Przeanalizuj charakterystykę i doskonałe właściwości aluminiowych elementów złącznych

Waga łączników aluminiowych stanowi tylko 1/3 ciężaru podobnych łączników stalowych. Charakterystyka wytrzymałościowa tego stopu przy bardzo wysokim wskaźniku zużycia jest znakomita. Ale w rzeczywistości pod względem stosunku wytrzymałości łączniki aluminiowe są wyższe niż jakiekolwiek inne łączniki wykonane z materiałów przemysłowych i handlowych. Aluminium nie jest magnesowalne. Przewodność cieplna i elektryczna aluminiowych elementów złącznych jest bardzo dobra, około 2/3 przewodności miedzi przy tej samej objętości. Aluminium ma dobre właściwości przetwórcze i jest łatwe do formowania na zimno i kucia na gorąco.

Porównanie właściwości wytrzymałościowych elementów złącznych ze stopów aluminium i elementów złącznych metalowych:

Charakterystyki wytrzymałościowe materiałów złącznych z gwintem zewnętrznym ze stopów aluminium 2024-T4, 6061-T6 i 7075-T73 są szczegółowo omówione w ASTMF468 na stronie B-158; nakrętki materiały ze stopów aluminium 2024-T4, 6061-T6 i 6062 Charakterystyki wytrzymałościowe T9 omówiono szczegółowo w ASTMF467 na stronie B-184.

Konieczne jest wyjaśnienie dwóch różnic we właściwościach mechanicznych pomiędzy gwintowanymi elementami złącznymi ze stopu aluminium i innymi elementami złącznymi wykonanymi z metalu.

Punkt pierwszy jest taki: przy obliczaniu nośności części mierzone jest pole powierzchni dolnej części przekroju zamiast obszaru większego naprężenia rozciągającego. Jedynie wartości wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności u200bu200b próbek do badań mechanicznych podane w tabeli 2 normy ASTMF468 są prawdziwymi wartościami wytrzymałości. Obliczając wytrzymałość całego rozmiaru łącznika, można dokonać odpowiednich korekt. W ten sposób, mnożąc wartość naprężenia i powierzchnię u200bu200b powierzchni gwintowanej przez nośność w funtach, wynik obliczeń jest w przybliżeniu iloczynem prawdziwej wartości z tabeli i powierzchni u200bu200b mniejszej powierzchni dna zęba.

Po drugie, różnica twardości stopu aluminium jest bardzo mała i jest tak samo bez znaczenia jak kryteria kontroli. Jako alternatywę dla badania twardości zwykle wprowadza się badanie wytrzymałości na ścinanie.

Stop aluminium 2024-T4 (zawierający 4,5% miedzi, 1,6% manganu, 1,5% magnezu, a resztę stanowi aluminium) jest stopem o dużej wytrzymałości. Osiąga idealną równowagę w połączeniu wytrzymałości, odporności na korozję, łatwości produkcyjnej i ekonomiczności i jest szeroko stosowany w produkcji gwintowanych elementów złącznych.

Śruby, wkręty i kołki wykonane ze stopu aluminium 7075-T73 (zawiera 1,6% miedzi, 2,5% manganu, 0,3% chromu, a resztę stanowi aluminium) wykazały niewielką poprawę wytrzymałości. A dzięki specjalnemu procesowi obróbki cieplnej T73 może w dużym stopniu zapobiegać występowaniu korozji naprężeniowej. Jednak wysoki koszt ogranicza jego popularność.

Stop aluminium 6061-T6 (zawierający 0,6% krzemu, 0,25% miedzi, 1% magnezu, 0,2% chromu, resztę stanowi aluminium) może być stosowany do projektowania gwintów wewnętrznych i zewnętrznych o podwyższonych wymaganiach dotyczących odporności na korozję łącznika.

Stop aluminium 6062-T9 (zawierający 0,6% krzemu, 0,25% miedzi, 1% magnezu, 0,09% chromu, 0,5% ołowiu, a resztę stanowi aluminium) jest przeznaczony prawie wyłącznie do nakrętek konstrukcyjnych. Stop ten jest mocniejszy niż stop aluminium 6061-T6 i ma stosunkowo lepszą odporność na korozję.

Pełnowymiarowa nakrętka wykonana ze stopu aluminium 6062-T9 ma wystarczającą wytrzymałość, aby dopasować się do śrub wykonanych ze stopu aluminium 2024-T4 lub 7075-T73. Śruby maszynowe, nakrętki i inne nakrętki 1/4 cala i mniejsze wykonane są ze stopu aluminium 2024-T4.

Zalety stopu aluminium stosowanego w produkcji elementów złącznych

Cztery wymienione stopy aluminium są najczęściej stosowane do produkcji gwintowanych elementów złącznych nośnych, podczas gdy inne stopy aluminium są wykorzystywane do produkcji innych typów elementów złącznych. Małe nity pełne, półrurowe i zrywalne wykonane są ze stopów aluminium 1100-F, 5052-F i 5056-F. Obrabiane cieplnie stopy aluminium 2017-T4, 2117-T4, 2024-T4, 6061-T6 i stosunkowo nowo opracowany stop aluminium 7075-T73 mają doskonałą wytrzymałość na ścinanie i mogą jeździć bez obróbki wstępnej. .

Podkładki płaskie są zwykle wykonane ze stopu 2024-T4 pokrytego aluminium; podkładki sprężyste spiralne są zwykle wykonane ze stopu 7075-T6; wkręty samogwintujące mogą być wykonane ze stopu 7075-T6; wkręty samogwintujące wykonane są z tego samego stopu materiału poprzez anodę. Stop aluminium 2011-T3 (zawierający 5,5% miedzi, 0,5% ołowiu, 0,5% bizmutu, resztę stanowi aluminium) może być stosowany do produkcji części do maszyn do gwintowania.

W normalnych warunkach aluminium ma wystarczającą odporność na korozję. A gdy spodziewane środowisko narażenia jest bardzo trudne, jego odporność na korozję można znacznie poprawić poprzez anodowanie. Anodowanie to proces obróbki elektrycznej, który tworzy warstwę tlenku na powierzchni metalu. Anodowanie nie tylko zwiększa odporność na korozję, ale także zwiększa zdolność ochrony przed zużyciem i zarysowaniami. Powłoka anodowa jest dostępna w wielu kolorach do celów dekoracyjnych i identyfikacyjnych. Podczas korozji atmosferycznej aluminium tworzy na powierzchni jasnoszarą warstwę tlenku. Te produkty korozji nie zanieczyszczają powierzchni aluminium ani nie rozprzestrzeniają się na sąsiednią powierzchnię, co różni się od zachowania wielu innych metali pod wpływem korozji.

Wytrzymałość na rozciąganie czystego aluminium wynosi około 13 000 psi. Można znacznie zwiększyć wytrzymałość poprzez dodanie niewielkiej ilości pierwiastków stopowych. Stopy aluminium 2XXX, 6XXX i 7XXX mają dobry wpływ na obróbkę cieplną. Dlatego praktycznie wszystkie elementy złączne gwintowane stosowane do przenoszenia obciążenia są wykonane z tych trzech głównych typów stopów aluminium. Istnieją cztery stopy aluminium, które są prawie dedykowane