Dlaczego śruby kolejowe wymagają obróbki powierzchniowej
Kotwy kolejowe przez dziesięciolecia pracują na zewnątrz, narażone na deszcz, wilgoć balastową,-sole odladzające i atmosferę przemysłową. Nieobrobiona śruba ze stali węglowej rdzewieje w ciągu kilku miesięcy: łuski rdzy podnoszą nakrętkę i podkładkę, gwint się zaciera, część traci powierzchnię, a śruba ulega zniszczeniu pod wpływem obciążenia zmęczeniowego. Obróbka powierzchniowa opóźnia ten proces poprzez utworzenie warstwy barierowej, folii konwersyjnej lub protektorowej powłoki metalicznej. Cztery metody stosowane w przypadku śrub kolejowych - pasywacja i fosforanowanie, czernienie,-cynkowanie elektrolityczne i powlekanie cynkiem-chromem - różnią się tak bardzo pod względem kosztów i trwałości korozyjnej, że właściwy wybór jest decyzją inżynierską, a nie preferencją.
1. Pasywacja i fosforanowanie
Pasywacja tworzy cienką warstwę tlenku na powierzchni śruby w wyniku reakcji chemicznej w roztworze pasywującym. Metoda ta jest tania-, zapewnia lepszą odporność na rdzę niż zwykłe olejowanie i stabilizuje właściwości kolejnych powłok. Fosforanowanie przekształca powierzchnię stali w warstwę fosforanową, która stanowi dobrą bazę dla oleju i farby. W przypadku gąsienic istotne są dwa ograniczenia: odporność na korozję fosforanowanej śruby w dużym stopniu zależy od jakości nałożonego na nią oleju-zapobiegającego rdzy, a warstwa fosforanu jest szorstka i nie jest-odporna na zużycie - i nie może wytrzymać uderzenia ani zginania bez uszkodzeń. Dlatego fosforanowanie stosuje się głównie do śrub, które będą oliwione i szybko instalowane, takich jak elementy wewnętrzne lub elementy-krótkoterminowego przechowywania, a nie w przypadku usług głównych z długim-ekspozycją.
2. Czernienie
Czernienie (oksydowanie na czarno) to najtańsza-dostępna obróbka powierzchni, a kombinacja czernienia-i-olejowania jest powszechnym wyborem przy produkcji śrub. W wyniku tego procesu powstaje czarna warstwa magnetytu, która prawie nie ma wrodzonej odporności na rdzę: bez warstwy oleju szybko koroduje, więc obróbka jest tak dobra, jak konserwacja oleju. Podczas montażu gwinty wewnętrzne są smarowane przed wkręceniem, a ciemne wykończenie nadaje schludny wygląd. W przypadku śrub do torów kolejowych, - których nie można-regularnie ponownie oliwić, - czernienie jest złym wyborem w przypadku odsłoniętych miejsc, ale jest akceptowalne w przypadku chronionych zastosowań wewnętrznych, prętów wzorcowych i nie-krytycznych elementów mocujących, gdzie wygląd i koszt liczą się bardziej niż trwałość korozji.
3. Cynkowanie-elektryczne
Cynkowanie-elektryczne powoduje osadzenie warstwy cynku o grubości 5-30 μm z kąpieli elektrolitycznej, co pozwala uzyskać jasne, jednolite wykończenie w kolorach takich jak jasnożółty, srebrno-biały, czarny i zieleń wojskowa. Jego zaletami są niski koszt, prosty proces i dobry wygląd. Odporność na korozję jest jedynie umiarkowana - cienka powłoka zużywa się stosunkowo szybko w warunkach zewnętrznych -, a proces niesie ze sobą realne ryzyko kruchości wodorowej, ponieważ wodór wytwarzany na katodzie może dyfundować do stali. Śruby klasy 10.9 i wyższej zazwyczaj nie są w ogóle-cynkowane galwanicznie, a nawet śruby klasy 8.8- wymagają po powlekaniu wypalania z uwolnieniem wodoru. W przypadku śrub z nakładkami kolejowymi na odsłoniętych torach cynkowanie galwaniczne jest zwykle zalecane tylko w osłoniętych środowiskach lub tam, gdzie wygląd jest wymogiem projektowym.
