фреттинг что это такое
Коррозией является самопроизвольный и неизбежный процесс разрушения металла в окружающей или агрессивной среде. Обычно она ассоциируется с ржавчиной. Ржавчина является продуктов коррозийных процессов, чаще всего бурого цвета, рыхлая по структуре.
Рассмотрим коррозию по видам протекания:
Коррозия при трении
Наиболее опасным разрушения по виду протекания, является коррозия при трении, или фреттинг-коррозия.
Фреттинг коррозия происходит, когда два элемента начинают перемещаться относительно друг друга с малой амплитудой, на участках их соприкосновения образуются повреждения, истирается защитная пленка материала, а продукты износа не могу покинуть участок воздействия. Это приводит к концентрации напряжений на данном участке. Такой процесс может протекать в различных средах: атмосферной, вакууме, агрессивной, водной и т.п.
Продукты фреттинг реакции имеют цвет схожий с ржавчиной: от светлых коричневых наслоений, до темно-коричневых. Цвет будет зависеть от вида материала, влажности и степени разрушения.
Коррозия трения протекает стремительно в атмосферных условиях, так как при нарушении защитной пленки, воздух реагирует с металлом, в процессе реакции разъедается верхний слой материала, воздух попадает все глубже и реакция также углубляется.
Фреттинг-коррозии подвержены любые металлические элементы, в которых происходят колебательные движения, вибрационные, вращательные – это заклепочные соединения, вместе движущиеся валы, болтовые, рессоры, пружины, замковые, муфты, шестерни, подшипники, шлицевые, шпоночные, канаты из металла и т.д.
Данный коррозийный процесс возникает при соприкосновении металла и неметалла, в роли которого может выступать пластмасса, резина и другие изделия, которые используются в качестве прокладок и являются твердыми.
Фреттинг-коррозия проявляется в виде образования пятен, мелких язв, налета и рыхлостей на поверхности изделия. Данный вид разрушения приводит к усталостному разрушению материала и его растрескиванию, что приводит к аварийным ситуациям в работе объекта.
Внимание! Наша компания производит антикоррозийную защиту металлоконструкций любой сложности: трубопроводы, резервуары, силосы.
Предупреждение появления фреттинг-коррозии
Есть несколько путей, как предотвратить быстрое возникновение фреттингов:
Также для предупреждения появления разрушений материала данного вида, элементы, которые будут подвержены трению-скольжению, необходимо проектировать заведомо из более устойчивых к данному процессу материалов. Так, лучше не проектировать изделий из двух твердых или двух мягких металлов, а совмещать твердый и мягкий, так как давно доказано, что при работе одноименных металлов, разрушения появляются раньше и прогрессируют быстрее. Плюс использования мягкого в сочетании с твердым материалом в том, что мягкий в процессе трения может течь, а не тереться, а это уменьшает разрушение верхней поверхности элемента.
Особенности
Можно выделить несколько отличительных черт фреттинг-коррозии:
Последствия фреттингового износа
В местах конструкций или изделий, где произошло фреттинговое разрушение, начинают концентрироваться напряжения, это, в свою очередь, уменьшает предел выносливости объекта. В тоже время, стоит отметить, что, при удалении, образовавшихся продуктов реакции, уменьшается рабочая площадь материала, а это приводит к ослаблению конструкции и потере ее рабочих характеристик.
Заключение
Таким образом, коррозию от трения необходимо предупреждать еще на этапе производства определенной детали, делать ее из более устойчивого материала, серьезно подходить к выбору смазок и прокладок для соединений. Также необходимо проверять работающие на трение элементы для преждевременной их замены или проведения антикоррозийной защиты.
