Усталость металла – ослабленное состояние, вызываемое в металлических деталях машин, транспортных средств или конструкций, которые подвергаются напряжениям или нагрузкам, что в конечном итоге приводит к разрушению под напряжением.
Хотя этот термин восходит к 19-му веку, и хотя тогда и в первой половине 20-го века было проведено значительное наблюдение за этим явлением, только благодаря впечатляющему разрушению кабины под давлением на британских лайнерах «Comet» в 1954 году он получил широкое инженерное внимание.
В 1970-х годах многое еще предстояло узнать об усталости металла, но эмпирические методы оказались эффективными в его преодолении. Были разработаны устойчивые к усталости металлы, и их рабочие характеристики были улучшены за счет обработки поверхности, в то время, как усталостные напряжения были значительно снижены в самолетах и в других применениях, благодаря разработке, чтобы избежать концентрации напряжений. Масштабные испытания опытных образцов и новые методы испытаний, в том числе металлургический микроскоп, также были использованы.
Усталость в технике – это проявление прогрессирующего разрушения в твердом теле при циклической нагрузке, как в случае металлической полосы, которая разрывается после многократного изгиба назад и вперед. Усталостное разрушение начинается с одной или нескольких трещин на поверхности, которые распространяются внутрь в ходе многократного приложения усилий, пока внезапно не произойдет полный разрыв, когда маленькая незатронутая часть слишком слаба, чтобы выдержать нагрузку. Конструкционные и машинные детали, подверженные вибрации и другим циклическим нагрузкам, должны быть спроектированы так, чтобы избежать усталостного разрушения.
Термин «усталостная конструкция» является неправильным, что означает оценку существующей конструкции на предмет вероятности усталостного разрушения. Возможность выхода из строя из-за усталости металла является лишь одним из факторов, которые необходимо учитывать при проектировании инженерного компонента или конструкции. Обычно усталостное поведение проверяется только после принятия базовых проектных решений. Есть много успешных структур, которые были разработаны без какого-либо особого внимания к возможности усталостного разрушения. Оценка усталости иногда показывает, что первоначальный дизайн должен быть изменен, чтобы гарантировать, что продукт работает так, как требуется для его предполагаемого срока службы.
За последние полтора столетия было много изучено о проблеме усталости металла. Из нечастых катастрофических усталостных разрушений металлов в конструкциях и деталях можно утверждать, что проблема более не является серьезной. Обычно можно найти четкие объяснения основных сбоев, в том числе человеческие ошибки. Тем не менее, небольшие усталостные разрушения металла, часто не распознаваемые, если только специалист по усталости их не замечает, представляют собой обычную и дорогостоящую неприятность. Общее понимание опасностей усталости металла значительно возросло. По большому счету проблема может быть сдержана, если не решена, но цена – вечная бдительность.
Как обнаружить усталость металла?
Все металлы в конечном итоге деформируются, особенно когда они испытывают большие нагрузки, как при полёте самолёта. Эта деформация называется металлическим напряжением или усталостью и является важной частью технического обслуживания.
Вот несколько способов, с помощью которых специалисты должны определять усталость металла:
Визуальный осмотр: сегодня методы определения усталости металла являются гораздо более сложными и неразрушающими по большей части. Тем не менее, визуальный осмотр все еще может быть одним из инструментов для обнаружения трещин или других разрывов металла.
Слуховой осмотр: часто стук может дать подсказку, что усталость металла на горизонте. Однако требуется проницательный и опытный специалист, чтобы обнаружить потенциальную проблему таким образом.
Ультразвук: очень высокие частоты могут быть использованы для обнаружения трещин внутри материалов. Этот метод является неразрушающим методом диагностики металла, который получил свое начало в медицинской сфере.
Радиология: рентгеновские лучи и другие виды рентгенографии могут быть использованы для обнаружения подповерхностных трещин, не причиняя вреда. Используя этот неразрушающий метод, радиограф мог бы удерживать слабый источник излучения, прикрепленный к полюсу, в течение всего времени воздействия на части испытуемой плоскости.
Видимые красители: этот метод использует флуоресцентные красители для обнаружения поверхностных трещин.
Магнитные порошки: наконец, этот метод работает только на деталях на основе железа.
Наша компания «Стиллар» предлагает высококачественный металлопрокат по выгодным ценам в Киеве. Возможна доставка по всей Украине. Также удобный сервис для Вас: резка металла газом, отрезным кругом, гильотиной и плазменная резка на станках с ЧПУ. Приглашаем Вас к сотрудничеству.