المعدن من أكثر المواد شيوعًا المستخدمة في الصناعة والبناء. حتى على خلفية ظهور الألياف الزجاجية التكنولوجية والمركبات ، فإن مجموعاتها الفريدة من خصائص الأداء لا تفقد أهميتها. ومع ذلك ، فإن عوامل مثل تقادم المعادن ، وتأثيرات التعب ، والتآكل وعمليات التدهور الأخرى تحد من تطبيقه ، مما يجبر التقنيين على البحث عن طرق لزيادة متانة الهيكل.
عملية الشيخوخة
يُفهم تقادم السبائك المعدنية والعناصر النقية على أنه تغيير في أدائها. بمرور الوقت ، تتغير التصميمات والأجزاء في هيكلها ، وهو ما ينعكس في الأداء. يُعتقد أن عملية تقادم المعادن لها عواقب سلبية ، على الرغم من أنها تسبب أيضًا زيادة في بعض الخصائص التقنية والفيزيائية المفيدة. على سبيل المثال ، تزداد صلابة المادة ، على الرغم من أن الهشاشة تزداد أيضًا بالتوازي. على أي حال ، فإن التغيير في الهيكل ينحرف عن الأداء المتوقع ، على سبيل المثال ، عند تطوير مبنى أو مشروع هندسي.
الوقت هو السبب الرئيسي للشيخوخة ، لكنه ليس السبب الوحيد. يمكن أن تلعب الظروف الخارجية دورًا مهمًا في هذه العملية.خاصة البيئات الكيميائية العدوانية التي تتلامس معها المادة. في ظل ظروف التشغيل العادية ، يحدث تقادم ميكانيكي بطيء للمعدن ، مقابل انتشار ذرات المنتج.
الشيخوخة الاصطناعية
نظرًا لأن هذه العملية لا تؤدي دائمًا إلى خسارة كاملة للقيمة التشغيلية للمادة ، وتساهم أيضًا في نمو بعض الصفات ، فغالبًا ما يتم استخدام الشيخوخة الاصطناعية. على سبيل المثال ، يتم تطبيق هذه التقنية على سبائك الألومنيوم والتيتانيوم لزيادة قوتها. يتحقق هذا التأثير من خلال المعالجة الحرارية. إذا كان من الممكن حدوث الشيخوخة الطبيعية للمعدن ببطء شديد حتى في درجة حرارة الغرفة العادية ، فإن العملية الاصطناعية تتطلب تصلبًا خاصًا. لكن من المهم مراعاة الاختلاف الأساسي بين هذه الطريقة وتكنولوجيا تقسية المعادن. الشيخوخة في ظل ظروف اصطناعية يسبب زيادة في الصلابة والقوة ، ولكن أيضا يساهم في انخفاض في الليونة.
تدابير لمنع الشيخوخة
من حيث المبدأ ، لا يمكن إيقاف هذه العملية. ولكن من الممكن تمامًا إبطائها أو القضاء على العوامل التي تحفز الشيخوخة بدرجات متفاوتة من النجاح. على سبيل المثال ، في بعض الصناعات ، تتم معالجة معادن الهياكل الفردية بشكل دوري باستخدام محاليل واقية ومواد تلميع ، مما يقلل من تأثير عوامل التشغيل السلبية - الكيميائية ودرجة الحرارة والميكانيكية وما إلى ذلك. أما بالنسبة لإبطاء تأثير تقادم المعادن في ظل ظروف التشغيل العادية ، فياعتمادًا على نوع الهيكل أو الجزء ، يمكن تطبيق نفس المعالجة الحرارية. يقوم عمال اللحام ، على سبيل المثال ، بتعريض اللحامات لدرجات حرارة عالية عند 600-650 درجة مئوية. هذه التقنية تشبه إلى حد كبير تقسية المعادن ، ولكنها أيضًا تقلل من شدة الشيخوخة.
