Us imagineu la situació en què el morro de l'avió es trenca sobtadament durant el vol?
El 2007, un avió de caça F-15 de la Força Aèria dels EUA va tenir una escena tan emocionant durant una batalla aèria simulada. L'accident va provocar una posada a terra a gran escala dels avions de caça F-15 dels Estats Units, i els resultats de la investigació van mostrar que l'accident va ser causat per la fatiga d'un cordó de metall a l'avió.
Casualment, l'any 2002, un avió de passatgers Boeing 747 que volia de Taiwan a Hong Kong es va desintegrar i es va estavellar a les aigües prop de Penghu, i va matar un total de 225 persones, inclosos els membres de la tripulació. Les investigacions posteriors van concloure que es va produir un esquerdament greu per fatiga metàl·lica en una pell reparada de l'aeronau, fet que va provocar la caiguda de la cua i, finalment, la desintegració de l'avió a causa de la pèrdua de pressió a la cabina.
En veure això, molts amics quedaran desconcertats: la gent es cansarà quan estigui cansada, així que com es pot cansar el metall?
imatge
Separació del morro i del fuselatge de l'avió de caça F-15 i procés d'expulsió del pilot fora de la cabina
El procés de separar el morro del caça F-15 del fuselatge i expulsar el pilot fora de la cabina:
imatge
L'accident de vol de F-15 va ser causat per la fatiga del larguer de la imatge
L'experiència de la vida ens diu que és molt difícil trencar el cable amb la mà, però és fàcil de trencar si es doblega diverses vegades.
Això demostra que fins i tot si la força externa que canvia repetidament és molt més petita que la força constant que pot treure directament el metall, debilitarà gradualment les seves propietats mecàniques i, finalment, la destruirà.
Aquest fenomen del metall és molt semblant a la fatiga de les persones que treballen a llarg termini, i els científics l'anomenen clarament "fatiga del metall".
imatge
Exemple de fatiga metàl·lica
Tot i que molta gent no ha sentit mai a parlar de la fatiga metàl·lica, s'amaga àmpliament a la vida diària de les persones, sovint causant accidents inesperats i greus. S'estima que al voltant del 90 per cent dels accidents mecànics estan relacionats amb la fatiga metàl·lica.
Per què es fatiga el metall aparentment dur?
cerca
Com diu la dita, "l'or no té color, però el jade blanc té petits defectes". Els metalls que fem servir actualment no són perfectes. Durant el processament o ús, els metalls sempre tindran alguns defectes, com impureses o forats a l'interior, rascades a la superfície, etc. Aquests defectes solen ser només de l'ordre de les micres, que són difícils d'observar a ull nu. Si s'aplica una tensió constant al metall, no són propensos a esquerdes.
Tanmateix, si la força externa canvia repetidament, de vegades és tensió i de vegades és pressió, una part de l'energia es convertirà en calor i s'acumularà a l'interior del metall. Una vegada que supera un cert límit, el metall trencarà fàcilment els enllaços químics entre els àtoms del defecte, donant lloc a danys estructurals. esquerdant.
imatge
▲ Defectes metàl·lics observats al microscopi i procés d'esquerdament per fatiga metàl·lica a partir dels defectes
Si una persona està cansada, sovint causarà malalties o fins i tot la mort. Si el metall està cansat, provocarà més danys i fins i tot causarà baixes en grup.
A més dels accidents de vol esmentats anteriorment, els vaixells, trens, ponts, cotxes, etc. també són causats sovint per desastres per fatiga metàl·lica. Durant la Segona Guerra Mundial, es va produir gairebé 1000 accident de fatiga metàl·lica en 5,000 vaixells de càrrega als Estats Units i més de 200 vaixells de càrrega estaven completament fora de servei; el 1998, un tren que viatjava a gran velocitat a Alemanya va descarrilar a causa de la fatiga i la fractura dels pneumàtics de les rodes, i va matar més de 100 persones...
imatge
▲ El 1998, l'accident de tren més greu de la història d'Alemanya va ser causat per la fractura per fatiga del pneumàtic de la roda
Com que la fatiga del metall és el resultat de l'acció repetida a llarg termini de petites forces externes, el metall bàsicament no té una deformació plàstica evident abans de trencar-se, de manera que sovint és difícil detectar la fatiga del metall amb antelació.
Estem indefensos davant la fatiga dels metalls?
A través dels esforços incessants dels científics, hi ha molts mètodes per detectar la fatiga dels metalls. Els raigs ultrasònics, infrarojos, gamma, etc. poden realitzar un examen físic sobre metalls.
Els científics japonesos també van inventar una pintura especial barrejada amb pols de titanat de plom. Quan es colpeja el metall, un corrent fluirà a través de la pel·lícula de pintura a la superfície metàl·lica i la magnitud del corrent està relacionada amb el grau de fatiga del metall. Mitjançant aquesta mesura Per tal de reduir l'ocurrència d'accidents per fatiga dels metalls, els científics també han fet grans esforços en la preparació i l'ús de metalls.
Gairebé totes les màquines amb les que entrem en contacte en la vida estan fetes d'aliatges i poques vegades utilitzen un sol metall. Això es deu al fet que diverses substàncies de l'aliatge poden omplir els buits entre si, millorant eficaçment la capacitat del metall per resistir la fatiga.
Quan es processen i s'utilitzen peces metàl·liques, mantenir la superfície neta i allunyada d'entorns corrosius també pot reduir eficaçment l'aparició de fatiga.
Tanmateix, a causa de la complexitat dels factors que influeixen, encara és impossible evitar completament la fatiga dels metalls i els científics encara tenen un llarg camí per recórrer.
