فرتینگ (پدیده)

**فرتینگ** به سایش و گاهی هم به خوردگی سطوح بارگذاری شده در تماس در حالتی که با حرکات نوسانی کوچک مماس با سطح مواجه می‌شوند می گویند. فرتینگ ناشی از چسبندگی پست و بلندی‌های میکروسکوپی سطح تماس است که متعاقباً با حرکات کوچک دوباره شکسته می‌شوند و پستی و بلندی‌هایی با مقیاس کوچکتر ایجاد می‌شود. این شکستگی و سایش باعث ایجاد براده‌های سایش می‌شود.

اگر براده‌ها و سطح سپس تحت واکنشی شیمیایی مانند اکسیداسیون قرار بگیرند فرایند به فرتینگ خوردگی تغییر می‌کند. فرتینگ سطح را تخریب می‌کند و منجر به افزایش زبری سطح و ریز چاله‌ها می‌شود که استحکام خستگی اجزا را کاهش می‌دهد. دامنه حرکت لغزشی نسبی اغلب به ترتیب میکرومتر تا میلی‌متر است، اما می‌تواند به ۳ نانومتر نیز برسد.

معمولا فرتینگ در پوشش‌های جمع شونده قطعات پیچ شده هزارخار و اتصال دم چلچله ای اتفاق می‌افتد.

## مواد
### فولاد
فرتینگ در فولاد را می‌توان با وجود سطوح حفره‌دار و براده‌های ریز اکسید آهن «قرمز» شبیه پودر کاکائو شناسایی کرد. این براده‌ها کاملاً «زنگ» نیستند، زیرا در شرایط تولید آن به آب نیاز نیست. براده‌ها بسیار سخت‌تر از سطح فولاد در تماس و تحت فرتینگ هستند، بنابراین سایش ساینده اجتناب ناپذیر است. با این حال، ذرات برای شروع فرت مورد نیاز نیستند.

### آلومینیوم
فرتینگ در آلومینیوم به دلیل ذرات ریز اکسید باعث می‌شود که براده‌های سیاه در ناحیه تماس وجود داشته باشد.

## محصولات تحت تأثیر
نمونه‌های فرتینگ در روزمره سایش هزارخار در میل کاردان سایش رینگ در مواجهه با پیچ چرخ و واشر سرسیلندر در مواجهه با انبساط گرمایی دیفرانسیل هستند.

امروزه تحقیقاتی در ارتباط با فرتینگ در صنعت هوایی در حال انجام است. اتصال تیغه-ساقه دم چلچله ی و اتصالات موتورهای هوائی توربین گازی باعث ممکن است دچار فرتینگ شوند.

مثال دیگری که در آن ممکن است خوردگی فرتینگ رخ دهد، یاتاقان‌های توربین‌های بادی مدرن هستند که تحت حرکات نوسانی برای کنترل قدرت عمل می‌کنند.

فرسودگی همچنین می‌تواند در بدن انسان بین اجزای مختلف رخ دهد. مانند امیپلت‌ها که اغلب تحت فرایند فرتینگ قرار می‌گیرند.

## کانکتورهای برقی/الکترونیکی فرتینگ
فرتینگ تقریباً در تمام کانکتورهای الکتریکی در معرض حرکت (به عنوان مثال کانکتور برد مدار چاپی که به یک صفحه پشتی وصل شده است، مانند SOSA/VPX) رخ می‌دهد. معمولاً اکثر کانکتورهای الکتریکی برد به برد (B2B) در صورت وجود هرگونه حرکت نسبی بین اتصال دهنده‌های جفت آسیب‌پذیر هستند. یک سیستم اتصال مکانیکی سفت و سخت برای نگه داشتن هر دو نیمه یک B2B بدون حرکت مورد نیاز است که این امری تقریباً غیرممکن است. کانکتورهای سیم به برد (W2B) معمولاً در برابر فرتینگ مصون هستند زیرا نیمی از سیم کانکتور به عنوان جاذب حرکت فنری عمل می‌کند که در غیر صورت عدم جذب کامل این نیرو به سطوح تماس کانکتور W2B منتقل می‌شود. تعداد بسیار کمی از کانکتورهای B2B وجود دارد که با استفاده از: ۱) ترکیب فنرها در اتصالات جداگانه یا ۲) استفاده از طراحی تله انگشت چینی به منظور افزایش چشمگیر سطح تماس، مشکل را برطرف می‌کند. طراحی کانکتوری که به جای تنها ۱ یا ۲ با تمام ۴ طرف یک پین مربع تماس برقرار کند، می‌تواند تا حدودی باعث به جلوگیری از فرتینگ شود. تمیز نگه داشتن و روغن کاری نیز می‌تواند باعث جلوگیری از فرایند و طول عمر قطعه شود.

