هل يمكنك تخيل الموقف الذي ينكسر فيه مقدمة الطائرة فجأة أثناء الرحلة؟
في عام 2007 ، حظيت طائرة مقاتلة من طراز F -15 تابعة للقوات الجوية الأمريكية بمثل هذا المشهد المثير أثناء محاكاة معركة جوية. تسبب الحادث في إعاقة الطائرات المقاتلة الأمريكية -15 على نطاق واسع ، وأظهرت نتائج التحقيق أن الحادث نتج عن إجهاد ركيزة معدنية على متن الطائرة.
من قبيل الصدفة ، في عام 2002 ، تحطمت طائرة ركاب من طراز بوينج 747 كانت متجهة من تايوان إلى هونج كونج وتحطمت في المياه بالقرب من بينغو ، مما أسفر عن مقتل 225 شخصًا من بينهم أفراد الطاقم. خلصت التحقيقات اللاحقة إلى حدوث تشققات شديدة بسبب الإجهاد المعدني في الجلد الذي تم إصلاحه على متن الطائرة ، مما تسبب في سقوط الذيل ، وتسبب في نهاية المطاف في تفكك الطائرة بسبب فقدان الضغط في المقصورة.
عند رؤية هذا ، سيشعر العديد من الأصدقاء بالحيرة: سوف يتعب الناس عندما يكونون متعبين ، فكيف يمكن أن يتعب المعدن؟
صورة
فصل أنف وجسم الطائرة النفاثة -15 المقاتلة وعملية إخراج الطيار من المقصورة
عملية فصل أنف المقاتل -15 عن جسم الطائرة وإخراج الطيار من الكابينة:
صورة
سبب حادث رحلة الطائرة F -15 هو إجهاد الرافعة في الصورة
تخبرنا تجربة الحياة أنه من الصعب جدًا كسر السلك يدويًا ، ولكن من السهل كسره إذا طوى عدة مرات.
يوضح هذا أنه حتى لو كانت القوة الخارجية المتغيرة بشكل متكرر أصغر بكثير من القوة الثابتة التي يمكن أن تسحب المعدن مباشرة ، فإنها ستضعف تدريجياً خواصه الميكانيكية وتدمره في النهاية.
تشبه ظاهرة المعدن هذه إلى حد كبير إرهاق الأشخاص تحت العمل طويل الأمد ، ويطلق عليها العلماء بوضوح اسم "إجهاد المعادن".
صورة
مثال على إجهاد المعادن
على الرغم من أن الكثير من الناس لم يسمعوا قط عن التعب المعدني ، إلا أنه يتربص على نطاق واسع في الحياة اليومية للناس ، وغالبًا ما يتسبب في حوادث خطيرة وغير متوقعة. تشير التقديرات إلى أن حوالي 90 بالمائة من الحوادث الميكانيكية مرتبطة بإرهاق المعادن.
لماذا يبدو التعب المعدنية الصلبة؟
يبحث
كما يقول المثل ، "الذهب ليس له لون ، لكن اليشم الأبيض به عيوب طفيفة." المعادن التي نستخدمها حاليًا ليست مثالية. أثناء المعالجة أو الاستخدام ، ستظل المعادن دائمًا بها بعض العيوب ، مثل الشوائب أو الثقوب بالداخل ، والخدوش على السطح ، وما إلى ذلك. غالبًا ما تكون هذه العيوب بترتيب الميكرونات فقط ، والتي يصعب ملاحظتها بالعين المجردة. إذا تم تطبيق توتر مستمر على المعدن ، فلن يكون عرضة للشقوق.
ومع ذلك ، إذا تغيرت القوة الخارجية بشكل متكرر ، ففي بعض الأحيان يكون التوتر وأحيانًا يكون ضغطًا ، فسيتم تحويل جزء من الطاقة إلى حرارة وتراكم داخل المعدن. بمجرد أن يتجاوز المعدن حدًا معينًا ، سوف يكسر بسهولة الروابط الكيميائية بين الذرات عند الخلل ، مما يؤدي إلى تلف بنيوي. تكسير.
صورة
عيوب معادن يتم ملاحظتها تحت المجهر وعملية تكسير كلال المعدن بدءاً من العيوب
إذا كان الشخص مرهقًا ، فغالبًا ما يتسبب في المرض أو حتى الموت. إذا كان المعدن متعبًا ، فسيؤدي إلى ضرر أكبر وقد يتسبب في خسائر جماعية.
بالإضافة إلى حوادث الطيران المذكورة أعلاه ، غالبًا ما تكون السفن والقطارات والجسور والسيارات وما إلى ذلك ناجمة عن كوارث إجهاد المعادن. خلال الحرب العالمية الثانية ، حدث ما يقرب من 1 ، 000 حادث إرهاق معدني في 5 ، 000 من سفن الشحن في الولايات المتحدة ، وكان أكثر من 200 سفينة شحن خارج الخدمة تمامًا ؛ في عام 1998 ، خرج قطار يسافر بسرعة عالية في ألمانيا عن مساره بسبب إجهاد وتكسر إطارات العجلات ، مما أسفر عن مقتل أكثر من 100 شخص ...
صورة
▲ في عام 1998 ، كان أخطر حادث قطار في تاريخ ألمانيا ناتجًا عن تلف إطار العجلة
نظرًا لأن إجهاد المعدن ناتج عن عمل متكرر طويل المدى لقوى خارجية صغيرة ، فإن المعدن في الأساس لا يعاني من تشوه بلاستيكي واضح قبل التكسير ، لذلك غالبًا ما يكون من الصعب اكتشاف إجهاد المعدن مسبقًا.
هل نحن عاجزون ضد التعب المعدني؟
من خلال الجهود الدؤوبة التي يبذلها العلماء ، هناك طرق عديدة للكشف عن إجهاد المعادن. يمكن لكل من الموجات فوق الصوتية والأشعة تحت الحمراء وأشعة جاما وما إلى ذلك إجراء الفحص البدني للمعادن.
ابتكر العلماء اليابانيون أيضًا طلاءًا خاصًا ممزوجًا بمسحوق تيتانات الرصاص. عندما يضرب المعدن ، يتدفق تيار عبر طبقة الطلاء على السطح المعدني ، ويرتبط حجم التيار بدرجة إجهاد المعدن. من خلال قياس هذا من أجل الحد من حدوث حوادث إجهاد المعادن ، بذل العلماء أيضًا جهودًا كبيرة في تحضير واستخدام المعادن.
تقريبًا جميع الآلات التي نتعامل معها في الحياة مصنوعة من السبائك ، ونادرًا ما نستخدم معدنًا واحدًا. وذلك لأن العديد من المواد في السبيكة يمكن أن تملأ الفجوات بين بعضها البعض ، مما يحسن بشكل فعال قدرة المعدن على مقاومة التعب.
عند معالجة الأجزاء المعدنية واستخدامها ، فإن الحفاظ على السطح نظيفًا وبعيدًا عن البيئات المسببة للتآكل يمكن أيضًا أن يقلل بشكل فعال من حدوث التعب.
ومع ذلك ، نظرًا لتعقيد العوامل المؤثرة ، لا يزال من المستحيل تجنب إجهاد المعادن تمامًا ، ولا يزال أمام العلماء طريق طويل ليقطعوه.
