ความแข็งแรงและความแข็งแรงของโลหะสลักอลูมิเนียมมีความแตกต่างอย่างสําคัญขึ้นอยู่กับเกรดสแตนเลส (เช่น 6061, 7075, 2024, ฯลฯ) และภาวะการรักษาด้วยความร้อน (เช่น T4, T6, T651, ฯลฯ) ต่อไปนี้คือการอธิบายจากเกรดเฉพาะข้อมูลการทํางาน, ความสามารถในการรับความดันและกรณีการใช้งาน:
I. การเปรียบเทียบความแข็งแรงและความแข็งแรงของประเภทสกัดอลูมิเนียมทั่วไป
1. 6 ซีรีสอลูมิเนียมสลัด (ใช้ 6061-T6 เป็นตัวอย่าง)
ความแข็งแรง:
ความแข็งแรงในการดึง: ≥290 MPa (เทียบเท่าแรงประมาณ 29 kg ต่อมิลลิเมตรตาราง)
ความแข็งแรงในการผลิต: ≥ 240 MPa (ความเครียดวิกฤตที่วัสดุเริ่มสร้างความบิดเบือนอย่างถาวร)
ความแข็ง:
ความแข็งแรงของบรีเนล (HB): ≥95 (เทียบเท่าความแข็งแรงของการเจาะที่วัดด้วยลูกเหล็ก 10 มม และภาระ 3000 กิโลกรัม)
คุณสมบัติ: ผลงานที่สมดุลครบวงจร, ทนต่อการกัดกร่อน, การแปรรูปง่าย, ใช้กันทั่วไปในกรอบจักรยาน, สกี, และชิ้นส่วนเครื่องจักรกล
2. 7 ซีรีสอลูมิเนียมเหล็ก (ใช้ 7075-T6 เป็นตัวอย่าง)
ความแข็งแรง:
ความแข็งแรงในการดึง: ≥ 572 MPa (ใกล้กับระดับความแข็งแรงของเหล็กธรรมดา)
ความแข็งแรงของแรงผลิต: ≥503 MPa
ความแข็ง:
ความแข็งแรง Brinell (HB): ≥ 150 (ความแข็งแรงใกล้เหล็กก๊าบอนกลาง)
คุณสมบัติ: ความแข็งแรงสูงและความแข็งแรงสูง, ที่เป็นที่รู้จักกันทั่วไปในฐานะ "สับสนธิอะลูมิเนียมระดับเครื่องบิน", ใช้สําหรับส่วนโครงสร้างเครื่องบิน, หม้อระดับสูง, และส่วนรถแข่ง.
3. 2 ซีรีย์โลหะอลูมิเนียม(ยกตัวอย่าง 2024-T3)
ความแข็งแรง:
ความแข็งแรงในการดึง: ≥470 MPa
ความแข็งแรงของแรงผลิต: ≥325 MPa
ความแข็ง:
ความแข็งของบรีเนล (HB): ≥ 120
คุณสมบัติ: ความแข็งแรงเป็นอันดับที่สองหลังจาก 7 ซีรีส์, ด้วยความแข็งแรงที่ดี, ใช้สําหรับหนังการบินและ bolts ความแข็งแรงสูง.
4. 5 ซีรีย์โลหะอลูมิเนียม(ยกตัวอย่าง 5052-H32)
ความแข็งแรง:
ความแข็งแรงในการดึง ≥ 215 MPa
ความแข็งแรงของแรงผลิต ≥ 145 MPa
ความแข็ง:
ความแข็งของบรีเนล (HB): ≥60
ลักษณะ: ทนทานต่อการกัดกรองได้ดีมาก ความแข็งแรงปานกลาง ใช้สําหรับคันเรือ, ถังความดัน และถังน้ํามันรถยนต์
II. ความสามารถในการรับความดัน: วิธีการระบุปริมาณ
"ความสามารถในการรับความดัน" ของโลหะสลักอลูมิเนียมต้องมีการประเมินอย่างครบถ้วน รวมถึงความแข็งแรงของวัสดุ, การออกแบบโครงสร้าง, และรูปแบบความเครียด (เช่นการบด, ความเครียด, และการตัด)
1ความแข็งแรงในการบด (ฉากบดแบบเดียวกัน)
สูตรอ้างอิง:
ความแข็งแรงในการบด ≈ ความแข็งแรงในการผลิต × ปัจจัยความปลอดภัย (ปัจจัยความปลอดภัยในวิศวกรรมมักจะเป็น 1.5-3.0).
