Jak wytrzymały jest stop aluminium i jak wypada w porównaniu ze stalą

Co to jest siła materiału?

Uproszczona definicja wytrzymałości tkaniny to jej potencjał do wytrzymania dodatniego obciążenia, znany również jako siła lub odkształcenie, wcześniej niż osiągnie określone współczynniki odkształcenia lub odkształcenia. Normalnym sposobem wizualizacji tego jest dobrze znana krzywa naprężenie-odkształcenie, udowodnione w przykładzie poniżej.

Krzywe te są zwykle wykonywane za pomocą próbki materiału, w tym aluminium, i wykorzystując ciśnienie rozciągające do napędzania odkształcenia aż do czynnika pęknięcia. Presja, a co za tym idzie moc tkaniny, jest zwykle mierzona w gadżetach megapaskali (MPa) lub kilofunty zgodne z calem kwadratowym (ksi). Odkształcenie jest mierzone jako procent autentycznej długości próbki.

Jakie są kryteria pomiaru wytrzymałości materiałów?

Wytrzymałość materiałów metalowych można zmierzyć za pomocą kilku wskaźników:

Wytrzymałość na rozciąganie: Maksymalna siła lub ciśnienie, jakie materiał metalowy może wytrzymać pod wpływem naprężenia rozciągającego. Wytrzymałość na rozciąganie jest zwykle wyrażana w megapaskalach (MPa).

Wydajność: Punkt, w którym materiał metaliczny zaczyna odkształcać się plastycznie lub płynąć pod wpływem naprężenia rozciągającego. Jest to zdolność materiału metalowego do przeciwstawiania się odkształceniom. Granica plastyczności jest zwykle wyrażana w megapaskalach (MPa).

Wydłużenie: Stopień, w jakim materiał metalowy ulega odkształceniu plastycznemu podczas rozciągania. Wyraża procent, o jaki materiał jest w stanie wydłużyć się przed pęknięciem.

Odporność na pękanie: Zdolność materiału metalowego do odporności na pękanie. Jest to zdolność materiału do przeciwstawienia się pękaniu pod wpływem koncentracji naprężeń.

Wskaźniki te odzwierciedlają wytrzymałość i zdolność odkształcania materiałów metalowych, gdy są one poddawane działaniu sił zewnętrznych. Różne materiały metalowe mają różne właściwości wytrzymałościowe, więc przy wyborze i projektowaniu metalowej konstrukcji lub części, należy wziąć pod uwagę wytrzymałość materiału, aby upewnić się, że spełnia on wymagania zamierzonego zastosowania.

Jak zmierzyć wytrzymałość materiałów?

Wytrzymałość materiałów można mierzyć za pomocą kilku powszechnych metod badawczych:

Próba rozciągania: Jest to jedna z najczęściej stosowanych metod testowania do pomiaru wydajności materiałów pod wpływem naprężeń rozciągających. W próbie rozciągania, standardowa próbka jest rozciągana, a naprężenie i odkształcenie próbki są mierzone w tym samym czasie, w celu określenia wytrzymałości na rozciąganie, granica plastyczności, Wydłużenie, itp. materiału.

Test kompresji: Ta metoda testowa służy do pomiaru wydajności materiałów pod wpływem naprężeń ściskających. Próbka jest ściskana podczas pomiaru naprężeń i odkształceń w celu określenia wytrzymałości materiału na ściskanie i zdolności do odkształcania.

Próba zginania: Niniejsza metoda badawcza służy do oceny właściwości użytkowych materiałów pod obciążeniem zginającym. Próbka jest wygięta, aby przyłożyć siłę do pomiaru naprężeń i odkształceń zginających oraz do określenia wytrzymałości na zginanie i wytrzymałości materiału.

Test twardości: Badanie twardości to szybki sposób oceny wytrzymałości materiału. Powszechnie stosowane metody badania twardości obejmują twardość Brinella, Twardość Rockwella i twardość Vickersa.

