Viena iš dažniausiai pramonėje ir statybose naudojamų medžiagų yra metalas. Net ir atsiradus technologiniam stiklo pluoštui ir kompozitams, jo unikalūs eksploatacinių savybių deriniai nepraranda savo aktualumo. Tačiau tokie veiksniai kaip metalo senėjimas, nuovargio poveikis, korozija ir kiti degradacijos procesai riboja jo taikymą, todėl technologai verčia ieškoti būdų, kaip padidinti konstrukcijos patvarumą.
Senėjimo procesas
Metalų lydinių ir grynųjų elementų senėjimas suprantamas kaip jų veikimo pasikeitimas. Laikui bėgant dizaino ir dalių struktūra keičiasi, o tai atsispindi ir eksploatacijoje. Manoma, kad metalo senėjimo procesas turi neigiamų pasekmių, nors dėl to padidėja ir tam tikros naudingos techninės bei fizinės savybės. Pavyzdžiui, didėja medžiagos kietumas, nors lygiagrečiai didėja ir trapumas. Bet kokiu atveju konstrukcijos pakeitimas nukrypsta nuo našumo, kurio tikimasi, pavyzdžiui, rengiant pastatą ar inžinerinį projektą.
Laikas yra pagrindinė senėjimo priežastis, bet ne vienintelė. Išorinės sąlygos gali atlikti svarbų vaidmenį šiame procese.ypač chemiškai agresyvioje aplinkoje, su kuria medžiaga liečiasi. Esant normalioms eksploatavimo sąlygoms, vyksta lėtas mechaninis metalo senėjimas, dėl kurio difuzuoja gaminio atomai.
Dirbtinis senėjimas
Kadangi šis procesas ne visada visiškai praranda medžiagos eksploatacinę vertę, taip pat prisideda prie kai kurių savybių augimo, dažnai naudojamas dirbtinis sendinimas. Pavyzdžiui, ši technika taikoma aliuminio ir titano lydiniams, siekiant padidinti jų stiprumą. Šis poveikis pasiekiamas termiškai apdorojant. Jei natūralus metalo senėjimas gali vykti labai lėtai net esant normaliai kambario temperatūrai, tai dirbtiniam procesui reikalingas specialus grūdinimas. Tačiau svarbu atsižvelgti į esminį šio metodo ir metalo grūdinimo technologijos skirtumą. Senėjimas dirbtinai sukurtomis sąlygomis padidina kietumą ir stiprumą, bet taip pat sumažina plastiškumą.
Priemonės senėjimui išvengti
Iš esmės šio proceso sustabdyti negalima. Tačiau visiškai įmanoma jį sulėtinti arba pašalinti senėjimą skatinančius veiksnius, su skirtinga sėkme. Pavyzdžiui, kai kuriose pramonės šakose atskirų konstrukcijų metalai periodiškai apdorojami apsauginiais tirpalais ir poliravimo priemonėmis, kurios iki minimumo sumažina neigiamų eksploatacinių veiksnių – cheminių, temperatūros, mechaninių ir kt., inPriklausomai nuo konstrukcijos ar dalies tipo, gali būti taikomas toks pat terminis apdorojimas. Pavyzdžiui, suvirintojai veikia siūles aukštoje 600–650 °C temperatūroje. Ši technika yra panašesnė į metalo grūdinimą, tačiau ji taip pat sumažina senėjimo intensyvumą.
Cheminė korozija
Rūdijimo procesas metalams pavojingesnis dėl techninių ir fizinių savybių pokyčių. Korozija gali atsirasti veikiant cheminei arba elektrocheminei struktūrai. O jei metalas sensta lėtai, rūdžių plitimo greitis gali būti labai didelis, priklausomai nuo išorinių sąlygų.
Cheminės korozijos procesai dažniausiai vyksta tais atvejais, kai metalas tiesiogiai liečiasi su rūgščių tirpalais, dujinėmis terpėmis, druskomis ir šarmais. Tai patys aktyviausi korozijos skatintojai, kurie visada randami aplinkoje, tačiau įvairiomis formomis. Galiausiai ant pažeistos vietos susidaro trapus ir laisvas sluoksnis, dėl kurio sumažėja medžiagos patvarumas.
Elektros korozija
Šiuo atveju vyksta savaiminės metalo gaminių sąveikos su elektrolitine terpe procesas. Atsižvelgiant į tai, dalis oksiduojasi, o skystas aktyvus komponentas atkuriamas. Tokie procesai gali vykti sąlyčio taškuose tarp lydinių, turinčių skirtingą elektrodų krūvį. Jei tokiose vietose yra druskos arrūgščių tirpalai, tada susidaro galvaninė pora, kurioje anodo funkciją atlieka elementas su mažu elektrodo krūviu. Atitinkamai, dėl didelio potencialo metalas tampa katodu.
Svarbu atkreipti dėmesį, kad ir metalo senėjimas, ir korozija gali įvykti net ir be stiprių stimuliatorių. Elektrocheminiam rūdijimui pakanka minimalaus poveikio rūgštinėje aplinkoje, kurios gali būti ir patalpose. Tačiau dažniausiai tokie procesai yra veikiami automobilių elementų bazės. Tokiose situacijose elektrocheminės korozijos priežastis gali būti karbiuratoriaus purkštukų, kuro vožtuvų užsikimšimas, elektros įrangos porų laidų pažeidimai ir kt.
Korozijos kontrolės priemonės
Dauguma apsaugos priemonių yra išorinė danga, nuo kurios prasideda konstrukcijos ardymas. Tam gali būti naudojamos specialios dangos, dažai, milteliai, emaliai ir lako kompozicijos. Veiksmingas barjeras nuo korozijos taip pat suformuojamas iš anksto cinkuojant prieš pradedant eksploatuoti konstrukciją ar dalį.
Rimtesnis pasiruošimas taip pat apima legiravimą. Toks konstrukcijos modifikavimas visų pirma gali pakeisti metalo senėjimo greitį tiek aukštyn, tiek žemyn. Taip pat gamyboje ir pramonėje naudojami specialūs aukštųjų technologijų metodai. Tai apima faolitavimą, oro pašalinimą ir terminį apdorojimą dujomis.
Išvada
Išvardyti metalų skilimo ir struktūros pokyčiai yra tik dalis tų reiškinių, kurie gali turėti įtakos medžiagos savybėms. Ypatingą vietą tarp jų užima nuovargio poveikis. Tai procesas, kurio metu palaipsniui susikaupę pažeidimai padidina konstrukcijos įtempimą, dėl kurio prarandamos eksploatacinės savybės. Tačiau skirtingai nuo metalo senėjimo, jo nuovargis beveik visada atsiranda dėl išorinių fizinių poveikių.
Siekiant užtikrinti, kad nė vienas iš nagrinėjamų procesų nedarytų neigiamos įtakos gaminio struktūriniam stabilumui, iš pradžių būtina įvertinti jo jautrumą tam tikrų veiksnių įtakai. Tam technologai kuria specialius ruošinių stebėjimo metodus, nurodančius silpnas ir stiprias jų technines ir fizines savybes projektinėms medžiagoms.
