Corrosió per fretting: causes i prevenció

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

La corrosió per fretting es basa en processos físics i químics que tenen lloc a nivell molecular. En la primera etapa, predomina la destrucció electroquímica. A la zona de contacte dels metalls (o metall amb no metall), es formen òxids, a causa dels quals s'activa el desgast mecànic. Aquests dos processos estan estretament relacionats i afecten les característiques de resistència dels conjunts. El fenomen del fretting ha estat estudiat pels investigadors durant més d'un segle, però la seva predicció encara està poc desenvolupada.

Descripció

La corrosió per fretting és una de les varietats de destrucció espontània del metall. Aquest procés es produeix a la interfície dels parells metall-metall o metall-no metall en contacte estret. El seu tret característic és la presència de moviments oscil·latoris de poca amplitud. La corrosió per fretting no només afecta els acers al carboni, sinó també els acers resistents a la corrosió.

Per a l'aparició d'aquest fenomen, n'hi ha prou amb una amplitud cíclica de només 0,025 micres. El seu valor màxim pot ser de 200-300 micres. Externament, la destrucció es manifesta en l'aparició de petites úlceres, fregaments, llàgrimes,taques de colors, dipòsits en pols a la superfície de contacte.

Els productes de corrosió semblants a l'òxid de les peces d'acer tenen un color diferent: de vermellós a marró fosc. Depèn de la marca del material i de les condicions de funcionament. No poden sortir de la zona de contacte a causa de la petita amplitud d'oscil·lacions del moviment mutu de les superfícies, com a conseqüència de la qual cosa es millora el seu efecte abrasiu.

La conseqüència més negativa d'aquest fenomen és la fallada per fatiga de les peces. La capacitat de percebre càrregues cícliques als nodes es redueix fins a 5 vegades.

Funcions de desgast

La corrosió per fretting té les diferències següents amb altres tipus de desgast:

• El dany del metall es produeix en moviment alternatiu.
• Localització de danys: només a l'àrea de contacte de les peces.
• Baixa velocitat de desplaçament en parell de fregament.
• La destrucció de les pel·lícules d'òxid es produeix principalment a causa de forces tangencials (tangencials).
• La ruptura dels ponts de soldadura durant el muntatge de les superfícies provoca el despreniment d'àtoms i l'aparició d'esquerdes de fatiga.
• Les partícules de metall arrancades s'oxiden ràpidament a l'aire.
• Els productes de corrosió participen activament en el procés de desgast posterior.

Causes i mecanisme del fenomen

Simplement, el procés de corrosió per fretting es pot representar de la següent manera:

• Mou i deforma superfícies.
• Oxidació de metalls.
• Destrucció de l'òxidpel·lícules.
• Descobriment de metall pur.
• La seva adherència amb la superfície de contacte.
• Destrucció de ponts d'agafament.
• Augment de la concentració d'oxigen a les zones obertes.
• Repetició del cicle de corrosió, augment gradual de les cavernes.

Com a conseqüència de l'acció abrasiva de les partícules desprengudes, també augmenta la temperatura a la zona de contacte (en alguns casos fins a 700 °C). Es forma una capa blanca formada per estructures metàl·liques alterades.

S'identifiquen les següents causes principals de corrosió per fretting:

• Càrregues dinàmiques de baixa amplitud en connexions fixes.
• Entorn extern agressiu.
• Factor de temperatura.

La naturalesa del procés de corrosió depèn de l'etapa en què es trobi. En l'etapa inicial, es va registrar el predomini de les reaccions oxidatives degudes a la interacció electroquímica. Aquest procés es veu frenat per l'ús de composicions químiques que debiliten l'acció d'un medi agressiu. A continuació parlarem de quins inhibidors de corrosió hi ha.

L'estat de tensió del material té tres components: la força de compressió dirigida perpendicularment a la superfície de contacte, esforços de cisalla alternant i força de fricció. El desgast durant la corrosió per fretting té el caràcter de fallada per fatiga. Les petites esquerdes es fusionen amb el temps i es trenquen trossos de metall.