กรณี:
ความแข็งแรงของ7075-T6 สายสลัดอลูมิเนียมคือ 503 MPa ถ้าปัจจัยความปลอดภัยคือ 20, ความแข็งแรงในการกดที่อนุญาตคือ 251.5 MPa (เทียบเท่าแรงกดประมาณ 2515 ตันต่อตารางเมตร)
ในการใช้งานเชิงปฏิบัติการ เช่น เครื่องบินเครื่องบิน การปรับปรุงโครงสร้าง (เช่นการออกแบบท่อขุม) เป็นสิ่งที่จําเป็นเพื่อปรับปรุงความมั่นคงในการบดลง
2ความแข็งแรงในการดึง (ฉากดึง)
ตัวชี้วัดที่ตรงกับ: ความแข็งแรงในการดึง คือความเครียดสูงสุด ก่อนที่วัสดุจะแตก
ความแข็งแรงในการดึงของ 6061-T6 คือ 290 MPa ซึ่งสามารถเข้าใจได้ว่าแท่งอลูมิเนียมขนาดกว้าง 10 มม สามารถทนแรงดึงประมาณ 22.7 กิโลนิวตัน (ประมาณ 2.3 ตัน)
3ความแข็งแกร่งในการตัด (ฉากแรงตัด)
สูตรทางการทดลอง: ความแข็งแกร่งในการตัด ≈ ความแข็งแกร่งในการยืด × 0.6-0.8 (แตกต่างกันเล็กน้อยสําหรับเหล็กสแตนเลสที่แตกต่างกัน)
ความแข็งแรงในการดึงของเหล็กสลัดอลูมิเนียม 2024-T3 คือ 470 MPa และความแข็งแรงในการตัดคือประมาณ 282-376 MPa
III ปัจจัยสําคัญที่ส่งผลต่อความแข็งแรงและความแข็งแรง
1. อุปกรณ์สกัดเหล็กและการรักษาความร้อน
โซลิดซอลูชั่น + การรักษาการแก่ตัว6061 สายสลัดอลูมิเนียมเมื่อถูกรักษาด้วย T6 (สารละลายแข็ง + การเจริญอายุโดยเทียม) ความแข็งแรงจะเพิ่มขึ้นประมาณ 50% เมื่อเทียบกับภาวะที่ไม่ได้รับการรักษา (ภาวะ O)
ผลประกอบของธาตุทั่วไป:
ซิงค์ (ชุดที่ 7): รูปแบบการเสริมความแข็งแรง AlZnMgCu ปรับปรุงความแข็งแรงให้ดีขึ้น
ทองแดง (ชุด 2): สร้าง Al2Cu phase เพิ่มความแข็งแรงและความทนความร้อน
2เทคโนโลยีการประมวลผล
การพิมพ์แบบ extrusion เช่น6063 สายสลัดอลูมิเนียมโปรไฟล์ปรับปรุงเมล็ดด้วยการผลักดัน และความแข็งแรงเพิ่มขึ้น 20% - 30% เมื่อเทียบกับสภาพการโยน
การแข็งแรงที่ทํางานเย็น: ตัวอย่างเช่น หลังจากการปรับปรุงแบบเย็น (ภาวะ H32) ของ 5052 สายสลัดอลูมิเนียม ความแข็งแรงการผลิตเพิ่มขึ้นประมาณ 50% เมื่อเทียบกับภาวะการเผาผลาญ (ภาวะ O)
3ปัจจัยสิ่งแวดล้อม
อุณหภูมิ: ความแข็งแรงของเหล็กเหล็กอลูมิเนียมลดลงอย่างมากในอุณหภูมิสูง (เช่น ความแข็งแรงในการดึงของ 6061-T6 ที่ 200 °C ลดลงถึง 60% ของอุณหภูมิห้อง).
