Механічні властивості алюмінієвих сплавів
Міцність на зминання алюмінієвих сплавів
Міцність на зминання алюмінію також важко визначати, відчувати і пов'язувати зі звичайними властивостями міцності, як і для інших металів. Зминання часто є важливим критерієм для конструкцій із застосуванням з'єднань на заклепках та болтах і тому «міцність на зминання» є широко визнаною характеристикою. Міцність на зминання досить довільно визначають як тиск (на одиницю ефективної площі зминання), що додається шпилькою в круглому отворі. Цей отвір попередньо роздають на 2% від вихідного діаметра (рисунок 1). Ця міцність більшості алюмінієвих сплавів становить 1,8 від міцності при розтягуванні (тимчасового опору) (рисунок 2).
Міцність на зріз алюмінієвих сплавів
Схема навантаження при випробуванні на зріз наведена на малюнку 3. Для алюмінієвих сплавів, що деформуються, відношення міцності на зріз до міцності при розтягуванні різниться в залежності від хімічного складу і методу виготовлення від 0,5 до 0,75 (див. малюнок 2). У разі відсутності даних із міцності на зріз її зазвичай приймають 0,55 від міцності при розтягуванні.
Заклепки з марок алюмінію та сплавів Al-Mn (серія 3ххх) виготовляють методами холодної деформації з досягненням міцності на зріз до 200 МПа. Заклепки з термічно зміцнюваних сплавів виготовляють у відпаленому стані, потім відразу піддають загартування та природному старінню з досягненням міцності на зріз до 260 МПа.
Твердість алюмінієвих сплавів
Опір матеріалу місцевої пластичної деформації, що виникає при впровадженні в нього твердішого тіла – індентора – є приблизним індикаторомстану сплаву і тому широко застосовується під час контролю продукції. Для алюмінієвих сплавів застосовують методи Брінелля (сталева кулька), Вікерса (алмазна пірамідка) та Шора (падаючий алмазний конус). Твердість Брінеллю змінюється від 20 одиниць для чистого алюмінію до 175 одиниць для термічно зміцненого сплаву 7075 (див. малюнок 2). За показаннями твердості, як правило, не обчислюють їхню міцність при розтягуванні, як це зазвичай роблять для сталей, так як для алюмінієвих сплавів співвідношення цих двох характеристик далеко від постійного.
Випробування пластичності алюмінієвих сплавів
Відносне подовження зразка при випробуванні на розтяг є корисною інформацією, але її мало для повного уявлення про пластичні властивості сплаву. Тому для різних видів продукції в залежності від призначення застосовують різні додаткові технологічні випробування.
Для оцінки здатності металу до подальшого формування часто застосовують прості випробування на загин. Смуга із виробу згинають на 90° або 180° на оправках заданого діаметра. Застосовуючи діаметри оправок, що послідовно зменшуються, можна отримати мінімальний радіус загину, при якому не виникають тріщини. Для труб критерієм може бути ступінь її сплющування.
Для оцінки пластичності листів, наприклад, для глибокого штампування, часто застосовують випробування по Еріксена, при якому напівсферичний пуансон заданих розмірів вдавлюється в зразок листа, встановлений у спеціальній матриці, з утворенням чашоподібної лунки (рисунок 4). Глибина отриманої лунки (до утворення тріщини) визначається за показаннями відповідних шкал випробувального приладу. Ця глибина є індикатором придатності металу, наприклад, до глибокого штампування.
Цінністьцього випробування полягає в тому, воно здатне виявляти такі дефекти металу як крупнозерниста структура та надмірна анізотропія властивостей. При великому зерні виходить сильно шорстка поверхня лунки або раннє руйнування через місцеве потонання. Анізотропія властивостей впливає форму руйнації в лунці – за відсутності анізотропії воно поширюється по окружности.