Metalli väsimus on mikroskoopiliste kahjustuste järkjärgulise kuhjumise protsess metallkonstruktsioonis väliste tegurite mõjul, mis edasi arenevad üha suuremateks. See on sage nähtus, mis võib viia väga katastroofiliste tulemusteni.
Nähtuse tuvastamine ja kirjeldamine
Nähtuse teerajajaks oli saksa mäeinsener Wilhelm Albert, kes kirjeldas 1829. aastal oma katsete tulemuste põhjal metalli kulumist, kasutades enda väljatöötatud katsemasinal miinitõstukite kettide lülide korduvate paindumiste näidet. Mõiste "metalliväsimus" võttis aga kasutusele alles 1839. aastal prantsuse teadlane Jean-Victor Poncelet, kes kirjeldas teraskonstruktsioonide tugevuse vähenemist tsükliliste pingete mõjul.
Veidi hiljem tegi saksa insener August Wöller oma panuse metallide väsimuse teooriasse ning tsükliliste pingete all olevate metallkonstruktsioonide kujundamisse, avaldades aastatel 1858-1870 korduva pinge tingimustes raua ja terasega tehtud katsete tulemused -kompressioon. Tema 1874. aastal tehtud uurimistöö tulemused esitas graafiliselt tabelite kujul saksa arhitekt Lewis Spangenberg. Sellest ajast alates nimetatakse tsükli pinge amplituudide ja metallkonstruktsiooni hävimisele eelnenud tsüklite arvu vahelist suhet visuaalselt Völleri diagrammiks.
Sellest ajast alates on metallide väsimuse nähtus saanud oma selge määratluse kui vahelduvate (tavaliselt tsükliliste) pingete toimel metallkonstruktsiooni kahjustumise kuhjumise protsess aja jooksul, mis viib struktuuri omaduste muutumiseni. pragude moodustumine selles, nende järkjärguline areng ja materjali järgnev hävitamine.
Metalli väsimuse tagajärjed
Metalli järkjärguline väsimus võib viia metallkonstruktsioonide hävitamiseni. Reeglina juhtub see nende töö ajal (kui mehhanismidele rakendatakse maksimaalset koormust), mis võib põhjustada õnnetusi ja katastroofe, sealhulgas inimohvritega. Näited kuulsamatest juhtumitest:
- 1842. aasta Versailles 'raudteekatastroof, mille tagajärjel hukkus 55 inimest (põhjuseks oli veduri telje väsimusmurd).
- Saksamaal Eschede kommuuni lähedal 1998. aastal toimunud kiire elektrirongi ICE krahh, mille tagajärjel hukkus 101 ja sai vigastada 88 inimest (kiirusel 200 km / h purunes rongis ratta rehv).
- õnnetus Sayano-Shushenskaya HEJ-s 2009. aastal (põhjuseks olid jaama hüdroelektrijaama paigalduskohtade, sealhulgas turbiini kaane, väsimuskahjustused).
Metalli väsimuse vältimine
Metalli väsimust hoitakse tavaliselt ära, muutes metallkonstruktsiooni osi tsüklilise koormuse vältimiseks, või asendades konstruktsioonis kasutatud materjalid vähem väsimust tekitavate materjalidega. Samuti annavad struktuuri vastupidavuse märgatava suurenemise mõned metallide keemilis-termilise töötlemise meetodid (nitrimine, nitrokarbureerimine jne). Teine metalli väsimuse vältimise meetod on termiline pihustamine, mis tekitab materjali pinnale survetugevuse, mis aitab kaitsta metallosi purunemise eest.
