Transcript Korozia a opotrebenie-Zatko

Žilinská univerzita v Žiline
Strojnícka fakulta
Katedra obrábania a
výrobnej techniky
Korózia a opotrebenie
Vypracoval: Bc. Ján Zaťko
e-mail: [email protected]
Korózia [1]
Korózia kovov prebieha samovoľne, pretože kov má tendenciu dostať sa
do termodynamicky stabilného stavu (prirodzeného, v akom sa nachádza
v prírode). Pri výrobe čistého kovu sa vynaloží obrovské množstvo energie,
ktorej časť sa stáva súčasťou čistého kovu. Tento energeticky bohatší stav
čistého kovu M0 sa označuje ako metastabilný, preto má snahu
pri normálnych podmienkach vrátiť sa do stavu stabilného M+.
Obr.1 Energetická bilancia prechodu kovu
z metastabilného stavu M0 do stavu
stabilného M+
Korózia kovov a zliatin [2]
Rozdelenie:
•
podľa mechanizmu - chemická
- elektrochemická
•
podľa vzhľadu
- rovnomerná
- nerovnomerná
•
podľa prostredia
- atmosférická
- v plynoch, pôde a pod.
•
podľa rozhodujúceho korózneho činiteľa
- korózia pod napätím
- únavová korózia pod.
Chemická korózia - rozrušenie kovových matetriálov vplyvom chemického
pôsobenia vonkajšieho prostredia. Prejavuje sa hlavne pôsobením suchých
plynov, produktov horenia a v kvapalných neelektrolytoch, ako nafta, benzín a
pod.
Elektrochemická korózia – dochádza k oxidácií železa a vznikajú korózne
splodiny (,,hrdza “ Fe(OH)3). [2]
Obr.2 Priebeh koróznych reakcií vo vodnej kvapke [2]
Atmosferická korózia – vzniká účinkom látok, nachádzajúcich sa v
atmosfére. Urýchľujúcim činiteľom sú prítomné exhaláty (SO2, H2S, HCl).
Korózia blúdivými prúdmi – prúd, ktorý prechádza pôdou, mení s
časom svoj smer a veľkosť, pôvodcom sú elektrické zariadenia,
spôsobuje perforáciu potrubí.
Bodová korózia – jav súvisí so schopnosťou niektorých súčastí
agresívneho prostredia, napr. chloridov, porušovať pasivitu. [2]
Obr. 3 Príklad bodovej korózie rúrok z koroziivzdornej
ocele STN 41 7248 v prostredí, obsahujúcom chloridy [2]
Štruktúrna korózia [1]
Medzikryštálová korózia
- šíri sa po hrani ciach zŕn,
- znižuje mechanické vlastnosti
zvlášť pevnosť a húževnatosť,
- vyskytuje sa pri zliatinách, kde sa
starnutím, nesprávnym tepelným
spracovaním alebo iným tepelným
ovplyvnením vylučujú precipitáty,
Obr.4 Schéma scitlivenia nehrdzavejúcich
ocelí k medzikryštálovej korózii účinkom
precipitácie karbidov chrómu
Štruktúrna korózia [2]
Obr.5 Medzikryštálová korózia austenitickej Cr-Ni ocele
Štruktúrna korózia [2]
Obr.6 Extrakčné napadnutie povrchovej vrstvy – jamkové
odzinkovanie mosadze Ms 62
Korózia pod napätím [2]
•
Korózne praskanie – nastáva v
podmienkach statického namáhania
v určitých korózných podmienkach
(vodné roztoky H2S, NH3, CO2,
atmoféra a pod.),
•
Korózna únava – prebieha v
podmienkach cyklického
zaťažovania v koróznom prostredí,
ktoré podstatne znižuje medzu
únavy,
Obr.7 Korózne praskanie ocele v prostredí
so stopami čpavku
Protikorózna ochrana [2]
• vhodná voľba materiálu a konštrukcie,
• úprava prostredia,
• elektrochemická ochrana,
• vytvorenie ochranných povlakov,
Opotrebenie
Mnoho strojných súčastí je počas prevádzky vystavené opotrebeniu. Trpia
ním všetky povrchy vzájomne pohyblivo uložené (adhézne), povrchy
prichádzajúce do styku s tuhými časticami prostredia (abrazívne) a povrchy
vystavené pôsobeniu prúdu tuhých častíc, unášaných plynmi, alebo
kvapalinami alebo kvapiek unášaných plynmi (erózne). Podľa pracovných
podmienok súčastí vystavených opotrebeniu prebieha na pracovnom
povrchu rad fyzikálnych a chemických pochodov, ktorých intenzita a účinok
závisí od vlastností a podmienok, pri ktorých k opotrebeniu dochádza.
Hlavnými činiteľmi sú obvykle:
•
Mikroplastické deformácie, vyvolané zatlačením tvrdých častíc do povrchu
kovov a únava povrchových vrstiev pri opakovanom rázovom namáhaní.
Tieto javy vedú ku vzniku trhliniek a vylamovaniu častíc z povrchu kovu.
•
Oxidácia kovu, podporovaná ako plastickou deformáciou, tak zvýšením
teploty v miestach dotyku.
Druhy opotrebenia [2]
Adhézne opotrebenie – nastáva
vtedy, keď sa pri kĺzavom pohybe
vytrhávajú čiastočky z jedného povrchu
a prenášajú sa na druhý povrch.
Obr.8 Princíp adhéznej väzby medzi
povrchom nástroja a triesky [4]
Abrazívne opotrebenie – dochádza
k nemu, ak tvrdý , hrubý povrch kĺže
po mäkkom povrchu a odoberá z
neho častice kovu.
Obr.9 Princíp abrazívneho
opotrebenia
Druhy opotrebenia [2]
Erozívne opotrebenie – je
poškodzovanie funkčných povrchov
časticami nesenými prúdiacim
médiom.
Obr.10 Princíp
erozívneho opotrebenia
Únavové opotrebenie (pitting) – vzniká
únavovým procesom v povrchovej vrstve
materiálu pri kmitavom kontaktnom
namáhaní.
Obr.11 Princíp
únavového opotrebenia
Druhy opotrebenia [2]
Vibračné opotrebenie (fretting) – vzniká
následkom periodického kmitavého
pohybu s malou amplitúdou pri určitom
špecifickom tlaku.
Obr.12 Princíp
vibračného opotrebenia
Kavitačné poškodenie [2]
Príčinou kavitácie je tvorba a zanikanie plynných, príp. parných bublín v súvislo
prúdiacej kvapaline v tesnej blízkosti steny, naráža na ňu kvapalina v týchto
miestach veľkou rýchlosťou a namáha materiál opakovanými rázmi.
Obr.13 Schéma kavitačného opotrebenia
Obr.14 Závislosť hmotnostného
úbytku pri kavitácii Al od teploty
rôznych kvapalín: 1-voda, 2-petrolej,
3-lieh, 4-benzín, 5-acetón [3]
Bibliografia
[1] PALČEK, P. – HADZIMA, B. – CHALUPOVÁ, M.: Materiálové
charakteristiky. Žilinská univerzita, Žilina, 2004
[2] SKOČOVSKÝ,P. – BOKŮVKA,O. – KONEČNÁ,R. – TILLOVÁ, E.:
Náuka o materiáli pre odbory strojnícke, Žilinská univerzita v Žiline
2006
[3] PUŠKÁR,A. – HAYLINGER,M.: Porušovanie a lomy súčastí, Á
[4] NESLUŠAN,N. – ČILLIKOVÁ, M.: Teória obrábania, Žilinská
univerzita v Žiline 2007
Ďakujem za pozornosť