Раздражение - Fretting

Не путать с Контактная фриттинг.
Для беспокойства в музыке см. беспокойство.

Раздражение относится к носить и иногда коррозия повреждение на неровности контактных поверхностей. Это повреждение возникает под нагрузкой и при наличии повторяющегося относительного движения поверхности, например, вызванного вибрацией. В КАК М Справочник по усталости и переломам определяет фреттинг как: «Особый процесс износа, который происходит в зоне контакта между двумя материалами под нагрузкой и подвержен незначительному относительному движению под действием вибрации или какой-либо другой силы». Фреттинг заметно ухудшает качество поверхностного слоя, вызывая повышенную шероховатость поверхности и микрорельефы, что снижает усталостную прочность компонентов.

В амплитуда относительного скользящего движения часто бывает в порядке от микрометры до миллиметров, но может быть всего 3 нанометры.[1]

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

Фреттинг-коррозия на внутренней дорожке качения подшипник

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

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

Сталь

Фреттинг повреждение в сталь можно определить по наличию ямок на поверхности и мелкой «красной» пыли оксида железа, напоминающей какао-порошок. Строго этого мусора нет »ржавчина ', поскольку для его производства не требуется воды. Частицы намного тверже, чем соприкасающиеся стальные поверхности, поэтому абразивный износ неизбежно; однако твердые частицы не требуются, чтобы вызвать раздражение.

Затронутые товары

Примеры фреттинга включают износ привода шлицы на приводные валы, колеса у болт с проушиной интерфейс и крышка цилиндра прокладки с учетом различий в тепловое расширение коэффициенты.

В настоящее время основное внимание уделяется исследованиям в аэрокосмической промышленности.[5] Соединение «ласточкин хвост» лопатка-корень и шлицевое соединение газотурбинных авиадвигателей испытывают фреттинг.[6]

Другим примером возникновения фреттинг-коррозии является смола. подшипники современных Ветряные турбины, которые работают при колебательном движении, чтобы контролировать мощность и нагрузки турбины.[7]

Также может возникать трение между возвратно-поступательными элементами в теле человека. Эффект раздражения часто проявляется особенно в имплантатах, например имплантатах бедра.[8][9]

Электрические / электронные разъемы фреттинг

Фреттинг также возникает практически на всех электрических разъемах, подверженных движению (например, разъем на печатной плате, подключенный к объединительной плате, то есть SOSA / VPX). Обычно большинство электрических разъемов плата-плата (B2B) 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, потому что 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 миллиомов 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 соединителей (которые, как считается, помогают снизить импеданс и повысить надежность) на самом деле могут привести к еще большему износу.

Фреттинг-усталость

Фреттинг уменьшается усталость прочность материалов, работающих в условиях циклического воздействия. Это может привести к мучительная усталость, в результате чего в зоне фреттинга могут возникать усталостные трещины. После этого трещина распространяется в материал. Соединения внахлестку, часто встречающиеся на поверхностях планера, являются основным местом для фреттинг-коррозии. Это также известно как фреттинг или фреттинг-коррозия.[10]

Факторы, влияющие на фреттинг

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

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

Смягчение

Основным способом предотвращения истирания является отсутствие относительного движения поверхностей в месте контакта. Шероховатость поверхности играет важную роль, так как раздражение обычно происходит при контакте неровности сопрягаемых поверхностей. Смазочные материалы часто используются для уменьшения раздражения, поскольку они уменьшают трение и ингибируют окисление.

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

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Справочник ASM, Vol. 13 «Коррозия», ASM International, 1987.
  2. ^ Годфри, Дуглас (2003). "Фреттинг-коррозия или ложное бринеллирование?" (PDF). Рибология и смазочные технологии. 59 (12): 28–31. Получено 2017-06-23.
  3. ^ Эррикелло, Роберт (2004). «Другая перспектива: ложный бринеллинг и фреттинг-коррозия». Трибология и смазочные технологии. 60 (4): 34–36. Получено 2017-06-23.
  4. ^ Швак, Фабиан. «Зависимый от времени анализ износа в колебательных подшипниках». STLE. 72-й. Получено 2017-06-23.
  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. Дои:10.1007/978-981-10-2134-3_22. ISBN  978-981-10-2133-6.
  6. ^ Говиндараджан Нараянан (2016-10-03). «Влияние трения скольжения на разрушение шлицевой поверхности в условиях смещения в авиационных двигателях». Международный журнал структурной целостности. 7 (5): 617–629. Дои: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». Journal of Physics: Серия конференций. 753 (11): 112013. Дои:10.1088/1742-6596/753/11/112013. Получено 2016-03-23.
  8. ^ Моллой, Деннис О .; Мунир, Селин; Джек, Кристофер М .; Крест, Майкл Б .; Уолтер, Уильям Л .; Уолтер, Уильям К. (19 марта 2014 г.). «Фреттинг и коррозия при тотальном эндопротезировании бедренной кости с модульной шейкой». Журнал костной и суставной хирургии. Американский объем. 96 (6): 488–493. Дои:10.2106 / JBJS.L.01625. ISSN  1535-1386. PMID  24647505.
  9. ^ Коричневый, L; Чжан, Х; Блант, L; Барранс, S (1 августа 2007 г.). «Воспроизведение фреттинг-износа на границе« ножка-цемент »при полной замене бедра» (PDF). Труды Института инженеров-механиков, Часть H: Инженерный журнал в медицине. 221 (8): 963–971. Дои: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 зависимости коэффициента твердости и коэффициента трения резиновой пары от фреттинг-износа", Износ материалов, Международная конференция № 9, Сан-Франциско, Калифорния, США (13.04.1993). Износ, т. 162-64, часть B, стр. 939-943, 1993.

внешние ссылки