Fretting korrosion: årsager og forebyggelse

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Frettingkorrosion er baseret på fysiske og kemiske processer, der forekommer på molekylært niveau. I det første trin dominerer elektrokemisk ødelæggelse. I kontaktzonen af metaller (eller metal med ikke-metal) dannes oxider, på grund af hvilke mekanisk slid aktiveres. Disse to processer er tæt beslægtede og påvirker samlingernes styrkeegenskaber. Fænomenet fretting er blevet undersøgt af forskere i mere end et århundrede, men dets forudsigelse er stadig dårligt udviklet.

Description

Fretting-korrosion er en af varianterne af spontan ødelæggelse af metallet. Denne proces finder sted ved grænsefladen mellem tæt berørende metal-metal- eller metal-ikke-metal-par. Dets karakteristiske træk er tilstedeværelsen af oscillerende bevægelser med lille amplitude. Fritringskorrosion påvirker ikke kun kulstofstål, men også korrosionsbestandigt stål.

For forekomsten af dette fænomen er en cyklisk amplitude på kun 0,025 mikron tilstrækkelig. Dens maksimale værdi kan være 200-300 mikron. Eksternt manifesteres ødelæggelsen i udseendet af små sår, gnidning, rivning,farvede pletter, pulveragtige aflejringer på kontaktfladen.

Oxidlignende korrosionsprodukter af ståldele har en anden farve - fra rødlig til mørkebrun. Det afhænger af materialets mærke og driftsforhold. De kan ikke forlade kontaktområdet på grund af den lille amplitude af svingninger af overfladernes indbyrdes bevægelse, som et resultat af hvilken deres slibende virkning forstærkes.

Den mest negative konsekvens af dette fænomen er træthedsfejl i dele. Evnen til at opfatte cykliske belastninger i noderne er reduceret op til 5 gange.

Bærefunktioner

Frettingkorrosion har følgende forskelle fra andre former for slitage:

• Metalskader opstår i frem- og tilbagegående bevægelse.
• Lokalisering af skader - kun i kontaktområdet for dele.
• Lav rejsehastighed i gnidepar.
• Ødelæggelsen af oxidfilm sker hovedsageligt på grund af tangentielle (tangentielle) kræfter.
• Rupning af svejsebroer under afbinding af overflader fører til løsrivelse af atomer og fremkomst af udmattelsesrevner.
• Afrevne metalpartikler oxiderer hurtigt i luften.
• Korrosionsprodukter er aktivt involveret i den videre slidproces.

Årsager og mekanisme til fænomenet

Forenklet set kan processen med gnidningskorrosion repræsenteres som følger:

• Flyt og deformer overflader.
• Metaloxidation.
• Destruktion af oxidfilm.
• Opdagelse af rent metal.
• Dens greb med kontaktfladen.
• Ødelæggelse af gribebroer.
• Øget iltkoncentration i åbne områder.
• Gentagelse af korrosionscyklussen, gradvis stigning i huler.

Som et resultat af den slibende virkning af løsnede partikler stiger temperaturen i kontaktzonen også (i nogle tilfælde op til 700 °C). Der dannes et hvidt lag bestående af ændrede metalstrukturer.

Følgende hovedårsager til gnidekorrosion er identificeret:

• Dynamiske belastninger med lav amplitude i faste forbindelser.
• Aggressivt eksternt miljø.
• Temperaturfaktor.

Karten af korrosionsprocessen afhænger af, hvilket stadium den er på. I det indledende stadium blev overvægten af oxidative reaktioner på grund af elektrokemisk interaktion registreret. Denne proces bremses af brugen af kemiske sammensætninger, der svækker virkningen af et aggressivt miljø. Vi vil diskutere, hvilke korrosionsinhibitorer der er nedenfor.

Materialets stressede tilstand har tre komponenter - trykkraften rettet vinkelret på kontaktfladen, skiftende forskydningsspændinger og friktionskraft. Slid under gnidningskorrosion har karakter af udmattelsessvigt. Små revner smelter sammen med tiden, og metalstykker brækker af.

