منظور از خستگی فلز چیست؟

خستگی فلز از جمله خطرناک‌ترین انواع آسیب‌های فلزی می‌باشد. فشارهای کششی، ضربه‌ای و برشی بیش از حد از عوامل آسیب زننده به فلز هستند، اما خستگی فلز اتفاقی است که در بسیاری از فلزات رخ می‌دهد، بدون اینکه کسی متوجه شود! برای این که بدانید خستگی فلز چیست و چگونه می‌توان از آن جلوگیری کرد، در این مقاله با ما همراه باشید.

خستگی فلز چیست؟

منظور از خستگی فلز، زمانی‌ است که قطعات فلزی به علت تنش‌های مکرر ضعیف می‌شوند. خستگی فلز در سه مرحله اتفاق می‌افتد:

مرحله‌ی اول:

پس از گذراندن میزان معینی از دوره‌های بارگذاری، ترک‌های ریزی روی فلز شروع به ایجاد شدن می‌کنند. این ترک‌های ریز بیشتر در نواحی هندسی که تنش در آن‌ها متمرکز می‌شود، پدید می‌آیند. تنش مورد نیاز برای ایجاد این ریزترک‌ها، از مقاومت کششی نهایی و مقاومت کششی تسلیم فلز، کمتر است.

مرحله‌ی دوم:

در این مرحله، ریزترک‌ها همچنان تحت تنش‌های حاصل از بارگذاری‌های دوره‌ای هستند و این امر باعث افزایش سایز ریزترک‌ها می‌شود.

مرحله‌ی سوم:

نهایتا در این مرحله، ریزترک‌ها، به اندازه‌ای بزرگ‌ می‌شوند که تنش‌ها باعث انتشار سریع ترک‌ها و همچنین آسیب به فلز می‌شوند.سطح ترک‌خورده از نظر ظاهری، بسته به نوع فلز و مقاومت کششی فلز، متفاوت است.

عوامل مختلفی در آسیب زدن به فلزات دخیل هستند؛ از فشارهای کششی و ضربه‌ای گرفته تا برش بیش از حد! اما خستگی فلز، نوعی آسیب است که می‌تواند مدت‌ها بدون اینکه کسی متوجه آن بشود به کار خود ادامه دهد، تا جایی که دیگر برای رفع آسیب خیلی دیر می‌شود.

مقاومت به خستگی فلز

مقاومت به خستگی فلز، از طریق آزمون خستگی، اندازه‌گیری می‌شود. آزمون خستگی در واقع گروهی از روش‌های ارزیابی هستند که بر روی نمونه‌هایی با اندازه و شکل معین، از طریق اعمال تنشی خاص انجام می‌شوند.

در نتیجه این فرآیند، گرافی به دست‌ می‌آید که نشان می‌دهد، فلز مورد نظر در آن سطح از تنش، چه تعداد دوره را بدون ترک کردن، تحمل کرده است. آگاهی داشتن از مقاومت به خستگی یک فلز برای جلوگیری از آسیب‌های ناشی از خستگی بسیار مهم است.

چگونه از خستگی فلز جلوگیری کنیم؟

با در نظرگیری ملاحظات مهندسی مناسب، می‌توان از اثرات نامطلوب این پدیده، جلوگیری کرد. یک روش کلیدی برای جلوگیری از خستگی فلزات، نصب نرم‌افزار تجزیه و تحلیل خستگی بر روی طراحی سازه یا قطعه‌ی مورد نظر است. با انجام و تکرار آنالیزها، از وقوع این پدیده می‌توان جلوگیری کرد.

برای مثال تجزیه و تحلیل نرم‌افزاری می‌تواند ناحیه‌ای از فلز را که در معرض خستگی قابل‌توجهی قرار دارد، به ما نشان دهد. اگر این ناحیه نزدیک به یک ویژگی هندسی مثلا یک حفره باشد، می‌توان این حفره را به جای دیگری منتقل کرد.

روشی دیگر برای جلوگیری از این پدیده، انتخاب مواد مناسب است. مواد مختلف، مقاومت به خستگی متفاوتی دارند. برای مثال، فولاد می‌تواند دوره‌های تنش بالاتری را نسبت به آلومینیوم تحمل کند.

مصارفی که در معرض خطر آسیب ناشی از خستگی قرار‌ دارند:

باید در همه‌ی مصارف، به آسیب‌های ناشی از خستگی فلز توجه نمود. با این حال سازه‌‌ها و اجزایی هستند که به طور خاص در معرض آسیب‌های ناشی از این پدیده قرار می‌گیرند. این موارد عبارتند از:

•  پل‌ها
•  تجهیزات مربوط به سیستم تعلیق خودرو
• تجهیزات مربوط به قالب‌زنی فلزی
• قطعات بدنه‌ی هواپیما
• قطعات با لرزش بالا
•  اسباب منزل

سخن پایانی

در این مطلب در مورد خستگی فلز صحبت کردیم. همان طور که اشاره شد، یکی از پدیده‌های آسیب‌ به فلز ، خستگی فلز است که متاسفانه در بسیاری از موارد حتی با چشم قابل مشاهده نیست و در نهایت باعث از بین رفتن فلز می‌شود. در نهایت به این موضوع اشاره کردیم که بسیاری از پل ها، تجهیزات مربوط به قالب زنی، قطعات هواپیما و غیره در معرض خستگی فلز هستند. اگر سوال یا نظری در این مورد این مطلب دارید، در بخش ارسال نظرات بیان کنید.