การกัดกรอง: หลังจากที่แผ่นผิวของโอกไซด์ได้รับความเสียหาย ความแข็งแรงอาจลดลงเนื่องจากหลุมกัดกรอง (จําเป็นต้องถูกคุ้มครองโดยกระบวนการเช่น anodizing)
IV. กรณีการออกแบบความแข็งแรงในกรณีการใช้งาน
1. คานล้อรถยนต์ (6061-T6 สังกะสีอลูมิเนียม)
ความต้องการการออกแบบ: มันต้องทนน้ําหนักของรถยนต์, กระแทกทางและแรงหลุดศูนย์กลาง, ความแข็งแรงในการดึงต้อง ≥ 260 MPa, และอายุความเหนื่อยต้อง ≥ 1 ล้านรอบ
การปรับปรุงโครงสร้าง: การออกแบบแบบเบาแบบสปอยค์ และการวิเคราะห์ธาตุปลาย (FEA) ใช้เพื่อให้แน่ใจว่าการกระจายความเครียดเป็นเรียบร้อย
2. เครื่องยนต์เครื่องบิน (7075-T651 โลหะเหล็ก)
สภาพการทํางานที่รุนแรง: ทนกับอุณหภูมิสูง (≤120°C) และแรงสั่นแรง ความแข็งแรงในการผลิตต้อง ≥480 MPa และต้องผ่านการทดสอบความแข็งแรงต่อการแตก (เช่นค่า KIC ≥24 MPa·√m)
3โปรไฟล์ผนังผ้าม่านอาคาร (6063-T5 สับสนธิอลูมิเนียม)
การคํานวณภาระ: มันจําเป็นต้องทนความดันลม (เช่น 5000 Pa) และน้ําหนักตาย และความเครียดที่อนุญาตคือ 1/1.8 ของความแข็งแรงของการออกกําลัง (160 MPa) = 89 MPa เพื่อให้แน่ใจว่าความปลอดภัย redundancy
V. วิธีการเลือกที่เหมาะสมโลหะอลูมิเนียม?
เรียงตามความต้องการความแข็งแรง
ความแข็งแรงต่ํา (< 200 MPa): ซีรี่ย์ 5 (5052) ซีรีย์ 3 (3003) → สถานการณ์ที่ทนทานต่อการกัดกร่อน (เช่นถังและท่อ)
ความแข็งแรงปานกลาง (200-400 MPa): 6 ซีรีส์ (6061/6063) → ส่วนโครงสร้าง (เช่นประตูและหน้าต่าง, กรอบอุตสาหกรรม)
ความแข็งแรงสูง (> 400 MPa): 2 ซีรีย์ (2024), 7 ซีรีย์ (7075) → เครื่องจักรยานอากาศ, เครื่องจักรภาระสูง
รวมกับความสามารถในการประมวลผล:
สําหรับกรณีที่ต้องการการปั่น เลือก 5 ซีรีย์ (สกัดอลูมิเนียม-มะกนีเซียม) หรือ 6 ซีรีย์ (สามารถปั่นได้ดี) และหลีกเลี่ยง 2 ซีรีย์และ 7 ซีรีย์ (ที่มีทองแดงและซิงค์ง่ายที่จะแตกในระหว่างการปั่น).
สรุป
ความแข็งแรงและความแข็งแรงของเหล็กเหล็กอลูมิเนียมสามารถปรับในช่วงที่กว้างขวางผ่านการออกแบบเหล็กเหล็กและการควบคุมกระบวนการ, จาก "นุ่มเหมือนกระป๋อง" (อลูมิเนียมบริสุทธิ์) ถึง "แข็งแรงเหมือนเหล็ก" (7075-T6)ความสามารถในการรับความดันที่แท้จริงต้องถูกประเมินอย่างครบถ้วน ร่วมกับแบรนด์ภาพและการออกแบบโครงสร้าง แนะนําให้รับประกันความปลอดภัยด้วยการทดสอบทางกล (เช่นการทดสอบความยืด, การทดสอบการบด) หรืออ้างอิงมาตรฐานอุตสาหกรรม (เช่น ASTM,GB/T) ในด้านวิศวกรรม.