Byggeknuder

Fnugkorrosion karakteristisk for montageenheder,nominelt ubevægelig. Oftest observeres ødelæggelsen af metallet i følgende typer samlinger:

• Boltet.
• Nitter.
• Slotted.
• Kontakt elektrisk.
• Castle.
• Toothed Hirths.
• Flanget.
• Squeeze fit (lejer, skiver, hjul, akselkoblinger, aksler og hjulnav).
• Fjederbærende overflader og andre.

Frette korrosion af bolteforbindelser er forårsaget af slid på gevinddelen og udseendet af utætheder i sp alten. Dette lettes af et fald i stramning under drift, selvskruning af samlinger på grund af vibrationsbelastninger. En stigning i tilspændingsmomentet er dog ikke en garanti for en reduktion af gnidningskorrosion, da der i dette tilfælde kan forekomme modstandssvejsning af overfladerne. Som et resultat vil arbejdet med gevindforbindelsen forekomme under ugunstige forhold med trækspændinger.

Frakturintensitet

Hastigheden af gnidningskorrosion afhænger af flere dusin faktorer. De vigtigste er:

• Omgivende atmosfære (korrosion fortsætter hurtigere i luft). Dette fænomen ses også i vakuum, nitrogen og helium.
• Amplitude og frekvens af oscillerende bevægelser (friktionshastighed). Forholdet mellem brudhastighed og amplitude er næsten lineært.
• Tryk (belastning) i kontaktzonen og andre driftsforhold. Med en betydelig belastning øges skadens dybde.
• Hårdhed af uædle metaller og beskyttende belægninger af dele, ruhed ved kontaktoverflader.
• Teknologiske faktorer (metode til opnåelse af emnet, restspændinger, bearbejdningsnøjagtighed og stivhed af den samlede samling).
• Egenskaber af oxidprodukter som følge af slid.
• Temperatur. I de fleste tilfælde bidrager dens negative værdier til højere korrosivitet. Positive temperaturer påvirker kun enhedens ydeevne positivt op til en vis kritisk værdi. Ved overophedning øges ødelæggelseshastigheden.
• Slidbestandighed af slidprodukter.

Kampmetoder

Ideelle måder at håndtere dette fænomen på findes ikke. For at reducere det, tages følgende foranst altninger:

• Reduktion af relativ forskydning ved at øge friktionskræfterne. Forøgelse af ruhed, tryk eller ændring af deles konfiguration. Den første metode er den mest effektive, hvis et af elementerne er et ikke-metal. Friktionen kan også øges ved galvanisering med kobber, tin eller cadmium.
• Hvis eliminering af vibrationer er umulig, så er den omvendte metode påkrævet - reduktion af friktionskraften ved at bruge fosfat-, bly- eller indiumbelægninger samt indføring af smøremidler. Som en del af sidstnævnte anbefales det at bruge korrosionshæmmende additiver. Denne metode overfører diaset til et mellemliggende miljø.
• Forøgelse af hårdheden af en af delene (varmebehandling, mekanisk hærdning). Denne foranst altning reducerer den gensidige vedhæftningmatchende overflader og reducere slid.

Olie- og fedtbaserede smøremidler reducerer effektivt kontaktslid. Oftest bruges deres konsistente typer - stoffer, der ved en temperatur på 25 ° C er et tykt, salvelignende materiale. Fosfat- og anodiske metalbelægninger bidrager til dets fastholdelse på overflader.

Hvad er korrosionsinhibitorer

I tilfælde af materialeødelæggelse på grund af typen af slitage, anvendes hovedsageligt kontakttype-inhibitorer. De bremser korrosion i et aggressivt miljø, og princippet for deres virkning er baseret på dannelsen af tungtopløselige forbindelser med metalioner.

Kontakthæmmere omfatter kromater, nitritter, benzoater, fosfater og andre forbindelser. Fyldning af mellemrummet med plastmaterialer mellem de sammenkoblende dele beskytter dem ikke kun mod korrosion, men fremmer også tætning. Kontakthæmmere omfatter sammensætninger "Vital", SIM, M-1 og andre. En liste over inhibitorer og anbefalinger til deres brug kan findes i GOST 9.014-78.