Analysieren Sie die Eigenschaften und hervorragenden Eigenschaften von Aluminium-Verbindungselementen

Das Gewicht von Verbindungselementen aus Aluminium beträgt nur 1/3 des Gewichts ähnlicher Verbindungselemente aus Stahl. Die Festigkeitseigenschaften dieser Legierung mit sehr hoher Nutzungsrate sind hervorragend. Tatsächlich sind Aluminium-Verbindungselemente hinsichtlich des Festigkeitsverhältnisses höher als alle anderen Verbindungselemente aus Industrie- und Gewerbematerialien. Aluminium ist nicht magnetisierbar. Die thermische und elektrische Leitfähigkeit von Aluminiumbefestigungen ist sehr gut, etwa 2/3 der Kupferleitfähigkeit bei gleichem Volumen. Aluminium verfügt über gute Verarbeitungseigenschaften und lässt sich leicht kalt umformen und warm umformen.

Vergleich der Festigkeitseigenschaften von Verbindungselementen aus Aluminiumlegierung und Verbindungselementen aus Metall:

Die Festigkeitseigenschaften der Aluminiumlegierungsmaterialien 2024-T4, 6061-T6 und 7075-T73 für Außengewindebefestigungen werden speziell in ASTMF468 auf Seite B-158 erörtert; Muttern-Aluminiumlegierungsmaterialien 2024-T4, 6061-T6 und 6062. Die Festigkeitseigenschaften von T9 werden ausführlich in ASTMF467 auf Seite B-184 besprochen.

Es ist notwendig, die beiden Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften zwischen Verbindungselementen mit Gewinde aus Aluminiumlegierung und Verbindungselementen aus anderen Metallmaterialien zu erklären.

Der erste Punkt ist: Bei der Berechnung der Tragfähigkeit eines Teils wird die Fläche des unteren Teils des Querschnitts gemessen und nicht die Fläche der größeren Zugspannung. Nur die Zug- und Streckgrenzenwerte der mechanischen Testproben, die in Tabelle 2 von ASTMF468 angegeben sind, sind die wahren Festigkeitswerte. Bei der Berechnung der Festigkeit der gesamten Befestigungsgröße können entsprechende Anpassungen vorgenommen werden. Wenn man auf diese Weise den Spannungswert und die Fläche der Gewindefläche mit der Tragfähigkeit in Pfund multipliziert, ist das Berechnungsergebnis ungefähr das Produkt aus dem wahren Wert in der Tabelle und der Fläche der kleineren Zahngrundfläche.

Der zweite Punkt ist, dass der Härteunterschied der Aluminiumlegierung sehr gering ist und ebenso bedeutungslos wie Prüfkriterien ist. Als Alternative zur Härteprüfung wird üblicherweise die Scherfestigkeitsprüfung eingeführt.

Die Aluminiumlegierung 2024-T4 (enthält 4,5 % Kupfer, 1,6 % Mangan, 1,5 % Magnesium und der Rest ist Aluminium) ist eine Hochleistungslegierung. Es erreicht ein perfektes Gleichgewicht in der Kombination von Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Herstellbarkeit und Wirtschaftlichkeit und wird häufig bei der Herstellung von Verbindungselementen mit Gewinde verwendet.

Bolzen, Schrauben und Stehbolzen aus der Aluminiumlegierung 7075-T73 (enthält 1,6 % Kupfer, 2,5 % Mangan, 0,3 % Chrom und der Rest ist Aluminium) weisen eine leichte Verbesserung der Festigkeit auf. Und durch das spezielle Wärmebehandlungsverfahren von T73 kann das Auftreten von Spannungskorrosion weitgehend verhindert werden. Allerdings schränkten die hohen Kosten seine Beliebtheit ein.

Die Aluminiumlegierung 6061-T6 (enthält 0,6 % Silizium, 0,25 % Kupfer, 1 % Magnesium, 0,2 % Chrom und der Rest ist Aluminium) kann zur Konstruktion von Innen- und Außengewinden mit höheren Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit von Befestigungselementen verwendet werden.

