Понимание вязкости алюминия: преимущества, недостатки и структурные последствия

Вязкость материала относится к его способности подвергаться большому количеству неэластической деформации до разрыва. Обычно это считается мягким свойством любого материала. Однако в реальности вязкие материалы, такие как алюминий, играют важную роль в каждом структурном применении. Алюминий, который является одним из наиболее часто используемых материалов в высотных конструкциях и небоскребах, имеет хорошую вязкость. Однако его вязкость варьируется в зависимости от полученной термической обработки и любых легирующих материалов, добавленных к нему.

Ниже мы сначала подробно описываем важность вязкости в структурных применениях, а затем исследуем преимущества и недостатки вязкости алюминия.

Важность вязкости в структурных применениях

Деформируемость и вязкость — две основные свойства материала, определяющие его боковую прочность. Материал с хорошей вязкостью может подвергаться большой удлинению до обрушения.

Чтобы лучше понять вязкость, давайте посмотрим на график напряжение-деформация материала, показанный ниже:

Здесь предельная текучесть представляет точку, до которой материал может выдерживать определенную нагрузку перед тем, как начнет деформироваться. До этой точки материал может вернуться к своей исходной форме после снятия нагрузки, как резина.

Если мы увеличиваем нагрузку за пределами точки текучести, материал покажет пластическую деформацию. Это означает, что материал будет иметь постоянную деформацию, но не сломается, пока нагрузка не достигнет точки предельной прочности на кривой. За этой точкой материал разорвется перед полным разрушением.

Фаза между предельной текучестью и предельной прочностью представляет вязкость материала. Вязкость материала измеряется в терминах отношения вязкости или фактора вязкости, как показано ниже.

Идеально, значение должно быть между четырьмя и пятью.

В случае высоковязкого материала эти две точки очень далеки друг от друга, и таким образом материал может подвергаться большой пластической деформации до обрушения. Однако в случае хрупкого материала все наоборот.

Разные металлы имеют разную вязкость. Материалы вроде золота и серебра можно вытягивать в тонкие проволоки, так как они высоковязки. С другой стороны, карбид вольфрама и чугун высоко хрупки. Теперь давайте обсудим вязкость алюминия.

Преимущества вязкости алюминия

Чистый алюминий по своей природе вязок. Однако алюминий поставляется в разных марках. Добавление дополнительных элементов и тип термической обработки влияют на его вязкость.

Следующая таблица перечисляет вязкость некоторых часто используемых алюминиевых сплавов по сравнению с некоторыми часто используемыми стальными сплавами.

Очевидно, все формы алюминия имеют лучшую вязкость, чем сталь. При последующих термических обработках алюминий достигает более высокой прочности, но за счет вязкости. Тем не менее, вязкость алюминия предлагает существенное преимущество в структурных применениях.

В случае любой неожиданной перегрузки хрупкая конструкция (состоящая только из стали) внезапно обрушится, тогда как вязкая конструкция (сталь + алюминий) подвергнется контролируемому обрушению. Добавление вязкости к железной конструкции через балки или подвесные тросы увеличивает ее максимальный потенциал в целом; таким образом, во время землетрясения она не обрушивается внезапно, а течет контролируемым образом. Это может спасти жизни, так как дает людям в жизненно угрожающих ситуациях достаточно времени для эвакуации. Именно поэтому вязкие материалы, как алюминий, используются как основные структурные элементы в сейсмоопасных зонах.

Недостатки вязкости алюминия

Поскольку алюминий — относительно мягкий материал с низкой температурой плавления, его может быть довольно сложно обрабатывать. В зависимости от его легирующих элементов, алюминий может плавиться из-за тепла, возникающего от трения между инструментом и заготовкой. В результате вязкие стружки могут начать накапливаться вокруг лезвия и оказывать сопротивление инструменту при каждом проходе. Когда накапливается достаточно материала, лезвие может зацепить алюминий, потенциально вызывая травмы у механика. Режущие лезвия также могут быстро изнашиваться из-за мягкой, но абразивной природы алюминия, и затраты, связанные с необходимостью покупать новые инструменты, могут быть значительными.

Важно выбрать правильный режущий инструмент для работы и следовать лучшим практикам для производства более быстрых разрезов с минимальными потерями материала. Без промышленного пильного оборудования и правильных лезвий (неферрусных/карбидных для дерева) невозможно достичь чистого реза с вязкими материалами вроде алюминия.

Партнерство с опытным металлоснабженцем поможет вам получить нужный алюминий, разрезанный с точностью, без необходимости тратить деньги на новые инструменты или бороться с новыми техниками.

Покупка высококачественного алюминия у опытного поставщика

Более двух десятилетий Industrial Metal Service поставляет новый и переработанный алюминий и алюминиевые сплавы в район залива Сан-Франциско и за его пределами. Наш широкий инвентарь включает плиты, прутки и круги из алюминия 6061, а также инструментальные плиты из алюминия 5080 и алюминиевые плиты MIC-6. Мы также поставляем другие металлы, такие как медь, титан и специальные металлы вроде Hastelloy и Invar 36.

Воспользуйтесь нашими передовыми услугами пилирования металла для точной резки алюминия каждый раз. С чистотой поверхности всего 12 микрондюймов, наш MetlSaw NF12-T12 может обрабатывать алюминиевые плиты толщиной до 12 дюймов и резать их до 12 футов в длину.