Fretting corrosion: sanhi at pag-iwas

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Fretting corrosion ay batay sa mga prosesong pisikal at kemikal na nagaganap sa antas ng molekular. Sa unang yugto, nangingibabaw ang pagkawasak ng electrochemical. Sa contact zone ng mga metal (o metal na may non-metal), ang mga oxide ay nabuo, dahil kung saan ang mekanikal na pagsusuot ay isinaaktibo. Ang dalawang prosesong ito ay malapit na nauugnay at nakakaapekto sa mga katangian ng lakas ng mga pagtitipon. Ang phenomenon ng fretting ay pinag-aralan ng mga mananaliksik sa loob ng higit sa isang siglo, ngunit hindi pa rin nabuo ang hula nito.

Paglalarawan

Fretting corrosion ay isa sa mga uri ng kusang pagkasira ng metal. Ang prosesong ito ay nangyayari sa interface ng mahigpit na pakikipag-ugnay sa mga pares ng metal-metal o metal-nonmetal. Ang tampok na katangian nito ay ang pagkakaroon ng mga oscillatory na paggalaw ng maliit na amplitude. Nakakaapekto ang fretting corrosion hindi lamang sa mga carbon steel, kundi pati na rin sa mga corrosion-resistant steel.

Para sa paglitaw ng hindi pangkaraniwang bagay na ito, sapat na ang cyclic amplitude na 0.025 microns lamang. Ang pinakamataas na halaga nito ay maaaring 200-300 microns. Sa panlabas, ang pagkawasak ay ipinahayag sa hitsura ng maliliit na ulser, pagkuskos, pagpunit,may kulay na mga spot, pulbos na deposito sa ibabaw ng contact.

Oxide-like corrosion na mga produkto ng mga bahagi ng bakal ay may ibang kulay - mula sa mamula-mula hanggang madilim na kayumanggi. Depende ito sa tatak ng materyal at mga kondisyon ng pagpapatakbo. Hindi sila makakaalis sa contact area dahil sa maliit na amplitude ng mga oscillations ng magkaparehong paggalaw ng mga ibabaw, bilang resulta kung saan ang kanilang nakasasakit na epekto ay pinahusay.

Ang pinaka-negatibong kahihinatnan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ang pagkapagod ng mga bahagi. Ang kakayahang makita ang mga cyclic load sa mga node ay nababawasan hanggang 5 beses.

Wear features

Ang nakakabagabag na kaagnasan ay may mga sumusunod na pagkakaiba mula sa iba pang mga uri ng pagkasira:

• Nagaganap ang pagkasira ng metal sa reciprocating motion.
• Localization ng pinsala - sa contact area lang ng mga bahagi.
• Mababang bilis ng paglalakbay sa pares ng rubbing.
• Ang pagkasira ng mga oxide film ay nangyayari pangunahin dahil sa tangential (tangential) na pwersa.
• Ang pagkalagot ng mga welding bridge sa panahon ng pagtatakda ng mga ibabaw ay humahantong sa detatsment ng mga atomo at ang paglitaw ng mga bitak na nakakapagod.
• Napunit ang mga metal na particle ay mabilis na nag-oxidize sa hangin.
• Ang mga produktong corrosion ay aktibong kasangkot sa karagdagang proseso ng pagsusuot.

Mga sanhi at mekanismo ng phenomenon

Sa simpleng paraan, ang proseso ng fretting corrosion ay maaaring ilarawan bilang mga sumusunod:

• Ilipat at i-deform ang mga ibabaw.
• Metal oxidation.
• Pagsira ng oxidemga pelikula.
• Pagtuklas ng purong metal.
• Ang pagkakahawak nito sa ibabaw ng contact.
• Pagsira ng mga nakakapit na tulay.
• Nadagdagang konsentrasyon ng oxygen sa mga bukas na lugar.
• Pag-uulit ng corrosion cycle, unti-unting pagdami ng mga cavern.

Bilang resulta ng abrasive na pagkilos ng mga hiwalay na particle, tumataas din ang temperatura sa contact zone (sa ilang mga kaso hanggang 700 ° C). Isang puting layer ang nabuo, na binubuo ng mga binagong istrukturang metal.

Natutukoy ang mga sumusunod na pangunahing sanhi ng fretting corrosion:

• Mababang amplitude na mga dynamic na pag-load sa mga nakapirming koneksyon.
• Agresibong panlabas na kapaligiran.
• Temperature factor.

Ang katangian ng proseso ng kaagnasan ay depende sa kung anong yugto ito. Sa paunang yugto, naitala ang pamamayani ng mga reaksiyong oxidative dahil sa pakikipag-ugnayan ng electrochemical. Ang prosesong ito ay pinabagal ng paggamit ng mga kemikal na komposisyon na nagpapahina sa pagkilos ng isang agresibong kapaligiran. Tatalakayin natin kung anong mga corrosion inhibitor ang nasa ibaba.

Ang naka-stress na estado ng materyal ay may tatlong bahagi - ang compressive force na nakadirekta patayo sa contact surface, alternating shear stresses at friction force. Ang pagsusuot sa panahon ng fretting corrosion ay may katangian ng fatigue failure. Ang maliliit na bitak ay nagsasama sa paglipas ng panahon at ang mga piraso ng metal ay nabibitak.

