Hoe is de taaiheid van 7075 aluminium in vergelijking met staal?

Twijfelt u tussen aluminium en staal voor een hoogwaardig onderdeel? Negeer taaiheid niet - het kan je ontwerp maken of breken.

7075 aluminium heeft een lagere breuktaaiheid dan staal. Staal is 2-6 keer taaier, waardoor het beter bestand is tegen schokken, vermoeidheid of koude omgevingen.

Hoewel 7075 aluminium beroemd is vanwege de verhouding sterkte/gewicht, kan het niet tippen aan staal als het gaat om energieabsorptie voordat het breekt. Laten we eens kijken wat taaiheid echt betekent en wanneer elk materiaal het beste is.

Wat is de definitie van taaiheid?

In de war door kracht, hardheid en taaiheid? Je bent niet de enige. Ze zijn niet hetzelfde.

Taaiheid betekent hoeveel energie een materiaal kan absorberen voordat het breekt. Dit hangt af van zowel sterkte als vervormbaarheid.

Wat taaiheid echt meet

Taaiheid is het vermogen van een materiaal om schokken te weerstaan en breuken te weerstaan. Technisch gezien is het de oppervlakte onder de spanning-rek curve. Hoe meer energie het kan absorberen voordat het breekt, hoe sterker het is.

De meest gebruikte metriek in engineering is:

• Breuktaaiheid (K_IC)gemeten in MPa-√m
• Gebruikt om de weerstand tegen scheurgroei te evalueren

Belangrijkste taaiheidscomponenten

• Sterkte: Hoeveel lading kan het dragen?
• Vervormbaarheid: Hoeveel het kan uitrekken of vervormen voordat het breekt
• Nokgevoeligheid: Hoe het reageert op gebreken of scheuren

Materialen met een hoge taaiheid weerstaan plotselinge breuken. Materialen met een lage taaiheid kunnen barsten onder stress of impact.

Hoe zijn de waarden voor taaiheid te vergelijken?

Denk je dat alle sterke materialen ook sterk zijn? Niet helemaal.

7075 aluminium heeft een breuktaaiheid van ~29 MPa-√m, terwijl gewone staalsoorten variëren van 50 tot 175 MPa-√m. Staal is meestal 2-6 keer taaier.

Tabel: Breuktaaiheidswaarden

7075 aluminium is sterk en licht. Maar het is relatief bros vergeleken met staal. Als je onderdeel waarschijnlijk schokken, vallen of zware trillingen te verduren krijgt, is dit belangrijk.

Aluminium scheurt eerder bij spanningsconcentratie of botsingen. Het vermogen van staal om schokken te absorberen zonder te breken is de reden waarom het nog steeds wordt gebruikt in bruggen, gereedschappen en bepantsering.

In welke toepassingen presteert staal beter?

Vraag je je af wanneer staal de beste keuze is? Het heeft allemaal te maken met stress, schokken en vermoeidheid.

Door zijn hogere taaiheid presteert staal beter dan aluminium in toepassingen waarbij de impact zwaar is, die onderhevig zijn aan vermoeiing en toepassingen bij lage temperaturen.

Belangrijkste voordelen van staal

• Schokbestendigheid: Staal absorbeert meer energie zonder te barsten
• Vermoeidheidsduur: Gaat langer mee onder herhaalde stresscycli
• Gebruik bij koud weer: Aluminium kan broos worden; staal blijft taai
• Lasbaarheid: Staal is gemakkelijker te lassen en behoudt zijn sterkte na het lassen.

Typische toepassingen waarbij staal wint

Aluminium onderdelen gaan vaak als eerste stuk wanneer ze worden blootgesteld aan schokken, scheuren of defecten. Staal is hier beter tegen bestand, waardoor het veiliger is voor structureel gebruik of zware gereedschappen.

Wanneer verdient 7075 aluminium de voorkeur?

Denk je dat staal altijd beter is? Niet echt. Aluminium heeft zijn plaats.

7075 aluminium is ideaal als je een hoge sterkte met een laag gewicht nodig hebt, zoals in de ruimtevaart, de racerij of lichtgewicht frames.

Waarom aluminium in sommige gevallen wint

• Hoge specifieke sterkte: Sterk in verhouding tot zijn gewicht
• Gewichtsvermindering: Kritisch in voertuigen, fietsen en vliegtuigen
• Bewerkbaarheid: Gemakkelijker te snijden, vormen en boren
• Corrosiebestendigheid: Goed met de juiste coating of anodisatie

Wanneer kies je voor 7075

7075 aluminium is sterk genoeg voor de meeste belastingen en kan zo worden ontworpen dat breekpunten worden vermeden. Het presteert vooral goed waar elke gram telt.

Het is niet geschikt voor ruwe behandeling of lassen, maar perfect voor slim ontworpen, lichtgewicht constructies.

Conclusie

7075 aluminium is sterk en licht, maar staal is veel sterker. Als impact en vermoeidheid belangrijk zijn, wint staal. Als gewicht en bewerkbaarheid het belangrijkst zijn, schittert 7075. Kies op basis van je werkelijke behoeften.