Třecí koroze: příčiny a prevence

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Třecí koroze je založena na fyzikálních a chemických procesech probíhajících na molekulární úrovni. V první fázi převažuje elektrochemická destrukce. V kontaktní zóně kovů (nebo kovu s nekovem) se tvoří oxidy, díky kterým se aktivuje mechanické opotřebení. Tyto dva procesy spolu úzce souvisí a ovlivňují pevnostní charakteristiky sestav. Fenomén vztekání zkoumali vědci již více než století, ale jeho předpověď je stále špatně rozvinutá.

Popis

Otěrová koroze je jednou z odrůd spontánního ničení kovu. K tomuto procesu dochází na rozhraní těsně dotýkajících se párů kov-kov nebo kov-nekov. Jeho charakteristickým rysem je přítomnost oscilačních pohybů malé amplitudy. Otěrová koroze postihuje nejen uhlíkové oceli, ale také korozivzdorné oceli.

Pro výskyt tohoto jevu stačí cyklická amplituda pouhých 0,025 mikronů. Jeho maximální hodnota může být 200-300 mikronů. Navenek se destrukce projevuje výskytem malých vředů, tření, slzení,barevné skvrny, práškové usazeniny na kontaktním povrchu.

Oxidové korozní produkty ocelových dílů mají různou barvu – od načervenalé po tmavě hnědou. Záleží na značce materiálu a provozních podmínkách. Nemohou opustit kontaktní plochu kvůli malé amplitudě kmitů vzájemného pohybu ploch, v důsledku čehož se zvyšuje jejich abrazivní účinek.

Nejnegativnějším důsledkem tohoto jevu je únavové selhání dílů. Schopnost vnímat cyklické zatížení v uzlech je snížena až 5krát.

Funkce nošení

Otěrová koroze má následující rozdíly od jiných typů opotřebení:

• Kovové poškození vzniká při vratném pohybu.
• Lokalizace poškození – pouze v oblasti kontaktu dílů.
• Nízká cestovní rychlost v třecí dvojici.
• K destrukci oxidových filmů dochází hlavně v důsledku tangenciálních (tangenciálních) sil.
• Protržení svařovacích můstků při tuhnutí povrchů vede k oddělování atomů a vzniku únavových trhlin.
• Utržené kovové částice rychle oxidují na vzduchu.
• Korozní produkty se aktivně podílejí na dalším procesu opotřebení.

Příčiny a mechanismus jevu

Zjednodušeně lze proces třecí koroze znázornit následovně:

• Posouvejte a deformujte povrchy.
• Oxidace kovů.
• Zničení oxidufilmy.
• Objevení čistého kovu.
• Jeho sevření s kontaktní plochou.
• Zničení uchopovacích mostů.
• Zvýšená koncentrace kyslíku v otevřených prostorách.
• Opakování korozního cyklu, postupný nárůst kaveren.

V důsledku abrazivního působení uvolňovaných částic se také zvyšuje teplota v kontaktní zóně (v některých případech až na 700 °C). Vytvoří se bílá vrstva sestávající z pozměněných kovových struktur.

Byly identifikovány následující hlavní příčiny koroze třením:

• Dynamické zatížení s nízkou amplitudou v pevných připojeních.
• Agresivní vnější prostředí.
• Teplotní faktor.

Povaha procesu koroze závisí na tom, v jaké fázi se nachází. V počáteční fázi byla zaznamenána převaha oxidačních reakcí v důsledku elektrochemické interakce. Tento proces je zpomalen použitím chemických kompozic, které oslabují působení agresivního prostředí. Jaké jsou inhibitory koroze, probereme níže.

Napjatý stav materiálu má tři složky - tlakovou sílu směřující kolmo ke kontaktní ploše, střídavá smyková napětí a třecí sílu. Opotřebení při třecí korozi má charakter únavového porušení. Malé praskliny se časem spojí a kusy kovu se odlomí.

