CS255611B1 - Method of protection against contact corrosion of metal friction surfaces - Google Patents

Method of protection against contact corrosion of metal friction surfaces Download PDF

Info

Publication number
CS255611B1
CS255611B1 CS865301A CS530186A CS255611B1 CS 255611 B1 CS255611 B1 CS 255611B1 CS 865301 A CS865301 A CS 865301A CS 530186 A CS530186 A CS 530186A CS 255611 B1 CS255611 B1 CS 255611B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
friction surfaces
contact corrosion
nickel
protection against
graphite
Prior art date
Application number
CS865301A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS530186A1 (en
Inventor
Miroslav Ruda
Vladimir Holpuch
Original Assignee
Miroslav Ruda
Vladimir Holpuch
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miroslav Ruda, Vladimir Holpuch filed Critical Miroslav Ruda
Priority to CS865301A priority Critical patent/CS255611B1/en
Publication of CS530186A1 publication Critical patent/CS530186A1/en
Publication of CS255611B1 publication Critical patent/CS255611B1/en

Links

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Způsob ochrany proti kontaktní korozi kovových třecích ploch spočívá v tom, že se na alespoň jednu z třecích ploch elektrolyticky nanese nikl-grafitová vrstva o tloušřce 0,001 až 1,00 mm, mikrotvrdosti 250 až 350 HVm a s obsahem grafitu 2 až 4 % hmot. Mezi třetí plochy lze vložit nejméně jednu kovovou destičku, na niž se oboustranně elektrolyticky nanese nikl-grafitová vrstva.The method of protection against contact corrosion of metal friction surfaces consists in electrolytically applying a nickel-graphite layer with a thickness of 0.001 to 1.00 mm, a microhardness of 250 to 350 HVm and a graphite content of 2 to 4% by weight to at least one of the friction surfaces. At least one metal plate can be inserted between the third surfaces, onto which a nickel-graphite layer is electrolytically applied on both sides.

Description

Vynález se týká způsobu ochrany proti kontaktní korozi kovových třecích ploch, zejména u lopatek osových turbokompresorů.The invention relates to a method of protection against contact corrosion of metal friction surfaces, in particular for blades of axial turbo-compressors.

Únavová pevnost a životnost některých typů lopatek osových turbokompresorů je výrazně snížena nedostatečnou odolnosti závěsů proti současnému působení mechanické únavy a kontaktní koroze. Při cyklickém namáhání těchto lopatek ohybovými kmity během rezonančních únavových zkoušek dochází v napětově exponovaných místech závěsů ke střídavé cyklické deformaci s vysokou amplitudou. Tento jen zákonitě doprovázejí opakované vzájemné mikroposuvy povrchových vrstev závěsu a drážky pro závěs zkušebního bloku. Ve spojení s vysokým měrným tlakem ve stykové ploše vedou posuvy k intenzívní kontaktní korozi povrchové vrstvy závěsu a tím i ke snížení lokální odolnosti proti mechanické únavě. V kritických místech závěsu vyvolává pokračující cyklické namáhání vznik únavové trhliny a její šíření až do stadia, kdy je závěs z hlediska únavové zkoušky vzhledem k nedostatečné zbytkové ohybové tuhosti znehodnocen.The fatigue strength and durability of some types of blades of axial turbo compressors is significantly reduced by insufficient resistance of the hinges to the simultaneous effect of mechanical fatigue and contact corrosion. During cyclic loading of these blades by bending vibrations during resonant fatigue tests, alternating cyclic deformation with high amplitude occurs at stress-exposed points of the hinges. This is inevitably accompanied by repeated mutual shifts of the surface layers of the hinge and the groove for the test block hinge. In conjunction with the high specific pressure in the contact surface, the displacements lead to intensive contact corrosion of the hinge surface layer and thus to a reduction in local resistance to mechanical fatigue. At critical points of the hinge, continuing cyclic stress causes fatigue crack formation and propagation to the point where the hinge is depreciated due to insufficient residual bending stiffness due to the lack of residual bending stiffness.

