Kuidas on 7075 alumiiniumi vastupidavus võrreldes terasega?
Kas olete alumiiniumi ja terase vahel suure jõudlusega detaili jaoks tülis? Ärge ignoreerige vastupidavust - see võib teie konstruktsiooni muuta või hävitada.
7075 alumiiniumil on madalam purunemiskindlus kui terasel. Teras on 2-6 korda kõvem, mistõttu on see parem löögi, väsimuse või külmade keskkondade puhul.
Kuigi 7075 alumiinium on kuulus tugevuse ja kaalu suhte poolest, ei vasta see terasele energiamahutavuse poolest enne purunemist. Võtame lahti, mida vastupidavus tegelikult tähendab ja millal iga materjal on parim.
Mis on sitkuse määratlus?
Tugevus, kõvadus ja sitkus ajavad segadusse? Te ei ole üksi. Need ei ole üks ja sama.
Vastupidavus tähendab, kui palju energiat suudab materjal enne purunemist vastu võtta. See sõltub nii tugevusest kui ka plastilisusest.
Mida sitkus tegelikult mõõdab
Vastupidavus on materjali võime vastu pidada löökidele ja murdumisele. Tehniliselt on see pindala pinge-venemiskõvera all. Mida rohkem energiat see suudab enne purunemist vastu võtta, seda tugevam on see.
Kõige tavalisem inseneriteaduses kasutatav mõõtühik on:
- Murdumisvastupidavus (K_IC), mõõdetuna MPa-√m
- Kasutatakse pragude kasvukindluse hindamiseks
Peamised sitkuse komponendid
- Tugevus: Kui palju koormust see suudab kanda
- Plastilisus: Kui palju võib see enne purunemist venida või deformeeruda.
- Notch tundlikkus: Kuidas see reageerib vigadele või pragudele
Suure sitkusega materjalid peavad vastu ootamatutele purunemistele. Madala sitkusega materjalid võivad pinge või löögi korral praguneda.
Sitkus on sama mis tugevus.Vale
Tugevus viitab kandevõimele, samas kui sitkus mõõdab energia neeldumist enne purunemist.
Murdumisvastupidavus on materjali tugevuse peamine näitaja's sitkus.Tõsi
Murdumistugevus (K_IC) näitab materjali'võimet vastu seista pragude levikule.
Kuidas võrrelda sitkuse väärtusi?
Arvad, et kõik tugevad materjalid on ka vastupidavad? Mitte päris.
7075 alumiiniumi purunemiskindlus on ~29 MPa-√m, samas kui tavalised terased jäävad vahemikku 50-175 MPa-√m. Teras on tavaliselt 2-6 korda kõvem.
Tabel: Murdumisvastupidavuse väärtused
| Materjali tüüp | Murdumistugevus (K_IC) |
|---|---|
| 7075-T6/T651 Alumiinium | ~29 MPa-√m |
| Konstruktsiooniteras (A36, leebe teras) | ~50 MPa-√m |
| Tööriistateras (D2, H13) | 60-100 MPa-√m |
| Kõrge vastupidavusega teras (4340, martensiitteras) | 100-175 MPa-√m |
7075 alumiinium on tugev ja kerge. Kuid võrreldes terasega on see suhteliselt rabe. Kui teie osa puutub tõenäoliselt kokku löökide, kukkumiste või tugevate vibratsioonidega, on see oluline.
Alumiinium praguneb varem pingekontsentratsiooni või löögi korral. Terase võime absorbeerida lööki ilma purunemiseta on põhjus, miks seda kasutatakse endiselt sildades, tööriistades ja soomusmasinates.
7075 alumiinium on vastupidavam kui tavaline konstruktsiooniteras.Vale
Konstruktsiooniterasel on tavaliselt suurem purunemiskindlus kui 7075 alumiiniumil.
Terasesulamid võivad saavutada üle 150 MPa-√m purunemiskindluse.Tõsi
Kõrgtugevatest terastest, nagu martensiit- või karastatud 4340, võib olla üle 150 MPa-√m.
Milliste rakenduste puhul on teras parem?
