การสึกกร่อน: สาเหตุและการป้องกัน

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

การสึกกร่อนของเฟรตติ้งขึ้นอยู่กับกระบวนการทางกายภาพและทางเคมีที่เกิดขึ้นในระดับโมเลกุล ในระยะแรก การทำลายด้วยไฟฟ้าเคมีจะครอบงำ ในเขตสัมผัสของโลหะ (หรือโลหะที่ไม่ใช่โลหะ) จะเกิดออกไซด์ขึ้นเนื่องจากมีการกระตุ้นการสึกหรอทางกล กระบวนการทั้งสองนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดและส่งผลต่อลักษณะความแข็งแรงของชุดประกอบ นักวิจัยได้ศึกษาปรากฏการณ์เฟรตเฟรตมานานกว่าศตวรรษแล้ว แต่การคาดการณ์ยังคงพัฒนาได้ไม่ดี

รายละเอียด

การสึกกร่อนเป็นรอยร้าวเป็นหนึ่งในรูปแบบการทำลายโลหะที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ กระบวนการนี้เกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานของคู่โลหะกับโลหะหรือโลหะอโลหะที่สัมผัสแน่น คุณลักษณะเฉพาะของมันคือการปรากฏตัวของการสั่นของแอมพลิจูดขนาดเล็ก การกัดกร่อนของรอยร้าวไม่เพียงส่งผลกระทบต่อเหล็กกล้าคาร์บอนเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อเหล็กกล้าที่ทนต่อการกัดกร่อนด้วย

สำหรับปรากฏการณ์นี้ ไซเคิลแอมพลิจูดเพียง 0.025 ไมครอนก็เพียงพอแล้ว ค่าสูงสุดของมันสามารถ 200-300 ไมครอน ภายนอกการทำลายจะปรากฏในลักษณะของแผลเล็ก ๆ ถู, ฉีกขาด,จุดสี คราบแป้งบนผิวสัมผัส

ผลิตภัณฑ์กัดกร่อนคล้ายออกไซด์ของชิ้นส่วนเหล็กมีสีต่างกัน ตั้งแต่สีแดงไปจนถึงสีน้ำตาลเข้ม ขึ้นอยู่กับยี่ห้อของวัสดุและสภาพการใช้งาน พวกเขาไม่สามารถออกจากพื้นที่สัมผัสได้เนื่องจากการแกว่งเล็กน้อยของการเคลื่อนไหวร่วมกันของพื้นผิวซึ่งเป็นผลมาจากการที่เอฟเฟกต์การเสียดสีของพวกเขาได้รับการปรับปรุง

ผลกระทบด้านลบที่สุดของปรากฏการณ์นี้คือความล้าของชิ้นส่วน ความสามารถในการรับรู้โหลดแบบวนในโหนดลดลงถึง 5 เท่า

สวมคุณสมบัติ

การสึกกร่อนของรอยแตกร้าวมีความแตกต่างจากการสึกหรอประเภทอื่นดังต่อไปนี้:

• โลหะเสียหายในการเคลื่อนที่แบบลูกสูบ
• การแปลความเสียหาย - เฉพาะในพื้นที่สัมผัสของชิ้นส่วน
• ความเร็วการเดินทางต่ำในคู่ถู
• การทำลายของฟิล์มออกไซด์ส่วนใหญ่เกิดจากแรงสัมผัส (สัมผัส)
• การแตกของสะพานเชื่อมระหว่างการติดตั้งพื้นผิวนำไปสู่การแยกตัวของอะตอมและลักษณะของรอยแตกเมื่อยล้า
• ฉีกอนุภาคโลหะออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วในอากาศ
• ผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อนมีส่วนร่วมในกระบวนการสึกหรอต่อไป

สาเหตุและกลไกของปรากฏการณ์

อย่างง่าย กระบวนการของการสึกกร่อนของ fretting สามารถแสดงได้ดังนี้:

• เคลื่อนย้ายและทำให้พื้นผิวเสียรูป
• โลหะออกซิเดชัน
• การทำลายออกไซด์ภาพยนตร์
• การค้นพบโลหะบริสุทธิ์
• จับกับพื้นผิวสัมผัส
• การทำลายสะพานจับ
• เพิ่มความเข้มข้นของออกซิเจนในพื้นที่เปิด
• การเกิดซ้ำของวงจรการกัดกร่อน ค่อยๆ เพิ่มขึ้นในถ้ำ

ผลจากการเสียดสีของอนุภาคที่แยกออกจากกัน อุณหภูมิในบริเวณสัมผัสก็สูงขึ้นเช่นกัน (ในบางกรณีอาจสูงถึง 700 ° C) ชั้นสีขาวถูกสร้างขึ้น ประกอบด้วยโครงสร้างโลหะที่เปลี่ยนแปลง

สาเหตุหลักของการสึกกร่อนที่เกิดขึ้นดังต่อไปนี้:

• โหลดไดนามิกแอมพลิจูดต่ำในการเชื่อมต่อคงที่
• สภาพแวดล้อมภายนอกที่ก้าวร้าว
• ตัวประกอบอุณหภูมิ

ธรรมชาติของกระบวนการผุกร่อนขึ้นอยู่กับระยะที่มันอยู่ ในระยะเริ่มต้น บันทึกความเด่นของปฏิกิริยาออกซิเดชันอันเนื่องมาจากปฏิกิริยาทางไฟฟ้าเคมี กระบวนการนี้ช้าลงโดยการใช้องค์ประกอบทางเคมีที่ทำให้การกระทำของสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าวลดลง เราจะหารือเกี่ยวกับสารยับยั้งการกัดกร่อนด้านล่าง

สถานะความเค้นของวัสดุมีสามองค์ประกอบ - แรงอัดที่ตั้งฉากกับพื้นผิวสัมผัส ความเค้นเฉือนแบบสลับกัน และแรงเสียดทาน การสึกหรอระหว่างการกัดกร่อนของ fretting มีลักษณะของความล้มเหลวเมื่อยล้า รอยแตกเล็กๆ รวมกันเมื่อเวลาผ่านไปและชิ้นส่วนของโลหะก็แตกออก

นอตก่อสร้าง

ลักษณะการสึกกร่อนของ Fretting ของชุดประกอบ,ในนามไม่สามารถเคลื่อนย้ายได้ ส่วนใหญ่มักจะพบการทำลายของโลหะในข้อต่อประเภทต่อไปนี้:

• ติด
• โลดโผน
• slotted.
• ติดต่อไฟฟ้า
• ปราสาท.
• ฟันคุด
• แปลน
• บีบให้พอดี (ลูกปืน จาน ล้อ ข้อต่อเพลา เพลา และดุมล้อ)
• ลูกปืนสปริงและอื่นๆ

การสึกกร่อนของข้อต่อแบบสลักเกิดจากการสึกหรอของส่วนเกลียวและลักษณะของรอยรั่วในช่องว่าง สิ่งนี้อำนวยความสะดวกโดยการลดความกระชับระหว่างการใช้งานการคลายเกลียวของข้อต่อเนื่องจากแรงสั่นสะเทือน อย่างไรก็ตาม การเพิ่มแรงบิดในการขันให้แน่นไม่ได้รับประกันว่าการสึกกร่อนของ fretting จะลดลง เนื่องจากในกรณีนี้อาจเกิดการเชื่อมความต้านทานของพื้นผิว เป็นผลให้การทำงานของการเชื่อมต่อแบบเกลียวจะเกิดขึ้นในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยของความเค้นแรงดึง

ความรุนแรงของการแตกหัก

อัตราการสึกกร่อนของ fretting ขึ้นอยู่กับหลายสิบปัจจัย สิ่งที่สำคัญที่สุดคือ:

