Ремонт кузовов легковых автомобилей

3. Противокоррозионная зашита кузова

3.2. Виды коррозии кузовов

Коррозионные процессы, происходящие в кузовах автомобилей, подразделяются как по условиям протекания, так и по характеру коррозионного разрушения.

По условиям протекания различают атмосферную, щелевую, питтинговую, контактную и кавитационную коррозию.

Атмосферная коррозия — разновидность электрохимической коррозии, которая происходит при непосредственном воздействии атмосферы на металл.

Она подразделяется на сухую, влажную и мокрую. При сухой атмосферной коррозии процесс протекает очень медленно, и если в атмосфере нет агрессивных примесей, то существенного разрушения металла не происходит. Влажная атмосферная коррозия развивается при влажности менее 100 %. Коррозия этого вида характеризуется язвенным и точечным разрушениями. Мокрая атмосферная коррозия развивается при влажности, близкой к 100 %. Наличие в атмосфере примесей оксида серы и частиц хлористого натрия интенсифицирует процесс атмосферной коррозии.

Щелевая коррозия происходит в местах неплотного соединения элементов кузова, что обусловливает большое количество щелей. Щелевая коррозия развивается в местах установки болтов, заклепок и самонарезающих винтов. Природа щелевой коррозии электрохимическая. Развивается она интенсивно при определенном размере щели (для кузовных сталей — 0,25...0,75 мм).

Питтинговая коррозия начинается в местах повреждения лакокрасочного покрытия щебнем, не связанным в покрытии дороги. Язвы питтинговой коррозии имеют небольшую площадь, но часто значительную глубину, что приводит к образованию сквозных повреждений. Такая коррозия часто наблюдается в декоративных хромоникелевых покрытиях бамперов, молдингов, дверных ручек.

Контактная коррозия происходит в результате соприкосновения деталей из разных и даже однородных материалов. Например, если алюминий соприкасается с другим металлом, который в электрохимическом ряду напряжений металлов обладает большим электрическим потенциалом по сравнению с алюминием, и если присутствует электролит, например соленая вода, то начинается контактная коррозия (рис. 3.2). Коррозионный эффект тем сильнее, чем больше разность потенциалов.

Рис. 3.2. Контактная коррозия

К контактной коррозии относят также коррозию трения, при которой разрушаются поверхности деталей, подверженных вибрации или совершающих незначительные возвратнопоступательные перемещения относительно друг друга. При этом процесс поверхностного разрушения металла сопровождается уменьшением прочности на 40 %.

Кавитационной коррозии подвергаются те детали кузова, которые оказываются под воздействием воды, например днище кузова. Капли влаги, попадая на днище, вызывают замыкание кавитационных пузырьков, вследствие чего происходит гидравлический удар.

По типу коррозионного разрушения различают общую и местную коррозию.

Общая коррозия происходит в кузове под воздействием окружающей среды при эксплуатации автомобиля в загрязненной промышленной атмосфере и характеризуется образованием на поверхности металла сплошного налета продуктов коррозии. Она разрушает такие участки кузова, как надколесные дуги, в местах, где отсутствует защитный слой противокоррозионного материала.

Местная коррозия развивается с большой скоростью на ограниченных участках поверхности и приводит к образованию в короткие сроки сквозных отверстий и трещин. Самыми распространенными видами местной коррозии в кузовах являются щелевая и питтинговая коррозия и коррозионно-усталостные процессы.

Наиболее типичные места разрушений: нижняя часть пола кузова и крылья; скрытые полости порогов дверей, крыльев, крышки багажника, капота двигателя и других элементов кузова (общая и щелевая коррозия); сварные стыки панелей кузова (щелевая коррозия); кронштейны пружин и опор, воспринимающие нагрузки (коррозионно-усталостные процессы и щелевая коррозия); бамперы (питтинговая коррозия).

