El tudod képzelni azt a helyzetet, amikor repülés közben hirtelen letörik a gép orra?
2007-ben az Egyesült Államok Légierejének F-15 vadászgépén olyan izgalmas jelenet volt egy szimulált légicsata során. A baleset az amerikai F-15 vadászrepülőgépek nagyarányú leállását okozta, és a vizsgálati eredmények azt mutatták, hogy a balesetet a gépen lévő fémhúr kifáradása okozta.
Véletlenül 2002-ben egy Boeing 747-es utasszállító repülőgép, amely Tajvanról Hongkongba repült, szétesett és lezuhant a Penghu melletti vizekben, és a személyzet tagjait is beleértve összesen 225 ember halálát okozta. A későbbi vizsgálatok arra a következtetésre jutottak, hogy a repülőgép javított bőrén súlyos fémfáradási repedés keletkezett, aminek következtében a farok leesett, és végül a repülőgép szétesett a kabinban lévő nyomásvesztés miatt.
Ezt látva sok barát értetlenkedni fog: Az emberek elfáradnak, ha fáradtak, akkor hogyan fáradhat el a fém?
kép
Az F-15 vadászrepülőgép orrának és törzsének szétválasztása, valamint a pilóta kabinból való kilökésének folyamata
Az F-15 vadászgép orrának a törzstől való leválasztásának és a pilóta kabinból való kilökésének folyamata:
kép
F{0}} repülési balesetét a képen látható stringer fáradtsága okozta
Az élettapasztalat azt mutatja, hogy a drótot kézzel nagyon nehéz elszakítani, többszöri összehajtás esetén viszont könnyen eltörik.
Ez azt mutatja, hogy még ha az ismétlődően változó külső erő sokkal kisebb is, mint az az állandó erő, amely közvetlenül le tudja húzni a fémet, az fokozatosan gyengíti a mechanikai tulajdonságait, és végül tönkreteszi.
Ez a fémjelenség nagyon hasonlít a hosszan tartó munkavégzés alatt álló emberek fáradtságára, és a tudósok élénken "fémfáradtságnak" nevezik.
kép
Példa fémfáradásra
Bár sokan még soha nem hallottak a fémfáradtságról, széles körben ott lapul az emberek mindennapi életében, és gyakran okoz váratlan és súlyos baleseteket. Becslések szerint a mechanikai balesetek körülbelül 90 százaléka a fémek kifáradásával függ össze.
Miért fárad el a látszólag kemény fém?
keresés
Ahogy a mondás tartja, "az aranynak nincs színe, de a fehér jade-nek vannak apró hibái." A jelenleg használt fémek nem tökéletesek. A feldolgozás vagy használat során a fémeken mindig lesznek hibák, például szennyeződések vagy lyukak a belsejében, karcolások a felületen stb. Ezek a hibák gyakran csak mikron nagyságrendűek, amelyeket szabad szemmel nehéz megfigyelni. Ha állandó feszültséget alkalmaznak a fémre, nem hajlamosak a repedésre.
Ha azonban a külső erő ismétlődően változik, hol feszültség, hol nyomás, akkor az energia egy része hővé alakul és felhalmozódik a fém belsejében. Ha túllép egy bizonyos határt, a fém könnyen megszakítja az atomok közötti kémiai kötéseket a hibánál, ami szerkezeti károsodást okoz. reccsenés.
kép
▲Mikroszkóp alatt észlelt fémhibák és a fémfáradási repedési folyamat a hibákból kiindulva
Ha valaki túlfáradt, az gyakran betegséget vagy akár halált is okoz. Ha a fém elfárad, nagyobb károkat okoz, sőt csoportos áldozatokat is okoz.
A fent említett repülési baleseteken kívül a hajókat, vonatokat, hidakat, autókat stb. is gyakran fémfáradási katasztrófák okozzák. A második világháború alatt csaknem 1,000 fémfáradási baleset történt 5,000 teherhajón az Egyesült Államokban, és több mint 200 teherhajó teljesen üzemen kívül volt; 1998-ban Németországban egy nagy sebességgel közlekedő vonat kisiklott a kerékabroncsok fáradása és törése miatt, több mint 100 ember halálát okozva...
kép
▲ 1998-ban a német történelem legsúlyosabb vonatbalesetét okozta a kerékabroncs fáradásos törése
Mivel a fém kifáradása kis külső erők ismételt, hosszú távú hatásának eredménye, a fémnek alapvetően nincs nyilvánvaló képlékeny alakváltozása a repedés előtt, ezért gyakran nehéz előre észlelni a fém fáradását.
Tehetetlenek vagyunk a fémfáradással szemben?
A tudósok lankadatlan erőfeszítései révén számos módszer létezik a fémek fáradásának kimutatására. Az ultrahangos, infravörös, gamma-sugarak stb. mind fizikai vizsgálatot végezhetnek fémeken.
Japán tudósok egy speciális festéket is feltaláltak ólom-titanát porral keverve. Amikor a fémet megütik, áram fog átfolyni a fémfelületen lévő festékrétegen, és az áram nagysága a fém fáradási fokához kapcsolódik. Ennek mérésével A fémfáradási balesetek előfordulásának csökkentése érdekében a tudósok nagy erőfeszítéseket tettek a fémek előkészítésében és felhasználásában is.
Szinte minden gép, amellyel életünk során kapcsolatba kerülünk, ötvözetből készül, és ritkán használnak egyetlen fémet. Ennek az az oka, hogy az ötvözetben több anyag kitöltheti az egymás közötti réseket, hatékonyan javítva a fém fáradtságállóságát.
Fém alkatrészek feldolgozása és használata során a felület tisztán tartása és a korrozív környezettől távol tartása is hatékonyan csökkentheti a kifáradást.
A befolyásoló tényezők összetettsége miatt azonban még mindig lehetetlen teljesen elkerülni a fémek kifáradását, és a tudósoknak még hosszú út áll előttünk.
