Механизм возникновения коррозии кузовов автомобилей

      МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ
      ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
      УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

Кафедра: "Эксплуатация автомобильного транспорта и автосервис"

КУРСОВАЯ РАБОТА 
по дисциплине:
"ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И ТЕКУЩИЙ РЕМОНТ КУЗОВОВ АВТОМОБИЛЕЙ"
на тему:
Механизм возникновения коррозии кузовов автомобилей 









Москва 2017г. 

Содержание
1. Введение 										3
2. Коррозия										4
3. Виды коррозии									5
3.1 Химическая коррозия								5
3.2 Электрохимическая коррозия						5
4. Основные механизмы возникновения коррозии			7
4.1 Коррозия автомобиля на открытой стоянке				7
4.2 Коррозия автомобиля при хранении в гараже				9
4.3 Коррозия движущегося автомобиля					10
5. Виды коррозийных повреждений						12
6. Основные места образования коррозионного воздействия на кузове автомобилей									14
7. Методы антикоррозионной обработки автомобилей			16
8. Заключение									21
9. Список литературы и источников						22




   Введение
   Одним из весьма ощутимых проявлений окислительно–восстановительных процессов является коррозия — процесс окисления металлов под влиянием внешней среды.
   Абсолютно коррозионно–стойких металлов нет. Золото — стойкое в обычных условиях — растворяется в растворах цианидов калия или натрия вследствие образования устойчивых комплексных ионов. В результате коррозии металлические изделия теряют свои ценные технические свойства, поэтому важное значение имеет антикоррозионная защита металлов и сплавов.
   Автомобильный кузов легкого транспортного средства производится из металла, а значит, он, как и все прочие изделия из металла, подвержен возникновению ржавчины. Однако многие автомобилисты все равно задаются вопросом, почему же, даже покрытый качественным лакокрасочным покрытием, металл автомобильного кузова остается уязвимым для коррозии? Следом за ним обычно идет другой вопрос, а именно: почему же я пренебрег использованием антикоррозийного защитного средства? И действительно, антикором пренебрегать не стоит, ведь такое покрытие способно предотвратить возникновение ненавистной ржавчины. Однако для того чтобы транспортное средство было всегда хорошо защищено, не помешало бы разобраться с парочкой вопросов, а именно – следует узнать, что такое коррозия, какие бывают виды коррозии, как протекает сам процесс ржавления металла и от каких факторов, в основном, этот процесс зависит и что зависит механизмом возникновения коррозии.


1. Коррозия
  Коррозия металлов - это процесс образование гальванических пар. Образование таких паров приводит к неблагоприятному процессу, жертвой которого становится целый ряд металлов — коррозии.
{\displaystyle 4Fe+6H_{2}O+3O_{2}\rightarrow 4Fe(OH)_{3}}Под коррозией понимают происходящее на поверхности электрохимическое или химическое разрушение металлического материала. Наиболее часто при коррозии металл окисляется с образованием ионов металла, которые при дальнейших превращениях дают различные продукты коррозии. Коррозия может быть вызвана как химическим, так и электрохимическим процессом.















2. Виды коррозии
2.1. Химическая коррозия
   Химическая коррозия — взаимодействие поверхности металла с коррозионно-активной средой, не сопровождающееся возникновением электрохимических процессов на границе фаз. В этом случае взаимодействия окисление металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте. Например, образование окалины при взаимодействии материалов на основе железа при высокой температуре с кислородом. 
   