Při únavové zkoušce je popsaný případ spojen se ztrátou části, a to zpravidla podstatné části informace, kterou od experimentu očekáváme. Jak lopatka (často velmi drahá), tak nákladný zkušební proces jsou tudíž do značné míry znehodnoceny. Porušení lopatky za provozu turbokompresoru následkem únavového lomu závěsu by mělo ovšem ještě podstatně závažnější následky.In the fatigue test, the described case is associated with the loss of a part, usually a substantial part of the information we expect from the experiment. Both the scoop (often very expensive) and the costly test process are therefore largely devalued. However, breakage of the blade during operation of the turbocharger due to the fatigue fracture of the hinge would have even more serious consequences.

Kontaktní koroze se dá do jisté míry zpomalit některými technologickými úpravami dosedacích ploch závěsu, jako je např. balotinování nebo elektrolytické pokovení vrstvou mědi Cu a dalších kovů. Při vysokých hodnotách měrných tlaků a ohybových napětí v závěsu, kombinovaných s vysokým počtem zatěžovacích kmitů, se uvedená opatření ukazují jako málo účinná a nedokáží zabránit únavovým lomům závěsů. Problém kontaktní koroze ve vetknutí zkušebních těles při únavových zkouškách není omezen jen na závěsy lopatek. Objevuje se i při zkouškách těles jednodušších tvarů, např. prizmatických nosníků nebo nosníků konstantní pevnosti.Contact corrosion can be slowed down to some extent by some technological modifications to the hinge seating surfaces, such as ballotination or electroplating by a layer of copper Cu and other metals. At high values of specific pressures and bending stresses in the hinge, combined with a high number of load oscillations, these measures prove to be ineffective and cannot prevent hinge fatigue fractures. The problem of contact corrosion in the clamping of test specimens during fatigue tests is not limited to blade hinges. It also appears in tests of bodies of simpler shapes, eg prismatic beams or beams of constant strength.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob ochrany proti kontaktní korozi kovových třecích ploch podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se na alespoň jednu třecí plochu elektrolyticky nanese nikl-grafitová vrstva o tlouštce 0,001 až 1,00 mm s 2 až 4 % hmot. grafitu, přičemž mikrotvrdost nikl-grafitové vrstvy je 250 až 350 HVm.The disadvantages of the above-mentioned disadvantages are eliminated by the method of protection against contact corrosion of metal friction surfaces according to the invention, which consists in that a nickel-graphite layer with a thickness of 0.001 to 1.00 mm with 2-4% by weight is electrolytically applied to at least one friction surface. graphite, wherein the microhardness of the nickel-graphite layer is 250 to 350 HVm.

Vrstvu nikl-grafit je možno elektrolyticky nanést bud přímo na boční dosedací plochy například závěsu lopatky respektive drážky bloku nebo na plochy pomocných destiček-planžet, vkládaných mezi závěs lopatky a drážku. Zmíněný způsob s sebou nese řadu výhod při praktické aplikaci, protože odpadají potíže při pokovování rozměrných těles, včetně chránění těch částí povrchu, které musí být ponořeny v pokovovací lázni, ale u kterých je vrstva nikl-grafit nežádoucí. ?The nickel-graphite layer can be electrolytically applied either directly to the lateral abutment surfaces of, for example, the blade hinge or block groove or to the surfaces of the auxiliary plate-planks inserted between the blade hinge and the groove. Said method entails a number of advantages in practical application, since there is no difficulty in metallizing bulky bodies, including the protection of those parts of the surface that must be immersed in the plating bath but in which the nickel-graphite layer is undesirable. ?

Materiál, tvar i-típzměry destiček je možno volit v širokém rozmezí podle druhu použití a sekundárních požadovaných vlastnosti.The material, shape and dimensions of the plates can be selected in a wide range depending on the type of use and secondary properties desired.

Elektrolyticky vytvořená vrstva je dostatečně pevná, takže se ani při dlouhodobém namáhání neporuší, a to i když střídavé napětí závěsu leží v oblasti meze únavy materiálu. Nikl-grafitová vrstva trvale vzájemně mechanicky odděluje povrch obou třecích ploch.The electrolytically formed layer is sufficiently strong so that it does not break even under long-term stress, even if the alternating tension of the hinge lies in the region of the fatigue limit of the material. The nickel-graphite layer permanently mechanically separates the surface of the two friction surfaces from one another.

Vynikající samomazné vlastnosti nikl-grafitové vrstvy brání zadírání a kontaktní korozi. Životnost zkoušených těles se zvýšila v průměru lOkrát.The excellent self-lubricating properties of the nickel-graphite layer prevent seizure and contact corrosion. The life of the test specimens increased by an average of 10 times.

