Втома металу. Що це?

Втома металу – ослаблений стан, що виникає в металевих деталях машин, транспортних засобів або конструкцій, які піддаються напруженням або навантаженням, що в кінцевому підсумку призводить до руйнування під напругою.

Хоча цей термін походить від 19-го століття, і хоча тоді й в першій половині 20-го століття було проведено значне спостереження за цим явищем, тільки завдяки вражаючому руйнуванню кабіни під тиском на британських лайнерах «Comet» в 1954 році він отримав широку інженерну увагу.

У 1970-х роках багато ще потрібно було дізнатися про втому металу, але емпіричні методи виявилися ефективними у його подоланні. Були розроблені стійкі до втоми метали, і їх робочі характеристики були поліпшені шляхом обробки поверхні, в той час, як втомна напруга були значно знижені в літаках та в інших застосуваннях, завдяки розробці, щоб уникнути концентрації напружень. Масштабні випробування дослідних зразків і нові методи випробувань, в тому числі металургійний мікроскоп, також були використані.

Втома в техніці – це прояв прогресуючого руйнування у твердому тілі при циклічному навантаженні, як у випадку металевої смуги, яка розривається після багаторазового вигину назад і вперед. Втомне руйнування починається з одного або декількох тріщин на поверхні, які поширюються всередину в ході багаторазового докладання зусиль, поки раптово не відбудеться повний розрив, коли маленька зачеплена частина занадто слабка, щоб витримати навантаження. Конструкційні та машинні деталі, схильні до вібрації та іншим циклічним навантаженням, повинні бути спроектовані так, щоб уникнути втомного руйнування.

Термін «утомлююча конструкція» є неправильним, що означає оцінку чинної конструкції на предмет ймовірності втомного руйнування. Можливість виходу з ладу через втому металу є лише одним з факторів, які необхідно враховувати при проектуванні інженерного компонента або конструкції. Зазвичай утомлююча поведінка перевіряється тільки після прийняття базових проектних рішень. Є багато успішних структур, які були розроблені без будь-якої особливої уваги до можливості втомного руйнування. Оцінка втоми іноді показує, що первісний дизайн повинен бути змінений, щоб гарантувати, що продукт працює так, як потрібно для його передбачуваного терміну служби.

За останні півтора століття було багато вивчено про проблему втоми металу. З нечастих катастрофічних втомних руйнувань металів у конструкціях та деталях можна стверджувати, що проблема більш не є серйозною. Зазвичай можна знайти чіткі пояснення основних збоїв, у тому числі людські помилки. Проте, невеликі втомні руйнування металу, часто не розпізнаються, якщо тільки фахівець з втоми їх не помічає, є звичайною і дорогою неприємністю. Загальне розуміння небезпек втоми металу значно зросло. За великим рахунком проблема може бути стримана, якщо не вирішена, але ціна – вічна пильність.

Як виявити втому металу?

Всі метали в кінцевому підсумку деформуються, особливо коли вони відчувають великі навантаження, як при польоті літака. Ця деформація називається металевою напругою або втомою і є важливою частиною технічного обслуговування.

Ось кілька способів, за допомогою яких фахівці повинні визначати втому металу:

Візуальний огляд: сьогодні методи визначення втоми металу є набагато складнішими та неруйнівними здебільшого. Проте, візуальний огляд все ще може бути одним з інструментів для виявлення тріщин або інших розривів металу.

Слуховий огляд: часто стукіт може підказати, що втома металу на горизонті. Однак потрібен проникливий і досвідчений фахівець, щоб виявити потенційну проблему таким чином.

Ультразвук: дуже високі частоти можуть бути використані для виявлення тріщин всередині матеріалів. Цей метод є неруйнівним методом діагностики металу, який отримав свій початок у медичній сфері.

Радіологія: рентгенівські промені та інші види рентгенографії можуть бути використані для виявлення підповерхневих тріщин, не завдаючи шкоди. Використовуючи цей неруйнівний метод, радіограф міг би утримувати слабке джерело випромінювання, прикріплений до полюса, протягом всього часу дії на частини випробуваної площини.

Видимі барвники: цей метод використовує флуоресцентні барвники для виявлення поверхневих тріщин.

Магнітні порошки: нарешті, цей метод працює тільки на деталях на основі заліза.


Деталь велосипедного колеса (маточина), до якої кріпляться спиці.

Наша компанія «Стіллар» пропонує високоякісний металопрокат за вигідними цінами в Києві. Можлива доставка по всій Україні. Також зручний сервіс для Вас: різання металу газом, відрізним кругом, гільйотиною та плазмова різка на верстатах з ЧПУ. Запрошуємо Вас до співпраці.

Українська