Próba uderzeniowa: Testy udarności służą do oceny wytrzymałości i udarności materiałów pod wpływem obciążeń udarowych. Powszechnie stosowane metody badań udarności obejmują próbę Charpy'ego i próbę Izoda.

Te metody badawcze mogą dostarczyć ilościowych danych dotyczących właściwości, takich jak wytrzymałość, odkształcalność, i wytrzymałości materiałów. W zależności od potrzeb aplikacji, bardzo ważny jest dobór odpowiedniej metody badawczej do oceny wytrzymałości materiału. W tym samym czasie, należy również zwrócić uwagę na takie czynniki, jak warunki badania, standardowe specyfikacje, i przygotowanie próbek w celu zapewnienia dokładności i porównywalności wyników badań.

Jaka jest wytrzymałość stopu aluminium?

Materiały ze stopów aluminium można podzielić na stopy aluminium o niskiej wytrzymałości, stopy aluminium o średniej wytrzymałości i stopy aluminium o wysokiej wytrzymałości według ich wytrzymałości;

Klasyfikacja wytrzymałościowa nie jest ścisłą linią podziału, a różne materiały ze stopów aluminium mogą nakładać się na siebie w zakresie wytrzymałości. W dodatku, specyficzny skład i proces obróbki cieplnej stopu aluminium będą również wpływać na jego właściwości wytrzymałościowe;

Wytrzymałość różnych gatunków stopów aluminium jest różna. Na przykład, Siła 3004 stop aluminium jest znacznie wyższy niż stop aluminium 1050, 1060, 1100 i innych stopów;

Wytrzymałość stopów aluminium tego samego gatunku jest również różna w różnych stanach obróbki cieplnej

3004 właściwości fizyczne o różnym temperamencie

Wytrzymałość	3004-O	3004-H	3004-T
Wytrzymałość na rozciąganie	125-165 MPa	165-215 MPa	165-205 MPa
Wydajność	100-140 MPa	145-190 MPa	145-180 MPa
Wydłużenie	15%-25%	5%-15%	10%-20%
Twardość	30-45 HB	50-65 HB	45-55 HB

Czy stop aluminium jest mocniejszy niż stal?

Niektóre stopy aluminium mają wysoką wytrzymałość, nawet porównywalne ze stalą. Porównanie najmocniejszego stopu aluminium o tym samym rozmiarze co stal, stal jest generalnie najsilniejsza.

Jako przykład, największa energia rozciągania jednego z normalnie określanych najmocniejszych stopów aluminium, AA7068-T6, i jeden z najmocniejszych stopów metali, aisi 1080, wynoszą 710 MPa i 965 MPa, odpowiednio. Tutaj możesz zobaczyć kontrast w ich energii plastyczności i pozostałej wytrzymałości na rozciąganie.

Najmocniejszy stop aluminium w porównaniu ze stalą

Materiałów	Wydajność	Maksymalna wytrzymałość na rozciąganie
AA 7068-T6 Stop aluminium	683MPa	710MPa
AISI 1080 Stal	585MPa	965MPa

Jeśli chodzi o stosunek wytrzymałości do masy, Aluminium wygrywa, ponieważ jest tylko 1/3 ciężar stali z niewielką różnicą w wytrzymałości, I wygrywa, jeśli chodzi o wydajność.

Przy wyborze materiałów, Siła nie jest jedyną miarą, Ale stosunek wytrzymałości do masy może podkreślić wydajność materiałów.

Stop aluminium o wysokiej wytrzymałości i jego zastosowanie

Stop aluminium	Maksymalna wytrzymałość na rozciąganie	Aplikacji
2024	465MPa	Zastosowania konstrukcyjne o wysokiej wytrzymałości, wyposażenie samolotów, części rakiet, tłoki.
5052	228MPa	Zbiorniki ciśnieniowe, czołgi, zastosowań architektonicznych, części samochodowe, wagony kolejowe.
6061	310MPa	Elementy ciężarówki, rurociągi, pojazdy rekreacyjne, samolot, części samochodowe.
7075	572MPa	Silnie obciążone części konstrukcyjne i lotnicze, części maszyny, artyleria.