В ряде случаев процессы коррозии комбинируются с действием механических факторов — трением, ударом, растягиванием и переменными напряжениями. Соответственно различают процессы коррозионного истирания, коррозионной кавитации, коррозионного растрескивания, коррозионной усталости.

Коррозионное поражение металлов и сплавов всегда начинается с поверхности и является, как правило, следствием разнообразных окислительно-восстановительных реакций, протекающих на границе металл — среда.

Разрушение металла вследствие коррозии имеет различный характер и может сопровождаться покрытием поверхности сплошным ровным слоем ржавчины без глубоких местных разъеданий (общая коррозия).

Местная коррозия проявляется в виде пятен, покрывающих значительные участки поверхности на небольшую глубину (коррозия пятнами), или в виде точечных повреждений — от небольших ямок до сквозного поражения металла (точечная коррозия).

Наиболее опасной формой разрушения является межкристал-литная коррозия, которая распространяется под поверхностным слоем металла по границам кристаллитов. В результате меж-кристаллитные связи нарушаются, коррозия распространяется в глубь металла, вследствие чего механические свойства его значительно ухудшаются. Развитию межкристаллитной коррозии способствуют силовые нагрузки, особенно динамические.

Но наибольший вред приносит электрохимическая коррозия, происходящая в жидких электролитах и при контакте с влажными газами.

Она имеет место в тех случаях, когда два различных металла при соединении образуют гальванический элемент, в котором более благородный металл (с более высоким электродным потенциалом) становиться катодом, а менее благородный — анодом.

С точки зрения развития коррозии металлы и их отлавы располагают в порядке убывания электродного потенциала (от наиболее благородного металла — к наименее благородному): платина — золото — графит — серебро — нержавеющая сталь — алюминий. Чем благороднее один металл по сравнению с другим, тем быстрее происходит коррозия соединения, составленного из этих металлов и оказавшегося в коррозионной среде. При изготовлении кузовов легковых автомобилей обычно используют металлы в следующих комбинациях: сталь — медь, сталь — алюминий.

Коррозия в электролите (например, коррозия внутренних поверхностей системы охлаждения двигателя) протекает без кислорода воздуха. Воздействию влажных газов (атмосферная коррозия) могут подвергаться днище кузова, внутренние поверхности крыльев и все неокрашенные или не покрытые защитной пленкой металлические детали. Факторы, влияющие на развитие коррозионных процессов, можно подразделить на три группы: окружающая среда, эксплуатация и производство (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Факторы, влияющие на развитие коррозионных процессов

При хранении автомобилей биологическая среда, особенно во влажном и жарком климате, вызывает грибковые образования (плесень). В результате воздействия грибков разрушаются детали из дерева, текстиля, пластмасс и некоторые лакокрасочные покрытия. Наличие плесени на поверхности материала способствует удержанию влаги и усиленному химическому разложению. На окрашенных поверхностях плесень вызывает обесцвечивание и разрушение слоя краски.

Автомобили, хранящиеся на открытых площадках, подвергаются воздействию прямых солнечных лучей. Действие солнечной радиации (тепловой эффект и высокое содержание ультрафиолетовых лучей) проявляется в химическом разложении пластмасс, резины, тканей, дерева и лакокрасочных покрытий.

Одним из наиболее сильнодействующих факторов внешней среды является температура (повышенная и пониженная), особенно на открытых площадках. При этом изменяются физические свойства материалов, линейные размеры деталей, сопряжений, структура материалов, происходит деформация деталей из неоднородных материалов. Для предотвращения коррозии необходимо, чтобы увлажненные детали быстро сохли. Этому способствует сушка автомобиля после мойки, перед постановкой на хранение, ТО и ремонт, а также вентиляция помещений для хранения автомобилей.

При колебаниях температуры в течение суток на поверхности деталей и внутри агрегатов конденсируется влага, которая проникает в зазоры, трещины, поры и замерзает в них, в результате чего происходит объемное расширение, вызывающее разрушение деталей, т.е. коррозия.

