עייפות מתכת היא תהליך הצטברות הדרגתית של נזקים מיקרוסקופיים במבנה המתכת בהשפעת גורמים חיצוניים, המתקדמים עוד יותר לגדולים וגדולים יותר. זהו אירוע שכיח שעלול להוביל לתוצאות הרות אסון.
איתור ותיאור התופעה
חלוץ התופעה היה מהנדס הכרייה הגרמני וילהלם אלברט, שתיאר בשנת 1829 את שחיקת המתכת על בסיס תוצאות הניסויים שלו בעזרת דוגמת כיפוף חוזר ונשנה של חוליות שרשראות המנופים שלי במכונה ניסיונית שפיתח. עם זאת, המונח "עייפות מתכת" הוצג רק בשנת 1839 על ידי המדען הצרפתי ז'אן ויקטור פונסלט, שתיאר את הירידה בחוזק מבני הפלדה בהשפעת מתחים מחזוריים.
מעט מאוחר יותר תרם המהנדס הגרמני אוגוסט וולר לתורת עייפות המתכות, כמו גם לתכנון מבני מתכת הנתונים למתח מחזורי, ופרסם בשנים 1858-1870 את תוצאות הניסויים בברזל ופלדה בתנאים של מתח חוזר ונשנה. -דְחִיסָה. תוצאות מחקריו בשנת 1874 הוצגו בצורה גרפית בצורת טבלאות על ידי האדריכל הגרמני לואיס ספנגנברג. מאז, ייצוג ויזואלי של היחס המתקבל בין משרעת מתח המתח ומספר המחזורים לפני הרס מבנה המתכת נקרא דיאגרמת וולר.
מאז, תופעת עייפות המתכות קיבלה את הגדרתה הברורה כתהליך הצטברות לאורך זמן של נזק למבנה מתכת תחת פעולת מתחים מתחלפים (לרוב מחזורים), המובילים לשינוי בתכונות המבנה, היווצרות סדקים בו, התפתחותם המתקדמת והרס החומר לאחר מכן.
השלכות של עייפות מתכת
עייפות מתכתית מתקדמת יכולה להוביל להרס מבני מתכת. ככלל, זה קורה במהלך פעולתם (כאשר העומס המרבי על המנגנונים מתבצע), דבר שעלול להוביל לתאונות ואסונות, כולל נפגעים אנושיים. דוגמאות לכמה מהתקריות המפורסמות ביותר:
- אסון הרכבת של ורסאי בשנת 1842, וכתוצאה מכך מתו 55 בני אדם (הסיבה הייתה שבר עייפות בציר הקטר).
- התרסקות הרכבת החשמלית המהירה ICE ליד קומונת אשדה בגרמניה בשנת 1998, כתוצאה ממנה 101 בני אדם מתו ו -88 נפצעו (במהירות של 200 קמ ש צמיג הגלגל פרץ ברכבת).
- תאונה ב- HPP Sayano-Shushenskaya בשנת 2009 (הסיבה הייתה נזקי עייפות בנקודות ההרכבה של היחידה ההידרואלקטרית של התחנה, כולל מכסה הטורבינה).
מניעת עייפות מתכתית
עייפות מתכת בדרך כלל מונעת על ידי שינוי חלקים במבנה המתכת כדי למנוע העמסה מחזורית, או על ידי החלפת החומרים המשמשים במבנה בחומרים המועדים פחות לעייפות. כמו כן, עלייה ניכרת בסיבולת המבנה ניתנת על ידי שיטות מסוימות לטיפול כימי-תרמי במתכות (ניטרידינג, ניטרוקרבוריזציה וכו '). שיטה נוספת למניעת עייפות מתכת היא ריסוס תרמי, היוצר מתח לחץ על פני החומר, המסייע בהגנה על חלקי מתכת מפני שבר.