Фреттинг
Смотреть что такое «Фреттинг» в других словарях:
фреттинг-коррозия — фреттинг коррозия: Физико химический процесс, разновидность коррозии металла в местах контакта плотно сжатых или катящихся одна по другой деталей, если в результате деформации их поверхностей возникают микроскопические смещения сдвига в условиях… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Фреттинг-коррозия — коррозия при минимальном повторяющемся (локальном) перемещении двух поверхностей относительно друг друга в условиях воздействия коррозионной среды. Фреттинг коррозии подвержены болтовые соединения, посадочные поверхности подшипников качения,… … Википедия
фреттинг-коррозия — фреттинг коррозия, фреттинг коррозии … Орфографический словарь-справочник
фреттинг-коррозия — сущ., кол во синонимов: 2 • коррозия (10) • фретинг коррозия (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
фреттинг-коррозия — Коррозия при колебательном перемещении двух поверхностей относительно друг друга в условиях воздействия коррозионной среды. [ГОСТ 5272 68] Тематики коррозия металлов … Справочник технического переводчика
Фреттинг-коррозия — – коррозия при колебательном перемещении двух поверхностей относительно друг друга в условиях воздействия коррозионной среды. [ГОСТ 5272 68] Рубрика термина: Виды коррозии Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Фреттинг-коррозия — Fretting corrosion Фреттинг коррозия. (1) Ускоренное изнашивание при трении между соприкасающимися поверхностями как результат коррозии и небольшого колебательного движения между двумя поверхностями. (2) Фреттинг, в котором доминирует химическая… … Словарь металлургических терминов
фреттинг-коррозия — trinties korozija statusas T sritis chemija apibrėžtis Agresyvios aplinkos ir trinties sukelta korozija. atitikmenys: angl. fretting corrosion rus. коррозия при трении; фреттинг коррозия … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Фреттинг-коррозия — см. в ст. Коррозия металлов … Большая советская энциклопедия
ФРЕТТИНГ-КОРРОЗИЯ — коррозионномех. разрушение ме таллич. конструкций в местах проскальзывания плотно пригнанных (прижатых друг к другу) деталей при колебаниях с малой амплитудой, вращениях, вибрациях. Ф. к. наблюдается при разл. прессовых посадках на вращающихся… … Химическая энциклопедия
Что такое фреттинг коррозия
Фреттинг-коррозия – это распространенное явление, которое потенциально может привести к тому, что металл потеряет свои характеристики и постепенно будет разрушен. Именно процесс ржавения приводит к тому, что различные детали и металлоконструкции теряют свои эксплуатационные возможности.
В этой статье мы расскажем о том, какими факторами вызывается фреттинг коррозия, как она протекает и какими способами можно увеличить степень защищенности материала от потенциальных повреждений.
Процесс коррозии при трении и его важные особенности
Коррозия при трении – это достаточно опасный процесс, который сильно распространен в различных промышленных областях.
Фреттинг коррозия начинается в том случае, когда две детали постоянно соприкасаются друг с другом и возникает сильное трение. Главное условие – небольшая амплитуда колебаний. Даже если материал был оцинкован или на него нанесено полимерное покрытие, защитная пленка начинает стираться – это стимулирует процесс контакта материала с катализатором окисления.
Когда материал оказывается затронут трением, на небольшом участке начинает скапливаться механическое напряжение. Главная особенность в том, что процесс может протекать в различных средах, в том числе, вакуумной, атмосферной, водной и с высокой степенью агрессивности.
Когда протекает фреттинговая коррозия, на поверхности материала появляется рыжий налет. При этом поражение оказывается очень стремительным, быстро распространяется по поверхности. Процесс может захватывать обе детали, которые в процессе использования соприкасаются друг с другом.
Если рассматривать элементы, которые чаще всего оказываются подвержены коррозии, можно занести в список все виды стальных элементов. Процесс может развиваться во всех областях вне зависимости от того, какие именно нагрузки воздействуют в процессе.
Среди основных видов нагрузок, которые могут стимулировать развитие фреттинга, есть такие, как:
При этом, постепенно от ржавчины могут повреждаться многие детали, такие, как муфты, шестерни, подшипники, металлические канаты и многое другое.
Коррозия может проявляться как при контакте металлов, так и металла с неметаллом. При этом металл может повреждаться от соприкосновения с резиной, пластиком и многими другими изделиями.
В отличие от межкристаллитной коррозии, фреттинговую можно достаточно быстро определить. Она начинает появляться на поверхности.
Среди основных признаков:
Как только вы заметите признаки такого процесса, необходимо использовать один из методов снижения износа при фреттинг коррозии. Если на ранней стадии предпринять все нужные действия, можно обезопасить деталь от разрушения и потери эксплуатационных характеристик.
