การเปราะของไฮโดรเจนของตัวยึดหลังจากการอบชุบด้วยความร้อน

การเปราะของไฮโดรเจนในตัวยึดเกิดจากการที่อะตอมของไฮโดรเจนเข้าสู่วัสดุในระหว่างการประมวลผลขั้นต้น ในกรณีส่วนใหญ่ ตัวยึดจะเกิดการเปราะด้วยไฮโดรเจนภายใต้แรงดึงคงที่ การแตกตัวของไฮโดรเจนมีโอกาสน้อยที่จะเกิดขึ้นเมื่อทำการทดสอบวัสดุที่ความเร็วสูง เช่น การทดสอบแรงดึงทั่วไป อะตอมของไฮโดรเจนมักจะกระจายตัวเหมือนพื้นที่ในวัสดุที่อยู่ภายใต้ความเครียดสามทาง ระดับความเครียดในวัสดุและระดับการสะสมไฮโดรเจนในระบบจะส่งผลต่ออัตราส่วนการแพร่กระจายของไฮโดรเจนไปยังบริเวณกับดัก การสะสมของไฮโดรเจนในตำแหน่งกับดักจะช่วยลดความเครียดจากการแตกหักของวัสดุ ส่งผลให้เกิดการแตกร้าว การแพร่กระจายของรอยแตกร้าว และความล้มเหลวในวัสดุ การขยายตัวของไฮโดรเจนในตัวยึดที่รับภาระคงที่สามารถสังเกตได้โดยตรงจากเวลาหน่วงปัจจุบันของการแตกหักของการแตกตัวของไฮโดรเจน เนื่องจากแนวโน้มการแตกตัวของไฮโดรเจนของวัสดุ ปริมาณรวมของวัสดุ อัตราส่วนการแพร่กระจายของไฮโดรเจน และระดับความเครียดจากการหมุน การหน่วงเวลาของการแตกหักของการแตกหักของไฮโดรเจนจะแตกต่างกันอย่างมาก ตั้งแต่ไม่กี่นาทีไปจนถึงหลายวันหรือหลายสัปดาห์

หากตัวยึดเคยสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีอะตอมของไฮโดรเจนในระหว่างกระบวนการผลิต อาจเกิดจากการแตกตัวของไฮโดรเจน การบำบัดใดๆ ที่ก่อให้เกิดไฮโดรเจนในระหว่างปฏิกิริยาเคมีของเหล็กจะทำให้ไฮโดรเจนเข้าไปในวัสดุได้ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มแนวโน้มการแตกตัวของไฮโดรเจนของวัสดุ ตัวยึดเหล็กที่ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์จะต้องสัมผัสโดยตรงกับอะตอมของไฮโดรเจนที่แอคทีฟภายใต้เงื่อนไขการบำบัดด้วยการเปลี่ยนการเคลือบทางเคมี เช่น การกัดกร่อนของสิ่งแวดล้อม การกำจัดน้ำมันด้วยไฟฟ้าแบบคาโทดิก การกำจัดออกซิเดชันของกรด การทำความสะอาดด้วยสารเคมี การทำให้ดำคล้ำ และการชุบด้วยไฟฟ้า . เนื่องจากกระบวนการชุบด้วยไฟฟ้าจะผลิตไฮโดรเจน จึงมีผลกระทบมากที่สุดต่อการดูดซับไฮโดรเจนของตัวยึดเหล็ก ปริมาณไฮโดรเจนทั้งหมดที่ดูดซับในระหว่างกระบวนการชุบด้วยไฟฟ้าส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของสารละลายชุบด้วยไฟฟ้า โดยทั่วไป กระบวนการชุบด้วยไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูงจะผลิตไฮโดรเจนน้อยกว่ากระบวนการชุบด้วยไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพต่ำ ปัจจัยต่างๆ เช่น การโหลดสารละลายการชุบด้วยไฟฟ้ามากเกินไปหรือน้อยเกินไปในถังชุบด้วยไฟฟ้าจะมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของกระบวนการชุบด้วยไฟฟ้า (คำแนะนำ: วิธีการรักษาพื้นผิวของตัวยึด)

กระบวนการอื่นๆ ที่ผลิตไฮโดรเจนเมื่อทำปฏิกิริยากับเหล็ก เช่น การดอง การขจัดตะกรันหลังการบำบัดความร้อน หรือการบำบัดก่อนการชุบ ก็ไม่สามารถละเลยได้เช่นกัน การวิจัยของ John-son อธิบายถึงผลของการแช่กรดต่อความเหนียวของเหล็ก การดูดซับไฮโดรเจนในระหว่างกระบวนการยึดเป็นแบบสะสม ไฮโดรเจนที่ถูกนำเข้าไปในชิ้นส่วนโดยการบำบัดเพียงครั้งเดียวอาจไม่เพียงพอที่จะทำให้เกิดการแตกตัวของไฮโดรเจน แต่การสะสมของไฮโดรเจนที่ถูกฉีดเข้าไปในชิ้นส่วนโดยกระบวนการหลายอย่างอาจทำให้เกิดการแตกตัวของไฮโดรเจน

