Procesele de galvanizare sunt însoțite de reacții de degajare a hidrogenului. Infiltrarea hidrogenului în substrat prezintă un risc mare de defecțiune pentru elementele de fixare de înaltă rezistență, ducând adesea la „ruptură întârziată” după asamblare - o problemă de calitate care este notoriu dificil de prezis în mediile de inginerie. Pentru șuruburile cu auto-strângere, procesul de instalare creează tensiuni de compresiune reziduale în zona de blocare. Atunci când este combinat cu riscul de fragilizare a hidrogenului de la galvanizare, acest lucru face piesele susceptibile la rupere fragilă sub sarcină. Astfel de eșecuri nu apar imediat; în schimb, ele se manifestă de obicei la câteva ore după asamblare.
Mecanismul fragilizării hidrogenului implică atomi de hidrogen care se difuzează în metal și migrează către zonele de concentrare a tensiunilor. La defectele materiale, acești atomi se combină pentru a forma molecule de hidrogen, generând presiune internă. Atunci când această presiune internă - agravată de efortul rezidual din tablă și sarcinile operaționale externe - depășește limita de curgere a materialului, are loc fractura. Deoarece difuzia atomilor de hidrogen prin oțel necesită timp, aceasta este cauza fundamentală a fracturii întârziate. În plus, acoperirile cu zinc și cadmiu acționează ca bariere care împiedică scăparea hidrogenului, făcând gestionarea dehidrogenării mai dificilă. Intervalul de temperatură pentru dehidrogenarea pe bază de coacere trebuie să fie echilibrat cu grijă: trebuie să fie suficient de mare pentru a promova eliberarea hidrogenului din substrat, dar suficient de scăzut pentru a evita reducerea durității materialului sau compromiterea proprietăților acoperirii.
În practica inginerească, riscul de infiltrare a hidrogenului poate fi atenuat prin trei abordări principale. Pentru un șurub de nituire cu autoclinch și elemente de fixare similare, în timpul pretratării, sablare este preferată pentru îndepărtarea ruginii; dacă se folosește decaparea acidă, la soluția acidă trebuie adăugați inhibitori de coroziune. Pentru degresare se preferă metodele chimice sau pe bază de solvenți; dacă se utilizează degresarea electrochimică, trebuie urmată o secvență de curățare catodă urmată de curățare anodică. În ceea ce privește procesul de galvanizare în sine, băile de placare alcaline sau băile cu eficiență înaltă de curent au ca rezultat o degajare mai mică de hidrogen. În plus, cu condiția îndeplinirii cerințelor de rezistență la coroziune, se pot selecta sisteme de acoperire în care hidrogenul are o solubilitate mai mică.
Reducerea stresului înainte de placare și dehidrogenarea pe bază de coacere după placare sunt măsurile standard de control. Pentru piesele care au fost supuse călirii sau sudării, tensiunile interne trebuie atenuate prin revenire înainte de începerea procesului de placare. După galvanizare, hidrogenul continuă să migreze adânc în substrat. Standardele din industrie recomandă inițierea unui proces de defragilare (înlăturarea hidrogenului) în termen de o oră de la placare, cu o întârziere maximă admisă de trei ore. Temperaturile standard de coacere variază de la 150 de grade la 300 de grade, cu timpi de păstrare între 2 și 24 de ore; acești parametri ar trebui ajustați în funcție de dimensiunile piesei, rezistența substratului și tipul de placare. Pentru piesele galvanizate, intervalul tipic de coacere este de 110 grade până la 220 grade, în timp ce pentru piesele placate cu cadmiu, limita superioară de temperatură este inferioară - în general 180 grade până la 200 grade - pentru a preveni fragilizarea indusă de cadmiu.
Duritatea materialului servește ca un indicator direct al susceptibilității la fragilizarea hidrogenului. Pentru șuruburile cu cap rotund și alte elemente de fixare din oțel, riscul de rupere indusă de hidrogen începe să crească atunci când duritatea oțelului se apropie de HRC 38. Piesele cu o duritate care depășește HRC 43 necesită un proces de defragilare post-placare, în timp ce cele cu o duritate apropiată de HRC 60 trebuie să fie supuse coacerii imediat după tratarea suprafeței. În plus față de duritate, trebuie evaluați și alți factori, inclusiv clasificarea de siguranță a piesei, dimensiunile secțiunii transversale, concentrațiile de tensiuni (crestături), tipul de placare, condițiile de încărcare și orice istoric al defecțiunilor anterioare. Piesele supuse unor solicitări de întindere ridicate prezintă un risc semnificativ mai mare de fragilizare prin hidrogen în comparație cu cele supuse unei solicitări pur de compresiune.
Pentru șuruburile cu auto-strângere, validarea ingineriei - dincolo de testarea cuplului de strângere și de împingere - trebuie să includă o evaluare a fragilizării prin hidrogen, făcând distincția între fisurarea și ruperea indusă de hidrogen a materialului tablei. În timpul etapelor de achiziție și revizuire a procesului, este esențial să se precizeze materialul tablei, duritatea, procesul de galvanizare și parametrii de fragilizare; selecția nu trebuie să se bazeze doar pe specificațiile firului. Dacă a avut loc deja fisurarea indusă de hidrogen, hidrogenul se va fi difuzat în defecte adânci, făcând duritatea inițială irecuperabilă prin coacere; astfel de piese trebuie casate.
În cazul aȘurub de compresie cu auto-strângerefractură, primul pas este verificarea respectării protocoalelor de galvanizare (absorbție de hidrogen) și de fragilizare. Apoi, verificați coaxialitatea instalării, duritatea materialului din tablă și diametrul găurii - nu ajustați pur și simplu forța de instalare (apăsare). Întregul protocol de tratare a suprafeței și de fragilizare trebuie revalidat ori de câte ori are loc o modificare a gradului materialului din tablă, a stării de tratament termic sau a tipului de placare, asigurând stabilitatea pe termen lung a îmbinării asamblate.
contactaţi-ne
