Metāla nogurums ir mikroskopisku bojājumu pakāpeniskas uzkrāšanās process metāla konstrukcijā ārēju faktoru ietekmē, kas tālāk virzās uz lielākiem un lielākiem. Tā ir bieža parādība, kas var izraisīt ļoti katastrofālus rezultātus.
Fenomena noteikšana un apraksts
Šīs parādības celmlauzis bija vācu kalnrūpniecības inženieris Vilhelms Alberts, kurš 1829. gadā, pamatojoties uz savu eksperimentu rezultātiem, aprakstīja metāla nodilumu, izmantojot viņa izstrādāto eksperimentālo mašīnu atkārtotu mīnu pacēlāju ķēžu saišu locījumu piemēru. Tomēr terminu "metāla nogurums" tikai 1839. gadā ieviesa franču zinātnieks Žans Viktors Poncelets, kurš aprakstīja tērauda konstrukciju stiprības samazināšanos ciklisko spriegumu ietekmē.
Nedaudz vēlāk vācu inženieris Augusts Wöllers sniedza ieguldījumu metāla noguruma teorijā, kā arī ciklisku spriegumu pakļautu metāla konstrukciju projektēšanā, 1858.-1870. Gadā publicējot eksperimentu ar dzelzi un tēraudu atkārtotas spriedzes apstākļos. -kompresija. Viņa 1874. gada pētījumu rezultātus tabulu veidā grafiski parādīja vācu arhitekts Luiss Spangenbergs. Kopš tā laika iegūtās attiecības starp cikla sprieguma amplitūdām un ciklu skaitu pirms metāla konstrukcijas iznīcināšanas vizuālo attēlojumu sauc par Völler diagrammu.
Kopš tā laika metāla noguruma parādība ir saņēmusi skaidru definīciju kā metāla konstrukcijas bojājuma uzkrāšanās process mainīgu (parasti ciklisku) spriegumu ietekmē, kas izraisa struktūras īpašību, plaisu veidošanās tajā, to pakāpeniska attīstība un turpmāka materiāla iznīcināšana.
Metāla noguruma sekas
Progresējošs metāla nogurums var izraisīt metāla konstrukciju iznīcināšanu. Parasti tas notiek to darbības laikā (kad tiek veikta maksimālā mehānismu slodze), kas var izraisīt negadījumus un katastrofas, tostarp ar cilvēku upuriem. Dažu slavenāko incidentu piemēri:
- Versaļas dzelzceļa katastrofa 1842. gadā, kuras rezultātā gāja bojā 55 cilvēki (cēlonis bija lokomotīves ass noguruma lūzums).
- ātrgaitas elektrovilciena ICE avārija netālu no Eschede komūnas Vācijā 1998. gadā, kā rezultātā 101 cilvēks gāja bojā un 88 tika ievainoti (ar ātrumu 200 km / h vilcienā pārsprāga riteņa riepa).
- negadījums Sayano-Shushenskaya HES 2009. gadā (cēlonis bija noguruma bojājumi stacijas hidroelektrostacijas stiprināšanas vietās, ieskaitot turbīnas vāku).
Metāla noguruma novēršana
Metāla nogurumu parasti novērš, modificējot metāla konstrukcijas daļas, lai izvairītos no cikliskas slodzes, vai arī struktūrā izmantotos materiālus aizstājot ar mazāk nogurumam pakļautiem materiāliem. Arī ievērojamu struktūras izturības pieaugumu nodrošina dažas metālu ķīmiskās-termiskās apstrādes metodes (nitridēšana, nitrogarburēšana utt.). Vēl viena metāla noguruma novēršanas metode ir termiskā izsmidzināšana, kas uz materiāla virsmas rada spiedes spriegumu, kas palīdz aizsargāt metāla daļas no lūzumiem.
