Το τσούξιμο είναι μια από τις πιο κοινές αιτίες δέσμευσης νημάτων, σχισμένων επιφανειών στεγανοποίησης και απόρριψης συγκροτημάτων σε εξαρτήματα αλουμινίου. Είναι ένας μηχανισμός φθοράς κόλλας και όχι απλή τριβή, και συμπεριφέρεται διαφορετικά από το τσούξιμο στο χάλυβα, γι' αυτό η προληπτική πρακτική πρέπει να προσαρμοστεί ειδικά στο αλουμίνιο. Αυτό το άρθρο καλύπτει τον μηχανισμό, τις επιλογές επίστρωσης και λιπαντικού, την επιλογή κράματος και τους κανόνες σχεδίασης για κοχλιωτούς και συρόμενους αρμούς.
Τι είναι το Galling και γιατί το αλουμίνιο είναι επιρρεπές σε αυτό
Το τσούξιμο συμβαίνει όταν οι επιφάνειες που έρχονται σε επαφή προσκολλώνται στο επίπεδο απαλότητας και στη συνέχεια σκίζονται καθώς γλιστρούν, μεταφέροντας υλικό από το ένα μέρος στο άλλο. Το αλουμίνιο είναι ιδιαίτερα ευαίσθητο για τρεις λόγους: πολλά κράματα του εμπορίου είναι μαλακά σε κατάσταση ανόπτησης, το μέταλλο δεν έχει σταθερό λιπαντικό οξείδιο υπό φορτίο και το εγγενές φιλμ οξειδίου (Al2O3) είναι σκληρό αλλά εύθραυστο, έτσι σπάει και εκθέτει φρέσκο, χημικά ενεργό μέταλλο που κρύο{{3} συγκολλάται αμέσως στην επιφάνεια συγκόλλησης.
Ήπια ιδιοσυγκρασία:Τα κράματα της σειράς 1000 και 3000 σε κατάσταση O παραμορφώνονται εύκολα και είναι τα πιο επιρρεπή στη μεταφορά κόλλας.
Υψηλή πίεση επαφής:μικρές επιφάνειες των πλευρών του σπειρώματος, τα σφιχτά-λεπτά σπειρώματα και οι υπερβολικά-συσπειρωμένοι συνδετήρες συγκεντρώνουν το φορτίο και επιταχύνουν τη συγκόλληση.
Απουσία ή εκτοπισμένο λιπαντικό:στεγνό συγκρότημα ή λιπαντικό που συμπιέζεται έξω από τη ζώνη επαφής, αφαιρεί το τελευταίο στρώμα διαχωρισμού.
Κοινά σημεία αστοχίας:συνδετήρες με σπείρωμα,-προσαρμόστε δακτυλίους, συρόμενους οδηγούς, μεντεσέδες και οποιονδήποτε σύνδεσμο συναρμολογημένο με ηλεκτρικά εργαλεία σε υψηλή ταχύτητα.
Επιστρώσεις και επεξεργασίες επιφανειών που αποτρέπουν τη γαστρεντερίτιδα
Η δημιουργία μιας στρώσης σκληρής ή χαμηλής{0}}τριβής μεταξύ των δύο επιφανειών αλουμινίου είναι η πιο αξιόπιστη προληπτική οδός. Οι κύριες επιλογές, με το τυπικό εύρος πάχους και σκληρότητας, συνοψίζονται παρακάτω.
| Θεραπεία | Τυπικό πάχος επίστρωσης | Επίδραση στη χολή |
|---|---|---|
| Ανοδίωση θείου (Τύπος II) | 5 έως 25 μm | Το στρώμα σκληρού οξειδίου μειώνει την επαφή του μετάλλου-σε-μετάλλου. βελτιώνει επίσης την αντοχή στη διάβρωση |
| Σκληρή ανοδίωση (Τύπος III) | 25 έως 50 μm | Πυκνότερο, πιο σκληρό οξείδιο για ολισθαίνοντες αρμούς-με φθορά |
| PTFE-εμποτισμένο ανοδικό στρώμα | Ίδιο με την ανοδίωση βάσης, με σφραγισμένους πόρους | Χαμηλός συντελεστής τριβής; αποτελεσματικό για ξηρό τρέξιμο και επαναλαμβανόμενη ποδηλασία |
| Ηλεκτρολυτική οξείδωση πλάσματος (PEO) | 20 έως 60 μm | Κεραμικό στρώμα μετατροπής με υψηλή σκληρότητα και καλή θερμική σταθερότητα |
| Συγκολλημένο ξηρό-λιπαντικό φιλμ | 5 έως 15 μm | Δισουλφίδιο μολυβδαινίου ή γραφίτης σε συνδετικό ρητίνης. εφαρμόζεται πριν από τη συναρμολόγηση |
Τα ανοδικά στρώματα διέπονται από τη σειρά ISO 7599 για επιστρώσεις ανοδικής οξείδωσης σε αλουμίνιο, η οποία καθορίζει τις απαιτήσεις δοκιμής μάζας επίστρωσης, στεγανοποίησης και φθοράς-. Εργαστηριακές μελέτες επικαλυμμένων και ανοδιωμένων συνδετήρων αλουμινίου αναφέρουν συνήθως αστοχίες που σχετίζονται με θυελλώδεις-μειώσεις κατά περίπου 60 έως 80 τοις εκατό σε σύγκριση με το γυμνό μέταλλο, αλλά το αποτέλεσμα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη συνέχεια της επίστρωσης: οποιαδήποτε εντοπισμένη μη επικαλυμμένη περιοχή, ζημιά στην κορυφή του σπειρώματος ή κοπή άκρων-μέσα από την επανάληψη των μετάλλων{7}.
