مقاومت برشی آلومینیوم 1100 چقدر است؟

معرفی 1100 آلومینیوم

آلومینیوم 1100 به عنوان آلومینیوم خالص تجاری شناخته می شود که حداقل 99.0٪ آلومینیوم دارد و هیچ عنصر آلیاژی اصلی مانند مس، منیزیم یا روی ندارد. از آنجایی که بسیار خالص است، مقاومت در برابر خوردگی باورنکردنی، هدایت الکتریکی عالی دارد و خم شدن و شکل دادن آن بسیار آسان است. با این حال، این خلوص با یک مبادله- همراه است: بسیار نرم است. برای نگهداری بارهای سنگین طراحی نشده است، دقیقاً به همین دلیل است که قبل از استفاده از مواد در هر نقش باربری باید مقاومت برشی را درک کرد.

استحکام برشی چیست؟

استحکام برشی توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر برش یا برش توسط نیروهای مخالف است. در فلزکاری، تنش برشی در طول عملیات برش اتفاق می افتد، زمانی که یک کارخانه ورق آلومینیوم را با دستگاه گیوتین برش می دهد. در پرچ‌ها و پیچ‌ها، وقتی دو صفحه به هم متصل می‌شوند، سعی می‌کنند از کنار هم بگذرند و پیچ و سوراخ دچار تنش برشی می‌شوند. و در اتصالات لوله، هنگامی که سیال به یک اتصال یا اتصال فشار می آورد و فشار جانبی ایجاد می کند. به عنوان یک قانون مهندسی مهندسی، برای آلیاژهای آلومینیوم استحکام برشی معمولاً حدود 60 تا 70 درصد مقاومت کششی نهایی مواد است.

نمودار مقاومت برشی برای آلومینیوم 1100

استحکام برشی دقیق به مزاج بستگی دارد، زیرا 1100 نمی تواند با عملیات حرارتی سخت شود و کارخانه ها از کار سرد مانند نورد یا کشش برای استحکام بیشتر استفاده می کنند. مقادیر معمولی: 1100-O دارای استحکام برشی 55-60 مگاپاسکال، کاملا بازپخت و بسیار انعطاف پذیر، خم شدن آسان اما ضعیف تحت بارهای برشی{4}}H12 دارای 60-65 مگاپاسکال، ربع سخت با تعادل خوب از خمش، 5-17 مگا پاسکال و استحکام اولیه 5-Har{5} متداول‌ترین حالت تجاری، قوی‌تر اما سخت‌تر خم شدن آن سخت‌تر است. 1100-H112 تقریباً 60 مگاپاسکال دارد، همانطور که ساخته شده است، معمولاً برای لوله‌های صنعتی و اکستروژن‌ها بدون کنترل خاصی بر کار سرد استفاده می‌شود. همیشه قبل از محاسبه محدودیت بار، حالت خاص را بررسی کنید.

عواملی که استحکام لوله 1100 را تغییر می دهند

کار سرد تنها راه برای افزایش استحکام آلومینیوم خالص است: هر چه آسیاب بیشتر فلز را بغلتد یا بکشد، مقاومت برشی بالاتر می‌رود. ضخامت دیوار نیز مهم است، زیرا دیوارهای ضخیم تر به سادگی مواد بیشتری را برای مقاومت در برابر نیروهای برش فراهم می کنند. یک لوله 5 میلی متری در برابر نیروی برشی بسیار طولانی تر از لوله 1 میلی متری مقاومت می کند. فرآیند تولید نیز اهمیت دارد: یک لوله بدون درز در سراسر بدنه خود دارای استحکام یکنواختی است، در حالی که یک لوله جوش داده شده دارای درز جوش است که در آن گرمای جوش، فلز را به صورت موضعی به حالت O آنیل شده باز می گرداند و مقاومت برشی آن را در درز کاهش می دهد. دمای عملیاتی نیز مهم است: آلومینیوم در دماهای بالا استحکام خود را از دست می دهد، بنابراین لوله ای که مواد شیمیایی داغ را در دمای 150 درجه سانتیگراد حمل می کند، استحکام برشی قابل توجهی کمتری نسبت به درجه استاندارد دارد.