ความแข็งแรงและความแข็งแรงของโลหะสลักอลูมิเนียมมีความแตกต่างอย่างสําคัญขึ้นอยู่กับเกรดสแตนเลส (เช่น 6061, 7075, 2024, ฯลฯ) และภาวะการรักษาด้วยความร้อน (เช่น T4, T6, T651, ฯลฯ) ต่อไปนี้คือการอธิบายจากเกรดเฉพาะข้อมูลการทํางาน, ความสามารถในการรับความดันและกรณีการใช้งาน:
I. การเปรียบเทียบความแข็งแรงและความแข็งแรงของประเภทสกัดอลูมิเนียมทั่วไป
1. 6 ซีรีสอลูมิเนียมสลัด (ใช้ 6061-T6 เป็นตัวอย่าง)
ความแข็งแรง:
ความแข็งแรงในการดึง: ≥290 MPa (เทียบเท่าแรงประมาณ 29 kg ต่อมิลลิเมตรตาราง)
ความแข็งแรงในการผลิต: ≥ 240 MPa (ความเครียดวิกฤตที่วัสดุเริ่มสร้างความบิดเบือนอย่างถาวร)
ความแข็ง:
ความแข็งแรงของบรีเนล (HB): ≥95 (เทียบเท่าความแข็งแรงของการเจาะที่วัดด้วยลูกเหล็ก 10 มม และภาระ 3000 กิโลกรัม)
คุณสมบัติ: ผลงานที่สมดุลครบวงจร, ทนต่อการกัดกร่อน, การแปรรูปง่าย, ใช้กันทั่วไปในกรอบจักรยาน, สกี, และชิ้นส่วนเครื่องจักรกล
2. 7 ซีรีสอลูมิเนียมเหล็ก (ใช้ 7075-T6 เป็นตัวอย่าง)
ความแข็งแรง:
ความแข็งแรงในการดึง: ≥ 572 MPa (ใกล้กับระดับความแข็งแรงของเหล็กธรรมดา)
ความแข็งแรงของแรงผลิต: ≥503 MPa
ความแข็ง:
ความแข็งแรง Brinell (HB): ≥ 150 (ความแข็งแรงใกล้เหล็กก๊าบอนกลาง)
คุณสมบัติ: ความแข็งแรงสูงและความแข็งแรงสูง, ที่เป็นที่รู้จักกันทั่วไปในฐานะ "สับสนธิอะลูมิเนียมระดับเครื่องบิน", ใช้สําหรับส่วนโครงสร้างเครื่องบิน, หม้อระดับสูง, และส่วนรถแข่ง.
3. 2 ซีรีย์โลหะอลูมิเนียม(ยกตัวอย่าง 2024-T3)
ความแข็งแรง:
ความแข็งแรงในการดึง: ≥470 MPa
ความแข็งแรงของแรงผลิต: ≥325 MPa
ความแข็ง:
ความแข็งของบรีเนล (HB): ≥ 120
คุณสมบัติ: ความแข็งแรงเป็นอันดับที่สองหลังจาก 7 ซีรีส์, ด้วยความแข็งแรงที่ดี, ใช้สําหรับหนังการบินและ bolts ความแข็งแรงสูง.
4. 5 ซีรีย์โลหะอลูมิเนียม(ยกตัวอย่าง 5052-H32)
ความแข็งแรง:
ความแข็งแรงในการดึง ≥ 215 MPa
ความแข็งแรงของแรงผลิต ≥ 145 MPa
ความแข็ง:
ความแข็งของบรีเนล (HB): ≥60
ลักษณะ: ทนทานต่อการกัดกรองได้ดีมาก ความแข็งแรงปานกลาง ใช้สําหรับคันเรือ, ถังความดัน และถังน้ํามันรถยนต์
II. ความสามารถในการรับความดัน: วิธีการระบุปริมาณ
"ความสามารถในการรับความดัน" ของโลหะสลักอลูมิเนียมต้องมีการประเมินอย่างครบถ้วน รวมถึงความแข็งแรงของวัสดุ, การออกแบบโครงสร้าง, และรูปแบบความเครียด (เช่นการบด, ความเครียด, และการตัด)
1ความแข็งแรงในการบด (ฉากบดแบบเดียวกัน)
สูตรอ้างอิง:
ความแข็งแรงในการบด ≈ ความแข็งแรงในการผลิต × ปัจจัยความปลอดภัย (ปัจจัยความปลอดภัยในวิศวกรรมมักจะเป็น 1.5-3.0).