   
   При электрохимической коррозии ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала металла (например, ржавление стали в морской воде).
2.2. Электрохимическая коррозия
   Электрохимическая коррозия- это разрушение металла под воздействием возникающих в коррозионной среде гальванических элементов называют электрохимической коррозией. При электрохимической коррозии (наиболее частая форма коррозии) всегда требуется наличие электролита (Конденсат, дождевая вода и т. д.) как, например, при ржавлении железа во влажной атмосфере. 
   Электроды образуют либо различные элементы структуры материала, либо два различных соприкасающихся материала. Если в воде растворены ионы солей, электропроводность ее повышается, и скорость процесса увеличивается.
   При соприкосновении двух металлов с различными окислительно-восстановительными потенциалами и погружении их в раствор электролита, образуется гальванический элемент, так называемый, коррозионный элемент. Он представляет собой ни что иное, как замкнутую гальваническую ячейку. В ней происходит медленное растворение металлического материала с отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом. Этот вид коррозии особо присущ металлам с высокими отрицательными потенциалами.
   Особо подвержены риску места соприкосновения металлов с различными потенциалами, например сварочные швы или заклепки.
   
   
   
   
   
   
   
   
3. Основные механизмы возникновения коррозии
   Необходимо признать, что до настоящего времени полного ответа на этот вопрос нет, а результаты проводимых исследований показывают, что процесс коррозии является очень сложным, поскольку на его протекание оказывает влияние большое число факторов — химический состав металла среда, в которой он находится температура давление наличие газов и т.д. По этой причине в книге изложены только самые начальные сведения из теории коррозии, знание которых необходимо для правильной защиты корпуса автомобиля. Более полное представление о механизмах коррозии читатель может почерпнуть из рекомендуемой литературы.
   Коррозия железа (а именно этот процесс мы будем рассматривать в дальнейшем) осуществляется, если дополнительно имеются, по крайней мере, еще две составляющие электролит, с которым граничит железо, и другой проводник, также граничащий с электролитом. Электролитом в обычных условиях является дождевая вода атмосферная влага снег, дорожная грязь. Вторым, по отношению к кузову автомобиля проводником чаще всего является поверхность земли, атмосфера, какой-либо другой внешний проводник, расположенный вблизи автомобиля.
3.1. Коррозия автомобиля на открытой стоянке
   На открытой стоянке на автомобиль постоянно воздействуют находящаяся в воздухе влага и атмосферные осадки. В условиях низкой и средней влажности в теплое время года при изменении температуры воздуха (например, вечером или ранним утром) атмосферная влага конденсируется по всей поверхности автомобиля как снаружи, так и внутри салона. Наибольшее ее скопление наблюдается в скрытых полостях (порогах, лонжеронах, стойках, на внутренней поверхности дверей, потолка под декоративной обивкой). С повышением температуры влага с открытых поверхностей испаряется, но еще продолжительное время находится в скрытых полостях. В результате именно эти, как правило, труднодоступные части кузова более других страдают от коррозии. При высокой влажности воздуха или во время выпадения осадков влага более или менее равномерно распределяется по всей внешней поверхности автомобиля и поскольку она в данном случае не застаивается, в наименьшей степени вызывает процесс коррозии. Однако следует заметить, что и в данном случае возможно накопление влаги в салоне автомобиля. Таким образом, при хранении автомобиля на открытой стоянке в максимальной степени подвержены коррозии внутренние поверхности его кузова. Внешние поверхности коррозируют лишь там, где нарушено лакокрасочное покрытие.
   Как это не покажется странным дополнительные меры предосторожности необходимо принимать при хранении автомобиля под тентом. Тент (например, из брезента) надежно предохраняет автомобиль от пыли грязи снега и частично от воды, но совершенно не предохраняет от воздействия на корпус влаги воздуха. Более того, под тентом влага конденсируется, и долгое время находится на кузове автомобиля. Таким образом, автомобиль под тентом находится как бы в водяной бане, что способствует коррозии автомобиля в летний период, когда после ночной прохлады температура воздуха повышается. Механизм возникновения ржавчины в этом случае понятен из предыдущего изложения. Корпус автомобиля и влажный воздух вместе образуют гальваническую пару, в которой корпус автомобиля является анодом. Если чехол касается поверхности автомобиля, то от коррозии не спасает даже лакокрасочное покрытие и ржавчина проступает сквозь краску. Обычно достаточно нескольких летних утренних туманов чтобы новый автомобиль превратился в груду ржавого металла.
   Поэтому, если вы закрываете автомобиль тентом, обязательно придерживайтесь правил:
* Не допускайте соприкосновения чехла с корпусом автомобиля;
* Обеспечьте вентиляцию воздуха под чехлом;
