Виявлення і опис явища
Першовідкривачем явища став німецький гірський інженер Вільгельм Альберт, в 1829 році описав за результатами своїх експериментів знос металу на прикладі повторюваних вигинів ланок ланцюгів рудникових підйомників на розробленій ним дослідної машині. Однак термін «втома металу» був введений лише в 1839 році французьким ученим Жаном-Віктором Понселе, який описав зменшення міцності сталевих конструкцій під впливом циклічних напружень.
Ще трохи пізніше внесок в теорію втоми металу, а також проектування металевих конструкцій, що піддаються циклічним напруженням, вніс німецький інженер Август Веллер, опублікувавши в 1858-1870 роках результати дослідів з залізом і сталлю в умовах повторного розтягування-стиснення. Результати його досліджень в 1874 році графічно представив у вигляді таблиць німецький архітектор Льюїс Шпангенберг. З тих пір наочне уявлення отриманої залежності між амплітудами напруги циклу і числом циклів до руйнування металевої конструкції називають діаграмою Веллер.
З тих пір явище втоми металу отримало своє чітке визначення, як процес накопичення з плином певного часу пошкоджень металевої конструкції під дією змінних (зазвичай циклічних) напружень, які призводять до зміни властивостей конструкції, утворення в ній тріщин, їх прогресивному розвитку і подальшого руйнування матеріалу.
Наслідки втоми металу
Прогресуюча втома металу може привести до руйнування металевих конструкцій. Як правило це відбувається під час їх роботи (коли здійснюється максимальне навантаження на механізми), що може призвести до аварій і катастроф, в тому числі, з людськими жертвами. Приклади деяких найвідоміших подій:
- версальська залізнична катастрофа в 1842 році, в результаті якої загинуло 55 осіб (причиною послужив втомної злам осі паровоза).
- крах швидкісного електропоїзда ICE у комуни Ешеде в Німеччині в 1998 році, за результатами якого загинув 101 чоловік і 88 поранені (на швидкості 200 км / год у поїзда лопнув бандаж колеса).
- аварія на Саяно-Шушенській ГЕС у 2009 році (причиною стали втомні пошкодження вузлів кріплення гідроагрегату станції, в тому числі і кришки турбіни).
Профілактика втоми металу
Втома металу зазвичай запобігають шляхом модифікації частин металевої конструкції, щоб виключити циклічні навантаження, або шляхом заміни використовуваних в ній матеріалів на менш схильні до втоми. Також відчутне збільшення витривалості конструкції дають деякі способи хіміко-термічної обробки металів (азотування, нітроцементація і т.д.). Ще одним методом профілактики втоми металу є газотермічне напилення, яке створює напругу стиснення на поверхні матеріалу, що сприяє захисту металевих деталей від руйнування.
