Исследование коррозионного износа деталей автомобилей от воздействия противогололедных материалов

1.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Чувашский государственный аграрный университет»
(ФГБОУ ВО Чувашский ГАУ)
Выпускная квалификационная работа
на тему Исследование коррозионного износа деталей автомобилей от воздействия
противогололедных материалов
Магистерская диссертация
По направлению: 23.04.03 Эксплуатация транспортно-технологических машин и
комплексов
Направленность (профиль): Автомобили и автомобильное хозяйство
Руководитель: кан. Тех. Наук доц. Смирнов А.Г.
Обучающийся: 2 курса группы ЭТ2-2м
Григорьев С.Д.

2.

Актуальность темы исследования:
• Повышение срока службы кузова автомобиля один из ключевых показателей
ресурса автомобиля. В автомобилестроении и ремонтном производстве
применяются следующие способы защиты кузова автомобиля: гальваническое
цинкование (ГОСТ 9.301-86), горячее цинкование (ГОСТ 9.307-89) и холодное
цинкование.
• При эксплуатации автомобиля, его кузов подвержен различным воздействиям,
таким как механические, атмосферные и химические, приводящие к
деформации кузовных элементов из-за усталостного разрушения металла. Все
эти процессы ускоряются при появлении очагов коррозии. ПГМ усиливают
коррозионные воздействие.
• Поэтому выбранная тема научного исследования представляет научный и
практический интерес исследования коррозионной стабильности цинка в
водном растворе Формиат натрия и ПГМ “Бишофит”.

3.

• Объект исследования – коррозионный износ деталей автомобиля.
• Предмет исследования – исследование зависимостей коррозионных потерь
оцинкованных деталей в растворах противогололедных материалов.
• Научная новизна полученных результатов: Уменьшение коррозионных
потерь деталей автомобилей от действия противогололедных материалов с
добавлением водного раствора Формиат натрия.

4.

Цели и задачи исследования
• Целью данного исследования является замедление коррозионной активности
противогололедного материала Бишофит с помощью водного раствора Формиат
натрия.
• Для достижения поставленной цели были выделены следующие задачи:
• 1. Провести анализ состояние производства коррозионной защиты кузовов
автомобилей.
• 2. Теоретический анализ совместного влияния противогололедного материала
“Бишофит” и водного раствора Формиат натрия на коррозионный
износ оцинкованных деталей автомобиля.
• 3. Составить методику проведения лабораторных исследований.
• 4. Провести анализ результатов совместного влияния ПГМ “Бишофит” и
водного раствора Формиат натрия на коррозию оцинкованных металлов.

5.

Изучение состояния производства коррозионной
защиты кузовов автомобилей.
• Факторы способствующие коррозии кузова автомобиля
• Способы защиты кузова от коррозии в процессе эксплуатации
Способы защиты кузова от коррозии
в процессе эксплуатации
Периодическая
очистка и мойка
поверхностей, восстановление защитных покрытий
Соблюдение
правил хранения
Ремонтная
окраска с применением модификаторов ржавчины
Нанесение
защитных покрытий

6.

Виды коррозии
• Химическая коррозия - это процесс химических реакций. Как правило,
химическая коррозия металлов происходит при действии на металл сухих
газов, её также называют газовой.
Как правило, такие процессы протекают в аппаратах химических производств.
• Электрохимическая коррозия – это процесс разрушения металла, который
сопровождается электрохимическими процессами. Электрохимическая
коррозия протекает в присутствии воды и кислорода, либо в растворах
электролитов.
Из-за электрохимического процесса в таких растворах на поверхности металла
возникают процессы переноса электронов от металла к окислителю, которым
является либо кислород, либо кислота, содержащаяся в растворе.

7.

Защита от коррозии
• Цинкование – это покрытие различных металлических поверхностей слоем
цинка с целью защиты от коррозии. То, что именно цинкование является
наиболее эффективным методом в борьбе с ржавчиной, выяснили давно, более
200 лет назад. При проведении исследований различных методов именно
цинкование показывало самые долгосрочные результаты – более 50 лет
металлы, покрытые слоем цинка, не ржавеют.
• В автомобильной отрасли применяют цинкование различными способами.
Изначально это было горячее цинкование, затем гальваническое,
диффузионное, газодинамическое. Но, в 80-х годах XX века произошёл
определённый прорыв в этой области, появился новый метод – холодное
цинкование.