* Периодически, особенно в период большой влажности и перепада температур, снимайте чехол и проветривайте автомобиль.
   Реализовать эти правила на практике можно различными способами.
   Из дюралевых уголков размером 40х40 мм изготавливается рама в виде лестницы. Длина рамы соответствует длине автомобиля, ширина рамы несколько больше ширины автомобиля. Средние поперечины рамы закрепляются на верхнем багажнике автомобиля с помощью винтов или веревок. На полученную раму набрасывается брезент прямоугольной формы. Такая конструкция защищает автомобиль от дождя и грязи, обеспечивает хорошую вентиляцию (поскольку передняя и задняя стенки отсутствуют) и в течение нескольких минут разбирается и собирается.
3.2. Коррозия автомобиля при хранении в гараже
   На первый взгляд, наилучшие условия для длительного хранения автомобиля создаются в гараже, поскольку гараж предохраняет автомобиль от внешних осадков. Однако многочисленные исследования показали, что это справедливо только при малой влажности воздуха. В условиях большой влажности (в средней полосе этот период включает в себя осень и особенно весну, т е. почти полгода) скорость коррозии металла в обычном стальном боксе с бетонным полом составляет 1 мм/год, что в 5—20 раз выше скорости на открытом воздухе. Причина этого, парадоксального на первый взгляд, явления состоит в том, что металлические стенки гаража являются примером дополнительного катода, который и увеличивает скорость коррозии. Наличие столь большого по размерам дополнительного катода вызывает коррозию как изнутри, так и снаружи всего корпуса. При этом в большей степени страдают те части кузова, которые находятся в более влажных нижних слоях атмосферы пол, днище, диски колес, трансмиссия.
   С целью лучшей сохранности автомобиля стенки гаража должны быть окрашены, а пол необходимо надежно защитить от подземных вод. С этой целью перед укладкой бетона, асфальта или щебня положите на землю полиэтиленовые листы, которые полностью закроют поверхность пола, тем самым вы надежно предохраните свой гараж от влаги, содержащейся в земле, что особенно важно в период осенних дождей и весеннего половодья. Некоторые автолюбители обивают стены и пол гаража деревом. Такая защита автомобиля, однако, резко снижает пожаробезопасность. Поэтому, если имеется такая возможность, лучше для этой цели использовать асбестовое покрытие или стекловолокно. При обустройстве гаража обязательно предусмотрите его вентиляцию. Вентиляция гаража способствует постоянному воздухообмену, снижает влажность воздуха и тем самым замедляет скорость коррозии. Простейший способ обеспечить вентиляцию гаража состоит в использовании асбестовой трубы установленной вертикально на высоте 30—40 см над уровнем пола и возвышающейся на 1 м над крышей гаража.
   Диаметр трубы для стандартного гаража объемом 50—60 м3 должен составлять не менее 20 см. Чтобы дождь через трубу не попадал в гараж, ее верх украсьте металлическим конусом, который, кроме того, необходимо заземлить.
3.3. Коррозия движущегося автомобиля
   Как правило, при движении скорость коррозии корпуса автомобиля снижается. Причина этого явления состоит в том, что встречный воздух интенсивно обдувает корпус автомобиля я, как следствие снижается влажность воздуха как снаружи, так и изнутри корпуса. Однако при движении по грязной или мокрой дороге воздействие на корпус автомобиля дождя, снега, соли, которой посыпают дороги в зимний период, в совокупности с механическими воздействиями песка мелких камней, льдинок я вибрации приводит к старению и разрушению покрытия. Наиболее уязвимыми местами при этом являются внутренние поверхности передних я задних крыльев, днища, трансмиссии и подвеска автомобиля. Механические воздействия в сочетании с влагой приводят к тому, что именно эти места корпуса автомобиля начинают коррозировать в первую очередь.
   Наиболее известные способы защиты корпуса движущегося автомобиля — противокоррозионная обработка днища и использование подкрыльников. Лучшее защитное покрытие для днища — это покрытие на основе каучуковых смол, которое имеет отличную адгезию к металлу и образует толстый, рыхлый слой, в котором механические частицы (песок, грязь) вязнут, не доходят до металла.
   Подкрылки отлично защищают внутренние поверхности крыльев от механического воздействия грязи и песка. Вместе с тем между подкрылками и защищаемой ими поверхностью образуется замкнутое пространство, что способствует накоплению влаги. Поэтому при установке подкрылков необходимо обеспечить свободный доступ воздуха для вентиляции и целесообразно снимать подкрылки на время длительной стоянки автомобиля.
   Приведенные факты, а также собственные наблюдения автолюбителей указывают на большое разнообразие условий, при которых возникает коррозия корпуса автомобиля. Среди этого многообразия выделим два условия, которые, на наш взгляд оказывают наибольшее воздействие образование локальных мест скопления влаги и конденсирование влаги по всей как внутренней, так и внешней поверхности кузова автомобиля. Именно для этих случаев и будут рассмотрены методы катодной защиты.
   
