CC BY
8
УДК 620.193; 620.197
Хвойные бореальной зоны. 2021. Т. XXXIX, № 5. С. 413-420
О ЗАЩИТЕ ШАРНИРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЛЕСНЫХ МАНИПУЛЯТОРОВ
ОТ ФРЕТТИНГ-КОРРОЗИИ
К. Н. Черник, С. В. Гиннэ, Д. В. Черник
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
E-mail: Kristi.Blueberry@yandex.ru
Продуктивное развитие промышленности предполагает увеличение выпуска экономичных, надёжных и долговечных машин, повышение их технического уровня и совершенствования технологий производства. Технический уровень любой машины определяется показателями надежности её узлов, поэтому одной из первоочередных задач решения обозначенной проблемы является обеспечение высокой надёжности и долговечности различных типов узлов машин, в которых конструктивно предусмотрено сопряжение деталей. Недостаточная контактная прочность последних, определяющая в большинстве случаев прочность всего узла, в целом снижает эксплуатационную надёжность и долговечность машин.
В лесозаготовительной отрасли широко используются машины, оснащённые комбинированными манипуляторами. Исходя из вышесказанного, можно утверждать, что надёжность таких манипуляторов, как сложных гидромеханических систем, определяется надёжностью его узлов и деталей. Звенья манипуляторов соединяются между собой шарнирными соединениями, состоящими из двух подшипников скольжения, разделенных распорной втулкой. Процесс разрушения плотно контактирующих металлических поверхностей перечисленных деталей называется фреттинг-коррозией, которая обычно возникает при малых колебательных относительных перемещений. Малая амплитуда перемещения контактирующих поверхностей деталей вызывает повреждения на небольших участках действительного контакта соприкасающихся деталей. Продукты износа не могут выйти из зоны контакта, что способствует увеличению давления и абразивного действия на материал контактирующих поверхностей деталей. Изнашивание шарнирных соединений комбинированного манипулятора, происходящее при фреттинг-коррозии объясняется реверсивным характером их трения и возникновением колебаний во время переместительных операций. Таким образом, предотвращение и уменьшение повреждений ответственных узлов и деталей лесных манипуляторов в результате изнашивания в условиях фреттинг-коррозии является одним из перспективных способов повышения технического уровня данного вида машин лесного комплекса.
Необходимость ответа на поставленные вопросы предопределила логику нашего исследования. В качестве первого шага уточнили дефиницию понятия «фреттинг-коррозия металлов», описали специфические особенности изучаемого феномена, а также выявили основные факторы возникновения и протекания данного явления. Вторым шагом осуществили информационно-аналитический обзор прогрессивных научно-технических решений в области защиты металлов от фреттинг-коррозии. В качестве третьего шага представлено обоснование возможных эффективных методов предупреждения и замедления фреттинг-коррозии шарнирных соединений лесных манипуляторов: 1) поверхностного упрочнения деталей соединений, способствующих увеличению их коррозионной стойкости; 2) проектированию контактирующих поверхностей деталей соединений с устранением скольжения; 3) совершенствования составов смазки сопрягаемых поверхностей деталей соединений.
Ключевые слова: фреттинг-коррозия, методы защиты, шарнирное соединение, комбинированный манипулятор.
Conifers of the boreal area. 2021, Vol. XXXIX, No. 5, P. 413-420
ABOUT PROTECTION OF ARTICULATED JOINTS OF FOREST MANIPULATORS
FROM FRETTING CORROSION
K. N. Chernik, S. V. Ginne, D. V. Chernik
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsk^ rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: Kristi.Blueberry@yandex.ru
The productive development of the industry involves increasing the production of economical, reliable and durable machines, increasing their technical level and improving production technologies. The technical level of any machine is determined by the reliability of its components, so one of the primary tasks of solving this problem is to ensure high
reliability and durability of various types of machine components, in which the coupling of parts is structurally provided. The insufficient contact strength of the latter, which in most cases determines the strength of the entire assembly, generally reduces the operational reliability and durability of the machines.
In the logging industry, machines equipped with combined manipulators are widely used. Based on the above, it can be argued that the reliability of such manipulators, as complex hydro-mechanical systems, is determined by the reliability of its components and parts. The links of the manipulators are connected to each other by articulated joints consisting of two sliding bearings separated by a spacer sleeve. The process of destruction of the tightly contacting metal surfaces of the listed parts is called fretting corrosion, which usually occurs with small vibrational relative displacements. The small amplitude of movement of the contacting surfaces of the parts causes damage in small areas of the actual contact of the touching parts. Wear products can not leave the contact area, which increases the pressure and abrasive effect on the material of the contacting surfaces of the parts. The wear of the joint joints of the combined manipulator, which occurs during fretting corrosion, is explained by the reversible nature of their friction and the occurrence of vibrations during moving operations. Thus, the prevention and reduction of damage to critical components and parts of forest manipulators as a result of wear in the conditions of fretting corrosion is one of the promising ways to improve the technical level of this type offorest complex machines.
