Galling - Galling

Ushbu maqola metall yuzalar orasidagi yopishqoqlik haqida. Botanika tushunchasi uchun qarang po'stloq.
An ustiga o'tli iplar NPT mos.
Elektron mikroskop tasvirida boshqariladigan laboratoriya sharoitida toymasin aloqa paytida asbob yuzasida to'plangan uzatilgan varaq materiallari ko'rsatilgan. Asbob yuzasida materialning chiqib ketishi yoki lokalizatsiya qilinishi, qo'pollashishi va chiqadigan joylar hosil bo'lishi odatda birma deb ataladi.
Metall choyshabdagi shikastlanish, aşınma rejimi yoki xarakterli naqsh oksid sirt qatlamining hech qanday yutuqlarini ko'rsatmaydi, bu ozgina miqdorda yopishtiruvchi material uzatilishini va qatlam yuzasining tekislashi bilan zararlanishini ko'rsatadi. Bu materialni uzatish va o't puflashning birinchi bosqichidir.
Metall choyshabdagi shikastlanish oksid sirt qatlamining yutuqlaridan dalolat beruvchi uzluksiz chiziqlar yoki chiziqlarni aks ettiradi.
Metall choyshab yoki xarakterli naqshdagi shikastlanish "notekis sirt" ni, plastinka materialining plastik harakatining o'zgarishini aks ettiradi va sirt oksidlarini tekislash bilan taqqoslaganda kattaroq deformatsiyalangan hajmni o'z ichiga oladi.

Galling toymasin yuzalar orasidagi yopishqoqlik natijasida hosil bo'lgan aşınma shaklidir. Materiallar gallashganda, ularning bir qismi aloqa qiladigan sirt bilan tortiladi, ayniqsa, agar sirtlarni bir-biriga siqib chiqaradigan katta miqdordagi kuch bo'lsa. Galling kombinatsiyasi tufayli yuzaga keladi ishqalanish va yopishqoqlik yuzalar o'rtasida, so'ngra siljish va yirtilib ketish kristall tuzilishi sirt ostida. Bu, umuman olganda, ba'zi materiallarni tiqilib qoladi yoki hatto qoldiradi ishqalanish payvandlangan qo'shni yuzaga, o't pog'onali material esa uning yuzasiga yopishtirilgan to'plangan yoki yirtilgan buyumlar bilan qoplangan bo'lishi mumkin.

Galling eng ko'p uchraydi metall bir-biriga sirpanish bilan aloqa qiladigan yuzalar. Ayniqsa, etarli bo'lmagan joyda keng tarqalgan soqol yuzalar orasidagi. Biroq, ba'zi metallar, odatda, ularning kristallarining atom tuzilishi tufayli o't puflashiga ko'proq moyil bo'ladi. Masalan, alyuminiy juda osonlik bilan o'tga tushadigan metalldir, tavlantirilgan (yumshatilgan) po'lat o't puflashiga nisbatan bir oz ko'proq chidamli. To'liq qotib qolgan po'lat gallga juda chidamli.

Galling - bu boshqa metallar bilan aloqa qilishda metallarning siljishidagi ko'pgina ilovalarda keng tarqalgan muammo. Bu metallarning bir xil yoki har xil bo'lishidan qat'iy nazar sodir bo'lishi mumkin. Qotishmalar kabi guruch va bronza uchun ko'pincha tanlanadi rulmanlar, burmalar va boshqa toymasin ilovalar, chunki ularning o'tga chidamliligi va boshqa shakllari mexanik aşınma.

