Фретингова корозия: причини и превенция

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Корозията на фреттинг се основава на физични и химични процеси, протичащи на молекулярно ниво. На първия етап преобладава електрохимичното разрушаване. В контактната зона на метали (или метал с неметал) се образуват оксиди, поради което се активира механичното износване. Тези два процеса са тясно свързани и влияят върху якостните характеристики на възлите. Феноменът фретинг е изследван от изследователи повече от век, но прогнозата му все още е слабо разработена.

Описание

Fretting корозия е една от разновидностите на спонтанно разрушаване на метала. Този процес се случва на границата на плътно контактуващи двойки метал-метал или метал-неметал. Характерна особеност е наличието на осцилаторни движения с малка амплитуда. Фретиращата корозия засяга не само въглеродните стомани, но и устойчивите на корозия стомани.

За появата на това явление е достатъчна циклична амплитуда от само 0,025 микрона. Максималната му стойност може да бъде 200-300 микрона. Външно разрушаването се проявява в появата на малки язви, триене, разкъсване,цветни петна, прахообразни отлагания по контактната повърхност.

Оксидоподобните корозионни продукти на стоманени части имат различен цвят - от червеникав до тъмнокафяв. Зависи от марката на материала и условията на работа. Те не могат да напуснат контактната зона поради малката амплитуда на трептенията на взаимното движение на повърхностите, в резултат на което абразивният им ефект се засилва.

Най-негативната последица от това явление е повредата от умора на частите. Възможността за възприемане на циклични натоварвания във възлите е намалена до 5 пъти.

Функции за носене

Корозията на фреттинг има следните разлики от другите видове износване:

• Метални щети възникват при възвратно-постъпателно движение.
• Локализация на повредата - само в контактната зона на частите.
• Ниска скорост на движение в триеща двойка.
• Разрушаването на оксидните филми се случва главно поради тангенциални (тангенциални) сили.
• Разкъсването на заваръчните мостове по време на стягане на повърхности води до отделяне на атоми и поява на пукнатини от умора.
• Откъснатите метални частици бързо се окисляват във въздуха.
• Корозионните продукти участват активно в по-нататъшния процес на износване.

Причини и механизъм на явлението

Опростено, процесът на фреттинг корозия може да бъде представен по следния начин:

• Преместване и деформиране на повърхности.
• Окисление на метал.
• Разрушаване на оксидафилми.
• Откриване на чист метал.
• Захващането му с контактната повърхност.
• Разрушаване на хващащи се мостове.
• Повишена концентрация на кислород в открити зони.
• Повтаряне на цикъла на корозия, постепенно увеличаване на каверните.

В резултат на абразивното действие на отделените частици, температурата в контактната зона също се повишава (в някои случаи до 700 °C). Образува се бял слой, състоящ се от променени метални конструкции.

Идентифицирани са следните основни причини за фреттинг корозия:

• Динамични натоварвания с ниска амплитуда във фиксирани връзки.
• Агресивна външна среда.
• Температурен фактор.

Естеството на процеса на корозия зависи от това на какъв етап е той. В началния етап е регистрирано преобладаването на окислителните реакции, дължащи се на електрохимично взаимодействие. Този процес се забавя от използването на химически състави, които отслабват действието на агресивна среда. Ще обсъдим какви са инхибиторите на корозия по-долу.

Напрегнатото състояние на материала има три компонента - сила на натиск, насочена перпендикулярно на контактната повърхност, редуващи се напрежения на срязване и сила на триене. Износването по време на фретингова корозия има характер на разрушаване от умора. Малките пукнатини се сливат с течение на времето и парчета метал се отчупват.

Строителни възли

Характеристики на корозионна корозия на монтажните единици,номинално недвижим. Най-често разрушаването на метала се наблюдава в следните видове съединения:

• с болтове.
• Занитване.
• Прорези.
• Свържете се с електрически.
• Castle.
• Назъбени Hirths.
• фланцово.
• Притискане (лагери, дискове, колела, съединители на валове, оси и главини на колелата).
• Пружинни опорни повърхности и други.

Корозията на болтовите съединения се причинява от износване на резбовата част и появата на течове в процепа. Това се улеснява от намаляване на затягането по време на работа, саморазвиване на ставите поради вибрационни натоварвания. Въпреки това, увеличаването на въртящия момент на затягане не е гаранция за намаляване на фретинговата корозия, тъй като в този случай може да се получи съпротивително заваряване на повърхностите. В резултат на това работата на резбовата връзка ще се случи при неблагоприятни условия на опън.

Интензитет на фрактурата

Скоростта на фреттинг корозия зависи от няколко десетки фактора. Най-важните са:

• Околна атмосфера (корозията протича по-бързо във въздуха). Това явление се наблюдава и във вакуум, азот и хелий.
• Амплитуда и честота на осцилаторните движения (скорост на триене). Връзката между степента на счупване и амплитудата е почти линейна.
• Налягане (натоварване) в контактната зона и други работни условия. При значително натоварване дълбочината на щетите се увеличава.
• Твърдост на основния метал и защитните покрития на частите, грапавостта на контактаповърхности.
• Технологични фактори (метод за получаване на детайла, остатъчни напрежения, точност на обработка и твърдост на сглобения монтаж).
• Свойства на оксидните продукти в резултат на износване.
• Температура. В повечето случаи отрицателните му стойности допринасят за по-висока корозивност. Положителните температури влияят благоприятно на работата на уреда само до определена критична стойност. При прегряване скоростта на унищожаване се увеличава.
• Устойчивост на износване на продуктите за износване.

Методи на борба

Не съществуват идеални начини за справяне с това явление. За намаляването му се вземат следните мерки:

• Намаляване на относителното изместване чрез увеличаване на силите на триене. Увеличаване на грапавостта, натиск или промяна на конфигурацията на частите. Първият метод е най-ефективен, ако един от елементите е неметал. Триенето може да се увеличи и чрез галванично покритие с мед, калай или кадмий.
• Ако елиминирането на вибрациите е невъзможно, тогава е необходим обратният метод - намаляване на силата на триене чрез използване на фосфатни, оловни или индиеви покрития, както и въвеждане на лубриканти. Като част от последното се препоръчва използването на добавки за инхибитор на корозия. Този метод прехвърля слайда в междинна среда.
• Увеличаване на твърдостта на една от частите (термична обработка, механично втвърдяване). Тази мярка намалява взаимното сцеплениесъвпадащи повърхности и намаляване на износването.

Смазочните материали на базата на масла и грес ефективно намаляват износването на контакта. Най-често се използват техните последователни видове - вещества, които при температура от 25 ° C са плътен, подобен на мехлем материал. Фосфатните и анодните метални покрития допринасят за задържането му върху повърхности.

Какво са инхибиторите на корозия

В случай на унищожаване на материала според вида на износване, се използват основно инхибитори от контактен тип. Те забавят корозията в агресивна среда, като принципът на тяхното действие се основава на образуването на слабо разтворими съединения с метални йони.

Контактните инхибитори включват хромати, нитрити, бензоати, фосфати и други съединения. Запълването на празнината с пластмасови материали между съвпадащите части не само ги предпазва от корозия, но и насърчава уплътняването. Контактните инхибитори включват състави "Vital", SIM, M-1 и други. Списък с инхибитори и препоръки за тяхното използване можете да намерите в GOST 9.014-78.