معامل التآكل

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 37 صور
الموسوعة الحرة

معامل التآكل هو معامل فيزيائي يستخدم لقياس وتوصيف وربط تآكل المواد.

خلفية

تقليديًا، يُوصف تآكل المواد بفقدان الوزن ومعدل التآكل. إلا أن الدراسات أظهرت أن معامل التآكل أكثر ملاءمة، لأنه يأخذ في الحسبان معدل التآكل، والحمل المُطبق، وصلابة دبوس التآكل . ورغم رصد اختلافات في القياسات تصل إلى 10⁻¹، إلا أنه يمكن تقليل هذه الاختلافات باتخاذ الاحتياطات المناسبة. [ 1 ] [ 2 ]

يمكن تقسيم منحنى حجم التآكل مقابل المسافة إلى نظامين على الأقل: نظام التآكل العابر ونظام التآكل المستقر. يكون فقدان الحجم أو الوزن في البداية غير خطي . ينخفض ​​معدل التآكل لكل وحدة مسافة انزلاق في نظام التآكل العابر حتى يصل إلى قيمة ثابتة في نظام التآكل المستقر. وبالتالي، فإن قيمة معامل التآكل القياسي المستخرجة من منحنى فقدان الحجم مقابل المسافة هي دالة لمسافة الانزلاق. [ 3 ]

قياس

الجدول 1: قيم K لمواد مختلفة
مادةك
البولي إيثيلين1.3×10 −7
PMMA7×10 −6
الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي1.7×10 −5
مادة PTFE2.5×10 −5
النحاس والبريليوم3.7×10 −5
فولاذ الأدوات الصلب1.3×10 −4
النحاس الأصفر α / β [ N 1 ]6×10 −4
الفولاذ الطري (على الفولاذ الطري)7×10 −3

تم اقتراح معادلة التآكل في الحالة المستقرة على النحو التالي: [ 2 ]

V=كPL3ح{\displaystyle V=K{\frac {PL}{3H}}}

أينح{\displaystyle H}هل تُقاس صلابة برينل بوحدة باسكال؟V{\displaystyle V}هو الفقد الحجمي،P{\displaystyle P}هو الحمل الطبيعي، وL{\displaystyle L}هي مسافة الانزلاق.ك{\displaystyle K}هو معامل التآكل القياسي عديم الأبعاد.

على سبيل المثال، بالنسبة لسطحين من الفولاذ الطري، فإن رقم صلابة برينلحب{\displaystyle HB}وهي 120، ووحدة قياس صلابة برينل هي فيكزومم2{\displaystyle {\frac {kgf}{mm^{2}}}}التعبير عن هذا بلغة باسكال هو9.8*106{\displaystyle 9.8*10^{6}}أكبر بمرات، وهو ما يعادل1.176*109{\displaystyle 1.176*10^{9}}باسكال. إذا انزلقت هذه الأسطح فوق بعضها البعض على طول متر واحد، وتم تحميل السطح العلوي بوزن 1 كجم (مما ينتج عنه قوة 9.8 نيوتن)، وك{\displaystyle K}قيمة7*10-3{\displaystyle 7*10^{-3}}(من الجدول الموجود على يمين هذا النص)، فإن حجم الفولاذ الذي تمت إزالته هو:V=7*-3*9.8*1/31.176*109=(1.94*10-11)م3=0.019مم3{\displaystyle V=7*{-3}*9.8*{\frac {1/3}{1.176*10^{9}}}=(1.94*10^{-11})m^{3}=0.019mm^{3}}.

بشكل عام، معامل التآكلك{\displaystyle K}يتم تعريف النموذج الكاشط على النحو التالي: [ 2 ]

ك=3حVPL{\displaystyle K={\frac {3HV}{PL}}}

مثلV{\displaystyle V}يمكن تقدير ذلك من خلال فقدان الوزندبليو{\displaystyle W}والكثافةρ{\displaystyle \rho }ويمكن التعبير عن معامل التآكل أيضًا على النحو التالي: [ 2 ]

ك=3حدبليوPLρ{\displaystyle K={\frac {3HW}{PL\rho }}}

بما أن الطريقة القياسية تستخدم إجمالي فقدان الحجم وإجمالي مسافة الانزلاق، فهناك حاجة لتحديد معامل التآكل الصافي في الحالة المستقرة:

كشمال=3حVsPLs{\displaystyle K_{N}={\frac {3HV_{s}}{PL_{s}}}}

أينLs{\displaystyle L_{s}}هي مسافة الانزلاق في حالة الاستقرار، وVs{\displaystyle V_{s}}هو حجم التآكل في حالة الاستقرار.

فيما يتعلق بنموذج التآكل الانزلاقي، يمكن التعبير عن K على النحو التالي: [ 4 ]

ك=VأصL{\displaystyle K={\frac {V}{A_{p}L}}}

أينأص{\displaystyle A_{p}}هي المنطقة المشوهة بلاستيكياً.