Kirish

Galling yopishtiruvchi hisoblanadi kiyish ko'ndalang harakat (siljish) paytida metall yuzalar orasidagi materialning mikroskopik o'tkazilishi natijasida yuzaga keladi. Bu metall yuzalar bir-biriga tegib turganda, bir-biriga siljish paytida tez-tez uchraydi, ayniqsa yomon soqol bilan. Bu tez-tez yuqori yuklanishda, past tezlikli dasturlarda, shuningdek juda kam yuk bilan yuqori tezlikda ishlaydigan dasturlarda ham bo'ladi. Galling - bu keng tarqalgan muammo metall lavha shakllantirish, podshipniklar va pistonlar dvigatellar, gidravlik tsilindrlar, havo dvigatellari va boshqa ko'plab sanoat operatsiyalari. Galling guging yoki chizishdan farq qiladi, chunki u yopishqoq ravishda tortilganligi sababli materialning ko'rinadigan uzatilishini o'z ichiga oladi (mexanik ravishda parchalanib ketgan ) bir sirtdan ko'tarilib, ikkinchisiga ko'tarilgan shish (o't) shaklida yopishib qoladi. Galling boshqa aşınma shakllaridan farqli o'laroq, odatda asta-sekinlik bilan emas, balki ko'tariladi va tez tarqaladi, chunki ko'tarilgan pog'onalar ko'proq o't puflashiga olib keladi, bu ko'pincha vintlar va vintlarda paydo bo'lishi mumkin, bu esa iplarni mahkamlashi yoki mahkamlashi yoki teshik. Haddan tashqari holatlarda, murvat iplarni echmasdan ushlanishi mumkin, bu esa mahkamlagichning buzilishiga yoki asbobning burilishiga olib kelishi mumkin. Yivli qo'shimchalar qattiq po'latdan ko'pincha alyuminiy yoki kabi metallarda ishlatiladi zanglamaydigan po'lat osonlik bilan o't puflaydi.[1]

Galling ko'pgina metallarga xos bo'lgan ikkita xususiyatni talab qiladi metall bilan bog'lovchi diqqatga sazovor joylar va plastika (buzilmasdan deformatsiya qilish qobiliyati). Materialning o'tga moyilligi ta'sir qiladi egiluvchanlik materialning. Odatda, qotdi materiallar o'tga chidamli, bir xil turdagi yumshoq materiallar esa osonlikcha o't puflaydi. Materialning o'tga moyilligiga atomlarning o'ziga xos joylashuvi ham ta'sir qiladi, chunki kristallar yuzga yo'naltirilgan kub (FCC) panjarasi, odatda, materialni a ga nisbatan ko'proq darajada o'tkazishga imkon beradi tanaga yo'naltirilgan kub (BCC). Buning sababi shundaki, yuzga yo'naltirilgan kubik ishlab chiqarish tendentsiyasiga ega dislokatsiyalar panjara siljishiga imkon beradigan nuqsonlar bo'lgan kristall panjarada yoki "o'zaro siljish" metallni o'tga moyil qiladi. Shu bilan birga, agar metallda ko'p sonli yoriqlar mavjud bo'lsa (atom tekisliklari orasidagi ketma-ketlikning farqi) dislokatsiyalarda o'zaro siljishga unchalik mos kelmaydi. Shuning uchun materialning o'tga chidamliligi odatda unga qarab belgilanadi ketma-ketlik energiyasi. Yig'ilish xatosi yuqori bo'lgan energiya, masalan, alyuminiy yoki titanium, yorilish energiyasi past bo'lgan materiallarga qaraganda o't puflashiga juda moyil bo'ladi mis, bronza, yoki oltin. Aksincha, a bilan materiallar olti burchakli yopiq (HCP) tuzilishi va yuqori c / a kabi nisbati kobalt asoslangan qotishmalar, o't puflashga juda chidamli.[2]

Galling dastlab mikroskopik miqyosda alohida donalardan material uzatilishi bilan yuzaga keladi, ular tiqilib qoladi yoki hatto diffuziya qo'shni yuzaga payvandlanadi. Agar bir yoki ikkala metall yuqori darajada qattiq oksidlarning ingichka qatlamini hosil qilsa, bu uzatishni kuchaytirish mumkin ishqalanish koeffitsientlari, alyuminiy yoki zanglamaydigan po'latdan topilganlar kabi. To'p o'sishi bilan u qo'shni materialga itariladi va ularni ishdan chiqarishga majbur qiladi, ishqalanish issiqlik energiyasining katta qismini juda kichik maydonga to'playdi. Bu o'z navbatida ko'proq yopishqoqlik va materiallarning to'planishiga olib keladi. Mahalliy issiqlik, parchalanadigan sirtning plastisitesini oshiradi, metallni deformatsiya qiladi, bu parcha sirtni yorib chiqmaguncha va o'tli sirtdan katta miqdordagi materiallarni haydashni boshlaydi. O't puflanishining oldini olish usullari quyidagilarni o'z ichiga oladi moylash materiallari kabi surtma va moy, kam ishqalanadigan qoplamalar va shunga o'xshash yupqa qatlamli qatlamlar molibden disulfidi yoki titanium nitrit kabi jarayonlardan foydalangan holda va metallarning sirt qattiqligini oshirish ishning qattiqlashishi va indüksiyon sertleşmesi.