Navržený způsob ochrany proti kontaktní korozi byl odzkoušen při únavových zkouškách lopatek s velmi dobrými výsledky. Zjištěná vynikající odolnost kombinace nikl-grafit a chromových ocelí typu 17CrNi2 proti zadírání a kontaktní korozi za vysokých měrných tlaků a zvládnutí technologie nanášení stejnorodých vrstev nikl-grafitu na povrch prakticky všech technicky významných kovových materiálů s výjimkou slitin hliníku spolu s teplotní a korozní odolností uvedené vrstvy otevírá možnost použití naznačeného technického řešení v podstatně širší oblasti aplikací, např. u:The proposed method of protection against contact corrosion has been tested in the fatigue tests of the blades with very good results. Detected excellent combination of nickel-graphite and 17CrNi2 chromium steels against seizing and contact corrosion at high specific pressures and mastering the technology of depositing homogeneous nickel-graphite layers on the surface of virtually all technically significant metallic materials except aluminum alloys together with temperature and corrosion resistance of said layer opens the possibility of using the indicated technical solution in a much wider field of applications, eg in:

- pouzder ložisek pracujících za vysokých tlaků a teplot- bearing housings operating at high pressures and temperatures

- tlumicích elementů (třecích tlumičů vibrací)- damping elements (friction vibration dampers)

- dalších konstrukčních prvků s kluznými, třecími či kontaktními plochami.- other structural elements with sliding, friction or contact surfaces.

Navržený způsob je dokumentován následujícími příklady.The proposed method is documented by the following examples.

Příklad 1Example 1

Turbokompresorová lopatka s tětivou profilu o délce 185 mm s lichoběžníkovým závěsem byla upnuta v drážce bloku elektromagnetického vibrátoru. Při únavové zkoušce střídavým souměrným ohybem v rezonančním režimu, s amplitudou napětí na mezi únavy použité lopatkové oceli, docházelo po 5x10® kmitů ke vzniku únavové trhliny, vyvolané třecí korozí v dosedací ploše závěsu lopatky. Po pokovení závěsu a drážky lopatky vrstvou nikl-grafit o tloušřce 0,03 mm s obsahem grafitu 2,5 až 3,5 % hmot. grafitu, při stejných zkušebních podmínkách gThe turbo-compressor blade with a chord profile of 185 mm length with trapezoidal suspension was clamped in the groove of the electromagnetic vibrator block. In the fatigue test by alternating symmetrical bending in resonance mode, with the stress amplitude at the fatigue limit of the paddle steel used, after 5x10 trh oscillations, a fatigue crack occurred, caused by frictional corrosion in the bearing surface of the blade hinge. After plating the hinge and groove of the blade with a 0.03 mm nickel-graphite layer with a graphite content of 2.5 to 3.5% by weight. graphite, under the same test conditions g

se životnost prodloužila na 50x10 kmitů.lifetime extended to 50x10 oscillations.

Příklad 2Example 2

Protože galvanická úprava povrchu rozměrných součástí je spojena s obtížemi (jsou například nutná rozměrná pokovovací zařízení), byl navržen a úspěšně vyzkoušen další alternativní postup, který spočíval v tom, že mezi plochy upínací drážky a plochy závěsu lopatky byly vloženy tenké kovové destičky, například z mosazi, bronzu nebo oceli o tlouštce 0,8 mm, oboustranně opatřené galvanicky vyloučenou vrstvou nikl-grafit (obsah 2,5 až 3,5 % hmot. grafitu) o tlouštce 0,05 mm. Při únavové zkoušce na elektromagnetickém vibrátoru bylo zjištěno zvýšení odolnosti lopatky za třecí koroze z 5.10^ kmitů na 50.10^ kmitů.Because the galvanic treatment of the surface of large components is difficult (for example, large plating devices are required), another alternative approach has been proposed and successfully tested by inserting thin metal plates between the clamping groove surfaces and the blade hinge surfaces. of brass, bronze or steel of a thickness of 0,8 mm, coated on both sides with a galvanically deposited nickel-graphite layer (content 2,5 to 3,5% by weight of graphite) with a thickness of 0,05 mm. The fatigue test on an electromagnetic vibrator revealed an increase in blade resistance to friction corrosion from 5.10 ^ to 50.10 kmit.