Процесс конденсации влаги в металле зависит от температуры окружающей среды, разницы температур воздуха и металла (ДТ), влажности воздуха. В табл. 3.1 приведены значения относительной влажности воздуха, при которой наступает конденсация влаги.

Таблица 3.1

Условия конденсации влаги на кузове

Из атмосферы на поверхность металла электролит может выпадать в виде сплошной пленки или отдельных капель. Многочисленные наблюдения и опыты показали, что конденсат в виде капель вызывает более интенсивную коррозию. Наибольшее количество конденсата образуется на так называемых неблагородных металлах — железе, магнии, алюминии, цинке и т.п. Конденсат в виде капель возникает не только на наружной поверхности облицовки кузова, но и в его закрытых полостях, вследствие чего там возникает коррозия в виде язв и точечная коррозия.

Высокая скорость выпадения конденсата или длительная ежесуточная конденсация способствует слиянию отдельных капель в сплошную пленку, в результате чего процесс коррозии несколько замедляется.

Периодическое смачивание конденсатом (электролитом) вызывает во много раз большее разрушение коррозией, чем непрерывное нахождение металла в электролите. При периодическом смачивании различные металлы и сплавы корродируют по-разному. Так, наиболее устойчивыми в этом случае являются сплавы алюминия, нестойкими — сплавы железа, а сплавы цинка совершенно не реагируют на периодическое смачивание.

Наличие в атмосфере паров кислот, щелочей и солей вызывает более интенсивное разрушение материалов. Увлажненная пыль, попадая на лакокрасочное покрытие, вызывает медленную химическую реакцию и его разрушение. Процесс атмосферной коррозии ускоряется при действии света и особенно при наличии пыли на поверхности металлических деталей.

Под действием указанных выше факторов, особенно тепла и света, происходит старение материалов органического происхождения. Лакокрасочное покрытие выцветает, растрескивается и теряет блеск; резиновые детали затвердевают, растрескиваются, теряют эластичность (в результате нарушается герметичность агрегатов и узлов автомобиля); деревянные детали растрескиваются и подвергаются гниению; стеклянные детали темнеют. Согласно результатам исследований влияние препаратов, применяемых для борьбы с обледенением дорог, в странах Центральной Европы за 9 месяцев без снежного покрова удельный вес коррозии автомобилей составляет 32 %, а за три месяца при снежном покрове — 68 % . В свою очередь эти 68 % распределены следующим образом: 43 % — коррозия по атмосферным причинам; 57 % — коррозия под влиянием противо-обледенительных средств.

Различают термическое и световое окисление. С повышением температуры и усилением ультрафиолетового освещения скорость реакции окисления значительно возрастает. При этом происходит дробление больших молекул высокомолекулярных химических соединений на меньшие соединения и возникновение в них добавочных внутренних связей. В результате таких изменений в структуре пластмасс, резинотехнических изделий, текстильных материалов и других органических соединений происходят изменения, которые вызывают коробление и образование трещин, потерю эластичности и упругости. Так, резинотехнические изделия, расположенные снаружи агрегатов автомобиля, начинают разрушаться через 3 года, а находящиеся внутри — через 5 лет. Физико-химические свойства неорганических материалов при воздействии внешней среды изменяются в меньшей степени, чем органических.

Современный автомобиль должен быть как можно легче, развивать большую скорость и иметь хорошие эксплуатационные свойства. Поэтому прочный массивный каркас уступил место тонким стальным листам, что приводит к недостаточной коррозионной стойкости кузова. Кроме того, в результате сварки получается много замкнутых полых пространств и щелей, скрытых от контроля, в которых создаются благоприятные условия для коррозии.

Следует учитывать, что интенсивность коррозии зависит от размеров зазора, щели. Наибольшая интенсивность коррозии наблюдается при зазоре 0,25...0,70 мм, особенно если среда содержит раствор соли.

В нормальных температурных условиях протекает электрохимическая контактная коррозия. Одна из причин ее возникновения — контакт металлов в местах сварки, заклепочных и болтовых соединений.