1100 آلومینیوم در مقابل آلیاژهای دیگر

با مقایسه آلیاژهای رایج، 1100 دارای استحکام برشی 55-75 مگاپاسکال است و برای جابجایی شیمیایی و کشش عمیق استفاده می‌شود. 3003 دارای 70{10}}95 مگاپاسکال برای مصارف عمومی{11}}و ظروف پخت و پز. 5052 دارای 120 مگاپاسکال و ورقه فلزی 120{0}{16} محفظه‌ها. 6061-T6 دارای بیش از 200 مگاپاسکال برای قاب‌های ساختاری و قطعات سنگین است و آلیاژهای 7xxx با مقاومت بالا می‌توانند بیش از 330 مگاپاسکال باشند. نتیجه واضح است: آلومینیوم 1100 کاملاً یک ماده غیر ساختاری است. اگر قطعه ای بارهای سنگین، ارتعاشات یا نیروهای برشی را تجربه کند، 5052 یا 6061 باید به جای آن انتخاب شود.

برنامه های کاربردی مناسب و نامناسب

آلومینیوم 1100 برای تجهیزات شیمیایی مناسب است، جایی که آلومینیوم خالص در برابر مواد شیمیایی خشن مقاومت می کند. خطوط فرآوری مواد غذایی، جایی که سمی نیست و تمیز نگه داشتن آن آسان است. کاربردهای الکتریکی مانند شینه ها و اتصال به زمین که در آن استحکام اولویت ندارد. و خطوط انتقال سیال با فشار کم-بدون فشار داخلی بالا یا اثرات چکش آب. برای سازه های باربر مانند تکیه گاه سقف، قاب های سنگین، یا پایه های ماشینی مناسب نیست. مخازن فشار قوی، جایی که دیواره های لوله تحت فشار شدید داخلی از بین می روند. یا نقاط چفت و بست سنگین{6}}که در آن پیچ‌ها و پرچ‌های سنگین اجزای اصلی را در کنار هم نگه می‌دارند. در ساخت، استحکام برشی پایین در واقع یک مزیت برای برش ورق فلز است، زیرا ابزارآلات هنگام برش 1100 در مقایسه با آلیاژهای سخت‌تر، کندتر سایش می‌کنند، و معمولاً برای اتصالات پرچ شده سبک در کانال‌های HVAC و علائم و برای کویل‌های خنک‌کننده محکم خم شده در مبدل‌های حرارتی که فشار سیال بسیار کمتر از نقطه شکست باقی می‌ماند، استفاده می‌شود.

سوالات متداول

س: مقاومت برشی آلومینیوم 1100-H14 چقدر است؟

پاسخ: مقاومت برشی آلومینیوم 1100-H14 تقریباً 65-75 مگاپاسکال است. مزاج H14 نیمه سخت، قوی تر از آلومینیوم طبع O کاملاً آنیل شده است، اما در مقایسه با فلزات آلیاژی هنوز نسبتاً نرم است.

س: آیا آلومینیوم 1100 برای استفاده ساختاری خوب است؟

پاسخ: بدون آلومینیوم . 1100 استحکام تسلیم و استحکام برشی بسیار کمی دارد و تحت بارهای سازه ای خم می شود، تغییر شکل می دهد یا پاره می شود. فقط باید در مواردی استفاده شود که خلوص بالا، مقاومت در برابر خوردگی یا هدایت الکتریکی مورد نیاز است.

س: مقاومت برشی با مقاومت کششی در 1100 چگونه مقایسه می شود؟

A: استحکام برشی به طور کلی حدود 60٪ تا 65٪ مقاومت کششی نهایی است. به عنوان مثال، اگر مقاومت کششی 110 مگاپاسکال باشد، مقاومت برشی حدود 65 مگاپاسکال است.

س: آیا می توان از آلومینیوم 1100 برای کاربردهای فشار استفاده کرد؟

پاسخ: فقط برای برنامه‌های کاربردی با فشار بسیار پایین-. از آنجایی که مقاومت برشی آن 55-75 مگاپاسکال است، فشار داخلی بالا باعث کشیده شدن و شکست دیواره های لوله می شود. برای فشار بالا، آلیاژ قوی تری مانند 5052 یا 6061 مورد نیاز است.

س: کدام آلیاژ آلومینیوم دارای بالاترین مقاومت برشی است؟

A: در میان آلیاژهای رایج، سری 7xxx مانند 7075-T6 دارای بالاترین مقاومت برشی است که اغلب بیش از 330 مگاپاسکال است و 6061-T6 نیز در بیش از 200 مگاپاسکال قوی است.

س: چرا کارخانه ها برش آلومینیوم 1100 را دوست دارند؟

پاسخ: از آنجا که مقاومت برشی کم آن کار را بسیار آسان می کند. ماشین های گیوتین و پانچ هنگام برش 1100 در مقایسه با آلیاژهای سخت تر بسیار کندتر سایش می کنند.