คุณนึกภาพเหตุการณ์ที่จมูกของเครื่องบินหักกะทันหันระหว่างการบินได้ไหม?
ในปี 2007 เครื่องบินรบ F-15 ของกองทัพอากาศสหรัฐฯ มีฉากที่น่าตื่นเต้นเช่นนี้ระหว่างการสู้รบทางอากาศจำลอง อุบัติเหตุดังกล่าวทำให้เครื่องบินขับไล่ F-15 ของสหรัฐต้องจอดลงพื้นเป็นจำนวนมาก และผลการสอบสวนพบว่าอุบัติเหตุดังกล่าวเกิดจากความล้าของสายรัดโลหะบนเครื่องบิน
บังเอิญในปี 2545 เครื่องบินโดยสารโบอิ้ง 747 ที่บินจากไต้หวันไปฮ่องกงเสียหลักและตกลงในน่านน้ำใกล้กับเผิงหู คร่าชีวิตผู้คนทั้งหมด 225 คนรวมทั้งลูกเรือ การตรวจสอบในเวลาต่อมาสรุปว่าการแตกร้าวของโลหะอย่างรุนแรงเกิดขึ้นในผิวหนังที่ได้รับการซ่อมแซมบนเครื่องบิน ซึ่งทำให้ส่วนหางหลุดออก และทำให้เครื่องบินแตกสลายในที่สุดเนื่องจากการสูญเสียแรงดันในห้องโดยสาร
เห็นแบบนี้แล้วเพื่อนๆหลายคนคงงงว่าคนจะเหนื่อยแล้วเมทัลจะเหนื่อยได้ยังไง?
รูปภาพ
การแยกส่วนจมูกและส่วนลำตัวของเครื่องบินขับไล่ F-15 และขั้นตอนการขับนักบินออกจากห้องโดยสาร
กระบวนการแยกจมูกของเครื่องบินรบ F-15 ออกจากลำตัวเครื่องบินและขับนักบินออกจากห้องโดยสาร:
รูปภาพ
อุบัติเหตุบนเครื่องบินของ F-15 เกิดจากความเหนื่อยล้าของสตริงเกอร์ในภาพ
ประสบการณ์ชีวิตบอกเราว่าเป็นเรื่องยากมากที่จะหักลวดด้วยมือ แต่จะหักได้ง่ายหากพับหลายครั้ง
นี่แสดงให้เห็นว่าแม้ว่าแรงภายนอกที่เปลี่ยนแปลงซ้ำๆ จะน้อยกว่าแรงคงที่ที่สามารถดึงโลหะออกได้โดยตรง แต่ก็จะค่อยๆ อ่อนค่าลงและทำลายโลหะในที่สุด
ปรากฏการณ์ของโลหะนี้คล้ายกับความเหนื่อยล้าของคนที่อยู่ภายใต้การทำงานเป็นเวลานาน และนักวิทยาศาสตร์เรียกมันว่า "ความล้าของโลหะ" อย่างเต็มตา
รูปภาพ
ตัวอย่างความล้าของโลหะ
แม้ว่าหลายคนไม่เคยได้ยินเกี่ยวกับความล้าของโลหะ แต่ก็แฝงตัวอยู่ในชีวิตประจำวันของผู้คนอย่างกว้างขวางและมักก่อให้เกิดอุบัติเหตุที่ไม่คาดคิดและร้ายแรง ประมาณว่าประมาณร้อยละ 90 ของอุบัติเหตุทางกลเกี่ยวข้องกับความล้าของโลหะ
ทำไมความเหนื่อยล้าที่ดูเหมือนโลหะแข็ง?
