Utrujenost iz kovine: kaj je to in kako se lahko upreti?

Zelo pogosto vzrok neuspeha različnih tehnik je metalska utrujenost. In to se lahko zgodi ne le po dolgotrajni operaciji, temveč tudi na samem začetku delovanja opreme ali avtomobila. Razlog za to je periodična dinamična obremenitev, ki jo doživlja določena sestava ali del, ne samo med izvajanjem njegove glavne funkcije, temveč tudi med proizvodnim procesom. Posledično se material začne porušiti, tudi če vrednost napetosti ne doseže vrednosti končna moč.

Dejansko je utrujenost sprememba osnovnega lastnosti kovin (mehanske in fizično) pod vplivom cikličnih napetosti in deformacij. To povzroča strukturne spremembe v materialu, ki se pojavlja na makro in mikro ravni, kar v veliki meri določajo začetne lastnosti in pogoj za izdelavo dela.

Za označevanje nagnjenosti kovine k tej vrsti uničenja se uporablja izraz, kot je meja vzdržljivosti. Ta parameter je numerično enak vrednosti največje napetosti, ki jo material lahko upira za 10.000.000 ali več ciklov, to je za določen čas nalaganja.

Utrujenost kovine se ne pojavi takoj in to je njegova glavna nevarnost. Potrebno je nekaj časa, da bi v gradivu naredili potrebne spremembe, ki se najverjetneje ne bodo pojavile navzven. Njihova narava v veliki meri določa začetne lastnosti kovine, stresno stanje, nakladalno singularnost in vpliv zunanjega okolja. Do določene točke so vsi pojavi, ki se pojavijo, reverzibilni. Vendar se sčasoma odpornost na uničenje postopoma začne zmanjševati in se pojavi tako imenovana škoda zaradi utrujenosti.

V prvi fazi se kovinska utrujenost začne pojavljati na strukturnem nivoju, ko se mikroskopi začnejo pojavljati ob mejah zrn in drugih komponent, ki ob naknadni vstavitvi strukture postanejo makrocrak. To pa postane glavni vzrok za končno uničenje konstrukcijskega elementa med delom ali vzorcem med mehanskim preizkušanjem.

Najbolj jasno kovine utrujenost krivulja označuje isto ime, ki odraža ustrezno razmerje med številom ciklov z faza vzorca in škodo, začenši od trenutka nastanka razpok in konča s končnim uničenja predmeta preiskave izkušenih. Glede na to, da je utrujenost pojavi sprva na področju strukturnih nepopolnosti, distribucija, ki je verjetnostne narave in značilnosti utrujanja veljajo isti zakoni. Preizkusi se najpogosteje izvajajo na rotirajočem vzorcu, na katerega se uporablja konstantna upogibna obremenitev.

Utrujenost kovine v veliki meri določa pogoje delovanja določenega modela. Prisotnost aktivnega medija in dovolj visoke temperature lahko močno pospešijo negativne postopke, ki se pojavljajo v materialu. Odpornost materiala se bistveno zmanjša v prisotnosti različnih strukturnih nehomogenosti, prisotnosti nekovinskih vključkov, neenakomerne porazdelitve legirnih elementov in tudi z nezadostno površinsko čistostjo. Da bi to preprečili, je mogoče uporabiti različna površinska obdelava, ki lahko v zgornjem sloju materiala ustvari preostale tlačne napetosti. V ta namen najpogosteje opravimo difuzijsko nasičenje, kaljenje ali površinsko gašenje se izvaja na različne načine, na primer z lasersko utrjevanjem.