The need to answer these questions predetermined the logic of our research. As a first step, we clarified the definition of the concept of "fretting-corrosion of metals", described the specific features of the phenomenon under study, and also identified the main factors of the occurrence and course of this phenomenon. The second step was an information and analytical review of advanced scientific and technical solutions in the field of metal protection against fretting corrosion. As a third step, the justification of possible effective methods for preventing and slowing down fretting corrosion of articulated joints of forest manipulators is presented: 1) surface hardening of joint parts, contributing to an increase in their corrosion resistance; 2) designing the contact surfaces of joint parts with the elimination of sliding; 3) improving the lubrication compositions of the mating surfaces ofjoint parts.
Keywords: fretting corrosion, protection methods, hinge joint, combined manipulator.
ВВЕДЕНИЕ
Анализ научно-технической литературы показывает, что продуктивное развитие промышленности невозможно без решения проблемы коррозии металлов, которая в последние десятилетия стала особенно актуальной. Установлено, что потери металлов от коррозии очень велики и достигают 30 % от их годового производства, причём около 10 % металлов теряется безвозвратно [1]. При этом, как подчёркивает ряд экспертов, общие убытки промышленности в России от коррозии металлов в целом ежегодно исчисляются миллиардами рублей и возрастают год от года вследствие таких факторов, как:
- непрерывно увеличивающийся металлический фонд, находящийся в эксплуатации (наблюдается колоссальный рост объёмов производства металла, количества, сложности и стоимости металлических конструкций, механизмов, машин и пр.);
- внедрение в технику сплавов с пониженной коррозионной стойкостью (например, сплавов магния);
- усложнение условий эксплуатации металлических конструкций, механизмов и машин (возникли совершенно новые производства, где металлы соприкасаются с химически активными веществами при высоких температурах, давлении);
- увеличением коррозионной активности окружающей среды вследствие её сильного загрязнения в результате стремительного развития промышленности, интенсификация сельского хозяйства и массовой урбанизации (увеличению скорости коррозии металлов содействуют такие факторы, как пыль от искусственных удобрений, выхлопные газы, загрязнение вод и другие) [1-3].
Результаты научных исследований свидетельствуют о том, что для ускорения технического прогрес-
са необходимо развивать производство экономичных, надёжных и долговечных машин, повышать уровень их проектирования и совершенствовать технологию машиностроительного производства. В этой связи, учёные в качестве одной из первоочередных задач модернизации машиностроительного производства выделяют обеспечение высокой надежности и долговечности наиболее распространенных типов узлов, конструктивно предусмотренных для сопряжения деталей машин. Выявлено, что недостаточная контактная прочность последних, которая в большинстве случаев определяет прочность узлов, снижает надежность работы и долговечность машин в целом [4]. В ходе промышленных испытаний доказано, что срок работы ответственных узлов машин часто ограничивается преждевременным износом или разрушением контактирующих деталей в результате развития особого типа повреждения, называемого фреттинг-коррозией, которое возникает на контактирующих металлических поверхностях при относительном колебательном движении, которое может быть вызвано колебаниями возвратно-поступательного движения, периодическим изгибом или скручиванием сопряженных деталей [4].
Специалисты отмечают, что по своим специфическим особенностям механизм фреттинга является одним из самых сложных по своей природе процессов. Во-первых, он включает в себя физические и химические процессы, протекающие на молекулярном уровне, в результате которых в зоне реального контакта поверхностей деталей образуются окислы металлов сопряженных деталей (фреттинг-коррозия). Во-вторых, он объединяет механические процессы разрушения и абразивного износа в зоне контакта в субмикроскопических и макроскопических объемах поверхностного слоя деталей. В-третьих, указанные процессы тесно
связаны между собой, а преобладание того или иного механизма на разных этапах и при разных соотношениях параметров процесса, как правило, по-разному изменяет и влияет на сопротивление усталости (фрет-тинг-усталость) [5].
Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что борьба с фреттинг-коррозией металлов -это крайне серьезная проблема, решение которой приводит к высокоэффективной защите узлов и деталей машин от коррозионного разрушения, способствующей продуктивному развитию промышленности не только за счёт расширения производства металла, но и за счет увеличения срока эксплуатации металлоизделий.
ХАРАКТЕРИСТИКА СУЩНОСТИ
ФРЕТТИНГ-КОРРОЗИИ
В соответствие с основными задачами нашего исследования вполне логичным представляется изначальное обращение к интерпретации сущности понятия «фреттинг-коррозия металлов» (фрикционная коррозия, коррозия трения). Среди современных дефиниций данного феномена наиболее точной, по нашему мнению, является трактовка Д. Н. Гаркунова, согласно которой фреттинг-коррозия представляет собой процесс разрушения плотно контактирующих пар металл-металл или металл-неметалл в результате небольших колебательных относительных перемещений [6, с. 274].
