รัดเป็นส่วนประกอบทั่วไปในอุปกรณ์เครื่องจักรกลที่ใช้สำหรับยึดข้อต่อ ซึ่งทั้งหมดใช้ในสภาพแวดล้อมเฉพาะ ปฏิสัมพันธ์ระยะยาว-ระหว่างตัวยึดและสภาพแวดล้อมจะเปลี่ยนสถานะและประสิทธิภาพอยู่เสมอ กล่าวคือ การกัดกร่อนเกิดขึ้น ซึ่งเป็นหนึ่งในรูปแบบหลักของความล้มเหลวของตัวยึด การกัดกร่อนเล็กน้อยของตัวยึดจะส่งผลต่อความสามารถในการถอดออกและการนำเกลียวกลับมาใช้ใหม่ได้ ในขณะที่การกัดกร่อนอย่างรุนแรงจะทำลายความแข็งแรงของการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบต่างๆ และยังนำไปสู่ความล้มเหลวของชิ้นงานกะทันหันและอุบัติเหตุร้ายแรงอีกด้วย ดังนั้นการป้องกันการกัดกร่อน-ของตัวยึดจึงเป็นหัวข้อที่น่ากังวลอย่างยิ่งมาโดยตลอด
เทคโนโลยีป้องกันการกัดกร่อน-ทั่วไปสำหรับตัวยึด
การรักษา-การป้องกันการกัดกร่อนของตัวยึดมักจะสร้างชั้นเคลือบหรือ-ป้องกันการกัดกร่อนบนพื้นผิวของชิ้นงานด้วยวิธีการบางอย่างเพื่อป้องกันไม่ให้สภาพแวดล้อมภายนอกส่งผลกระทบต่อตัวยึดและทำให้เกิดผลกระทบจากความต้านทานการกัดกร่อน มีเทคโนโลยีป้องกันการกัดกร่อน-หลักๆ สี่เทคโนโลยีสำหรับตัวยึด: เทคโนโลยีการเคลือบฟิล์ม เทคโนโลยีการชุบโลหะ เทคโนโลยีการเคลือบ และการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายในของโลหะ (เช่น สแตนเลส)
1. เทคโนโลยีการรักษาฟิล์ม
เทคโนโลยีการบำบัดฟิล์มส่วนใหญ่หมายถึงกระบวนการสร้างฟิล์มเปลี่ยนสภาพทางเคมี (เคมีไฟฟ้า) ที่เสถียรบนพื้นผิวโลหะโดยใช้วิธีทางเคมีหรือเคมีไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ในยานพาหนะที่ใช้รางในเมือง การบำบัดการทำให้เป็นสีดำ/สีน้ำเงิน และการบำบัดด้วยฟอสเฟตถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการบำบัดฟิล์มของตัวยึด
1.1 การใส่ร้ายป้ายสีและการแสดงสีน้ำเงิน
กระบวนการวางชิ้นส่วนเหล็กในสารละลายอัลคาไลน์เข้มข้นที่มีสารออกซิแดนท์ และบำบัดชิ้นส่วนเหล่านั้นที่อุณหภูมิประมาณ 140 องศาในช่วงระยะเวลาหนึ่งเพื่อสร้างฟิล์มเคมีออกไซด์ (ส่วนใหญ่ประกอบด้วย Fe₃O₄) บนพื้นผิวของชิ้นส่วนเหล็ก เรียกว่าการบำบัดการทำให้เป็นสีดำ/เป็นสีน้ำเงิน
ลักษณะทางเทคนิคของการรักษาการทำให้ดำคล้ำ/เป็นสีน้ำเงิน:
1) ความหนาของฟิล์ม 0.5-1.5 μm
2) เวลาทดสอบสเปรย์เกลือที่เป็นกลาง (NSS) โดยทั่วไปจะใช้เวลาเพียง 2 ~ 5 ชั่วโมง ซึ่งเป็นเวลาที่ฟิล์มออกไซด์แตกและแม้แต่สนิมก็จะปรากฏขึ้น
3) สามารถใช้ความไวต่อการแตกตัวของไฮโดรเจนต่ำได้สลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง-.
