Rening är en av de vanligaste orsakerna till gängade gängor, trasiga tätningsytor och kasserade sammansättningar i aluminiumkomponenter. Det är en självhäftande slitagemekanism snarare än enkel nötning, och den beter sig annorlunda än att gnaga i stål, vilket är anledningen till att förebyggande metoder måste anpassas till aluminium specifikt. Den här artikeln täcker mekanismen, beläggnings- och smörjmedelsalternativ, val av legeringar och designregler för gängade och glidande leder.
Vad är galling och varför aluminium är benäget för det
Rening uppstår när kontaktytor vidhäftar på asperitetsnivån och sedan rivs sönder när de glider, vilket överför material från en del till den andra. Aluminium är särskilt känsligt av tre skäl: många kommersiella legeringar är mjuka i glödgat tillstånd, metallen har ingen stabil smörjoxid under belastning och den naturliga oxidfilmen (Al2O3) är hård men spröd, så den spricker och exponerar färsk, kemiskt aktiv metall som kall-svetsad yta omedelbart.
Mjuka humör:1000 och 3000-seriens legeringar i O-tillstånd deformeras lätt och är de mest benägna att överföra lim.
Högt kontakttryck:små gängflankytor, täta, fina-gängor och över-vridna fästelement koncentrerar belastningen och påskyndar svetsningen.
Frånvarande eller förskjutet smörjmedel:torr montering, eller smörjmedel som pressas ut ur kontaktzonen, tar bort det sista separationsskiktet.
Vanliga felpunkter:gängade fästelement, presspassningsbussningar-, glidstyrningar, gångjärn och alla skarvar som monteras med elverktyg i hög hastighet.
Beläggningar och ytbehandlingar som förhindrar rening
Att skapa ett hårt eller låg-friktionsskikt mellan de två aluminiumytorna är den mest pålitliga förebyggande vägen. De viktigaste alternativen, med sina typiska tjockleks- och hårdhetsintervall, sammanfattas nedan.
| Behandling | Typisk beläggningstjocklek | Effekt på gallring |
|---|---|---|
| Svavelanodisering (Typ II) | 5 till 25 µm | Hårt oxidskikt reducerar metall-till-metallkontakt; förbättrar också korrosionsbeständigheten |
| Hård anodisering (Typ III) | 25 till 50 µm | Tätare, hårdare oxid för slitage-belastade glidleder |
| PTFE-impregnerat anodskikt | Samma som basanodisering, med förseglade porer | Låg friktionskoefficient; effektiv för torrlöpning och upprepad cykling |
| Plasma elektrolytisk oxidation (PEO) | 20 till 60 µm | Keramiskt omvandlingsskikt med hög hårdhet och god termisk stabilitet |
| Bondat torrt-filmsmörjmedel | 5 till 15 µm | Molybdendisulfid eller grafit i ett hartsbindemedel; appliceras före montering |
Anodskikt styrs av ISO 7599-serien för anodoxidationsbeläggningar på aluminium, som definierar beläggningsmassa, tätning och slitagetestkrav.- Laboratoriestudier av belagda och anodiserade aluminiumfästen rapporterar vanligen att fel-relaterat minskat med ungefär 60 till 80 procent jämfört med bar metall, men resultatet beror starkt på beläggningens kontinuitet: eventuellt lokaliserat obestruket område, gängkrönsskador eller kantskärning-genom åter-inför den blottade metallen och blir till.
Smörjmedel för gängade och glidande leder
Smörjning är den andra försvarslinjen och är vanligtvis den billigaste att implementera. Valet beror främst på temperatur, miljö och risk för galvanisk korrosion.
Grafit mot-beslag:ett bra allmänt val för aluminiumtrådar; grafit är kemiskt kompatibel med aluminium.
Nickel-baserad anti-beslag:lämplig för fogar med hög-temperatur och för rostfria fästelement installerade i aluminium, där skadorna är mest allvarliga.
Koppar-baserad anti-beslag:effektivt på stål, men det bör undvikas i våta, salt-belastade eller marina miljöer på aluminium eftersom kopparn fungerar som en katod och driver galvanisk korrosion av aluminiumet.
Extremtrycksfetter (EP):överträffa vanliga oljor i långsamt-glidande,-högtrycksförband; EP-prestanda rankas normalt efter fyra-bolltester enligt ASTM D2596.
Fasta-filmsmörjmedel:molybdendisulfid och volframdisulfid behåller smörjbarheten där konventionella fetter oxiderar eller pressas ut och passar hög-temperatur och vakuum-intilliggande användning.
