Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с контактным фриттингом .
Для беспокойства в музыке см. Лад .

Фреттинг относится к износу, а иногда и к коррозионному повреждению неровностей контактных поверхностей. Это повреждение вызывается под нагрузкой и при наличии повторяющегося относительного движения поверхности, например, вызванного вибрацией. АНМ Справочник по усталости и разрушению определяет фреттинг как: «специальный процесс износа , который происходит в зоне контакта между двумя материалами под нагрузкой и в зависимости от минутного относительного движения с помощью вибрации или какой - либо другой силы.» Фреттинг заметно ухудшает качество поверхностного слоя, вызывая повышенную шероховатость поверхности и микрорельефы, что снижает усталостную прочность компонентов.

Амплитуда относительного скользящего движения часто в порядке от микрометров до миллиметров, но может быть как 3 нм . [1]

Контактное движение вызывает механический износ и перенос материала на поверхности, часто за которым следует окисление как металлического мусора, так и только что обнаженных металлических поверхностей. Поскольку окисленный мусор обычно намного тверже, чем поверхность, с которой он пришел, он часто действует как абразивный агент, который увеличивает скорость истирания.

Фреттинг-коррозия на внутренней дорожке качения шарикоподшипника

Различие между ложным бринелингом и фреттинг-коррозией широко обсуждается в литературе. [2] [3] Основное отличие состоит в том, что ложное бринеллирование происходит при смазке, а истирание - в условиях сухого контакта. Между ложным бринелингом и фреттинг-коррозией также существует зависящая от времени связь. [4]

Различные области типичного ложного бринеллинга и фреттинг-коррозионного повреждения шарикового подшипника

Сталь [ править ]

Фреттинг-повреждение стали можно определить по наличию ямок на поверхности и мелкой «красной» пыли оксида железа, напоминающей какао-порошок. Строго говоря, этот мусор не является « ржавчиной », поскольку для его производства не требуется воды. Частицы намного тверже соприкасающихся стальных поверхностей, поэтому абразивный износ неизбежен; однако твердые частицы не требуются, чтобы вызвать раздражение.

Затронутые продукты [ править ]

Примеры фреттинга включают износ приводных шлицев на карданных валах , колес на стыке болтов с проушинами и прокладок головки блока цилиндров, подверженных разнице в коэффициентах теплового расширения .

В настоящее время основное внимание уделяется исследованиям в аэрокосмической отрасли. [5] Соединение "ласточкин хвост" лопатка-корень и шлицевое соединение газотурбинных авиационных двигателей испытывают фреттинг. [6]

Другой пример, в котором может возникнуть фреттинг-коррозия, - это подшипники шага современных ветряных турбин , которые работают в колебательном движении, чтобы контролировать мощность и нагрузки турбины. [7]

Также может возникать трение между элементами, совершающими возвратно-поступательное движение в теле человека. Эффекты раздражения часто бывают особенно заметны на имплантатах, например имплантатах бедра. [8] [9]

Фреттинг электрических / электронных разъемов [ править ]

Истирание также происходит практически на всех электрических разъемах, подверженных движению (например, разъем на печатной плате, подключенный к объединительной плате, т.е. SOSA / VPX ). Обычно от доски к доске(B2B) электрические разъемы особенно уязвимы, если между сопрягаемыми разъемами присутствует какое-либо относительное движение. Требуется механически жесткая система соединения, чтобы удерживать обе половины B2B неподвижными (часто это невозможно). Разъемы типа «провод к плате» (W2B) имеют тенденцию быть невосприимчивыми к истиранию, поскольку половина провода разъема действует как пружина, поглощающая относительное движение, которое в противном случае передавалось бы на контактные поверхности разъема W2B. Существует очень мало экзотических разъемов B2B, которые устраняют раздражение за счет: 1) включения пружин в отдельные контакты или 2) использования китайской конструкции захвата пальцев для значительного увеличения площади контакта. Конструкция разъема, которая контактирует со всеми четырьмя сторонами квадратного штифта, а не только с одной, одной или двумя, может немного задержать неизбежное раздражение. Содержание контактов в чистоте и смазке также обеспечивает некоторый срок службы.

Контактное трение может изменить импеданс разъема B2B с миллиом на ом за считанные минуты при наличии вибрации. Относительно мягкое и тонкое золотое покрытие, используемое на большинстве высококачественных электрических разъемов, быстро изнашивается из-за обнажения металлов, лежащих в основе сплава, и при истирании обломков сопротивление быстро увеличивается. Вопреки здравому смыслу, высокие контактные силы на сопряженной паре разъемов (которые, как считается, помогают снизить импеданс и повысить надежность) могут на самом деле еще больше усугубить истирание.

