A fadiga do metal é o processo de acúmulo gradual de danos microscópicos na estrutura do metal sob a influência de fatores externos, que progridem cada vez mais. Esta é uma ocorrência frequente que pode levar a resultados muito desastrosos.
Detecção e descrição do fenômeno
O pioneiro do fenômeno foi o engenheiro de minas alemão Wilhelm Albert, que em 1829 descreveu o desgaste do metal com base nos resultados de seus experimentos usando o exemplo de dobras repetidas dos elos das correntes das talhas de uma máquina experimental que desenvolveu. No entanto, o termo "fadiga do metal" foi introduzido apenas em 1839 pelo cientista francês Jean-Victor Poncelet, que descreveu a diminuição da resistência das estruturas de aço sob a influência de tensões cíclicas.
Um pouco mais tarde, o engenheiro alemão August Wöller deu uma contribuição à teoria da fadiga do metal, bem como ao projeto de estruturas metálicas submetidas a tensões cíclicas, publicando em 1858-1870 os resultados de experimentos com ferro e aço sob condições de tensões repetidas -compressão. Os resultados de sua pesquisa em 1874 foram apresentados graficamente na forma de tabelas pelo arquiteto alemão Lewis Spangenberg. Desde então, uma representação visual da relação obtida entre as amplitudes da tensão do ciclo e o número de ciclos antes da destruição da estrutura metálica é chamada de diagrama de Völler.
Desde então, o fenômeno da fadiga do metal recebeu sua definição clara como o processo de acumulação ao longo do tempo de dano a uma estrutura metálica sob a ação de tensões alternadas (geralmente cíclicas), que levam a uma mudança nas propriedades da estrutura, a formação de fissuras no mesmo, seu desenvolvimento progressivo e posterior destruição do material.
Consequências da fadiga do metal
A fadiga progressiva do metal pode levar à destruição das estruturas metálicas. Via de regra, isso ocorre durante o seu funcionamento (quando é realizada a carga máxima nos mecanismos), o que pode ocasionar acidentes e desastres, inclusive com vítimas humanas. Exemplos de alguns dos incidentes mais famosos:
- o desastre da ferrovia de Versalhes em 1842, que resultou na morte de 55 pessoas (a causa foi uma fratura por fadiga do eixo da locomotiva).
- a queda do trem elétrico de alta velocidade ICE perto da comuna de Eschede, na Alemanha, em 1998, em que 101 pessoas morreram e 88 ficaram feridas (a uma velocidade de 200 km / h, o pneu da roda estourou).
- acidente na UHE Sayano-Shushenskaya em 2009 (a causa foram danos por fadiga nos pontos de montagem da unidade hidrelétrica da usina, incluindo a cobertura da turbina).
Prevenção de fadiga de metal
A fadiga do metal é geralmente evitada pela modificação de partes da estrutura de metal para evitar carregamento cíclico ou pela substituição dos materiais usados na estrutura por materiais menos sujeitos à fadiga. Além disso, um aumento notável na resistência da estrutura é fornecido por alguns métodos de tratamento químico-térmico de metais (nitretação, nitrocarbonetação, etc.). Outro método de prevenção da fadiga do metal é a pulverização térmica, que cria uma tensão compressiva na superfície do material, o que ajuda a proteger as peças de metal contra quebras.