Claims (2)

1. Způsob ochrany proti kontaktní korozi kovových třecích ploch, vyznačující se tím, že se na alespoň jednu z třecích ploch elektrolyticky nanese nikl-grafitová vrstva ó tlouštce 0,001 až 1,00 mm, mikrotvrdosti 250 až 350 HVm a s obsahem grafitu 2 až 4 % hmotnosti.Method for protection against contact corrosion of metallic friction surfaces, characterized in that a nickel-graphite layer having a thickness of 0.001 to 1.00 mm, a microhardness of 250 to 350 HVm and a graphite content of 2 to 4% is electrolytically applied to at least one of the friction surfaces. weight. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se mezi třecí plochy vloží nejméně jedna kovová destička, na niž se oboustranně elektrolyticky nanese nikl-grafitová vrstva.Method according to claim 1, characterized in that at least one metal plate is placed between the friction surfaces, on which a nickel-graphite layer is electrolytically applied on both sides.
CS865301A 1986-07-11 1986-07-11 Method of protection against contact corrosion of metal friction surfaces CS255611B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS865301A CS255611B1 (en) 1986-07-11 1986-07-11 Method of protection against contact corrosion of metal friction surfaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS865301A CS255611B1 (en) 1986-07-11 1986-07-11 Method of protection against contact corrosion of metal friction surfaces

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS530186A1 CS530186A1 (en) 1987-07-16
CS255611B1 true CS255611B1 (en) 1988-03-15

Family

ID=5397658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS865301A CS255611B1 (en) 1986-07-11 1986-07-11 Method of protection against contact corrosion of metal friction surfaces

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS255611B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS530186A1 (en) 1987-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
McGrann et al. The effect of coating residual stress on the fatigue life of thermal spray-coated steel and aluminum
Mutoh Mechanisms of fretting fatigue
Gordelier et al. A literature review of palliatives for fretting fatigue
JPS6342396A (en) Composite material article enhanced in fatigue strength
Sadeler Effect of a commercial hard anodizing on the fatigue property of a 2014-T6 aluminium alloy
Ulewicz et al. THE INFLUENCE OF THE SURFACE CONDITION ON THE FATIGUE PROPERTIES OF STRUCTURAL STEEL.
Allen et al. The effect of fretting on the fatigue behaviour of plasma nitrided stainless steels
Sheleg et al. Study of the performance of copper coatings formed by electroplating and deformation cladding with a flexible tool
Shaffer et al. Fretting fatigue
Oliveira et al. Corrosion–fatigue properties of a 4340 steel coated with Colmonoy 88 alloy, applied by HVOF thermal spray
CS255611B1 (en) Method of protection against contact corrosion of metal friction surfaces
Winter et al. Fatigue resistance of an anodized and hardanodized 6082 aluminum alloy depending on the coating thickness in the high cycle regime
Ibrahim et al. The effect of high-velocity oxygen fuel, thermally sprayed WC–Co coatings on the high-cycle fatigue of aluminium alloy and steel
Chen et al. Improving the fatigue crack propagation resistance and damage tolerance of 2524-T3 alloy with amorphous electroless Ni-P coating
Tošić et al. Plasma nitriding improvements of fatigue properties of nodular cast iron crankshafts
Hoeppner et al. Metallographic analysis of fretting fatigue damage in Ti-6Al-4V MA and 7075-T6 aluminum
Ebara Long‐term corrosion fatigue behaviour of structural materials
WO2005059204A2 (en) Rolling bearing having a nickel-phosphorus coating
Chakravarty et al. Influence of surface treatments on fretting fatigue of Ti-6242 at elevated temperatures
Sadeler Influence of contact pressure on fretting fatigue behaviour of AA 2014 alloy with dissimilar mating material
Sadeler et al. Fretting fatigue behaviour of hard anodizing coated 2014‐T6 aluminium alloy with dissimilar mating materials under plane bending loading
Unigovski et al. Low-cycle fatigue of the light advanced materials
Dhondt et al. Effect of mechanical (monotonic and cyclic) stress on the corrosion resistance of chromium-plated steel rods
Sartwell et al. Status of HCAT/JG-PP program on replacement of hard chrome plating with HVOF thermal spray coatings on landing gear
Malkova Crack path morphology in silicon carbide whisker-reinforced aluminum