Mõtlete, millal on teras parem valik? Kõik on seotud stressi, löökide ja väsimusega.
Suurema sitkuse tõttu on teras parem kui alumiinium löögirasketes, väsimusohtlikes ja madalatemperatuurilistes rakendustes.
Terase peamised eelised
- Löögikindlus: Teras neelab rohkem energiat ilma pragunemiseta
- Väsimus elu: Kestab kauem korduvate koormustsüklite all
- Külma ilmaga kasutamine: Alumiinium võib muutuda hapraks; teras jääb vastupidavaks.
- Keevitatavus: Terast on lihtsam keevitada ja see säilitab tugevuse ka pärast keevitamist.
Tüüpilised kasutusalad, kus teras võidab
| Taotlus | Miks teras paistab silma |
|---|---|
| Rasked masinad | Kõrge löögikoormus |
| Kraanad, sillad | Väsimuskindlus |
| Soomus ja sõjaline varustus | Kõrge energia neeldumine |
| Vedrud, võllid | Torsioon ja tsükliline koormus |
| Madala temperatuuriga keskkonnad | Teras säilitab plastilisuse |
Alumiiniumosad riknevad sageli esimesena, kui nad puutuvad kokku löökide, pragude või defektidega. Teras peab nendele paremini vastu, mistõttu on see konstruktsioonilise kasutamise või raskete tööriistade puhul ohutum.
Teras toimib paremini kui 7075 alumiinium suure löögi- ja väsimuskoormuse korral.Tõsi
Terase'kõrgem murdumisvastupidavus annab sellele parema pragude vastupidavuse korduvate pingete või löökide korral.
7075 alumiinium on kõikides tingimustes parem kui teras.Vale
Teras on alumiiniumist vastupidavuskriitilistes rakendustes parem kui alumiinium.
Millal on 7075 alumiinium eelistatav?
Kas teras on alati parem? Tegelikult mitte. Alumiiniumil on oma koht.
7075 alumiinium on ideaalne, kui vajate suurt tugevust ja väikest kaalu, näiteks lennundus, võidusõidud või kerged raamid.
Miks alumiinium mõnel juhul võidab
- Kõrge eritugevus: Tugev oma kaalu suhtes
- Kaalu vähendamine: Kriitiline sõidukites, jalgratastel ja lennukites.
- Töödeldavus: Lihtsam lõigata, kujundada ja puurida.
- Korrosioonikindlus: Hea korraliku katte või anodeerimisega
Millal valida 7075
| Kasutusjuhtum | Miks 7075 on parem |
|---|---|
| Õhusõidukite raamid | Säästab kaalu, on endiselt tugev |
| Võidusõidu jalgratta osad | Suur tugevus-kaalule suhe |
| Täppis CNC komponendid | Lihtsam masinaga töötamine |
| Droonid ja robootika | Kerged liikumisosad |
| Tööriistad (ilma löögita) | Kõva ja stabiilne |
7075 alumiinium annab enamiku koormuste jaoks piisava tugevuse ja seda saab konstrueerida nii, et vältida murdepunkte. See toimib eriti hästi seal, kus iga gramm loeb.
See ei ole mõeldud karmi käsitsemise või keevitamise jaoks, kuid sobib ideaalselt nutikalt konstrueeritud, kergete konstruktsioonide jaoks.
Alumiinium 7075 on tänu oma suurele tugevuse ja kaalu suhtele ideaalne lennunduses ja kosmosetööstuses.Tõsi
7075 pakub suurepärast mehaanilist tugevust, olles samas palju kergem kui teras, mis on ideaalne õhusõidukite raamideks.
7075 alumiinium võib veealustes süvasurveanumates olla terasest parem.Vale
Teras talub sellistes nõudlikes tingimustes paremini survet ja sitkust.
Kokkuvõte
7075 alumiinium on tugev ja kerge, kuid teras on palju vastupidavam. Kui võtmetähtsusega on löögid ja väsimus, võidab teras. Kui kaal ja töödeldavus on kõige olulisemad, siis paistab 7075 silma. Valige vastavalt oma tegelikele vajadustele.
