Spall - Spall

Svært høyhastighetsfotografering av et lite prosjektil som treffer en tynn aluminiumsplate på 7.000 m / s. Påvirkningen får prosjektilet til å gå i oppløsning, og genererer et stort antall små fragmenter fra aluminiumet ( spallasjon ). Dette kan skje uten innføring av platen.

Spall er fragmenter av et materiale som brytes av en større solid kropp . Den kan produseres av en rekke mekanismer, inkludert som et resultat av prosjektilpåvirkning , korrosjon , forvitring , kavitasjon eller overdreven rulletrykk (som i et kulelager ). Splintring og avskalling beskriver begge fremgangs overflate svikt i hvilken avskalling støtes.

Spall fra knapping obsidian pilspisser og andre verktøy. Disse unike obsidianene finnes i Glass Buttes , Oregon.

Begrepene spalling , spalling og spallation er blitt adoptert av partikkelfysikere ; i nøytronspredning instrumenter, nøytroner blir generert ved å bombardere et uran mål med en strøm av atomer . Nøytronene som kastes ut fra målet er kjent som "spall".

Mekanisk spalling

Mekanisk spalling skjer ved kontaktpunkter med høyt belastning, for eksempel i et kulelager . Spalling skjer i stedet for brinelling hvor maksimal skjærspenning ikke oppstår på overflaten, men like under, og skjærer spalten av.

En av de enkleste formene for mekanisk spalling er plateinnvirkning, der to kompresjonsbølger reflekteres på platenes frie overflater og deretter samhandler for å generere et område med høy strekkbelastning inne i en av platene.

Spalling kan også forekomme som en effekt av kavitasjon , der væsker utsettes for lokaliserte lavtrykk som forårsaker at det dannes dampbobler, vanligvis i pumper, vannturbiner, fartøypropellere og til og med rør under noen forhold. Når slike bobler kollapser, kan et lokalisert høytrykk føre til spelling på tilstøtende overflater.

Antitank krigføring

Et stykke rustning banket fra HMS New Zealands ' X' tårn under slaget ved Jylland som ble utstilt på Torpedo Bay Navy Museum i Auckland. Bildeteksten lyder: "Den delen av rustningen du ser her, ble strøket ut av X-tårnet av et tysk skall."

I anti-tank krigføring er spelling av mekanisk stress en tiltenkt effekt av høyt eksplosivt squash head (HESH) anti-tank skjell og mange andre ammunisjon som kanskje ikke er kraftig nok til å gjennombore rustningen til et mål. Det relativt myke stridshodet, som inneholder eller er laget av eksplosivt plast, flater mot rustningen på stridsvogner og andre pansrede kampvogner (AFV) og eksploderer, og skaper en sjokkbølge som beveger seg gjennom rustningen som en kompresjonsbølge og reflekteres på den frie overflaten som en strekkbølgebryting (strekkspenning / strekkbrudd) metallet på innsiden. Den resulterende spallingen er farlig for mannskap og utstyr, og kan resultere i delvis eller fullstendig deaktivering av et kjøretøy og / eller dets mannskap. Mange AFV-er er utstyrt med bunnforinger inne i rustningen for beskyttelse.

En kinetisk energipenetrator , hvis den kan beseire rustningen, forårsaker vanligvis også spalling innenfor målet, noe som bidrar til å ødelegge eller deaktivere kjøretøyet og mannskapet.

Spalling i mekanisk forvitring

Avskalling av dunitt kampestein

Spalling er en vanlig mekanisme for bergforvitring, og forekommer på overflaten av en stein når det er store skjærspenninger under overflaten. Denne formen for mekanisk forvitring kan være forårsaket av frysing og tining, lossing, termisk ekspansjon og sammentrekning, eller saltavsetning.

Laster

Lossing er frigjøring av trykk på grunn av fjerning av overbelastning. Når trykket reduseres raskt, forårsaker den raske utvidelsen av fjellet høy overflatespenning og spalling.

Fryse – tine forvitring

Frysing / tining forvitring er forårsaket av fuktfrysing inne i sprekker i fjell. Ved frysing utvides volumet og forårsaker store krefter som sprekker spalter av den ytre overflaten. Når denne syklusen gjentas, gjennomgår den ytre overflaten gjentatte ganger spalling, noe som resulterer i forvitring.

