Alumiinin leikkauslujuusopas: seosarvot, testaus ja ekstruusiosuunnittelu

Mitä leikkauslujuus tarkoittaa suulakepuristetuissa profiileissa

Leikkauslujuus on enimmäisjännitys, jonka alumiiniprofiili voi kestää, ennen kuin yksi materiaalitaso liukuu erilleen kohdistetun kuormituksen kanssa, ja rakenteellisissa alumiiniseoksissa se laskeutuu tyypillisesti 55-65 prosentin välille murtovetolujuudesta.

Puristetussa kehyksessä leikkaus näkyy kolmessa eri paikassa: pultin varressa, T-mutterin sisällä olevaan kierteeseen ja profiilin uraseinämään. Jokaisella tasolla on erilainen pinta-ala ja rajoitusehto, joten jokainen on tarkastettava erikseen; heikoin taso hallitsee niveltä.

• Pultin varren leikkauskyky - määräytyy kiinnityslaadun ja halkaisijan mukaan.
• T-mutterin kierrenauhan lujuus - asetettu mutterin kiinnityspituuden mukaan.
• Profiiliraon seinämän leikkausalue - määräytyy raon takana olevan seinämän paksuuden mukaan.

Anodisointi ei sisälly laskentaan. 5-25 mikrometrin oksidikerros parantaa pinnan kulutuskestävyyttä, mutta bulkkileikkauslujuus kantaa kokonaan pohjaseos ja ekstruusion temperointi.

Alumiinin leikkauslujuus lejeeringillä ja karkaisulla

Kaupallisissa alumiiniseoksissa leikkauslujuus ulottuu noin 40 MPa:sta hehkutetun puhtaan metallin 330 MPa:iin 7075-T6:ssa, ja useimmissa T-ura-ekstruusioissa käytetyt kaksi metalliseosta, 6063 ja 6061, tuottavat 117-207 MPa lämpötilasta riippuen.

Luonneswingillä on merkitystä todellisissa kehyksissä. 6063-T6-ekstruusio kestää noin 30 prosenttia enemmän leikkauskuormitusta neliömillimetriä kohden kuin sama profiili 6063-T5:ssä samoilla seinämitoilla, joten korkean leikkausvoiman liitosten tulee määrittää lämpötila ja tarkistaa se materiaalitodistuksesta.

Kuinka leikkauslujuus mitataan ja missä tulokset menevät pieleen

Alumiinin leikkauslujuus mitataan lävistystyyppisillä ja yksileikkauksilla kiinnitystesteillä, ja molemmat vaativat tiukkaa välyksen hallintaa; kun asetus on pois päältä, ilmoitettu voimakkuus voi muuttua yli 10 prosenttia samalla materiaalilla.

• ASTM B831 kattaa ohuiden alumiiniseostuotteiden lävistystyyppiset leikkaustestit, ja se on vakioviite arkki- ja suulakepuristuskupongille.
• ASTM F606 ohjaa pulttikiinnittimien leikkaustestausta ja sitä sovelletaan, kun pultti, ei profiili, on arvioitava komponentti.
• Näihin standardeihin perustuvat sisäiset jyrsintämenettelyt ovat yleisiä ekstruusioprofiileille, ja tulokset tulostetaan materiaalitestitodistukseen.

Kolme muuttujaa turmelee leikkaustestin tuloksia enemmän kuin mikään muu.

• Punch-to-die välys: liian pieni aiheuttaa toissijaista leikkausta ja keinotekoisen korkeita arvoja; liian suuri aiheuttaa purseita ja pieniä, ei-toistettavia lukuja.
• Näytteen suuntaus: lujuus voi vaihdella muutaman prosentin ekstruusio- ja poikittaissuunnan välillä raeorientaation vuoksi.
• Pinnan esikäsittely: Epätasaiset puristuspinnat tai anodisoidut pinnat muuttavat kitkaa leikkausvyöhykkeellä ja ne tulee poistaa ennen testausta.

Suulakepuristetuissa profiileissa edustavin tulos tulee koneistamalla litteä kuponki varsinaisesta profiiliseinästä ja testaamalla sitä tarkkaa materiaalia, ei yleisten arkkivaraston käsikirjan arvoista.