Как не допустить развития фреттинг-коррозии
Чтобы не допустить постепенного появления и стремительного протекания такого процесса, нужно использовать несколько основных способов:
Так как далеко не всегда удается предотвратить возникновение ржавчины, нужно четко знать, в каких узлах возникает фреттинг коррозия. Проще изначально спроектировать конструкцию так, чтобы в ней не было мест соприкосновения различных деталей. Так получится значительно увеличить длительность безремонтного использования и общий уровень защиты.
Главные особенности и последствия фреттинг-коррозии
Существует сразу несколько основных отличительных черт фреттинг-коррозии, которые характеризуют процесс. К ним относятся такие, как:
При этом важно также обратить внимание и на то, какие последствия появляются после фреттингового разрушения. В месте поражения начинает скапливаться напряжение. Со стороны процесс проявляет себя коричневым налетом, пятнами, язвами на металле.
Фреттинг-коррозия
Фреттинг-коррозия – коррозионное разрушение на границе раздела двух тел, контактирующих друг с другом. Эти поверхности, находясь под воздействием коррозионной среды, двигаются (скользят) относительно друг друга. Т.е. фреттинг-коррозия – коррозия при трении. Чаще всего скольжение имеет колебательный характер, а объекты испытывают дополнительную достаточно большую нагрузку.
Фреттинг-коррозия может наблюдаться при контакте двух металлических материалов, либо же металла и неметалла (резины, пластмассы, которые могут служить прокладочным материалом).
Фреттинг-коррозии подвергаются: прижатые друг другу детали, на которые воздействуют колебательные, вращательные, вибрационные напряжения. К ним можно отнести болтовые, шпоночные, заклепочные, шлицевые соединения, контактирующие части подшипников, металлический канат, соприкасающиеся движущиеся валы и многое другое. Фреттинг – механический износ металла при движениях небольшой амплитуды. Совмещение механического износа и воздействия коррозионно активной среды и дает нам фреттинг-коррозию.
Под воздействием окружающей коррозионной среды на поверхности металла образуется оксидная пленка (продукты коррозии). При трении эта пленка механически разрушается. Так как при фреттинг-коррозии взаимодействующие поверхности не разъединяются, то разрушенные продукты коррозии так и остаются между ними (в некоторых случаях вытесняются), в дальнейшем материалы истираются быстрее, а фреттинг-коррозия протекает интенсивнее. Разрушение защитной пленки может быть причиной дальнейшего протекания коррозии, обусловленной работой концентрационного элемента, или же вызвать контактную коррозию. Превращение поверхности металла в оксид приводит к неисправностям, забиванию системы продуктами коррозии, заеданию и сбоя работы механизма.
При протекании фреттинг-коррозии поверхность металла обесцвечивается, а при воздействии колебательных напряжений на ней образуются язвы, в которых в дальнейшем зарождаются усталостные трещины.
Скорость фреттинг-коррозии зависит от природы используемых металлов (материалов), температуры, состава коррозионной среды и действующих нагрузок.
Во время трения происходит нагрев металла, что дополнительно усиливает фреттинг-коррозию, особенно в условиях отсутствия на поверхности смазки.
Фреттинг-коррозия протекает не по электрохимическому механизму. Важнейшим фактором является приложенная нагрузка, в результате которой происходит усиленное питтингообразование на контактирующих поверхностях. При колебательном скольжении (трении) образовавшиеся окислы не могут быть удалены с контактирующей поверхности. Это приводит к увеличению напряжения между контактирующими деталями и фреттинг-коррозия в местах скопления окислов проходит намного интенсивнее.
Защита изделий от фреттинг-коррозии
Правильный подбор материалов. Целесообразно для предотвращения возникновения фреттинг-коррозии сочетать мягкие металлы с твердыми. Доказано, что при скольжении стальной поверхности о стальную разрушение намного больше, чем скольжении стали о сталь, покрытую свинцом. Даже при больших нагрузках мягкий металл предотвращает контакт с окружающей средой. Разрушение также уменьшается из-за того, что более мягкий металл может при срезе «течь», а не тереться.
