Utrujenost kovin je postopek postopnega nabiranja mikroskopskih poškodb v kovinski strukturi pod vplivom zunanjih dejavnikov, ki nadalje napredujejo v večje in večje. To je pogost pojav, ki lahko privede do zelo katastrofalnih rezultatov.
Odkrivanje in opis pojava
Pionir tega pojava je bil nemški rudarski inženir Wilhelm Albert, ki je leta 1829 na podlagi rezultatov svojih poskusov opisal obrabo kovine na primeru ponavljajočih se upogibov členov verig rudniških dvigal na eksperimentalnem stroju, ki ga je razvil. Vendar pa je izraz "utrujenost kovin" uvedel šele leta 1839 francoski znanstvenik Jean-Victor Poncelet, ki je opisal zmanjšanje trdnosti jeklenih konstrukcij pod vplivom cikličnih napetosti.
Nekoliko kasneje je k teoriji utrujenosti kovin kot tudi oblikovanju kovinskih konstrukcij, izpostavljenih cikličnim napetostim, prispeval nemški inženir August Wöller, ki je v letih 1858-1870 objavil rezultate poskusov z železom in jeklom v pogojih ponavljajočih se napetosti. -kompresija. Rezultate svojih raziskav leta 1874 je v obliki tabel grafično predstavil nemški arhitekt Lewis Spangenberg. Od takrat se vizualna predstavitev dobljene povezave med amplitudami napetosti cikla in številom ciklov pred uničenjem kovinske konstrukcije imenuje Völlerjev diagram.
Od takrat je pojav utrujenosti kovin dobil svojo jasno opredelitev kot proces kopičenja skozi čas poškodb kovinske konstrukcije pod vplivom izmeničnih (običajno cikličnih) napetosti, ki vodijo do sprememb lastnosti konstrukcije, nastanek razpok v njem, njihov postopni razvoj in posledično uničenje materiala.
Posledice utrujenosti kovin
Postopna utrujenost kovin lahko privede do uničenja kovinskih konstrukcij. Praviloma se to zgodi med njihovim delovanjem (ko se izvede največja obremenitev mehanizmov), kar lahko privede do nesreč in nesreč, vključno s človeškimi žrtvami. Primeri nekaterih najbolj znanih incidentov:
- železniška nesreča v Versaillesu leta 1842, v kateri je umrlo 55 ljudi (vzrok je bil zlom utrujenosti osi lokomotive).
- strmoglavljenje hitrega električnega vlaka ICE v bližini občine Eschede v Nemčiji leta 1998, zaradi česar je 101 oseba umrlo in 88 ranjenih (pri hitrosti 200 km / h je na vlaku počila kolesna guma).
- nesreča na HE Sayano-Shushenskaya leta 2009 (vzrok so bile poškodbe zaradi utrujenosti na pritrdilnih mestih hidroelektrarne postaje, vključno s pokrovom turbine).
Preprečevanje kovinske utrujenosti
Utrujenost kovin običajno preprečimo s spreminjanjem delov kovinske konstrukcije, da se izognemo cikličnim obremenitvam, ali z zamenjavo materialov, uporabljenih v konstrukciji, z materiali, manj nagnjenimi k utrujenosti. Tudi opazno povečanje vzdržljivosti konstrukcije zagotavljajo nekatere metode kemično-termične obdelave kovin (nitriranje, nitrokarburiranje itd.). Druga metoda preprečevanja kovinske utrujenosti je termično brizganje, ki ustvarja tlačno obremenitev na površini materiala, kar pomaga zaščititi kovinske dele pred zlomi.
