Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Manufacturing Technology >> Industriële technologie

Spanning vs. compressiekrachten effecten op metaal

De sterkte van een metaal speelt een belangrijke rol bij het ontwerpen van producten of structurele architecturen. Er zijn verschillende elementen voor de sterkte van een metaal, waaronder treksterkte, vloeigrens, hardheid en dichtheid. Spannings- versus compressiekrachten kunnen van invloed zijn op de hoeveelheid spanning of druk die een metaal aankan voordat het defect raakt. Daarom is het belangrijk om te bepalen welk materiaal het beste werkt, afhankelijk van de vereiste toepassing.

Spanning versus compressiekrachten:een korte handleiding

Hieronder beschrijven we kort de trek- en drukkrachten in metalen, waarbij we uiteenzetten hoe elk werkt en de effecten die ze kunnen hebben op verschillende metalen.

Trekkracht in metalen

Wanneer een metaal uitrekt, staat het onder trekkracht. Wiskundig gezien is trekspanning gelijk aan kracht/oppervlak. De maximale spanning die een metaal aankan, vertegenwoordigt de treksterkte.

Treksterkte kan verder worden onderverdeeld in twee delen:

  • Opbrengststerkte: Wanneer het metaal wordt onderworpen aan externe trekbelasting, zal het elastische en plastische vervorming ondergaan. De vloeigrens geeft de trekkracht aan tot waar een metaal zijn oorspronkelijke vorm kan terugkrijgen nadat de kracht is weggenomen.
  • Ultieme treksterkte: Voorbij het vloeipunt zal het metaal plastische vervorming blijven vertonen tot een punt voordat vernauwing plaatsvindt. Deze grens staat bekend als de ultieme treksterkte. Kortom, het vertegenwoordigt de maximale spanning die een metaal aankan zonder in twee stukken te breken.

Drukkracht in metalen

Drukkracht vertegenwoordigt de maximale compressie of druk die een metaal aankan zonder te breken. Er is een vermindering van de lengte in vergelijking met de oorspronkelijke maat.

Er zijn zes verschillende soorten compressiefaalmodi:

  1. Knik: Plotselinge zijwaartse vormverandering onder een axiale belasting
  2. Scheren: Glijdende storing in de richting van de uitgeoefende kracht
  3. Dubbele loop: De vorming van twee vaten tijdens de compressie van hoge prismatische lichamen zonder externe zones
  4. Vaten: Het genereren van een convex oppervlak aan de buitenkant van een cilinder
  5. Homogene compressie: Er is geen wrijving op het contactoppervlak
  6. Compressieve instabiliteit: Falen door werkverzachting van het metaal

Een algemeen aanvaarde test om de druksterkte te bepalen is de Mohs-hardheidstest.

Verschillende metalen onder spanning versus compressiekrachten

De maximale waarde van druksterkte en treksterkte varieert tussen metalen. Sommige metalen vertonen een uitzonderlijke treksterkte onder spanning, terwijl sommige metalen goed zijn in het aankunnen van maximale drukkracht. Dus, om twee metalen onder spanning te vergelijken met compressiekrachten, moet in de eerste plaats de toepassing van het metaal worden erkend; alleen dan wordt het gemakkelijk om het te vergelijken met andere metalen.

De onderstaande grafiek vergelijkt de sterkte, hardheid en dichtheid van verschillende metalen:

Staal heeft een hogere treksterkte en vloeigrens dan aluminium; aluminium is echter licht van gewicht en biedt een betere weerstand tegen corrosie dan staal. Het is dus belangrijk om de parameters te bestuderen bij het overwegen van de toepassingsvereisten.

Ook kan een metaal een hoge treksterkte hebben maar een lage druksterkte en vice versa. De druksterkte van gietijzer is bijvoorbeeld meer dan de treksterkte, maar voor zacht staal is het tegenovergestelde het geval.

Brosse materialen, zoals gietijzer, bevatten veel holtes. Onder treksterkte werken deze holtes als inkepingen, wat resulteert in een sterke voortplanting van scheuren door het materiaal. Maar onder een samendrukkende kracht worden deze holtes gesloten, waardoor elke mogelijkheid van scheurvoortplanting teniet wordt gedaan.

Aan de andere kant worden in ductiele materialen scheuren gevormd onder de belasting gemakkelijk gesloten zonder zich door het materiaal te verspreiden. Hierdoor zijn deze even sterk in trek en compressie; ze hebben echter de neiging om te falen onder schuifspanning.

Het belang van inzicht in materiële sterke punten

Compressie en treksterkte zijn zeer belangrijke eigenschappen van een metaal als het gaat om technisch ontwerp. In elk technisch ontwerp is het hoofddoel om de plastische vervorming zo klein mogelijk te houden. In dit opzicht kan de Young's modulus (aangeduid als E) worden beschouwd als een belangrijke parameter in het selectieproces.

Young's modulus is een andere manier om de mate van vervorming van een materiaal onder lengtespanning of compressie te berekenen. Het wordt gedefinieerd als de verhouding tussen longitudinale spanning en rek. Hoe hoger de Young's modulus, hoe stijver het materiaal en hoe kleiner de elastische vervorming voor een gegeven toegepaste belasting.

Als we nu bijvoorbeeld een huis bouwen van een metaal met een lage Young's modulus, zal het veel doorbuigen onder drukbelasting; een stijver metaal zou een meer gewenste reactie geven.

Moderne springstokken zijn hier een goed voorbeeld van. Om de prestaties van een atleet te maximaliseren, moet een springstok gemaakt zijn van lichte materialen, maar moet hij ook elastische spanning opslaan als de paal buigt. Deze stokken zijn dus gemaakt van glasvezel (E =15 GPa) of een mix van glasvezel en koolstofvezel (E =500 GPa).

De Young's modulus voor enkele van de meest gebruikte metalen wordt hieronder weergegeven:

Materiaal Young's Modulus (E)
106psi 109N/m2, GPa
Aluminium 10.0 69
Messing 102-125
Koper 17 117
Nikkel 31 170
Roestvrij staal (AISI 302) 180
Structuurstaal (ASTM-A 36) 200
Koolstofstaal 215
Titanium (puur) 16
Titaniumlegering 105-120
Smeedijzer 190-210

Koop metalen voor elke toepassing

Al meer dan twee decennia biedt Industrial Metal Service nieuwe metalen uit fabrieken en geverifieerde metaalresten aan kleine metaalwinkeliers en fabrikanten in de San Francisco Bay Area en daarbuiten. Onze brede voorraad omvat aluminium, titanium, koper, messing en speciale metalen zoals Inconel en Hastelloy. Voor degenen die lokaal zijn, profiteer van onze bezorgservice. We kunnen ook naar het hele land verzenden voor degenen die niet het voordeel hebben van een lokale metaalleverancier!


Industriële technologie

  1. Een spoedcursus over treksterkte en wat het betekent
  2. Circuit-effecten
  3. Markforged op CES 2017:baanbrekend werk in 3D-printen met hoge sterkte
  4. Effecten van grootte en aggregatie/agglomeratie van nanodeeltjes op de grensvlak-/interfase-eigenschappen en treksterkte van polymeernanocomposieten
  5. Invloed van het substraat op de LSP-koppelingsgolflengte en sterkte
  6. Hoe apparatuur voor het voorbereiden van trekmonsters veilige commerciële gebouwen kan bouwen
  7. Advanced Strength of Materials Books
  8. Plaatwerk vormproces
  9. Inzicht in metaallegeringen en opbrengststerkte
  10. Welk metaal heeft de hoogste treksterkte?
  11. Effecten van botte messen en stoten in metaalbewerking