Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education Library
Structural Engineering

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

 

Características de tensión de aluminio

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

En comparación con la mayoría de los metales, el aluminio tiene una resistencia superior a la proporción de resistencia a la corrosión y facilidad de la fabricación de peso. Como resultado, aluminio es uno de los metales más ampliamente utilizados y se emplea en productos que van desde latas de refrescos para componentes aeroespaciales.

La fuerza del aluminio puro es muy baja, pero sus propiedades mecánicas pueden mejorar substancialmente con aleación y tratamiento térmico. Estos procesos permiten su aplicación generalizada en los materiales mecánicos y eléctricos. Porque está en segundo lugar solamente al acero como material estructural, obteniendo una curva de tensión de tensión para aluminio es crucial para la determinación de los límites de su utilización previsibles y seguros.

En este video, veremos el comportamiento de tensión de tensión de un tipo común de aluminio utilizando el estándar de la prueba extensible uniaxial.

Aluminio es ligero y tiene aproximadamente 1/3 la densidad del acero. Su módulo de elasticidad, citada a menudo cerca de 70 gigapascal, o 10.000 kilolibras por pulgada cuadrada, es también aproximadamente 1/3 de acero.

Como con el acero, propiedades mecánicas del aluminio pueden mejorar substancialmente por aleación, principly con zinc, cobre, manganeso, silicio y magnesio. Por trabajo o endurecer de tensión, donde el material es laminado o dibujado a través de tintes, también puede aumentar la fuerza.

El ensayo de tracción uniaxial por lo general se utiliza para estudiar el comportamiento elástico de metales como el aluminio. Esta prueba genera una curva de tensión de estrés que muestra cómo el material se alarga y entonces falla a medida que aumenta la fuerza aplicada.

El fracaso de aluminio o cualquier otro material, que progresa a través de varios pasos. Collarino, nucleación vacío, nulo crecimiento y coalescencia, propagación de grieta y por último, la fractura. Aluminio 6061-T6 tiene buena resistencia y rigidez y es fácil de acabado y anodizado. Comúnmente se utiliza en cubiertas para muchos productos electrónicos tales como ordenadores portátiles y televisores.

Esta es la curva de tensión de tensión de aluminio 6061-T6. Observe cómo su curva de tensión de tensión no muestra un punto de rendimiento sostenido, sino más bien una disminución gradual en el módulo de elasticidad. Aunque de hecho no este aluminio, el proceso es gradual y es difícil de definir un punto de clara de la falta cuando se observa la curva de tensión de tensión.

Para determinar un punto de rendimiento para la ingeniería propósitos ASTM y otras organizaciones han adoptado el enfoque de compensación de 0.2%. Este método requiere determinar que un mejor ajuste de línea para la parte lineal de la conducta y trazar una línea con el mismo principio lento en la tensión del 0,2%. La segunda línea se cruza con la curva de tensión de tensión en un punto que arbitrariamente se define como la fuerza de la producción.

Ahora que entendemos las propiedades del aluminio y de cómo puede diseñarse, echemos un vistazo a cómo medir la curva de tensión de tensión para determinar sus características mecánicas y dúctiles.

Obtener la probeta cilíndrica de aluminio común, tal como 6061-T6. Utilizar un calibre para medir el diámetro en varios lugares cerca de la mitad de la muestra. Hacer estas mediciones a la 2000th cerca de una pulgada.

A continuación, sujete firmemente la muestra y marque una longitud de calibre de aproximadamente dos pulgadas. Asegúrese de que la longitud de la galga es claramente grabado al agua fuerte, pero con un rasguño superficial por lo que no es una concentración de tensiones que puede conducir a una fractura. Medir el real marcado longitud calibre a 2000th cerca de una pulgada.

Por último, instalar un calibrador de tensión. El espécimen está listo para la prueba.