Тщательный и мотивированный анализ научных трудов позволил нам выделить следующую совокупность специфических особенностей фреттинг-корро-зии металлов:
1) повреждения металлических поверхностей концентрируются на небольших участках их действительного контакта (напоминают точечную коррозию) из-за малой амплитуды движения (проскальзывания) соприкасающихся поверхностей деталей [6; 7];
2) внешним признаком фреттинга является скопление у границы контакта соединений и в зоне контакта деталей продуктов износа, которые образуются в виде налета, пятен, порошка и состоят из оксидов, гидроокисей, нитридов, карбидов более твёрдых, чем основной металл [8; 9];
3) появление высокого давления и возрастание абразивного воздействия на основной металл продуктов износа вследствие невозможности их удаления из зоны контакта поверхностей деталей [10; 11];
4) реверсивный характер трения деталей, разнонаправленное повторяющееся механическое воздействие на поверхностные слои металла, присутствие вибраций, переменных во времени крутящих и изгибающих моментов определяют и интенсифицируют износ соединений вследствие увеличения размера шероховатостей, питтингообразования. выкрашивания, возникновения натиров, налипания, каверн, усталостных макро- и микротрещин, которые становятся очагами разрушения от фреттинг-усталости металла, снижающей предел выносливости (усталостную прочность) в 2...10 раз [12; 13];
5) упрощённая схема процесса фреттинг-изнашивания в начальной фазе такова: перемещение и
деформация поверхностей под действием переменных касательных напряжений - окисление - разрушение оксидных пленок - обнажение чистого металла и местами схватывание - разрушение очагов схватывания и адсорбция кислорода на обнаженных участках [14].
В лесозаготовительной отрасли нашли широкое применение машины, оснащённые комбинированными манипуляторами, звенья которых соединяются друг с другом с помощью шарнирных соединений, состоящими из двух подшипников скольжения, разделенных распорной втулкой. На рис. 1 представлено схематичное изображение шарнирного соединения стрелы манипулятора с поворотной колонной, в котором фреттинг-коррозия наблюдается на антифрикционной втулке (рис. 2). Механизм возникновения и протекания процесса фреттинг-коррозии на антифрикционной втулке шарнирного соединения учёными описывается следующим образом:
1) под действием окружающей агрессивно-коррозионной среды на внутренней поверхности металлической антифрикционной втулки появляется оксидная плёнка (продукт коррозии), которая при трении механически разрушается;
2) разрушенные продукты коррозии остаются (в некоторых случаях вытесняются) между взаимодействующими поверхностями антифрикционной втулки и пальца, так как эти элементы шарнирного соединения не разъединяются, вызывая повреждения материала деталей из-за работы концентрирующихся элементов;
3) в результате механического воздействия продуктов коррозии на поверхности антифрикционной втулки и пальца материалы этих деталей изнашиваются быстрее, а фреттинг-коррозия протекает более интенсивно.
4 \6 3 6
Рис. 1. Шарнирное соединение стрелы манипулятора с поворотной колонной [15, с. 10]: 1 - втулка; 2 - антифрикционные втулки; 3 - распорная втулка; 4 - палец; 5 - проушина; 6 - масляные каналы
К вышеизложенному исследователи добавляют, что:
1) чаще всего, превращение металлической поверхности в оксид приводит к сбоям в работе, забиванию системы продуктами коррозии, заклиниванию и выходу из строя шарнирного соединения;
2) в процессе фреттинг-коррозии поверхности деталей шарнирного соединения, как правило, обесцвечиваются, а при воздействии вибрационных нагрузок
на них образуются язвы, в которых в дальнейшем образуются усталостные трещины;
Рис. 2. Фреттинг-коррозия на антифрикционной втулке шарнирного соединения стрелы манипулятора с поворотной колонной [16]
3) при колебательном скольжении (трении) образующиеся продукты коррозии не могут быть удалены с контактирующей поверхности, что приводит к увеличению напряжения между соприкасающимися деталями, и фреттинг-коррозия шарнирного соединения в местах скопления продуктов коррозии протекает гораздо интенсивнее [17].
ФАКТОРЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ
И ПРОТЕКАНИЯ ФРЕТТИНГ КОРРОЗИИ
Для более точной характеристики сущности фрет-тинг-коррозии шарнирных соединений манипуляторов, приводящей к износу и недостаточный срок службы машин данного типа, необходимо обратиться к выявлению и описанию основных факторов возникновения и протекания данного вида коррозии. В качестве основных специалистами выделяются следующие факторы возникновения и протекания фреттинг-коррозии в шарнирных соединениях манипуляторов
[17]:
1) рабочие (действующие) нагрузки - характер на-гружения;
2) состав коррозионной среды - степень агрессивности внешней (рабочей) среды;
3) температура - перепады температур;
4) виды используемых металлов (материалов) деталей шарнирных соединений.