Λιπαντικά για Κοχλωτές και Συρόμενες Αρθρώσεις
Η λίπανση είναι η δεύτερη γραμμή άμυνας και είναι συνήθως η φθηνότερη στην εφαρμογή. Η επιλογή εξαρτάται κυρίως από τη θερμοκρασία, το περιβάλλον και τον κίνδυνο γαλβανικής διάβρωσης.
Αντικατάσχεση γραφίτη-:μια καλή γενική επιλογή για νήματα αλουμινίου. Ο γραφίτης είναι χημικά συμβατός με το αλουμίνιο.
Αντικατάσχεση-με βάση το νικέλιο:κατάλληλο για αρμούς υψηλής-θερμοκρασίας και για ανοξείδωτους συνδετήρες που είναι εγκατεστημένοι σε αλουμίνιο, όπου η τροφοδοσία είναι πιο έντονη.
Αντικατάσχεση-με βάση το χαλκό:αποτελεσματικό στον χάλυβα, αλλά θα πρέπει να αποφεύγεται σε υγρά, άλατα-ή θαλάσσια περιβάλλοντα με αλουμίνιο επειδή ο χαλκός λειτουργεί ως κάθοδος και προκαλεί γαλβανική διάβρωση του αλουμινίου.
Γράσα ακραίας πίεσης (EP):ξεπερνούν τα απλά λιπαντικά σε αργές-συρόμενες αρθρώσεις υψηλής-πίεσης. Η απόδοση του EP συνήθως κατατάσσεται με τέσσερις-δοκιμές μπάλας σύμφωνα με το ASTM D2596.
Στερεά-λιπαντικά φιλμ:Το δισουλφίδιο του μολυβδαινίου και το δισουλφίδιο βολφραμίου διατηρούν τη λιπαντικότητα όπου τα συμβατικά γράσα οξειδώνονται ή συμπιέζονται προς τα έξω και ταιριάζουν σε υψηλή-θερμοκρασία και κενό-παρακείμενης λειτουργίας.
Λιπαντικά με βάση το νερό:χρήσιμα όπου η πυραντίσταση ή οι χαμηλές πτητικές οργανικές ενώσεις έχουν σημασία, αλλά πρέπει να περιέχουν μια συσκευασία αναστολέα διάβρωσης διαφορετικά θα προάγουν τη δημιουργία κοιλοτήτων σε συστήματα αλουμινίου.
Η ταχύτητα συναρμολόγησης είναι τόσο σημαντική όσο και το ίδιο το λιπαντικό. Η ανάλυση του εργαλείου-υψηλής ταχύτητας ισχύος-παράγει τοπική θερμοκρασία φλας που καταστρέφει το λιπαντικό φιλμ σε χιλιοστά του δευτερολέπτου. Η μείωση της ταχύτητας κατάρρευσης και η χρήση ελεγχόμενης ροπής είναι απλά και αποτελεσματικά αντίμετρα.
Επιλογή κράματος, θερμοκρασία και σύζευξη υλικών
Η σκληρότητα και η μικροδομή κυριαρχούν στην αντίσταση στη θολότητα. Τα κράματα της σειράς 2000 και 7000 που έχουν σκληρυνθεί με κατακρήμνιση-αντέχουν στη φθορά της κόλλας πολύ καλύτερα από ό,τι εμπορικά καθαρά ή χαμηλά{4}}κράματα και η ιδιοσυγκρασία T6 αυξάνει περαιτέρω τη σκληρότητα της επιφάνειας. Τα σφυρήλατα κράματα γενικά έχουν καλύτερη απόδοση από τους χυτούς βαθμούς και η προσθήκη στοιχείων όπως το πυρίτιο ή το νικέλιο μειώνει τη φθορά της κόλλας εισάγοντας σωματίδια σκληρής δεύτερης-φάσης. Το ζευγάρωμα κραμάτων έχει επίσης σημασία: όπως-επάνω-όπως, τα ζευγάρια τείνουν να χολώνουν περισσότερο, επομένως ένα εξάρτημα αλουμινίου που έρχεται σε ανόμοια επιφάνεια συχνά αποδίδει καλύτερα, υπό τον όρο ότι η διαχείριση της γαλβανικής συμβατότητας γίνεται με ανοδίωση, ροδέλες απομόνωσης ή συμβατό σύστημα επίστρωσης. Για τις κρίσιμες αρθρώσεις, το ASTM G98 παρέχει μια τυπική μέθοδο για την κατάταξη της αντίστασης θολώματος των ζευγαριών υλικών.
