Korosi fretting: penyebab dan pencegahan

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Korosi fretting didasarkan pada proses fisik dan kimia yang terjadi pada tingkat molekuler. Pada tahap pertama, penghancuran elektrokimia mendominasi. Di zona kontak logam (atau logam dengan non-logam), oksida terbentuk, yang menyebabkan keausan mekanis diaktifkan. Kedua proses ini terkait erat dan mempengaruhi karakteristik kekuatan rakitan. Fenomena fretting telah dipelajari oleh para peneliti selama lebih dari satu abad, namun prediksinya masih kurang berkembang.

Deskripsi

Korosi fretting adalah salah satu jenis penghancuran spontan logam. Proses ini terjadi pada antarmuka pasangan logam-logam atau logam-nonlogam yang berkontak erat. Ciri khasnya adalah adanya gerakan osilasi dengan amplitudo kecil. Korosi fretting tidak hanya mempengaruhi baja karbon, tetapi juga baja tahan korosi.

Untuk terjadinya fenomena ini, amplitudo siklik hanya 0,025 mikron sudah cukup. Nilai maksimumnya bisa 200-300 mikron. Secara eksternal, kehancuran dimanifestasikan dalam munculnya borok kecil, gosok, sobek,bintik-bintik berwarna, endapan tepung pada permukaan kontak.

Produk korosi seperti oksida dari bagian baja memiliki warna yang berbeda - dari kemerahan hingga coklat tua. Itu tergantung pada merek bahan dan kondisi operasi. Mereka tidak dapat meninggalkan area kontak karena amplitudo kecil osilasi dari gerakan timbal balik permukaan, akibatnya efek abrasifnya ditingkatkan.

Konsekuensi paling negatif dari fenomena ini adalah kegagalan kelelahan suku cadang. Kemampuan untuk merasakan beban siklik di node berkurang hingga 5 kali.

Fitur Kenakan

Korosi fretting memiliki perbedaan berikut dari jenis keausan lainnya:

• Kerusakan logam terjadi dalam gerakan bolak-balik.
• Lokalisasi kerusakan - hanya di area kontak suku cadang.
• Kecepatan travel rendah pada pasangan gosok.
• Penghancuran lapisan oksida terjadi terutama karena gaya tangensial (tangensial).
• Pecahnya jembatan las selama pengaturan permukaan menyebabkan pelepasan atom dan munculnya retakan lelah.
• Merobek partikel logam dengan cepat teroksidasi di udara.
• Produk korosi secara aktif terlibat dalam proses keausan lebih lanjut.

Penyebab dan mekanisme fenomena

Secara sederhana, proses korosi fretting dapat direpresentasikan sebagai berikut:

• Memindahkan dan mengubah bentuk permukaan.
• Oksidasi logam.
• Penghancuran oksidafilm.
• Penemuan logam murni.
• Cengkeramannya dengan permukaan kontak.
• Penghancuran jembatan pencengkeram.
• Peningkatan konsentrasi oksigen di area terbuka.
• Pengulangan siklus korosi, peningkatan gua secara bertahap.

Sebagai hasil dari aksi abrasif partikel yang terlepas, suhu di zona kontak juga meningkat (dalam beberapa kasus hingga 700 ° C). Lapisan putih terbentuk, terdiri dari struktur logam yang diubah.

Penyebab utama korosi fretting berikut diidentifikasi:

• Beban dinamis dengan amplitudo rendah pada sambungan tetap.
• Lingkungan eksternal yang agresif.
• Faktor suhu.

Sifat proses korosi tergantung pada tahap apa itu. Pada tahap awal, dominasi reaksi oksidatif karena interaksi elektrokimia dicatat. Proses ini diperlambat oleh penggunaan komposisi kimia yang melemahkan aksi lingkungan yang agresif. Kita akan bahas apa itu corrosion inhibitor di bawah ini.

Keadaan stres material memiliki tiga komponen - gaya tekan yang diarahkan tegak lurus terhadap permukaan kontak, tegangan geser bolak-balik dan gaya gesekan. Keausan selama korosi fretting memiliki karakter kegagalan kelelahan. Retakan kecil menyatu seiring waktu dan potongan logam pecah.

