La fatiga dels metalls és el procés d’acumulació gradual de danys microscòpics a l’estructura metàl·lica sota la influència de factors externs, que progressen cap a altres de més grans. Es tracta d’un fet freqüent que pot donar lloc a resultats molt desastrosos.
Detecció i descripció del fenomen
El pioner del fenomen va ser l’enginyer de mines alemany Wilhelm Albert, que el 1829 va descriure el desgast del metall basant-se en els resultats dels seus experiments utilitzant l’exemple de repetides corbes dels enllaços de les cadenes dels polipasts de mina en una màquina experimental que va desenvolupar. No obstant això, el terme "fatiga metàl·lica" va ser introduït només el 1839 pel científic francès Jean-Victor Poncelet, que va descriure la disminució de la resistència de les estructures d'acer sota la influència de tensions cícliques.
Una mica més tard, l'enginyer alemany August Wöller va contribuir a la teoria de la fatiga metàl·lica, així com al disseny d'estructures metàl·liques sotmeses a esforços cíclics, publicant el 1858-1870 els resultats dels experiments amb ferro i acer en condicions de tensió repetida. -compressió. Els resultats de la seva recerca el 1874 van ser presentats gràficament en forma de taules per l'arquitecte alemany Lewis Spangenberg. Des de llavors, una representació visual de la relació obtinguda entre les amplituds de la tensió del cicle i el nombre de cicles abans de la destrucció de l’estructura metàl·lica s’anomena diagrama de Völler.
Des d’aleshores, el fenomen de fatiga metàl·lica ha rebut la seva clara definició com el procés d’acumulació al llarg del temps de danys en una estructura metàl·lica sota l’acció de tensions alternes (generalment cícliques), que condueixen a un canvi en les propietats de l’estructura, formació d’esquerdes, desenvolupament progressiu i posterior destrucció del material.
Conseqüències de la fatiga del metall
La fatiga progressiva dels metalls pot provocar la destrucció d’estructures metàl·liques. Com a regla general, això passa durant el seu funcionament (quan es realitza la càrrega màxima dels mecanismes), cosa que pot provocar accidents i desastres, fins i tot amb víctimes humanes. Exemples d'alguns dels incidents més famosos:
- el desastre ferroviari de Versalles el 1842, com a conseqüència del qual van morir 55 persones (la causa va ser una fractura per fatiga de l'eix de la locomotora).
- el xoc del tren elèctric d'alta velocitat ICE a prop de la comuna d'Eschede, a Alemanya, el 1998, com a conseqüència del qual van morir 101 persones i 88 van resultar ferides (a una velocitat de 200 km / h el pneumàtic de la roda va esclatar al tren).
- un accident a la central tèrmica Sayano-Shushenskaya el 2009 (la causa va ser un dany per fatiga als punts de muntatge de la unitat hidroelèctrica de l'estació, inclosa la coberta de la turbina).
Prevenció de fatiga de metalls
Normalment s’evita la fatiga del metall modificant parts de l’estructura metàl·lica per evitar càrregues cícliques o substituint els materials utilitzats a l’estructura per materials menys propensos a la fatiga. A més, s’obté un augment notable de la resistència de l’estructura mitjançant alguns mètodes de tractament químic-tèrmic dels metalls (nitruració, nitrocarburació, etc.). Un altre mètode per prevenir la fatiga del metall és la polvorització tèrmica, que crea un esforç de compressió a la superfície del material, que ajuda a protegir les parts metàl·liques de la fractura.
