Passungskorrosion: Ursachen und Vorbeugung

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Passungskorrosion basiert auf physikalischen und chemischen Prozessen, die auf molekularer Ebene ablaufen. In der ersten Stufe überwiegt die elektrochemische Zerstörung. In der Kontaktzone von Metallen (oder Metall mit Nichtmetall) bilden sich Oxide, wodurch mechanischer Verschleiß aktiviert wird. Diese beiden Prozesse sind eng miteinander verbunden und beeinflussen die Festigkeitseigenschaften von Baugruppen. Das Phänomen des Fretting wird von Forschern seit mehr als einem Jahrhundert untersucht, aber seine Vorhersage ist immer noch schlecht entwickelt.

Beschreibung

Passungskorrosion ist eine der Spielarten der spontanen Zerstörung des Metalls. Dieser Prozess findet an der Grenzfläche eng berührender Metall-Metall- oder Metall-Nichtmetall-Paare statt. Sein charakteristisches Merkmal ist das Vorhandensein von oszillierenden Bewegungen mit kleiner Amplitude. Passungskorrosion betrifft nicht nur Kohlenstoffstähle, sondern auch korrosionsbeständige Stähle.

Für das Auftreten dieses Phänomens ist eine zyklische Amplitude von nur 0,025 Mikron ausreichend. Sein Maximalwert kann 200-300 Mikrometer betragen. Äußerlich manifestiert sich die Zerstörung im Auftreten kleiner Geschwüre, Reiben, Reißen,Farbflecken, pulvrige Ablagerungen auf der Kontaktfläche.

Oxidartige Korrosionsprodukte von Stahlteilen haben eine andere Farbe - von rötlich bis dunkelbraun. Dies hängt von der Materialmarke und den Betriebsbedingungen ab. Sie können den Kontaktbereich aufgrund der geringen Schwingungsamplitude der gegenseitigen Bewegung der Oberflächen nicht verlassen, wodurch ihre abrasive Wirkung verstärkt wird.

Die negativste Folge dieses Phänomens ist das Ermüdungsversagen von Teilen. Die Fähigkeit, zyklische Belastungen in den Knoten wahrzunehmen, ist bis zu 5-mal reduziert.

Tragefunktionen

Passungskorrosion hat folgende Unterschiede zu anderen Verschleißarten:

• Metallschaden tritt bei Hin- und Herbewegung auf.
• Lokalisation von Schäden - nur im Kontaktbereich von Teilen.
• Geringe Fahrgeschwindigkeit im Reibpaar.
• Die Zerstörung von Oxidfilmen erfolgt hauptsächlich durch tangentiale (tangentiale) Kräfte.
• Bruch von Schweißbrücken beim Abbinden von Oberflächen führt zur Ablösung von Atomen und zum Auftreten von Ermüdungsrissen.
• Abgerissene Metallpartikel oxidieren schnell an der Luft.
• Korrosionsprodukte sind aktiv am weiteren Verschleißprozess beteiligt.

Ursachen und Mechanismus des Phänomens

Vereinfacht lässt sich der Vorgang der Passungskorrosion wie folgt darstellen:

• Oberflächen verschieben und verformen.
• Metalloxidation.
• Zerstörung von OxidFilme.
• Entdeckung von reinem Metall.
• Sein Griff mit der Kontaktfläche.
• Zerstörung von Greifbrücken.
• Erhöhte Sauerstoffkonzentration in offenen Bereichen.
• Wiederholung des Korrosionszyklus, allmähliche Zunahme der Kavernen.

Durch die abrasive Wirkung abgelöster Partikel steigt auch die Temperatur in der Kontaktzone (teilweise bis 700 °C). Es bildet sich eine weiße Schicht, die aus veränderten Metallstrukturen besteht.

Die folgenden Hauptursachen für Passungskorrosion werden identifiziert:

• Dynamische Lasten mit geringer Amplitude in festen Verbindungen.
• Aggressive externe Umgebung.
• Temperaturfaktor.

Die Art des Korrosionsprozesses hängt davon ab, in welchem Stadium er sich befindet. In der Anfangsphase wurde das Überwiegen oxidativer Reaktionen aufgrund elektrochemischer Wechselwirkungen festgestellt. Dieser Prozess wird durch die Verwendung chemischer Zusammensetzungen verlangsamt, die die Wirkung einer aggressiven Umgebung abschwächen. Wir werden weiter unten besprechen, was Korrosionsinhibitoren sind.

Der Spannungszustand des Materials hat drei Komponenten - die senkrecht zur Kontaktfläche gerichtete Druckkraft, wechselnde Schubspannungen und Reibungskraft. Der Verschleiß bei Passungskorrosion hat den Charakter eines Ermüdungsbruchs. Kleine Risse bilden sich mit der Zeit und Metallstücke brechen ab.