   
4. Виды коррозийных повреждений
   В зависимости от того, где и как развивается очаг поражения автомобильного металла коррозией, ее принято подразделять на несколько видов:
   А) Косметическая 
   
   
   Наиболее часто возникает в тех местах, где с поверхностью кузова контактируют накладные детали, изготовленные из других материалов. К примеру, такие участки поражения могут образовываться под фонарями, радиаторными решетками и молдингами. Если развитие такой коррозии заметить и устранить сразу – то никакой опасности и дальнейшего развития она не получит. Однако, если этот процесс запустить, то начнется развитие следующего вида коррозии.
   Б) Подпленочная
   Она образуется не на поверхности деталей, а под их покрытием и развивается в виде небольших очагов ржавчины. Основной недостаток данного вида – о на не всегда явно проявляется. Только в редких случаях ее появление сопровождается появлением пузырей краски. Еще один недостаток – она не просто разрастается по всей площади детали, но и въедается глубоко в металл. Запущенные случаи подпленочной коррозии перерастают в сквозные. 
   В) Сквозная
   Это самая последняя стадия развития коррозия, которая является причиной образов ания в металлической детали сквозных отверстий. Опережает ее только точечная коррозия.
   
   Г) Точечная 
   Образовывает очень маленькие точки, которые разрастаются в глубину и активно расширяются.
   Д) Пятновидная
     Развитие такой коррозии обычно проходит только в ширину. Охватывает только небольшие участки.







5. Основные места образования коррозионного воздействия на кузове автомобилей
   Области повышенного риска образования коррозийных дефектов:
* Места прикрепления молдингов
* Участки соединения фонарей и кузова
* Фланцы дверей в области кромок
* Крышка багажника
* Водосточные желоба
* Капот
* Места крепления ручек и замков
* Область контакта радиаторной решетки с кузовом
* Все сварные швы и кромки металла
     Дело в том, что в местах сварочных точек защита самая слабая. Наплывы, микрозаусенцы, выплески от резки и сварки листового металла плохо удерживают лаки и краски. Если не следить за состоянием швов и участков присоединения мелких деталей, со временем косметическая коррозия станет более серьезной – проникающей. Распространенные участки поражения проникающей коррозией:
* Нижняя часть дверных панелей
* Передние крылья
* Пороги
* Коробчатые сечения нижней области кузова
     Из-за труднодоступной локализации этих зон коррозия может протекать незамеченной. Кроме того, перечисленные участки сложно обработать или окрасить.
     Места монтажа силовых агрегатов, элементы жесткости кузова часто подвергаются структурной коррозии. Поскольку основная часть силовых деталей расположена на днище, оно и страдает от коррозии больше других поверхностей. Абразивно-коррозионное воздействие в большей степени оказывается также на днище.
     Разрушение силовых элементов приводит обычно к потере прочности и жесткости кузова. На автомобиле с таким поврежденным кузовом ездить чрезвычайно опасно. Деформация и смещение узлов, закрепленных на поверхности, делают невозможной эксплуатацию машины.
     Следует учитывать тот факт, что трансмиссия, передняя подвеска, задняя подвеска и другие подкузовные детали постоянно подвергаются сильному коррозионному воздействию. Эксплуатационные характеристики этих узлов при поражении сохраняются благодаря значительной толщине металла, из которого они производятся. А вот товарный вид автомобиля сильно проигрывает.
     
     
     
     
     
     
     
     
6. Методы антикоррозионной обработки автомобилей
   Существует достаточно большое количество методов защиты автомобиля от негативного влияния коррозии. В первую очередь, к ним относится антикоррозионная обработка деталей кузова при помощи специальных защитных средств. Лучше всего доверить данный процесс автосервисам, но если для вас предпочтительней обработка автомобиля своими руками, то, придерживаясь четкой последовательности действий, можно добиться хороших результатов.

  
  Для самостоятельного нанесения защитных покрытий вам понадобится полный доступ к днищу автомобиля. Обеспечить его может наличие ямы в гараже или эстакада. Сначала следует оценить фронт работ - определить главные очаги повреждений, их глубину, наличие сквозных повреждений днища автомобиля от коррозии. После этого все поврежденные поверхности тщательно моются и полностью сушатся. Для удаления старого покрытия хорошо иметь в арсенале следующие инструменты:
* проволочную щетку;
* металлический шпатель;
* яркий фонарь для освещения труднодоступных мест;
* защитные очки;
* мел для обозначения повреждений.
  Перед тем как убрать остатки старого покрытия, обозначьте мелом места глубоких повреждений, которые требуют обработки в несколько слоев. Вся поверхность днища шлифуется проволочной щеткой, причем особое внимание отводится глубоким повреждениям. Если этого не сделать, то от обработки почти не будет толку: уже через несколько месяцев ржавчина проступит на поверхность или, что намного хуже, будет скрытно развиваться под слоем защиты. После первоначальной очистки днище ошкуривают наждачной бумагой, особенно запущенные места подвергаются обработке шлифовальной машинкой. Затем поверхность обезжиривают специальными средствами или бензином, снова сушат и наносят защиту.
Антикоррозийные средства
     Материалы для защиты днища автомобиля разработаны таким образом, чтобы обеспечить сопротивление действию двух факторов: химического (агрессивной внешней среды), и физического (ударов мелких камней, гравия и песка). Лучше всего с этим справляются средства на эластичной основе - битумной или каучуковой. Они устойчивы к различным химикатам и не разрушаются от физического воздействия. Трудность нанесения такого состава самостоятельно состоит в том, что он очень густой, для его распыления требуются устройства высокого давления.
 
     Перед тем как нанести на днище автомобиля защитное средство, следует снять колеса и защитить тормозные колодки пленкой.
  Последовательность обработки следующая:
* колесные арки;
* крепежи и места установки болтов;
* подвеска;
* шаровые опоры;
* швы сварки.
  При проведении антикоррозионной обработки автомобилей обязательно соблюдайте меры предосторожности: работайте в хорошо проветриваемых помещениях, лучше всего на улице. Не допускайте наличия поблизости с местом, где производится обработка авто от коррозии, источников открытого огня, так как будут использоваться легкогорючие средства и материалы. Обязательно используйте респиратор для защиты органов дыхания и плотно прилегающие к голове очки, чтобы предотвратить попадание в глаза мелких осколков и капель жидкости.
Обработка скрытых поверхностей
     Для того чтобы антикоррозионная защита действовала не только снизу, но и на внешних и внутренних частях автомобиля, проводят дополнительную обработку порогов, задних и передних крыльев, дверей и капота специальными средствами, состав которых определяется их предназначением.
     Обработка колесных арок, как уже упоминалось выше, может быть осуществлена тем же составом, что и защита днища автомобиля. Следует, однако, учитывать то, что данная часть кузова подвержена максимальному действию вредных факторов, так что средство наносят в два слоя, либо заменяют его так называемым жидким локером - специализированным полимерным составом.