Беспокойная усталость [ править ]

Фреттинг снижает усталостную прочность материалов, работающих в условиях циклического воздействия. Это может привести к фреттинговой усталости , в результате чего усталостные трещины могут образоваться в зоне фреттинговой нагрузки. После этого трещина распространяется в материал. Соединения внахлестку, часто встречающиеся на поверхностях планера, являются основным местом фреттинг-коррозии. Это также известно как фреттинг или фреттинг-коррозия. [10]

Факторы, влияющие на раздражение [ править ]

Сопротивление истиранию не является внутренним свойством материала или даже пары материалов. Есть несколько факторов, влияющих на раздражительное поведение контакта: [11]

  • Контактная нагрузка
  • Амплитуда скольжения
  • Количество циклов
  • Температура
  • Относительная влажность
  • Инертность материалов
  • Коррозия и связанная с этим недостаточность контактов, вызванная движением

Смягчение [ править ]

Основным способом предотвращения истирания является конструкция, исключающая относительное движение поверхностей в месте контакта. Шероховатость поверхности играет важную роль, поскольку истирание обычно происходит из-за контакта неровностей сопрягаемых поверхностей. Смазочные материалы часто используются для уменьшения истирания, поскольку они уменьшают трение и препятствуют окислению.

Мягкие материалы часто более подвержены истиранию, чем твердые материалы аналогичного типа. Соотношение твердости двух скользящих материалов также влияет на фреттинг-износ. [12] Однако более мягкие материалы, такие как полимеры, могут демонстрировать противоположный эффект, когда они захватывают твердый мусор, который застревает в их опорных поверхностях. Затем они действуют как очень эффективный абразивный агент, истирая более твердый металл, с которым они контактируют.

См. Также [ править ]

  • Трибология  - наука и техника взаимодействующих поверхностей в относительном движении.
  • Контактная недостаточность, вызванная движением
  • Износ  - повреждение, постепенное удаление или деформация материала твердых поверхностей.
  • Контактная механика  - Изучение деформации тел, соприкасающихся друг с другом.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Справочник ASM , Vol. 13 «Коррозия», ASM International, 1987.
  2. ^ Годфри, Дуглас (2003). «Фреттинг-коррозия или ложный бринеллинг?» (PDF) . Рибология и смазочные технологии . 59 (12): 28–31 . Проверено 23 июня 2017 .
  3. ^ Эррикелло, Роберт (2004). «Другая перспектива: ложный бринеллинг и фреттинг-коррозия» . Трибология и смазочные технологии . 60 (4): 34–36 . Проверено 23 июня 2017 .
  4. ^ Швак, Фабиан. «Зависимый от времени анализ износа в колебательных подшипниках» . STLE . 72nd . Проверено 23 июня 2017 .
  5. ^ Рао, Д. Шриниваса; Кришна, Л. Рама; Сундарараджан, Г. (2017). «Покрытия с детонационным напылением для аэрокосмической техники». Аэрокосмические материалы и материальные технологии . Индийский институт металлов серии. Спрингер, Сингапур. С. 483–500. DOI : 10.1007 / 978-981-10-2134-3_22 . ISBN 978-981-10-2133-6.
  6. ^ Govindarajan Нарайанан (2016-10-03). «Влияние трения скольжения на разрушение шлицевой поверхности в условиях смещения в авиационных двигателях». Международный журнал структурной целостности . 7 (5): 617–629. DOI : 10.1108 / IJSI-07-2015-0024 . ISSN 1757-9864 . 
  7. ^ Швак, Фабиан (2016). «Сравнение расчетов ресурса колебательных подшипников с учетом индивидуального управления шагом в ветряных турбинах» . Журнал физики: Серия конференций . 753 (11): 112013. Bibcode : 2016JPhCS.753k2013S . DOI : 10.1088 / 1742-6596 / 753/11/112013 . Проверено 23 марта 2016 .
  8. ^ Моллой, Деннис O .; Мунир, Селин; Джек, Кристофер М .; Крест, Майкл Б .; Уолтер, Уильям Л .; Уолтер, Уильям К. (2014-03-19). «Фреттинг и коррозия при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава с модульной шейкой». Журнал костной и суставной хирургии. Американский объем . 96 (6): 488–493. DOI : 10,2106 / JBJS.L.01625 . ISSN 1535-1386 . PMID 24647505 .  
  9. ^ Браун, L; Чжан, Х; Тупой, L; Барранс, S (1 августа 2007 г.). «Воспроизведение фреттинг-износа на границе раздела ножка-цемент при полной замене бедра» (PDF) . Труды Института инженеров-механиков, Часть H: Инженерный журнал в медицине . 221 (8): 963–971. DOI : 10.1243 / 09544119JEIM333 . ISSN 0954-4119 . PMID 18161257 . S2CID 7918311 .    
  10. ^ Чарльз Липсон, Лестер Верн Колуэлл; Справочник по механическому износу: износ, фреттинг, питтинг, кавитация, коррозия; Издательство Мичиганского университета, 1961 год; п. 449.
  11. ↑ Айдар, Акчурин. «Фреттинг, фреттинг-коррозия и фреттинг-механизмы» .
  12. ^ А. Нейман, О. Ольшевский, «Исследование разъедающего износа зависимость коэффициента жесткости и коэффициент трения ладовых паров», износ материалов, Международная конференция No. 9, СанФранцискоКалифорния, США (13/04/1993). Износ, т. 162-64, часть B, стр. 939-943, 1993.

Внешние ссылки [ править ]

  • Фреттинг и его коварные эффекты, EPI Inc.