กรณี:
ความแข็งแรงของ7075-T6 สายสลัดอลูมิเนียมคือ 503 MPa ถ้าปัจจัยความปลอดภัยคือ 20, ความแข็งแรงในการกดที่อนุญาตคือ 251.5 MPa (เทียบเท่าแรงกดประมาณ 2515 ตันต่อตารางเมตร)
ในการใช้งานเชิงปฏิบัติการ เช่น เครื่องบินเครื่องบิน การปรับปรุงโครงสร้าง (เช่นการออกแบบท่อขุม) เป็นสิ่งที่จําเป็นเพื่อปรับปรุงความมั่นคงในการบดลง
2ความแข็งแรงในการดึง (ฉากดึง)
ตัวชี้วัดที่ตรงกับ: ความแข็งแรงในการดึง คือความเครียดสูงสุด ก่อนที่วัสดุจะแตก
ความแข็งแรงในการดึงของ 6061-T6 คือ 290 MPa ซึ่งสามารถเข้าใจได้ว่าแท่งอลูมิเนียมขนาดกว้าง 10 มม สามารถทนแรงดึงประมาณ 22.7 กิโลนิวตัน (ประมาณ 2.3 ตัน)
3ความแข็งแกร่งในการตัด (ฉากแรงตัด)
สูตรทางการทดลอง: ความแข็งแกร่งในการตัด ≈ ความแข็งแกร่งในการยืด × 0.6-0.8 (แตกต่างกันเล็กน้อยสําหรับเหล็กสแตนเลสที่แตกต่างกัน)
ความแข็งแรงในการดึงของเหล็กสลัดอลูมิเนียม 2024-T3 คือ 470 MPa และความแข็งแรงในการตัดคือประมาณ 282-376 MPa
III ปัจจัยสําคัญที่ส่งผลต่อความแข็งแรงและความแข็งแรง
1. อุปกรณ์สกัดเหล็กและการรักษาความร้อน
โซลิดซอลูชั่น + การรักษาการแก่ตัว6061 สายสลัดอลูมิเนียมเมื่อถูกรักษาด้วย T6 (สารละลายแข็ง + การเจริญอายุโดยเทียม) ความแข็งแรงจะเพิ่มขึ้นประมาณ 50% เมื่อเทียบกับภาวะที่ไม่ได้รับการรักษา (ภาวะ O)
ผลประกอบของธาตุทั่วไป:
ซิงค์ (ชุดที่ 7): รูปแบบการเสริมความแข็งแรง AlZnMgCu ปรับปรุงความแข็งแรงให้ดีขึ้น
ทองแดง (ชุด 2): สร้าง Al2Cu phase เพิ่มความแข็งแรงและความทนความร้อน
2เทคโนโลยีการประมวลผล
การพิมพ์แบบ extrusion เช่น6063 สายสลัดอลูมิเนียมโปรไฟล์ปรับปรุงเมล็ดด้วยการผลักดัน และความแข็งแรงเพิ่มขึ้น 20% - 30% เมื่อเทียบกับสภาพการโยน
การแข็งแรงที่ทํางานเย็น: ตัวอย่างเช่น หลังจากการปรับปรุงแบบเย็น (ภาวะ H32) ของ 5052 สายสลัดอลูมิเนียม ความแข็งแรงการผลิตเพิ่มขึ้นประมาณ 50% เมื่อเทียบกับภาวะการเผาผลาญ (ภาวะ O)
3ปัจจัยสิ่งแวดล้อม
อุณหภูมิ: ความแข็งแรงของเหล็กเหล็กอลูมิเนียมลดลงอย่างมากในอุณหภูมิสูง (เช่น ความแข็งแรงในการดึงของ 6061-T6 ที่ 200 °C ลดลงถึง 60% ของอุณหภูมิห้อง).
