อลูมิเนียมอัลลอยด์มีความแข็งแรงเพียงใดและเปรียบเทียบกับเหล็กได้อย่างไร

ความแข็งแรงของวัสดุคืออะไร?

คําจํากัดความที่เรียบง่ายของพลังของผ้าคือศักยภาพในการทนต่อปริมาณโหลดที่เป็นบวก, หรือที่เรียกว่าแรงหรือความเครียด, เร็วกว่าที่มันถึงปัจจัยเฉพาะของการเสียรูปหรือความเครียด. วิธีปกติในการแสดงภาพนี้คือเส้นโค้งความเค้น-ความเค้นที่รู้จักกันดี, พิสูจน์ได้จากตัวอย่างด้านล่าง.

เส้นโค้งเหล่านี้มักทำโดยใช้ตัวอย่างวัสดุ, ซึ่งรวมถึงอลูมิเนียม, และใช้แรงดึงเพื่อกระตุ้นให้เกิดการเสียรูปจนถึงปัจจัยของการแตกร้าว. ความดัน, และพลังของผ้า, โดยทั่วไปจะวัดเป็นแกดเจ็ตของเมกะปาสคาล (MPa) หรือกิโลปอนด์สอดคล้องกับตารางนิ้ว (ksi). การเสียรูปจะวัดเป็นเปอร์เซ็นต์ของความยาวจริงของตัวอย่าง.

อะไรคือเกณฑ์ในการวัดความแข็งแรงของวัสดุ?

ความแข็งแรงของวัสดุโลหะสามารถวัดได้จากตัวบ่งชี้หลายตัว:

ความต้านแรงดึง: แรงหรือแรงดันสูงสุดที่วัสดุโลหะสามารถรับได้ภายใต้ความเค้นดึง. ความต้านทานแรงดึงมักจะแสดงเป็นเมกะปาสคาล (MPa).

ความแข็งแรงของผลผลิต: จุดที่วัสดุโลหะเริ่มเปลี่ยนรูปพลาสติกหรือไหลภายใต้แรงดึง. เป็นความสามารถของวัสดุโลหะในการต้านทานการเสียรูป. ความแข็งแรงของผลผลิตมักจะแสดงเป็นเมกะปาสกาล (MPa).

การยืดตัว: ระดับที่วัสดุโลหะผ่านการเสียรูปพลาสติกในระหว่างการยืด. มันแสดงเปอร์เซ็นต์ที่วัสดุสามารถยืดตัวได้ก่อนที่จะแตก.

ความเหนียวแตกหัก: ความสามารถของวัสดุโลหะในการต้านทานการแตกหัก. เป็นความสามารถของวัสดุในการต้านทานการแตกหักเมื่ออยู่ภายใต้ความเข้มข้นของความเค้น.

ตัวบ่งชี้เหล่านี้สะท้อนให้เห็นถึงความแข็งแรงและความสามารถในการเปลี่ยนรูปของวัสดุโลหะเมื่ออยู่ภายใต้แรงภายนอก. วัสดุโลหะที่แตกต่างกันมีคุณสมบัติความแข็งแรงแตกต่างกัน, ดังนั้นเมื่อเลือกและออกแบบโครงสร้างโลหะหรือชิ้นส่วน, ต้องพิจารณาความแข็งแรงของวัสดุเพื่อให้แน่ใจว่าตรงตามความต้องการในการใช้งาน.

คุณวัดความแข็งแรงของวัสดุอย่างไร?

ความแข็งแรงของวัสดุสามารถวัดได้โดยวิธีการทดสอบทั่วไปหลายวิธี:

การทดสอบแรงดึง: นี่เป็นหนึ่งในวิธีการทดสอบที่ใช้บ่อยที่สุดในการวัดประสิทธิภาพของวัสดุภายใต้แรงดึง. ในการทดสอบแรงดึง, ตัวอย่างมาตรฐานถูกยืดออก, และความเครียดและความเครียดของตัวอย่างจะถูกวัดในเวลาเดียวกัน, เพื่อกำหนดความต้านทานแรงดึง, ความแข็งแรงของผลผลิต, การยืดตัว, ฯลฯ. ของวัสดุ.

การทดสอบการบีบอัด: วิธีการทดสอบนี้ใช้เพื่อวัดประสิทธิภาพของวัสดุภายใต้แรงกดอัด. ชิ้นงานทดสอบถูกบีบอัดในขณะที่วัดความเค้นและความเครียดเพื่อกําหนดกําลังรับแรงอัดของวัสดุและความสามารถในการเปลี่ยนรูป.

การทดสอบการดัด: วิธีการทดสอบนี้ใช้เพื่อประเมินประสิทธิภาพของวัสดุภายใต้การดัด. ชิ้นงานทดสอบโค้งงอเพื่อใช้แรงในการวัดความเค้นและความเครียดในการดัดและเพื่อกําหนดความแข็งแรงดัดและความเหนียวของวัสดุ.

การทดสอบความแข็ง: การทดสอบความแข็งเป็นวิธีที่รวดเร็วในการประเมินความแข็งแรงของวัสดุ. วิธีการทดสอบความแข็งที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ความแข็ง Brinell, ความแข็ง Rockwell และความแข็ง Vickers.

การทดสอบแรงกระแทก: การทดสอบแรงกระแทกใช้เพื่อประเมินความแข็งแรงและความเหนียวของวัสดุภายใต้แรงกระแทก. วิธีการทดสอบแรงกระแทกที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ Charpy Test และ Izod Test.