4. Powłoka cynkowa-chromowa
Powłoka cynkowa-chromowa, zwana także powłoką płatkową cynku, to na bazie wody system wirowania zanurzeniowego-, który osadza srebrzystą-warstwę płatków cynku i aluminium o grubości 6-10 μm-szarych o grubości 6-10μm z płatków aluminium i cynku związanych w matrycy chromianowej. Jego mocne strony to doskonała odporność na korozję nawet przy cienkiej aplikacji, dobra przenikalność do gwintów, silna przyczepność i - krytycznie - brak kruchości wodorowej, ponieważ nie wymaga etapu elektrolitycznego. Wytrzymuje także temperatury do kilkuset stopni Celsjusza, co ma znaczenie w przypadku śrub znajdujących się w pobliżu gorących elementów. Ograniczeniami są niska twardość powłoki i słaba odporność na zużycie, dlatego wielokrotny demontaż może spowodować uszkodzenie folii i zmniejszenie odporności na korozję. - Regularnie usuwane śruby mogą działać lepiej w przypadku warstwy dyfuzyjnej cynku-żelaza. Ponadto tradycyjna formuła chromu sześciowartościowego zawiera toksyczny Cr6+, którego stosowanie jest ograniczone przepisami ochrony środowiska, co skłoniło rynek do stosowania chromu trójwartościowego lub jego wariantów niezawierających chromu do wielu zastosowań.
Jak wybrać odpowiednie leczenie
| Leczenie | Typowa grubość | Odporność na korozję | Ryzyko wodorowe | Koszt względny | Najlepszy obowiązek |
|---|---|---|---|---|---|
| Pasywacja / fosforanowanie | Kilka μm | Niski,-zależny od oleju | Nic | Niski | Naoliwione w pomieszczeniach zamkniętych lub-do krótkotrwałego przechowywania |
| Czernienie | 1-2 μm | Bardzo niski bez oleju | Nic | Najniższy | Wewnątrz,-nastawiony na wygląd |
| Cynkowanie-elektryczne | 5-30 μm | Umiarkowany | Tak, powyżej klasy 8,8 | Niski | Środowisko łagodne,-niestrukturalne |
| Powłoka cynkowa-chromowa | 6-10 μm | Doskonały | Nic | Średni | Odsłonięty tor,-śruby o dużej wytrzymałości |
W przypadku odsłoniętych śrub z nakładkami kolejowymi i śrub z płytą podstawową praktyczny wybór dotyczy zwykle-cynkowania galwanicznego i powlekania cynkiem-chromem: cynkowanie elektrolityczne, gdzie dominują koszty i wygląd, a środowisko jest łagodne, cynk-chrom, gdzie dominuje trwałość korozji i bezpieczeństwo wodorowe. W przypadku śrub o-wytrzymałości powyżej 8,8 ryzyko-kruchości wodorowej wyklucza-elektrocynkowanie, pozostawiając cynk-chrom lub cynk-zanurzeniowy jako bezpieczną opcję.
Często zadawane pytania
Dlaczego nie można używać poczerniałych śrub na odsłoniętym torze?
Czernienie prawie nie ma wrodzonej odporności na rdzę; jego ochronę zapewnia film olejowy, który zmywa się lub ulega degradacji podczas pracy na zewnątrz. Gdy olej się skończy, poczerniała śruba szybko rdzewieje.
Jaka jest różnica między cynkowaniem-elektrycznym a cynkowaniem ogniowym-?
Cynkowanie-elektryczne osadza 5-30 μm cynku elektrolitycznie; Cynkowanie ogniowe- polega na zanurzeniu śruby w roztopionym cynku w celu uzyskania powłoki stopowej o grubości 50–100 μm i znacznie dłuższej odporności na korozję. Zanurzanie na gorąco jest standardem dla odsłoniętych śrub gąsienic głównych.
Dlaczego kruchość wodorowa stanowi problem w przypadku-ocynkowanych elektrolitycznie śrub o wysokiej-wytrzymałości?
Wodór powstający podczas galwanizacji może przedostać się do siatki stalowej i spowodować opóźnione kruche pękanie pod długotrwałym obciążeniem. Śruby klasy 10.9 są generalnie wyłączone z-cynkowania elektrolitycznego; niższe gatunki wymagają pieczenia, aby uwolnić wodór.
Czy sześciowartościowy chrom w powłokach cynkowych-chromowych stanowi problem?
Chrom sześciowartościowy jest toksyczny i podlega ograniczeniom na mocy przepisów dotyczących ochrony środowiska i{0}}higieny pracy. Systemy z trójwartościowym-chromem i płatkami cynku- niezawierającymi chromu zapewniają porównywalną ochronę przed korozją bez ograniczeń Cr6+.
Czy śruby pokryte cynkiem-chromem wymagają powłoki nawierzchniowej?
Niektóre specyfikacje dodają organiczną powłokę nawierzchniową lub uszczelniacz, aby poprawić odporność na zużycie i zachowanie momentu obrotowego, ponieważ podstawowa powłoka płatkowa jest stosunkowo miękka. Wybór powłoki nawierzchniowej jest częścią specyfikacji systemu powłokowego.