Zmęczenie metalu

w nauce o materiałach zmęczenie jest procesem, w którym materiał jest powoli i stopniowo (a często trwale) uszkadzany przez naprężenia i naprężenia, które są mniejsze niż te potrzebne do faktycznego rozbicia materiału. Zmęczenie metalu występuje, gdy materiał jest metalem. Na przykład drut stalowy może być używany do zawieszania ciężarów, które są mniejsze niż ilość potrzebna do rozerwania drutu (jego wytrzymałość na rozciąganie). Z czasem jednak te ciężary mogą powoli powodować powstawanie defektów w stali. Wady te mogą występować jako zadrapania, nacięcia, tworzenie cząstek lub inne nieprawidłowości. W pewnym momencie wady te mogą stać się tak wielkie, że drut stalowy faktycznie rozpada się, mimo że jego wytrzymałość na rozciąganie nigdy nie została przekroczona.

w 1837 roku niemiecki zarządca górnictwa Wilhelm August Julius Albert (1787-1846) opublikował pierwszy znany artykuł na temat zmęczenia. W swojej pracy Albert stworzył maszynę testową, która rejestrowała zmęczenie metalu na łańcuchach przenośników, które były używane w lokalnych kopalniach. Jednym z pierwszych przypadków zmęczenia metalu, który został zbadany naukowo, był wypadek, który miał miejsce, gdy pociąg wykoleił się we Francji w 1842 roku. W wypadku zginęło lub zostało rannych ponad 90 osób. Szkocki inżynier i fizyk William Rankine (1820-1872) badał problem, który ostatecznie uznał za zmęczenie metalu. Rankine odkrył, że nacisk na oś Lokomotywy ostatecznie ją złamał, powodując wypadek

proces zmęczenia metalu różni się znacznie w zależności od materiału. W niektórych przypadkach defekty pojawiają się niemal natychmiast, gdy naprężenia i naprężenia są nakładane na materiał i rosną bardzo powoli, aż do całkowitego uszkodzenia. W innych przypadkach nie ma widocznych uszkodzeń materiału, dopóki nie nastąpi awaria. Następnie, w ostatnich etapach, defekty pojawiają się i rozwijają się bardzo szybko przed całkowitą awarią.

ilość naprężeń lub odkształceń potrzebnych do wywołania zmęczenia metalu w materiale—granica zmęczenia lub wytrzymałość zmęczeniowa materiału—zależy od wielu czynników. Pierwszym czynnikiem jest sam materiał. Ogólnie rzecz biorąc, granica zmęczenia wielu materiałów wydaje się wynosić około jednej czwartej do trzech czwartych wytrzymałości na rozciąganie samego materiału. Innym czynnikiem jest wielkość naprężeń lub odkształceń wywieranych na materiał. Im większe naprężenia lub odkształcenia, tym szybciej może wystąpić zmęczenie metalu. Wreszcie, czynniki środowiskowe są zaangażowane w zmęczenie metalu. Na przykład kawałek metalu zanurzony w roztworze słonej wody może wykazywać zmęczenie metalu wcześniej niż ten sam kawałek metalu testowany w powietrzu. Podobnie, materiały, które przeszły pewne utlenianie, mają tendencję do odczuwania zmęczenia metalu wcześniej niż materiały nieutlenione.

Zobacz też: produkcja metali; spawanie.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.