วิธีการทดสอบเหล่านี้สามารถให้ข้อมูลเชิงปริมาณเกี่ยวกับคุณสมบัติเช่นความแข็งแรง, การเสียรูป, และความเหนียวของวัสดุ. ขึ้นอยู่กับความต้องการของแอปพลิเคชัน, การเลือกวิธีทดสอบที่เหมาะสมเพื่อประเมินความแข็งแรงของวัสดุเป็นสิ่งสำคัญมาก. ขณะเดียวกัน, ควรให้ความสนใจกับปัจจัยต่างๆ เช่น เงื่อนไขการทดสอบ, ข้อกำหนดมาตรฐาน, และการเตรียมตัวอย่างเพื่อให้แน่ใจว่าผลการทดสอบมีความถูกต้องและเปรียบเทียบได้.

ความแข็งแรงของโลหะผสมอลูมิเนียมคืออะไร?

วัสดุโลหะผสมอลูมิเนียมสามารถแบ่งออกเป็นโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงต่ำ, โลหะผสมอะลูมิเนียมความแข็งแรงปานกลางและโลหะผสมอะลูมิเนียมความแข็งแรงสูงตามความแข็งแรง;

การจําแนกความแข็งแรงไม่ใช่เส้นแบ่งที่เข้มงวด, และวัสดุโลหะผสมอลูมิเนียมที่แตกต่างกันสามารถทับซ้อนกันภายในช่วงความแข็งแรง. นอกจากนี้, องค์ประกอบเฉพาะและกระบวนการบําบัดความร้อนของอลูมิเนียมอัลลอยด์จะส่งผลต่อลักษณะความแข็งแรง;

ความแข็งแรงของอลูมิเนียมเกรดต่าง ๆ นั้นแตกต่างกัน. ตัวอย่างเช่น, ความแข็งแกร่งของ 3004 อลูมิเนียมอัลลอยด์สูงกว่าของ 1050, 1060, 1100 และโลหะผสมอื่น ๆ;

ความแข็งแรงของอลูมิเนียมอัลลอยด์เกรดเดียวกันก็แตกต่างกันภายใต้สถานะการอบชุบด้วยความร้อนที่แตกต่างกัน

3004 คุณสมบัติทางกายภาพที่มีอารมณ์ต่างกัน

แรง	3004-อู๋	3004-ชม	3004-ตู่
ความต้านแรงดึง	125-165 MPa	165-215 MPa	165-205 MPa
ความแข็งแรงของผลผลิต	100-140 MPa	145-190 MPa	145-180 MPa
การยืดตัว	15%-25%	5%-15%	10%-20%
ความแข็ง	30-45 HB	50-65 HB	45-55 HB

อลูมิเนียมอัลลอยด์แข็งแรงกว่าเหล็กหรือไม่?

โลหะผสมอลูมิเนียมบางชนิดมีความแข็งแรงสูง, เทียบได้กับเหล็กกล้า. เปรียบเทียบอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่แข็งแรงที่สุดที่มีขนาดเท่ากับเหล็ก, โดยทั่วไปเหล็กจะแข็งแกร่งที่สุด.

ตัวอย่างเช่น, พลังงานแรงดึงสูงสุดของโลหะผสมอลูมิเนียมที่ทรงพลังที่สุดชนิดหนึ่งซึ่งกำหนดตามปกติ, AA7068-T6, และหนึ่งในโลหะผสมที่แข็งแกร่งที่สุด, เอไอเอส 1080, คือ 710MPa และ 965MPa, ตามลำดับ. ที่นี่คุณอาจเห็นความแตกต่างของพลังงาน Yield และความต้านทานแรงดึงที่เหลืออยู่.

อลูมิเนียมอัลลอยด์ที่แข็งแกร่งที่สุดเทียบกับเหล็ก

วัสดุ	ความแข็งแรงของผลผลิต	ความต้านแรงดึงสูงสุด
AA 7068-T6 อลูมิเนียมอัลลอยด์	683MPa	710MPa
เอไอเอสไอ 1080 เหล็ก	585MPa	965MPa

เมื่อพูดถึงอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ําหนัก, อลูมิเนียมชนะเพราะมันเป็นเพียง 1/3 น้ําหนักของเหล็กที่มีความแข็งแรงแตกต่างกันเล็กน้อย, และชนะเมื่อพูดถึงประสิทธิภาพ.

เมื่อเลือกวัสดุ, ความแข็งแรงไม่ได้เป็นเพียงการวัด, แต่อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ําหนักสามารถเน้นประสิทธิภาพของวัสดุได้.

อลูมิเนียมความแข็งแรงสูงและการใช้งาน

อลูมิเนียมอัลลอยด์	ความต้านแรงดึงสูงสุด	โปรแกรม ประยุกต์
2024	465MPa	การใช้งานโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูง, อุปกรณ์เครื่องบิน, ชิ้นส่วนขีปนาวุธ, ลูกสูบ.
5052	228MPa	ภาชนะรับความดัน, รถ ถัง, การใช้สถาปัตยกรรม, ชิ้นส่วนยานยนต์, รถราง.
6061	310MPa	ส่วนประกอบรถบรรทุก, ไปป์ ไลน์, ยานพาหนะเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจ, เครื่องบิน, ชิ้นส่วนยานยนต์.
7075	572MPa	ชิ้นส่วนโครงสร้างและเครื่องบินที่มีความเครียดสูง, ชิ้นส่วนเครื่องจักร, อาวุธยุทโธปกรณ์.