Lineārās virzošās sliedes virsmas korozija kā precīzās tehnikas un aprīkojuma galvenā kustīgā sastāvdaļa ir ļoti bīstama. Rūsa ne tikai ietekmēs iekārtu darbības precizitāti, bet arī novedīs pie mehāniskiem bojājumiem un ražošanas apturēšanas. Saskaņā ar statistiku, tiešie ekonomiskie zaudējumi, ko rada virzošo sliežu rūsa Ķīnas piekrastes zonās, pārsniedz 2 miljardus juaņu gadā, un netiešos zaudējumus ir vēl grūtāk noteikt. Šajā rakstā vadošo sliežu korozijas mehānismi ir sistemātiski analizēti no trim dimensijām: materiāla īpašības, vides faktori un manuālā darbība.
Vadošās sliedes korozijas ķīmiskās un materiālu īpašības
metāla rūsa būtībā ir elektroķīmiskās korozijas process. Dzelzs{1}}materiālu gadījumā reakcijas vienādojums ir šāds:
4Fe+3O2+6H2O→4Fe(OH)3
Šajā reakcijā iegūtais dzelzs hidroksīds (Fe (OH) 3) tiek tālāk dehidrēts, veidojot dzelzs rūsu (Fe2O3·nH2O). Lineārās vadošās sliedes galvenokārt ir izgatavotas no GCr15 gultņu tērauda vai 45 # oglekļa tērauda. Šie materiāli veido blīvu oksīda plēvi (Fe3O4) sausā gaisā, lai panāktu paš{10}}pasivāciju. Tomēr mitros apstākļos oksīda plēve pārvēršas par irdenu, porainu dzelzi (OH) 3, paātrinot korozijas procesu.
Lai gan nerūsējošā tērauda vadotnes satur vairāk nekā 12% hroma, kas veido Cr2O3 aizsargplēvi, vidē ar hlora koncentrāciju, kas pārsniedz 25 ppm, piemēram, piekrastes zonās, joprojām var rasties dubļu veidošanās. Kuģu būvētājs, izmantojot tērauda vadošās sliedes, atklāja 0,5 mm diametra punktu tikai 3 mēnešus vēlāk. Turpmākie testi uzrādīja hlorīda jonu koncentrāciju 35 ppm jūras ūdenī.
Četru galveno faktoru analīze, kas izraisa Rust
1. Vietējā korozija mehānisku bojājumu dēļ
Lineārās vadošās sliedes nodrošina rites berzi caur lodi vai rullīti, bet starp slīdni un vadošo sliedi ir 0,01-0,03 mm atstarpe. Kad spraugā iekļūst cietas daļiņas, piemēram, griešanas gruži vai smilšu daļiņas, tās rada mikrona izmēra skrāpējumus uz virzošās sliedes virsmas. Pārbaudot AA lāzera konfokālo mikroskopu auto detaļu apstrādes rūpnīcā, uz 1000 stundu vadošajām sliedēm tika konstatēti skrāpējumi līdz 2 mikroniem. Šīs bojātās vietas darbojas kā anodi korozijas šūnām ar korozijas ātrumu 5 līdz 8 reizes ātrāk nekā neskartai virsmai.
2.Sviedru korozijas elektroķīmiskais mehānisms
Cilvēka sviedri satur 0,2–0,5% nātrija hlorīda un organiskās skābes, piemēram, pienskābi un urīnvielu, ar pH 5,5–6,5. Tipisks miniatūrs akumulators veidojas, kad sviedri veido 0,1 mm biezu šķidruma plēvi uz virzošās sliedes virsmas:
Anoda reakcija: Fe → Fe²⁺ + 2e⁻
Katoda reakcija: 2H⁺ + 2e⁻ → H₂↑
Elektronikas rūpnīca konstatēja, ka pēc trim mēnešiem korozīvās strāvas blīvums vadotnes zonā, kurai pieskārās operatori bez cimdiem, bija 0,5 A/cm2, kas ir 20 reizes lielāks nekā neskartajā zonā.
3. Sinerģiska ietekme vides vidē
Sēra un fosfora polārā spiediena piedevas virzošās sliedes eļļā var hidrolizēt vidē, kurā mitrums pārsniedz 75 %:
R−S−R′+H2O→RSH+R′OH
Izveidotais sērūdeņradis (H2S) reaģē ar dzelzi, veidojot melno dzelzs sulfīdu (FeS). Darbgaldu rūpnīca musonu vadsliedes virsmā konstatēja trīs reizes lielāku sulfīdu saturu nekā sausos apstākļos bez mitruma aizsardzības.
