Corrosione da contatto: cause e prevenzione

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

La corrosione da contatto si basa su processi fisici e chimici che avvengono a livello molecolare. Nella prima fase predomina la distruzione elettrochimica. Nella zona di contatto dei metalli (o metallo con non metallo) si formano ossidi, a causa dei quali si attiva l'usura meccanica. Questi due processi sono strettamente correlati e influiscono sulle caratteristiche di resistenza degli assiemi. Il fenomeno del fretting è stato studiato dai ricercatori per più di un secolo, ma la sua previsione è ancora poco sviluppata.

Descrizione

La corrosione da contatto è una delle varietà di distruzione spontanea del metallo. Questo processo si verifica all'interfaccia di coppie metallo-metallo o metallo-non metallo a stretto contatto. La sua caratteristica è la presenza di movimenti oscillatori di piccola ampiezza. La corrosione da fretting colpisce non solo gli acciai al carbonio, ma anche gli acciai resistenti alla corrosione.

Per il verificarsi di questo fenomeno è sufficiente un'ampiezza ciclica di soli 0,025 micron. Il suo valore massimo può essere 200-300 micron. Esternamente, la distruzione si manifesta nella comparsa di piccole ulcere, sfregamento, lacrimazione,macchie colorate, depositi polverulenti sulla superficie di contatto.

I prodotti di corrosione simili all'ossido delle parti in acciaio hanno un colore diverso, dal rossastro al marrone scuro. Dipende dalla marca del materiale e dalle condizioni operative. Non possono uscire dalla zona di contatto a causa della piccola ampiezza delle oscillazioni del movimento reciproco delle superfici, per cui il loro effetto abrasivo è potenziato.

La conseguenza più negativa di questo fenomeno è il cedimento per fatica delle parti. La capacità di percepire carichi ciclici nei nodi si riduce fino a 5 volte.

Caratteristiche da indossare

La corrosione da contatto presenta le seguenti differenze rispetto ad altri tipi di usura:

• I danni ai metalli si verificano nel movimento alternativo.
• Localizzazione del danno - solo nell'area di contatto delle parti.
• Bassa velocità di marcia in coppia di sfregamenti.
• La distruzione dei film di ossido avviene principalmente a causa di forze tangenziali (tangenziali).
• La rottura dei ponti di saldatura durante l'indurimento delle superfici porta al distacco degli atomi e alla comparsa di cricche da fatica.
• Le particelle di metallo strappate si ossidano rapidamente nell'aria.
• I prodotti anticorrosivi sono attivamente coinvolti nell'ulteriore processo di usura.

Cause e meccanismo del fenomeno

Semplicisticamente, il processo di corrosione da fretting può essere rappresentato come segue:

• Sposta e deforma le superfici.
• Ossidazione dei metalli.
• Distruzione dell'ossidofilm.
• Scoperta del metallo puro.
• La sua presa con la superficie di contatto.
• Distruzione dei ponti di presa.
• Aumento della concentrazione di ossigeno nelle aree aperte.
• Ripetizione del ciclo di corrosione, aumento graduale nelle caverne.

Per effetto dell'azione abrasiva delle particelle staccate, aumenta anche la temperatura nella zona di contatto (in alcuni casi fino a 700°C). Si forma uno strato bianco, costituito da strutture metalliche alterate.

Sono identificate le seguenti principali cause di corrosione da contatto:

• Carichi dinamici a bassa ampiezza in connessioni fisse.
• Ambiente esterno aggressivo.
• Fattore di temperatura.

La natura del processo di corrosione dipende dallo stadio in cui si trova. Nella fase iniziale è stata registrata la predominanza delle reazioni ossidative dovute all'interazione elettrochimica. Questo processo è rallentato dall'uso di composizioni chimiche che indeboliscono l'azione di un ambiente aggressivo. Discuteremo di seguito quali sono gli inibitori di corrosione.

Lo stato sollecitato del materiale ha tre componenti: la forza di compressione diretta perpendicolarmente alla superficie di contatto, le sollecitazioni di taglio alternate e la forza di attrito. L'usura durante la corrosione da contatto ha il carattere di cedimento per fatica. Piccole crepe si fondono nel tempo e pezzi di metallo si rompono.