Para este experimento utilizaremos un universal máquina o UTM, la prueba para medir las propiedades de tracción de la probeta. En primer lugar, encienda la máquina de prueba e inicializar el software. Configurar los parámetros de adquisición de datos y gráficas. A continuación, seleccione una prueba que es compatible con el protocolo ASTM E8. Tenga en cuenta las tasas de tensión para la gama elástica e inelástica. A continuación, establezca las acciones adicionales en el software, como detención de la máquina en el 5% de resistencia.

Elevar manualmente la cruceta para que toda la longitud de la muestra se ajusta fácilmente entre los bordes superior e inferior. Introduzca cuidadosamente el espécimen en la empuñadura superior a aproximadamente el 80% de la profundidad de agarre. Alinee a la muestra dentro de la empuñadura superior y apriete ligeramente para evitar que a la muestra de.

Baje lentamente la cruceta superior. Una vez que la muestra es de alrededor del 80% de la alineación inferior agarre profundidad comienzo ejemplar dentro de las asas de la parte inferior. La muestra debe flotar en el centro de la empuñadura inferior. Aplique presión lateral a la muestra a través de las asas para asegurarse de que no hay deslizamiento ocurre durante la prueba.

El proceso de atornillado introduce una pequeña carga axial en la muestra. Utilice el software para ajustar y reducir al mínimo esta precarga y registre su valor. Conecte firmemente el extensómetro electrónico para la muestra de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Las hojas del extensómetro deben estar centradas aproximadamente en la muestra.

Iniciar la prueba aplicando la carga de tensión a la muestra y observar la lectura viva de la carga aplicada en la pantalla del ordenador. Confirmar que la muestra no se desliza a través de los puños asegurándose de que está aumentando la carga medida. Algún tiempo antes de la falla de la muestra, el software automáticamente detiene la prueba. Deje la muestra en la máquina de prueba y saque el extensómetro. Volver a aplicar la carga de tracción hasta el fallo. Al llegar a la carga máxima las cargas medidas comenzará a disminuir. En este punto, la muestra comienza a cuello. Fractura final debe ocurrir en esta región cuello por desgarramiento dúctil.

Terminada la prueba, levantar la cruceta, afloje la empuñadura superior y retire el pedazo roto de la muestra. Luego, afloje la empuñadura inferior y retire la otra mitad de la muestra. Registre el valor en la carga de tracción máxima. Guardar los datos registrados y la curva de tensión de tensión. Encajar los extremos de la pieza fracturada y mida la distancia entre las marcas de calibre para el 2000th cerca de una pulgada. Registrar la longitud de la calibre final.

Por último, mida el diámetro de la muestra en la sección más cercana a la 2000th cerca de una pulgada.

Ahora veamos cómo analizar los datos que se recolectaron sólo. En primer lugar, calcular el alargamiento porcentual de la muestra conociendo que la longitud del calibre final y el inicial longitud del calibrador. Calcular la reducción del área para cada muestra usando el diámetro final y el diámetro inicial de la muestra. A continuación, calcular otros parámetros material utilizando las curvas de tensión de estrés experimental.

Esto es un complot de los datos de la galga de tensión hasta el punto de producción de cerca de 0.3%. La pendiente de la curva de tensión de tensión en esta región es módulo de Young y es de 9.998 kilolibras por pulgada cuadrada, que es cercano al valor nominal de 10.000 kilolibras por pulgada cuadrada. El valor de R cuadrado de 0.999 Indica excelente linealidad para estos datos.

Se trata de los datos de un extensómetro hasta una tensión de 5%. La curva muestra un carácter bilineal, con una porción larga elástica seguida de una meseta de rendimiento con pendiente baja. Para encontrar el punto de fluencia para un material que no presentan un punto de rendimiento claros, como este ejemplar, se utiliza el método offset 0.2%.

En primer lugar, dibujamos una línea a lo largo de la parte lineal inicial de la curva. Entonces duplicar desde una tensión de 0.2%. La segunda línea se cruza con la curva que se define arbitrariamente como el punto de producción. En este caso, es de 44,2 kilolibras por pulgada cuadrada. Esto está por encima de la fuerza de rendimiento nominal de este aluminio es 40 kilolibras por pulgada cuadrada.