Приложенная нагрузка считается экспертами наиболее важным фактором возникновения и протекания фреттинг-коррозии в шарнирных соединениях манипуляторов, так как помимо статических нагрузок, воспринимаемых всеми подобными узлами трения, на шарниры манипуляторов действуют также и динамические нагрузки малой амплитуды (пульсирующие, вибрационные и ударные). В этом случае, замечают исследователи, наличие переменной нагрузки и воздействие её максимального значения приводит к: 1) кратковременному увеличению удельной нагрузки почти вдвое; 2) повышению температуры узла трения; 3) возрастанию момента трения и интенсивности изнашивания вследствие нарушения процесса формирования масляного клина; 4) увеличению точечной коррозии на контактирующих поверхностях.
Состав коррозионной среды, определяющий степень её агрессивности, как фактор возникновения и протекания фреттинг-коррозии в шарнирных соединениях манипуляторов, по мнению учёных, связан с тем, что машины данного типа работают, как правило, в условиях повышенной запыленности и переменной влажности, приводящих к сокращению срока службы, так как появляются такие виды изнашивания как водородное и абразивное. Кроме того, подчёркивают эксперты, с учётом периодичности работы узлов трения манипуляторов, в них отсутствует установившийся гидродинамический процесс трения. При этом, добавляют специалисты, шарнирные соединения манипуляторов в процессе трения работают в условиях полусухого и граничного трения, изредка проявляется сухой и достаточно устойчивый масляный гидроклин. Таким образом, заключают учёные, работа подшипников скольжения в условиях полусухого и граничного трения, в отличие от установившегося гидродинамического процесса трения, увеличивает износ трущихся поверхностей, что приводит к нарушению кинематической точности, вызывает дополнительные динамические нагрузки, удары, колебания, которые приводят к фреттинг-коррозии и, как следствие, к разрушению шарниров.
Температурный фактор возникновения и протекания фреттинг-коррозии в шарнирных соединениях манипуляторов, согласно точки зрения большинства специалистов, обусловлен высокими перепадами рабочих температур данных машин (от +40° С летом и до -40° С зимой), которые негативно сказываются на смазочных свойствах и материалах шарниров:
- при пониженной температуре материалы пар трения становятся более хрупкими, предел текучести уменьшается, а жесткость рабочих поверхностей увеличивается, что затрудняет прохождение и разрядку дислокаций, появление экзоэлектронной эмиссии, а значит, усиливает процесс износа, что приводит к коррозии;
- при низких температурах окружающей среды смазка затвердевает или повышается ее вязкость, что значительно снижает её смазочные свойства;
- в тёплое время, при высоких температурах, смазка нагревается и происходит ее произвольная утечка из зоны трения, что негативно сказывается на процессе смазки и охлаждении рабочих поверхностей: нагреваясь, материалы, немного меняют посадку трущейся пары, в результате чего при высоких удельных нагрузках создаются условия для возникновения явления схватывания, т. е. появления микроочагов сваривания сопрягаемых поверхностей, что недопустимо при эксплуатации подшипников скольжения.
- кроме того, во время трения металл нагревается, что еще больше увеличивает фреттинг-коррозию, особенно при отсутствии смазки на поверхностях деталей [17].
Металлы (материалы) деталей шарнирных соединений являются ещё одним немаловажным фактором возникновения и протекания фреттинг-коррозии данных соединений, поскольку от их твёрдости и износостойкости зависит степень устойчивости этих деталей к явлениям фреттинга. При изготовлении деталей
шарнирных соединений исследователями рекомендуется сочетать мягкие материалы с твёрдыми во избежание схватывания и повышенного износа. Кроме того, для предотвращения фреттинга некоторыми экспертами предлагается применение в шарнирных соединениях различных неметаллических материалов в виде втулок, прокладок, пластин и накладок, которые размещаются между сопрягаемыми деталями и предотвращают их контакт, а также частично поглощают и рассеивают приложенные нагрузки.
МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ
ОТ ФРЕТТИНГ-КОРРОЗИИ
Изучение производственной практики позволяет утверждать, что применяемые в настоящее время методы защиты от фреттинг-коррозии шарнирных соединений весьма разнообразны, но существуют определенные общие принципы выбора противокоррозионных средств: 1) предотвращение проскальзывания деталей соединения; 2) исключение кислорода из коррозионной среды; 3) использование комбинаций материалов деталей, которые менее склонны к повреждению. Как продемонстрировал анализ научных трудов, посвящённых заявленной проблематики, к высокоэффективным методам, препятствующим и уменьшающим фреттинг-коррозию шарнирных соединений, можно отнести: конструирование, применение смазки, нанесение защитных (антикоррозионных) покрытий, холодное деформирование [18].
1) Конструирование:
- если движение неизбежно и вероятным результатом его является фреттинг-усталость, то следует улучшать конструкцию на этапе конструирования таким образом, чтобы места концентрации напряжений не совпадали с зонами, в которых может возникнуть фреттинг [19; 20].
2) Применение смазки:
- возможный путь предотвращения повреждений от фреттинга, который заключается обеспечении относительного движения между поверхностями, но с таким низким коэффициентом трения, какой может быть получен при использовании гладких смазок, консистентных смазок или твердых смазочных покрытий;
- жидкая смазка может влиять на процесс фрет-тинга тремя способами: затрудняя доступ кислорода; путем смывания продуктов разрушения, если смазка проточная; изменяя коэффициент трения;
- улучшение подачи смазки способствует уменьшению износа во время фреттинг-коррозии из-за подавления коррозионных процессов на сопрягаемых поверхностях деталей шарнирных соединений;
- наиболее эффективными считаются смазки на масляной основе, которые имеют высокую адгезию к поверхности, выдерживают высокие давления, обладают стабильностью свойств и высокой устойчивостью к окислению [21, 22].
3) Металлические покрытия:
- к таким покрытиям относятся: свинец, медь, серебро, олово, алюминий, никель, хром, кадмий, кремний и молибден, а также медно-никелевые, медно-
фосфорные, и другие покрытия, наносимые электролитическим способом;
- если металл покрытия мягкий, т. е. имеет низкое сопротивление текучести, то движение между двумя поверхностями может быть поглощено в слое этого металла;
- если металл покрытия твердый, то вероятность сваривания поверхностей, что является одним из характерных признаков фреттинга на ранних стадиях, снижается;
- напыление металлических покрытий также приводит к увеличению фреттинг-усталостной прочности [23; 24].
4) Неметаллические покрытия:
- существуют различные варианты износостойких защитных покрытий, действенно работающие в условиях фреттинг-коррозии, например, покрытия из фул-лерена С60, полимерные (эпилам-фолеокс) покрытия и др.
- наиболее широко используемые способы получения таких покрытий: фосфатирование, анодирование, сульфидизация и др.;
- целью нанесения этих покрытий является предотвращение интерметаллического контакта и тем самым замедление образования микросварок (мостиков сварки), которые являются одной из характерных особенностей на ранних стадиях фреттинг-процесса;
- покрытия также могут снизить коэффициент трения между поверхностями, например, там, где покрытие пористое, это достигается с помощью пропитывания смазкой;
- эффективность покрытий в предотвращении поверхностных напряжений зависит, главным образом, от их противоизносных свойств: если они изнашиваются или ломаются, эффект теряется, и поэтому повреждение может быть увеличено, если продукты разрушения покрытия более абразивны, чем обычные окисленные порошкообразные фреттинг-продукты [25].
5) Диффузионные покрытия:
- образуются путём диффузии атомов определённого типа в металлическую поверхность;
- обычно они возникают при распаде газа или жидкости, в которые погружена деталь: сначала диффундирующая разновидность образует твёрдый раствор в материале поверхности, но, когда достигается предел растворимости в твёрдом состоянии, упрочняющие фазы высвобождаются;
- например, в случае науглероживания стали содержание углерода в аустените увеличивается настолько, что состав поверхностных слоев приближается к составу эвтектоидной стали, а последующая термообработка науглероженной детали может дать широкий спектр твердости поверхности;
- известно, что науглероживание и азотирование полезны для повышения усталостной прочности стали, поскольку они создают сжимающие напряжения на поверхности, поэтому они должны также улучшить и фреттинг-усталостное поведение;
- кроме того, повышенная твердость поверхностных слоев должна сделать их менее чувствительными к фреттинг-износу [25].
6) Процессы холодного деформирования:
- обкатка поверхности роликами и шариками, чеканка роликами и дробеструйный наклёп, которые создают остаточные сжимающие напряжения на поверхностях деталей, что благоприятно сказывается на их усталостной прочности и позволяет значительно снизить фреттинг-усталостные характеристики материалов;
- дробеструйный наклёп - самый простой из методов с точки зрения технологии исполнения, но он вызывает некоторое нарушение финишной обработки поверхности;
- охватка поверхности роликами дает наибольшую глубину упрочненного слоя, поэтому ее рекомендуется применять там, где фреттинг должен быть сильным;
- чеканка роликами обеспечивает наилучшее сочетание финишной обработки поверхности, но глубина упрочненного слоя составляет всего (75... 125)
мкм;
- аналогичное улучшение наблюдается и при лазерной обработке поверхностей [25].
