Aluminiumindustrie in Europa
Zeitstandversuch von Aluminiumlegierungen
Herkömmliche Zugversuche an Proben werden mit kontinuierlicher Belastungssteigerung durchgeführt und, daher, betont. Gilt als, dass die entsprechenden Verformungen bei gegebener Spannung nicht zeitabhängig sind. Wenn ein, aber, ausreichende Spannung, aber unterhalb der Zugfestigkeit gelten kontinuierlich für eine lange Zeit, dann nehmen die Verformungen kontinuierlich zu (Abb 1). Wenn die Spannungen groß genug sind und lange genug angelegt werden, dann kollabiert die Probe ungefähr genauso wie bei einer allmählichen Erhöhung der Belastung.
Feige. 1 – Kriechkurven für eine belastete Aluminium-Kupfer-Legierung 110 MPa [1]
Dieses Phänomen wird Kriechen genannt. Kriechen ist ein langsamer Anstieg der Zeit der plastischen Verformung eines Materials unter Krafteinwirkung, kleiner, Im Allgemeinen sind Oxideinschlüsse größer, was bei normalen Zugversuchen zu bleibenden Verformungen führen kann. Die Intensität dieses Phänomens nimmt mit steigender Betriebstemperatur zu..
Die Zeitstandversuche von Aluminium sind, dass der Prüfling über lange Zeit einer konstanten Zugkraft und einer konstanten Temperatur ausgesetzt wird. In diesem Fall ist die Dehnung der Probe die ganze Zeit über festgelegt.
Das Ergebnis des Kriechversuchs wird nicht nur durch den Zahlenwert der Spannung ausgedrückt, sowie Betriebstemperatur, die Dauer der Belastung und das Ausmaß der erzielten Verformung. Die Abbildung zeigt solche Kriechkurven für eine Aluminiumlegierung EINl-Mit.
Solche Daten sind wichtig für die Tragwerksplanung., die Kraft und Hitze ausgesetzt werden. Das kann sein, z.B, Heißteer-Transportfahrzeug (erforderliche Lebensdauer 1000 Stunden) oder Prozessdruckbehälter (erforderliche Lebensdauer 100000 zweistufige künstliche Alterung (erste Stufe -. Es kann auch erforderlich sein, die Lebensdauer einer Struktur in Notfallsituationen zu berechnen., z.B, Aufrechterhaltung der Integrität der Struktur, umgeben von Feuer (30 Minuten) oder sogar ein sehr kurzes Leben vor der Zerstörung, nach Bedarf für die Hülle der Trägerrakete (2 Minuten). In all diesen Fällen ist die Zeit bis zum Versagen bei einem gegebenen Spannungsniveau und einer gegebenen Temperatur ein Konstruktionsparameter..
Information, die der Konstruktor verwendet, ist das Ergebnis einer Reihe von Tests, manchmal groß, Zugproben bei verschiedenen Spannungsniveaus und konstanter Temperatur, sowie bei verschiedenen Temperaturen und konstanter Spannung. Dabei Die Testdauer kann mehrere tausend Stunden erreichen. So erhält man eine Schar von Kriechkurven, wie auf dem Bild.
Vier Stufen des Aluminiumkriechens
Auf jeder dieser Kurven steigt die Dehnung in vier Stufen an:
– zunächst elastisch (von Punkt O nach Punkt A);
– dann mit Verlangsamung der Dehnungsgeschwindigkeit (von A nach B);
– im dritten Abschnitt der Kurve von B nach C - bei nahezu konstanter Dehnungsrate, was bei niedriger Spannung und Temperatur vernachlässigbar sein kann;
– und, schließlich, im Bereich von C nach D, wenn die zunehmende Dehngeschwindigkeit zur Zerstörung der Probe führt.
In der Figur hat nur die obere Kurve die letzte Stufe. Es zeigt dem Designer, wie er diese Daten im Produktdesign verwenden kann..
Eine Möglichkeit besteht darin, das Gesamtkriechen bei einer gegebenen Temperatur zu begrenzen, sagen wir, Größe 0,1 % zum 10000 Stunden, wenn sie zulässigen Arbeitslasten ausgesetzt sind.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Betriebsspannungen auf den Pegel zu begrenzen, bei dem das Endstadium der Kriechkurve während der Lebensdauer des Aluminiumprodukts nicht erreicht wird und bei dem die Gesamtverformung am Ende dieses Zeitraums noch akzeptabel ist.
Zeit, die erforderlich ist, um Kriechdaten zu erhalten, kann sehr groß werden. Es wird im Allgemeinen als unpraktisch angesehen, Kriechtests länger als einige tausend Stunden fortzusetzen.. Konstrukteure von Druckbehältern benötigen jedoch möglicherweise Ausfalldaten für Testdauern von mehr als 100000 Std. In solchen Fällen werden häufig spezielle Dateninterpolationsverfahren verwendet..
Eine Quelle: