אחד החומרים הנפוצים ביותר בשימוש בתעשייה ובבנייה הוא מתכת. אפילו על רקע הופעת הפיברגלס והחומרים המרוכבים הטכנולוגיים, השילובים הייחודיים של תכונות הביצועים שלו לא מאבדים את הרלוונטיות שלהם. עם זאת, גורמים כמו התיישנות מתכת, השפעות עייפות, קורוזיה ותהליכי השפלה אחרים מגבילים את היישום שלו, ומאלצים טכנולוגים לחפש דרכים להגביר את עמידות המבנה.
תהליך ההזדקנות
ההזדקנות של סגסוגות מתכת ואלמנטים טהורים מובנת כשינוי בביצועים שלהם. עם הזמן, עיצובים וחלקים משתנים במבנה שלהם, מה שבא לידי ביטוי בביצועים. הוא האמין כי לתהליך של התיישנות מתכת יש השלכות שליליות, אם כי הוא גם גורם לעלייה בתכונות טכניות ופיזיות שימושיות מסוימות. למשל, קשיות החומר עולה, אם כי גם השבריריות עולה במקביל. בכל מקרה, השינוי במבנה חורג מהביצועים הצפויים, למשל, בעת פיתוח פרויקט בניין או הנדסה.
זמן הוא הגורם העיקרי להזדקנות, אבל לא היחיד. תנאים חיצוניים יכולים לשחק תפקיד משמעותי בתהליך זה.במיוחד סביבות אגרסיביות כימיות בהן החומר בא במגע. בתנאי הפעלה רגילים, מתרחשת הזדקנות מכנית איטית של המתכת, שכנגדה עוברים האטומים של המוצר דיפוזיה.
הזדקנות מלאכותית
מאחר שתהליך זה לא תמיד מוביל לאובדן מוחלט של הערך התפעולי של החומר, וגם תורם לצמיחה של כמה איכויות, לעתים קרובות נעשה שימוש בהזדקנות מלאכותית. לדוגמה, טכניקה זו מיושמת על אלומיניום וסגסוגות טיטניום על מנת להגביר את חוזקם. השפעה זו מושגת באמצעות טיפול בחום. אם ההזדקנות הטבעית של המתכת יכולה להתרחש באיטיות רבה אפילו בטמפרטורת החדר הרגילה, אז התהליך המלאכותי דורש התקשות מיוחדת. אבל חשוב לקחת בחשבון את ההבדל המהותי בין שיטה זו לבין טכנולוגיית מזג מתכת. ההזדקנות בתנאים שנוצרו בצורה מלאכותית גורמת לעלייה בקשיות ובחוזק, אך גם תורמת לירידה בגמישות.
אמצעים למניעת הזדקנות
עקרונית, לא ניתן לעצור את התהליך הזה. אבל בהחלט אפשר להאט את הקצב או לבטל את הגורמים המעוררים הזדקנות, בדרגות שונות של הצלחה. לדוגמה, בתעשיות מסוימות, מתכות של מבנים בודדים מטופלות מעת לעת עם פתרונות מגן וליטוש, אשר ממזערים את ההשפעה של גורמי הפעלה שליליים - כימיים, טמפרטורה, מכניים וכו '. באשר להאטת השפעת הזדקנות המתכת בתנאי הפעלה רגילים, בבהתאם לסוג המבנה או החלק, ניתן ליישם אותו טיפול חום. רתכים, למשל, חושפים תפרים לטמפרטורות גבוהות של 600-650 מעלות צלזיוס. טכניקה זו דומה יותר לחיזור מתכת, אך היא גם מפחיתה את עוצמת ההזדקנות.
קורוזיה כימית
תהליך החלודה מסוכן יותר למתכות מבחינת שינויים באיכויות הטכניות והפיזיות. קורוזיה יכולה להתרחש בהשפעת השפעה כימית או אלקטרוכימית על המבנה. ואם ההזדקנות של המתכת איטית, אז קצב התפשטות החלודה יכול להיות גבוה מאוד בהתאם לתנאים החיצוניים.
תהליכי קורוזיה כימיים מתרחשים בדרך כלל במקרים בהם המתכת נמצאת במגע ישיר עם תמיסות חומצה, מדיה גזים, מלחים ואלקליות. אלו הם מקדמי הקורוזיה הפעילים ביותר שנמצאים תמיד בסביבה, אך בצורות שונות. בסופו של דבר, נוצרת שכבה שבירה ורופפת על האזור הפגוע, שנוכחותה מפחיתה את עמידות החומר.
קורוזיה חשמלית
במקרה זה, קיים תהליך של אינטראקציה ספונטנית של מוצרי מתכת עם המדיום האלקטרוליטי. על הרקע שלו, החלק עובר חמצון, והרכיב הפעיל הנוזלי משוחזר. תהליכים כאלה יכולים להתרחש בנקודות המגע בין סגסוגות בעלות מטענים שונים של אלקטרודות. אם באזורים כאלה יש מלח אופתרונות חומצה, אז נוצר זוג גלווני, שבו פונקציית האנודה מבוצעת על ידי אלמנט בעל מטען אלקטרודה נמוך. בהתאם, פוטנציאל גבוה הופך את המתכת לקתודה.
חשוב לציין שגם הזדקנות וגם קורוזיה של מתכת יכולים להתרחש גם ללא חומרים ממריצים חזקים. להחלדה אלקטרוכימית מספיקה חשיפה מינימלית לסביבה חומצית, שיכולה להיות גם בתוך הבית. אבל לרוב תהליכים כאלה נתונים לבסיס האלמנטים של מכוניות. הגורם לקורוזיה אלקטרוכימית במצבים כאלה יכולה להיות סתימה של סילוני קרבורטורים, שסתומי דלק, הפרות בחיווט של זוגות ציוד חשמלי וכו'.
אמצעי בקרת קורוזיה
רוב ציוד המגן הוא ציפוי חיצוני, שממנו מתחיל הרס המבנה. לשם כך, ניתן להשתמש בציפויים מיוחדים, צבעים, אבקות, אמייל והרכבי לכה. מחסום יעיל מפני נזקי קורוזיה נוצר גם על ידי שיטות קדם-גלוון לפני הפעלת מבנה או חלק.
הכנה רצינית יותר כוללת גם סגסוגת. שינוי כזה של המבנה, בפרט, יכול לשנות את קצב ההזדקנות של המתכת, הן כלפי מעלה והן כלפי מטה. ישנן גם שיטות היי-טק מיוחדות המשמשות בייצור ובתעשייה. אלה כוללים פאוליטינג, איוורור וטיפול תרמי בגז.
מסקנה
התהליכים המפורטים של ההרס והשינויים במבנה של מתכות הם רק חלק מאותן תופעות שיכולות להשפיע על מאפייני החומר. מקום מיוחד ביניהם תופס על ידי השפעת העייפות. מדובר בתהליך בו נזקים המצטברים בהדרגה גורמים לעלייה במתח במבנה, אשר מוביל בהמשך לאובדן נכסים תפעוליים. אבל בניגוד להזדקנות של מתכת, העייפות שלה נגרמת כמעט תמיד מהשפעות פיזיות חיצוניות.
כדי להבטיח שלאף אחד מהתהליכים הנחשבים אין השפעה שלילית על היציבות המבנית של המוצר, יש צורך להעריך תחילה את רגישותו להשפעה של גורמים מסוימים. לשם כך מפתחים טכנולוגים שיטות מיוחדות לניטור חלקי עבודה, המציינים את האיכויות הטכניות והפיזיקליות החלשות והחזקות שלהם לחומרי עיצוב.
