Metal yorgunluğu, dış etkenlerin etkisi altında metal yapıda mikroskobik hasarların kademeli olarak birikmesi ve daha büyük ve daha büyük olanlara ilerleme sürecidir. Bu, çok feci sonuçlara yol açabilecek sık görülen bir durumdur.
Fenomenin tespiti ve açıklaması
Bu fenomenin öncüsü, 1829'da, geliştirdiği bir deney makinesinde maden vinçlerinin zincirlerinin bağlantılarının tekrarlanan bükülmelerini kullanarak deneylerinin sonuçlarına dayanarak metal aşınmasını tanımlayan Alman maden mühendisi Wilhelm Albert'ti. Bununla birlikte, "metal yorgunluğu" terimi, yalnızca 1839'da, döngüsel gerilmelerin etkisi altında çelik yapıların mukavemetindeki azalmayı tanımlayan Fransız bilim adamı Jean-Victor Poncelet tarafından tanıtıldı.
Kısa bir süre sonra, Alman mühendis August Wöller, 1858-1870'te tekrarlanan gerilim koşulları altında demir ve çelikle yapılan deneylerin sonuçlarını yayınlayarak, metal yorgunluğu teorisine ve döngüsel gerilmelere maruz kalan metal yapıların tasarımına katkıda bulundu. -sıkıştırma. 1874'teki araştırmasının sonuçları, Alman mimar Lewis Spangenberg tarafından tablolar şeklinde grafiksel olarak sunuldu. O zamandan beri, döngü geriliminin genlikleri ile metal yapının yok edilmesinden önceki döngü sayısı arasında elde edilen ilişkinin görsel bir temsili Völler diyagramı olarak adlandırılır.
O zamandan beri, metal yorgunluğu olgusu, yapının özelliklerinde bir değişikliğe yol açan, alternatif (genellikle döngüsel) streslerin etkisi altında bir metal yapıya verilen hasarın zamanla birikmesi süreci olarak açık tanımını almıştır. içindeki çatlakların oluşumu, aşamalı gelişimi ve daha sonra malzemenin imhası.
Metal yorgunluğunun sonuçları
Aşamalı metal yorgunluğu, metal yapıların tahrip olmasına neden olabilir. Kural olarak, bu, operasyonları sırasında (mekanizmalar üzerindeki maksimum yük yapıldığında), insan kayıpları da dahil olmak üzere kazalara ve felaketlere yol açabilecek şekilde gerçekleşir. En ünlü olaylardan bazılarına örnekler:
- 1842'deki Versailles demiryolu felaketi, bunun sonucunda 55 kişi öldü (nedeni lokomotif ekseninin yorulma kırılmasıydı).
- 1998 yılında Almanya'daki Eschede komünü yakınında yüksek hızlı elektrikli tren ICE'nin çökmesi sonucu 101 kişi öldü ve 88 kişi yaralandı (200 km / s hızda tekerlek lastiği trende patladı).
- 2009 yılında Sayano-Shushenskaya HES'inde bir kaza (nedeni, türbin kapağı dahil olmak üzere istasyonun hidroelektrik ünitesinin montaj noktalarında yorulma hasarıydı).
Metal yorgunluğu önleme
Metal yorgunluğu genellikle, döngüsel yüklemeyi önlemek için metal yapının parçalarının değiştirilmesiyle veya yapıda kullanılan malzemelerin yorulmaya daha az eğilimli malzemelerle değiştirilmesiyle önlenir. Ayrıca, metallerin bazı kimyasal-termal işlem yöntemleri (nitrürleme, nitrokarbürleme vb.) Yapının dayanıklılığında gözle görülür bir artış sağlanır. Metal yorgunluğunu önlemenin bir başka yöntemi de, metal parçaların kırılmaya karşı korunmasına yardımcı olan, malzemenin yüzeyinde bir sıkıştırma gerilimi oluşturan termal püskürtmedir.