4) เนื่องจากเป็นตัวยึด แรงบิด-จึงมีความสม่ำเสมอในการโหลดล่วงหน้าต่ำ
5) สีสดใสและผลการตกแต่งที่ดี
6) ต้นทุนต่ำ
1.2 การบำบัดด้วยฟอสเฟต
กระบวนการจุ่มชิ้นส่วนเหล็กในสารละลายที่มีแมงกานีส กรดฟอสฟอริก ฟอสเฟต และรีเอเจนต์อื่นๆ เพื่อสร้างฟิล์มแปลงฟอสเฟตที่ไม่ละลายน้ำ-บนพื้นผิวโลหะเรียกว่าการบำบัดด้วยฟอสเฟต ลักษณะทางเทคนิคของการบำบัดด้วยฟอสเฟตมีดังนี้:
1) ฟิล์มถูกรวมเข้ากับพื้นผิวอย่างแน่นหนา (ความหนา 1~50 μm)
2) เวลาทดสอบสเปรย์เกลือที่เป็นกลาง (NSS) สามารถเข้าถึง 10 ~ 20 ชั่วโมง และบางส่วนสามารถเข้าถึงได้ 72 ชั่วโมง
3) ความแข็งแรงเชิงกลไม่ดีและเนื้อสัมผัสที่เปราะ
4) เนื่องจากเป็นตัวยึด แรงบิด-จึงมีความสม่ำเสมอในการโหลดล่วงหน้าดี
5) สีเข้ม เช่น สีเทาอ่อน และผลการตกแต่งไม่ดี
6) ความไวต่อการเปราะของไฮโดรเจนต่ำ สามารถใช้กับโบลต์ที่มีความแข็งแรงสูง-ได้
7) ต้นทุนต่ำ
2. เทคโนโลยีการชุบโลหะ
เทคโนโลยีการชุบโลหะเป็นกระบวนการปรับสภาพพื้นผิวที่สร้างชั้นโลหะบาง ๆ บนพื้นผิวของวัสดุโลหะเป็นส่วนใหญ่ โดยใช้เทคโนโลยีการชุบเพื่อให้วัสดุโลหะมีคุณสมบัติในการตกแต่งหรือป้องกัน ในยานพาหนะที่ใช้รางในเมือง เทคโนโลยีการชุบโลหะสำหรับตัวยึดส่วนใหญ่จะเป็นการชุบสังกะสี เช่นเดียวกับการชุบโลหะพิเศษอื่น ๆ (การชุบโครเมียม การชุบนิกเกิล การชุบแคดเมียม การชุบเงิน ฯลฯ)
2.1 การชุบสังกะสี
สังกะสีและเหล็กสามารถผสมกันได้ และศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของพวกมันคือ -0.76 V สำหรับพื้นผิวที่เป็นเหล็ก การเคลือบสังกะสีจะเป็นการเคลือบขั้วบวก ซึ่งสามารถปกป้องพื้นผิวที่เป็นเหล็กได้ดีขึ้น ดังนั้นเทคโนโลยีการชุบสังกะสีจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในตัวยึด มีวิธีการชุบสังกะสีทั่วไปสามวิธี: การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน, การชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า และการชุบสังกะสีเชิงกล
2.1.1 การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-
การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-หมายถึงกระบวนการจุ่มชิ้นส่วนเหล็กในสังกะสีเหลวที่หลอมละลาย ทำให้เกิดปฏิกิริยาทางกายภาพและเคมีต่อเนื่องกันบนพื้นผิวของชิ้นงานจนเกิดเป็นการเคลือบสังกะสีของโลหะ ความหนาของการเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-นั้นค่อนข้างหนา (สูงถึง 30~60 μm) และมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนเหล็กที่ใช้กลางแจ้งเป็นเวลานาน (เช่น เสาส่งสัญญาณโทรทัศน์ ราวกั้นทางหลวง ฯลฯ) สำหรับตัวยึด โดยทั่วไปการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-ใช้ได้กับสลักเกลียวขนาด M6 ขึ้นไป แต่ไม่สามารถใช้กับตัวยึดที่มีความแข็งแรงสูง-ได้ สาเหตุหลักก็คืออุณหภูมิในการทำงานของกระบวนการ-ชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนค่อนข้างสูง (400 องศา ~500 องศา ) ซึ่งง่ายต่อการทำให้ตัวยึดที่มีความแข็งแรงสูง-อ่อนตัวลงและลดความแข็งแรงลง
2.1.2 การชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า
การชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้าคือการใช้หลักการอิเล็กโทรไลซิสเพื่อสร้างการเคลือบสังกะสีที่สม่ำเสมอ หนาแน่น และ{0}}ยึดติดอย่างดีบนพื้นผิวของชิ้นส่วนเหล็ก ความหนาของชั้นสังกะสีเคลือบสังกะสีด้วยไฟฟ้าค่อนข้างบาง (5~30 μm) และความต้านทานการกัดกร่อนนั้นแย่ที่สุดในบรรดาการเคลือบป้องกันการกัดกร่อน-ด้วยการชุบสังกะสี อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้เรียบง่าย ต้นทุนต่ำ และมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อการยึดเกลียว ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในตัวยึด เนื่องจากการชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้ามีความไวต่อการเปราะของไฮโดรเจนสูง และเป็นการยากที่จะกำจัดไฮโดรเจนออกจนหมด (ชั้นสังกะสีด้วยไฟฟ้าจะลอกหรือหลุดออกเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 100 องศา) การชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้าจึงไม่สามารถใช้กับตัวยึดที่มีความแข็งแรงสูง-ได้
2.1.3 การชุบสังกะสีแบบเครื่องกล
การชุบสังกะสีด้วยเครื่องกลหมายถึงกระบวนการปรับสภาพพื้นผิวซึ่งชิ้นส่วนเหล็กจะเคลือบสังกะสีโดยการกระแทกพื้นผิวของชิ้นส่วนเหล็กด้วยตัวกลางกระแทกภายใต้การกระทำของสารเคมี เช่น ผงสังกะสี สารช่วยกระจายตัว และตัวเร่งปฏิกิริยา ความหนาของชั้นสังกะสีเชิงกลโดยทั่วไปคือ 5~50 μm พื้นผิวของการเคลือบมีความหนาแน่นและสม่ำเสมอโดยมีผลการตกแต่งที่ดีและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ยิ่งไปกว่านั้น ยังไม่มีข้อบกพร่อง เช่น -การอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูงและการเปราะของไฮโดรเจนที่มีอยู่ใน-การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนและการชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า ดังนั้นจึงเป็นกระบวนการปรับสภาพพื้นผิวที่เหมาะสมเป็นพิเศษสำหรับการป้องกัน-การกัดกร่อนของตัวยึด
2.2 การชุบโลหะอื่นๆ
2.2.1 การชุบโครเมี่ยม
โครเมียมเป็นสารเคลือบโลหะ โดยมีลักษณะการยึดเกาะสูง ทนทานต่อการสึกหรอได้ดี ตกแต่งได้ดีเยี่ยม และทนความร้อนได้สูง (ใช้งานได้ปกติที่อุณหภูมิต่ำกว่า 500 องศา) ดังนั้นจึงเหมาะอย่างยิ่งที่จะใช้การเคลือบโครเมียมเป็นการเคลือบโลหะของตัวยึด
ข้อเสียเปรียบหลักของการชุบโครเมียมมีดังนี้:
1) กระบวนการนี้ซับซ้อน และต้องชุบนิกเกิลหรือทองแดงก่อนจึงจะชุบโครเมียม
2) ราคาสูง
3) การเคลือบโครเมียมนั้นแข็งและเปราะและหลุดร่วงง่าย
2.2.2 การชุบนิกเกิล
เนื่องจากเป็นสารเคลือบโลหะ นิกเกิลจึงมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดี มีความแข็งสูง ตกแต่งได้ดี และทนความร้อน (สามารถใช้งานได้ตามปกติที่อุณหภูมิต่ำกว่า 600 องศา) ดังนั้นจึงเหมาะอย่างยิ่งที่จะใช้การชุบนิกเกิลสำหรับตัวยึด
ข้อเสียเปรียบหลักของการชุบนิกเกิลมีดังนี้:
1) กระบวนการนี้ซับซ้อน และต้องชุบทองแดงก่อนก่อนชุบนิเกิล (ต้นฉบับ "ก่อนชุบโครเมียม" พิมพ์ผิด)
2) การเคลือบนิกเกิลมีรูพรุน และการกัดกร่อนของเมทริกซ์จะถูกเร่งเมื่อการเคลือบบาง
