Nötningsskyddande beläggningar – Tribologiska skikt
Vid sidan av korrosion anses av många nötningsskador vara orsaken till de största kostnaderna för nedbrytning av konstruktioner. Bedömningar som gjorts i västländer har pekat på kostnader i storleksordningen 5 till 10% av resp. lands BNP.
Man har samtidigt konstaterat att man kan minska dessa kostnader med minst 20% genom att göra rätt val av tillgänglig teknik. För att göra ett riktigt val är det dock viktigt att känna till den typ av påkänning som den aktuella konstruktionen är utsatt för. Tumregeln som ofta används ”hårt är slitstarkt” gäller tyvärr inte alltid.
Olika typer av slitage kräver olika egenskaper för att ge bästa skydd. Vetenskapen om nötningsmekanismer är om möjligt ännu mer komplicerad än den för korrosion och uppdelas i olika sammanhang på olika sätt, i t.ex. ISO 15243 som behandlar felorsaker i kullager beskrivs sex huvudmekanismer och femton underkategorier.
En enklare uppdelning för slitagemekanismerna som här anses ge den information som krävs för att göra ett riktigt materialval är:
- Abrasivt slitage
- Adhesivt slitage
- Erosivt slitage
- Kavitation
Kombineras slitaget med korrosion är oftast synergismen mellan dessa två mycket stark, korrosion försvagar material som enklare kan avlägsnas genom slitaget och frilägga ”färsk” yta för korrosionen att angripa etc.
Abrasivt slitage
Abrasivt slitage orsakar materialförlust då material avlägsnas genom att det ”skärs” ur ytan. Det kan röra sig om en grov yta som rör sig mot en annan och profiltopparna då plöjer ur material i anliggningsytan, s.k. två kroppars abrasion. En andra variant är när en partikel mellan två ytor i relativ rörelse avverkar material ur en av ytorna, s.k. tre kroppars abrasion. ”Grus i maskineriet”. I dessa fall kan man tillämpa regeln att hårdare är mer slitstark. Det är dock mest intressant att öka hårdheten i ytan man vill skydda genom området från 0,7 till 1,3 gånger hårdheten i det nötande materialet, se figurer.
Exempel på beläggningar som kan skydda mot abrasivt slitage är:
- Hårdkrom > VHN 950
- Kemisk förnickling, ej värmebehandlat ≈ VHN 500
Kemisk förnickling, värmebehandlat > VHN 900 - Hårdanodisering > VHN 1.200 (oxiden som skiktet är uppbyggt av)
Som jämförelse kan nämnas att de hårdare partiklar som vanligen förekommer sällan är över VHN 900.
Adhesivt slitage
Adhesivt slitage är överföringen av material från en kontaktyta till en annan. Det sker i punktkontakter mellan två ytor i relativ rörelse genom att profiltoppar kall-svetsar ihop och sedan omedelbart skjuvas sönder och lämnar kallbearbetad metall och oxider på ytorna.
Erosivt slitage
Erosivt slitage är när material slås ur en yta av en partikelström som slungas mot den driven av gas eller vätska. Den samlade energin mot ytan (massan x hastigheten) är avgörande för om någon avverkning sker.
Hårda material kan repellera partklar med lägre infallsvinkel medan de i mjukare material kan ”plöja bort” material lika som vid abrasivt slitage.