Для контакта со стальной поверхностью рекомендовано использовать сталь, покрытую оловом, индием, кадмием, свинцом, серебром.
Применение смазок для предотвращения фреттинг-коррозии. Эффективный метод, часто используемый в условиях небольших нагрузок. Поверхность предварительно подвергают фосфатированию. Полученную пористую пленку обрабатывают смазкой низкой вязкости, которая проникает глубоко в поры и благодаря этому достаточно долго остается на изделии. Недостатком этого метода можно считать то, что это все-таки временная защита, смазка рано или поздно удаляется в результате скольжения.
Проектирование контактирующих поверхностей с устранением скольжения. Эффективно, но достигнуть достаточно тяжело.
Применение специальных покрытий. Для предотвращения контакта поверхности раздела с воздухом.
Применение материалов с низким коэффициентом трения и прокладок. Такие материалы используют только при маленьких нагрузках в связи с их небольшой прочностью. Резина, например, амортизирует колебания и предотвращает скольжение.
Применение кобальтовых сплавов. Дает положительный эффект только в присутствии воды.
Фреттинг-коррозия и методы борьбы с ней
На тему: «Фреттинг-коррозия и методы борьбы с ней»
Для ускорения технического прогресса необходимо развивать выпуск экономичных, надежных и долговечных машин, повышать уровень их конструирования и совершенствовать технологию производства. Одной из первоочередных задач является обеспечение высокой надежности и долговечности тех наиболее распространенных типов узлов, в которых конструктивно предусмотрено сопряжение деталей. Недостаточная контактная прочность последних, определяющая в большинстве случаев прочность узла, снижает эксплуатационную надежность и долговечность машин, приборов и аппаратов.
Как известно, ресурс работы ответственных узлов зачастую ограничивается преждевременным износом или разрушением контактирующих деталей в результате развития особого вида повреждения поверхности, получившего название фреттинг-коррозии и возникающего на контактирующих металлических поверхностях при относительном колебательном движении. Такое движение может вызываться вибрациями, возвратно-поступательным перемещением, периодическим изгибом или скручиванием сопряженных деталей. Относительное перемещение поверхностей может быть очень малым, тем не менее оно является достаточным для возникновения фреттинг-коррозии.
При фреттинг-коррозии значительно ухудшается качество поверхностей деталей, а это может привести к существенному снижению их усталостной прочности. До сих пор при оценке усталостной прочности конструкторы практически не учитывают влияние этого фактора. Однако эксперименты показывают, что под влиянием фреттниг-коррозии усталостная прочность может понизиться в несколько раз.
Вследствие интенсивного износа контактирующих поверхностей при фреттниг-коррозии детали часто теряют размеры и допуски. Трудно преувеличить масштабы выхода из строя машин и механизмов по причине фреттинг-коррозии и наносимый ею экономический ущерб.
В связи с увеличением в современных конструкциях нагрузок, рабочих скоростей и уменьшением допусков глубокое изучение причин возникновения фреттинг-коррозии и изыскание эффективных мер борьбы с ней обрело большое народно-хозяйственное значение для современного машиностроения.
Определение и терминология
Термин фреттинг-коррозия впервые ввел Томлинсон для обозначения той разновидности повреждения повреждения, которая появляется на стальных поверхностях. С тех пор это выражение использовалось наиболее широко. Автор предпочитает следующее обозначение фреттинг-коррозии: разновидность повреждений, которые возникают, когда две поверхности, соприкасающиеся и номинально неподвижные по отношению друг к другу, испытывают небольшое периодическое относительное движение. Тогда фреттинг определяется как «действие, в результате которого возникает повреждение от фреттинга или фреттинг-коррозии», т.е. фреттинг – это колебательное относительное движение (обычно тангенциальное), которое может иметь место между контактирующими поверхностями. Относительное движение обычно называют проскальзыванием.
Фреттинг – это явление износа между двумя поверхностями, имеющими колебательное относительное движение малой амплитуды. Термин фреттинг часто используют в широком смысле, включая фреттинг-коррозию. Такое использование не рекомендуется.