Noen stein- og murflater som brukes som bygningsflater, vil absorbere fuktighet på overflaten. Hvis den utsettes for alvorlige fryseforhold, kan overflaten flasse av på grunn av utvidelse av vannet. Denne effekten kan også sees på terrakottoverflater (selv om de er glasert) hvis det er en inngang for vann i kantene.

Eksfoliering

Granittkuppeleksfoliering

Eksfoliering (eller forvitring av løkhud) er den gradvise fjerningen av spall på grunn av den sykliske økningen og reduksjonen i temperaturen på overflatelagene i fjellet. Bergarter leder ikke varmen godt, så når de blir utsatt for ekstrem varme, blir det ytterste laget mye varmere enn fjellet under og forårsaker differensiell termisk ekspansjon . Denne differensielle utvidelsen forårsaker skjærspenning under overflaten, som igjen forårsaker spalling. Ekstrem temperaturendring, for eksempel skogbranner, kan også forårsake steinsprutning. Denne forvitringsmekanismen får den ytre overflaten av fjellet til å falle av i tynne fragmenter, ark eller flak, derav navnet peeling eller forvitring av løkskinn.

Saltavskalling

Saltavskalling er en bestemt type forvitring som forekommer i porøse byggematerialer , som murstein, naturstein, fliser og betong. Oppløst salt føres gjennom materialet i vann og krystalliserer seg inne i materialet nær overflaten når vannet fordamper. Etter hvert som saltkrystallene utvides, bygger det opp skjærspenninger som bryter vekk fra overflaten.

Noen ingeniører mener at porøse byggematerialer kan beskyttes mot saltavfall ved behandling med gjennomtrengende tetningsmidler som er hydrofobe (vannavstøtende) og vil trenge dypt nok til å holde vann med oppløste salter langt borte fra overflaten. Stor forsiktighet og ekspertråd må konsulteres, men for å sikre at ethvert belegg er kompatibelt med underlaget når det gjelder pusteevne (evne til å tillate utslipp av damper fra innsiden og samtidig forhindre vanninntrenging), eller andre alvorlige problemer kan opprettes.

Skorsteiner viser ødeleggende skader før andre deler av bygninger fordi de er mer utsatt for elementene.

Korrosjon

Ved korrosjon oppstår spalling når et stoff ( metall eller betong ) kaster små partikler av korrosjonsprodukter etter hvert som korrosjonsreaksjonen utvikler seg. Selv om de ikke er løselige eller gjennomtrengelige, fester ikke disse korrosjonsproduktene overflatematerialets overflate for å danne en barriere mot ytterligere korrosjon, slik det skjer i passivering . Spallasjon skjer som et resultat av en stor volumendring under reaksjonen.

Når det gjelder aktinidmetaller (spesielt det utarmede uranet som brukes i noen typer ammunisjon ), utvides materialet så sterkt ved eksponering for luft at et fint lag med oksid tvinges ut av overflaten. En sakte oksidert plugg av metallisk uran kan noen ganger ligne en løk som er utsatt for avskalling . Den største faren oppstår imidlertid fra den pyroforiske karakteren av aktinidmetaller som spontant kan antennes når deres spesifikke område er høyt. Denne egenskapen, sammen med den iboende toksisiteten og (i noen grad i mindre grad) radioaktiviteten til disse elementene, gjør dem farlige å håndtere i metallisk form under luft. Derfor blir de ofte håndtert under en inert atmosfære ( nitrogen eller argon ) inne i en anaerob hanskeboks .

Spalling i ildfast betong

Det er to drivere for spelling av betong: termisk belastning forårsaket av rask oppvarming og indre trykk på grunn av fjerning av vann. Å være i stand til å forutsi utfallet av forskjellige oppvarmingshastigheter på termiske påkjenninger og indre trykk under fjerning av vann er spesielt viktig for industrien og andre betongkonstruksjoner.

Eksplosive spallinghendelser av ildfast betong kan føre til alvorlige problemer. Hvis en eksplosiv spalling oppstår, kan prosjektiler med rimelig masse (1–10 kg) skyves kraftig over mange meter, noe som vil få sikkerhetsmessige konsekvenser og gjøre ildfast konstruksjon uegnet til service. Reparasjoner vil da være påkrevd og medføre betydelige kostnader for industrien.

Se også

Referanser

Eksterne linker