Кроме рассмотренных выше методов предотвращения и снижения фреттинг-коррозии шарнирных соединений некоторыми учёными в качестве дополнительного предлагается использовать различные демпфирующие устройства для гашения вибраций деталей соединений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Теоретический анализ, представленный в статье, позволил сформулировать некоторые общие и частные выводы. Во-первых, в современной научной литературе нет единой теории, всеобъемлюще описывающей процесс фреттинга, а фреттинг-коррозия металлов продолжает оставаться довольно малоизученным явлением воздействия внешней среды на металлоизделия. Во-вторых, в нормативно-технических справочниках содержатся весьма ограниченные сведения о пределах фреттинг-усталости различных видов материалов, а при проектировании деталей машин зачастую отсутствует прогнозирование их сопротивления фреттинг-усталости. В-третьих, для минимизации последствий фреттинг-коррозии металлов посредством выбора наиболее оптимальных конструктивных и научно обоснованных решений, продуктивных технологических методов, снижающих влияние фреттинг-коррозии на металлоизделия, а также для прогнозирования реального предела выносливости деталей необходимо дальнейшее изучение механизма фреттинг-коррозии и фреттинг-усталости металлов.
Подводя итоги выше сказанному, считаем необходимым подчеркнуть, что необходимость осуществления мероприятий по защите шарнирных соединений лесных манипуляторов от фреттинг-коррозии определена весьма большими экономическими потерями лесозаготовительной отрасли от данного вида коррозионных повреждений. Этот ущерб обусловлен не только стоимостью разрушенных материалов деталей шарнирных соединений лесных манипуляторов, но и затратами на ремонт сломанных машин, а также убытками от их простоя. Необходимо заметить, что
выбор метода предупреждения и замедления фрет-тинг-коррозии шарнирных соединений лесных манипуляторов следует проводить с учётом конкретных условий работы сопряжения и предъявляемых к нему требований. На основе анализа достоинств и недостатков выше рассмотренных методов предотвращения и снижения фреттинг-коррозии шарнирных соединений можно сделать вывод, что универсального метода защиты от данного вида коррозии не существует. Учёные объясняют это обстоятельство тем, что большинство применяемых методов были разработаны для конкретных случаев с определёнными рабочими условиями эксплуатации машин. В результате чего, один и тот же метод защиты шарнирных соединений от фреттинг-коррозии в разных рабочих условиях может давать совершенно противоположные результаты. Кроме того, большинство предлагаемых методов предупреждения и замедления фреттинг-коррозии шарнирных соединений имеют достаточно высокую стоимость.
Проведённый информационно-аналитический обзор прогрессивных научно-технических решений в области защиты металлов от фреттинг-коррозии позволяет обозначить следующие перспективные направления разработки и совершенствования методов предупреждения и замедления фреттинг-коррозии шарнирных соединений лесных манипуляторов: 1) способы и средства поверхностного упрочнения деталей шарнирных соединений, способствующего увеличению их коррозионной стойкости; 2) проектирование контактирующих поверхностей деталей шарнирных соединений с устранением скольжения; 3) разработка новых и совершенствование уже существующих составов смазки сопрягаемых поверхностей деталей шарнирных соединений.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ССЫЛКИ
1. Козлов В. А., Месник М.О. Основы коррозии и защиты металлов : учеб. пособие ; Иван. гос. хим.-технол. ун-т. Иваново, 2011. 177 с.
2. Жук Н. П. Курс теории коррозии и защиты металлов : учеб. пособие для вузов. М. : ООО ТИД «Альянс», 2006. 472 с.
3. Перелыгин Ю. П., Лось И. С., Киреев С. Ю. Коррозия и защита металлов от коррозии : учеб. пособие для студентов технических специальностей. 2-е изд., доп. Пенза : Изд-во ПГУ, 2015. 88 с.
4. Асанкул уулу Айбек. Фреттинг-коррозия в машиностроении и методы борьбы с ней / Асанкул уулу Айбек // Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении : сб. тр. V Всерос. науч.-практ. конф. для студентов и учащейся молодежи ; Юргин-ский технологич. ин-т. Томск : Изд-во Том. политех-нич. ун-та, 2016. С. 509-511.
5. Петухов А. Н. Фреттинг-коррозия и фреттинг-усталость в малоподвижных соединениях // Вестник Самар. гос. аэрокосмич. ун-та. Самара, 2006. № 2-1 (10). С. 115-120.
6. Гаркунов Д. Н. Триботехника (износ и бызыз-носность) : учебник. 4-е изд., перераб. и доп. М. : Изд-во МСХА, 2001. 616 с.
7. Лучкин Р. С. Коррозия и защита металлических материалов (структурные и химические факторы) : электрон. учеб. пособие. Тольятти : Изд-во ТГУ, 2017.
8. Уотерхауз Р.Б. Фреттинг-коррозия. Л. : Машиностроение, 1976. 271 с.
9. Давлатов Г. Д. Фреттинг-коррозия // Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении : сб. тр. VII Всерос. науч.-практ. конф. для студентов и учащейся молодежи. В 2 т. / Юргинский технологич. ин-т. Томск : Изд-во Том. политех. ун-та, 2016. Т. 2. С. 145-148.