Construction knots

Fretting corrosion na katangian ng mga unit ng assembly,nominally hindi natitinag. Kadalasan, ang pagkasira ng metal ay sinusunod sa mga sumusunod na uri ng mga joints:

• Bolted.
• Nakakagulat.
• Naka-slot.
• Makipag-ugnayan sa electrical.
• Kastilyo.
• Toothed Hirths.
• Flanged.
• Squeeze fit (mga bearing, disc, gulong, shaft coupling, axle at wheel hub).
• Spring bearing surface at iba pa.

Ang nakakabagabag na kaagnasan ng bolted joints ay sanhi ng pagkasira ng sinulid na bahagi at ang hitsura ng mga tagas sa puwang. Ito ay pinadali ng pagbawas sa paghihigpit sa panahon ng operasyon, pag-unscrew sa sarili ng mga kasukasuan dahil sa mga pag-load ng vibration. Gayunpaman, ang isang pagtaas sa tightening torque ay hindi isang garantiya ng isang pagbawas sa fretting corrosion, dahil sa kasong ito resistance welding ng mga ibabaw ay maaaring mangyari. Bilang resulta, ang gawain ng sinulid na koneksyon ay magaganap sa hindi kanais-nais na mga kondisyon ng mga tensile stress.

Tindi ng bali

Ang rate ng fretting corrosion ay depende sa ilang dosenang salik. Ang pinakamahalaga ay:

• Ambient na kapaligiran (mas mabilis na nagpapatuloy ang kaagnasan sa hangin). Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay naobserbahan din sa vacuum, nitrogen at helium.
• Amplitude at frequency ng oscillatory movements (friction velocity). Ang ugnayan sa pagitan ng fracture rate at amplitude ay halos linear.
• Pressure (load) sa contact zone at iba pang kundisyon sa pagpapatakbo. Sa malaking load, tumataas ang lalim ng pinsala.
• Hardness ng base metal at protective coatings ng parts, gaspang ng contactibabaw.
• Teknolohikal na salik (paraan ng pagkuha ng workpiece, mga natitirang stress, katumpakan ng machining at higpit ng pinagsama-samang pagpupulong).
• Mga katangian ng mga produktong oxide na nagreresulta mula sa pagsusuot.
• Temperatura. Sa karamihan ng mga kaso, ang mga negatibong halaga nito ay nag-aambag sa mas mataas na kaagnasan. Ang mga positibong temperatura ay positibong nakakaapekto sa pagganap ng yunit hanggang sa isang partikular na kritikal na halaga. Kapag sobrang init, tataas ang rate ng pagkasira.
• Abrasion resistance ng wear products.

Paraan ng pakikibaka

Ang mga mainam na paraan upang harapin ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay hindi umiiral. Upang mabawasan ito, ang mga sumusunod na hakbang ay isinasagawa:

• Pagbabawas ng relatibong displacement sa pamamagitan ng pagtaas ng friction forces. Ang pagtaas ng pagkamagaspang, presyon o pagbabago ng pagsasaayos ng mga bahagi. Ang unang paraan ay ang pinaka-epektibo kung ang isa sa mga elemento ay isang di-metal. Maaari ding tumaas ang friction sa pamamagitan ng electroplating na may copper, lata o cadmium.
• Kung imposible ang pag-aalis ng vibration, kailangan ang reverse na paraan - bawasan ang friction force sa pamamagitan ng paggamit ng phosphate, lead o indium coatings, pati na rin ang pagpapapasok ng mga lubricant. Bilang bahagi ng huli, inirerekumenda na gumamit ng mga additives ng corrosion inhibitor. Inililipat ng paraang ito ang slide sa isang intermediate na kapaligiran.
• Pagtaas ng tigas ng isa sa mga bahagi (heat treatment, mechanical hardening). Binabawasan ng panukalang ito ang mutual adhesionmating surface at bawasan ang pagkasira.

Ang mga lubricant na nakabatay sa langis at grasa ay epektibong nakakabawas sa pagkasuot ng contact. Kadalasan, ang kanilang mga pare-parehong uri ay ginagamit - mga sangkap na, sa temperatura na 25 ° C, ay isang makapal, materyal na tulad ng pamahid. Ang phosphate at anodic metal coatings ay nakakatulong sa pagpapanatili nito sa mga ibabaw.

Ano ang mga corrosion inhibitor

Sa kaso ng pagkasira ng materyal sa pamamagitan ng uri ng pagkasira, pangunahing ginagamit ang mga contact type inhibitor. Pinapabagal nila ang kaagnasan sa isang agresibong kapaligiran, at ang prinsipyo ng kanilang pagkilos ay nakabatay sa pagbuo ng mga bahagyang natutunaw na compound na may mga metal ions.

Ang mga contact inhibitor ay kinabibilangan ng chromates, nitrite, benzoates, phosphates at iba pang compound. Ang pagpuno sa puwang ng mga plastik na materyales sa pagitan ng mga bahagi ng isinangkot ay hindi lamang pinoprotektahan ang mga ito mula sa kaagnasan, ngunit nagtataguyod din ng sealing. Kasama sa mga contact inhibitor ang mga komposisyon na "Vital", SIM, M-1 at iba pa. Ang isang listahan ng mga inhibitor at rekomendasyon para sa kanilang paggamit ay makikita sa GOST 9.014-78.