Умората на металите е процес на постепенно натрупване на микроскопични повреди в металната конструкция под въздействието на външни фактори, които допълнително напредват към все по-големи. Това е често явление, което може да доведе до много катастрофални резултати.
Откриване и описание на явлението
Пионер на явлението е германският минен инженер Вилхелм Алберт, който през 1829 г. описва износването на метала въз основа на резултатите от експериментите си, като използва примера на многократни извивки на връзките на веригите на минноподемници на експериментална машина, която той е разработил. Терминът "умора на метала" обаче е въведен едва през 1839 г. от френския учен Жан-Виктор Понселе, който описва намаляването на якостта на стоманените конструкции под въздействието на циклични напрежения.
Малко по-късно немският инженер Август Вьолер допринася за теорията за умората на металите, както и за проектирането на метални конструкции, подложени на циклични напрежения, публикувайки през 1858-1870 г. резултатите от експерименти с желязо и стомана при условия на многократно опъване -компресия. Резултатите от изследванията му през 1874 г. са представени графично под формата на таблици от немския архитект Люис Спангенберг. Оттогава визуално представяне на получената връзка между амплитудите на напрежението на цикъла и броя на циклите преди разрушаването на металната конструкция се нарича диаграма на Völler.
Оттогава явлението метална умора получи своето ясно определение като процес на натрупване с течение на времето на повреда на метална конструкция под действието на редуващи се (обикновено циклични) напрежения, които водят до промяна в свойствата на конструкцията, образуване на пукнатини в него, тяхното прогресивно развитие и последващо унищожаване на материала.
Последици от металната умора
Прогресивната метална умора може да доведе до разрушаване на металните конструкции. Като правило това се случва по време на тяхната експлоатация (когато се извършва максималното натоварване на механизмите), което може да доведе до аварии и бедствия, включително с човешки жертви. Примери за някои от най-известните инциденти:
- железопътната катастрофа във Версай през 1842 г., в резултат на която загиват 55 души (причината е фрактура на умората на локомотивната ос).
- катастрофата на високоскоростния електрически влак ICE близо до комуна Ешеде в Германия през 1998 г., в резултат на което 101 души загинаха и 88 бяха ранени (при скорост от 200 км / ч гумата на колелото се спука във влака).
- авария на ВЕЦ Саяно-Шушенская през 2009 г. (причината е повреда от умора на точките за монтаж на хидроелектрическия блок на станцията, включително капака на турбината).
Предотвратяване на умората от метали
Умората от метал обикновено се предотвратява чрез модифициране на части от металната конструкция, за да се избегне циклично натоварване, или чрез заместване на използваните материали в конструкцията с по-малко податливи на умора материали. Също така, забележимо увеличаване на издръжливостта на конструкцията се осигурява от някои методи за химико-термична обработка на метали (азотиране, нитрокарбонизация и др.). Друг метод за предотвратяване на умората на метала е термичното пръскане, което създава натиск върху натиска върху повърхността на материала, което помага да се предпазят металните части от счупване.
