Умората от метал: какво е това и как може да се съпротивлява?

Много често причината за неуспеха на различни техники е умората от метал. И това може да се случи не само след продължителна работа, но и в самото начало на експлоатацията на оборудването или автомобила. Причината за това е периодичното динамично натоварване, претърпяно от даден монтаж или част не само по време на изпълнението на основната му функция, но и по време на производствения процес. В резултат на това материалът започва да се разпада, дори ако стойността на напрежението не е достигнала стойността крайната сила.

Всъщност умората е промяна в основата свойства на метала (механични и физически) под влияние на циклични напрежения и деформации. Това води до структурни промени в материала, настъпващи на макро и микро нива, които до голяма степен се определят от първоначалните свойства и състоянието за производството на частта.

За да се характеризира склонността на метала към този вид унищожение, се използва термин като границата на издръжливост. Този параметър е цифрово равен на стойността на максималното напрежение, което даден материал може да устои на 10 000 000 или повече цикъла, т.е. за определено време на зареждане.

Умората на метала не се появява за миг и това е основната му опасност. Отнема известно време, за да се направят необходимите промени в материала, които най-вероятно няма да се появят външно. Тяхната природа до голяма степен определя първоначалните свойства на метала, напрежението, натоварването и влиянието на външната среда. До известна степен всички възникващи явления са обратими. Въпреки това, с течение на времето, устойчивостта на унищожение постепенно започва да намалява и се появяват така наречените уморителни щети.

В първия етап метал умората започва да се изпълнява най-структурно ниво, когато границите на зърното и други компоненти на микропукнатини започнат да се появяват, което е в последващо зареждане дизайн превръща в macrocracks. Това от своя страна се превръща в основна причина за структурна повреда крайния елемент в процеса или пробата по време на механични изпитания.

Най-ясно крива умора на метала характеризира със същото име, който отразява съответната връзка между броя на циклите с опит от етапа на проба и щетите, като се започне от момента на възникване на пукнатини и завършва с окончателното унищожаване на предмета на разследване. Като се има предвид, че умора явления първоначално се появяват в области от структурните несъвършенства, разпределението на които е вероятностен характер, както и характеристиките на умора се подчиняват на същите закони. Тестовете се провеждат най-често върху въртящ се образец, на който се прилага постоянно натоварване в огъване.

Умората на метала до голяма степен определя условията на работа на даден дизайн. Наличието на активна среда и достатъчно висока температура може значително да ускори отрицателните процеси, протичащи в материала. Резистентността на материала се намалява значително в присъствието на различни структурни нехомогенности, наличието на неметални включвания, неравномерно разпределение на сплавните елементи, а също и с недостатъчна повърхностна чистота. За да се предотврати това, е възможно да се пристъпи към различни повърхностни обработки, които могат да създадат остатъчно натиск в горния слой на материала. Най-често за тази цел се извършва дифузионно насищане, втвърдяване или охлаждане на повърхността се извършва по различни начини, например чрез лазерно втвърдяване.