Tvirtinimo detalėsyra dažniausiai pasitaikantys komponentai mechaninėje įrangoje, naudojamoje jungčių tvirtinimui, ir visi jie naudojami konkrečioje aplinkoje. Ilgalaikė sąveika tarp tvirtinimo detalių ir aplinkos visada pakeis jų būklę ir veikimą, tai yra, atsiranda korozija, kuri yra viena iš pagrindinių tvirtinimo detalių gedimo formų. Lengva tvirtinimo detalių korozija paveiks sriegių atskyrimą ir pakartotinį panaudojimą, o stipri korozija sugadins jungties tarp komponentų tvirtumą ir netgi sukels staigų ruošinių gedimą ir katastrofiškas avarijas. Todėl tvirtinimo detalių antikorozinė -nekorozinė problema visada kėlė didelį susirūpinimą.
Įprastos tvirtinimo detalių antikorozinės{0}}technologijos
Tvirtinimo detalių antikorozinis apdorojimas dažniausiai tam tikrais metodais sudaro dangą arba antikorozinį Yra keturios pagrindinės paplitusios antikorozinės tvirtinimo detalių technologijos: plėvelės apdorojimo technologija, metalo dengimo technologija, dengimo technologija ir metalo (pvz., nerūdijančio plieno) vidinės struktūros keitimas.
1. Plėvelės apdorojimo technologija
Plėvelės apdorojimo technologija daugiausia reiškia stabilios cheminės (elektrocheminės) konversijos plėvelės susidarymą ant metalo paviršiaus naudojant cheminius arba elektrocheminius metodus. Pavyzdžiui, miesto geležinkelių transporto priemonėse tvirtinimo detalių apdirbimui plėvele plačiai naudojamas apdorojimas juodinimu/pamėlynavimu ir fosfatavimu.
1.1 Juodinimas ir mėlynavimas
Plieninių dalių patalpinimas į koncentruotą šarminį tirpalą, kuriame yra oksidantų, ir apdorojimas maždaug 140 laipsnių temperatūroje tam tikrą laiką, kad susidarytų cheminė oksido plėvelė (daugiausia sudaryta iš Fe₃O4) ant plieno dalių paviršiaus, vadinamas juodinimu/pamėlynavimu.
Juodinimo/mėlynavimo apdorojimo techninės charakteristikos:
1) Plėvelės storis 0,5-1,5 μm.
2) Neutralios druskos purškimo bandymo (NSS) laikas paprastai yra tik 2–5 valandos, tuo metu oksido plėvelė nutrūksta ir netgi atsiras daug rūdžių.
3) Mažas jautrumas vandenilio trapumui, gali būti naudojamasdidelio stiprumo{0}}varžtai.
4) Kaip tvirtinimo detalė, jo sukimo momento -išankstinio įtempimo pastovumas yra prastas.
5) Ryški spalva ir geras dekoratyvinis efektas.
6) Maža kaina.
1.2 Apdorojimas fosfatavimu
Plieninių dalių panardinimas į tirpalą, kuriame yra mangano, fosforo rūgšties, fosfato ir kitų reagentų, kad ant metalo paviršiaus susidarytų vandenyje netirpi fosfato konversijos plėvelė, vadinamas apdorojimu fosfatavimu. Fosfatavimo apdorojimo techninės charakteristikos yra šios:
1) Plėvelė yra tvirtai sujungta su pagrindu (storis 1-50 μm).
2) Neutralaus druskos purškimo bandymo (NSS) laikas gali siekti 10–20 valandų, o kai kurie – 72 valandas.
3) Prastas mechaninis stiprumas ir trapi tekstūra.
4) Kaip tvirtinimo detalė, jos sukimo momento -išankstinės apkrovos pastovumas yra geras.
5) Spalva tamsi, pavyzdžiui, šviesiai pilka, o dekoratyvinis efektas prastas.
6) Mažas jautrumas vandenilio trapumui, gali būti naudojamas didelio stiprumo -varžtams.
7) Maža kaina.
2. Metalo dengimo technologija
Metalo dengimo technologija – tai paviršiaus apdorojimo procesas, kurio metu metalinių medžiagų paviršiuje daugiausia suformuojamas plonas metalo sluoksnis, naudojant dengimo technologiją, suteikiant metalo medžiagoms dekoratyvines ar apsaugines savybes. Miesto geležinkelių transporto priemonėse tvirtinimo detalių dengimo technologija daugiausia yra cinkavimas, taip pat kiti specialūs metalo dengimai (chromavimas, nikeliavimas, kadmio dengimas, sidabravimas ir kt.).
