Hoe Trek- En Drukkrachten Metaalsterkte Beïnvloeden

De sterkte van een metaal speelt een belangrijke rol bij het ontwerpen van producten of structurele architecturen. Er zijn verschillende elementen aan de sterkte van een metaal, waaronder treksterkte, strekgrens, hardheid en dichtheid. Trek- vs. drukkrachten kunnen een effect hebben op de hoeveelheid spanning of druk die een metaal kan aan voordat het faalt, weshalb het belangrijk is om te bepalen welke materiaalsterkte het beste werkt afhankelijk van de vereiste toepassing.

Trek- Vs. Drukkrachten: Een Snelle Gids

Hieronder beschrijven we kort trek- en drukrachten in metalen, met een opsplitsing van hoe elk werkt en de effecten die ze op diverse metalen kunnen hebben.

Trekspanning In Metalen

Wanneer een metaal rekkt, staat het onder trekspanning. Wiskundig is trekspanning gelijk aan kracht/oppervlakte. De maximale spanning die een metaal kan aan vertegenwoordigt de treksterkte.

Treksterkte kan verder worden onderverdeeld in twee delen:

• Strekgrens: Wanneer het metaal aan externe trekking belasting wordt onderworpen, ondergaat het elastische en plastische vervorming. De strekgrens duidt de trekkracht aan tot waar een metaal zijn oorspronkelijke vorm kan herwinnen zodra de kracht wordt verwijderd.
• Uiteindelijke Treksterkte: Na het strekpunt zal het metaal doorgaan met plastische vervorming tot een punt voordat nekvorming plaatsvindt. Deze limiet staat bekend als de uiteindelijke treksterkte. Kortom, het vertegenwoordigt de maximale spanning die een metaal kan aan zonder in twee stukken te breken.

Drukkracht In Metalen

Drukkracht vertegenwoordigt de maximale compressie of druk die een metaal kan aan zonder te breken. Er is een reductie in de lengte in vergelijking met de oorspronkelijke maat.

Er zijn zes verschillende typen drukkrachtfoutmodi:

1. Knicken: Plotzige zijwaartse vormverandering onder een axiale belasting
2. Schuiven: Glijdingsfaling langs de richting van de toegepaste kracht
3. Dubbele vatvorming: De vorming van twee vaten tijdens de compressie van hoge prismatische lichamen zonder externe zones
4. Vatvorming: De generatie van een convexe oppervlakte op het exterieur van een cilinder
5. Homogene compressie: Geen wrijving aanwezig aan het contactoppervlak
6. Compressieve instabiliteit: Faling door verzachting van het metaal

Een wijd geaccepteerde test om de druksterkte te bepalen is de Mohs hardheidstest.

Verschillende Metalen Onder Trek- Vs. Drukkrachten

De maximale waarde van druksterkte en treksterkte varieert tussen metalen. Sommige metalen tonen uitzonderlijke treksterkte onder trekking, terwijl andere metalen goed zijn in het aan van maximale drukkracht. Dus, het vergelijken van twee metalen onder trek- vs. drukkrachten vereist het erkennen van de toepassing van het metaal in de eerste plaats; pas dan wordt het gemakkelijk om het te vergelijken met andere metalen.

Het onderstaande diagram vergelijkt de sterkte, hardheid en dichtheid van verschillende metalen:

Staal heeft hogere treksterkte en strekgrens dan aluminium; aluminium is echter lichtgewicht en biedt betere corrosiebestendigheid dan staal. Dus, het is belangrijk om de parameters te bestuderen bij het overwegen van de toepassingsvereisten.

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

Brosse materialen, zoals gietijzer, bevatten veel gaten. Onder treksterkte fungeren deze gaten als kerven, wat resulteert in een hoge voortplanting van scheuren door het materiaal. Maar onder een drukkracht sluiten deze gaten, wat elke mogelijkheid van scheurvoortplanting ontneemt.

Aan de andere kant, in duktile materialen, sluiten scheuren gevormd onder belasting gemakkelijk zonder door het materiaal te voortplanten. Als resultaat zijn ze even sterk in trekking en compressie; ze neigen echter te faillen onder schuifspanning.

Het Belang Van Het Begrijpen Van Materiaalssterktes

Compressie- en treksterktes zijn zeer belangrijke eigenschappen van een metaal wanneer 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 Young's modulus (aangeduid als E) als een cruciale parameter in het selectieproces worden beschouwd.

Young's modulus is een andere manier om de graad van vervorming van een materiaal onder lengterichting trekking of compressie te berekenen. Het is gedefinieerd als de verhouding tussen longitudinale spanning en vervorming. Hoe hogere de Young's modulus, hoe stijver het materiaal, en hoe kleiner de elastische vervorming voor een gegeven belasting.

Nu, bijvoorbeeld, als we een huis bouwen van een metaal met een lage Young's modulus, zal het veel uitschuiven onder een druklast; een stijver metaal zou een meer gewenste reactie geven.

Moderne stokspringstokken zijn een geweldig voorbeeld hiervan. Om de prestaties van een atleet te maximaliseren, moet een stokspringstok gemaakt zijn van lichte materialen, maar moet ook elastische vervorming opslaan als de stok buigt. Dus, deze stokken zijn geconstrueerd uit glasvezel (E =15 GPa) of een mengsel van glasvezel en koolstofvezel (E =500 GPa).

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

Koop Metalen Voor Elke Toepassing

Al meer dan twee decennia biedt Industrial Metal Service nieuwe, fabrieksgeleverde metalen en geverifieerde metaalrestanten aan kleine metaalwinkel eigenaren en fabricateurs in de San Francisco Bay Area en daarbuiten. Onze brede voorraad omvat aluminium, titaan, koper, messing en specialiteitsmetalen zoals Inconel en Hastelloy. Voor wie lokaal is, profiteer van onze leveringsdiensten. We kunnen ook landelijk verzenden voor wie niet het voordeel heeft van een lokale metaalleverancier!