10. Хаинг Мин. Повышение надежности малоподвижных соединений деталей авиационных двигателей, подверженных в эксплуатации влиянию фрет-тинг-коррозии : дис. ...канд. техн. наук : 05.07.05 ; Москва. Рос. гос. технологич. ун-т им. К. Э. Циолковского. Москва, 2015. 140 с.
11. Петухов А. Н. Сопротивление усталости деталей ГТД. М. : Машиностроение, 1993. 240 с.
12. Fretting fatigue. Edited by Waterhouse R. B. Applied Seiencepulischer, LTD I London. 1981. P. 244251.
13. Максаров В. В., Красный В. А. Механизмы трения тонкослойных покрытий в условиях фреттинг-коррозии // Научно-технические ведомости Санкт-Петерб. гос. политех. ун-та. СПб., 2015. № 3(226). С. 111-120.
14. Казанцев Р. В., Гиннэ С. В. К вопросу о сущности явления и эффективных методах предотвращения фреттинг-коррозии // Актуальные вопросы современной науки и образования : сб. ст. II Междунар. науч.-практ. конф. (18 декабря 2019 г.). Петрозаводск : МЦНП «Новая наука», 2019. С. 311-316.
15. Емтыль З. К. Повышение технического уровня гидравлических манипуляторов лесозаготовительных и лесохозяйственных машин : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.21.01 ; Воронеж. гос. лесотехнич. акад. Воронеж, 1997. 20 с.
16. URL: https://stankiexpert.ru/wp-content/uploads/ 2018/06/vidy-iznosa-oborudovaniya-7.jpg (дата обращения: 25.01.2021).
17. Серебрянский А. И. Анализ видов изнашивания и возможные пути повышения износостойкости шарниров манипуляторов // Воронежский науч.-техн. вестник. Воронеж, 2017. № 1(19). С. 63-77.
18. Петухов А. Н. Проблемы многоцикловой усталости конструкционных материалов и деталей ГТД // Вестник Самар. гос. аэрокосмич. ун-та. Самара, 2012. № 3(34). С. 17-25.
19. Горбачева Т. И., Епифанова А. Ю., Кислицин А. Д. Исследование процесса разрушения при неподвижном сочлинении деталей в узле машин лесного комплекса // Известия Санкт-Петерб. лесотехнич. акад. СПб., 2015. № 212. С. 113-122.
20. Uhlig H. H. J. Appl. Mech., 1954, Vol. 21, Р. 401.
21. Zhang W., Xue Q. Fretting wear characteristics of Ni/Cu multilayers electrodeposited on beryllium bronze substrate // Wear. 1998. Vol. 214, P. 23-29.
22. Асланян И. Р., Селис Ж. П., Шустер Л. Ш. Фреттинг-коррозия электролитических NiP покрытий // Трение и износ. Гомель, 2011. Т. 32, № 6. С. 556561.
23. Снижение фреттинг-износа металлов под действием фуллерена C60 / Б. М. Гинзбург, В. А. Красный, Ю. П. Козырев, В. П. Булатов // Трение и износ. Гомель, 1997. Т. 18, № 4. С. 523-526.
24. Применение тонкослойных полимерных покрытий для защиты от фреттинг-коррозии крышек коренных подшипников ДВС / С. И. Потапов, А. Б. Федоров, В. П. Булатов и др. // Двигателестроение. СПб., 1996. № 2. С. 31-33.
25. Мухаметшина Р. М., Андреев А. В. Коррози-онно-механическое изнашивание в результате фрет-тинг-процесса // Техника и технология транспорта. Казань, 2017. № 4 (5). С. 5-9.
REFERENCES
1. Kozlov V. A., Mesnik M. O. Osnovy korrozii i zashchity metallov [Fundamentals of corrosion and metal protection]. Ivanovo, 2011, 177 р.
2. Zhuk N. P. Kurs teorii korrozii i zashchity metallov [Course of the theory of corrosion and protection of metals]. Moscow, LLC TID "Alliance", 2006, 472 p.
3. Perelygin, Yu. P., Los' I. S., Kireev S. Yu. Korroziya i zashchita metallov ot korrozii [Corrosion and protection of metals from corrosion]. Penza, PSU Publishing House, 88 p.
4. Asankul uulu Aibek. Fretting-corrosion in mechanical engineering and methods of combating it. Progressivnye tekhnologii i ekonomika v mashinostroenii: sbornik trudov V Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii dlia studentov i uchashcheisia molodezhi [Progressive Technologies and Economics in mechanical engineering: proceedings of the V All-Russian Scientific and Practical Conference for Students and students],
2016, pp. 509-511. (In Russ.)
5. Petukhov A.N, Fretting corrosion and fretting fatigue in slow-moving joints. Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta [Bulletin of the Samara State Aerospace University], 2006, no 2-1 (10), pp. 115-120. (In Russ.)
6. Garkunov D. N. Tribotekhnika (iznos i byzyznosnost') [Tribotechnics (wear and tear)]. Moscow, "Publishing House of the Ministry of Agriculture", 2001, 616 p.