Фреттинг-коррозия – это разновидность фреттинга, когда преобладает химическая реакция. Фреттинг-коррозию часто характеризуют отделением частиц и последующим образованием окислов, которые часто являются абразивными, способными увеличивать износ. Фреттинг-коррозия может приводить к образованию других продуктов химической реакции, которые не могут быть абразивными.
Предпочтительно использовать термин «фреттинг» для обозначения действий по следующим причинам:
1) это действие, как можно себе представить, может происходить без появления какого-либо повреждения (т.е. без явления изнашивания) так же, как работа в условиях усталости (т.е. циклическое нагружение) может происходить без появления усталостного разрушения;
2) термин «фреттинг-усталость» может тогда означать совместное действие фреттинга и усталости, при котором действительное повреждение от износа незначительно;
3) термины «повреждение от фреттинга» и «фреттинг-износ» описывают результаты действия фреттинга;
4) термин «фреттинг-коррозия» обозначает разновидность повреждения от фреттинга, когда образовавшиеся продукты разрушения являются результатом химических реакций между составляющими поверхности и окружающей среды.
Характеристика повреждений деталей машин при фреттинг-коррозии
Имеющиеся экспериментальные данные по фреттинг-коррозии не исчерпывают всего многообразия проявлений этого вида поверхностного разрушения. В большистве опубликованных работ рассматривается влияние внешних механических факторов на интенсивность развития фреттинг-коррозии. Однако наиболее полную информацию для установления механизма этого явления можно получить, исследуя структурные изменения поверхностных слоев, природу образующихся окислов и так далее. С этой целью и был проведен комплексный анализ структурного состояния поверхностей и поверхностных слоев ряда деталей, которые в процессе эксплуатации подвержены вибрации и имеют характерные повреждения в результате развития фреттинг-коррозии. При проведении исследований применяли металлоконструктурный, электронномикроскопический, рентгеноструктурный анализ, а также изучали микрогеометрию поверхности и микротвердость поверхностных слоев.
Проведенный анализ показал, что на участках поверхностей, поврежденных фреттинг-коррозией, протекают схватывание, абразивное разрушение, усталостные процессы, сопровождающиеся окислением и коррозией. Причем в зависимости от условий нагружения, свойств материалов и окружающей среды один из перечисленных процессов является преимущественным и оказывает существенное влияние на долговечность работы соединения.
Схватывание как ведущий процесс при фреттинг-коррозии встречается в прессовых, болтовых, заклепочных и других соединениях, к которым вследстие действия больших контактных нагрузок затруднен доступ окружающей среды. В этом случае вступают в контакт ювенильные участки поверхности, что приводит к схватыванию и взаимному переносу металла.
Рассмотрим преимущественное развитие процессов схватывания на примере узла соединения главного и прицепного шатуна поршневого двигателя. В этом узле сопряжены главный шатун (рис. 1, а) и палец прицепного шатуна (рис. 1, б), посадка прессовая. Детали изготовлены из термообработанных перлитных сталей соответсвенно 40ХНМА и 38ХМЮА. Внутренняя поверхность проушины главного шатуна хромирована, палец прицепного шатуна азотирован. Посадочный поясок покрыт слоем латуни. Узел работает при температуре 100-200 °С. Относительное перемещение сопряженных деталей может достигать 15-30 мкм.
Рис. 1. Проушина (а) и палец шатуна (б) двигателя, поврежденные фреттинг-коррозией
Под действием высоких удельных нагрузок в поверхностных слоях контактирующих участков протекает интенсивная пластическая деформация. Электронномикроскопический анализ позволил обнаружить наличие сложного рабочего рельефа поверхностей контакта, образовавшегося в результате их деформирования.
Пластические деформации способствуют схватыванию ювенильных участков поверхности. При динамических нагрузках во время работы соединения происходит разрушение узлов схватывания, что приводит к глубоким вырывам металла и налипанию одного металла на другой. Вырывы и наросты становятся концентраторами напряжений, снижающими долговечность работы соединения. В нашем случае разрушение, в основном, происходит по хромированной поверхности главного шатуна, имеющей меньшее значение ударной вязкости.
