Oboseala metalelor este procesul de acumulare treptată a daunelor microscopice în structura metalică sub influența factorilor externi, care progresează în continuare către factori din ce în ce mai mari. Acesta este un eveniment frecvent care poate duce la rezultate foarte dezastruoase.
Detectarea și descrierea fenomenului
Pionierul fenomenului a fost inginerul german de minerit Wilhelm Albert, care în 1829 a descris uzura metalului pe baza rezultatelor experimentelor sale folosind exemplul îndoirilor repetate ale verigilor lanțurilor de palanuri miniere pe o mașină experimentală pe care a dezvoltat-o. Cu toate acestea, termenul „oboseală metalică” a fost introdus abia în 1839 de către omul de știință francez Jean-Victor Poncelet, care a descris scăderea rezistenței structurilor din oțel sub influența tensiunilor ciclice.
Puțin mai târziu, inginerul german August Wöller a adus o contribuție la teoria oboselii metalice, precum și la proiectarea structurilor metalice supuse solicitărilor ciclice, publicând în 1858-1870 rezultatele experimentelor cu fier și oțel în condiții de tensiune repetată. -comprimare. Rezultatele cercetărilor sale din 1874 au fost prezentate grafic sub formă de tabele de către arhitectul german Lewis Spangenberg. De atunci, o reprezentare vizuală a relației obținute între amplitudinile solicitării ciclului și numărul de cicluri înainte de distrugerea structurii metalice se numește diagrama Völler.
De atunci, fenomenul oboselii metalice a primit definiția sa clară ca procesul de acumulare în timp a deteriorării unei structuri metalice sub acțiunea tensiunilor alternative (de obicei ciclice), care duc la o schimbare a proprietăților structurii, formarea fisurilor în acesta, dezvoltarea lor progresivă și distrugerea ulterioară a materialului.
Consecințele oboselii metalice
Oboseala progresivă a metalelor poate duce la distrugerea structurilor metalice. De regulă, acest lucru se întâmplă în timpul funcționării lor (atunci când se realizează sarcina maximă asupra mecanismelor), ceea ce poate duce la accidente și dezastre, inclusiv în cazul victimelor umane. Exemple ale unora dintre cele mai faimoase incidente:
- dezastrul feroviar de la Versailles din 1842, în urma căruia au murit 55 de persoane (cauza a fost o fractură de oboseală a axei locomotivei).
- prăbușirea trenului electric de mare viteză ICE în apropierea comunei Eschede din Germania, în 1998, în urma căreia au murit 101 persoane și 88 au fost rănite (cu o viteză de 200 km / h, roata roții a explodat în tren).
- un accident la centrala termică Sayano-Shushenskaya în 2009 (cauza a fost deteriorarea oboselii punctelor de montaj ale unității hidroelectrice a stației, inclusiv capacul turbinei).
Prevenirea oboselii metalelor
Oboseala metalică este de obicei prevenită prin modificarea părților structurii metalice pentru a evita încărcarea ciclică sau prin înlocuirea materialelor utilizate în structură cu materiale mai puțin predispuse la oboseală. De asemenea, o creștere notabilă a rezistenței structurii este asigurată de unele metode de tratament chimico-termic al metalelor (nitrurare, nitrocarburare etc.). O altă metodă de prevenire a oboselii metalice este pulverizarea termică, care creează un efort de compresiune pe suprafața materialului, care ajută la protejarea părților metalice de fractură.