Nusos de construcció

Característica de corrosió per fretting de les unitats de muntatge,nominalment immòbil. Molt sovint, la destrucció del metall s'observa en els següents tipus d'articulacions:

• cargolat.
• Reblat.
• Slot.
• Contacteu amb l'electricitat.
• Castell.
• Hirths dentades.
• Brides.
• Ajust ajustat (coixinets, discs, rodes, acoblaments d'eixos, eixos i cubs de rodes).
• Superfícies de suport de la molla i altres.

La corrosió per fretting de les juntes cargolades és causada pel desgast de la part roscada i l'aparició de fuites a l'espai. Això es facilita per una disminució de l'estrenyiment durant l'operació, l'autodesenroscament de les juntes a causa de les càrregues de vibració. No obstant això, un augment del parell de tensió no és garantia de reducció de la corrosió per fretting, ja que en aquest cas es poden produir soldadures per resistència de les superfícies. Com a resultat, el treball de la connexió roscada es produirà en condicions desfavorables d'esforços de tracció.

Intensitat de la fractura

La taxa de corrosió per fretting depèn de diverses desenes de factors. Els més importants són:

• Atmosfera ambiental (la corrosió progressa més ràpidament a l'aire). Aquest fenomen també s'observa al buit, nitrogen i heli.
• Amplitud i freqüència dels moviments oscil·latoris (velocitat de fricció). La relació entre la taxa de fractura i l'amplitud és gairebé lineal.
• Pressió (càrrega) a la zona de contacte i altres condicions de funcionament. Amb una càrrega important, la profunditat del dany augmenta.
• Duresa del metall base i recobriments protectors de les peces, rugositat de contactesuperfícies.
• Factors tecnològics (métode d'obtenció de la peça, esforços residuals, precisió de mecanitzat i rigidesa del conjunt muntat).
• Propietats dels productes d'òxid resultants del desgast.
• Temperatura. En la majoria dels casos, els seus valors negatius contribueixen a una major corrosivitat. Les temperatures positives afecten favorablement el rendiment de la unitat només fins a un determinat valor crític. Quan s'escalfa en excés, la taxa de destrucció augmenta.
• Resistència a l'abrasió dels productes de desgast.

Mètodes de lluita

No existeixen maneres ideals de fer front a aquest fenomen. Per reduir-lo, es prenen les mesures següents:

• Reduir el desplaçament relatiu augmentant les forces de fricció. Augment de la rugositat, pressió o canvi de configuració de les peces. El primer mètode és el més eficaç si un dels elements és no metàl·lic. La fricció també es pot augmentar mitjançant la galvanoplastia amb coure, estany o cadmi.
• Si l'eliminació de la vibració és impossible, cal el mètode invers: reduir la força de fricció mitjançant l'ús de recobriments de fosfat, plom o indi, així com la introducció de lubricants. Com a part d'aquest últim, es recomana utilitzar additius inhibidors de la corrosió. Aquest mètode transfereix la diapositiva a un entorn intermedi.
• Augment de la duresa d'una de les peces (tractament tèrmic, enduriment mecànic). Aquesta mesura redueix l'adhesió mútuasuperfícies d'acoblament i reduir el desgast.

Els lubricants a base d'oli i greix redueixen eficaçment el desgast per contacte. Molt sovint, s'utilitzen els seus tipus consistents: substàncies que, a una temperatura de 25 ° C, són un material gruixut, semblant a un ungüent. Els recobriments metàl·lics de fosfat i anòdic contribueixen a la seva retenció a les superfícies.

Què són els inhibidors de corrosió

En cas de destrucció del material pel tipus de desgast de fretting, s'utilitzen principalment inhibidors de tipus de contacte. Redueixen la corrosió en un entorn agressiu i el principi de la seva acció es basa en la formació de compostos poc solubles amb ions metàl·lics.

Els inhibidors de contacte inclouen cromats, nitrits, benzoats, fosfats i altres compostos. Omplir el buit amb materials plàstics entre les parts d'acoblament no només les protegeix de la corrosió, sinó que també afavoreix el segellat. Els inhibidors de contacte inclouen composicions "Vital", SIM, M-1 i altres. Es pot trobar una llista d'inhibidors i recomanacions per al seu ús a GOST 9.014-78.