Metaltræthed er processen med gradvis ophobning af mikroskopiske skader i metalstrukturen under påvirkning af eksterne faktorer, som yderligere udvikler sig til større og større. Dette er en hyppig begivenhed, der kan føre til meget katastrofale resultater.
Opdagelse og beskrivelse af fænomenet
Fænomenets pioner var den tyske minedriftstekniker Wilhelm Albert, som i 1829 beskrev slid af metal baseret på resultaterne af hans eksperimenter ved hjælp af eksemplet med gentagne bøjninger af leddene i mine hejsekæder på en eksperimentel maskine, han udviklede. Imidlertid blev udtrykket "metal træthed" først introduceret i 1839 af den franske videnskabsmand Jean-Victor Poncelet, der beskrev faldet i stålkonstruktionsstyrken under indflydelse af cykliske belastninger.
Lidt senere bidrog den tyske ingeniør August Wöller til teorien om metaludmattelse såvel som designet af metalstrukturer udsat for cykliske belastninger og offentliggjorde i 1858-1870 resultaterne af eksperimenter med jern og stål under gentagne spændingsbetingelser -kompression. Resultaterne af hans forskning i 1874 blev vist grafisk i form af tabeller af den tyske arkitekt Lewis Spangenberg. Siden da kaldes en visuel repræsentation af det opnåede forhold mellem amplituden af cyklusstress og antallet af cyklusser før ødelæggelsen af metalstrukturen Völler-diagrammet.
Siden da har fænomenet metaludmattelse fået sin klare definition som akkumuleringsprocessen over tid med beskadigelse af en metalstruktur under påvirkning af skiftende (normalt cykliske) belastninger, hvilket fører til en ændring i strukturens egenskaber, dannelse af revner i det, deres progressive udvikling og efterfølgende ødelæggelse af materialet.
Konsekvenser af metal træthed
Progressiv metaludmattelse kan føre til ødelæggelse af metalstrukturer. Som regel sker dette under deres drift (når den maksimale belastning på mekanismerne udføres), hvilket kan føre til ulykker og katastrofer, herunder med menneskelige tab. Eksempler på nogle af de mest berømte hændelser:
- jernbanekatastrofen i Versailles i 1842, hvoraf 55 mennesker døde (årsagen var en træthedsbrud på lokomotivaksen).
- styrtet med det elektriske højhastighedstog ICE nær Eschede-kommunen i Tyskland i 1998, hvoraf 101 mennesker døde og 88 blev såret (med en hastighed på 200 km / t brast hjuldækket på toget).
- en ulykke ved Sayano-Shushenskaya HPP i 2009 (årsagen var træthedsskader på monteringspunkterne på stationens vandkraftenhed inklusive turbinedækslet).
Forebyggelse af metal træthed
Metaludmattelse forhindres normalt ved at ændre dele af metalstrukturen for at undgå cyklisk belastning eller ved at erstatte de materialer, der er anvendt i strukturen, med mindre træthedsudsatte materialer. En mærkbar stigning i strukturens udholdenhed tilvejebringes også ved nogle metoder til kemisk-termisk behandling af metaller (nitridering, nitrocarburisering osv.). En anden metode til at forhindre metaludmattelse er termisk sprøjtning, som skaber en trykbelastning på overfladen af materialet, som hjælper med at beskytte metaldele mod brud.