3) ราคาสูง
2.2.3 การชุบแคดเมียม
ในฐานะที่เป็นสารเคลือบโลหะ แคดเมียมเป็นสารเคลือบขั้วบวกซึ่งมีลักษณะของความต้านทานการกัดกร่อนของกรดไฮโดรคลอริกที่แข็งแกร่ง การเปราะของไฮโดรเจนต่ำ และผลการตกแต่งที่ดี เหมาะอย่างยิ่งสำหรับตัวยึดที่ใช้ในสภาพแวดล้อมทางทะเล (เช่น ตัวยึดของเครื่องบินทางทะเลและแท่นขุดเจาะน้ำมัน)
ข้อเสียเปรียบหลักของการชุบแคดเมียมมีดังนี้:
1 มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมสูง ก๊าซที่เกิดขึ้นเมื่อแคดเมียมละลายและเกลือแคดเมียมที่ละลายน้ำได้เป็นพิษ
② ราคาสูง
2.2.4 การชุบเงิน
เนื่องจากเป็นสารเคลือบโลหะ เงินจึงมีการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ประสิทธิภาพการสะท้อนแสงที่ดีเยี่ยม หล่อลื่นได้ดี และทนความร้อนได้ดีเยี่ยม (สามารถใช้งานได้ตามปกติที่อุณหภูมิต่ำกว่า 870 องศา) ดังนั้น การชุบเงินจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆ เช่น อิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมไฟฟ้า ส่วนประกอบความถี่สูง- (เช่น สลักเกลียวนำไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ขั้วปลั๊กแบตเตอรี่รถยนต์)
ข้อเสียเปรียบหลักของการชุบเงินมีดังนี้:
1 ขั้นตอนมีความซับซ้อน และต้องชุบทองแดงก่อนจึงจะชุบเงินได้
② ราคานี้แพงมาก
2.2.5 สังกะสี-การชุบนิกเกิล
การเคลือบสังกะสี-คอมโพสิตนิกเกิลเป็นการเคลือบโลหะโลหะผสมรูปแบบใหม่ที่พัฒนาขึ้นบนพื้นฐานของเทคโนโลยีการปรับสภาพพื้นผิวการชุบสังกะสี ซึ่งมีข้อดีหลายประการ:
1) เวลาทดสอบสเปรย์เกลือที่เป็นกลาง (NSS) สามารถเข้าถึง 500 ~ 1500 ชม.
2) ศักย์ไฟฟ้าของการเคลือบอยู่ระหว่าง Fe และ Zn ซึ่งเหมาะสำหรับการประกอบกับชิ้นส่วนอลูมิเนียมมากกว่า
3) ความแข็งเคลือบสูงและผลการตกแต่งที่ดี
4) เกือบจะไม่มีการแตกตัวของไฮโดรเจนสามารถนำมาใช้ได้ตัวยึดที่มีความแข็งแรงสูง-.
5) ทนความร้อนได้ดี (ใช้งานได้ปกติที่อุณหภูมิต่ำกว่า 800 องศา เดิม "8009C" พิมพ์ผิด)
ข้อเสียเปรียบหลักของการเคลือบสังกะสี-คือราคาที่สูง (ประมาณ 6 เท่าของการชุบสังกะสีแบบธรรมดา) แต่ประสิทธิภาพที่ครอบคลุมเป็นเลิศนั้นได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางมากขึ้นเรื่อยๆ
3. เทคโนโลยีการเคลือบ
เทคโนโลยีการเคลือบเป็นเทคโนโลยีการรักษาพื้นผิวที่ใช้การเคลือบเฉพาะกับพื้นผิวของวัตถุผ่านอุปกรณ์และวิธีการบางอย่างเพื่อสร้างฟิล์มที่มีความหนาแน่นต่อเนื่องและสม่ำเสมอบนพื้นผิว จากนั้นทำให้แห้งและบ่มด้วยวิธีธรรมชาติหรือเทียมเพื่อสร้างการเคลือบป้องกันหรือตกแต่ง
ในตัวยึด เทคโนโลยีการเคลือบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือเทคโนโลยีการเคลือบสังกะสี-โครเมียม ซึ่งเป็นการเคลือบที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของชิ้นส่วนเหล็กโดยการเคลือบสังกะสี-โครเมียมบนชิ้นส่วนเหล็กแล้วอบผ่านการเคลือบ-วงจรปิดเต็มรูปแบบ หรือที่เรียกว่าการบำบัด Dacromet มีลักษณะที่ดีเยี่ยมดังต่อไปนี้:
1) เวลาทดสอบสเปรย์เกลือที่เป็นกลาง (NSS) สามารถเข้าถึง 500 ~ 1,000 ชม.
