ما مدى قوة سبائك الألومنيوم وكيف تقارن بالفولاذ

ما هي القوة المادية?

التعريف المبسط لقوة النسيج هو قدرته على تحمل كمية موجبة من الحمل, يُعرف أيضًا باسم القوة أو الإجهاد, قبل أن تصل إلى عوامل محددة من التشوه أو الإجهاد. الطريقة الطبيعية لتصور ذلك هي من خلال منحنى الإجهاد والانفعال المعروف, ثبت في المثال أدناه.

عادة ما يتم عمل هذه المنحنيات عن طريق استخدام عينة من المادة, الذي يشمل الألمنيوم, والاستفادة من ضغط الشد لتحفيز التشوه حتى عامل التمزق. الضغط, وبالتالي قوة النسيج, يقاس عادةً بأدوات ذات ميغا باسكال (الآلام والكروب الذهنية) أو كيلو باوند يتفق مع البوصة المربعة (ksi). يتم قياس التشوه كنسبة مئوية من الطول الأصلي للعينة.

ما هي معايير قياس قوة المواد?

يمكن قياس قوة المواد المعدنية بعدة مؤشرات:

قوة الشد: أقصى قوة أو ضغط يمكن أن تتحمله مادة معدنية تحت إجهاد الشد. عادة ما يتم التعبير عن قوة الشد بالميغا باسكال (الآلام والكروب الذهنية).

قوة الغلة: النقطة التي تبدأ عندها المادة المعدنية في التشوه اللدني أو التدفق تحت ضغط الشد. إنها قدرة المادة المعدنية على مقاومة التشوه. عادة ما يتم التعبير عن قوة الخضوع بالميغاباسكال (الآلام والكروب الذهنية).

استطاله: الدرجة التي تخضع لها المادة المعدنية للتشوه البلاستيكي أثناء التمدد. إنها تعبر عن النسبة المئوية التي يمكن للمادة من خلالها الاستطالة قبل الانكسار.

صلابة الكسر: قدرة المادة المعدنية على مقاومة الكسر. إنها قدرة المادة على مقاومة الكسر عند تعرضها لتركيزات الإجهاد.

تعكس هذه المؤشرات قوة المواد المعدنية وقدرتها على التشوه عند تعرضها لقوى خارجية. المواد المعدنية المختلفة لها خصائص قوة مختلفة, لذلك عند اختيار وتصميم هيكل أو جزء معدني, يجب مراعاة قوة المادة للتأكد من أنها تلبي احتياجات التطبيق المقصودة.

كيف تقيس قوة المواد?

يمكن قياس قوة المواد بعدة طرق اختبار شائعة:

اختبار الشد: هذه واحدة من أكثر طرق الاختبار شيوعًا لقياس أداء المواد تحت ضغط الشد. في اختبار الشد, امتدت العينة القياسية, ويتم قياس إجهاد وانفعال العينة في نفس الوقت, وذلك لتحديد قوة الشد, قوة الخضوع, استطاله, إلخ. من المواد.

اختبار ضغط: تستخدم طريقة الاختبار هذه لقياس أداء المواد تحت ضغط الضغط. يتم ضغط العينة أثناء قياس الإجهاد والانفعال لتحديد قوة ضغط المادة وقدرتها على التشوه.

اختبار الانحناء: تُستخدم طريقة الاختبار هذه لتقييم أداء المواد تحت تحميل الانحناء. تم ثني العينة لتطبيق القوة لقياس إجهاد الانحناء والانفعال ولتحديد قوة الانحناء وصلابة المادة.

اختبار الصلابة: اختبار الصلابة هو طريقة سريعة لتقييم قوة المادة. تشمل طرق اختبار الصلابة الشائعة صلابة برينل, صلابة روكويل وصلابة فيكرز.

اختبار التأثير: يستخدم اختبار التأثير لتقييم قوة ومتانة المواد تحت أحمال التصادم. تشمل طرق اختبار التأثير الشائعة اختبار شاربي واختبار إيزود.