4. Uzglabāšanas apstākļu letāla ietekme
loģistikas iekārtu ražotāji uzstāda virzošās sliedes tieši uz betona grīdām. Trīs mēnešus vēlāk tika konstatētas šādas problēmas:
- Salīdzinot ar balstiekārtas vadošajām sliedēm, kontaktrūsas eļļas iztvaikošanas ātrums ir par 40% lielāks.
- Virsmas hlorīda jonu koncentrācija sasniedza 1,2 mg/m2 (valsts standarti prasa mazāku par 0,5 mg/m2).
- Rūsas līmenis bija sešas reizes lielāks nekā vadošajām sliedēm, kas tiek uzglabātas saskaņā ar specifikācijām.
Integrētas rūsas novēršanas programmas visā dzīves ciklā
1. Piesardzības pasākumi ražošanā
- Materiāla modifikācija: Slāpekļa apstrāde (520-550 grādi gāzes slāpeklim) palielina virzošās sliedes virsmas cietību līdz HV850-1000, vienlaikus veidojot 0,1-0,3 mm nitrīda slāni 0,1-0,3 mm, palielinot izturību pret koroziju 3-5 reizes.
- Pārklājuma tehnoloģija: precīzijas instrumentu rūpnīca pagarināja 3,5% nātrija hlorīda šķīduma izturību pret koroziju no 48 stundām līdz 500 stundām, uz vadotnes virsmas uzklājot 5 mikronu biezu TiN pārklājumu, izmantojot fizikālās tvaiku pārklāšanas tehnoloģiju.
- Strukturālā optimizācija: labirinta blīvējuma vadošo sliežu gala vāciņu dizains var samazināt putekļu iekļūšanu par 80%. CNC darbgaldu rūpnīca ir uzlabojusi savu konstrukciju, lai pagarinātu vadošās sliedes kalpošanas laiku no trim līdz 8 gadiem.
2. Standartizētas uzglabāšanas un transportēšanas prasības
- Vides kontrole: izmantojot silikagela žāvēšanas līdzekļus, noliktavas temperatūra jākontrolē ar 20 + 5 grādu un relatīvais mitrums Mazāks vai vienāds ar 60%. 500g uz kubikmetru vai vienāds ar to.
- Iepakojuma aizsardzība: iepakojuma vadotnes, izmantojot VCI (gaistošo korozijas inhibitoru) gāzes -fāzes pretrūsas papīru MIL-P-3420 standarts), atbrīvo diciklisko heksatiamīna nitrītu, veidojot 10–6 atm starpsienu spiedienu, efektīvi kavējot koroziju.
- Stājas pārvaldība: Vadošās sliedes jānovieto horizontāli uz koka paplātes vismaz 150 mm attālumā no zemes leņķī, kas ir mazāks par 15 grādiem vai vienāds ar to, lai izvairītos no lokālas smērvielas uzkrāšanās.
3. Standartizētas uzstādīšanas un atkļūdošanas darbības
- Tīrīšana: 99% 99% piesārņojuma daļiņu piesārņojuma, izmantojot ultraskaņas tīrītāju (40 kHz, 50oC) un sārmainu tīrīšanas līdzekli ar pH 8,5. Pusvadītāju iekārtu rūpnīca pēc ieviešanas samazināja vadošo sliežu sākotnējo atteices līmeni par 70%.
- Eļļošanas pārvaldība: uz litija- bāzes veidota smērviela, kas satur molibdēna disulfīdu ar pilēšanas temperatūru, kas ir lielāka par vai vienāda ar 200 grādiem, tika atlasīta četru -lodīšu nodiluma testā ar nodiluma vietas diametru 0,35 mm pie 392 N slodzes.
- Aizsardzība pret kontaktu: operatoriem jāvalkā cimdi ar nitrila{0}}pārklājumu ar virsmas pretestību 108 Ω (EN388 standarts), lai novērstu elektrostatisko putekļsūcēju.
4. Saprātīga transporta dimensijas vadība;
- Tiešsaistes uzraudzība: vēja iekārtu ražotāji uzstāda elektroķīmiskos sensorus uz vadošajām sliedēm, lai reāllaikā uzraudzītu korozīvās strāvas blīvumu. Automātiskā trauksme tiek aktivizēta, ja vērtība pārsniedz 0,1 μA/cm2.
