人们工作时间久了就会感到疲劳,那金属工作久了是不是也会疲劳呢?
是的,金属也会疲劳。
实际上,金属会产生疲劳也不难理解。比如,我们很难用双手拉断一根细铁丝,但如果我们将铁丝来回反复拧折,多次反复,它就会很容易被折断。这种现象说明,像钢铁这样的金属,在反复变化的外力的作用下,它的强度要比在不变的外力作用下小得多。科学家把这种现象叫作金属疲劳。
一个机械零部件或结构件,如飞机、汽车、拖拉机以至桥梁的某一机件或构件,只要反复承受一定变动的力,就会在金属表面——特别是尖角、孔洞等应力集中点,首先产生一个微小裂纹。如果这个外力继续反复作用,微小的裂纹便会不断扩展,由小变大。当达到一定程度时,机件或构件就会突然断裂,发生事故。
这就让人感到奇怪了,看起来光彩熠熠、非常坚硬的金属怎么会疲劳呢?
原来,金属内部的结构并不均匀,从而造成应力传递的不平衡,有的地方会成为应力集中区。与此同时,金属内部的缺陷处还存在许多微小的裂纹。在力的持续作用下,裂纹会越来越大,材料中能够传递应力部分越来越少,直至剩余部分不能继续传递负载时,金属构件就会全部毁坏,造成相关的事故。
金属疲劳会造成大危害吗?
在日常生活中,也会遇到金属疲劳带来的危险现象。如正在公路上行驶的自行车如果突然前叉折断,或许就会造成车翻人伤的事故。还有,炒菜时的铁铲突然断裂,挖地时铁锨突然断裂,所有这一切都是金属疲劳造成的。
其实,金属疲劳会造成大事故。(www.xing528.com)
1998年,德国一辆列车上的车轮箍的疲劳断裂,竟造成了德国史上最严重的列车事故。
2002年,一架由我国台湾飞往香港的波音747客机在澎湖附近海域解体坠毁,造成包括机组成员在内共225人不幸罹难。
事后调查认为,飞机上一块修补过的蒙皮发生了严重的金属疲劳开裂,造成机尾脱落,最终导致飞机因舱体失压而解体。
你能想象飞机在飞行过程中机头突然断掉的情形吗?
2007年,美国空军的一架F-15战斗机在模拟空战时也出现了如此惊险的一幕。这次事故造成美军F-15战机大面积停飞,而调查结果显示,事故起因于飞机上的一根金属纵梁发生了疲劳。
第二次世界大战期间,美国的5000艘货船发生了近1000次金属疲劳事故,200多艘货船彻底停运。1998年,德国一列高速行驶的动车因车轮轮箍的疲劳断裂而脱轨,造成100余人死亡……
据统计,现代工业零件的损坏,近80%的都是由于金属疲劳引起的。
事物都是一分为二的。金属疲劳所产生的裂纹虽然会给人类带来难以估计的灾难,但也有一种妙用。人们利用金属疲劳断裂特性制造的应力断料机已经诞生。可以对各种性能的金属和非金属在某一切口产生疲劳断裂进行加工。这个过程只需要1~2秒钟的时间,而且,越是难以切削的材料,越容易通过这种加工来满足人们的需要。
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