Mexanizm

Muhandislik fanida va boshqa texnik jihatlarda galling atamasi keng tarqalgan. Materiallar orasidagi aloqa zonasida tezlanishning ta'siri matematik tarzda tavsiflangan va o't pufagining hodisasini empirik kuzatuvlari paytida yo'llarda topilgan namoyish qilingan ishqalanish mexanizmi bilan bog'liq. Oldingi mos kelmaydigan ta'riflar va sinov usullari bilan bog'liq muammolar tufayli, o'lchovlarning yaxshi vositalarini jalb qilingan ishqalanish mexanizmlarini chuqurroq anglash bilan muvofiqlashtirish, umumiy foydalanishni ta'minlash uchun otashin terminini standartlashtirishga yoki qayta aniqlashga urinishga olib keldi.ASTM International ASTM G40 standartidagi gallash hodisasining texnik jihatlari uchun umumiy ta'rifni ishlab chiqdi va o'rnatdi: "Gallash - bu mikroskopik, odatda lokalizatsiya qilingan, pürüzlülük va protrusionlar yaratilishi bilan ajralib turadigan, toymasin qattiq moddalar o'rtasida yuzaga keladigan sirt shikastlanish shaklidir (masalan: topaklar ) asl sirt ustida ".[3]

Ikkita metall sirtni bir-biriga bosganda, dastlabki ta'sir o'tkazish va juftlashish nuqtalari tengsizlik yoki har bir yuzada joylashgan yuqori nuqtalar. Agar yaqinlashayotgan aloqa va nisbiy harakat bo'lsa, asperitatsiya qarama-qarshi sirtga kirib borishi mumkin. Sirtlar orasidagi aloqa boshlanadi ishqalanish yoki plastik deformatsiya va aloqa zonasi deb nomlangan kichik maydonda bosim va energiyani keltirib chiqaradi.

Bosimning ko'tarilishi energiya zichligi va deformatsiyalangan maydon ichidagi issiqlik darajasi. Bu katta narsaga olib keladi yopishqoqlik materiallarni uzatishni boshlaydigan yuzalar o'rtasida, o't puflamasining ko'payishi, bir tekis o'sishi va asl sirt ustida chiqadigan joylar hosil bo'lishi.

Agar topak (yoki uzatilgan materialning bir yuzasiga chiqib ketishi) bir necha balandlikka o'ssa mikrometrlar, u qarama-qarshi tomonga o'tishi mumkin sirt oksidi qatlami va asosiy materialga zarar etkazishi mumkin. Katta miqdordagi materialning shikastlanishi, bu zarbani o'rab turgan deformatsiyalangan hajmda mavjud bo'lgan plastik oqim uchun zaruriy shartdir. To'plamning geometriyasi va tezligi, oqayotgan materialni qanday qilib ko'chirish, tezlashtirish va tormozlanishini pasayishini belgilaydi. Ushbu materiallar oqimi siljish paytida aloqa bosimi, energiya zichligi va rivojlangan haroratni aniqlashda juda muhimdir. Oqayotgan materialning tezlashishi va sekinlashishini tavsiflovchi matematik funktsiya shu bilan geometrik cheklovlar bilan aniqlanadi, topilgan yoki topilgan sirt konturi bilan berilgan.

Agar to'g'ri shartlar bajarilgan bo'lsa, masalan, topakning geometrik cheklovlari, energiyaning to'planishi materiallar bilan aloqa qilishda va plastik xatti-harakatlarda aniq o'zgarishlarga olib kelishi mumkin; odatda bu yopishqoqlikni va keyingi harakat uchun zarur bo'lgan ishqalanish kuchini oshiradi.

Sürgülü ishqalanish ko'paygan siqilish stressi ning ko'tarilishiga mutanosib ravishda tengdir potentsial energiya va aloqa zonasidagi harorat. Surilish paytida energiya to'planishining sabablari, aloqa chegarasidan uzoqlashadigan energiya yo'qotilishini kamaytirish bo'lishi mumkin, chunki sirt chegarasida kichik sirt mavjud, shuning uchun issiqlik o'tkazuvchanligi past bo'ladi. Yana bir sabab - bu tezlashuv va bosimning hosilasi bo'lgan metallarga doimiy ravishda majburlanadigan energiya. Hamkorlikda ushbu mexanizmlar doimiy ravishda energiyani to'plashga imkon beradi, chunki siljish paytida aloqa zonasida energiya zichligi va harorat oshadi.

