De taaiheid van staal vergelijken met aluminium

Bij het vergelijken van staal en aluminium wordt staal gezien als de sterkste van de twee metalen omdat het 2,5 keer dichter is dan aluminium en een hoge treksterkte heeft. Staal biedt ook meer corrosieweerstand dan aluminium. Aluminium is echter kneedbaarder dan staal, waardoor het een uitstekende kneedbaarheid heeft, wat met name voordelen biedt voor industrieën zoals lucht- en ruimtevaart, elektriciteit en constructie.

Hieronder gaan we dieper in op de taaiheid van staal versus aluminium en bespreken we waarom taaiheid belangrijk is, vooral als het gaat om structurele toepassingen.

Wat is vervormbaarheid?

Ductiliteit verwijst naar het vermogen van een metaal om plastische vervorming te weerstaan ​​zonder te breken onder spanning of spanning.

Twee verschillende waarden definiëren typisch de sterkte van een materiaal:

1. Ultieme kracht: De maximale sterkte die een materiaal aankan voordat het faalt
2. Opbrengststerkte: De maximale spanning die een materiaal kan weerstaan ​​wanneer het wordt vervormd binnen de elastische limiet

De taaiheid van het materiaal verwijst naar de zone tussen vloeigrens en treksterkte. Hoe meer afstand tussen de twee punten, hoe taaier het materiaal is.

Het belang van buigzaamheid

Ductiliteit zorgt ervoor dat constructies tot op zekere hoogte kunnen buigen zonder te scheuren. Deze functie is zeer nuttig voor het ontwerpen van seismisch resistente constructies.

Het doel van conventionele bouwvoorschriften is om instorting te voorkomen in geval van extreme gevaren voor het milieu, zoals aardbevingen. Om plotselinge instorting te voorkomen, moet de structurele respons van een gebouw op seismische golven hoog zijn en moet het tegelijkertijd de trillingsamplitude kunnen verminderen. Het toevoegen van ductiliteit aan structurele elementen fungeert als een gootsteen voor seismische energieën die tijdens aardbevingen worden geproduceerd.

Het gebruik van ductiele materialen in structurele toepassingen heeft de volgende voordelen:

• Voegt robuustheid toe aan constructies
• Uniforme verdeling van spanning en kracht door de constructie
• Verbetert de sterkte van leden, verbindingen en structuren
• Toont waarschuwing voor falen vóór instorten
• Maakt constructies mogelijk om zware aardbevingen te overleven

De taaiheid van staal versus aluminium

Laten we, om de taaiheid van staal versus aluminium beter te begrijpen, eerst elk van hun structuren bekijken.

Aluminium vormt een zich herhalende kristalstructuur, die ook bekend staat als een face-centered cubic (FCC) structuur. Een van de voordelen van deze constructie is dat deze slipsystemen bevat die gemakkelijk vervormen wanneer er kracht wordt uitgeoefend. Dit is de reden waarom aluminium taaier is dan staal, dat een body-centered cubic (BCC) structuur heeft. Een BCC-structuur heeft geen dicht opeengepakte atomaire structuur en het ontbreekt ook aan overheersende slipsystemen zoals FCC. BCC-materialen kunnen echter slip activeren met thermische energie.

Als we kijken naar de taaiheid van staal, is staal een legering van ijzer en koolstof. In ijzer is de rangschikking van atomen afhankelijk van de temperatuur, wat betekent dat de sterkte van het staal kan worden verhoogd door verschillende warmtebehandelings- en afschrikprocessen. Met verhoogde sterkte begint staal echter zijn ductiliteit te verliezen. Martensietstaal is bijvoorbeeld de sterkste en hardste staalsoort die beschikbaar is, maar het is ook het meest bros. De toevoeging van extra legeringselementen, samen met verwarming en afschrikken, kan de taaiheid van staal in hoge mate verhogen. De toevoeging van een zeer kleine hoeveelheid koolstof aan het staal kan bijvoorbeeld de ductiliteit verhogen tot 50% van die van een aluminiumlegering.

Ter vergelijking:aluminium is een relatief zacht materiaal met een laag smeltpunt; dus zuiver aluminium is zeer ductiel van aard. Vanwege de hoge ductiliteit versplinteren aluminiumlegeringen gemakkelijker dan staal of koper, waardoor ze dicht bij het einde van het productontwerp kunnen worden gevormd. Als gevolg hiervan is aluminium zeer gewild, zowel voor prototypes als voor productieruns.

De voordelen en uitdagingen van het bewerken van staal en aluminium

De taaiheid van staal versus aluminium stelt hen in staat om vervormbaarheid te ontwikkelen zonder beschadigd te raken. Staal kan in draden, balken, staven en frames worden getrokken om aan de specifieke vereisten van elke constructie te voldoen. Evenzo kunt u gebruik maken van de ductiliteit van aluminium om gereedschapsplaten, staven, buizen, folies, draden en meer te maken. Omdat aluminium warmte snel geleidt en afvoert, blijft het stabiel met minder vervorming tijdens booglassen, in vergelijking met staal of koper.

Al deze voordelen gaan echter gepaard met kostbare bewerkingsuitdagingen. Bij het bewerken van ductiele metalen zorgt het snijgereedschap voor drukspanning op het werkstuk. De spanning wordt geleidelijk omgezet in schuifspanning van verschillende groottes en plant zich in meerdere richtingen voort naar de snijhoek. Wanneer deze schuifspanning de materiaalrek overschrijdt, vindt de vorming van continue spanen plaats. Het opgebouwde materiaal hecht zich aan de gereedschapspunt en het werkstuk, wat resulteert in een slechte oppervlakteafwerking en waarbij het gereedschap bij elke beweging met een grotere kracht moet snijden.

Om deze uitdaging het hoofd te bieden, is het belangrijk om high-end gereedschappen te gebruiken bij een lage snelheid met een hoge wrijvingskracht ondersteund door een hoge voedingssnelheid. Het ontbreken van de juiste tools en expertise kan leiden tot meer verspilling en overconsumptie van grondstoffen, wat resulteert in een slechte ROI.

Precisie metaalsnijden van een vertrouwde lokale leverancier

Industrial Metal Service biedt al meer dan twee decennia metaalzaagdiensten aan fabrikanten en machinewerkplaatsen in de San Francisco Bay Area en daarbuiten. Onze MetlSaw NF12-T12 kan gemakkelijk door 12-inch dikke aluminiumplaten snijden met inachtneming van de kleinste toleranties, en onze Amada PCSAW 530 X-lintzaag met pulssnijtechnologie kan snel en precies door zelfs de zwaarste staalsoorten snijden. Door gebruik te maken van onze precisie-metaalsnijservices, kunt u materiaalverspilling en arbeidskosten verminderen terwijl u uw productieprocessen versnelt.