Материал: Защита автомобилей от коррозии

C увеличением давления, а в особенности амплитуды относительных смещений, скорость изнашивания при фреттинг-коррозии возрастает. Этот рост при повышении давления обусловлен увеличением площади контакта, поражаемой коррозией. Повышение частоты перемещений ускоряет изнашивание, но начиная с некоторой частоты, снижается активность факторов протекающих во времени ( окислительные процессы, наклеп и др. ) и рост скорости изнашивания уменьшается.

Методы борьбы с фреттинг- коррозией

Универсальных методов борьбы с фреттинг-коррозией пока не найдено, но для борьбы с ней следует:

уменьшить микросмещения;

увеличить силы трения;

сосредоточить скольжения в промежуточной среде.

Уменьшить относительные микросмещения можно путем придания деталям соответствующих конфигураций или посредствам повышения силы трения. Так применение двойных конических ступиц взамен цилиндрических не только повышает предел выносливости валов и осей, но и уменьшает проскальзывание, т.е. фактор, способствующий появлению фреттинг-коррозии.

Другим примером служит повышение давления в реальных узлах трения, приводящее к уменьшению проскальзывания в прессовом соединении вала и втулки: исследования показали, что при рабочей шейке вала o75мм, базе испытаний 107 циклов и разных натягах роликового подшипника повреждения прекращались при натягах 30мкм и более при нагрузке 12 кН. Таким образом, повышение натяга может в значительной мере уменьшать повреждения от фреттинг-коррозии.

Силы трения можно увеличить путем повышения коэффициента трения за счет увеличения шероховатости поверхности. Шероховатость поверхностей может длительно влиять на коэффициент трения, если один из элементов пары не является металлом. Другой метод увеличения силы трения состоит в нанесении на поверхность электролитического слоя меди, олова, кадмия и др. Сила трения возрастает за счет повышения фактической площади контакта сопрягаемых деталей. Так, кадмирование вкладышей, болтов и др. деталей для защиты от коррозии и фреттинг-коррозии широко распространено и в автомобильной промышленности. Однако при значительных микросмещениях (вибрация)эти покрытия сами подвергаются фреттинг-коррозии и быстро изнашиваются.

Если исключить вибрацию невозможно, то напрашиваются пути ослабления повреждения поверхностей в виде снижения силы трения или переноса скольжения в промежуточную среду (парадоксальное решение защиты танков применением динамической защиты). Для снижения удельной силы трения достаточно понизить давление или уменьшить коэффициент трения. В условиях фреттинг-коррозии обычные смазочные материалы не влияют на коэффициент трения, т.к. граничная пленка в процессе работы не пополняется и быстро разрушается. В качестве смазочных материалов применяют молибденит в виде порошка или пасты, свинцовые белила или их смесь с MоS2.

Фосфатированноя поверхность, обработанная водной эмульсией масла или покрытая парафином, уменьшает силы трения. Хорошую сопротивляемость фреттинг-коррозии оказывают пары сталь-полиамиды или полихлорвинилы, действенным средством могут стать резиновые прокладки. Наконец, уменьшить повреждения от фреттинг-коррозии можно, повышая твердость одной детали. При увеличении твердости стали уменьшается взаимное внедрение, что снижает интенсивность изнашивания, а кроме того, продукты износа меньше по размерам и их абразивное действие слабее.

Закалка и азотирование полезны, а хромирование не предотвращает и не уменьшает повреждения из-за высокой твердости окисла хрома.

Коррозия рабочих поверхностей деталей у неработающих двигателей снижает износостойкость пар трения по следующим причинам:

у неработающих пар ухудшается качество поверхности и после пуска двигателя снова начинается приработка;

продукты коррозии действуют как абразив;

срабатывание продуктов коррозии, происходящее за малое время, сопряжено с быстрым изменением линейных размеров детали в неблагоприятную сторону.

Корозионно-механическое изнашивание в сопряженных деталях автомобильных двигателях (АД)

Коррозия металла в той или иной среде может происходить независимо от того, имеется трение или нет. Совместное действие коррозии, нагружения и механического изнашивания усиливает интенсивность разрушения поверхностей деталей. Однако, встречаются случаи, когда коррозия становится активной только благодаря трению в сопряженных деталях.

Поршневые кольца, цилиндровые гильзы АД, изготовленные из литейных чугунов, при наличии электролита образуют гальванические пары как друг с другом, так и между структурными составляющими чугуна - перлитом и графитом, а внутри перлита между цементитом и ферритом. Кроме того, вследствие неравномерности температуры образуются анодные участки в областях с более высокой температурой, точно такой же анодный участок появляется и в областях с более интенсивным облучением (теплопередачей).

Сжигание в дизелях топлив с повышенным содержанием серы увеличивает интенсивность изнашивания поршневых колец и гильз цилиндров в 3-4 и более раз. Сера, сгорая, образует с водяными парами продуктов сгорания серную кислоту. Некоторого снижения интенсивности изнашивания можно достигнуть повышением температуры стенок за счет регулирования количества охлаждающей жидкости (вечный компромисс во всем - эффективные показатели работы двигателя и износ цилиндро-поршневой группы (ЦПГ)).

Кардинальным решением снижения интенсивности изнашивания является нейтрализация выпавшей на стенках цилиндра кислоты с помощью щелочных добавок в смазочное масло, но применение некоторых видов цилиндровых масел сопровождается повышением корродирующей способности картерного масла по отношению к антифрикционному металлу подшипников скольжения вследствие попадания в картер отработавших газов.

Коррозионный фактор может стать составной частью процесса изнашивания ДВС, независимо от рабочего процесса в них. Так, при сгорании бензовоздушной смеси помимо водяных паров, образуется окись и двуокись углерода, небольшое количество окислов серы из органических сернистых соединений в составе топлива, окись азота в очень малом количестве и азот. В итоге взаимодействия с водяными парами эти продукты образуют следующие кислоты:

• - угольную;
• - сернистую;
• - серную;
• - азотистую;
• - азотную;
• - соляную, которые в основном выносятся из цилиндров с отработавшими газами.

При пониженной температуре стенок цилиндра кислоты легко конденсируются, повышая интенсивность изнашивания стенок и поршневых колец, коррозию поршня, бобышек и поршневого пальца. Испытания двигателя без регулирования температуры в системе охлаждения и такого же двигателя с термостатом показали, что износ деталей второго двигателя составлял 25-30% износа первого.

На поверхностях трения зеркала цилиндров ДВС может и не наблюдаться каких-либо специфических признаков коррозионно-механического изнашивания, поверхности трения могут иметь блеск и малую шероховатость.