האם אתה יכול לדמיין את המצב שבו האף של המטוס מתנתק לפתע במהלך הטיסה?
בשנת 2007, למטוס קרב F-15 של חיל האוויר האמריקאי היה סצנה מרגשת כל כך במהלך קרב אוויר מדומה. התאונה גרמה להארקה בקנה מידה גדול של מטוסי הקרב האמריקאיים F-15, ותוצאות החקירה הראו כי התאונה נגרמה כתוצאה מעייפות של stringer מתכת במטוס.
במקרה, בשנת 2002, מטוס נוסעים מדגם בואינג 747 שטס מטייוואן להונג קונג התפרק והתרסק במים ליד פנגו, והרגו בסך הכל 225 בני אדם כולל אנשי צוות. חקירות שלאחר מכן הגיעו למסקנה כי סדקי עייפות מתכת חמורים התרחשו בעור מתוקן במטוס, מה שגרם לנפילת הזנב, ובסופו של דבר גרם להתפוררות המטוס עקב אובדן הלחץ בתא הנוסעים.
כשראו זאת, חברים רבים יהיו מבולבלים: אנשים יתעייפו כשהם עייפים, אז איך מתכת יכולה להתעייף?
תְמוּנָה
הפרדת האף והגוף של מטוס הקרב F-15 ותהליך הוצאת הטייס מהתא
תהליך הפרדת האף של מטוס הקרב F-15 מגוף המטוס והוצאת הטייס מהתא:
תְמוּנָה
תאונת הטיסה של F-15 נגרמה כתוצאה מעייפות של המחרוזת בתמונה
ניסיון החיים אומר לנו שקשה מאוד לשבור את החוט ביד, אבל קל לשבור אם מקפלים אותו כמה פעמים.
זה מראה שגם אם הכוח החיצוני המשתנה שוב ושוב קטן בהרבה מהכוח הקבוע שיכול למשוך ישירות את המתכת, הוא יחליש בהדרגה את התכונות המכניות שלה ובסופו של דבר יהרוס אותה.
תופעה זו של מתכת דומה מאוד לעייפות של אנשים בעבודות ארוכות טווח, ומדענים מכנים אותה בקול "עייפות מתכת".
תְמוּנָה
דוגמה של עייפות מתכת
למרות שאנשים רבים מעולם לא שמעו על עייפות מתכת, היא אורבת באופן נרחב בחיי היומיום של אנשים, ולעתים קרובות גורמת לתאונות בלתי צפויות וקשות. ההערכה היא שכ-90 אחוז מהתאונות המכניות קשורות לעייפות מתכת.
למה מתכת קשה לכאורה עייפות?
לחפש
כמו שאומרים, "לזהב אין צבע, אבל לג'ייד הלבן יש פגמים קלים". המתכות שאנו משתמשים בהן כיום אינן מושלמות. במהלך העיבוד או השימוש, למתכות תמיד יהיו כמה פגמים, כמו זיהומים או חורים בפנים, סימון שריטות על פני השטח וכו'. פגמים אלו הם לרוב רק בסדר גודל של מיקרונים, שקשה לראותם בעין בלתי מזוינת. אם מוחל מתח קבוע על המתכת, הם אינם נוטים לסדקים.
אולם אם הכוח החיצוני משתנה שוב ושוב, לפעמים זה מתח ולפעמים זה לחץ, חלק מהאנרגיה יהפוך לחום ויצטבר בתוך המתכת. ברגע שהיא חורגת מגבול מסוים, המתכת תשבור בקלות את הקשרים הכימיים בין האטומים בפגם, וכתוצאה מכך נזק מבני. הִסָדְקוּת.
תְמוּנָה
▲פגמי מתכת שנצפו במיקרוסקופ ותהליך פיצוח עייפות המתכת החל מהפגמים
אם אדם עייף יתר על המידה, זה יגרום לרוב למחלה או אפילו למוות. אם מתכת עייפה, היא תגרום לנזק גדול יותר ואף תגרום לנפגעים קבוצתיים.
בנוסף לתאונות הטיסה שהוזכרו לעיל, ספינות, רכבות, גשרים, מכוניות וכו' נגרמות לרוב גם מאסונות עייפות מתכת. במהלך מלחמת העולם השנייה, כמעט 1,000 תאונות עייפות מתכת אירעו ב-5,000 ספינות משא בארצות הברית, ויותר מ-200 ספינות משא יצאו לחלוטין משירות; בשנת 1998, רכבת שנסעה במהירות גבוהה בגרמניה ירדה מהפסים עקב עייפות ושבר בצמיגים, והרגה יותר מ-100 אנשים...
תְמוּנָה
▲בשנת 1998, תאונת הרכבת החמורה ביותר בהיסטוריה הגרמנית נגרמה משבר עייפות בצמיג הגלגל
מכיוון שעייפות מתכת היא תוצאה של פעולה ארוכת טווח חוזרת ונשנית של כוחות חיצוניים קטנים, למתכת אין בעצם דפורמציה פלסטית ברורה לפני פיצוח, כך שלעתים קרובות קשה לזהות עייפות מתכת מראש.
האם אנחנו חסרי אונים נגד עייפות מתכת?
באמצעות מאמצים בלתי פוסקים של מדענים, ישנן שיטות רבות לזיהוי עייפות של מתכות. אולטרסאונד, אינפרא אדום, קרני גמא וכו' יכולים כולם לבצע בדיקה גופנית על מתכות.
מדענים יפנים גם המציאו צבע מיוחד מעורבב עם אבקת עופרת טיטנאט. כאשר המתכת נפגעת יזרום זרם דרך סרט הצבע על פני המתכת, וגודל הזרם קשור לדרגת העייפות של המתכת. על ידי מדידת זאת על מנת לצמצם את התרחשותן של תאונות עייפות מתכות, עשו מדענים מאמצים רבים גם בהכנה ובשימוש במתכות.
כמעט כל המכונות שאנו באים איתן במגע בחיים עשויות מסגסוגות, וממעטות להשתמש במתכת אחת. הסיבה לכך היא שמספר חומרים בסגסוגת יכולים למלא את הרווחים ביניהם, ולשפר למעשה את יכולת המתכת לעמוד בפני עייפות.
בעת עיבוד ושימוש בחלקי מתכת, שמירה על פני השטח נקיים והרחק מסביבות קורוזיביות יכולה גם להפחית ביעילות את התרחשות העייפות.
עם זאת, בשל מורכבות הגורמים המשפיעים, עדיין אי אפשר להימנע לחלוטין מעייפות מתכת, ולמדענים יש עוד דרך ארוכה לעבור.