8.

Выделяют три основных способа цинкования
автомобиля, которые чаще всего применяют:
Термический - способ, при котором детали автомобиля погружают в
специально подготовленный и разогретый до определенной температуры
цинкосодержащий раствор;
Гальванический – способ, при котором выбранную деталь погружают в
специальную ванну с раствором цинка. Затем к детали крепят электрод,
имеющий отрицательный заряд, а к корпусу ванны – положительный. В
результате этого деталь обволакивается частичками, которые несут
положительный заряд;
• Холодный - способ представляет собой покрытие выбранной детали составом
с большим содержанием цинка.

9.

Как коррозия воздействует на оцинкованный
металл

10.

Как автомобили обрабатывались цинковым
составом в России

11.

Итоги вопроса состояния коррозионной защиты
кузова автомобиля
• На данный момент в автомобильной промышленности
применяется множество видов коррозионной защиты
автомобиля, самым распространенным является цинковое
покрытие кузова, такой способ обработки в несколько раз
увеличивает его срок службы.

12.

Свойства ПГМ «БИШОФИТ»
К преимуществам Бишофита как антигололедного
реагента относят:
Относительно высокая экологичность по
сравнению с технической солью (хлористым
натрием) или хлористым кальцием, а так же
безопасность для сельскохозяйственных,
декоративных и дикорастущих растений.
Отсутствует необходимость уборки после схода
снежного покрова и льда, как в случаях
использования в качестве противогололедных
материалов гранитной крошки или крупнозернистого
песка.
Бишофит не наносит вреда асфальтовым и
бетонным покрытиям и не оставляет на них белых
солевых разводов.
Эффективность Бишофита сохраняется в
температурном диапазоне от 0 до -35 градусов.
Реагент относится к числу экономичных, так как
отличается высокими экономическими показателями.
Бишофит вступает в реакцию в течение 15 минут
после нанесения расплавляет вдове большее
количество льда, чем техническая соль.
Магний хлористый “Бишофит”

13.

14.

Свойства Формиат натрия
• Формиат натрия или натриевая соль муравьиной кислоты (HCO2Na) –
химическое соединение, представляющее собой продукт переработки
четырехатомного спирта пентаэритрита. По своим физическим и химическим
свойствам формиат натрия представляет собой натриевую соль муравьиной
кислоты, порошкообразное вещество чаще белого цвета, без распространения
инородных примесей, с влажностью в районе 3%.
Основные свойства:
быстрая растворяемость в воде;
низкая растворяемость в спирте;
не растворяемость в эфирах;
не возгораемое;
не токсично;
не оказывает вреда на окружающую среду.

15.

• Применение формиата натрия обусловлено его противоморозными свойствами.
Для добавления устойчивости к отрицательным температурам натриевую соль
муравьиной кислоты добавляют в бетонные и железобетонные конструкции
при строительстве монолитных и сборно-монолитных конструкций. При
применении формиата натрия работа с монолитными конструкциями
допустима при понижении температуры воздуха до -5°С.
• Формиат натрия так же является добавкой в противогололедным материалам
для снижения воздействия на окружающую среду и на металлические части
транспорта и искусственных сооружений объектов дорожного хозяйства
(ингибитор коррозии).

16.

17.

Итоги изучения ПГМ “Бишофит” и Формиат
натрия
• Бишофит:
• 1) Экологичен, по сранению с технической солью
• 2)Отсутвует необходимость уборки после схода снежного покрова
• 3)Не наносит вреда асфальтному покрытию
• 4)Отличается высокими экономическими показателями
• Формиат натрия:
• 1)Не токсичен, быстрорастворяем в воде
• 2)Не оказывает влияния на окружающую среду
• 3)Является ингибитором против коррозийной активности

18.

Методика проведения лабораторных исследований
• Исследования
проводились
по
схеме.
Взвешивали образцы для определения
начальной массы. Очистка образцов от
загрязнений
и
продуктов
коррозии.
Размещение испытуемых образцов в раствор.
Выдержка образцов в растворе при комнатной
температуре, определенным колличеством
времени. Извлечение образцов, промывка
проточной водой и взвешивание после
выдержки
в
растворе.
Определение
коррозионных потерь после лабораторных
испытаний. Обработка и расчет результатов
исследования.
Схема методики проведения
лабораторных исследований

19.

