Hoe sterk is een aluminiumlegering en hoe vergelijkt deze zich met staal?

Wat is materiële sterkte?

Een vereenvoudigde definitie van de kracht van een stof is het vermogen ervan om een ​​positieve hoeveelheid belasting te weerstaan, ook bekend als kracht of spanning, voordat het specifieke factoren van vervorming of spanning bereikt. Een normale manier om dit te visualiseren is door de bekende spanning-rek-curve, bewezen in het onderstaande voorbeeld.

Deze curven worden gewoonlijk gemaakt met behulp van een materiaalmonster, waaronder aluminium, en gebruik maken van trekdruk om vervorming tot aan de factor breuk te veroorzaken. De druk, en daarmee de kracht van de stof, wordt doorgaans gemeten in gadgets van megapascals (MPa) of kiloponden consistent met vierkante inch (ksi). De vervorming wordt gemeten als een percentage van de authentieke lengte van het monster.

Wat zijn de criteria voor het meten van de sterkte van materialen?

De sterkte van metalen materialen kan worden gemeten aan de hand van verschillende indicatoren:

Treksterkte: De maximale kracht of druk die een metalen materiaal kan weerstaan ​​onder trekspanning. Treksterkte wordt meestal uitgedrukt in megapascal (MPa).

Opbrengststerkte: Het punt waarop een metallisch materiaal plastisch begint te vervormen of onder trekspanning begint te vloeien. Het is het vermogen van een metalen materiaal om vervorming te weerstaan. De vloeigrens wordt meestal uitgedrukt in megapascal (MPa).

Verlenging: De mate waarin een metalen materiaal plastische vervorming ondergaat tijdens het strekken. Het drukt het percentage uit waarmee een materiaal kan uitrekken voordat het breekt.

Breuktaaiheid: Het vermogen van een metalen materiaal om breuk te weerstaan. Het is het vermogen van een materiaal om weerstand te bieden aan breuk wanneer het wordt blootgesteld aan spanningsconcentraties.

Deze indicatoren weerspiegelen de sterkte en het vervormingsvermogen van metalen materialen wanneer ze worden blootgesteld aan externe krachten. Verschillende metalen materialen hebben verschillende sterkte-eigenschappen, dus bij het selecteren en ontwerpen van een metalen structuur of onderdeel, Er moet rekening worden gehouden met de sterkte van het materiaal om ervoor te zorgen dat het voldoet aan de beoogde toepassingsbehoeften.

Hoe meet je de sterkte van materialen??

De sterkte van materialen kan worden gemeten met verschillende gebruikelijke testmethoden:

Trekproef: Dit is een van de meest gebruikte testmethoden om de prestaties van materialen onder trekspanning te meten. In de trekproef, het standaardmonster wordt uitgerekt, en tegelijkertijd worden de spanning en rek van het monster gemeten, om de treksterkte te bepalen, vloeigrens, verlenging, enz. van het materiaal.

Druktest: Deze testmethode wordt gebruikt om de prestaties van materialen onder drukspanning te meten. Het monster wordt samengedrukt terwijl spanning en rek worden gemeten om de druksterkte en het vervormingsvermogen van het materiaal te bepalen.

Buigtest: Deze testmethode wordt gebruikt om de prestaties van materialen onder buigbelasting te evalueren. Het monster wordt gebogen om kracht uit te oefenen om de buigspanning en rek te meten en om de buigsterkte en taaiheid van het materiaal te bepalen.

Hardheidstest: Hardheidstesten zijn een snelle manier om de sterkte van een materiaal te beoordelen. Veelgebruikte hardheidstestmethoden zijn onder meer de Brinell-hardheid, Rockwell-hardheid en Vickers-hardheid.

Botsingtest: Impacttests worden gebruikt om de sterkte en taaiheid van materialen onder impactbelastingen te evalueren. Veelgebruikte impacttestmethoden zijn de Charpy-test en de Izod-test.

Deze testmethoden kunnen kwantitatieve gegevens opleveren over eigenschappen zoals sterkte, vervormbaarheid, en taaiheid van materialen. Afhankelijk van de toepassingsbehoeften, het is erg belangrijk om de juiste testmethode te kiezen om de sterkte van het materiaal te evalueren. Tegelijkertijd, Er moet ook aandacht worden besteed aan factoren zoals testomstandigheden, standaard specificaties, en monstervoorbereiding om de nauwkeurigheid en vergelijkbaarheid van de testresultaten te garanderen.

Wat is de sterkte van aluminiumlegering?

Materialen van aluminiumlegeringen kunnen worden onderverdeeld in aluminiumlegeringen met een lage sterkte, aluminiumlegeringen met gemiddelde sterkte en aluminiumlegeringen met hoge sterkte, afhankelijk van hun sterkte;

De sterkteclassificatie is geen strikte scheidslijn, en verschillende materialen van aluminiumlegeringen kunnen elkaar overlappen binnen het sterktebereik. In aanvulling, de specifieke samenstelling en het warmtebehandelingsproces van aluminiumlegeringen zullen ook de sterkte-eigenschappen ervan beïnvloeden;

De sterkte van verschillende soorten aluminiumlegeringen is verschillend. Bijvoorbeeld, de kracht van 3004 aluminiumlegering is veel hoger dan die van 1050, 1060, 1100 en andere legeringen;

De sterkte van aluminiumlegeringen van dezelfde kwaliteit is ook verschillend onder verschillende warmtebehandelingstoestanden

3004 fysieke eigenschappen met verschillende humeur

Kracht	3004-O	3004-H	3004-T
Treksterkte	125-165 MPa	165-215 MPa	165-205 MPa
Opbrengststerkte	100-140 MPa	145-190 MPa	145-180 MPa
Verlenging	15%-25%	5%-15%	10%-20%
Hardheid	30-45 HB	50-65 HB	45-55 HB

Is aluminiumlegering sterker dan staal??

Sommige aluminiumlegeringen hebben een hoge sterkte, zelfs vergelijkbaar met staal. Vergelijking van de sterkste aluminiumlegering met dezelfde maat als staal, staal is over het algemeen het sterkst.

Als voorbeeld, de meest trekenergie van een van de normaal bepaalde krachtigste aluminiumlegeringen, de AA7068-T6, en een van de sterkste metaallegeringen, de AISI 1080, zijn 710 MPa en 965 MPa, respectievelijk. Hier ziet u mogelijk een contrast in hun opbrengstenergie en resterende treksterkte.

De sterkste aluminiumlegering versus staal

Materialen	Opbrengststerkte	Maximale treksterkte
AA 7068-T6 aluminiumlegering	683MPa	710MPa
AISI 1080 Staal	585MPa	965MPa

Als het gaat om de verhouding tussen sterkte en gewicht, aluminium wint omdat het alleen is 1/3 het gewicht van staal met weinig verschil in sterkte, en het wint als het op prestaties aankomt.

Bij het kiezen van materialen, kracht is niet de enige maatstaf, maar de sterkte-gewichtsverhouding kan de prestaties van materialen benadrukken.

Aluminiumlegering met hoge sterkte en de toepassing ervan

Aluminium profiel	Maximale treksterkte	Toepassingen
2024	465MPa	Structurele toepassingen met hoge sterkte, vliegtuig fittingen, raket onderdelen, zuigers.
5052	228MPa	Drukvaten, tanks, architecturale toepassingen, auto-onderdelen, spoorweg auto's.
6061	310MPa	Vrachtwagencomponenten, pijpleidingen, recreatie voertuigen, vliegtuigen, auto-onderdelen.
7075	572MPa	Sterk belaste structurele en vliegtuigonderdelen, machine onderdelen, munitie.