يمكن أن توفر طرق الاختبار هذه بيانات كمية عن خصائص مثل القوة, التشوه, وصلابة المواد. حسب احتياجات التطبيق, من المهم جدًا اختيار طريقة الاختبار المناسبة لتقييم قوة المادة. في نفس الوقت, يجب أيضًا الانتباه إلى عوامل مثل ظروف الاختبار, المواصفات القياسية, وإعداد العينة لضمان دقة نتائج الاختبار وقابليتها للمقارنة.

ما هي قوة سبائك الألومنيوم?

يمكن تقسيم مواد سبائك الألومنيوم إلى سبائك الألومنيوم منخفضة القوة, سبائك الألومنيوم متوسطة القوة وسبائك الألومنيوم عالية القوة وفقًا لقوتها;

تصنيف القوة ليس خط تقسيم صارم, ويمكن أن تتداخل مواد سبائك الألومنيوم المختلفة في نطاق القوة. بالإضافة الى, سيؤثر التركيب المحدد وعملية المعالجة الحرارية لسبائك الألومنيوم أيضًا على خصائص قوتها;

تختلف قوة الدرجات المختلفة لسبائك الألومنيوم. فمثلا, قوة 3004 سبائك الألومنيوم أعلى بكثير من سبائك الألومنيوم 1050, 1060, 1100 وسبائك أخرى;

تختلف قوة سبائك الألومنيوم من نفس الدرجة أيضًا في حالات المعالجة الحرارية المختلفة

3004 الخصائص الفيزيائية ذات المزاج المختلف

قوة	3004-ا	3004-ح	3004-تي
قوة الشد	125-165 الآلام والكروب الذهنية	165-215 الآلام والكروب الذهنية	165-205 الآلام والكروب الذهنية
قوة الغلة	100-140 الآلام والكروب الذهنية	145-190 الآلام والكروب الذهنية	145-180 الآلام والكروب الذهنية
استطاله	15%-25%	5%-15%	10%-20%
صلابه	30-45 غبطه	50-65 غبطه	45-55 غبطه

سبائك الألومنيوم أقوى من الفولاذ?

بعض سبائك الألومنيوم لديها قوة عالية, حتى يضاهي الفولاذ. مقارنة سبائك الألومنيوم الأقوى بنفس حجم الفولاذ, الصلب هو الأقوى بشكل عام.

كمثال, الطاقة الأكثر شدًا لواحدة من أقوى سبائك الألومنيوم التي يتم تحديدها بشكل طبيعي, the AA7068-T6, وأحد أقوى السبائك المعدنية, الآيسي 1080, هي 710 ميجا باسكال و 965 ميجا باسكال, على التوالى. هنا قد ترى تباينًا في طاقة الخضوع وقوة الشد المتبقية.

أقوى سبائك الألومنيوم مقابل الفولاذ

مواد	قوة الغلة	قوة الشد القصوى
سبائك الألومنيوم AA 7068-T6	683الآلام والكروب الذهنية	710الآلام والكروب الذهنية
AISI 1080 فُولاَذ	585الآلام والكروب الذهنية	965الآلام والكروب الذهنية

عندما يتعلق الأمر بنسب القوة إلى الوزن, يفوز الألمنيوم لأنه فقط 1/3 وزن الفولاذ مع اختلاف بسيط في القوة, ويفوز عندما يتعلق الأمر بالأداء.

عند اختيار المواد, القوة ليست هي المقياس الوحيد, لكن نسبة القوة إلى الوزن يمكن أن تسلط الضوء على أداء المواد.

سبائك الألومنيوم عالية القوة وتطبيقاتها

سبائك الألومنيوم	قوة الشد القصوى	التطبيقات
2024	465الآلام والكروب الذهنية	تطبيقات هيكلية عالية القوة, تجهيزات الطائرات, أجزاء الصواريخ, المكابس.
5052	228الآلام والكروب الذهنية	أوعية الضغط, الدبابات, الاستخدامات المعمارية, قطع غيار السيارات, عربات السكك الحديدية.
6061	310الآلام والكروب الذهنية	مكونات الشاحنة, خطوط الأنابيب, مركبات الترفيه, الطائرات, قطع غيار السيارات.
7075	572الآلام والكروب الذهنية	الأجزاء الهيكلية والطائرات شديدة الإجهاد, أجزاء الآلة, الذخائر.