Оборудование для эксперимента
Металлические пластины
Формиат
натрия
ПГМ “Бишофит”
Расположение образцов в стаканах
Весы МН-999
Лабораторные весы Adventurer RV214

20.

Протокол испытаний должен содержать следующие данные:
• программу испытаний;
• описание хода испытаний с указанием всех факторов, влияющих на конечный результат;
• способы обработки результатов испытаний;
• заключение по результатам испытаний.
Расчетные коррозионные потери вычисляют по выражению:
• где М1, М2 – масса образца до и после испытаний, г; П – площадь образца, см2; Т –
продолжительность экспозиции.
• Площадь образца определяется по выражению:
• где a – ширина образца, см,
• b – длина образца, см,
• с – толщина образца, см.

21.

Исследование влияния водного раствора Формиат
натрия на металл
Коррозионные потери в год
160
140
120
100
80
60
40
20
0
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
Концентрация формиат натрия в в растворе
График зафисимости потерь от времени
Результаты исследования

22.

Исследование влияния водного раствора
противогололедного материала “Бишофит” на
металл
График зависимости потерь от концентрации раствора
Результаты исследования

23.

Исследование совместного влияния на металл
водного раствора Формиат натрия и
противогололедного материала “Бишофит”

24.

25.

26.

27.

28.

29.

Итоги эксперимента
• По итогам эксперимента можно сделать вывод, что совместное использование
раствора формиата натрия и бишофита приводит к уменьшению коррозионных
потерь при повышении концентрации ингибитора. Коэффициент, отражающий
коррозионные потери при совместном воздействии, составляет 77,82, в то
время как показатель коррозии цинка в растворе формиата натрия и бишофита
равен 57,41.

30.

Заключение
• 1.Проанализированы методы защиты кузовных деталей различных
автопроизводителей, рассмотрены виды коррозии.
• 2.Изучены теоретические предпосылки совместного влияния ПГМ “Бишофит”
и ингибитора Формиат натрия на оцинкованные кузовные детали автомобиля,
описаны технические характеристики ПГМ “Бишофит” и Формиат натрия и их
применяемость в различных отраслях. Формиат натрия выступает как
ингибитор коррозии и замедляет её.
• 3.Рассмотрен метод проведения многофакторного эксперимента в
лабораторных условиях.
• 4.Был проведен анализ результатов лабораторного исследования из которого
следует что коррозионная активность замедляется с повышением концентрации
ингибитора коррозии в растворе. Показатель коррозии цинка в растворе
составил 57,41 , а коэффициент отражающий коррозионные потери при
совместном воздействии ПГМ “Бишофит” и Формиат натрия 77,82.

31.

Публикации
• Григорьев, С. Д. Влияние противогололедного материала бишофит на коррозию
конструкционных материалов / С. Д. Григорьев, А. Г. Смирнов // Молодежь и инновации :
Материалы XIX Всероссийской (национальной) научно-практической конференции молодых
ученых, аспирантов и студентов, Чебоксары, 10 марта 2023 года. – Чебоксары: Чувашский
государственный аграрный университет, 2023. – С. 410-415. – EDN EJVWZA.
• Григорьев, С. Д. Особенности использования природного рассола бишофит в качестве
противогололедного материала / С. Д. Григорьев, А. Г. Смирнов // Молодежь и инновации :
Материалы XIX Всероссийской (национальной) научно-практической конференции молодых
ученых, аспирантов и студентов, Чебоксары, 10 марта 2023 года. – Чебоксары: Чувашский
государственный аграрный университет, 2023. – С. 416-421. – EDN HCBTOL.
• Григорьев, С. Д. Пассивирующие свойства противогололедного материала формиат натрия / С.
Д. Григорьев // Студенческая наука - первый шаг к цифровизации сельского хозяйства :
Материалы III Всероссийской студенческой научно-практической конференции. В 3-х частях,
Чебоксары, 29 сентября 2023 года. Том Часть 3. – Чебоксары: Чувашский государственный
аграрный университет, 2023. – С. 589-595. – EDN AAMBYO.

32.

Спасибо за внимание !