60 prosentin sääntö: Leikkauslujuuden arviointi vetotiedoista

Jos sertifioitua leikkausarvoa ei ole saatavilla, arvioi leikkauslujuus 60 prosentiksi murtolujuudesta; alumiiniseoksille tämä ennustaa sammutus- ja lävistysleikkauslujuuden keskimäärin noin 5,5 prosentin sisällä mitatuista arvoista.

60 prosentin sääntö on konseptivaiheen työkalu, ei korvaa sertifioituja tehdastietoja. Kun liitoksesta tulee kriittinen, pyydä mekaanisten ominaisuuksien sertifikaatti tietylle suulakepuristuslämmölle tai suorita lävistystesti toimitetun profiilin kupongille.

Käytä sääntöä seuraavissa tilanteissa:

• Konseptisuunnittelu, kun verrataan metalliseoksia ja karkaisua, ennen kuin runkoasetelma on kiinteä.
• Toimittajalainaus, kun tietolomakkeessa luetellaan vetolujuus, mutta jätetään pois leikkauslujuus.
• Vika-analyysi, kun tarkistetaan, onko halkeama liitos kuormitettu yli kohtuullisen sallitun leikkausrajan.

Leikkauslujuustietojen soveltaminen T-ura-ekstruusiokehyksiin

T-urarunkosuunnittelussa profiilimateriaalin leikkauslujuudella on eniten merkitystä liitoskohdassa, koska rungot epäonnistuvat lähes aina ensin liitoksessa eikä jännevälin keskellä.

Pultattua T-uraliitosta rajoittaa pienin kolmesta arvosta: pultin leikkauskyky, T-mutterin kierrenauhan lujuus tai uran takana olevan profiiliseinän leikkausalue. Ohutseinämäisissä profiileissa raon huuli on yleensä heikoin taso, minkä vuoksi ylikuormitetuissa liitoksissa näkyy vääntynyt tai halkeileva rako ennen kiinnikkeen leikkausta.

Seinämän paksuus on vipu, joka lisää liitoksen kapasiteettia metalliseosta vaihtamatta. 4040-profiili, jossa on 4,5 mm:n seinämä, tarjoaa suunnilleen kaksinkertaisen leikkausalueen ohutseinämäiseen 1,8 mm:n versioon samalla urageometrialla, kun taas materiaalin leikkauslujuus pysyy 207 MPa:ssa 6061-T6:lla molemmissa tapauksissa.

HS-8-4040W Erittäin raskas 4040 T-ura-alumiiniprofiili 4,5 mm:n seinällä Tämän 4040-profiilin 4,5 mm:n seinämä lähes kaksinkertaistaa leikkauspinta-alan ohutseinäisiin versioihin verrattuna, mikä tekee siitä vahvan valinnan saumavyöhykkeille toistuvan kuormituksen alaisena, kuten seinän paksuudesta ja leikkauslujuudesta käyvä keskustelu korosti. Näytä tuote →

Määritä portaalikannattimet, ulokevarret ja nostokohdat raskaat 6061-profiilit saumavyöhykkeissä paksunnetut seinät ja varaa vakioprofiilit jäljellä oleville jänneväleille. Lyhyt versio 6061- ja 6063-vertailusta: 6063-T5 sopii kevyeen kehykseen, kun taas 6061-T6 on tekninen oletus saumoille, jotka kantavat toistuvia leikkauskuormia.

HS-10-4545 Heavy Duty 4545 -alumiiniekstruusio 2,4 mm paksulla seinällä Tämä 45x45-profiili sopii ihanteellisesti portaille ja ulokevarsille, ja se tarjoaa 2,4 mm:n seinän lisäämään liitoskapasiteettia. Sen 10,2 mm:n T-ura tukee raskaita kiinnikkeitä ja sopii sovelluksiin, joissa korostetaan 6061-luokan leikkauskykyä. Näytä tuote →

Kun sallittu leikkausarvo on asetettu, käytä turvakerrointa, joka on vähintään 2 staattisille kuormille ja 3 dynaamisille tai suunnanvaihtokuormille, ennen kuin vertaat sitä käytettyyn liitosvoimaan.

Alumiinin leikkauslujuus UKK