Vor- und Nachteile der Duktilität von Aluminium

Die Duktilität eines Materials bezieht sich auf seine Fähigkeit, sich einer großen unelastischen Verformung zu unterziehen, bis es bricht. Es wird normalerweise als weiche Eigenschaft eines Materials angesehen. Tatsächlich spielen duktile Materialien wie Aluminium jedoch in jeder strukturellen Anwendung eine wichtige Rolle. Aluminium, eines der am häufigsten verwendeten Materialien in Hochhäusern und Wolkenkratzern, weist eine gute Duktilität auf. Seine Duktilität variiert jedoch in Abhängigkeit von der Wärmebehandlung, die es erhalten hat, und von Legierungsmaterialien, die ihm hinzugefügt wurden.

Im Folgenden erläutern wir zunächst die Bedeutung der Duktilität in strukturellen Anwendungen und untersuchen dann die Vor- und Nachteile der Duktilität von Aluminium.

Die Bedeutung der Duktilität in strukturellen Anwendungen

Verformbarkeit und Duktilität sind zwei Haupteigenschaften eines Materials, die seine seitliche Festigkeit definieren. Ein Material mit guter Duktilität kann eine große Dehnung erfahren, bevor es zusammenbricht.

Um die Duktilität besser zu verstehen, sehen wir uns ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm des Materials an, das unten gezeigt wird:

Die Streckgrenze stellt dabei den Punkt dar, bis zu dem das Material eine bestimmte Belastung aushalten kann, bevor es sich zu verformen beginnt. Bis zu diesem Punkt kann sich das Material wie Gummi nach Entlastung wieder in seine ursprüngliche Form zurückbilden.

Wenn wir die Belastung über die Streckgrenze hinaus erhöhen, zeigt das Material eine plastische Verformung. Das bedeutet, dass das Material eine dauerhafte Verformung aufweist, aber nicht bricht, bis die Belastung den Grenzfestigkeitspunkt in der Kurve erreicht. Jenseits dieses Punktes reißt das Material, bevor es vollständig zerfällt.

Die Phase zwischen der Streckgrenze und der Endfestigkeit repräsentiert die Duktilität des Materials. Die Duktilität eines Materials wird als Duktilitätsverhältnis oder Duktilitätsfaktor gemessen, wie unten gezeigt.

Idealerweise sollte der Wert zwischen vier und fünf liegen.

Im Fall eines hochduktilen Materials sind diese beiden Punkte sehr weit voneinander entfernt, und daher kann das Material vor dem Kollabieren eine große plastische Verformung erfahren. Bei einem spröden Material ist es jedoch umgekehrt.

Unterschiedliche Metalle haben unterschiedliche Duktilität. Materialien wie Gold und Silber können zu dünnen Drähten gezogen werden, da sie sehr dehnbar sind. Andererseits sind Hartmetall und Gusseisen sehr spröde. Lassen Sie uns nun die Duktilität von Aluminium besprechen.

Vorteile der Duktilität von Aluminium

Reines Aluminium ist von Natur aus duktil. Aluminium gibt es jedoch in verschiedenen Qualitäten. Die Zugabe zusätzlicher Elemente und die Art der Wärmebehandlung beeinflussen seine Duktilität.

In der folgenden Tabelle ist die Duktilität einiger häufig verwendeter Aluminiumlegierungen im Vergleich zu einigen häufig verwendeten Stahllegierungen aufgeführt.

Offensichtlich haben alle Formen von Aluminium eine bessere Duktilität als Stahl. Durch anschließende Wärmebehandlungen erreicht Aluminium eine höhere Festigkeit, jedoch auf Kosten der Duktilität. Dennoch bietet die Duktilität von Aluminium einen wesentlichen Vorteil bei strukturellen Anwendungen.

Im Falle einer unerwarteten Überlastung bricht eine spröde Struktur (nur aus Stahl) plötzlich zusammen, während eine duktile Struktur (Stahl + Aluminium) einem kontrollierten Zusammenbruch unterliegt. Das Hinzufügen von Duktilität zur Eisenstruktur durch Balken oder Aufhängungskabel erhöht ihr maximales Potenzial als Ganzes; so bricht es bei einem erdbeben nicht plötzlich zusammen, sondern gibt kontrolliert nach. Dies kann lebensrettend sein, da es Menschen in lebensbedrohlichen Situationen genügend Zeit zur Flucht gibt. Dies ist der Grund, warum duktile Materialien wie Aluminium als Hauptstrukturelement in erdbebengefährdeten Gebieten verwendet werden.

Nachteile der Duktilität von Aluminium

Da Aluminium ein relativ weiches Material mit niedrigem Schmelzpunkt ist, kann es etwas schwierig zu bearbeiten sein. Aluminium kann je nach Legierungsbestandteil durch Reibungswärme zwischen Werkzeug und Werkstück schmelzen. Infolgedessen können sich gummiartige Späne um die Klinge herum ansammeln und dem Werkzeug bei jedem Durchgang Widerstand entgegensetzen. Wenn sich genügend Material angesammelt hat, kann die Klinge in das Aluminium greifen und möglicherweise Verletzungen des Maschinisten verursachen. Aufgrund der weichen, aber abrasiven Eigenschaften von Aluminium können Schneidklingen auch schnell verschleißen, und die mit der Anschaffung neuer Werkzeuge verbundenen Kosten können erheblich sein.

Es ist wichtig, das richtige Schneidwerkzeug für die jeweilige Aufgabe auszuwählen und Best Practices zu befolgen, um schnellere Schnitte mit minimalem Materialverlust zu erzielen. Ohne industrietaugliche Sägeausrüstung und die richtigen Sägeblätter (NE-/hartmetallbestücktes Holz) ist es unmöglich, bei duktilen Materialien wie Aluminium einen sauberen Schnitt zu erzielen.

Die Partnerschaft mit einem erfahrenen Metalllieferanten wird Ihnen dabei helfen, Ihr gewünschtes Aluminium präzise zuzuschneiden, ohne Geld für neue Werkzeuge ausgeben oder sich mit neuen Techniken herumschlagen zu müssen.

Kaufen Sie hochwertiges Aluminium von einem erfahrenen Lieferanten

Seit mehr als zwei Jahrzehnten liefert Industrial Metal Service neues und recyceltes Aluminium und Aluminiumlegierungen in die San Francisco Bay Area und darüber hinaus. Unser umfangreiches Inventar umfasst 6061 Aluminium-Plattenmaterial, Stangenmaterial und Rundmaterial sowie 5080 Aluminium-Werkzeugplatten und MIC-6-Aluminiumplatten. Wir liefern auch andere Metalle wie Kupfer, Titan und Spezialmetalle wie Hastelloy und Invar 36.

Profitieren Sie jederzeit von unserem hochmodernen Metallsägeservice für präzisionsgeschnittenes Aluminium. Mit einer Oberflächengüte von nur 12 Mikrozoll kann unsere MetlSaw NF12-T12 bis zu 12 Zoll dicke Aluminiumplatten handhaben und bis zu 12 Fuß lang schneiden.