خستگی فلز ، فرآیند تجمع تدریجی خسارات میکروسکوپی در ساختار فلز تحت تأثیر عوامل خارجی است که بیشتر به عوامل بزرگتر و بزرگتر تبدیل می شوند. این یک اتفاق مکرر است که می تواند به نتایج بسیار فاجعه باری منجر شود.
کشف و توصیف پدیده
پیشگام این پدیده مهندس معدن آلمانی ویلهلم آلبرت بود که در سال 1829 سایش فلز را بر اساس نتایج آزمایشات خود با استفاده از مثال خم های مکرر پیوندهای زنجیرهای بالابرهای مین روی ماشین آزمایشی که ایجاد کرد ، توصیف کرد. با این حال ، اصطلاح "خستگی فلز" فقط در سال 1839 توسط دانشمند فرانسوی ژان ویکتور پونسلت ، که کاهش مقاومت سازه های فولادی تحت تأثیر تنش های چرخشی را توصیف کرد ، مطرح شد.
اندکی بعد ، مهندس آلمانی آگوست وولر در تئوری خستگی فلزات و همچنین طراحی سازه های فلزی تحت تنش های چرخشی سهیم شد و نتایج آزمایشات با آهن و فولاد را تحت شرایط کشش مکرر در سال 1858-1885 منتشر کرد. فشرده سازی نتایج تحقیقات وی در سال 1874 توسط لوئیس اسپانگنبرگ ، معمار آلمانی ، به صورت جداول به صورت جداول ارائه شد. از آن زمان ، نمایش تصویری از رابطه به دست آمده بین دامنه تنش چرخه و تعداد چرخه های قبل از تخریب ساختار فلزی ، نمودار Völler نامیده می شود.
از آن زمان ، پدیده خستگی فلز تعریف مشخص خود را به عنوان روند تجمع در طول زمان آسیب به یک سازه فلزی تحت اثر تنش های متناوب (معمولاً چرخه ای) دریافت کرده است ، که منجر به تغییر در خصوصیات سازه می شود ، ایجاد ترک در آن ، توسعه تدریجی آنها و تخریب بعدی مواد.
عواقب خستگی فلزات
خستگی فلزی پیشرونده می تواند منجر به تخریب سازه های فلزی شود. به طور معمول ، این امر در حین کار آنها اتفاق می افتد (هنگامی که حداکثر بار روی مکانیزم ها وارد می شود) ، که می تواند منجر به حوادث و بلایا ، از جمله با تلفات انسانی شود. نمونه هایی از معروف ترین حوادث:
- فاجعه راه آهن ورسای در سال 1842 ، که در نتیجه آن 55 نفر جان خود را از دست دادند (علت آن شکستگی خستگی در محور لوکوموتیو بود).
- سقوط قطار سریع الکتریکی ICE در نزدیکی کمون Eschede در آلمان در سال 1998 ، که در نتیجه آن 101 نفر کشته و 88 نفر زخمی شدند (با سرعت 200 کیلومتر در ساعت لاستیک چرخ در قطار ترکید).
- تصادف در نیروگاه برق سایانو-شوشنسکایا در سال 2009 (علت آن خسارت به نقاط نصب شده واحد برق آبی ایستگاه ، از جمله پوشش توربین بود).
پیشگیری از خستگی فلزات
خستگی فلز معمولاً با اصلاح قسمتهایی از سازه فلزی برای جلوگیری از بارگذاری چرخه ای یا جایگزینی مواد بکار رفته در سازه با مواد مستعد خستگی جلوگیری می شود. همچنین ، افزایش قابل توجهی در مقاومت سازه با برخی از روش های شیمیایی-حرارتی تصفیه فلزات (نیترید کردن ، نیتروکربوریزاسیون و غیره) فراهم می شود. روش دیگر برای جلوگیری از خستگی فلز ، پاشش حرارتی است که باعث ایجاد فشار فشاری بر روی سطح ماده می شود که به محافظت قطعات فلزی در برابر شکستگی کمک می کند.