- Inteliģenta eļļošana: PLC PLC pakāpeniski progresīva centralizēta eļļošanas sistēma var iesmidzināt 0,1 ml smēreļļas ik pēc 2 stundām, ietaupot par 60% vairāk smērvielas nekā manuāla eļļošana.
- Vides kompensācija: ja mitrums pārsniedz 80%, aktivizējiet gaisa mitrinātāju, lai rasas punkta temperatūra būtu zemāka par -5 grādiem. Pēc ieviešanas poligrāfijas uzņēmums samazināja vadošo sliežu rūsas sastopamību no 15% līdz 2%.
IEVADS Tipiski gadījumu pētījumi
1. gadījums: vadotņu rūsas kontrole automašīnu veidņu rūpnīcā
Rūpnīcā tika izmantotas THK SHS vadošās sliedes, lietus sezonā parasti rūsa. Pārbaudē konstatēts:
Darbnīcas mitrums sasniedza 85%.
Vadošās sliedes eļļas skābes vērtība tika palielināta no 2,0 mgKOH/g līdz 5,8 mgKOH/g.
hlorīda jonu koncentrācija griešanas šķidrumā sasniedza 80 ppm.
Veiktie pasākumi:
Uzstādiet rūpnieciskos gaisa mitrinātājus, lai mitrums būtu zem 60%.
Nomainiet virzošo sliežu eļļu ar hloru{0}}izturīgu tipu (bāzes eļļas viskozitātes indekss ir lielāks par 140).
Pievienojiet vadošās sliedes vāku, lai samazinātu griešanas šķidruma izšļakstīšanos.
Pēc 3 mēnešu ieviešanas virzošās sliedes pilnībā pārstāja rūsēt un uzturēšanas izmaksas samazinājās par 40%.
2. gadījums: nerūsējošā tērauda vadotnes sliežu plankumu labošana medicīnas ierīču rūpnīcā
Šīs rūpnīcas 316L vadošās sliedes tīra ūdens vidē piedzīvoja aptumsumu. Analīze atklāja:
- Izšķīdušā skābekļa saturs ūdenī sasniedza 8 mg/l.
- pH svārstās no 6,8 līdz 7,5.
- Vadošo sliežu virsmas raupjums bija Ra=0.8 μm.
Risinājumi:
- virsmas raupjums tika samazināts līdz Ra=0.2 mikroniem, veicot elektrolītisko pulēšanu.
- Katodiskās aizsardzības ieviešana, lai saglabātu aizsardzības potenciālu -850 mV.
- Kontrolējiet ūdens temperatūru līdz 25 + 2 grādiem.
- Pēc gadu ilgas novērošanas-uz vadošās sliedes neparādījās jauni korozijas plankumi.
V. Nākotnes tehnoloģiju attīstības tendences
Līdz ar nozares 4.0 attīstību virzošo sliežu pretrūsas tehnoloģija attīstās intelektuālā un vides aizsardzības virzienā:
- Nanopārklājuma tehnoloģija: grafēna{0}}pārklājumi var desmitkārtīgi uzlabot vadošo sliežu izturību pret koroziju. Laboratorijas testi liecina, ka 5% nātrija hlorīda šķīduma izturība pret koroziju var sasniegt 2000 stundas.
- Pašdziedinošās smērvielas: A eļļojošās smērvielas, kas satur mikrokapsulas, skrāpējumu vietās izdala dziedinošu līdzekli. Aviācijas uzņēmuma veiktais tests liecina, ka tie spēj automātiski salabot skrāpējumus līdz 0,5 mm dziļumā.
- Digitālā dvīņu apkope: vadošo sliežu atlikušo kalpošanas laiku var paredzēt, izveidojot vadotnes korozijas modeli. Pēc smagās rūpniecības ieviešanas neplānoto dīkstāves laiks samazinājās par 65%.
Lineāro virzošo sliežu pretrūsas pārvaldība ir sistemātiska inženierija, kas prasa visas ķēdes kontroli no materiāla izvēles, ražošanas procesa, uzglabāšanas un transportēšanas, uzstādīšanas un nodošanas ekspluatācijā līdz darbībai un apkopei. Parādoties jauniem materiāliem un tehnoloģijām, tiks uzlabota vadošo sliežu izturība pret koroziju. Tomēr galvenais risinājums joprojām ir zinātniskas pretrūsas pārvaldības sistēmas izveide, lai panāktu pāreju no profilaktiskās apkopes uz paredzamo apkopi.