Bauknoten

Reibkorrosion charakteristisch für Baugruppen,nominell unbeweglich. Am häufigsten wird die Zerstörung des Metalls bei den folgenden Arten von Verbindungen beobachtet:

• Verschraubt.
• Nieten.
• Geschlitzt.
• Kontakt elektrisch.
• Schloss.
• Zahnhirths.
• Geflanscht.
• Klemmsitz (Lager, Scheiben, Räder, Wellenkupplungen, Achsen und Radnaben).
• Federlagerflächen und andere.

Passungskorrosion von Schraubverbindungen wird durch Verschleiß des Gewindeteils und das Auftreten von Undichtigkeiten im Sp alt verursacht. Dies wird durch eine Verringerung des Anziehens während des Betriebs und ein Selbstlösen der Verbindungen aufgrund von Vibrationsbelastungen erleichtert. Eine Erhöhung des Anziehdrehmoments ist jedoch keine Garantie für eine Reduzierung von Passungskorrosion, da es in diesem Fall zu einer Widerstandsverschweißung der Oberflächen kommen kann. Dadurch wird die Arbeit der Gewindeverbindung bei ungünstigen Bedingungen von Zugspannungen auftreten.

Frakturintensität

Die Passungsrostrate hängt von mehreren Dutzend Faktoren ab. Die wichtigsten sind:

• Umgebungsatmosphäre (Korrosion schreitet in Luft schneller voran). Dieses Phänomen wird auch im Vakuum, Stickstoff und Helium beobachtet.
• Amplitude und Frequenz oszillierender Bewegungen (Reibungsgeschwindigkeit). Die Beziehung zwischen Frakturrate und Amplitude ist nahezu linear.
• Druck (Last) in der Kontaktzone und andere Betriebsbedingungen. Bei einer erheblichen Belastung nimmt die Schadenstiefe zu.
• Härte des Grundmetalls und Schutzbeschichtungen von Teilen, Rauheit der KontaktierungOberflächen.
• Technologische Faktoren (Verfahren zur Gewinnung des Werkstücks, Eigenspannungen, Bearbeitungsgenauigkeit und Steifigkeit der montierten Baugruppe).
• Eigenschaften von oxidischen Produkten durch Verschleiß.
• Temperatur. In den meisten Fällen tragen seine negativen Werte zu einer höheren Korrosivität bei. Positive Temperaturen wirken sich nur bis zu einem bestimmten kritischen Wert günstig auf die Geräteleistung aus. Bei Überhitzung steigt die Zerstörungsrate.
• Abriebfestigkeit von Verschleißprodukten.

Kampfmethoden

Ideale Möglichkeiten, mit diesem Phänomen umzugehen, gibt es nicht. Um sie zu reduzieren, werden folgende Maßnahmen ergriffen:

• Reduzierung der relativen Verschiebung durch Erhöhung der Reibungskräfte. Erhöhung der Rauheit, des Drucks oder Änderung der Konfiguration von Teilen. Die erste Methode ist am effektivsten, wenn eines der Elemente ein Nichtmetall ist. Die Reibung kann auch durch Galvanisieren mit Kupfer, Zinn oder Cadmium erhöht werden.
• Wenn die Eliminierung von Vibrationen nicht möglich ist, ist die umgekehrte Methode erforderlich - Verringerung der Reibungskraft durch Verwendung von Phosphat-, Blei- oder Indiumbeschichtungen sowie das Einbringen von Schmiermitteln. Im Rahmen des letzteren wird die Verwendung von Korrosionsschutzadditiven empfohlen. Diese Methode überträgt die Folie in eine Zwischenumgebung.
• Erhöhung der Härte eines der Teile (Wärmebehandlung, mechanisches Härten). Diese Maßnahme verringert die gegenseitige HaftungPassflächen und reduzieren den Verschleiß.

Schmiermittel auf Öl- und Fettbasis reduzieren effektiv den Kontaktverschleiß. Am häufigsten werden ihre konsistenten Typen verwendet - Substanzen, die bei einer Temperatur von 25 ° C ein dickes, salbenartiges Material sind. Phosphat- und anodische Metallbeschichtungen tragen zu ihrer Retention auf Oberflächen bei.

Was sind Korrosionsinhibitoren

Bei Materialzerstörung durch Reibverschleiß werden hauptsächlich kontaktbehaftete Inhibitoren eingesetzt. Sie verlangsamen die Korrosion in aggressiver Umgebung und ihr Wirkprinzip beruht auf der Bildung schwerlöslicher Verbindungen mit Metallionen.

Kontakthemmer umfassen Chromate, Nitrite, Benzoate, Phosphate und andere Verbindungen. Das Füllen des Sp alts mit Kunststoffmaterialien zwischen den zusammenpassenden Teilen schützt diese nicht nur vor Korrosion, sondern fördert auch die Abdichtung. Kontaktinhibitoren umfassen Zusammensetzungen "Vital", SIM, M-1 und andere. Eine Liste von Inhibitoren und Empfehlungen für ihre Verwendung finden Sie in GOST 9.014-78.