Die Aluminiumlegierung 6062-T9 (mit 0,6 % Silizium, 0,25 % Kupfer, 1 % Magnesium, 0,09 % Chrom, 0,5 % Blei und der Rest ist Aluminium) wird fast ausschließlich für Designmuttern verwendet. Diese Legierung ist fester als die Aluminiumlegierung 6061-T6 und weist eine relativ bessere Korrosionsbeständigkeit auf.

Die durchgehende Mutter aus 6062-T9-Aluminiumlegierung hat genug Festigkeit, um mit den Schrauben aus 2024-T4- oder 7075-T73-Aluminiumlegierung mitzuhalten. Maschinenschrauben, Muttern und andere 1/4 Zoll und kleinere Muttern bestehen aus einer 2024-T4-Aluminiumlegierung.

Vorteile der bei der Herstellung von Verbindungselementen verwendeten Aluminiumlegierung

Die vier genannten Aluminiumlegierungen werden am häufigsten bei der Herstellung von tragenden Verbindungselementen mit Gewinde verwendet, während andere Aluminiumlegierungen bei der Herstellung anderer Arten von Verbindungselementen verwendet werden. Die kleinen Voll-, Halbrohr- und Blindniete bestehen aus den Aluminiumlegierungen 1100-F, 5052-F und 5056-F. Die wärmebehandelbaren Aluminiumlegierungen 2017-T4, 2117-T4, 2024-T4, 6061-T6 und die relativ neu entwickelte Aluminiumlegierung 7075-T73 weisen eine überlegene Scherfestigkeit auf und können ohne Behandlung vor dem Getriebe fahren. .

Flache Unterlegscheiben bestehen normalerweise aus einer aluminiumbeschichteten 2024-T4-Legierung; Spiralfederscheiben bestehen normalerweise aus der Legierung 7075-T6; Blechschrauben können aus 7075-T6-Legierung hergestellt werden; Selbstschneidende Schrauben bestehen aus der gleichen Materiallegierung durch Anodengriff. Die Aluminiumlegierung 2011-T3 (enthält 5,5 % Kupfer, 0,5 % Blei, 0,5 % Wismut und der Rest ist Aluminium) kann zur Herstellung von Teilen für Gewindeschneidmaschinen verwendet werden.

Unter normalen Umständen weist Aluminium eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit auf. Und wenn die zu erwartende Belastungsumgebung sehr rau ist, kann die Korrosionsbeständigkeit durch Eloxieren erheblich verbessert werden. Eloxieren ist ein elektrischer Bearbeitungsprozess, der einen Oxidfilm auf der Metalloberfläche bildet. Eloxieren verbessert nicht nur die Korrosionsbeständigkeit, sondern auch den Schutz vor Verschleiß und Kratzern. Die Anodenbeschichtung ist zu Dekorations- und Kennzeichnungszwecken in vielen Farben erhältlich. Bei atmosphärischer Korrosion bildet Aluminium auf der Oberfläche einen hellgrauen Oxidfilm. Diese Korrosionsprodukte verunreinigen die Oberfläche von Aluminium nicht und breiten sich nicht auf die angrenzende Oberfläche aus, was sich von der Leistung vieler anderer Metalle unter Korrosionseinwirkung unterscheidet.

Die Zugfestigkeit von reinem Aluminium beträgt etwa 13.000 psi. Durch Zugabe einer geringen Menge an Legierungselementen ist eine deutliche Steigerung der Festigkeit möglich. Aluminiumlegierungen von 2XXX, 6XXX und 7XXX haben eine gute Wirkung auf die Wärmebehandlung. Daher bestehen praktisch alle zur Lastübertragung verwendeten Gewindebefestigungen aus diesen drei Haupttypen von Aluminiumlegierungen. Es gibt vier Aluminiumlegierungen, die nahezu dediziert sind