ผลข้างเคียงของการดูดซับไฮโดรเจนในระหว่างการชุบด้วยไฟฟ้าหรือการทำความสะอาดอาจถูกกำจัดหรือลดลงในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน (โดยปกติคือการอบ) หลังจากการชุบด้วยไฟฟ้า ความรุนแรงของการเปราะของไฮโดรเจนมักขึ้นอยู่กับระดับความแข็งแรงหรือสภาพการทำงานขณะเย็นของตัวยึด ทรอยอาโนเคยให้ความสัมพันธ์ระหว่างเวลาที่ล้มเหลวกับปริมาณไฮโดรเจนและเวลาในการอบ โดยการอบ การสะสมของไฮโดรเจนในวัสดุจะลดลง และเวลาความล้มเหลวและระดับความเครียดวิกฤตที่ลดลงจะยืดเยื้อและปรับปรุง ในที่นี้ ระดับความเครียดวิกฤตหมายถึงระดับความเครียดที่อยู่ต่ำกว่าซึ่งจะไม่เกิดการแตกตัวของไฮโดรเจน คล้ายกับขีดจำกัดความเหนื่อยล้า

เวลาในการอบจะเพียงพอหรือไม่ โดยส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับระดับความแข็งของวัสดุ กระบวนการชุบด้วยไฟฟ้า ประเภทของการเคลือบ และความหนาของการเคลือบ โดยทั่วไปแล้วตัวยึดที่มีระดับความแข็งต่ำกว่าหลังการชุบด้วยไฟฟ้าควรอบเป็นเวลาน้อยกว่า 4 ชั่วโมง: การชุบแบบเดียวกัน แต่โดยทั่วไปแล้วตัวยึดที่มีระดับความแข็งสูงกว่าจะใช้เวลาอบอย่างน้อย 8 ชั่วโมง มีการแนะนำว่าตัวยึดที่มีความแข็งระหว่าง 3133HRC ควรอบเป็นเวลา 8 ชั่วโมง ตัวยึดที่มีความแข็งระหว่าง 33-36HRC ควรอบนาน 10 ชั่วโมง ตัวยึดที่มีความแข็งระหว่าง 36-39HRC ควรอบ 12 ชั่วโมง ตัวยึดที่มีความแข็งระหว่าง 39-43HRC ควรอบนาน 14 ชั่วโมง การกำหนดสูตรของกระบวนการอบควรคำนึงถึงระดับความแข็งของตัวยึดและประเภทของสารเคลือบด้วย ชั้นชุบสามารถมีบทบาทเป็นตัวกั้นการแพร่กระจายของไฮโดรเจนได้ในระดับหนึ่ง ซึ่งจะขัดขวางการแพร่กระจายของไฮโดรเจนออกสู่ด้านนอกของตัวยึด โดยทั่วไปแล้ว ไฮโดรเจนจะแพร่กระจายออกไปภายนอกผ่านสารเคลือบแบบหลวมๆ เช่น สารยึดติดได้ง่ายกว่าที่ไฮโดรเจนจะแพร่กระจายไปภายนอกผ่านสารเคลือบที่มีความหนาแน่นสูง มีความแตกต่างระหว่างการเคลือบสังกะสีและการเคลือบแคดเมียมที่หนาแน่นกว่า เพื่อที่จะสร้างวัสดุการแพร่กระจายของไฮโดรเจนให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ จำเป็นต้องใช้เวลานานในการอบ เอ.ดับเบิลยู.โกรบินจูเนียร์ เชื่อกันว่าเมื่อความหนาของสารเคลือบเกิน 2.5 μm ไฮโดรเจนจะแพร่กระจายออกจากเหล็กได้ยากขึ้น ในกรณีนี้ชั้นสังกะสีจะกลายเป็นอุปสรรคต่อการแพร่กระจายของไฮโดรเจน ถือได้ว่ากระบวนการอบในกรณีนี้จะกระจายไฮโดรเจนไปยังตำแหน่งกับดักต่างๆ ในวัสดุจริงๆ ความล้มเหลวในการแตกตัวของไฮโดรเจนของตัวยึดได้กระตุ้นให้เกิดความกังวลอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมยานยนต์ ความล้มเหลวประเภทนี้เกิดขึ้นโดยไม่คาดคิด ซึ่งเพิ่มภาระอย่างมากให้กับบริษัทรถยนต์และซัพพลายเออร์ตัวยึด ซึ่งไม่เพียงทำให้พวกเขาประสบกับความสูญเสียทางเศรษฐกิจ แต่ยังเป็นภัยคุกคามต่อความพึงพอใจของผู้ใช้ของบริษัทและความปลอดภัยของรถยนต์อีกด้วย

การป้องกันความล้มเหลวของการเปราะของไฮโดรเจนของตัวยึดได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ ในอุตสาหกรรมยานยนต์ ตัวยึดที่เกิดจากการแตกตัวของไฮโดรเจนอาจเสียหายได้ก่อนเวลาภายในไม่กี่นาทีหลังการประกอบ เมื่อความเค้นจริงต่ำกว่าความต้านทานแรงดึงของวัสดุมาก ในโรงงานประกอบรถยนต์ ความล้มเหลวของการเปราะของไฮโดรเจนของตัวยึดจะลดประสิทธิภาพการผลิตลงอย่างมาก รถยนต์ที่อาจมีความเสี่ยงที่จะเกิดการแตกตัวของไฮโดรเจนจะต้องได้รับการตรวจสอบทีละคัน และควรเปลี่ยนตัวยึดที่เป็นไปได้ทั้งหมดด้วยตัวยึดใหม่และเชื่อถือได้ และการเปลี่ยนตัวยึดจะใช้เวลานาน การเปลี่ยนตัวยึดที่เสียหายจากการแตกตัวของไฮโดรเจนจะเป็นภาระใหญ่สำหรับทั้งผู้ผลิตรถยนต์และผู้ผลิตตัวยึด

ข่าวอุตสาหกรรมผู้ผลิตปั๊มที่เกี่ยวข้องมากขึ้น: