זחילה (דפורמציה)
זחילה (באנגלית: Creeper) היא תופעה תרמו-מכנית בחומרים הנדסיים שמתאפיינת בדפורמציה איטית של חומרים מוצקים כתוצאה מחשיפה ארוכת טווח לרמות מאמץ (stress) שהן מתחת למאמץ הכניעה של החומר. הזחילה מורגשת יותר בחומרים המחוממים למשך זמן ארוך, ובטמפרטורה קרובה לטמפרטורת ההתכה. קצב הזחילה תמיד גדל עם הטמפרטורה.
קצב הזחילה הוא פונקציה של תכונות החומר, זמן החשיפה למאמץ, טמפרטורת החשיפה וגודל המאמץ המופעל. גודל גרעין גדול יגרור זחילה איטית יותר.
בתלות בעוצמת המאמץ וזמן ההפעלה שלו, עשוי שינוי הצורה (דפורמציה) להיות כה גדול עד כדי כך שהרכיב שממנו עשוי החומר לא יוכל עוד למלא את תפקידו. לדוגמה, זחילה של להב טורבינה תגרום ללהב לגעת במעטפת, דבר שיגרום לכשל של הלהב. זחילה בדרך כלל מעניינת מהנדסים ומטלורגים, כאשר רוצים לבדוק תפקוד של רכיבים מכניים אשר פועלים תחת עומסים גבוהים או טמפטרטורות גבוהות. זחילה אינה בהכרח דרך להיווצרות כשל, אלא דרך לביצוע דפורמציה של החומר. לעיתים, זחילה מועטת בבטון היא רצוייה, כי היא מקלה על מאמצים פנימיים אשר עלולים היו לגרום לשברים בחומר.
זחילה אינה נוצרת לפתע עקב הפעלת מאמץ, אלא היא תוצאה של הפעלת המאמץ לטווח זמן ארוך.
טווח הטמפרטורות שבהם מתרחשת הזחילה תלוי בחומר. בטונגסטן, למשל, נדרשת טמפרטורה של אלפי מעלות לפני שתתחיל זחילה. לעומת זאת, קרחונים יכולים לבצע זחילה בטמפרטורות שבהן הם קפואים. למעשה, כל חומר יעבור זחילה כאשר הטמפרטורה שלו תתקרב לטמפרטורת ההתכה. עקב כך, ניתן לראות זחילה בטמפרטורות נמוכות עבור חומרים מסוימים. פלסטיקים ומתכות מסוימות יעברו זחילה בטמפרטורת החדר.
שלבי הזחילה
מקובל לחלק את תהליך הזחילה למספר שלבים מרכזיים לאורך זמן[1]:
- עיבור אלסטי - מתרחש באופן מידי
- זחילה ראשונית - מעוות פלסטי ראשוני עולה, כאשר קצב השינוי שלו קטן בהדרגה.
- זחילה שניונית - מעוות פלסטי שעולה בקצב גדילה קבוע.
- קצב המעוות גדל באופן דרסטי ונוצר שבר.
מנגנוני זחילה
זחילה מתרחשת בפועל בעקבות:
- תנועת נקעים - מתרחשת במאמץ גבוהה
- דיפוזיה של אטומים (מכונה גם דיפוזיה של היעדרויות אטומים) - מתרחשת במאמץ נמוך ממאמץ הכניעה
- החלקת גבולות הגרעינים
ראו גם
הערות שוליים
22362570זחילה (דפורמציה)