkriće čistog metala.
• Prihvat dodirne površine.
• Rušenje hvatajućih mostova.
• Povećana koncentracija kisika na otvorenim područjima.
• Ponavljanje ciklusa korozije, postupno povećanje špilja.

Kao rezultat abrazivnog djelovanja odvojenih čestica, temperatura u kontaktnoj zoni također raste (u nekim slučajevima i do 700 °C). Formira se bijeli sloj koji se sastoji od izmijenjenih metalnih struktura.

Identificirani su sljedeći glavni uzroci korozije:

• Dinamička opterećenja niske amplitude u fiksnim vezama.
• Agresivno vanjsko okruženje.
• Temperaturni faktor.

Priroda procesa korozije ovisi o tome u kojoj se fazi nalazi. U početnoj fazi zabilježena je prevlast oksidativnih reakcija zbog elektrokemijske interakcije. Taj se proces usporava upotrebom kemijskih sastava koji slabe djelovanje agresivnog okoliša. U nastavku ćemo raspravljati o tome koji su inhibitori korozije.

Napregnuto stanje materijala ima tri komponente - tlačnu silu usmjerenu okomito na kontaktnu površinu, naizmjenična posmična naprezanja i silu trenja. Habanje tijekom fretting korozije ima karakter zamornog loma. Male pukotine se s vremenom spajaju i komadi metala se lome.

Građevinski čvorovi

Fretting korozija karakteristika montažnih jedinica,nominalno nepokretna. Najčešće se uništavanje metala opaža u sljedećim vrstama spojeva:

• Vijcima.
• Zakivanje.
• prorezano.
• Kontaktirajte električnu službu.
• Dvorac.
• Toothed Hirths.
• Flanged.
• Stiskanje (ležajevi, diskovi, kotači, spojnice osovine, osovine i glavčine kotača).
• Površine za opruge i ostalo.

Fretting korozija vijčanih spojeva uzrokovana je trošenjem navojnog dijela i pojavom curenja u zazoru. To je olakšano smanjenjem zatezanja tijekom rada, samoodvrtanjem spojeva zbog opterećenja vibracijama. Međutim, povećanje zateznog momenta nije jamstvo za smanjenje frting korozije, jer u tom slučaju može doći do otpornog zavarivanja površina. Kao rezultat toga, rad navojne veze odvijat će se u nepovoljnim uvjetima vlačnih naprezanja.

Intenzitet prijeloma

Brzina fretting korozije ovisi o nekoliko desetaka čimbenika. Najvažnije su:

• Ambijentalna atmosfera (korozija se brže odvija u zraku). Ovaj fenomen se također opaža u vakuumu, dušiku i heliju.
• Amplituda i frekvencija oscilatornih gibanja (brzina trenja). Odnos između stope prijeloma i amplitude gotovo je linearan.
• Tlak (opterećenje) u kontaktnoj zoni i drugi radni uvjeti. Uz značajno opterećenje, dubina oštećenja se povećava.
• Tvrdoća osnovnog metala i zaštitni premazi dijelova, hrapavost kontaktapovršine.
• Tehnološki čimbenici (način dobivanja obratka, zaostala naprezanja, točnost obrade i krutost sastavljenog sklopa).
• Svojstva oksidnih proizvoda koji nastaju zbog trošenja.
• Temperatura. U većini slučajeva njegove negativne vrijednosti doprinose većoj korozivnosti. Pozitivne temperature povoljno utječu na rad jedinice samo do određene kritične vrijednosti. Kada se pregrije, brzina uništenja se povećava.
• Otpornost proizvoda na habanje.

Metode borbe

Idealni načini za rješavanje ovog fenomena ne postoje. Za njegovo smanjenje poduzimaju se sljedeće mjere:

• Smanjenje relativnog pomaka povećanjem sila trenja. Povećanje hrapavosti, pritiska ili promjena konfiguracije dijelova. Prva metoda je najučinkovitija ako je jedan od elemenata nemetal. Trenje se također može povećati galvanizacijom s bakrom, kositrom ili kadmijem.
• Ako je uklanjanje vibracija nemoguće, potrebna je obrnuta metoda - smanjenje sile trenja korištenjem fosfatnih, olovnih ili indijevih premaza, kao i uvođenjem maziva. Kao dio potonjeg, preporuča se korištenje aditiva inhibitora korozije. Ova metoda prenosi slajd u srednje okruženje.
• Povećanje tvrdoće jednog od dijelova (toplinska obrada, mehaničko stvrdnjavanje). Ova mjera smanjuje međusobno prianjanjespojne površine i smanjuju trošenje.

Maziva na bazi ulja i masti učinkovito smanjuju trošenje kontakta. Najčešće se koriste njihove konzistentne vrste - tvari koje su na temperaturi od 25 ° C gust materijal nalik na mast. Fosfatni i anodni metalni premazi doprinose njegovom zadržavanju na površinama.

Što su inhibitori korozije

U slučaju razaranja materijala prema vrsti trošenja, uglavnom se koriste inhibitori kontaktnog tipa. Usporavaju koroziju u agresivnom okruženju, a princip njihova djelovanja temelji se na stvaranju teško topljivih spojeva s ionima metala.

Inhibitori kontakta uključuju kromate, nitrite, benzoate, fosfate i druge spojeve. Ispunjavanje praznine plastičnim materijalima između dijelova koji se spajaju ne samo da ih štiti od korozije, već i potiče brtvljenje. Inhibitori kontakta uključuju sastave "Vital", SIM, M-1 i druge. Popis inhibitora i preporuke za njihovu upotrebu mogu se naći u GOST 9.014-78.