إذا تم تعريف معامل الاحتكاك على النحو التالي: [ 4 ]

μ=FتP{\displaystyle \mu ={\frac {F_{t}}{P}}}

أينFت{\displaystyle F_{t}}هي القوة المماسية. عندئذٍ، يمكن تعريف K للتآكل الكاشط على أنه الشغل المبذول لإنشاء جزيئات التآكل الكاشط عن طريق القطع.Vu{\displaystyle Vu}إلى العمل الخارجي المنجزFL{\displaystyle FL}[ 4 ]​

ك=3μحVμPL=3μVuFL≈VuFL{\displaystyle K={\frac {3\mu HV}{\mu PL}}=3\mu {\frac {Vu}{FL}}\approx {\frac {Vu}{FL}}}

في حالة تجريبية، قد لا تكون صلابة الطبقة العلوية من المادة في منطقة التلامس معروفة على وجه اليقين، وبالتالي، فإن النسبةكح{\displaystyle {\frac {K}{H}}}يُعدّ هذا أكثر فائدة؛ ويُعرف بمعامل التآكل البُعدي أو معدل التآكل النوعي . ويُذكر عادةً بوحدات مم³ نيوتن⁻¹ م⁻¹ . [ 5 ]

المواد المركبة

نظراً لأن المواد المركبة ذات المصفوفة المعدنية (MMC) أصبحت تستخدم بشكل متكرر بسبب خصائصها الفيزيائية والميكانيكية والاحتكاكية الأفضل مقارنة بالمواد ذات المصفوفة، فمن الضروري تعديل المعادلة.

المعادلة المقترحة هي: [ 2 ]

ك=3ز1د(1-وv)ز3وvL[1-هـxص(-ز3وvLد(1-وv))]{\displaystyle K={\frac {3g_{1}d(1-f_{v})}{g_{3}f_{v}L}}\left[1-exp\left({\frac {-g_{3}f_{v}L}{d(1-f_{v})}}\right)\right]}

أينز3{\displaystyle g_{3}}هي دالة لمتوسط ​​قطر الجسيماتد{\displaystyle d}،وv{\displaystyle f_{v}}يمثل الكسر الحجمي للجسيمات. ز1{\displaystyle g_{1}}هي دالة للحمل المطبقP{\displaystyle P}صلابة الدبوسح{\displaystyle H}والتدرجمأ{\displaystyle m_{A}}التابعVج{\displaystyle V_{c}}المنحنى عندL=0{\displaystyle L=0}.

ز1=حمأP{\displaystyle g_{1}={\frac {Hm_{A}}{P}}}

لذلك، يمكن توضيح تأثيرات الحمل وصلابة الدبوس: [ 2 ]

ك=3حمأد(1-وv)PLز3وvL[1-هـxص(-ز3وvLد(1-وv))]{\displaystyle K={\frac {3Hm_{A}d(1-f_{v})}{PLg_{3}f_{v}L}}\left[1-exp\left({\frac {-g_{3}f_{v}L}{d(1-f_{v})}}\right)\right]}

بما أن اختبار التآكل عملية تستغرق وقتاً طويلاً، فقد ثبت أنه من الممكن توفير الوقت باستخدام طريقة يمكن التنبؤ بها. [ 3 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بيتر ج. بلاو، آر جي باير (2003). تآكل المواد . إلسيفير. ص 579. ISBN  9780080443010.
  2. 1 2 3 4 5 6 ل. ج. يانغ (يناير 2003). "معادلة معامل التآكل للمركبات ذات المصفوفة الألومنيومية مقابل قرص فولاذي". التآكل . 255 ( 1-6 ): 579-592 . doi : 10.1016/S0043-1648(03)00191-1 .
  3. 1 2 ل. ج. يانغ (15 مايو 2005). "منهجية للتنبؤ بمعامل التآكل القياسي في حالة الاستقرار في مركب ذي مصفوفة من الألومنيوم مدعم بجزيئات الألومينا". مجلة تكنولوجيا معالجة المواد . 162-163 : 139-148 . doi : 10.1016/j.jmatprotec.2005.02.082 .
  4. 1 2 3 نام بيو سوه، ناناجي ساكا (2004)، علم الترايبولوجي (PDF)
  5. ↑ جيه إيه ويليامز (أبريل 1999). "نمذجة التآكل: التحليلية والحسابية ورسم الخرائط: منهج ميكانيكا الأوساط المتصلة" (ملف PDF) . مجلة التآكل . 225-229 : 1-17 . doi : 10.1016/S0043-1648(99)00060-5 .

ملحوظات

  1. ↑ نسبة النحاس إلى الزنك مع 30-45% زنك

للمزيد من القراءة

  • نام ب. سوه، علم الاحتكاك ، برنتيس هول، 1986، رقم ISBN 9780139309830

علم المواد