فرتینگ تماسی می‌تواند امپدانس کانکتور B2B را تنها در چند دقیقه در صورت وجود لرزش از میلی اهم به اهم تغییر دهد. روکش طلای نسبتاً نرم و نازک که در اکثر اتصالات برقی با کیفیت بالا استفاده می‌شود، به سرعت از طریق تماس و سایش فلزات آلیاژی زیرین فرسوده می‌شود و با براده‌های فرسایشی امپدانس به سرعت افزایش می‌یابد. برخلاف تصور، نیروهای تماسی قوی روی کانکتور جفت شده (که تصور می‌شود به کاهش امپدانس و افزایش قابلیت اطمینان کمک می‌کند) در واقع می‌تواند باعث بدتر شدن میزان فرسودگی شود.

## فرتینگ در یاتاقان‌ها
جایگزین=نواحی مختلف آسیب خوردگی برنلینگ کاذب و فرتینگ در یک بلبرینگ|بندانگشتی|نواحی مختلف آسیب خوردگی برنلینگ کاذب و فرتینگ در یک بلبرینگ
در یاتاقان‌ها ممکن است هنگامی که یاتاقان‌ها در یک حرکت نوسانی کار می‌کنند، فرسودگی رخ دهد. نمونه‌هایی از این اتفاق عبارتند از یاتاقان‌های تیغه‌ای در توربین‌های بادی، یاتاقان‌های روتور هلیکوپتر و یاتاقان‌ها در روبات‌ها. اگر حرکت یاتاقان محدود به حرکات کوچک باشد، بسته به مکانیسمی که با آن مواجه می‌شوید، ممکن است آسیب ناشی از آن را فرتینگ یا برینینگ کاذب نامید. تفاوت اصلی این است که برینینگ کاذب در شرایط روغن کاری شده و فرتینگ در شرایط تماسی خشک ایجاد می‌شود. بین برینینگ کاذب و خوردگی فرتینگ، یک رابطه وابسته به زمان وجود دارد.

## خستگی فرتینگ
فرتینگ استحکام خستگی موادی که تحت تنش چرخه ای کار می‌کنند را کاهش می‌دهد. این امر می‌تواند منجر به خستگی فرسایشی شود، به این ترتیب ترک‌های خستگی می‌توانند در ناحیه فرتینگ شروع شوند. پس از آن، ترک در مواد منتشر می‌شود. اتصالات لبه، که در سطوح بدنه هواپیما رایج است، مکان اصلی برای خوردگی فرتینگ است. از این مورد به عنوان فرتاژ یا خوردگی فرتینگ نیز یاد می‌شود. می‌شود.