Vattenbaserade-smörjmedel:användbara där brandmotstånd eller låg VOC är viktig, men de måste innehålla en korrosionsinhibitor förpackning, annars kommer de att främja gropbildning i aluminiumsystem.
Monteringshastigheten spelar lika stor roll som själva smörjmedlet. Hög-hastighets-verktygsnedgång genererar lokal blixttemperatur som förstör smörjmedelsfilmen på millisekunder; Att minska nedgångshastigheten och använda kontrollerat vridmoment är enkla och effektiva motåtgärder.
Val av legeringar, härdning och materialparning
Hårdhet och mikrostruktur dominerar motståndet mot gnidning. Nederbörds-härdade legeringar i 2000- och 7000-serien motstår adhesivt slitage avsevärt bättre än kommersiellt rena eller låga-legeringar, och T6-tempereringen höjer ythårdheten ytterligare. Smideslegeringar överträffar i allmänhet gjutna kvaliteter, och tillsats av element som kisel eller nickel minskar slitaget av lim genom att introducera hårda andra-partiklar. Parning av legeringar spelar också roll: lika-på-liknande par tenderar att galla mest, så en aluminiumkomponent som går mot en olik yta presterar ofta bättre, förutsatt att galvanisk kompatibilitet hanteras med anodisering, isoleringsbrickor eller ett kompatibelt beläggningssystem. För kritiska fogar tillhandahåller ASTM G98 en standardmetod för att rangordna materialpars slitningsmotstånd.
Design och monteringsövningar
Trådval:öka gängspelet med ungefär 15 till 20 procent och att föredra grova stigningar framför fina stigningar, sänker kontakttrycket och minskar rivningen.
Förlovningslängd:utöka gängingreppet i aluminium, vanligtvis till ungefär två gånger den nominella diametern, så att belastningen sprids över mer flankarea.
Trådinsatser:spiralformade trådar eller massiva gänginsatser fördelar belastningen och ger en hårdare passande yta, vilket är standardlösningen för gängade hål som repeterats.
Ytfinish:polering av kontaktytor till Ra Mindre än eller lika med 0,8 µm minskar antalet svetsbara ojämnheter; en extremt fin spegelfinish är inte automatiskt bättre, eftersom en lätt struktur kan hjälpa till att behålla smörjmedlet.
Momentkontroll:ange vridmomentvärden och verifiera dem på linjen, och använd ett lågt-momentavbrott-i cykeln på nya leder innan den slutliga åtdragningen.
Analys:Finita elementanalys av lastbärande geometri hjälper till att hålla lokalt tryck under nivån där limöverföringen börjar.
Vanliga frågor
F: Varför galler aluminium mer än stål?
Aluminium är mjukare i vanliga temperament, dess ytoxid spricker istället för att flyta under belastning, och den nyexponerade metallen kall-svetsar lätt, så limöverföring startar vid lägre kontakttryck än i stål.
F: Vilka aluminiumlegeringar motstår gnidning bäst?
Högre-hållfast utfällning-härdade kvaliteter i 2000- och 7000-serien, och T6-härdat material, motstår limslitage bättre än legeringar i 1000- eller 3000-serien. Smideskvaliteter är i allmänhet bättre än gjutgods.
F: Eliminerar anodisering helt gnagbildning?
Nej. Anodisering minskar risken avsevärt genom att hålla isär metallytor, men ett hårt skört lager kan spricka under kraftig punktbelastning, och alla obelagda områden eller skadade gängkrön blir en ny startpunkt.
F: Är koppar-baserad anti-angrepp lämplig för aluminiumtrådar?
Den fungerar mekaniskt, men i våta eller salthaltiga-miljöer accelererar koppar galvanisk korrosion av aluminium. Grafit- eller nickelbaserade-föreningar är säkrare för aluminiumfogar.
F: Vilken ytfinish ska anges?
En finish på Ra mindre än eller lika med 0,8 µm på glidande och tätande ytor är ett praktiskt mål. Under cirka 0,2 µm fördelar platåerna och ytan inte längre effektivt kvarhåller smörjmedlet.
F: Hur ska en fog sättas ihop efter rengöring?
Rengör gängorna, inspektera efter överfört material, återställ beläggningen där den är skadad, applicera på nytt ett kompatibelt smörjmedel mot-fasthet eller fast-film och dra åt med kontrollerad hastighet och vridmoment.