Πρακτική σχεδίασης και συναρμολόγησης
Επιλογή νήματος:αυξάνοντας το διάκενο του νήματος κατά περίπου 15 έως 20 τοις εκατό και προτιμώντας τις χοντρές βαθμίδες έναντι των λεπτών βημάτων, μειώνει την πίεση επαφής και μειώνει το σχίσιμο.
Διάρκεια αρραβώνων:επεκτείνετε την εμπλοκή του νήματος σε αλουμίνιο, συνήθως σε διπλάσια περίπου από την ονομαστική διάμετρο, έτσι ώστε το φορτίο να κατανέμεται σε μεγαλύτερη περιοχή των πλευρών.
Ένθετα νήματος:Τα ένθετα ελικοειδούς σύρματος ή συμπαγούς σπειρώματος κατανέμουν το φορτίο και παρέχουν μια πιο σκληρή επιφάνεια ζευγαρώματος, η οποία είναι η τυπική λύση για επαναλαμβανόμενες οπές με σπείρωμα.
Φινίρισμα επιφάνειας:γυάλισμα επιφανειών επαφής σε Ra Λιγότερο από ή ίσο με 0,8 μm μειώνει τον αριθμό των συγκολλήσιμων αδιαφανειών. ένα εξαιρετικά λεπτό φινίρισμα καθρέφτη δεν είναι αυτόματα καλύτερο, επειδή μια ελαφριά υφή μπορεί να βοηθήσει στη διατήρηση του λιπαντικού.
Έλεγχος ροπής:καθορίστε τις τιμές ροπής και επαληθεύστε τις στη γραμμή και χρησιμοποιήστε ένα χαμηλό-διάλειμμα ροπής-σε κύκλους σε νέους συνδέσμους πριν από την τελική σύσφιξη.
Ανάλυση:Η ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων της γεωμετρίας{0}}που φέρει φορτίο βοηθά στη διατήρηση των τοπικών πιέσεων κάτω από το επίπεδο στο οποίο ξεκινά η μεταφορά της κόλλας.
Συχνές Ερωτήσεις
Ε: Γιατί το αλουμίνιο χολώνει περισσότερο από το ατσάλι;
Το αλουμίνιο είναι πιο μαλακό σε συνήθεις ιδιότητες, το επιφανειακό του οξείδιο σπάει αντί να ρέει υπό φορτίο και το πρόσφατα εκτεθειμένο μέταλλο στο κρύο-συγκολλάται εύκολα, επομένως η μεταφορά της κόλλας ξεκινά σε χαμηλότερες πιέσεις επαφής από ό,τι στον χάλυβα.
Ε: Ποια κράματα αλουμινίου αντιστέκονται καλύτερα στη φθορά;
Υψηλότερης-αντοχής βροχόπτωσης-Σκληρυμένες ποιότητες στις σειρές 2000 και 7000, και υλικό με θερμοκρασία T6, αντέχουν στη φθορά της κόλλας καλύτερα από τα κράματα της σειράς 1000 ή 3000. Οι σφυρήλατες ποιότητες είναι γενικά καλύτερες από τα χυτά.
Ε: Η ανοδίωση εξαλείφει τελείως τη χολή;
Όχι. Η ανοδίωση μειώνει σημαντικά τον κίνδυνο διατηρώντας χωριστά τις μεταλλικές επιφάνειες, αλλά ένα σκληρό εύθραυστο στρώμα μπορεί να ραγίσει κάτω από βαριά σημειακή φόρτιση και οποιαδήποτε μη επικαλυμμένη περιοχή ή κατεστραμμένη κορυφή νήματος γίνεται νέο σημείο εκκίνησης.
Ε: Είναι κατάλληλο για νήματα αλουμινίου-αντι-με βάση το χαλκό;
Λειτουργεί μηχανικά, αλλά σε υγρά ή άλατα-περιβάλλοντα ο χαλκός επιταχύνει τη γαλβανική διάβρωση του αλουμινίου. Οι ενώσεις με βάση τον γραφίτη ή το νικέλιο-είναι ασφαλέστερες για αρμούς αλουμινίου.
Ε: Ποιο φινίρισμα επιφάνειας πρέπει να καθοριστεί;
Ένα φινίρισμα Ra μικρότερο ή ίσο με 0,8 μm σε ολισθαίνουσες και στεγανοποιητικές επιφάνειες είναι ένας πρακτικός στόχος. Κάτω από περίπου 0,2 µm τα πλεονεκτήματα και η επιφάνεια δεν συγκρατεί πλέον αποτελεσματικά το λιπαντικό.
Ε: Πώς πρέπει να επανασυναρμολογηθεί ένας σύνδεσμος μετά τον καθαρισμό;
Καθαρίστε τα σπειρώματα, επιθεωρήστε για υλικό που έχει μεταφερθεί, αποκαταστήστε την επίστρωση όπου έχει υποστεί ζημιά, εφαρμόστε ξανά ένα συμβατό αντι-λιπαντικό κατά της σφράγισης ή στερεό-φιλμ και σφίξτε με ελεγχόμενη ταχύτητα και ροπή.
