حت (اهتراء)
لمعانٍ أخرى، طالع حت (توضيح).يشير الحت إلى أضرار الاهتراء وأحيانًا التآكل عند نتوءات سطوح التلامس. ينشأ هذا الضرر تحت الحمولة وفي وجود حركة نسبية تكرارية للسطوح، كما في حالة الاهتزازات على سبيل المثال. يعرف كتاب الجمعية الأمريكية للمعادن مرجع التعب والكسر الحت بأنه: «عملية اهتراء خاصة تحدث عند مساحة التلامس بين مادتين خاضعتين لحمل وتتعرضان لحركة نسبية دقيقة عن طريق الاهتزاز أو قوة أخرى ما». يضر الحت بشكل ملموس بجودة الطبقة السطحية منتجًا خشونة سطحية متزايدة وحفرًا مجهرية، ما يقلل متانة التعب للعناصر.
يكون مطال حركة الانزلاق النسبي عادةً من رتبة الميكرومتر إلى الميليمتر، ولكنه يمكن أن ينخفض ليصل حتى 3 نانومتر.[1]
تسبب حركة التلامس الاهتراء الميكانيكي وانتقال المادة عند السطح، ويتبع ذلك غالبًا أكسدة كل من البواقي المعدنية (الفتات) والسطوح المعدنية المعرضة للهواء حديثًا. لأن الفتات المعدني المؤكسد أقسى عادةً من السطوح التي نشأ عنها، فإنه يعمل كوسيط تحاك يزيد معدل الحت.
نوقش التمييز بين البرنلة الكاذبة (نسبة إلى برينل) والتآكل الناتج عن الحت بشكل مكثف في الكتب الخاصة بالموضوع.[2][3] الفرق الأساسي أن البرنلة الكاذبة تحدث عند حت مشحم تحت شروط تلامس جاف. يوجد أيضًا بين الحت والبرنلة الكاذبة ارتباط متعلق بالزمن. [4]
الفولاذ
[عدل]يمكن تمييز آثار الحت في الفولاذ بوجود سطح ممتلئ بالحفر وغبار أكسيد الحديد «الأحمر» الناعم الذي يشبه مسحوق الكاكاو. هذا الفتات ليس فعليًّا «صدأً» لأن إنتاجه لا يحتاج ماء. الجسيمات أقسى بكثير من سطوح الفولاذ الملامسة، لذلك لا بد من الاهتراء الاحتكاكي؛ ولكن لا يشترط وجود الجسيمات لبدء الحت.
المنتجات التي تتأثر به
[عدل]من الأمثلة على الحت اهتراء أسنان التعشيق على محور القيادة، والسطح التبادلي بين المسمار والصامولة في العجلات، وحشيات رؤوس الأسطوانات الخاضعة لفروق في معاملات التمدد الحراري.
هناك حاليًّا تركيز على أبحاث الحت في مجال هندسة الطيران والفضاء.[5] يتعرض كل من مكان التقاء الريشة بالجذر في «ذنب الحمامة» والقارنة المسننية في المحركات الهوائية للعنفات الغازية للحت.[6]
من الأمثلة الأخرى التي يمكن أن يحدث فيها الحت محامل الريش في عنفات الرياح الحديثة، والتي تعمل تحت حركة ترددية للتحكم بالاستطاعة وأحمال العنفة.[7]
يمكن أن يحدث الحت أيضًا بين العناصر ذات الحركة الترددية في جسم الإنسان. وخاصة في الأعضاء المزروعة، فالأحواض الاصطناعية على سبيل المثال تتأثر غالبًا بآثار الحت.[8][9]
تعب الحت
[عدل]يخفف الحت متانة التعب في المواد التي تعمل تحت إجهادات دورية. يمكن أن ينتج عن ذلك تعب الحت، حيث يمكن أن تنشأ شقوق تعب في منطقة الحت، ثم ينمو الشق في المادة. الوصلات التراكبية، الشائعة في أسطح هياكل الطيارات، مكان رئيسي لحدوث التآكل الناتج عن الحت.[10]
العوامل المؤثرة على الحت
[عدل]ليست مقاومة الحت خاصية متعلقة بالمادة بحد ذاتها ولا حتى بزوج المواد (المادتين المتلامستين). هناك عدة عوامل تؤثر على سلوك الحت في نقطة تماس ما:[11]
- حمل التماس
- مطال الانزلاق
- عدد الدورات
- درجة الحرارة
- الرطوبة النسبية
- خاملية المادة (الخمول الكيميائي لها)
- التآكل وما ينتج عنه من ضعف في التلامس ناتج عن الحركة عند نقطة التماس أو التحاك.