Если разрушение поверхностей на первых этапах работы имеет локальный характер, то в дальнейшем при благоприятных условиях оно распространяется по большой поверхности (рис. 2, а). Окислительные процессы в этом случае несколько затормаживаются вследствие затруднительного доступа воздуха в зону контакта.
Преимущественное усталостно-коррозионное повреждение поверхности большей частью обнаруживается на шлицевых соединениях, сопряжениях с легкоходовой, скользящей и легкопрессовой посадками и на некоторых других. Пример повреждения шлицевого соединения показан на рисунке 2.
Рисунок 2. Участки поверхностей деталей, поврежденные фреттинг-коррозией: а, г – схватывание; б, д – усталостно-коррозионное разрушение; в, е – абразивное разрушение
В результате действия внешней нагрузки и возможного микроперемещения поверхностей происходит пластическая деформация материала, которая интенсифицирует коррозионные процессы на контакте. Причем преимущественная коррозия поверхности происходит в складках деформационного рельефа.
В связи с предеформированием материала в поверхностных слоях начинают развиваться усталостные явления, сопровождающиеся образованием микротрещин. Срастание микротрещин приводит к отколу частиц металла, упрочненных пластической деформацией. На этапе наблюдается упрочнение и разупрочнение поверхностных слоев, о чем свидетельствует немонотонное изменение микротвердости по глубине. Развитие усталостных процессов, сопровождающихся интенсивным окислением и коррозией, приводит к прогрессирующему разрушению поверхностного слоя. При усталостно-коррозионных процессах глубина повреждения может достигать 0.2-0.4 мм. Усталостно-коррозионное повреждение поверхности чаще всего приводит к усталостному разрушению деталей. Это можно объяснить тем, что и фреттинг-коррозия и усталость, как правило, имеют одну и ту же причину возникновения.
В конструкциях часто встречаются соединения стальных поверхностей в сопряжении с корпусами, изготовленными из алюминиевых сплавов. В этих случаях при знакопеременных нагрузках ведущим видом повреждения обычно становится абразивный (рис. 2, в).
На начальных стадиях возникают процессы схватывания с последующим окислением продуктов износа. Окислившиеся продукты износа алюминиевого сплава ( ) имеют высокую твердость. Скопление большого количества окислов приводит к деформации поверхностных слоев абразивными частицами, срезанию микрообъемов металла и окисных пленок. Шаржированные на поверхности частицы корунда образуют царапины и борозды различной величины. Существенным показателем абразивного разрушения при фреттинг-коррозии можно считать характер микрорельефа поверхностей контакта. Контакитрующие поверхности уже через небольшой промежуток времени работы становятся шероховатыми, имеют спецефические следы воздействия продуктов износа. Пластическая деформация поверхности абразивными частицами носит, в основном, локальный характер. Глубина повреждения при абразивном действии частиц обычно невелика и может достигать нескольких сотых долей миллиметра.
Фреттинг-коррозия обладает рядом отличительных особенностей по сравнению с другими видами разрушения поверхностей:
1) скорость относительного перемещения контактирующих поверхностей при фреттинг-коррозии мала по сравнению со скоростями при обычном трении скольжения;
2) малая амплитуда смещений затрудняет удаление продуктов износа из зоны контакта;
3) процесс фреттинг-коррозии отличается большой интенсивностью разрушения по сравнению с другими видами изнашивания поверхностей, причем, если присутствие кислорода может уменьшать износ при обычном трении скольжения, то в условиях фреттинг-коррозии кислород углубляет повреждения;
4) продуктами фреттинг-коррозии металлов являются, в основном, их окислы.
Чаще всего фреттинг коррозия развивается при различных прессовых посадках на вращающихся валах, в местах посадки лопаток турбин, в шлицевых, шпоночных, болтовых и заклепочных соединениях. Фреттинг-коррозии подвержены канаты и канатные шкивы, контактные поверхности подшипников качения, передающих нагрузки в отсутствии качения, контактные поверхности рессор и пружин, клапанов и толкателей, кулачковых механизмов и т.п.
