Kas kujutate ette olukorda, kus lennuki nina järsku lennu ajal ära murdub?
2007. aastal oli USA õhujõudude hävitajal F-15 nii põnev stseen simuleeritud õhulahingu ajal. Õnnetus põhjustas USA hävitajate F-15 ulatusliku maandamise ning uurimistulemused näitasid, et õnnetuse põhjustas lennukis olnud metallnööri väsimine.
Juhuslikult lagunes 2002. aastal Taiwanist Hongkongi lennanud reisilennuk Boeing 747 Penghu lähistel vetes laiali ja kukkus alla, hukkus kokku 225 inimest, sealhulgas meeskonnaliikmed. Hilisemates uuringutes jõuti järeldusele, et lennuki parandatud nahas tekkis tugev metallist väsimuspragu, mis põhjustas saba kukkumise ja lõpuks õhusõiduki lagunemise salongi rõhu kadumise tõttu.
Seda nähes on paljud sõbrad hämmingus: inimesed väsivad, kui nad on väsinud, kuidas saab siis metall väsida?
pilt
Hävituslennuki F-15 nina ja kere eraldamine ning piloodi salongist väljumise protsess
F-15 hävitaja nina eraldamine kerest ja piloodi salongist väljumine:
pilt
F{0}} lennuõnnetuse põhjustas pildil oleva stringeri väsimine
Elukogemus ütleb, et traati on käsitsi väga raske katki teha, kuid mitu korda voltides on see lihtne puruneda.
See näitab, et isegi kui korduvalt muutuv välisjõud on palju väiksem kui konstantne jõud, mis võib metalli otse maha tõmmata, nõrgendab see järk-järgult selle mehaanilisi omadusi ja lõpuks hävitab selle.
See metallinähtus on väga sarnane inimeste väsimusele pikaajalise töö all ja teadlased nimetavad seda elavalt "metalli väsimuseks".
pilt
Metalli väsimuse näide
Kuigi paljud inimesed pole metalli väsimusest kuulnudki, varitseb see inimeste igapäevaelus laialdaselt, põhjustades sageli ootamatuid ja tõsiseid õnnetusi. Hinnanguliselt on umbes 90 protsenti mehaanilistest õnnetustest seotud metalli väsimisega.
Miks pealtnäha kõva metall väsib?
otsing
Nagu öeldakse, "kullal pole värvi, kuid valgel jadeil on väikesed vead." Praegu kasutatavad metallid ei ole täiuslikud. Töötlemise või kasutamise ajal on metallidel alati mingid defektid, näiteks mustused või augud sees, kriimustused pinnal jne. Need defektid on sageli vaid mikronite suurusjärgus, mida on palja silmaga raske jälgida. Kui metallile rakendatakse pidevat pinget, ei teki neil pragusid.
Kui aga väline jõud muutub korduvalt, mõnikord on selleks pinge ja mõnikord surve, muundub osa energiast soojuseks ja koguneb metalli sisse. Kui see ületab teatud piiri, katkestab metall defekti juures kergesti keemilised sidemed aatomite vahel, mille tulemuseks on struktuurikahjustused. pragunemine.
pilt
▲ Mikroskoobi all täheldatud metallidefektid ja metalli väsimuspragunemise protsess alates defektidest
Kui inimene on üleväsinud, põhjustab see sageli haigusi või isegi surma. Kui metall on väsinud, toob see kaasa suuremat kahju ja põhjustab isegi grupikaotusi.
Lisaks eelpool mainitud lennuõnnetustele on laevade, rongide, sildade, autode jms põhjuseks sageli ka metalliväsimuse katastroof. Teise maailmasõja ajal juhtus USA-s 5,000 kaubalaevaga ligi 1,000 metalliväsimise õnnetust ja enam kui 200 kaubalaeva oli täielikult kasutusest väljas; 1998. aastal sõitis Saksamaal suurel kiirusel sõitnud rong väsimuse ja rattarehvide purunemise tõttu rööbastelt maha, hukkus üle 100 inimese...
pilt
▲ 1998. aastal põhjustas rattarehvi väsimusmurd Saksamaa ajaloo raskeima rongiõnnetuse
Kuna metalli väsimine on väikeste välisjõudude korduva pikaajalise toime tulemus, pole metallil enne pragunemist põhimõtteliselt ilmset plastilist deformatsiooni, mistõttu on metalli väsimust sageli raske eelnevalt tuvastada.
Kas me oleme metalliväsimuse vastu abitud?
Teadlaste lakkamatute jõupingutuste tulemusena on metallide väsimuse tuvastamiseks palju meetodeid. Ultraheli, infrapuna, gammakiired jne võivad metallide füüsilist läbivaatust teha.
Jaapani teadlased leiutasid ka spetsiaalse värvi, mis on segatud pliititanaadi pulbriga. Metalli löömisel voolab vool läbi metallpinna värvikile ja voolu suurus on seotud metalli väsimusastmega. Seda mõõtes Selleks, et vähendada metallide väsimusavariide esinemist, on teadlased teinud suuri pingutusi ka metallide valmistamisel ja kasutamisel.
Peaaegu kõik masinad, millega me elus kokku puutume, on valmistatud sulamitest ja harva kasutatakse ühte metalli. Selle põhjuseks on asjaolu, et mitmed sulamis sisalduvad ained võivad täita üksteisevahelisi tühimikke, parandades tõhusalt metalli vastupidavust väsimusele.
Metallosade töötlemisel ja kasutamisel võib pinna puhtana ja söövitavast keskkonnast eemal hoidmine samuti tõhusalt vähendada väsimuse teket.
Mõjutegurite keerukuse tõttu on aga metallide väsimist siiski võimatu täielikult vältida ja teadlastel on veel palju käia.