Si trazar los datos muy cerca del punto de fluencia, el límite proporcional es la tensión donde la curva comienza a desviarse de la linealidad, aproximadamente 39,1 kilolibras por pulgada cuadrada para esta muestra.

Esta es la curva de tensión de tensión completa con los datos por debajo de una tensión de alrededor del 5% del extensómetro y sobre una tensión de 5% por el desplazamiento de la cruceta. La tensión máxima es de 46,1 kilolibras por pulgada cuadrada en una tensión de alrededor de 6.5%. Esta última fuerza es justo encima de la resistencia última nominal de 45 kilolibras por pulgada cuadrada. La tensión en el paro es de 33,5 kilolibras por pulgada cuadrada. La dureza es el área bajo la curva de tensión estrés y se puede calcular con la regla trapezoidal que 2,2 kilolibras por pulgada cuadrada.

Las mediciones de la muestra tratada térmicamente indican que este tipo de aluminio puede tener alargamientos en el rango de 8 a 13%. Es importante tener en cuenta que el alargamiento porcentual es un valor promedio para la longitud del material entre las marcas de calibre. Casi todos la deformación, sin embargo, ocurre en un pequeño volumen en la región del cuello, así que la cepa local podría ser mucho mayor que la tensión promedio.

En general, falta progresa de collarino, a vacío nucleación y crecimiento, propagación de grieta, y por último, la fractura. La superficie de falla es consistente con este proceso. Para el aluminio, un alargamiento inferior al 5% puede ser considerado frágil, mientras que un alargamiento mayor que 15% se puede considerar dúctil. El alargamiento porcentual en esta muestra es relativamente grande. ¿Cómo debemos describir este material?

Podemos comparar la superficie de falla con eso de dos diferentes tipos de acero. El tamaño de la ? de la muestra de aluminio es mayor que para una frágil en frío laminado de acero, pero menos que de un dúctil hot laminado acero, así que este tipo de aluminio puede ser caracterizado como semi-dúctil.

Además, podemos ver las curvas de tensión tensión de estos tres metales. En el frío C1018 acero tiene alta resistencia, indicada por la baja tensión en alta tensión, pero falla en aproximadamente el 10% alargamiento, mostrando su baja ductilidad. Por el contrario, el acero laminado en caliente más dúctil de la A36 tiene mucho mayor elongación hasta un máximo de casi el 25% en baja tensión de acero laminado en frío. El aluminio 6061-T6 que sólo probamos tiene menor fuerza así como el fracaso en un alargamiento menor que sea acero.

Ahora veamos algunas de las aplicaciones habituales de los ensayos de tracción de aluminio. El uso más importante de curvas de tensión deformación está en control de calidad durante la fabricación de aluminio. Normas ASTM requieren pruebas sobre muestras representativas de cada calor de aluminio y los resultados deben ser trazables a puntos de referencia establecidos. Los fabricantes utilizan estándares como ISO TS 16949 para control de calidad y aseguramiento de la calidad de materiales para la industria automotriz y otros.

Papel de aluminio para la industria de la cocina tiene una flexibilidad deseada por lo que puede ser fácilmente manejado y doblado. Del mismo modo, el aluminio utilizado en las latas para refrescos debe ser lo suficientemente fuerte para mantener su forma cuando se llevó a cabo, pero fácilmente deformable cuando es necesario. Ensayos de tracción garantizan que estas hojas delgadas de aluminio las cualidades mecánicas especificadas.

Sólo ha visto la introducción de Zeus a las características de tensión de tensión de aluminio. Ahora usted debe saber sobre la prueba de laboratorio ASTM E8 normas para la determinación de las propiedades de resistencia a la tracción de materiales metálicos. También debe entender cómo preparar a un espécimen para la prueba de ASTM y obtener la curva de tensión tensión de aluminio típico.

¡Gracias por ver!

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter