5.3 Методы борьбы с коррозией
Методы защиты от коррозии условно подразделяются на три группы:
а) методы повышения коррозионной стойкости металлов:
- нанесение лакокрасочных, гальванических (хромирование, никелирование, цинкование), химических (оксидирование, фосфатирование) или пластмассовых (газопламенное, вихревое и другие способы напыления) защитных покрытий;
- использование сплавов, однородных по составу, или с легирующими добавками, например, хрома, алюминия, кремния;
б) методы воздействия на среду - герметизация сопряжений, устранение зазоров, введение в среду эксплуатационных материалов антикоррозионных присадок;
в) комбинированные методы.
5.4 Вопросы для самопроверки
Поясните понятие и важность проблемы коррозии для автомобильного транспорта.
Перечислите виды коррозии в зависимости от характера коррозионной среды.
Перечислите виды коррозии в зависимости от условий протекания коррозионного разрушения.
Перечислите виды коррозии в зависимости от вида коррозионного разрушения.
Перечислите виды коррозии в зависимости от механизма взаимодействия металла со средой.
Каковы механизмы химической и электрохимической коррозии?
Какие факторы влияют на скорость атмосферной коррозии?
Поясните зависимость скорости атмосферной коррозии от относительной влажности окружающего воздуха.
Приведите классификацию содержащихся в атмосфере частиц по их влиянию на коррозию.
Поясните типовую закономерность протекания коррозии металла элементов кузова автомобиля?
Какие факторы влияют на скорость контактной коррозии?
Какие факторы влияют на скорость коррозии под напряжением?
Какие факторы влияют на скорость щелевой коррозии?
Перечислите и поясните на конкретных примерах основные методы борьбы с коррозией.
6 Усталостные разрушения
6.1 Механизм усталостного разрушения
Многие детали машин — валы, оси, шатуны, болты и пр. - в процессе работы испытывают действие переменных во времени напряжений. Если эти напряжения превышают определенный уровень, то в металле детали начинает протекать процесс постепенного накопления повреждений, образования и развития трещин, которые в конце концов вызывают быстро протекающее разрушение детали. Это явление называется металла, а разрушение - усталостным.
Для объяснения процесса усталостного разрушения главенствующую роль имеет поликристаллическое неоднородное строение металла. Сталь представляет собой мелкокристаллический конгломерат, зерна которого имеют случайную ориентировку и обладают анизотропией, т.е. различными упругими свойствами и различной прочностью в зависимости от ориентировки кристаллографических осей. Поэтому при деформировании конгломерата напряжения в отдельных зернах существенно отличаются одно от другого и уже на ранних стадиях деформирования возникает циклическое скольжение по плоскостям скольжения кристаллитов, вследствие которого возникает разрыхление и накопление дефектов типа дислокаций, вакансий, экструзий и интрузий. Экструзии представляют собой выдавленные выступы в виде тонких лепестков. Интрузии - тонкие щелеобразные углубления, проникающие постепенно внутрь металла по мере накопления числа циклов и постепенно превращающиеся в зародыш трещины усталости. В последующем трещины объединяются в одну микроскопическую трещину. После того, как трещина распространится на значительную часть происходит внезапное разрушение.
Условия возникновения трещины зависят в основном от касательных напряжений, а развитие ее связано в большинстве случаев с влиянием нормальных напряжений.
На поверхности усталостных изломов различают пять зон, которые можно различить на рисунке 22.
Фокус излома - малая локальная зона, близкая к точке, в которой возникает начальная макроскопическая трещина усталости и откуда начинается ее развитие. Обычно фокус излома располагается на поверхности в местах концентрации напряжений или поверхностных дефектов в виде царапин, трещин, неметаллических включений и т.п. При наличии внутренних дефектов или при поверхностном упрочнении (например, цементации) фокус излома может располагаться и под поверхностью»
Очаг разрушения - малая зона, прилегающая к фокусу излома и соответствующая начальной макроскопической трещине усталости.излома в области очага разрушения обычно характеризуется наибольшим блеском и наиболее гладкой поверхностью по сравнению с другими участками излома. На усталостном изломе в случае больших уровней переменных напряжений могут быть и несколько очагов разрушения.
1 - фокус излома и очаг разрушения; 2 - вторичные ступеньки и рубцы; 3 - усталостные линии; 4 - зона ускоренного развития излома; 5 - зона долома
Рисунок 22 - Усталостный излом шейки коленчатого вала двигателя
Участок избирательного развития соответствует зоне развившейся трещины усталости. Шероховатость поверхности усталостной трещины бывает различной. В этой зоне обычно видны характерные усталостные линии, волнообразно расходящиеся от очага разрушения, как из центра. Усталостные линии - это следы фронта продвижения трещины. Часто в детали может зарождаться несколько трещин усталости из разных фокусов, В этом случае начальные трещины располагаются параллельно. В результате их последующего слияния на поверхности излома образуются ступеньки и рубцы. Направление развития первоначальной трещины может измениться, При этом образуются зародыши трещин, развивающихся в другом направлении и называемых пасынковыми. От слияния пасынковых трещин образуются вторичные ступеньки и рубцы.
Участок ускоренного развития является переходной зоной между участком усталостного развития трещины и зоной долома; Эта зона образуется в течение нескольких циклов, предшествующих окончательному разрушению.
Зона долома образуется на последней стадии излома и обладает признаками макрохрупкого разрушения.
Теория усталости конструкций рассматривает в качестве определяющих три составные части:
оценка нагруженности конструкции;
построение кривой усталости для опасных зон конструкции;
- расчет усталостной долговечности на основе предыдущих пунктов.
Рассмотрим эти вопросы в пунктах 6.2 - 6,4,