Методы предотвращения фреттинг-коррозии
Сложная взаимосвязь процессов фреттинг-коррозии и недостаточная изученность их природы, влияние большого числа факторов, определяющих активность этих процессов в каждом конкретном случае, затрудняет разработку методов защиты. Имеющиеся в различных источниках данные свиделеьствуют о том, что борьба с этим видом разрушения возможна различными путями: подбором соответствующих пар контактирующих материалов, использованием различных гальванических и диффузионных покрытий, применением жидких и твердых смазок, неметаллических прокладок и покрытий и т.д.
А. Бартель делает попытку систематизировать разнообразные меры по предупреждению фреттинг-коррозии, выделяя их в четыре основные группы: конструктивные, механические, подбор материалов, монтажные и производственные.
В качестве конструктивных возможностей для борьбы с фреттинг-коррозией рекомендуется применять бесконтактные лабиринтные уплотнения, вместо цилиндрической посадочной поверхности – шарообразную, трению скольжения предпочитать трение качения, плотно подгонять призматические и сегментные шпонки и т.д.
Предупреждение фреттинг-коррозии «механическим» путем обеспечивается созданием хорошей напряженной посадкой. Посадочные места должны предварительно подвергаться дробеструйной обработке.
При транспортировке машин и механизмов необходимо использовать транспортные предохранители. В тяжело нагруженных узлах рекомендуется применить смазку под давлением, как это показано на примере сферической опоры шасси железнодорожного вагона (рис. 3) и т.д.
Широкие возможности для предупреждения фреттинг-коррозии дает третья группа мероприятий – подбор пар материалов, слабо восприимчивых к фреттинг-коррозии, и физико-химическая модификация контактирующих поверхностей. Так, очень твердые материалы (например, с высоким содержанием карбидов) обладают повышенной способностью противостоять фреттинг-коррозии. Положительный эффект дает применение коррозионноустойчивых сталей, а также нанесение плазменных покрытий. Также следует уделить внимание специальной обработке контактирующих поверхностей. Так, азотирование с дополнительным нанесением порошка дисульфида молибдена, нанесение гальванического слоя хрома, обработка поверхности пескострыйным методом с последующим нанесением металлической пыли свинцовистой бронзы, покрытие из неметаллических материалов дают возможность успешно бороться с фреттинг-коррозией.
К четвертой группе отнесены такие монтажные и производстенные мероприятия, как тщательная подгонка сопряжений, посадка подшипников скольжения и шарикоподшипников с натягом и т.д. Для восстановления поверхностей, сильно подверженных фреттинг-коррозией, рекомендуется использовать наплавку молибдена, а для менее поврежденных – расплавленную массу дисульфида молибдена.
Выбор метода предупреждения фреттинг-коррозии следует проводить с учетом конкретных условий работы сопряжения и предъявляемых к нему требований. Так, Е.Л. Нюрнберг предотвратил фреттинг-коррозию устранением относительного перемещения контактирующих поверхностей в соединении подшипников качения и зубчатых колес с валом путем увеличения удельной нагрузки на сопряженные поверхности. Это было достигнуто применением специальных втулок (разъемных и с нарезанной резьбой) и горячей посадкой при монтаже соединения.
Обычные смазки, а также смазки с примесью графита или дисульфида молибдена использовано в качестве метода борьбы с фреттинг-коррозией. Правда, этот метод полностью не устраняет фреттинг-коррозию, но значительно снижает ее интенсивность.
Третий метод, предложенный Е.Л. Нюрнбергером, основан на использовании коррозионноустойчивых материалов. Применение таких материалов как тефлон и резина в соединении «вал – втулка» позволяет иногда полностью устранить фреттинг-коррозию. Тефлоновую пленку напыляют на вал, затем вал подвергают термической обработке и перед сборкой покрывают обычной консистентной смазкой. Кроме рассмотренных методов предлагается использовать различные демпфирующие устройства для гашения вибрации.
Р.Б. Уотерхауз рекомендует для устранения относительного перемещения контактирующих поверхностей уменьшать тангенциальные силы или увеличивать силы трения. Для увеличения силы трения представляются две возможности. Там, где позволяет конструкция, наиболее простым и эффективным методом является увеличение нормальной нагрузки. Второй метод – увеличение коэффициента трения нанесенным на поверхности гальваническим путем слоя меди, олова.