تآكل كيميائي
عملية الصدأ أكثر خطورة على المعادن من حيث التغيرات في الصفات الفنية والفيزيائية. يمكن أن يحدث التآكل تحت تأثير التأثيرات الكيميائية أو الكهروكيميائية على الهيكل. وإذا كان تقادم المعدن بطيئًا ، فيمكن أن يكون معدل انتشار الصدأ مرتفعًا جدًا اعتمادًا على الظروف الخارجية.
عمليات التآكل الكيميائي تحدث عادة في الحالات التي يكون فيها المعدن على اتصال مباشر مع المحاليل الحمضية والوسائط الغازية والأملاح والقلويات. هذه هي أكثر محفزات التآكل نشاطًا والتي توجد دائمًا في البيئة ، ولكن بأشكال مختلفة. في النهاية ، تتشكل طبقة هشة وفضفاضة على المنطقة المصابة ، مما يقلل وجودها من متانة المادة.
تآكل كهربائي
في هذه الحالة ، هناك عملية تفاعل عفوي للمنتجات المعدنية مع الوسط الإلكتروليتي. على خلفيتها ، يخضع الجزء للأكسدة ، ويتم استعادة المكون النشط السائل. يمكن أن تحدث مثل هذه العمليات عند نقاط التلامس بين السبائك التي لها شحنات قطب كهربائي مختلفة. إذا كان هناك ملح أوالمحاليل الحمضية ، ثم يتم تشكيل زوج كلفاني ، حيث يتم تنفيذ وظيفة الأنود بواسطة عنصر بشحنة قطب كهربائي منخفضة. وفقًا لذلك ، فإن الإمكانات العالية تجعل المعدن كاثودًا.
من المهم ملاحظة أن كلاً من تقادم وتآكل المعدن يمكن أن يحدث حتى بدون المنشطات القوية. بالنسبة للصدأ الكهروكيميائي ، يكفي الحد الأدنى من التعرض لبيئة حمضية ، والتي يمكن أن تكون موجودة أيضًا في الداخل. ولكن في أغلب الأحيان تخضع هذه العمليات لقاعدة عناصر السيارات. يمكن أن يكون سبب التآكل الكهروكيميائي في مثل هذه الحالات هو انسداد نفاثات المكربن وصمامات الوقود وانتهاكات توصيل أزواج المعدات الكهربائية وما إلى ذلك.
تدابير السيطرة على التآكل
معظم معدات الحماية عبارة عن طلاء خارجي يبدأ منه تدمير الهيكل. لهذا الغرض ، يمكن استخدام الطلاءات الخاصة والدهانات والمساحيق والمينا وتركيبات الورنيش. يتم أيضًا تشكيل حاجز فعال ضد التلف الناتج عن التآكل من خلال طرق الجلفنة المسبقة قبل تشغيل الهيكل أو الجزء.
التحضير الأكثر جدية يتضمن أيضًا صناعة السبائك. مثل هذا التعديل للهيكل ، على وجه الخصوص ، يمكن أن يغير معدل تقادم المعدن ، لأعلى ولأسفل. هناك أيضًا طرق خاصة عالية التقنية تستخدم في الإنتاج والصناعة. وتشمل هذه المعالجة بالملوثات ، ونزع الهواء ، والمعالجة الحرارية للغاز.
الخلاصة
عمليات التدمير والتغييرات المدرجة في بنية المعادن ليست سوى جزء من تلك الظواهر التي يمكن أن تؤثر على خصائص المادة. يحتل تأثير التعب مكانة خاصة بينهم. هذه عملية يؤدي فيها الضرر المتراكم تدريجيًا إلى زيادة الضغط في الهيكل ، مما يؤدي لاحقًا إلى فقدان الخصائص التشغيلية. ولكن على عكس شيخوخة المعدن ، فإن إجهاده يحدث دائمًا تقريبًا بسبب تأثيرات فيزيائية خارجية.
لضمان عدم تأثير أي من العمليات المدروسة سلبًا على الاستقرار الهيكلي للمنتج ، من الضروري إجراء تقييم مبدئي لمدى تأثره بتأثير بعض العوامل. لهذا الغرض ، يطور الفنيون طرقًا خاصة لرصد قطع العمل ، مما يشير إلى ضعفها وقوتها التقنية والفيزيائية لمواد التصميم.
