Die mechanischen Eigenschaften von Aluminium
Die mechanischen Eigenschaften von Aluminium sind im Vergleich zu anderen Werkstoffen wie Stahl oder Titan geringer, das geringe spezifische Gewicht garantiert jedoch eine Gewichtsersparnis des Bauteils. Die mechanischen Eigenschaften von Aluminium können jedoch durch die Möglichkeit verbessert werden, das Material mit anderen Elementen wie Kupfer, Magnesium, Silizium, Mangan und Zink durch Schmelzprozesse zu schmelzen. Diese Produkte werden allgemein als "Aluminiumlegierungen" oder "Leichtmetalllegierungen" bezeichnet, gerade weil das spezifische Gewicht zu den niedrigsten Strukturmaterialien gehört.
Die mechanischen Eigenschaften, die identifiziert werden müssen, um die Fähigkeiten eines Materials wie Aluminium zu untersuchen, sind:
- Streckgrenze
- Bruchlast
- Elastische Eigenschaften
- Lengthening
- Druckspannung
- Müdigkeit
- Tenacity.
Die Streckgrenze in Aluminium
Eine der wichtigsten mechanischen Eigenschaften ist die Streckgrenze, die den Punkt angibt, ab dem sich ein Material unter Lasteinwirkung verformt. Wenn ein Material einer Last ausgesetzt wird, die geringer als seine Streckgrenze ist, verformt es sich proportional zur Last selbst, nimmt jedoch beim Entfernen der Last wieder seine ursprüngliche Form an. Im Gegenteil, wenn es weiter beansprucht wird, wird das Material im Verhältnis zur Last irreversibel verformt.
Im Gegensatz zu Stahl ist der Proportionalitätsverlust bei Aluminiumlegierungen nicht scharf und plötzlich. Im Wesentlichen wird bei Aluminium die Streckgrenze herkömmlicherweise als die Spannung definiert, die in der Spannungs / Verformungskurve eine Abweichung von der Proportionalität von 0,2% der Anfangslänge verursacht. Diese Last wird auch "Versuch" genannt und als "Rp0.2" abgekürzt. Die Streckgrenze für höherfeste Legierungen beträgt ca. 85% der Bruchfestigkeit.
Die Zugfestigkeit in Aluminium
Unter den mechanischen Eigenschaften eines Materials wird die Bruchlast als die maximale Last identifiziert, die es ohne Bruch aufnehmen kann. Es ist nicht möglich, eindeutige Daten zur Bruchlast von Aluminium zu finden, da diese von der Legierung abhängt, auf die sie sich bezieht: Im Allgemeinen entspricht sie einem Drittel gegenüber der von Stahl.
Die elastischen Eigenschaften von Aluminium
Aluminium hat im Vergleich zu Stahl einen Elastizitätskoeffizienten von einem Drittel. Im Wesentlichen ist seine elastische Verformung unter Last dreimal so groß wie bei Stahl. Die geringe Steifigkeit ist oftmals ein konstruktiver Vorteil, da Aluminium bei Stoßbeanspruchungen Energie elastisch aufnehmen kann, ohne dauerhaft Schaden zu nehmen.
Die Dehnung von Aluminium
Die Dehnung besteht darin, die Länge zu vergrößern, wenn das Material einer Zugkraft ausgesetzt ist. Die Dehnungswerte für Aluminiumlegierungen können von weniger als 3% der Anfangslänge bis zu über 35% für ein geglühtes Material variieren. Behandelte Legierungen haben gewöhnlich eine durchschnittliche Dehnungsrate von etwa 8%.
Druckspannung
Unter den mechanischen Eigenschaften von Aluminium ist die Messung der Druckfestigkeit nicht offensichtlich, da es sich um ein duktiles Material handelt und reine Verformung aufgrund von Kompression eine Seltenheit ist. Konventionell wird die Druckfestigkeit von Aluminium als gleich der Zugfestigkeit angesehen. Im Allgemeinen weisen die aus dem Druckguss gewonnenen Produkte jedoch eine geringere Zugfestigkeit als die Druckfestigkeit auf.
Müdigkeit
Ermüdung bedeutet Widerstand gegen wiederholte Vibrationen oder Lastwechsel. Aluminium weist keine Grenzermüdungsbelastung auf, unterhalb derer die Ermüdung nicht hervorgehoben wird. Um Probleme zu vermeiden, müssen diejenigen, die in ihren Projekten Aluminium verwenden, die Belastungen unter der in den Handbüchern angegebenen Ermüdungsgrenze halten.
Zähigkeit
Die Zähigkeit unter den mechanischen Eigenschaften besteht in der Fähigkeit, einem Bruch aufgrund von Zerbrechlichkeit zu widerstehen. Aluminiumlegierungen haben eine geringere Zähigkeit als Stahl. Die Zähigkeit hängt im Allgemeinen von der Dicke des Bauteils ab: Wenn sie zunimmt, nimmt die Zähigkeit auf einen bestimmten Mindestwert ab, der, sobald er erreicht ist, konstant bleibt.
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