• บรรยากาศ (การกัดกร่อนเกิดขึ้นเร็วกว่าในอากาศ) ปรากฏการณ์นี้ยังพบเห็นได้ในสุญญากาศ ไนโตรเจน และฮีเลียม
• แอมพลิจูดและความถี่ของการเคลื่อนที่แบบแกว่ง (friction velocity). ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการแตกหักและแอมพลิจูดเกือบจะเป็นเส้นตรง
• แรงดัน (โหลด) ในบริเวณสัมผัสและสภาพการทำงานอื่นๆ ด้วยภาระจำนวนมาก ความลึกของความเสียหายจะเพิ่มขึ้น
• ความแข็งของโลหะฐานและการเคลือบป้องกันของชิ้นส่วน ความหยาบของการสัมผัสพื้นผิว
• ปัจจัยทางเทคโนโลยี (วิธีการได้ชิ้นงาน ความเค้นตกค้าง ความแม่นยำในการตัดเฉือน และความแข็งแกร่งของการประกอบ)
• คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ออกไซด์ที่เกิดจากการสึกหรอ
• อุณหภูมิ. ในกรณีส่วนใหญ่ ค่าลบทำให้เกิดการกัดกร่อนที่สูงขึ้น อุณหภูมิที่เป็นบวกส่งผลดีต่อประสิทธิภาพของเครื่องจนถึงค่าวิกฤตที่แน่นอนเท่านั้น เมื่อร้อนเกินไป อัตราการทำลายล้างจะเพิ่มขึ้น
• ทนต่อการขัดถูของสินค้าสึกหรอ

วิธีการต่อสู้

วิธีที่เหมาะสมในการจัดการกับปรากฏการณ์นี้ไม่มีอยู่จริง เพื่อลดการใช้มาตรการต่อไปนี้:

• ลดการกระจัดสัมพัทธ์โดยการเพิ่มแรงเสียดทาน การเพิ่มความหยาบ แรงกด หรือการเปลี่ยนแปลงการกำหนดค่าของชิ้นส่วน วิธีแรกจะได้ผลดีที่สุดหากธาตุใดธาตุหนึ่งที่ไม่ใช่โลหะ นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มความเสียดทานได้ด้วยการชุบด้วยไฟฟ้าด้วยทองแดง ดีบุก หรือแคดเมียม
• หากไม่สามารถขจัดแรงสั่นสะเทือนได้ จำเป็นต้องใช้วิธีการย้อนกลับ - ลดแรงเสียดทานโดยใช้สารเคลือบฟอสเฟต ตะกั่วหรืออินเดียม ตลอดจนการแนะนำสารหล่อลื่น ขอแนะนำให้ใช้สารยับยั้งการกัดกร่อนเป็นส่วนหนึ่งของส่วนหลัง วิธีนี้จะถ่ายโอนสไลด์ไปยังสภาพแวดล้อมระดับกลาง
• เพิ่มความแข็งของชิ้นส่วนใดชิ้นส่วนหนึ่ง (การอบชุบด้วยความร้อน การชุบแข็งด้วยกลไก) มาตรการนี้ช่วยลดการยึดเกาะซึ่งกันและกันพื้นผิวผสมพันธุ์และลดการสึกหรอ

น้ำมันหล่อลื่นที่ใช้น้ำมันและจารบีช่วยลดการสึกหรอของหน้าสัมผัสได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่วนใหญ่มักจะใช้ประเภทที่สอดคล้องกัน - สารที่อุณหภูมิ 25 ° C เป็นวัสดุที่หนาเหมือนครีม สารเคลือบโลหะฟอสเฟตและอโนไดซ์ช่วยรักษาพื้นผิว

สารยับยั้งการกัดกร่อนคืออะไร

ในกรณีที่วัสดุถูกทำลายตามประเภทของการสึกหรอของ fretting ส่วนใหญ่จะใช้สารยับยั้งแบบสัมผัส พวกมันชะลอการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าว และหลักการของการกระทำนั้นขึ้นอยู่กับการก่อตัวของสารประกอบที่ละลายได้น้อยด้วยไอออนของโลหะ

สารยับยั้งการสัมผัส ได้แก่ โครเมต ไนไตรต์ เบนโซเอต ฟอสเฟต และสารประกอบอื่นๆ การอุดช่องว่างด้วยวัสดุพลาสติกระหว่างชิ้นส่วนที่ผสมพันธุ์ไม่เพียงแต่ป้องกันพวกเขาจากการกัดกร่อน แต่ยังส่งเสริมการปิดผนึกด้วย สารยับยั้งการติดต่อรวมถึงองค์ประกอบ "สำคัญ", SIM, M-1 และอื่น ๆ รายการสารยับยั้งและคำแนะนำสำหรับการใช้งานสามารถพบได้ใน GOST 9.014-78