2) การซึมผ่านที่ดี
3) ไม่มีความไวต่อการแตกตัวของไฮโดรเจน
4) มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมต่ำ
5) เนื่องจากเป็นตัวยึด แรงบิด-ความสม่ำเสมอในการโหลดล่วงหน้าจึงดีมาก
6) ราคาปานกลาง (ประมาณ 2 เท่าของการชุบสังกะสีแบบธรรมดา)
ข้อเสียเปรียบหลักของการรักษา Dacromet มีดังนี้:
1) ความต้านทานการสึกหรอต่ำ (ความแข็งเพียง 1 H)
2) สีเดียว (เฉพาะสีเงินสีขาวและสีเทาเงิน) ผลการตกแต่งที่ไม่ดี
3) การนำไฟฟ้าไม่ดี ไม่เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่มีการเชื่อมต่อที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า
4. การเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก
4.1 การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบ (เช่น สแตนเลส)
สแตนเลสเป็นตัวย่อของเหล็กทนกรดสแตนเลส-ซึ่งมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมและตกแต่งได้ดี และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ ในปัจจุบันเชื่อกันโดยทั่วไปว่ากลไกการต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมมีดังต่อไปนี้เป็นหลัก:
1) เมื่อปริมาณ Cr เกิน 13% ศักย์ไฟฟ้าของเหล็กจะเพิ่มขึ้นจากศักย์ไฟฟ้าลบเป็นศักย์ไฟฟ้าบวก ส่งผลให้เมทริกซ์ของเหล็กมีความ "เฉื่อย"
2) Cr จะสร้างฟิล์มพาสซีฟที่มีความหนาแน่น Cr- บนพื้นผิวเหล็กเพื่อปกป้องเมทริกซ์เพิ่มเติม
3) สแตนเลสสามารถแบ่งออกเป็นเหล็กมาร์เทนซิติก เหล็กเฟอร์ริติก เหล็กออสเทนนิติก สแตนเลสออสเทนนิติก-เฟอร์ริติก ฯลฯ ตามโครงสร้างจุลภาค สเตนเลสออสเทนนิติกมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีที่สุด เช่น สเตนเลสซีรีส์ A2 และ A4
สแตนเลสส่วนใหญ่มีข้อบกพร่องดังต่อไปนี้:
1 ความแข็งแรงของผลผลิตต่ำ (โดยทั่วไปไม่เกิน 300 MPa) ไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อชิ้นส่วนโครงสร้างหลัก
2 มีแนวโน้มที่จะยึดเกลียว: เมื่อขันสลักเกลียวสแตนเลสให้แน่นจะทำให้พื้นผิวเกลียวเสียหายได้ง่าย และในเวลานี้ชั้นออกไซด์จะถูกสร้างขึ้นเองตามธรรมชาติซึ่งจะทำให้การยึดเกาะและการล็อคของสลักเกลียวรุนแรงขึ้นอีก
3 มีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรน: ที่อุณหภูมิหนึ่ง C และ Cr ในเหล็กสแตนเลสจะก่อตัวเป็นสารประกอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งใกล้กับขอบเขตเกรน ซึ่งจะทำให้เกิด "พื้นที่ Cr- หมดลง" ที่ขอบเขตเกรนและทำให้เกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรน
④ ความต้านทานการกัดกร่อนต่ำต่อตัวกลาง Cl⁻ (ยกเว้นสแตนเลส A4)
⑤ ราคาสูง (ประมาณ 4 เท่าของการรักษา Dacromet)
4.2 การเปลี่ยนแปลงสถานะการบำบัดความร้อน
วัสดุเหล็กส่วนใหญ่เป็นโครงสร้างแบบหลายเฟส (สิ่งเจือปน คาร์ไบด์ สารประกอบระหว่างโลหะ และระยะที่สองอื่นๆ มักจะมีอยู่ในรูปแคโทดในเหล็ก ในขณะที่เมทริกซ์ Fe ทำหน้าที่เป็นขั้วบวก) มีความแตกต่างกันที่อาจเกิดขึ้นระหว่างแต่ละเฟสในโครงสร้างหลายเฟส ทำให้เกิดไมโครเซลล์ที่มีการกัดกร่อน ระยะที่สองอาจเป็นระยะทู่ขั้วบวกหรือระยะการสลายตัวของแคโทด ซึ่งทั้งสองระยะจะส่งผลต่อความต้านทานการกัดกร่อนของเมทริกซ์
ยกตัวอย่างเหล็กกล้าไร้สนิม กระบวนการเชื่อมและการบำบัดความร้อนจำเป็นต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษ หลังจากการบำบัดสารละลายที่อุณหภูมิสูง- ถ้าสแตนเลสถูกให้ความร้อนระหว่าง 400 องศาถึง 850 องศา คาร์ไบด์ Cr₂₃C₆ และ Cr₇C₃ จำนวนมากจะตกตะกอนตามขอบเขตของเกรน ทำให้เกิดพื้นที่ที่ Cr- หมดลงใกล้กับขอบเขตของเกรน คาร์ไบด์ทำหน้าที่เป็นแคโทดของเซลล์การกัดกร่อน และพื้นที่ Cr- ที่พร่องไปทำหน้าที่เป็นขั้วบวกของเซลล์การกัดกร่อน ซึ่งทำให้เกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรน และทำให้ความต้านทานการกัดกร่อนของสแตนเลสลดลงอย่างมาก





