ความล้าของโลหะเป็นกระบวนการของการสะสมความเสียหายระดับจุลภาคในโครงสร้างโลหะทีละน้อยภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอก ซึ่งจะพัฒนาไปสู่ความเสียหายที่ใหญ่ขึ้นและใหญ่ขึ้น นี่เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งที่สามารถนำไปสู่ผลลัพธ์ที่หายนะอย่างมาก
การตรวจจับและคำอธิบายของปรากฏการณ์
ผู้บุกเบิกปรากฏการณ์นี้คือวิลเฮล์ม อัลเบิร์ต วิศวกรเหมืองแร่ชาวเยอรมัน ซึ่งในปี ค.ศ. 1829 ได้บรรยายถึงการสึกหรอของโลหะโดยพิจารณาจากผลการทดลองของเขาโดยใช้ตัวอย่างการโค้งงอซ้ำๆ ของการเชื่อมโยงโซ่ของรอกของฉันบนเครื่องทดลองที่เขาพัฒนาขึ้น อย่างไรก็ตาม คำว่า "ความล้าของโลหะ" ถูกนำมาใช้ในปี พ.ศ. 2382 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ฌอง-วิคเตอร์ ปองเซเลต์ ซึ่งอธิบายถึงการลดลงของความแข็งแรงของโครงสร้างเหล็กภายใต้อิทธิพลของความเค้นแบบวัฏจักร
ไม่นานนักวิศวกรชาวเยอรมัน August Wöllerได้มีส่วนร่วมในทฤษฎีความล้าของโลหะเช่นเดียวกับการออกแบบโครงสร้างโลหะภายใต้ความเค้นแบบวัฏจักรเผยแพร่ในปี พ.ศ. 2401-2413 ผลการทดลองกับเหล็กและเหล็กกล้าภายใต้สภาวะของความตึงเครียดซ้ำ ๆ - การบีบอัด ผลการวิจัยของเขาในปี พ.ศ. 2417 ถูกนำเสนอในรูปแบบกราฟิกในรูปแบบของตารางโดยสถาปนิกชาวเยอรมัน Lewis Spangenberg ตั้งแต่นั้นมา การแสดงภาพความสัมพันธ์ที่ได้รับระหว่างแอมพลิจูดของความเค้นของวงจรและจำนวนรอบก่อนการทำลายโครงสร้างโลหะจะเรียกว่าแผนภาพโวลเลอร์
ตั้งแต่นั้นมา ปรากฏการณ์ของความล้าของโลหะก็ได้รับการนิยามที่ชัดเจนว่าเป็นกระบวนการสะสมในช่วงเวลาที่เกิดความเสียหายต่อโครงสร้างโลหะภายใต้การกระทำของความเค้นแบบสลับ (โดยปกติเป็นวัฏจักร) ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของโครงสร้าง การก่อตัวของรอยแตกในนั้นการพัฒนาที่ก้าวหน้าและการทำลายวัสดุในภายหลัง
ผลที่ตามมาของความล้าของโลหะ
ความล้าของโลหะที่ก้าวหน้าสามารถนำไปสู่การทำลายโครงสร้างโลหะ ตามกฎแล้วสิ่งนี้จะเกิดขึ้นระหว่างการทำงาน (เมื่อมีการใช้งานกลไกสูงสุด) ซึ่งอาจนำไปสู่อุบัติเหตุและภัยพิบัติรวมถึงการบาดเจ็บล้มตายของมนุษย์ ตัวอย่างเหตุการณ์ที่มีชื่อเสียงที่สุดบางส่วน:
- โศกนาฏกรรมทางรถไฟแวร์ซายในปี พ.ศ. 2385 ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต 55 ราย (สาเหตุมาจากความล้าของแกนรถจักร)
- อุบัติเหตุรถไฟความเร็วสูง ICE ใกล้ชุมชน Eschede ในเยอรมนีในปี 2541 ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต 101 รายและบาดเจ็บ 88 ราย (ด้วยความเร็ว 200 กม. / ชม. ยางล้อระเบิดบนรถไฟ)
- อุบัติเหตุที่ Sayano-Shushenskaya HPP ในปี 2552 (สาเหตุคือความเสียหายเมื่อยล้ากับจุดยึดของหน่วยไฟฟ้าพลังน้ำของสถานีรวมถึงฝาครอบกังหัน)
การป้องกันความล้าของโลหะ
โดยปกติแล้วจะป้องกันความล้าของโลหะได้โดยการปรับเปลี่ยนชิ้นส่วนของโครงสร้างโลหะเพื่อหลีกเลี่ยงการโหลดแบบเป็นวงกลม หรือโดยการเปลี่ยนวัสดุที่ใช้ในโครงสร้างด้วยวัสดุที่มีแนวโน้มว่าจะล้าน้อยลง นอกจากนี้ ความทนทานของโครงสร้างที่เพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดยังมีให้โดยวิธีการบางอย่างของการบำบัดด้วยความร้อนด้วยสารเคมีของโลหะ (ไนไตรดิง ไนโตรคาร์บูไรซิ่ง ฯลฯ) อีกวิธีหนึ่งในการป้องกันความล้าของโลหะคือการพ่นด้วยความร้อน ซึ่งจะสร้างแรงกดทับบนพื้นผิวของวัสดุ ซึ่งช่วยป้องกันชิ้นส่วนโลหะจากการแตกหัก