Фреттинг-коррозия

Фреттинг-коррозия в шарикоподшипнике

Фреттинг-коррозия — коррозия при колебательном перемещении двух металлических поверхностей относительно друг друга в условиях воздействия коррозионной среды[1]. Износ вследствие вибрации, не сопровождающийся явной коррозией (например, в неметаллических деталях или при обильной смазке металлических), именуется фреттинг-износом или просто фреттингом, а усталостное разрушение, инициированное фреттинг-коррозией — фреттинг-усталостью[2].

В отличие от коррозии трения, которая происходит при свободном перемещении трущихся поверхностей, фреттинг-коррозия происходит тогда, когда значительные перемещения поверхностей невозможны, но имеют место вибрации с малой, подчас микроскопической амплитудой[3] — от 25 нм до 2,5 мм[2]. При бо́льших амплитудах характер разрушений принимает вид коррозии трения при однонаправленном скольжении[2].

Такие вибрации и вызываемая ими фреттинг-коррозия наблюдаются, например, на смежных поверхностях деталей, прочно соединённых болтами[3]. Под действием вибрации микроскопические неровности двух поверхностей отшелушиваются и неизбежно накапливаются в зазоре между деталями[4][5]. Суммарная поверхность окисляющегося металла в зазоре непрерывно возрастает, коррозия ускоряется и на смежных поверхностях возникают красные или чёрные пятна коррозии[4][6]. Если продукты коррозии находят выход из соединения, то оно ослабляется, если нет — оно закисает или заклинивает[7].

Наиболее подвержены фреттинг-коррозии углеродистые и коррозионно-стойкие стали в парах трения сталь-сталь или в парах стали с оловом, алюминием и т. п. цветными металлами[6]. Типичные места возникновения — прессовые, шлицевые, резьбовые и цанговые соединения деталей, соединения трубопроводов[6].

Интенсивность фреттинг-коррозии возрастает по мере роста амплитуды колебаний и давления в зоне колебаний[8], и по мере снижения относительной влажности и температуры. Наихудшее сочетание климатических условий — сухая, морозная зимняя погода, что подтверждается опытом эксплуатации[9].

Пути предупреждения фреттинг-коррозии:

  • Уменьшение амплитуды вибрации за счёт увеличения шероховатости поверхности[10];
  • Увеличение фактической площади соприкосновения за счёт покрытий из цветных металлов[10];
  • Снижение концентрации напряжений в прессовых соединениях[10];
  • Снижение трения за счёт защитных покрытий или твёрдых смазок на основе дисульфида молибдена, свинца, индия, фосфатирование поверхностей и т. п.[10];
  • выборочное повышение твёрдости одной из сопрягаемых деталей (закалка, анодирование и т. п.)[11].

Примечания

  1. ↑ ГОСТ 5272-68 «Коррозия металлов. Термины». — М.: Издательство стандартов, 1982., определение 16
  2. ↑ 1 2 3 Хопин и Шишкин, 2021, с. 54.
  3. ↑ 1 2 Федорченко, В. Коррозия металлов. — Издательство Оренбургского университета, 2009. — ISBN 9785040241149.
  4. ↑ 1 2 Колобов, А. Вибродиагностика: теория и практика. — Москва, Вологда: Инфра-Инженерия, 2019. — ISBN 9785041907426.
  5. ↑ Хопин и Шишкин, 2021, с. 59.
  6. ↑ 1 2 3 Хопин и Шишкин, 2021, с. 55.
  7. ↑ Хопин и Шишкин, 2021, с. 56, рис. 2.25.
  8. ↑ Хопин и Шишкин, 2021, с. 56.
  9. ↑ Хопин и Шишкин, 2021, с. 56—57.
  10. ↑ 1 2 3 4 Хопин и Шишкин, 2021, с. 60.
  11. ↑ Хопин и Шишкин, 2021, с. 61.

Литература

  • Хопин, П. и Шишкин, С. Трибология. — М.: Юрайт, 2021. — ISBN 9785043223340.