Únava kovov je proces postupnej akumulácie mikroskopických poškodení kovovej konštrukcie pod vplyvom vonkajších faktorov, ktoré ďalej postupujú k väčším a väčším. Toto je častý jav, ktorý môže viesť k veľmi katastrofálnym výsledkom.
Zistenie a opis javu
Priekopníkom fenoménu bol nemecký banský inžinier Wilhelm Albert, ktorý v roku 1829 opísal opotrebenie kovu na základe výsledkov svojich experimentov na príklade opakovaných ohybov článkov reťazí banských kladkostrojov na experimentálnom stroji, ktorý vyvinul. Pojem „kovová únava“však zaviedol až v roku 1839 francúzsky vedec Jean-Victor Poncelet, ktorý popísal pokles pevnosti oceľových konštrukcií pod vplyvom cyklického namáhania.
O niečo neskôr nemecký inžinier August Wöller prispel k teórii únavy kovov, ako aj k návrhu kovových konštrukcií vystavených cyklickému namáhaniu a v rokoch 1858-1870 publikoval výsledky experimentov so železom a oceľou v podmienkach opakovaného napätia -kompresia. Výsledky jeho výskumu v roku 1874 boli graficky prezentované vo forme tabuliek nemeckého architekta Lewisa Spangenberga. Od tej doby sa vizuálne znázornenie získaného vzťahu medzi amplitúdami napätia cyklu a počtom cyklov pred zničením kovovej konštrukcie nazýva Völlerov diagram.
Odvtedy získal fenomén únavy kovov svoju jednoznačnú definíciu ako proces akumulácie poškodenia kovovej konštrukcie v priebehu času pôsobením striedavých (zvyčajne cyklických) napätí, ktoré vedú k zmene vlastností konštrukcie, vznik trhlín v ňom, ich postupný vývoj a následné ničenie materiálu.
Dôsledky únavy kovov
Postupná únava kovu môže viesť k zničeniu kovových konštrukcií. Spravidla sa to deje počas ich činnosti (pri maximálnom zaťažení mechanizmov), čo môže viesť k nehodám a katastrofám, vrátane ľudských obetí. Príklady niektorých z najslávnejších udalostí:
- železničná katastrofa vo Versailles v roku 1842, v dôsledku ktorej zahynulo 55 ľudí (príčinou bol únavový zlomeninu lokomotívy).
- havária vysokorýchlostného elektrického vlaku ICE neďaleko obce Eschede v Nemecku v roku 1998, v dôsledku ktorej zahynulo 101 ľudí a 88 bolo zranených (pri rýchlosti 200 km / h praskla pneumatika kolesa vo vlaku).
- nehoda na VE Sayano-Shushenskaya v roku 2009 (príčinou bolo únavové poškodenie upevňovacích bodov hydroelektrickej jednotky stanice vrátane krytu turbíny).
Prevencia únavy kovov
Únave kovov sa obvykle predchádza úpravou častí kovovej konštrukcie, aby sa zabránilo cyklickému zaťaženiu, alebo nahradením materiálov použitých v konštrukcii materiálmi, ktoré sú menej náchylné na únavu. Znateľné zvýšenie odolnosti konštrukcie zaisťujú aj niektoré spôsoby chemicko-tepelného spracovania kovov (nitridácia, nitrokarbónovanie atď.). Ďalším spôsobom prevencie únavy kovov je tepelné striekanie, ktoré vytvára tlakové napätie na povrchu materiálu, čo pomáha chrániť kovové časti pred zlomením.
