A fémfáradtság a mikroszkopikus károsodások fokozatos felhalmozódásának folyamata a fémszerkezetben külső tényezők hatására, amelyek tovább fejlődnek egyre nagyobbakká. Ez egy gyakori eset, amely nagyon katasztrofális eredményekhez vezethet.
A jelenség észlelése és leírása
A jelenség úttörője a német bányamérnök, Wilhelm Albert volt, aki 1829-ben kísérletei eredményei alapján leírta a fém kopását, az általa kifejlesztett kísérleti gépen a bányaemelő láncainak kapcsolóinak ismételt hajlításai alapján. A "fémfáradás" kifejezést azonban csak 1839-ben vezette be Jean-Victor Poncelet francia tudós, aki az acélszerkezetek szilárdságának csökkenését ciklikus igénybevételek hatására írta le.
Kicsivel később August Wöller német mérnök hozzájárult a fémfáradás elméletéhez, valamint a ciklikus igénybevételnek kitett fémszerkezetek tervezéséhez, 1858-1870-ben publikálva a vas és acél kísérleteinek eredményét ismételt feszültség mellett. -tömörítés. 1874-ben végzett kutatásainak eredményeit grafikusan, táblázatok formájában mutatta be Lewis Spangenberg német építész. Azóta a ciklusfeszültség amplitúdói és a fémszerkezet roncsolása előtti ciklusok száma közötti kapcsolat vizuális ábrázolását Völler-diagramnak nevezzük.
Azóta a fémfáradás jelensége egyértelmű meghatározást kapott, mint a fémszerkezet károsodásának időbeli változásának folyamata váltakozó (általában ciklikus) feszültségek hatására, ami a szerkezet tulajdonságainak megváltozásához vezet, repedések kialakulása, fokozatos fejlődésük és az anyag későbbi megsemmisítése.
A fém kimerültségének következményei
A fokozatos fémfáradtság a fémszerkezetek tönkremeneteléhez vezethet. Általános szabály, hogy ez működésük során történik (amikor a mechanizmusokat maximálisan megterhelik), ami balesetekhez és katasztrófákhoz vezethet, beleértve az emberi sérüléseket is. Példák a leghíresebb eseményekre:
- 1842-ben a versailles-i vasúti katasztrófa, amelynek következtében 55 ember meghalt (az ok a mozdony tengelyének fáradtságtörése volt).
- az ICE nagysebességű elektromos vonat balesete 1998-ban a németországi Eschede község közelében, amelynek következtében 101 ember meghalt és 88 megsebesült (200 km / h sebességgel a kerékgumi felszakadt a vonaton).
- baleset a Sayano-Shushenskaya HPP-n 2009-ben (az ok az állomás hidroelektromos egységének rögzítési pontjainak fáradtságkárosodása volt, beleértve a turbina fedelét is)
Fémfáradás megelőzése
A fém kifáradását általában megakadályozzák a fémszerkezet egyes részeinek módosításával a ciklikus terhelés elkerülése érdekében, vagy a szerkezetben használt anyagok kevésbé fáradtságra hajlamos anyagokkal történő helyettesítésével. A szerkezet tartósságának észrevehető növekedését a fémek kémiai-hőkezelésének egyes módszerei (nitridálás, nitrokarburálás stb.) Is biztosítják. A fémfáradtság megelőzésének másik módszere a hőpermetezés, amely nyomófeszültséget okoz az anyag felületén, amely segít megvédeni a fémrészeket a töréstől.