Nodi di costruzione

Caratteristica della corrosione da contatto delle unità di assemblaggio,nominalmente immobile. Molto spesso, la distruzione del metallo si osserva nei seguenti tipi di giunti:

• Imbullonato.
• Rivettatura.
• Slot.
• Contatto elettrico.
• Castello.
• Hirth dentellati.
• Flange.
• Adattamento a pressione (cuscinetti, dischi, ruote, giunti dell'albero, assali e mozzi delle ruote).
• Superfici portanti per molle e altro.

La corrosione da contatto dei giunti bullonati è causata dall'usura della parte filettata e dalla comparsa di perdite nell'intercapedine. Ciò è facilitato da una diminuzione del serraggio durante il funzionamento, dall'autosvitamento dei giunti a causa dei carichi di vibrazione. Tuttavia, un aumento della coppia di serraggio non è garanzia di una riduzione della corrosione da contatto, poiché in questo caso possono verificarsi saldature a resistenza delle superfici. Di conseguenza, il lavoro della connessione filettata avverrà in condizioni sfavorevoli di sollecitazioni di trazione.

Intensità della frattura

Il tasso di corrosione da contatto dipende da diverse dozzine di fattori. I più importanti sono:

• Atmosfera ambiente (la corrosione procede più velocemente nell'aria). Questo fenomeno si osserva anche nel vuoto, nell'azoto e nell'elio.
• Ampiezza e frequenza dei movimenti oscillatori (velocità di attrito). La relazione tra frequenza di frattura e ampiezza è quasi lineare.
• Pressione (carico) nella zona di contatto e altre condizioni operative. Con un carico significativo, la profondità del danno aumenta.
• Durezza del metallo di base e rivestimenti protettivi delle parti, rugosità del contattosuperfici.
• Fattori tecnologici (metodo per ottenere il pezzo, sollecitazioni residue, precisione di lavorazione e rigidità dell'assieme assemblato).
• Proprietà dei prodotti di ossido risultanti dall'usura.
• Temperatura. Nella maggior parte dei casi, i suoi valori negativi contribuiscono a una maggiore corrosività. Le temperature positive influiscono favorevolmente sulle prestazioni dell'unità solo fino ad un certo valore critico. Se surriscaldato, il tasso di distruzione aumenta.
• Resistenza all'abrasione dei prodotti di usura.

Metodi di lotta

Non esistono modi ideali per affrontare questo fenomeno. Per ridurlo, vengono prese le seguenti misure:

• Ridurre lo spostamento relativo aumentando le forze di attrito. Aumento della rugosità, pressione o modifica della configurazione delle parti. Il primo metodo è il più efficace se uno degli elementi è un non metallo. L'attrito può anche essere aumentato mediante galvanica con rame, stagno o cadmio.
• Se l'eliminazione delle vibrazioni è impossibile, è necessario il metodo inverso: ridurre la forza di attrito utilizzando rivestimenti di fosfato, piombo o indio, oltre all'introduzione di lubrificanti. Come parte di quest'ultimo, si consiglia di utilizzare additivi inibitori di corrosione. Questo metodo trasferisce la diapositiva in un ambiente intermedio.
• Aumento della durezza di una delle parti (trattamento termico, tempra meccanica). Questa misura riduce l'adesione reciprocasuperfici di accoppiamento e ridurre l'usura.

I lubrificanti a base di olio e grasso riducono efficacemente l'usura da contatto. Molto spesso vengono utilizzati i loro tipi coerenti: sostanze che, a una temperatura di 25 ° C, sono un materiale spesso simile a un unguento. I rivestimenti in fosfato e metallo anodico contribuiscono alla sua ritenzione sulle superfici.

Cosa sono gli inibitori di corrosione

In caso di distruzione del materiale dovuta al tipo di usura da sfregamento, vengono utilizzati principalmente inibitori del tipo di contatto. Rallentano la corrosione in un ambiente aggressivo e il principio della loro azione si basa sulla formazione di composti poco solubili con ioni metallici.

Gli inibitori di contatto includono cromati, nitriti, benzoati, fosfati e altri composti. Riempire lo spazio con materiali plastici tra le parti di accoppiamento non solo le protegge dalla corrosione, ma favorisce anche la sigillatura. Gli inibitori di contatto includono composizioni "Vital", SIM, M-1 e altri. Un elenco di inibitori e raccomandazioni per il loro utilizzo è disponibile in GOST 9.014-78.