7. Luchkin R. S. Korroziya i zashchita metalli-cheskikh materialov (strukturnye i khimicheskie faktory) [Corrosion and protection of metal materials (structural and chemical factors)]. Togliatti, TSU Publishing House,
2017.
8. Waterhouse R. B. Fretting-korroziya [Fretting-corrosion]. Leningrad, Mechanical engineering, 1976, 271 p.
9. Davlatov G. D. Fretting-corrosion. Progressivnye tekhnologii i ekonomika v mashinostroenii: sbornik trudov VII Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii dlya studentov i uchashcheysya molodezhi [Progressive Technologies and Economics in mechanical engineering: proceedings of the VII All-Russian Scientific and Practical Conference for Students and students], Tomsk, 2016, vol. 2, pp. 145-148. (In Russ.)
10. Khaing Min. Improving the reliability of low-mobility joints of aircraft engine parts exposed to fretting corrosion in operation. Candidate's thesis. Moscow, 2015, 140 p. (In Russ.)
11. Petukhov A. N. Soprotivlenie ustalosti detaley GTD [The fatigue resistance of gas turbine engine parts]. Moscow, Mechanical engineering,1993, 240 p.
12. Fretting fatigue. Edited by Waterhouse R. B. Applied Seiencepulischer, LTD I London. 1981. P. 244251.
13. Maksarov V. V. Mechanisms of friction of thin-layer coatings under fretting corrosion conditions. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti Cankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo politekhnicheskogo universiteta [Scientific and Technical Bulletin of St. Petersburg State Polytechnic University], 2015, No. 3(226), pp. 111-120. (In Russ.)
14. Kazantsev, R. V., Ginne S. V. To the question of the essence of the phenomenon and effective methods of preventing fretting corrosion. Aktual'nye voprosy sovremennoy nauki i obrazovaniya : sbornik statey II Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Topical issues of modern science and education: collection of articles of the II International Scientific and Practical Conference], 2019, pp. 311-316. (In Russ.)
15. Emtyl', Z. K. Improving the technical level of hydraulic manipulators of logging and forestry machines. Extended abstract of candidate's thesis. Voronezh, 1997, 20 p. (In Russ.)
16. https://stankiexpert.ru/wp-content/uploads/2018/06/ vidy-iznosa-oborudovaniya-7.jpg (accessed: 25.01.2021). (In Russ.)
17. Serebryanskiy A. I. Analysis of types of wear and possible ways to improve the wear resistance of manipulator joints. Voronezhskiy nauchno-tekhnicheskiy vestnik [Voronezh Scientific and Technical Bulletin], 2017, no 1(19), pp. 63-77. (In Russ.)
18. Petukhov A. N. Problems of multi-cycle fatigue of structural materials and parts of gas turbine engines.
Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo aerokosmiches-kogo universiteta [Bulletin of the Samara State Aerospace University], 2012, No. 3(34), pp. 17-25. (In Russ.)
19. Gorbacheva T. I., Epifanova A. Y., Kislitsyn A. D. Investigation of the process of destruction at a fixed joint of parts in the node of machines of the forest complex. Izvestiya SanktPeter burgskoy lesotekhnicheskoy akademii [News of the St. Petersburg Forestry Academy], 2015, no 212, pp. 113-122. (In Russ.)
20. Uhlig H. H. J. Appl. Mech., 1954, vol. 21, p. 401.
21. Zhang W., Xue Q. Fretting wear characteristics of Ni/Cu multilayers electrodeposited on beryllium bronze substrate, 1998, vol. 214, pp. 23-29.
22. Aslanyan I.R., Selis Zh.P., Shuster L.Sh. Fretting-corrosion of electrolytic NiP coatings. Trenie i iznos [Friction and wear], 2011, vol. 32, no 6, pp. 556-561. (In Russ.)
23. Ginzburg B. M. Krasnyy V. A., Kozyrev Yu. P., Bulatov V. P. Reduction of fretting wear of metals under the action of fullerene C60. Trenie i iznos [Friction and wear], 1997, vol. 18, no 4, pp. 523-526. (In Russ.)
24. Potapov S. I., Fedorov A. B., Bulatov V. P., Krasnyy V. A., Sedakova E. B., Kozyrev Yu. P. Application of thin-layer polymer coatings for protection against fretting corrosion of engine main bearing covers. Dvigatelestroenie [Engine building], 1996, No. 2, pp. 3133. (In Russ.)
25. Mukhametshina, R. M., Andreev A. V. Corrosion and mechanical wear as a result of the fretting process. Tekhnika i tekhnologiya transporta [Transport engineering and technology] , 2017, No. 4 (5), pp. 5-9. (In Russ.)
© Черник К. Н., Гиннэ С. В., Черник Д. В., 2021
Поступила в редакцию 15.03.2021 Принята к печати 01.10.2021