ค้นหา
ดังคำกล่าวที่ว่า "ทองไม่มีสี แต่หยกขาวมีตำหนิเล็กน้อย" โลหะที่เราใช้อยู่ในปัจจุบันไม่สมบูรณ์แบบ ในระหว่างการประมวลผลหรือการใช้งาน โลหะจะมีข้อบกพร่องอยู่เสมอ เช่น สิ่งสกปรกหรือรูภายใน รอยขีดข่วนบนพื้นผิว ฯลฯ เครื่องหมาย ข้อบกพร่องเหล่านี้มักเป็นเพียงลำดับไมครอนซึ่งยากต่อการสังเกตด้วยตาเปล่า หากใช้แรงดึงคงที่กับโลหะจะไม่เกิดรอยร้าว
อย่างไรก็ตาม หากแรงภายนอกเปลี่ยนแปลงซ้ำๆ บางครั้งเป็นแรงดึง บางครั้งเป็นแรงดัน พลังงานส่วนหนึ่งจะเปลี่ยนเป็นความร้อนและสะสมอยู่ภายในโลหะ เมื่อเกินขีดจำกัดที่กำหนด โลหะจะทำลายพันธะเคมีระหว่างอะตอมที่จุดบกพร่องได้ง่าย ส่งผลให้โครงสร้างเสียหาย แคร็ก
รูปภาพ
▲ข้อบกพร่องของโลหะที่สังเกตได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์และกระบวนการแคร็กของโลหะที่ล้าจากข้อบกพร่อง
หากบุคคลใดเหนื่อยเกินไปก็มักจะทำให้เกิดโรคภัยไข้เจ็บหรืออาจถึงแก่ชีวิตได้ หากโลหะอ่อนล้า จะทำให้เกิดอันตรายมากขึ้นและอาจทำให้กลุ่มบาดเจ็บล้มตายได้
นอกจากอุบัติเหตุทางการบินที่กล่าวข้างต้นแล้ว เรือ รถไฟ สะพาน รถยนต์ ฯลฯ ยังมักเกิดจากภัยพิบัติจากการล้าของโลหะอีกด้วย ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 เกือบ 1,{1}} อุบัติเหตุจากการล้าของโลหะเกิดขึ้นกับเรือบรรทุกสินค้า 5,{3}} ลำในสหรัฐอเมริกา และเรือบรรทุกสินค้ามากกว่า 200 ลำหยุดให้บริการโดยสิ้นเชิง ในปี 1998 รถไฟที่แล่นด้วยความเร็วสูงในเยอรมนีเกิดตกรางเนื่องจากความเหนื่อยล้าและยางล้อแตก คร่าชีวิตผู้คนไปมากกว่า 100...
รูปภาพ
▲ในปี 1998 อุบัติเหตุรถไฟที่ร้ายแรงที่สุดในประวัติศาสตร์เยอรมันเกิดจากการแตกหักของล้อยาง
เนื่องจากความล้าของโลหะเป็นผลจากแรงกระทำภายนอกขนาดเล็กที่เกิดขึ้นซ้ำๆ เป็นเวลานาน โดยพื้นฐานแล้วโลหะจะไม่มีการเสียรูปของพลาสติกอย่างชัดเจนก่อนการแตกร้าว ดังนั้นจึงมักเป็นเรื่องยากที่จะตรวจจับความล้าของโลหะล่วงหน้า
เราทำอะไรไม่ถูกกับความล้าของโลหะหรือไม่?
ด้วยความพยายามอย่างต่อเนื่องของนักวิทยาศาสตร์ มีหลายวิธีในการตรวจจับความล้าของโลหะ อัลตราโซนิก อินฟราเรด รังสีแกมมา ฯลฯ สามารถตรวจร่างกายเกี่ยวกับโลหะได้ทั้งหมด
นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นยังได้คิดค้นสีพิเศษที่ผสมกับผงตะกั่วไททาเนต เมื่อโลหะถูกกระทบ กระแสจะไหลผ่านฟิล์มสีบนพื้นผิวโลหะ และขนาดของกระแสจะสัมพันธ์กับระดับความล้าของโลหะ การวัดนี้เพื่อลดการเกิดอุบัติเหตุจากความล้าของโลหะ นักวิทยาศาสตร์ยังได้ใช้ความพยายามอย่างมากในการเตรียมและการใช้โลหะ
เครื่องจักรเกือบทั้งหมดที่เราสัมผัสในชีวิตทำจากโลหะผสม และแทบไม่ได้ใช้โลหะชนิดเดียว เนื่องจากสารหลายชนิดในโลหะผสมสามารถเติมเต็มช่องว่างระหว่างกัน ทำให้โลหะมีความสามารถในการต้านทานความล้าได้ดีขึ้น
เมื่อแปรรูปและใช้ชิ้นส่วนโลหะ การรักษาพื้นผิวให้สะอาดและอยู่ห่างจากสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนยังช่วยลดการเกิดความเมื่อยล้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความซับซ้อนของปัจจัยที่มีอิทธิพล จึงยังไม่สามารถหลีกเลี่ยงความล้าของโลหะได้อย่างสมบูรณ์ และนักวิทยาศาสตร์ยังมีหนทางอีกยาวไกล