2.1 Cinkavimas
Cinkas ir geležis maišosi, o jų standartinis elektrodo potencialas yra -0,76 V. Plieniniam pagrindui cinko danga yra anodinė danga, kuri gali geriau apsaugoti plieninį pagrindą. Todėl tvirtinimo detalėse labai plačiai naudojama cinkavimo technologija. Yra trys įprasti cinkavimo būdai: karštasis cinkavimas, elektrocinkavimas ir mechaninis cinkavimas.
2.1.1 Karštas-galvanizavimas
Karštas -cinkavimas reiškia plieninių dalių panardinimą į išlydytą skystą cinką, dėl kurio apdirbamo ruošinio paviršiuje vyksta fizinės ir cheminės reakcijos ir susidaro metalinė cinko danga. Karšto cinkavimo dangos storis yra gana storas (iki 30–60 μm), o atsparumas korozijai yra puikus. Jis plačiai naudojamas plieninėse dalyse, naudojamose ilgą laiką lauke (pvz., TV bokštuose, greitkelių apsauginiuose turėkluose ir kt.). Tvirtinimo detalėms karštasis -cinkavimas paprastai taikomas M6 ir aukštesniems varžtams, bet jo negalima naudoti didelio stiprumo tvirtinimo detalėms. Pagrindinė priežastis yra ta, kad karštojo cinkavimo proceso darbinė temperatūra yra gana aukšta (400–500 laipsnių), todėl didelio stiprumo tvirtinimo detalės lengvai suminkštėja ir sumažėja jų stiprumas.
2.1.2 Elektrogalvanizavimas
Elektrogalvanizavimas – tai elektrolizės principo naudojimas, siekiant suformuoti vienodą, tankią ir gerai{0}}surištą cinko dangą ant plieninių dalių paviršiaus. Elektrocinkuoto cinko sluoksnio storis yra palyginti plonas (5–30 μm), o jo atsparumas korozijai yra pats blogiausias tarp cinkavimo antikorozinių procedūrų. Tačiau jo procesas yra paprastas, kaina nedidelė ir mažai veikia sriegio sukibimą, todėl plačiai naudojamas tvirtinimo detalėse. Kadangi elektrocinkavimas turi didelį jautrumą vandenilio trapumui ir sunku visiškai pašalinti vandenilį (elektrocinkuotas sluoksnis nusilups arba nukris, kai temperatūra viršija 100 laipsnių), elektrocinkavimas negali būti naudojamas tvirtoms tvirtinimo detalėms.
2.1.3 Mechaninis cinkavimas
Mechaninis galvanizavimas reiškia paviršiaus apdorojimo procesą, kurio metu plieninės dalys sudaro cinko dangą, veikiant plieninių dalių paviršių smūgine medžiaga, veikiant cheminėms medžiagoms, tokioms kaip cinko milteliai, dispergentas ir greitintuvas. Mechaninio cinkuoto sluoksnio storis paprastai yra 5–50 μm. Dangos paviršius yra tankus ir vienodas, pasižymintis geru dekoratyvumu ir puikiu atsparumu korozijai; be to, jis neturi jokių trūkumų, tokių kaip temperatūrinis temperatūrinis atšildymas ir vandenilinis trapumas, esantis karštojo-galvanizavimo ir elektrocinkavimo metu, todėl tai yra paviršiaus apdorojimo procesas, ypač tinkamas tvirtinimo elementų antikorozijai apsaugoti.
2.2 Kitos metalo dangos
2.2.1 Chromavimas
Kaip metalinė danga, chromas pasižymi stipriu sukibimu, geru atsparumu dilimui, puikiu dekoratyviniu efektu ir dideliu atsparumu karščiui (paprastai gali būti naudojamas žemiau 500 laipsnių). Todėl labai idealu naudoti chromo dangą kaip tvirtinimo detalių metalinę dangą.
Pagrindiniai chromavimo trūkumai yra šie:
1) Procesas yra sudėtingas, o prieš chromavimą pirmiausia turi būti padengtas nikeliu arba variu.
2) Aukšta kaina.
3) Chromo danga yra kieta ir trapi, lengvai nukrenta.
2.2.2 Nikeliavimas
Kaip metalinė danga, nikelis turi gerą elektros laidumą, didelį kietumą, gerą dekoratyvinį efektą ir atsparumą karščiui (gali būti naudojamas įprastai žemesnėje nei 600 laipsnių temperatūroje), todėl taip pat idealiai tinka tvirtinimo detalėms naudoti nikeliavimą.
Pagrindiniai nikeliavimo trūkumai yra šie:
1) Procesas yra sudėtingas, o prieš nikeliavimą pirmiausia reikia padengti variu (originalas „prieš chromavimą“ yra rašybos klaida).
2) Nikelio danga yra porėta, o matricos korozija paspartės, kai danga bus plona.
3) Aukšta kaina.
2.2.3 Kadmio dengimas
Kaip metalinė danga, kadmis yra anodinė danga, kuri pasižymi stipriu atsparumu druskos rūgšties korozijai, mažu vandenilio trapumu ir geru dekoratyviniu efektu. Jis ypač tinka jūrinėje aplinkoje naudojamoms tvirtinimo detalėms (pvz., jūrų lėktuvų ir naftos gręžimo platformų tvirtinimo detalėms).
Pagrindiniai kadmio dengimo trūkumai yra šie:
① Didelė aplinkos tarša. Dujos, susidarančios tirpstant kadmiui, ir tirpios kadmio druskos yra toksiškos.
② Aukšta kaina.
2.2.4 Sidabravimas
Sidabras, kaip metalinė danga, pasižymi puikiu elektros laidumu, puikiomis atspindinčiomis savybėmis, geru tepimu ir puikiu atsparumu karščiui (paprastai gali būti naudojamas žemiau 870 laipsnių). Todėl sidabravimas plačiai naudojamas tokiose srityse kaip elektronika ir elektrotechnika, aukšto dažnio komponentai (pvz., laidūs generatoriaus varžtai, transporto priemonės akumuliatoriaus išėjimo gnybtai).
Pagrindiniai sidabro dengimo trūkumai yra šie:
① Procesas yra sudėtingas, o prieš sidabravimą pirmiausia reikia padengti variu.
② Kaina labai brangi.
2.2.5 Cinko{1}}nikeliavimas
Kompozitinė cinko-nikelio danga yra naujo tipo legiruotojo metalo dangos, sukurtos remiantis cinkavimo paviršiaus apdorojimo technologija, kuri turi daug privalumų:
1) Neutralios druskos purškimo bandymo (NSS) laikas gali siekti 500–1500 valandų.
2) Dangos elektrodo potencialas yra tarp Fe ir Zn, kuris labiau tinka montuoti su aliuminio detalėmis.
3) Didelis dangos kietumas ir geras dekoratyvinis efektas.
4) Beveik nėra vandenilio trapumo, gali būti naudojamasdidelio{0}}tvirtumo tvirtinimo detalės.
5) Geras atsparumas karščiui (gali būti naudojamas paprastai žemesnėje nei 800 laipsnių temperatūroje; originalus „8009C“ yra rašybos klaida).
Pagrindinis cinko-nikelio dangos trūkumas yra aukšta kaina (apie 6 kartus didesnė už įprastą cinkavimą), tačiau jos puikios visapusiškos savybės buvo vis plačiau pripažįstamos.
3. Dengimo technologija
Dengimo technologija – tai paviršiaus apdorojimo technologija, kurios metu tam tikra įranga ir metodais objektų paviršius padengiamas specifinėmis dangomis, suformuojant ant paviršiaus tankią, ištisinę ir vienodą plėvelę, o vėliau natūraliais ar dirbtiniais būdais išdžiovina ir sukietina, kad susidarytų apsauginė ar dekoratyvinė danga.
Tvirtinimo detalėse plačiausiai naudojama dengimo technologija yra cinko-chromo dengimo technologija, kuri yra plieninių dalių paviršiaus danga, padengiant plienines detales cinko-chromo danga ir kepant per uždarą{2}}ciklą, dar vadinamą Dacromet apdorojimu. Jis turi šias puikias savybes:
1) Neutralios druskos purškimo bandymo (NSS) laikas gali siekti 500–1000 valandų.
2) geras pralaidumas.
3) Nėra jautrumo vandenilio trapumui.
4) Maža aplinkos tarša.
5) Kaip tvirtinimo detalė, jos sukimo momento -išankstinio įtempimo nuoseklumas yra labai geras.
6) Vidutinė kaina (apie 2 kartus didesnė už įprastą cinkavimą).
Pagrindiniai Dacromet gydymo trūkumai yra šie:
1) Blogas atsparumas dilimui (kietumas tik 1 H).
2) Vienos spalvos (tik sidabro balta ir sidabro pilka), prastas dekoratyvinis efektas.
3) Prastas elektros laidumas, netinka dalims su laidžiomis jungtimis.
4. Plieno mikrostruktūros keitimas
4.1 Sudėties pakeitimas (pvz., nerūdijančio plieno)
Nerūdijantis plienas yra nerūdijančio rūgštims{0}}atsparaus plieno, kuris pasižymi puikiu atsparumu korozijai ir geru dekoratyviniu efektu, santrumpa, plačiai naudojamas įvairiose srityse. Šiuo metu paprastai manoma, kad nerūdijančio plieno atsparumo korozijai mechanizmas daugiausia yra toks:
1) Kai Cr kiekis viršija 13%, plieno elektrodo potencialas padidės nuo neigiamo potencialo iki teigiamo, todėl pati plieno matrica taps "inertiška";
2) Cr ant plieno paviršiaus sudarys tankią Cr{1}} turtingą pasyvią plėvelę, kad toliau apsaugotų matricą;
3) Pagal mikrostruktūrą nerūdijantis plienas gali būti skirstomas į martensitinį, feritinį, austenitinį, austenitinį -feritinį nerūdijantį plieną ir kt. Tarp jų austenitinis nerūdijantis plienas turi geriausią atsparumą korozijai, pavyzdžiui, A2 ir A4 serijų nerūdijantis plienas.
Nerūdijantis plienas dažniausiai turi šiuos trūkumus:
① Maža takumo riba (paprastai ne didesnė kaip 300 MPa), netinka pagrindinėms konstrukcijos dalims sujungti;
② linkę įsriegti sriegius: priveržus nerūdijančio plieno varžtus lengva pažeisti sriegio paviršių, o šiuo metu savaime susidarys oksido sluoksnis, kuris dar labiau pablogins varžto sukibimą ir užsifiksavimą;
③ Polinkis į tarpkristalinę koroziją: tam tikroje temperatūroje nerūdijančiame pliene esantis C ir Cr sudarys junginius, ypač šalia grūdelių ribų, dėl kurių grūdelių ribose atsiras „Cr{0}}išeikvotos vietos“ ir sukels tarpkristalinę koroziją;
④ Prastas atsparumas korozijai Cl⁻ terpėje (išskyrus A4 nerūdijantį plieną);
⑤ Aukšta kaina (apie 4 kartus didesnė už Dacromet gydymą).
4.2 Terminio apdorojimo būsenos pakeitimas
Plieninės medžiagos daugiausia yra daugiafazės struktūros (priemaišos, karbidai, intermetaliniai junginiai ir kitos antrosios fazės paprastai egzistuoja kaip katodai pliene, o Fe matrica veikia kaip anodas). Yra potencialų skirtumas tarp kiekvienos fazės daugiafazėje struktūroje, suformuojant korozijos mikroląstelę. Antroji fazė gali būti anodinio pasyvavimo arba katodinio tirpimo fazė, kurios abi turės įtakos matricos atsparumui korozijai.
Pavyzdžiui, nerūdijantis plienas, jo suvirinimo ir terminio apdorojimo procesai turi būti ypač atsargūs. Po apdorojimo aukštoje -temperatūroje tirpalu, jei nerūdijantis plienas kaitinamas nuo 400 laipsnių iki 850 laipsnių, daug Cr₂3C₆ ir Cr₇C3 karbidų nusėda išilgai grūdelių ribų, sudarydami Cr{4}} išeikvotą plotą šalia grūdelių ribų. Karbidai veikia kaip korozijos elemento katodas, o Cr-išeikvota sritis veikia kaip korozijos elemento anodas, todėl sukelia tarpkristalinę koroziją ir žymiai sumažina nerūdijančio plieno atsparumą korozijai.