التخفيف من أثره
[عدل]الطريقة الرئيسية لمنع الحت هي التصميم بحيث لا يكون هناك حركة نسبية عند سطوح التماس. تلعب خشونة الأسطح دورًا هامًّا إذ يحدث الحت عادةً نتيجة تلامس النتوءات في السطحين المتلامسين. توضع المزلقات (المشحمات) غالبًا لتخفيف الحت لأنها تقلل الاحتكاك وتمنع الأكسدة.
تكون المواد الطرية غالبًا أكثر عرضةً للحت من المواد القاسية ذات الأنواع المشابهة. لنسبة القساوة للمادتين المنزلقتين أيضًا أثر على التآكل الناتج عن الحت.[12] ولكن المواد الأطرى كالمبلمرات يمكنها أن تظهر أثرًا عكسيًّا عندما تلتقط فتاتًا قاسيًا يمكنه أن يندمج في أسطحها الخارجية. يمكنها عند ذلك أن تؤدي دور وسيط حك فعال جدًّا، ما يسبب تآكل المعدن الأقسى الذي يلامسها.
المراجع
[عدل]- ^ ASM Handbook, Vol. 13 "Corrosion", ASM International, 1987.
- ^ Godfrey، Douglas (2003). "Fretting corrosion or false brinelling?" (PDF). Ribology and Lubrication Technology. ج. 59 ع. 12: 28–31. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2017-08-01. اطلع عليه بتاريخ 2017-06-23.
- ^ Errichello، Robert (2004). "Another perspective: false brinelling and fretting corrosion". Tribology & Lubrication Technology. ج. 60 ع. 4: 34–36. مؤرشف من الأصل في 2020-09-24. اطلع عليه بتاريخ 2017-06-23.
- ^ Schwack، Fabian. "Time-dependet analyses of wear in oscillting bearing applications". STLE. ج. 72th. مؤرشف من الأصل في 2020-09-24. اطلع عليه بتاريخ 2017-06-23.
- ^ Rao, D. Srinivasa; Krishna, L. Rama; Sundararajan, G. (2017). "Detonation Sprayed Coatings for Aerospace Applications". Aerospace Materials and Material Technologies. Indian Institute of Metals Series (بالإنجليزية). Springer, Singapore. pp. 483–500. DOI:10.1007/978-981-10-2134-3_22. ISBN:978-981-10-2133-6.
- ^ Govindarajan Narayanan (3 أكتوبر 2016). "Effect of sliding friction on spline surface failure under misaligned condition in aero engines". International Journal of Structural Integrity. ج. 7 ع. 5: 617–629. DOI:10.1108/IJSI-07-2015-0024. ISSN:1757-9864.
- ^ Schwack، Fabian (2016). "Comparison of Life Calculations for Oscillating Bearings Considering Individual Pitch Control in Wind Turbines". Journal of Physics: Conference Series. ج. 753 ع. 11: 112013. DOI:10.1088/1742-6596/753/11/112013. مؤرشف من الأصل في 2020-09-24. اطلع عليه بتاريخ 2016-03-23.
- ^ Molloy، Dennis O.؛ Munir، Selin؛ Jack، Christopher M.؛ Cross، Michael B.؛ Walter، William L.؛ Walter، William K. (19 مارس 2014). "Fretting and corrosion in modular-neck total hip arthroplasty femoral stems". The Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume. ج. 96 ع. 6: 488–493. DOI:10.2106/JBJS.L.01625. ISSN:1535-1386. PMID:24647505.
- ^ Brown, L; Zhang, H; Blunt, L; Barrans, S (1 Aug 2007). "Reproduction of fretting wear at the stem—cement interface in total hip replacement" (PDF). Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine (بالإنجليزية). 221 (8): 963–971. DOI:10.1243/09544119JEIM333. ISSN:0954-4119. PMID:18161257. Archived from the original (PDF) on 2020-09-24.
- ^ Charles Lipson, Lester Vern Colwell; Handbook of mechanical wear: wear, frettage, pitting, cavitation, corrosion; University of Michigan Press, 1961; p. 449.
- ^ Aydar، Akchurin. "Fretting, fretting corrosion and fretting mechanisms". مؤرشف من الأصل في 2020-09-24.
- ^ A. Neyman, O. Olszewski, "Research on fretting wear dependence of hardness ratio and friction coefficient of fretted couple", Wear of materials, International conference No. 9, San Francisco CA, USA (13/04/1993). Wear, vol. 162-64, Part B, pp. 939-943, 1993.
