Mechanische Eigenschaften von Aluminium

Was sind mechanische Eigenschaften?

Mechanisch Eigenschaften von Aluminium, wie andere Materialien - das sind Eigenschaften, die mit der elastischen und unelastischen Reaktion des Materials auf die Belastung verbunden sind, einschließlich, Beziehung zwischen Spannungen und Dehnungen. Beispiele für mechanische Eigenschaften sind:

  • Elastizitätsmodul (bei Zug, wenn komprimiert, bei Schicht)
  • Zugfestigkeit (Zug, wenn komprimiert, bei Schicht)
  • Streckgrenze
  • Ermüdungsgrenze
  • Bruchdehnung (relativ)
  • Härte.

Mechanische Eigenschaften werden oft fälschlicherweise als physikalische Eigenschaften bezeichnet..

Mechanische Eigenschaften von Materialien, einschließlich, Aluminium und seine Legierungen, die durch Zugversuche des Materials gewonnen werden, z.B, Zugmodul, Zugfestigkeit, Zugfestigkeit und Dehnung werden Zugeigenschaften genannt.

Elastizitätsmodul

Elastizitätsmodul, der oft Young-Modul genannt wird, ist das Spannungsverhältnis, die am Material befestigt ist, auf die entsprechende Verformung in diesem Intervall, wenn sie direkt proportional zueinander sind.

Es gibt drei Arten von Spannungen und dementsprechend drei Arten von Elastizitätsmodulen für jedes Material, einschließlich für Aluminium:

  • Zugmodul
  • Druckmodul
  • Schubmodul (Schermodul).

Tabelle – Zugmoduli von Aluminium und anderen Metallen [1]

Bild 1 – Zugkurven von Aluminium und Baustahl [4]

Bild 2 – Einfluss von Legierungselementen in Aluminiumlegierungen auf deren Dichte t E-Modul [4]

Zugfestigkeit

Das Verhältnis der maximalen Belastung vor dem Bruch der Probe bei Zugversuchen auf der ursprünglichen Querschnittsfläche der Probe. Es werden auch die Begriffe "Zugfestigkeit" und "Zugfestigkeit" verwendet..


Bild 3 – Zugkurven von Aluminium im Vergleich zu verschiedenen Metallen und Legierungen [4]

Streckgrenze

Stromspannung, die notwendig ist, um eine gegebene kleine plastische Verformung in Aluminium oder einem anderen Material unter einachsiger Zug- oder Druckbelastung zu erreichen.

Ist die plastische Verformung unter Zugbelastung gegeben als 0,2 %, dann der Begriff "Streckgrenze" 0,2 %» (Rp0,2).

Bild 4 – Typisches Spannungs-Dehnungs-Diagramm
für Aluminiumlegierungen

Dehnung (bei Bruch)

Wird oft als "Dehnung" bezeichnet. Vergrößern des Abstands zwischen zwei Markierungen auf einem Teststück, die durch Verformung der Probe unter Spannung entsteht, bis der Spalt zwischen diesen Markierungen.

Das Ausmaß der Dehnung hängt von den Abmessungen des Querschnitts der Probe ab.. beispielsweise, Verlängerung, die beim Testen einer Aluminiumblechprobe erhalten wird, ist für ein dünnes Blech niedriger, als für ein dickes Blech. Gleiches gilt für stranggepresste Aluminiumprofile..


Bild 5 – Einfluss von Legierungselementen auf Festigkeitseigenschaften und Dehnung [4]

Dehnung A

Prozentuale Dehnung nach dem Brechen der Probe im ursprünglichen Markierungsabstand 5,65 · S0, wo ist0 Ist die ursprüngliche Querschnittsfläche des Prüflings. Veraltete Bezeichnung dieser Größe А5 derzeit nicht beworben. Ein ähnlicher Wert in russischsprachigen Dokumenten wird mit δ . bezeichnet5.

Einfach zu überprüfen, dass für runde Proben dieser Abstand zwischen den Originalmarken als 5 d . berechnet wird.