     
     Скрытые полости автомобиля требуют надежной защиты, хотя может показаться, что доступ воды и влаги к ним закрыт. Обработать такие места труднее всего, так как доступ для их обслуживания возможен только через специальные технологические отверстия. К скрытым полостям относят такие детали кузова, как стойки, пороги, усилители крышки багажника и пола, лонжероны. Защита автомобиля в таких местах производится с помощью жидких маслянистых ингибиторов коррозии. Они создают на внутренних стенках полостей тонкую пленку, которая вытесняет и отталкивает воду. Лучшее средство, которое используется автомобилистами уже несколько десятков лет, Мовиль. Он бывает разного производства, его легко найти в любом магазине.
     Борьба с ржавчиной будет проходить успешнее в том случае, если своевременно обнаруживать явные и скрытые повреждения лакокрасочного покрытия и полностью их устранять. Заметив первые следы коррозии автомобиля, не отчаивайтесь - при помощи современных средств процесс ржавления можно если не полностью подавить, то значительно замедлить.
     Защитить автомобиль от коррозии - очень важное решение, особенно в условиях нашего влажного и холодного климата. Детали кузова автомобиля, которые не прошли обработку, имеют короткий срок эксплуатации и быстро покрываются ржавчиной. Особенно это заметно на недорогих автомобилях, производители которых сильно экономят на обработке.
     Как остановить или предупредить появление ржавчины на своем автомобиле? В первую очередь, производите периодический (не реже 1 раза в месяц) осмотр лакокрасочного покрытия на наличие повреждений и вовремя устраняйте их. Во-вторых, не лишней будет дополнительная защита от коррозии при помощи специальных средств. Своевременно заметив и качественно устранив все проявления ржавчины, царапин и сколов лакокрасочного покрытия, вы не только обеспечиваете достойный вид, но и продлеваете жизнь своей машине.

      «Любой уважающий себя хозяин автомобиля имеет в гараже или мастерской средства по уходу за салоном, покрытием, автостеклом. У внимательного и ответственного владельца коррозия кузова автомобиля не остается долго незамеченной. Профилактический осмотр транспортного средства на предмет коррозийных разрушений надо проводить часто, хоть это может показаться затратным мероприятием. Обработка кузова нужна один раз в 2-3 года и, конечно же, при возникновении проблем — незамедлительно.»




Заключение
     Каждый владелец автомобиля должен уделять должное внимание профилактике возникновения коррозии на кузове автомобиля. Для этого следует периодически проводить осмотр и удаление очагов ржавчины, контролировать целостность лакокрасочного покрытия и пользоваться антикоррозионными мастиками для незащищённых участков.



Список литературы и источников
1. «Антикоррозионная защита металлов», Федосова Н.Л  – Иваново, 2009. 
2. Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений. Справочник. Под ред. А.А. Герасименко. – М.: Машиностроение, 1987: Том 1, – 688 с.
3. Свободная энциклопедия. – Википедия. -https://ru.wikipedia.org/wiki/Коррозия
4. Тутмет [Электронный ресурс] -http://tutmet.ru/antikorrozionnaja-obrabotka-dnishha-avtomobilja-svoimi-rukami.html
5. Железный конь [Электронный ресурс] -Механизм коррозии корпуса автомобиля -2015. - http://blog.iron-horse.com.ua/2015/09/15/105/
2


.......................