Jarayon va aloqani taqqoslash mumkin sovuq payvandlash yoki ishqalanish bilan payvandlash, chunki sovuq payvandlash haqiqatan ham sovuq emas va eritish nuqtalari aloqa zonasida qo'llaniladigan bosim va plastik deformatsiyadan kelib chiqqan holda harorat va energiya zichligini oshiradi.

Hodisa va joylashish

To'qnashuv ko'pincha to'g'ridan-to'g'ri aloqa va nisbiy harakat sodir bo'lgan metall yuzalar orasida uchraydi. Sheet metal shakllantirish, ip ishlab chiqarish va boshqa sanoat operatsiyalari tarkibiga zanglamaydigan po'latdan, alyuminiydan, titandan va boshqa oksidli qatlam orqali tabiiy ravishda rivojlanadigan boshqa metallardan yasalgan harakatlanuvchi qismlar yoki aloqa yuzalarini kiritish mumkin. passivatsiya ularning korroziyaga chidamliligini oshiradi, lekin ularni o'tga chidamli bo'lishiga olib keladi.[4]

Kesishni o'z ichiga olgan metallga ishlov berishda (asosan burilish va frezalash) galllash ko'pincha yumshoq metallni kesishda paydo bo'ladigan eskirish hodisasini tavsiflash uchun ishlatiladi. Ish materiali to'sarga o'tkaziladi va "bo'lak" rivojlanadi. Ishlab chiqilgan bo'lak ikki sirt orasidagi aloqa xatti-harakatlarini o'zgartiradi, bu odatda yopishqoqlikni, keyingi kesishga chidamliligini oshiradi va yaratilgan tebranishlar tufayli aniq tovush sifatida eshitiladi.

Galling ko'pincha alyuminiy birikmalar bilan sodir bo'ladi va bu asbob buzilishining keng tarqalgan sababidir. Alyuminiy egiluvchan metalldir, demak u nisbatan osonlik bilan plastik oqim qobiliyatini egallaydi, bu esa nisbatan izchil va katta plastik zonani nazarda tutadi.

Yuqori süneklik va oqimli material haddan tashqari material uzatish va o't puflashning umumiy sharti deb hisoblanishi mumkin, chunki ishqalanish qizdirish penetratsion ob'ektlar atrofidagi plastik zonalarning tuzilishi bilan chambarchas bog'liq.

Galling nisbatan past yuk va tezlikda ham sodir bo'lishi mumkin, chunki bu tizimdagi haqiqiy energiya zichligi fazali o'tishni keltirib chiqaradi, bu ko'pincha material uzatilishini ko'payishiga va yuqori ishqalanishga olib keladi.

Oldini olish

Odatda yopishqoq aşınmaya yoki safroga ta'sir qiladigan ikkita asosiy ishqalanish tizimi mavjud: qattiq sirt bilan aloqa va moylangan aloqa. Oldini olish nuqtai nazaridan ular bir-biriga o'xshash bo'lmagan usullarda ishlaydi va materiallarda ishlatiladigan sirt tuzilishi, qotishmalar va kristalli matritsaga turli talablarni qo'yadi.

Qattiq sirt bilan aloqa qilishda yoki notekis sharoitlarda, dastlabki aloqa asperitatsiyalar va ikki xil diqqatga sazovor joylarning ko'rgazmasi o'rtasidagi o'zaro bog'liqlik bilan tavsiflanadi: uyushqoq sirt energiyasi yoki molekulalar ikkita sirtni bir-biriga bog'laydi va yopishtiradi, ayniqsa ular o'lchanadigan masofa bilan ajralib tursa ham. To'g'ridan-to'g'ri aloqa va plastik deformatsiya, hosil bo'lgan energiya, bosim va harorat yuzalar orasidagi yopishqoq sirt energiyasidan ancha katta miqyosda bog'lanishiga imkon beradigan oqimli material bilan plastik zonaning konstitutsiyasi orqali boshqa o'ziga jalb qiladi.