Dehnung A50mm

Prozentuale Dehnung nach dem Bruch der Probe im Verhältnis zur ursprünglichen Länge zwischen den Markierungen 50 mm und konstante Originalbreite des Prüflings (normalerweise 12,5 mm). In den Vereinigten Staaten beträgt der Abstand zwischen den Markierungen in 2 Zoll, also 50,8 mm.

Schiere Stärke

Maximale spezifische Belastung, das heißt, die maximale Last, geteilt durch die ursprüngliche Querschnittsfläche, Welches Material hält einem Schertest stand. Scherfestigkeit ist normalerweise ungefähr 60 % aus Zugfestigkeit.

Die Scherfestigkeit ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal von Nieten., einschließlich, Aluminium.


Bild 6 – Druckfestigkeit, Schiere Stärke, Tragkraft und
Härte verschiedener Aluminiumlegierungen [4]

Poissonzahl

Verhältnis zwischen Längsdehnung und Querkontraktion eines Profils im einachsigen Versuch. Für Aluminium und alle Aluminiumlegierungen in allen Staaten beträgt die Poisson-Zahl normalerweise 0,33 [2].

Härte

Beständigkeit von Metall gegen plastische Verformung, normalerweise per Fingerabdruck gemessen.

Brinellhärte (HB)

Durchdringungswiderstand eines kugelförmigen Eindringkörpers unter genormten Bedingungen.

Bei Aluminium und Aluminiumlegierungen beträgt die HB-Härte ca. 0,3 Rich, wo Rich - Zugfestigkeit, ausgedrückt in MPa [2].

Bei Verwendung eines Wolframcarbid-Eindringkörpers, dann wird die Notation HBW verwendet.

Vickers-Härte (HV)

Durchdringungswiderstand eines Diamant-Eindringkörpers in Form einer quadratischen Pyramide unter standardisierten Bedingungen. Die HV-Härte beträgt ungefähr 1,10 · HB [2].

Ermüden

Die Tendenz von Metall, unter längerer zyklischer Belastung zusammenzubrechen, die deutlich unter der Zugfestigkeit liegt.


Bild 7 – Unterschied im Ermüdungsverhalten von kohlenstoffarmen Stahl- und Aluminiumlegierungen [3]

Ermüdungsfestigkeit

Maximale Spannungsamplitude, denen das Produkt bei einer bestimmten Anzahl von Ladezyklen standhält. Normalerweise ausgedrückt als Spannungsamplitude, was eine 50%ige Ausfallwahrscheinlichkeit nach einer bestimmten Anzahl von Lastzyklen ergibt [2].

Ermüdungsausdauer

Größter Stress, unterhalb derer das Material einer bestimmten Anzahl von Belastungszyklen standhält [2].

Mechanische Eigenschaften von Aluminium und Aluminiumlegierungen

Die folgenden Tabellen [3] zeigen typische mechanische Eigenschaften von Aluminium und Aluminiumlegierungen:

  • Zugfestigkeit
  • Zugstreckgrenze
  • Zugdehnung
  • Ermüdungsausdauer
  • Härte
  • Elastizitätsmodul

Mechanische Eigenschaften werden separat dargestellt:

  • für Aluminiumlegierungen, arbeitsgehärtet.
  • für Aluminiumlegierungen, wärmegehärtet.

Diese mechanischen Eigenschaften – typisch. Das heisst, dass sie nur zu Vergleichszwecken geeignet sind, nicht für technische Berechnungen. In den meisten Fällen handelt es sich um Durchschnittswerte für verschiedene Produktgrößen., ihre Formen und Herstellungsverfahren.

Eine Quelle:

  1. Werkstoffe des Deutschen Aluminiumverbandes
  2. Global Advisory Group GAG – Leitfaden “Begriffe und Definitionen” – 2011-01
  3. Aluminium und Aluminiumlegierungen. – ASM International, 1993.
  4. TALAT 1501