Fragilización por hidrógeno de sujetadores después del tratamiento térmico.

La fragilización por hidrógeno de los sujetadores se debe a que los átomos de hidrógeno ingresan al material durante el procesamiento inicial. En la mayoría de los casos, los sujetadores sufren fragilización por hidrógeno bajo cargas de tracción estáticas. Es menos probable que se produzca fragilización por hidrógeno cuando se realizan pruebas de materiales a alta velocidad, como las pruebas de tracción ordinarias. Los átomos de hidrógeno generalmente se difunden como áreas del material que están sujetas a tensiones de tres vías. El nivel de tensión en el material y el grado de acumulación de hidrógeno en el sistema afectarán la relación de difusión de hidrógeno hasta el sitio de la trampa. La acumulación de hidrógeno en la posición de la trampa reducirá la tensión de fractura del material, lo que resultará en la formación y propagación de grietas y fallas en el material. La expansión del hidrógeno en sujetadores sujetos a carga estática se puede observar directamente mediante el tiempo de retardo actual de la fractura por fragilización del hidrógeno. Debido a la tendencia del material a la fragilización por hidrógeno, la cantidad total del material, la relación de difusión de hidrógeno y el nivel de tensión de giro, el retraso del tiempo de fractura por fragilización por hidrógeno varía mucho, desde unos pocos minutos hasta varios días o semanas.

Si el sujetador ha estado alguna vez en contacto con un ambiente con átomos de hidrógeno durante el procesamiento, puede tratarse de fragilización por hidrógeno. Cualquier tratamiento que produzca hidrógeno durante la reacción química del acero permitirá que el hidrógeno ingrese al material, aumentando así la tendencia del material a la fragilización por hidrógeno. Los sujetadores de acero utilizados en la industria automotriz estarán en contacto directo con átomos de hidrógeno activos bajo condiciones de tratamiento de recubrimiento de conversión química, como corrosión ambiental, eliminación de aceite electrolítico catódico, desoxidación ácida, limpieza química, ennegrecimiento y galvanoplastia. . Dado que el proceso de galvanoplastia producirá hidrógeno, tiene el mayor efecto sobre la absorción de hidrógeno de los sujetadores de acero. La cantidad total de hidrógeno absorbido durante el proceso de galvanoplastia depende en gran medida de la eficiencia de la solución de galvanoplastia. En general, los procesos de galvanoplastia de alta eficiencia producen menos hidrógeno que los procesos de galvanoplastia de baja eficiencia. Factores como una carga excesiva o insuficiente de solución de galvanoplastia en el tambor de galvanoplastia tendrán un gran impacto en la eficiencia del proceso de galvanoplastia. (Guía: Métodos de tratamiento superficial de sujetadores)

Tampoco se pueden ignorar otros procesos que producen hidrógeno al interactuar con el acero, como el decapado, el descascarillado después del tratamiento térmico o el tratamiento previo al revestimiento. La investigación de John-son describe el efecto de la inmersión en ácido sobre la tenacidad del acero. La absorción de hidrógeno durante el procesamiento de sujetadores es acumulativa. El hidrógeno introducido en las piezas mediante un solo tratamiento puede no ser suficiente para causar fragilización por hidrógeno, pero la acumulación de hidrógeno introducido en las piezas mediante múltiples procesos puede causar fragilización por hidrógeno.

Los efectos adversos de la absorción de hidrógeno durante la galvanoplastia o la limpieza pueden eliminarse o reducirse durante el tratamiento térmico (normalmente horneado) después de la galvanoplastia. La gravedad de la fragilización por hidrógeno generalmente depende del nivel de resistencia o de las condiciones de trabajo en frío del sujetador. Troiano una vez dio la relación entre el tiempo de falla y el contenido de hidrógeno y el tiempo de horneado. Al hornear, se reduce la acumulación de hidrógeno en el material, y se prolongan y mejoran el tiempo de falla y el menor nivel de tensión crítica. Aquí, el nivel de tensión crítico se refiere al nivel de tensión por debajo del cual no se producirá fragilización por hidrógeno, similar al límite de fatiga.

Que el tiempo de horneado sea suficiente depende principalmente del nivel de dureza del material, el proceso de galvanoplastia, el tipo de recubrimiento y el espesor del recubrimiento. Los sujetadores con un nivel de dureza más bajo después del tratamiento de galvanoplastia generalmente deben hornearse durante menos de 4 horas: el mismo revestimiento, pero los sujetadores con un nivel de dureza más alto generalmente se hornean durante al menos 8 horas. Se ha sugerido que los sujetadores con una dureza entre 3133 HRC deben hornearse durante 8 horas; Los sujetadores con una dureza entre 33 y 36 HRC deben hornearse durante 10 horas: los sujetadores con una dureza entre 36 y 39 HRC deben hornearse durante 12 horas. Los sujetadores con una dureza entre 39 y 43 HRC deben hornearse durante 14 horas. La formulación del proceso de horneado también debe considerar el nivel de dureza del sujetador y el tipo de recubrimiento. La capa de revestimiento puede desempeñar un papel como barrera a la difusión de hidrógeno hasta cierto punto, lo que dificultará la difusión de hidrógeno hacia el exterior del sujetador. En términos generales, es más fácil que el hidrógeno se difunda hacia el exterior a través de revestimientos sueltos, como sujetadores, que a través de revestimientos densos. Incluso existe esta diferencia entre el recubrimiento de zinc y el recubrimiento de cadmio, que es más denso. Para producir la mayor cantidad posible de material de difusión de hidrógeno, es necesario un tiempo de horneado prolongado. A.W.GrobinJr. Se cree que cuando el espesor del revestimiento supera los 2,5 µm, es más difícil que el hidrógeno se difunda fuera del acero. En este caso, la capa galvanizada se convierte en un obstáculo para la difusión del hidrógeno. Se puede considerar que el tratamiento de horneado en este caso en realidad redistribuye el hidrógeno a las distintas posiciones de la trampa en el material. El fallo de los elementos de fijación por fragilización por hidrógeno ya ha despertado una preocupación generalizada en la industria automovilística. Este tipo de falla ocurre inesperadamente, lo que agrega una gran carga a las empresas de automóviles y proveedores de sujetadores, lo que no solo les causa pérdidas económicas, sino que también representa una amenaza para la satisfacción de los usuarios de la empresa y la seguridad de los automóviles.

En la industria del automóvil se ha prestado cada vez más atención a la prevención de fallos por fragilización por hidrógeno de los elementos de fijación. Los elementos de fijación que sufren fragilidad por hidrógeno pueden fallar a los pocos minutos del montaje, cuando la tensión real es mucho menor que la resistencia a la tracción del material. En el taller de ensamblaje de automóviles, la falla de los sujetadores por fragilización del hidrógeno reducirá en gran medida la eficiencia de la producción. Los automóviles con riesgo potencial de falla por fragilidad por hidrógeno deben inspeccionarse uno por uno, y todos los sujetadores posibles deben reemplazarse por sujetadores nuevos y confiables, y reemplazar los sujetadores llevará mucho tiempo. Reemplazar los sujetadores dañados por la fragilización del hidrógeno será una gran carga tanto para los fabricantes de automóviles como para los fabricantes de sujetadores.

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