Een van de meest gebruikte materialen in de industrie en de bouw is metaal. Zelfs tegen de achtergrond van de opkomst van technologische glasvezel en composieten, verliezen de unieke combinaties van prestatie-eigenschappen hun relevantie niet. Factoren zoals metaalveroudering, vermoeiingseffecten, corrosie en andere afbraakprocessen beperken echter de toepassing ervan, waardoor technologen moeten zoeken naar manieren om de duurzaamheid van de constructie te vergroten.
Het verouderingsproces
De veroudering van metaallegeringen en pure elementen wordt gezien als een verandering in hun prestaties. Na verloop van tijd veranderen ontwerpen en onderdelen in hun structuur, wat tot uiting komt in de prestaties. Er wordt aangenomen dat het proces van metaalveroudering negatieve gevolgen heeft, hoewel het ook een toename van bepaalde nuttige technische en fysieke eigenschappen veroorzaakt. Zo neemt de hardheid van het materiaal toe, terwijl tegelijkertijd ook de brosheid toeneemt. In ieder geval wijkt de wijziging in structuur af van de prestatie die verwacht wordt, bijvoorbeeld bij de ontwikkeling van een bouw- of engineeringproject.
Tijd is de belangrijkste oorzaak van veroudering, maar niet de enige. Externe omstandigheden kunnen hierbij een belangrijke rol spelen.vooral chemisch agressieve omgevingen waarmee het materiaal in contact komt. Onder normale bedrijfsomstandigheden treedt een langzame mechanische veroudering van het metaal op, waartegen de atomen van het product diffusie ondergaan.
Kunstmatige veroudering
Omdat dit proces niet altijd leidt tot een volledig verlies van de operationele waarde van het materiaal, en ook bijdraagt aan de groei van sommige kwaliteiten, wordt vaak kunstmatige veroudering toegepast. Deze techniek wordt bijvoorbeeld toegepast op aluminium- en titaniumlegeringen om hun sterkte te vergroten. Dit effect wordt bereikt door warmtebehandeling. Als de natuurlijke veroudering van het metaal zelfs bij normale kamertemperatuur zeer langzaam kan plaatsvinden, vereist het kunstmatige proces een speciale verharding. Maar het is belangrijk om rekening te houden met het fundamentele verschil tussen deze methode en metaalhardingstechnologie. Veroudering onder kunstmatig gecreëerde omstandigheden veroorzaakt een toename van de hardheid en sterkte, maar draagt ook bij aan een afname van de ductiliteit.
Maatregelen om veroudering te voorkomen
In principe kan dit proces niet worden gestopt. Maar het is heel goed mogelijk om het te vertragen of de factoren die veroudering stimuleren te elimineren, met wisselend succes. In sommige industrieën worden metalen van individuele constructies bijvoorbeeld periodiek behandeld met beschermende oplossingen en poetsmiddelen, die de impact van negatieve bedrijfsfactoren minimaliseren - chemisch, temperatuur, mechanisch, enz. Wat betreft het vertragen van het effect van metaalveroudering onder normale bedrijfsomstandigheden, inAfhankelijk van het type constructie of onderdeel kan dezelfde warmtebehandeling worden toegepast. Lassers stellen bijvoorbeeld naden bloot aan hoge temperaturen van 600-650 °C. Deze techniek lijkt meer op het temperen van metaal, maar het vermindert ook de intensiteit van veroudering.
Chemische corrosie
Het roestproces is gevaarlijker voor metalen in termen van veranderingen in technische en fysieke eigenschappen. Corrosie kan optreden onder invloed van chemische of elektrochemische invloed op de constructie. En als de veroudering van het metaal langzaam gaat, kan de roestvoortplanting erg hoog zijn, afhankelijk van de externe omstandigheden.
Chemische corrosieprocessen vinden meestal plaats in gevallen waarin het metaal in direct contact komt met zure oplossingen, gasvormige media, zouten en alkaliën. Dit zijn de meest actieve corrosiebevorderaars die altijd in het milieu worden aangetroffen, maar in verschillende vormen. Uiteindelijk vormt zich een broze en losse laag op het aangetaste gebied, waarvan de aanwezigheid de duurzaamheid van het materiaal vermindert.
Elektrische corrosie
In dit geval is er een proces van spontane interactie van metaalproducten met het elektrolytische medium. Tegen de achtergrond ondergaat het onderdeel oxidatie en wordt de vloeibare actieve component hersteld. Dergelijke processen kunnen plaatsvinden op de contactpunten tussen legeringen met verschillende elektrodeladingen. Als er in dergelijke gebieden zout ofzure oplossingen, dan wordt een galvanisch paar gevormd, waarin de anodefunctie wordt uitgevoerd door een element met een lage elektrodelading. Dienovereenkomstig maakt een hoog potentieel van het metaal een kathode.
Het is belangrijk op te merken dat zowel veroudering als corrosie van metaal kan optreden, zelfs zonder sterke stimulerende middelen. Voor elektrochemisch roesten is een minimale blootstelling aan een zure omgeving voldoende, die ook binnenshuis aanwezig kan zijn. Maar meestal worden dergelijke processen onderworpen aan de elementbasis van auto's. De oorzaak van elektrochemische corrosie in dergelijke situaties kan verstopping van carburateursproeiers, brandstofkleppen, overtredingen in de bedrading van elektrische apparatuurparen, enz. zijn.
Corrosiebestrijdingsmaatregelen
De meeste beschermende uitrusting is een buitenste coating, van waaruit de vernietiging van de structuur begint. Hiervoor kunnen speciale coatings, verven, poeders, email en vernissamenstellingen worden gebruikt. Een effectieve barrière tegen corrosieschade wordt ook gevormd door methoden van voorverzinken voordat een constructie of onderdeel in gebruik wordt genomen.
Een serieuzere voorbereiding omvat ook legeren. Een dergelijke wijziging van de structuur kan in het bijzonder de verouderingssnelheid van het metaal veranderen, zowel naar boven als naar beneden. Ook in de productie en de industrie worden bijzondere hightech methodes gebruikt. Deze omvatten phaoliting, ontluchting en thermische gasbehandeling.
Conclusie
De vermelde processen van vernietiging en veranderingen in de structuur van metalen zijn slechts een deel van die verschijnselen die de eigenschappen van het materiaal kunnen beïnvloeden. Een speciale plaats onder hen wordt ingenomen door het effect van vermoeidheid. Dit is een proces waarbij geleidelijk opgebouwde schade een toename van de spanning in de constructie veroorzaakt, wat vervolgens leidt tot verlies van operationele eigenschappen. Maar in tegenstelling tot de veroudering van metaal, wordt de vermoeidheid bijna altijd veroorzaakt door externe fysieke invloeden.
Om ervoor te zorgen dat geen van de beschouwde processen een negatieve invloed heeft op de structurele stabiliteit van het product, is het noodzakelijk om in eerste instantie de gevoeligheid ervan voor de invloed van bepaalde factoren te beoordelen. Hiervoor ontwikkelen technologen speciale methoden voor het bewaken van werkstukken, waarbij ze hun zwakke en sterke technische en fysieke kwaliteiten voor ontwerpmaterialen aangeven.
