Τι είναι το Creep; Θέμα Ερπυσμού & Επιλογή Μετάλλων

Επιλογή Μετάλλων

Ο ερπυσμός είναι ένα θέμα στη μεταλλουργία που μπορεί να προκαλέσει σύγχυση. Αν και δεν είναι κοινό γνωστό σε πολλούς ανθρώπους, το θέμα του ερπυσμού είναι ένα θέμα που πρέπει να γνωρίζουν όσοι είναι υπεύθυνοι για την επιλογή μετάλλων. Ο ερπυσμός είναι ένας τύπος παραμόρφωσης και τα μέταλλα που υφίστανται υπερβολική ερπυστική παραμόρφωση μπορεί πολλές φορές να αποτύχουν εντελώς.

Δυστυχώς, οι αστοχίες που σχετίζονται με ερπυσμό συμβαίνουν συχνά και είναι επικίνδυνες τόσο για την ιδιοκτησία όσο και για την ανθρώπινη ζωή. Η ενημέρωση κατά τη διαδικασία επιλογής μετάλλων μπορεί να βοηθήσει στην αποφυγή αστοχίας μετάλλου λόγω ερπυσμού και των σοβαρών συνεπειών που συνεπάγεται.

Τι είναι το Creep;

Ο ερπυσμός είναι ένας τύπος μεταλλικής παραμόρφωσης που συμβαίνει σε τάσεις κάτω από την αντοχή διαρροής ενός μετάλλου, γενικά σε υψηλές θερμοκρασίες. Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά οποιουδήποτε μετάλλου είναι η αντοχή του σε διαρροή επειδή καθορίζει την τάση στην οποία το μέταλλο αρχίζει να παραμορφώνεται.

Ο ερπυσμός είναι μοναδικός στο γεγονός ότι είναι ένα φαινόμενο που προκαλεί καταπόνηση των υλικών παρόλο που δεν έχουν επιτευχθεί τάσεις διαρροής. Οι μηχανισμοί πίσω από τον ερπυσμό είναι περίπλοκοι, αλλά μπορούν να χωριστούν σε τρία στάδια.

Στάδιο 1: Πρωτογενής ερπυσμός

Ο πρωτογενής ερπυσμός εμφανίζεται πρώτα κατά τη διαδικασία παραμόρφωσης. Σε αυτό το στάδιο, αρχικοποιείται η ελαστική παραμόρφωση. Η ελαστική παραμόρφωση προκύπτει από το τέντωμα του ατομικού δεσμού και δεν είναι μόνιμη. Μετά την ελαστική παραμόρφωση, αρχίζει να λαμβάνει χώρα μόνιμη πλαστική παραμόρφωση.

Κατά το αρχικό στάδιο ερπυσμού, αυτή η παραμόρφωση εμφανίζεται πιο γρήγορα στην αρχή και στη συνέχεια επιβραδύνεται με το χρόνο. Η μείωση του ρυθμού ερπυσμού που συμβαίνει κοντά στο τέλος του αρχικού σταδίου ερπυσμού οφείλεται στη σκλήρυνση της εργασίας.

Στάδιο 2: Δευτερεύων ερπυσμός

Ο δευτερεύων ερπυσμός ξεκινά μόλις ο ρυθμός καταπόνησης αρχίσει να σταθεροποιείται και γίνεται σταθερός. Η καταπόνηση κατά τον δευτερεύοντα ερπυσμό εμφανίζεται σχετικά αργά σε σύγκριση με το πρώτο και το τρίτο στάδιο ερπυσμού. Ο ρυθμός ερπυσμού παραμένει σταθερός και σχετικά αργός επειδή δεν έχει σημειωθεί ακόμη μικροδομική ζημιά.

Στάδιο 3: Τριτογενής ερπυσμός

Ο τριτογενής ερπυσμός είναι η τελική φάση της διαδικασίας παραμόρφωσης ερπυσμού. Αυτό το στάδιο της διαδικασίας ερπυσμού ξεκινά μόλις συμβεί βλάβη στη μικροδομή του μετάλλου. Ο ρυθμός παραμόρφωσης επιταχύνεται καθώς συνεχίζεται η ολοένα και μεγαλύτερη φθορά της μικροδομής. Αφού δημιουργηθούν αρκετά κενά μικροδομής, το μέταλλο τελικά σπάει και αποτυγχάνει τελείως.

Συνήθεις περιπτώσεις ερπυσμού

Ο ερπυσμός βρίσκεται συνήθως σε ορισμένες εφαρμογές περισσότερο από άλλες. Για παράδειγμα, τα κουφώματα αυτοκινήτων έχουν σχεδιαστεί περισσότερο με γνώμονα την αντοχή σε κρούση, καθώς τα στατικά τους φορτία είναι μικρά και οι κανονικές θερμοκρασίες λειτουργίας είναι χαμηλές.

Από την άλλη πλευρά, ορισμένα εξαρτήματα του κινητήρα του αυτοκινήτου που υπόκεινται σε υψηλά φορτία και θερμοκρασίες από την καύση του κινητήρα μπορεί να εμφανίσουν ερπυσμό εάν δεν επιλεγεί το σωστό υλικό.

Συνήθως, εφαρμογές που έχουν υψηλή θερμότητα και υψηλή καταπόνηση μπορεί να είναι ευαίσθητες στον ερπυσμό. Παραδείγματα περιλαμβάνουν την παραγωγή πυρηνικής ενέργειας, εξαρτήματα βιομηχανικών κινητήρων, θερμαινόμενα μεταλλικά νημάτια, εξαρτήματα κινητήρων τζετ και σωληνώσεις υψηλής θερμοκρασίας υπό πίεση.

Πώς να αποφύγετε τον ερπυσμό

Οι επιπτώσεις του ερπυσμού μπορούν να παρακαμφθούν ή να μειωθούν με πολλές διαφορετικές μεθόδους. Ένας τρόπος για να μειωθεί ο ερπυσμός είναι η μείωση της θερμοκρασίας εργασίας του μετάλλου που χρησιμοποιείται, αν και αυτό δεν είναι πάντα δυνατό. Μια άλλη μέθοδος είναι η μείωση του σταθερού φορτίου που πρέπει να αντέξει το μέταλλο, αλλά και πάλι, αυτό μπορεί να μην είναι εφικτό ανάλογα με την εφαρμογή.

Η χρήση ενός μετάλλου με μεγάλους κόκκους μπορεί να μειώσει τον ερπυσμό επειδή συμβαίνει λιγότερη ολίσθηση των ορίων των κόκκων. Ορισμένα μέταλλα με ειδικές προσθήκες στοιχείων κράματος μπορούν να αποφύγουν τον ερπυσμό εξαλείφοντας τις κενές μικροδομικές θέσεις.