การกัดกรอง: หลังจากที่แผ่นผิวของโอกไซด์ได้รับความเสียหาย ความแข็งแรงอาจลดลงเนื่องจากหลุมกัดกรอง (จําเป็นต้องถูกคุ้มครองโดยกระบวนการเช่น anodizing)
IV. กรณีการออกแบบความแข็งแรงในกรณีการใช้งาน
1. คานล้อรถยนต์ (6061-T6 สังกะสีอลูมิเนียม)
ความต้องการการออกแบบ: มันต้องทนน้ําหนักของรถยนต์, กระแทกทางและแรงหลุดศูนย์กลาง, ความแข็งแรงในการดึงต้อง ≥ 260 MPa, และอายุความเหนื่อยต้อง ≥ 1 ล้านรอบ
การปรับปรุงโครงสร้าง: การออกแบบแบบเบาแบบสปอยค์ และการวิเคราะห์ธาตุปลาย (FEA) ใช้เพื่อให้แน่ใจว่าการกระจายความเครียดเป็นเรียบร้อย
2. เครื่องยนต์เครื่องบิน (7075-T651 โลหะเหล็ก)
สภาพการทํางานที่รุนแรง: ทนกับอุณหภูมิสูง (≤120°C) และแรงสั่นแรง ความแข็งแรงในการผลิตต้อง ≥480 MPa และต้องผ่านการทดสอบความแข็งแรงต่อการแตก (เช่นค่า KIC ≥24 MPa·√m)
3โปรไฟล์ผนังผ้าม่านอาคาร (6063-T5 สับสนธิอลูมิเนียม)
การคํานวณภาระ: มันจําเป็นต้องทนความดันลม (เช่น 5000 Pa) และน้ําหนักตาย และความเครียดที่อนุญาตคือ 1/1.8 ของความแข็งแรงของการออกกําลัง (160 MPa) = 89 MPa เพื่อให้แน่ใจว่าความปลอดภัย redundancy
V. วิธีการเลือกที่เหมาะสมโลหะอลูมิเนียม?
เรียงตามความต้องการความแข็งแรง
ความแข็งแรงต่ํา (< 200 MPa): ซีรี่ย์ 5 (5052) ซีรีย์ 3 (3003) → สถานการณ์ที่ทนทานต่อการกัดกร่อน (เช่นถังและท่อ)
ความแข็งแรงปานกลาง (200-400 MPa): 6 ซีรีส์ (6061/6063) → ส่วนโครงสร้าง (เช่นประตูและหน้าต่าง, กรอบอุตสาหกรรม)
ความแข็งแรงสูง (> 400 MPa): 2 ซีรีย์ (2024), 7 ซีรีย์ (7075) → เครื่องจักรยานอากาศ, เครื่องจักรภาระสูง
รวมกับความสามารถในการประมวลผล:
สําหรับกรณีที่ต้องการการปั่น เลือก 5 ซีรีย์ (สกัดอลูมิเนียม-มะกนีเซียม) หรือ 6 ซีรีย์ (สามารถปั่นได้ดี) และหลีกเลี่ยง 2 ซีรีย์และ 7 ซีรีย์ (ที่มีทองแดงและซิงค์ง่ายที่จะแตกในระหว่างการปั่น).
สรุป
ความแข็งแรงและความแข็งแรงของเหล็กเหล็กอลูมิเนียมสามารถปรับในช่วงที่กว้างขวางผ่านการออกแบบเหล็กเหล็กและการควบคุมกระบวนการ, จาก "นุ่มเหมือนกระป๋อง" (อลูมิเนียมบริสุทธิ์) ถึง "แข็งแรงเหมือนเหล็ก" (7075-T6)ความสามารถในการรับความดันที่แท้จริงต้องถูกประเมินอย่างครบถ้วน ร่วมกับแบรนด์ภาพและการออกแบบโครงสร้าง แนะนําให้รับประกันความปลอดภัยด้วยการทดสอบทางกล (เช่นการทดสอบความยืด, การทดสอบการบด) หรืออ้างอิงมาตรฐานอุตสาหกรรม (เช่น ASTM,GB/T) ในด้านวิศวกรรม.
