Обеспечение коррозионной стойкости резьбовых соединений

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Воячек Игорь Иванович1, Кочетков Денис Викторович2, Вантеев Андрей Николаевич3, Косова Мария Александровна4

1Пензенский государственный университет, доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения»

2Пензенский государственный университет, кандидат технических наук, доцент кафедры «Теоретическая и прикладная механика и графика»

3Пензенский государственный университет, кандидат технических наук, доцент кафедры «Теоретическая и прикладная механика и графика»

4Пензенский государственный университет, магистрант

Аннотация

В статье рассмотрены конструкторско-технологические методы обеспечения эксплуатационных характеристик резьбовых соединений, в частности коррозионной стойкости. В результате коррозионных испытаний установлено, что гальванические покрытия сплавом цинк-никель с радужной пассивацией и двойное покрытие (сплавом цинк-никель с последующим нанесением слоя никеля) можно рекомендовать для защиты стальных резьбовых изделий от коррозии в агрессивных средах. Кроме этого, двойное покрытие в ходе коррозионных испытаний не потеряло своих декоративных свойств.

Ключевые слова: гальванические покрытия, коррозионная стойкость, резьбовые соединения

соединение резьбовой покрытие гальванический

Одной из основных задач машиностроения на современном этапе является повышение эксплуатационных характеристик деталей и узлов машин, осуществляемое эффективно, с наименьшими затратами. Надежную работу многих изделий машиностроения во многом определяет качество резьбовых соединений (РС), которые имеют чрезвычайно широкое применение и составляют в среднем 15 - 20% от общего количества соединений, а в некоторых отраслях промышленности их доля доходит до 70%. Среди неподвижных соединений РС составляют 40 - 60%.

Широкое применение РС в технике определяется: возможностью создания больших осевых сил сжатия деталей при небольшой силе, приложенной к ключу; удобными формами и малыми габаритами резьбовых деталей; стандартизацией; взаимозаменяемостью и централизованным изготовлением резьбовых деталей. С помощью резьбы получают неподвижные соединения, обеспечивающие точную и прочную фиксацию относительного положения деталей, и подвижные, предназначенные для преобразования вращательного движения в поступательное или для создания значительных осевых усилий.

Резьбовые соединения должны соответствовать таким эксплуатационным требованиям, как прочность (статическая и динамическая), жесткость, герметичность, фреттингостойкость, коррозионная стойкость, сопротивление самоотвинчиванию.

В настоящее время повышенные требования предъявляются к коррозионной стойкости РС, особенно в химическом и нефтегазовом машиностроении, судостроении.

Повышения эксплуатационных характеристик РС достигают различными конструкторско-технологическими методами: выбором соответствующего материала, изменением конструкции, нанесением различных покрытий. Комплексного и рационального обеспечения эксплуатационных характеристик РС можно достигнуть созданием металлопластмассовых структур в зоне контакта деталей, например, при сборке с анаэробными материалами [1-4].

Резьбовые детали изготавливаются из конструкционных и легированных сталей. При выборе материала учитывают условия работы (температуру, среду и другие), характер действующей нагрузки (статическая или переменная), способ изготовления и объем производства. Например, стандартные крепежные детали общего назначения изготавливают из низко- и среднеуглеродистых сталей типа сталь 10…сталь 35. Такие стали обладают высокой пластичностью, позволяют изготавливать большие партии резьбовых деталей методом холодной высадки или штамповки заготовок с последующей накаткой резьбы. Легированные стали (35Х, 30ХГСА) применяют для изготовления высоконагруженных деталей при переменных и ударных нагрузках. Для работы при высоких температурах, в коррозионных и агрессивных средах резьбовые детали изготавливают из коррозионностойких, жаростойких, жаропрочных и других сталей с высоким содержанием хрома или хрома и никеля. В специальных конструкциях, к которым предъявляются жесткие требования по массе (самолеты) применяют крепежные детали из титановых сплавов (ВТ14, ВТ16). При этом их прочность близка к деталям, изготовленным из высоколегированных сталей, при массе, приблизительно в два раза меньшей, кроме того, они обладают высокими антикоррозионными свойствами.

Для улучшения свинчиваемости соединений, устранения заедания в резьбе, защиты крепежных деталей из углеродистых сталей от коррозии, придания декоративного вида применяются покрытия деталей (цинковое, кадмиевое хромовое, никелевое, медное, оксидное и др.). Вид покрытия для определенного материала выбирают по ГОСТ 1759.4-87.

Для оценки коррозионной стойкости гальванических покрытий ц.15 (цинк, толщина 15 мкм, без пассивации), ц.15 (с радужной пассивацией), сплавом ц-н.15 (цинк-никель, без пассивации, содержание никеля в испытуемых сплавах составляет 12%), ц-н.15 (с радужной пассивацией) и ц-н.15.н.2 (двойное покрытие - первый слой сплав цинк-никель 15 мкм, второй слой никель 2 мкм) были проведены климатические испытания по ГОСТ 9.308-85 двумя методами: в камере влаги и в камере соляного тумана. Климатические испытания в камере влаги при относительной влажности 93±3% и температуре 40±2оС проводили в течение 56 суток, а оценку коррозионной стойкости покрытий проводили «оценочным баллом коррозионной стойкости» (К) по ГОСТ 27597-88.

Испытания в камере соляного тумана проводили при температуре 35±2оС в течение семи суток.

Испытаниям подвергались стальные образцы размером 2х3 см, покрытые вышеприведенными гальваническими покрытиями.

Гальванические покрытия цинком без пассивации, цинком с пассивацией и сплавом цинк-никель без пассивации не прошли испытания. На образцах наблюдается коррозия покрытия, поражение основного металла не наблюдается.

Испытания в камере влаги показали, что гальванические покрытия сплавом цинк-никель с радужной пассивацией и двойное покрытие (Ц-Н.15.Н.2) оцениваются в десять баллов. На поверхности двойного покрытия изменения внешнего вида поверхности не наблюдается. На поверхности гальванического покрытия цинк-никель с радужной пассивацией наблюдается незначительное изменение цветности пассивной пленки.

Испытания на воздействие соляного тумана в течении семи суток показали, что гальванические покрытия цинк-никель с радужной пассивацией и двойное покрытие (Ц-Н.15.Н.2) оцениваются в десять баллов. На поверхности покрытия не наблюдается каких-либо изменений внешнего вида.

Таким образом, исходя из результатов коррозионных испытаний, гальванические покрытия сплавом цинк-никель с радужной пассивацией и двойное покрытие можно рекомендовать для защиты стальных резьбовых изделий от коррозии в морской атмосфере, как альтернативу кадмиевому покрытию. Кроме этого двойное покрытие в ходе коррозионных испытаний не потеряло своих декоративных свойств.

Библиографический список

1. Воячек И.И., Кочетков Д.В. Комплексное повышение эксплуатационных характеристик резьбовых соединений при сборке с анаэробными материалами // Вестник машиностроения. - 2017. - № 2. - С. 41-46.

2. Кочетков Д.В., Воячек И.И., Зверовщиков А.Е. Разработка и исследование функциональных моделей резьбовых соединений типа стяжки при сборке с анаэробными материалами // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. - 2016. - № 4 (20). - С. 115-127.

3. Воячек И.И., Кочетков Д.В. Влияние анаэробных материалов на распределение нагрузки в резьбовом соединении // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2010. - № 6. - С. 34-40.

4. Воячек И.И., Кочетков Д.В. Повышение функциональных характеристик резьбовых соединений при сборке с анаэробными материалами // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2009. - № 6. - С. 37-40.

Размещено на Allbest.ru