Simpul konstruksi

Karakteristik korosi resah dari unit perakitan,nominal tidak bergerak. Paling sering, penghancuran logam diamati pada jenis sambungan berikut:

• Dibaut.
• Memukau.
• Slotted.
• Hubungi listrik.
• Kastil.
• Toothed Hirths.
• Flanged.
• Squeeze fit (bantalan, cakram, roda, kopling poros, gandar dan hub roda).
• Permukaan bantalan pegas dan lainnya.

Korosi renggang pada sambungan baut disebabkan oleh keausan pada bagian berulir dan munculnya kebocoran pada celah. Ini difasilitasi oleh penurunan pengencangan selama operasi, pelepasan sambungan sendiri karena beban getaran. Namun, peningkatan torsi pengencangan tidak menjamin pengurangan korosi fretting, karena dalam hal ini pengelasan resistansi permukaan dapat terjadi. Akibatnya, pekerjaan sambungan ulir akan terjadi pada kondisi tegangan tarik yang tidak menguntungkan.

Intensitas fraktur

Laju korosi fretting tergantung pada beberapa lusin faktor. Yang paling penting adalah:

• Atmosfer sekitar (korosi berlangsung lebih cepat di udara). Fenomena ini juga diamati dalam vakum, nitrogen dan helium.
• Amplitudo dan frekuensi gerakan osilasi (kecepatan gesekan). Hubungan antara laju patah dan amplitudo hampir linier.
• Tekanan (beban) di zona kontak dan kondisi operasi lainnya. Dengan beban yang signifikan, kedalaman kerusakan meningkat.
• Kekerasan logam dasar dan lapisan pelindung bagian, kekasaran kontakpermukaan.
• Faktor teknologi (metode memperoleh benda kerja, tegangan sisa, akurasi pemesinan, dan kekakuan rakitan rakitan).
• Sifat produk oksida yang dihasilkan dari keausan.
• Suhu. Dalam kebanyakan kasus, nilai negatifnya berkontribusi pada korosivitas yang lebih tinggi. Suhu positif mempengaruhi kinerja unit hanya sampai nilai kritis tertentu. Saat kepanasan, tingkat kehancuran meningkat.
• Ketahanan abrasi produk aus.

Cara perjuangan

Cara ideal untuk mengatasi fenomena ini tidak ada. Untuk menguranginya, langkah-langkah berikut diambil:

• Mengurangi perpindahan relatif dengan meningkatkan gaya gesekan. Meningkatkan kekasaran, tekanan atau mengubah konfigurasi bagian. Cara pertama paling efektif jika salah satu unsurnya bukan logam. Gesekan juga dapat ditingkatkan dengan elektroplating dengan tembaga, timah atau kadmium.
• Jika penghilangan getaran tidak mungkin, maka metode sebaliknya diperlukan - mengurangi gaya gesekan dengan menggunakan pelapis fosfat, timbal atau indium, serta memasukkan pelumas. Sebagai bagian dari yang terakhir, dianjurkan untuk menggunakan aditif inhibitor korosi. Metode ini memindahkan slide ke lingkungan perantara.
• Meningkatkan kekerasan salah satu bagian (perlakuan panas, pengerasan mekanis). Ukuran ini mengurangi adhesi timbal balikmengawinkan permukaan dan mengurangi keausan.

Pelumas berbahan dasar minyak dan gemuk secara efektif mengurangi keausan kontak. Paling sering, jenisnya yang konsisten digunakan - zat yang, pada suhu 25 ° C, merupakan bahan yang tebal seperti salep. Lapisan logam fosfat dan anodik berkontribusi pada retensinya pada permukaan.

Apa itu inhibitor korosi

Dalam kasus kerusakan material berdasarkan jenis keausan fretting, inhibitor tipe kontak terutama digunakan. Mereka memperlambat korosi di lingkungan yang agresif, dan prinsip kerjanya didasarkan pada pembentukan senyawa yang sedikit larut dengan ion logam.

Inhibitor kontak termasuk kromat, nitrit, benzoat, fosfat, dan senyawa lainnya. Mengisi celah dengan bahan plastik di antara bagian yang dikawinkan tidak hanya melindunginya dari korosi, tetapi juga meningkatkan penyegelan. Inhibitor kontak termasuk komposisi "Vital", SIM, M-1 dan lainnya. Daftar inhibitor dan rekomendasi penggunaannya dapat ditemukan di GOST 9.014-78.