Metall aralashmalarda va metall lavha shakllanishida asperitiyalar odatda oksidlar bo'lib, plastik deformatsiya asosan iborat mo'rt sinish, bu juda kichik plastik zonani nazarda tutadi. Sinish mexanizmidagi uzilish tufayli energiya va haroratning to'planishi past bo'ladi, ammo dastlabki asperlik / asperlik aloqasi paytida, qoldiqlar yoki bitlar va asperitiyalarning bo'laklari qarama-qarshi yuzaga yopishib, mikroskopik, odatda lokalize qilingan, qo'pol va asl sirt ustida chiqadigan joylarni (amalda topaklar) yaratish. O'tkazilgan aşınma qoldiqlari va parchalari qarama-qarshi oksidli sirt qatlamiga kirib boradi va asosiy quyma materialga zarar etkazadi, uni oldinga siljitadi. Bu doimiy plastik deformatsiyaga, plastik oqimga va energiya va haroratni to'plashga imkon beradi, yopishtiruvchi materialni uzatishni oldini olish quyidagi yoki shunga o'xshash yondashuvlar bilan amalga oshiriladi:

  • Kolsterisiz kabi past haroratli karburizatorli muolajalar ostenitik zanglamaydigan po'latlarda sirt qattiqligini 1200 HV0,05 ga qadar oshirib (asosiy material va sirt sharoitlariga qarab) o't puflanishini ketkazishi mumkin.[5]
  • Yuzaki atomlar yoki molekulalar orasidagi kamroq uyg'unlik yoki kimyoviy tortishish.
  • Uzluksiz plastik-deformatsiyadan va plastik oqimdan saqlanish, masalan, metall lavha (SMF) tarkibidagi buyumga qalin oksid qatlami orqali.
  • Qoplamalar kabi SMF ish vositasida saqlanadi kimyoviy bug 'cho'kmasi (CVD) yoki jismoniy bug 'cho'kmasi (PVD) va titanium nitrid (TiN) yoki olmosga o'xshash uglerod qoplamalar yuqori energiyali ishqalanish aloqasida ham past kimyoviy reaktivlikni namoyish etadi, bu erda materialning himoya oksidi qatlami buziladi va ishqalanish aloqasi doimiy plastik deformatsiya va plastik oqim bilan ajralib turadi.

Soqolli aloqa jalb qilingan materiallarning sirt tuzilishiga boshqa talablarni qo'yadi va asosiy masala himoya vositasini saqlab qolishdir soqol qalinligi va plastik deformatsiyaning oldini olish. Bu juda muhim, chunki plastik deformatsiya yog 'yoki soqol suyuqligining haroratini oshiradi va yopishqoqlikni o'zgartiradi. Oxirgi materialning uzatilishi yoki asl sirt ustida chiqadigan joylarning paydo bo'lishi, shuningdek, himoya soqol qalinligini saqlab qolish qobiliyatini pasaytiradi. Tegishli himoya soqol qalinligi yordam berishi yoki saqlanishi mumkin:

  • Yuzaki bo'shliqlar yoki kichik teshiklar moyning aloqa zonasida himoya soqol qalinligini saqlab qolish uchun qulay geometrik vaziyatni yaratishi mumkin.
  • Sirtdagi uyg'unlik kuchlari sirt va moylash materiallari orasidagi kimyoviy jalb qilishni kuchaytirishi va soqol qalinligini oshirishi mumkin.
  • Yog 'qo'shimchalari o't yoki yopishqoq aşınma tendentsiyasini kamaytirishi mumkin.

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ Mexanik mahkamlashni birlashtiruvchi yig'ish Jeyms A. Spek tomonidan - Marcell Dekker 1997 yil 128-bet
  2. ^ Korozyon va aşınmaya bardoshlik uchun sirt muhandisligi J. R. Devis tomonidan - ASM International 2001 yil Sahifa 76
  3. ^ ASTM standarti G40 (2006)
  4. ^ "Zanglamaydigan po'latdan urish / qulflash / muzlatish". Estainlesssteel.com. Olingan 2013-11-04.
  5. ^ Kolsterising yordamida zanglamaydigan po'latlarning sirtini qattiqlashishi Gümpel P. tomonidan - Amaliy fan universiteti, Konstanz Germaniya AIJSTPME (2012) 5 (1): 11-18 (PDF)