Uno dei materiali più comuni utilizzati nell'industria e nell'edilizia è il metallo. Anche sullo sfondo dell'emergere della fibra di vetro tecnologica e dei compositi, le sue combinazioni uniche di proprietà prestazionali non perdono la loro rilevanza. Tuttavia, fattori come l'invecchiamento dei metalli, gli effetti della fatica, la corrosione e altri processi di degrado ne limitano l'applicazione, costringendo i tecnici a cercare modi per aumentare la durata della struttura.
Il processo di invecchiamento
L'invecchiamento delle leghe metalliche e degli elementi puri è inteso come un cambiamento nelle loro prestazioni. Nel tempo, i design e le parti cambiano nella loro struttura, il che si riflette nelle prestazioni. Si ritiene che il processo di invecchiamento dei metalli abbia conseguenze negative, sebbene provochi anche un aumento di alcune proprietà tecniche e fisiche utili. Ad esempio, la durezza del materiale aumenta, sebbene parallelamente aumenti anche la fragilità. In ogni caso, la modifica della struttura si discosta dalle prestazioni attese, ad esempio, durante lo sviluppo di un progetto edilizio o di ingegneria.
Il tempo è la principale causa dell'invecchiamento, ma non l'unica. Le condizioni esterne possono svolgere un ruolo significativo in questo processo.ambienti particolarmente aggressivi chimici con cui il materiale viene a contatto. In normali condizioni operative si verifica un lento invecchiamento meccanico del metallo, contro il quale gli atomi del prodotto vanno incontro a diffusione.
Invecchiamento artificiale
Poiché questo processo non sempre porta alla completa perdita del valore operativo del materiale, e contribuisce anche alla crescita di alcune qualità, viene spesso utilizzato l'invecchiamento artificiale. Ad esempio, questa tecnica viene applicata alle leghe di alluminio e titanio per aumentarne la resistenza. Questo effetto si ottiene attraverso il trattamento termico. Se l'invecchiamento naturale del metallo può avvenire molto lentamente anche a temperatura ambiente normale, il processo artificiale richiede un indurimento speciale. Ma è importante tenere conto della differenza fondamentale tra questo metodo e la tecnologia di tempra dei metalli. L'invecchiamento in condizioni create artificialmente provoca un aumento della durezza e della resistenza, ma contribuisce anche a una diminuzione della duttilità.
Misure per prevenire l'invecchiamento
In linea di principio, questo processo non può essere interrotto. Ma è del tutto possibile rallentarlo o eliminare i fattori che stimolano l'invecchiamento, con vari gradi di successo. Ad esempio, in alcune industrie, i metalli delle singole strutture vengono periodicamente trattati con soluzioni protettive e lucidanti, che riducono al minimo l'impatto dei fattori operativi negativi: chimici, termici, meccanici, ecc. Per quanto riguarda il rallentamento dell'effetto dell'invecchiamento dei metalli in normali condizioni operative, inA seconda del tipo di struttura o parte, può essere applicato lo stesso trattamento termico. I saldatori, ad esempio, espongono le cuciture a temperature elevate a 600-650 °C. Questa tecnica è più simile alla tempera del metallo, ma riduce anche l'intensità dell'invecchiamento.
Corrosione chimica
Il processo di ruggine è più pericoloso per i metalli in termini di cambiamenti nelle qualità tecniche e fisiche. La corrosione può verificarsi sotto l'influenza di influenze chimiche o elettrochimiche sulla struttura. E se l'invecchiamento del metallo è lento, il tasso di propagazione della ruggine può essere molto alto a seconda delle condizioni esterne.
I processi di corrosione chimica avvengono solitamente nei casi in cui il metallo è a diretto contatto con soluzioni acide, fluidi gassosi, sali e alcali. Questi sono i promotori di corrosione più attivi che si trovano sempre nell'ambiente, ma in forme diverse. Infine, sulla zona interessata si forma uno strato fragile e lasso, la cui presenza riduce la durabilità del materiale.
Corrosione elettrica
In questo caso, c'è un processo di interazione spontanea dei prodotti metallici con il mezzo elettrolitico. Sullo sfondo, la parte subisce l'ossidazione e il componente attivo liquido viene ripristinato. Tali processi possono verificarsi nei punti di contatto tra leghe che hanno cariche elettrodiche diverse. Se in tali aree ci sono sale osoluzioni acide, quindi si forma una coppia galvanica, in cui la funzione anodica è svolta da un elemento con una bassa carica dell'elettrodo. Di conseguenza, un alto potenziale rende il metallo un catodo.
È importante notare che sia l'invecchiamento che la corrosione del metallo possono verificarsi anche senza forti stimolanti. Per la ruggine elettrochimica è sufficiente un'esposizione minima ad un ambiente acido, che può essere presente anche all'interno. Ma molto spesso tali processi sono soggetti alla base degli elementi delle automobili. La causa della corrosione elettrochimica in tali situazioni può essere l'ostruzione dei getti del carburatore, delle valvole del carburante, le violazioni nel cablaggio delle coppie di apparecchiature elettriche, ecc.
Misure di controllo della corrosione
La maggior parte dei dispositivi di protezione è un rivestimento esterno, da cui inizia la distruzione della struttura. Per questo possono essere utilizzati rivestimenti speciali, pitture, polveri, sm alti e composizioni di vernici. Un'efficace barriera contro i danni da corrosione è costituita anche dai metodi di pre-zincatura prima della messa in funzione di una struttura o di una parte.
Una preparazione più seria comporta anche la lega. Tale modifica della struttura, in particolare, può modificare il tasso di invecchiamento del metallo, sia verso l' alto che verso il basso. Esistono anche metodi speciali ad alta tecnologia utilizzati nella produzione e nell'industria. Questi includono faoliting, disaerazione e trattamento termico dei gas.
Conclusione
I processi elencati di distruzione e cambiamenti nella struttura dei metalli sono solo una parte di quei fenomeni che possono influenzare le caratteristiche del materiale. Un posto speciale tra loro è occupato dall'effetto della fatica. Questo è un processo in cui il danno gradualmente accumulato provoca un aumento delle sollecitazioni nella struttura, che successivamente porta a una perdita delle proprietà operative. Ma a differenza dell'invecchiamento del metallo, la sua fatica è quasi sempre causata da influenze fisiche esterne.
Per garantire che nessuno dei processi considerati abbia un impatto negativo sulla stabilità strutturale del prodotto, è necessario valutarne inizialmente la suscettibilità all'influenza di determinati fattori. Per questo, i tecnici sviluppano metodi speciali per il monitoraggio dei pezzi, indicando le loro qualità tecniche e fisiche deboli e forti per i materiali di progettazione.
