Гальванические процессы сопровождаются реакциями выделения водорода. Проникновение водорода в подложку создает высокий риск выхода из строя высокопрочных крепежных изделий, что часто приводит к «отсроченному разрушению» после сборки — проблеме качества, которую, как известно, трудно предсказать в инженерных средах. Для самозажимных винтов процесс установки создает остаточное сжимающее напряжение в зоне фиксации. В сочетании с риском водородного охрупчивания в результате гальваники это делает детали подверженными хрупкому разрушению под нагрузкой. Такие сбои не происходят сразу; вместо этого они обычно проявляются через несколько часов после сборки.
Механизм водородного охрупчивания предполагает диффузию атомов водорода в металл и миграцию к областям концентрации напряжений. При дефектах материала эти атомы объединяются, образуя молекулы водорода, создавая внутреннее давление. Когда это внутреннее давление, в сочетании с остаточным напряжением листового металла и внешними эксплуатационными нагрузками, превышает предел текучести материала, происходит разрушение. Поскольку диффузия атомов водорода через сталь требует времени, это является основной причиной замедленного разрушения. Кроме того, покрытия из цинка и кадмия действуют как барьеры, препятствующие выходу водорода, что усложняет управление дегидрированием. Температурный диапазон дегидрирования на основе обжига должен быть тщательно сбалансирован: он должен быть достаточно высоким, чтобы способствовать выделению водорода из подложки, и в то же время достаточно низким, чтобы избежать снижения твердости материала или ухудшения свойств покрытия.
В инженерной практике риск проникновения водорода можно снизить с помощью трех основных подходов. Для самозаклепывающего винта и аналогичных крепежных изделий во время предварительной обработки предпочтительна пескоструйная обработка для удаления ржавчины; если применяется кислотное травление, в раствор кислоты следует добавлять ингибиторы коррозии. Для обезжиривания предпочтительны химические методы или методы на основе растворителей; если применяется электрохимическое обезжиривание, следует соблюдать последовательность катодной очистки, а затем анодной очистки. Что касается самого процесса гальванического покрытия, щелочные гальванические ванны или ванны с высоким выходом по току приводят к меньшему выделению водорода. Кроме того, при условии соблюдения требований по коррозионной стойкости можно выбирать системы покрытий, в которых водород имеет меньшую растворимость.
Снятие напряжения перед нанесением покрытия и дегидрирование на основе обжига после покрытия являются стандартными мерами контроля. Для деталей, прошедших закалку или сварку, внутренние напряжения следует снять путем отпуска до начала процесса нанесения покрытия. После нанесения гальванического покрытия водород продолжает мигрировать глубоко в подложку. Отраслевые стандарты рекомендуют начинать процесс охрупчивания (удаления водорода) в течение одного часа после нанесения покрытия с максимально допустимой задержкой в три часа. Стандартные температуры выпечки варьируются от 150 до 300 градусов, время выдержки от 2 до 24 часов; эти параметры следует корректировать в зависимости от размеров детали, прочности подложки и типа покрытия. Для оцинкованных деталей типичный диапазон обжига составляет от 110 до 220 градусов, тогда как для деталей с кадмиевым покрытием верхний предел температуры ниже - обычно от 180 до 200 градусов - для предотвращения охрупчивания, вызванного кадмием.
Твердость материала служит прямым показателем подверженности водородному охрупчиванию. Для самозажимных винтов с круглой головкой и других стальных крепежных изделий риск разрушения, вызванного водородом, начинает возрастать, когда твердость стали приближается к HRC 38. Детали с твердостью, превышающей HRC 43, требуют процесса удаления охрупчивания после нанесения покрытия, тогда как детали с твердостью около HRC 60 должны подвергаться обжигу сразу после обработки поверхности. Помимо твердости, необходимо оценить и другие факторы, включая класс безопасности детали, размеры поперечного сечения, концентрации напряжений (надрезы), тип покрытия, условия нагрузки и любую историю предыдущих отказов. Детали, подвергающиеся высокому растягивающему напряжению, подвергаются значительно более высокому риску водородного охрупчивания по сравнению с деталями, испытывающими чисто сжимающее напряжение.
Для самозажимных болтов инженерная проверка, помимо испытаний на выкручивание и выталкивание, должна включать оценку водородного охрупчивания, в частности, различие между водородным растрескиванием и разрывом листового материала. На этапах закупки и проверки процесса важно указать листовой материал, твердость, процесс гальваники и параметры восстановления хрупкости; Выбор не должен основываться исключительно на характеристиках резьбы. Если водородное растрескивание уже произошло, водород распространится на глубоко укоренившиеся дефекты, в результате чего первоначальная вязкость будет невосстановимой при обжиге; такие детали должны быть утилизированы.
В случаеСамозажимной компрессионный винтПри разрушении первым шагом является проверка соблюдения протоколов гальваники (абсорбции водорода) и снятия охрупчивания. Далее проверьте соосность установки, твердость листового материала и диаметр отверстия – не просто отрегулируйте усилие установки (запрессовки). Весь протокол обработки поверхности и снятия охрупчивания должен проходить повторную проверку всякий раз, когда происходит изменение марки листового материала, режима термообработки или типа покрытия, что обеспечивает долговременную стабильность собранного соединения.
связаться с нами
