Únava kovů je proces postupného hromadění mikroskopických poškození v kovové konstrukci pod vlivem vnějších faktorů, které dále postupují k větším a větším. Toto je častý výskyt, který může vést k velmi katastrofálním výsledkům.
Detekce a popis jevu
Průkopníkem tohoto fenoménu byl německý důlní inženýr Wilhelm Albert, který v roce 1829 popsal opotřebení kovu na základě výsledků svých experimentů na příkladu opakovaných ohybů článků řetězů důlních kladkostrojů na experimentálním stroji, který vyvinul. Termín „únava kovu“však zavedl až v roce 1839 francouzský vědec Jean-Victor Poncelet, který popsal pokles pevnosti ocelových konstrukcí pod vlivem cyklického namáhání.
O něco později přispěl německý inženýr August Wöller k teorii únavy kovů a také k návrhu kovových konstrukcí vystavených cyklickému namáhání a v letech 1858-1870 publikoval výsledky experimentů se železem a ocelí za podmínek opakovaného napětí -komprese. Výsledky jeho výzkumu v roce 1874 byly graficky prezentovány ve formě tabulek německého architekta Lewise Spangenberga. Od té doby se vizuální reprezentace získaného vztahu mezi amplitudami napětí cyklu a počtem cyklů před zničením kovové konstrukce nazývá Völlerův diagram.
Od té doby získal fenomén únavy kovů svou jasnou definici jako proces akumulace poškození kovové konstrukce v průběhu času působením střídavých (obvykle cyklických) napětí, které vedou ke změně vlastností struktury, vznik trhlin v něm, jejich postupný vývoj a následné ničení materiálu.
Důsledky únavy kovu
Postupná únava kovu může vést ke zničení kovových konstrukcí. K tomu zpravidla dochází během jejich provozu (kdy je prováděno maximální zatížení mechanismů), což může vést k nehodám a katastrofám, včetně lidských obětí. Příklady některých z nejslavnějších událostí:
- železniční katastrofa ve Versailles v roce 1842, v jejímž důsledku zahynulo 55 lidí (příčinou byl únavový zlom osy lokomotivy).
- srážka vysokorychlostního elektrického vlaku ICE poblíž obce Eschede v Německu v roce 1998, v důsledku které zahynulo 101 lidí a 88 bylo zraněno (při rychlosti 200 km / h praskla pneumatika kola ve vlaku).
- nehoda na VE Sayano-Shushenskaya v roce 2009 (příčinou bylo únavové poškození upevňovacích bodů hydroelektrické jednotky stanice, včetně krytu turbíny).
Prevence únavy kovů
Únava kovu se obvykle předchází úpravou částí kovové konstrukce, aby se zabránilo cyklickému zatížení, nebo nahrazením materiálů použitých v konstrukci materiály méně náchylnými k únavě. Znatelné zvýšení odolnosti konstrukce zajišťují také některé způsoby chemicko-tepelného zpracování kovů (nitridace, nitrokarbonizace atd.). Další metodou prevence únavy kovů je tepelné stříkání, které vytváří tlakové napětí na povrchu materiálu, což pomáhá chránit kovové části před zlomením.