Stavební uzly

Korozní charakteristika montážních jednotek,nominálně nemovitý. Nejčastěji je destrukce kovu pozorována u následujících typů spojů:

• Šroubované.
• Nýtování.
• Slotted.
• Kontaktujte elektro.
• Hrad.
• Zubý Hirths.
• Flanged.
• Stlačený spoj (ložiska, kotouče, kola, spojky hřídele, nápravy a náboje kol).
• Pérové dosedací plochy a další.

Otěrová koroze šroubových spojů je způsobena opotřebením závitové části a výskytem netěsností v mezeře. To je usnadněno snížením utažení během provozu, samovolným odšroubováním spojů v důsledku vibračního zatížení. Zvýšení utahovacího momentu však není zárukou snížení třecí koroze, protože v tomto případě může dojít k odporovému svaření povrchů. V důsledku toho bude práce závitového spoje probíhat za nepříznivých podmínek tahového napětí.

Intenzita zlomeniny

Rychlost třecí koroze závisí na několika desítkách faktorů. Nejdůležitější jsou:

• Okolní atmosféra (koroze probíhá na vzduchu rychleji). Tento jev je také pozorován ve vakuu, dusíku a heliu.
• Amplituda a frekvence oscilačních pohybů (rychlost tření). Vztah mezi četností zlomů a amplitudou je téměř lineární.
• Tlak (zatížení) v kontaktní zóně a další provozní podmínky. Se značným zatížením se hloubka poškození zvyšuje.
• Tvrdost obecného kovu a ochranných povlaků dílů, drsnost kontaktupovrchy.
• Technologické faktory (způsob získání obrobku, zbytková napětí, přesnost obrábění a tuhost sestavené sestavy).
• Vlastnosti oxidových produktů vznikajících opotřebením.
• Teplota. Ve většině případů jeho záporné hodnoty přispívají k vyšší žíravosti. Kladné teploty příznivě ovlivňují výkon jednotky pouze do určité kritické hodnoty. Při přehřátí se rychlost ničení zvyšuje.
• Otěruvzdornost výrobků proti opotřebení.

Metody boje

Ideální způsoby, jak se s tímto fenoménem vypořádat, neexistují. Pro jeho snížení jsou přijata následující opatření:

• Snížení relativního posunutí zvýšením třecích sil. Zvyšování drsnosti, tlaku nebo změna konfigurace dílů. První metoda je nejúčinnější, pokud je jedním z prvků nekov. Tření lze také zvýšit galvanickým pokovováním mědí, cínem nebo kadmiem.
• Pokud není možné eliminovat vibrace, je vyžadována obrácená metoda – snížení třecí síly použitím fosfátových, olověných nebo indiových povlaků a také přidáním maziv. V rámci posledně jmenovaného se doporučuje používat přísady inhibitorů koroze. Tato metoda přenese snímek do přechodného prostředí.
• Zvýšení tvrdosti jednoho z dílů (tepelné zpracování, mechanické kalení). Toto opatření snižuje vzájemnou adhezispárované povrchy a snížení opotřebení.

Maziva na bázi oleje a tuku účinně snižují opotřebení kontaktů. Nejčastěji se používají jejich konzistentní typy - látky, které jsou při teplotě 25 °C hustým, mastným materiálem. Fosfátové a anodické kovové povlaky přispívají k jeho udržení na površích.

Co jsou inhibitory koroze

V případě zničení materiálu typem opotřebení třením se používají hlavně inhibitory kontaktního typu. Zpomalují korozi v agresivním prostředí a princip jejich působení je založen na tvorbě těžko rozpustných sloučenin s kovovými ionty.

Kontaktní inhibitory zahrnují chromany, dusitany, benzoáty, fosfáty a další sloučeniny. Vyplnění mezery plastovými materiály mezi protilehlými díly je nejen chrání před korozí, ale také podporuje utěsnění. Kontaktní inhibitory zahrnují kompozice "Vital", SIM, M-1 a další. Seznam inhibitorů a doporučení pro jejich použití lze nalézt v GOST 9.014-78.