Однако при применении этих методов необходимо учесть, что если нагрузка и коэффициент трения будут увеличены в недостаточной степени, то это может привести к интенсификации повреждения.
Уменьшение тангенциальной силы может быть достигнуто покрытием из материала, обладающего низким модулем упругости. В этом случае необходимо, чтобы амплитуда скольжения не достигала предельной величины.
К.Е. Филлипс считает, что нецелесообразно идти по пути предотвращения относительного перемещения сопряженных поверхностей, так как даже небольшая деформация в пределах упругости может быть достаточной для возникновения фреттинг-коррозии. Большие возможности в борьбе с фреттинг-коррозией автор видит в применении смазки, считается, что во многих случаях обильная смазка является достаточным средством защиты. Кроме того, отмечается, что внутреннее напряжения сжатия замедляют развитие фреттинг-коррозии; упрочнение накаткой, дробеструйная обработка, азотирование и цементирование также затрудняют появление фреттинг-коррозии.
В.Ю. Вахтель для повышения усталостной прочности деталей, работающих в условиях фреттинг-коррозии, предложил эффективный метод уменьшения концентрации напряжений, заключающийся в нанесении сетки канавок определенной глубины на поверхность, которую необходимо защитить от разрушения. Проверка этого метода, проведенная на болтовом соединении, показала, что долговечность соединения в условиях фреттинг-коррозии увеличилась в три раза.
В ряде работ проводилось систематическое исследование антифреттинговых свойств жидких и твердых смазок.
А.С. Ахматов с сотрудниками при изыскании мер по предупреждению фреттинг-коррозии в совмещенных подшипниковых опорах турбохолодильников показали, что любой вид смазки уменьшает скорость развития фреттинг-коррозии, причем масла, обладающие высокой прочностью граничной пленки и большой склонностью к адгезии с поверхностью материала, наиболее эффективны.
Н.А. Скарлетт также исследовал антифреттинговые свойства различных смазок. Испытанию на специальной установке подверглись 32 смазки, отличающиеся по вязкости и противоизносным присадкам. Большинство испытанных консистентных смазок показали плохие антифреттинговые свойства. Для борьбы с фреттинг-коррозией рекомендованы консистентные смазки на литиевой и кальциевой основе с содержанием полярных присадок.
Из всего многообразия перечисленных апробированных средст предотвращения фреттинг-коррозии можно сделать вывод, что универсального метода защиты от этого вида разрушения контактирующих поверхностей не существует. Большинство предложенных методов разработаны для частных случаев с конкретными условиями работы конструкции, в зависимости от которых один и тот же метод может давать совершенно противоположные результаты.
Необходимость осуществления мероприятий по защите от фреттинг-коррозии диктуется тем обстоятельством, что потери от коррозии приносят чрезвычайно большой ущерб. По имеющимся данным, около 10% ежегодной добычи металла расходуется на покрытие безвозвратных потерь вследствие коррозии и последующего распыления. Основной ущерб от коррозии металла связан не только с потерей больших количеств металла, но и с порчей или выходом из строя самих контактирующих деталей, т. к. вследствие коррозии они теряют необходимую прочность, пластичность, герметичность, тепло- и электропроводность, отражательную способность и другие необходимые качества. К потерям, которые терпит народное хозяйство от коррозии, должны быть отнесены также громадные затраты на всякого рода защитные антикоррозионные мероприятия, ущерб от ухудшения качества выпускаемой продукции, выход из строя оборудования, аварий в производстве и так далее.
Защита от коррозии является одной из важнейших проблем, имеющей большое значение для народного хозяйства.
Фреттинг-коррозия является физико-химическим процессом, защита же от коррозии металлов – проблема химии в чистом виде.
Список использованных источников
1. Филимонов Г.Н., Балацкин Л.Т. Фретганг в соединениях судовых деталей. – Л., 1973.
2. Андреев И.Н. Коррозия металлов и их защита. – Казань., 1979.
3. Голего Н.Л., Алябьев АЛ., Шевеля В.В. Фретганг – коррозия металлов. – К., 1974
4. Уотерхауз Р.Б. Фретганг коррозия, пер. с англ. И.А. Степанов. – Л., 1976.