## عوامل مؤثر بر فرتینگ
مواد معمولاً مقاومتی در مقابل فرتینک ندارند. عوامل متعددی وجود دارد که بر فرتینگ تأثیر می‌گذارد:
* بار تماس
* دامنه کشویی
* تعداد چرخه‌ها
* درجه حرارت
* رطوبت نسبی
* خنثی بودن مواد
* خوردگی و در نتیجه نارسایی تماس ناشی از حرکت

## سبک سازی (کاهش)
راه اساسی برای جلوگیری از خراشیدگی طراحی بدون حرکت نسبی سطوح در تماس است. زبری و ناهمواری سطح نقش مهمی ایفا می‌کند، زیرا فرسودگی معمولاً در اثر تماس ناهمواری‌های سطوح در تماس رخ می‌دهد. روان‌کننده‌ها اغلب برای کاهش فرسودگی به کار می‌روند زیرا اصطکاک را کاهش می‌دهند و اکسیداسیون را مهار می‌کنند. با این حال، ممکن است اثر معکوس نیز ایجاد کند زیرا ضریب اصطکاک کمتر ممکن است منجر به حرکت بیشتر شود؛ بنابراین، هر راه حل پیشنهادی باید به دقت بررسی و آزمایش شود. در صنعت هوانوردی، پوشش‌ها برای ایجاد سطح سخت‌تر و/یا تأثیر بر ضریب اصطکاک اعمال می‌شوند.

مواد نرم اغلب حساسیت بیشتری نسبت به مواد سخت مشابه دارند. نسبت سختی دو ماده لغزنده نیز بر سایش فرتینگ تأثیر دارد. با این حال، مواد نرم‌تر مانند پلیمرها می‌توانند اثر معکوس را در هنگام جذب براده‌های سخت که در سطوح یاتاقان‌شان ریخته است، ایجاد کنند. آنها سپس به عنوان یک عامل ساینده بسیار مؤثر عمل می‌کنند و فلز سخت تری را که با آنها در تماس است را از بین می‌برند.

## جستارهای وابسته
* مکانیزم‌های مکانیکی
* خوردگی

## منابع
# ASM Handbook, Vol. 13 "Corrosion", ASM International, 1987.
# Rao, D. Srinivasa; Krishna, L. Rama; Sundararajan, G. (2017). "Detonation Sprayed Coatings for Aerospace Applications". *Aerospace Materials and Materia*978-981-10-2133-6
# Govindarajan Narayanan (2016-10-03). "Effect of sliding friction on spline surface failure under misaligned condition in aero engines". *International* 1757-9864
# "Comparison of Life Calculations for Oscillating Bearings Considering Individual Pitch Control in Wind Turbines" Schwack, Fabian (2016)
# Molloy, Dennis O. ; Munir, Selin; Jack, Christopher M. ; Cross, Michael B. ; Walter, William L. ; Walter, William K. (2014-03-19). "Fretting and corrosion in modular-neck total hip arthroplasty femoral stems". *The Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume*. **96**
# 0954-4119 *Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine*      18161257
# *IEICE Transactions on Electronics*"   Fretting in Electrical/Electronic Connections: A Review"
# *ribology and Lubrication Technology*. **59** (12): 28–31. Retrieved 2017-06-23"     Fretting corrosion or false brinelling?"
# *Tribology & Lubrication Technology*. **60** (4): 34–36. Retrieved"    Another perspective: false brinelling and fretting corrosion"
# Charles Lipson, Lester Vern Colwell; Handbook of mechanical wear: wear, frettage, pitting, cavitation, corrosion; University of Michigan Press, 1961; p. 449.
# Charles Lipson, Lester Vern Colwell; Handbook of mechanical wear: wear, frettage, pitting, cavitation, corrosion; University of Michigan Press, 1961; p. 449.
# ASM Handbook, Vol. 19 "Fatigue and Fracture Handbook", ASM International, 1996.
# A. Neyman, O. Olszewski, "Research on fretting wear dependence of hardness ratio and friction coefficient of fretted couple", Wear of materials, International conference No. 9, San Francisco CA, USA (13/04/1993). Wear, vol. 162-64, Part B, pp. 939-943, 1993.

## پیوند به بیرون
* Fretting and Its Insidious Effects، توسط EPI Inc.

رده:پستی‌گرایی مواد
رده:خوردگی
رده:سوده‌شناسی
رده:مقاله‌های ایجادشده توسط ایجادگر