Voiko päätellä miten yhdisteet käyttäytyvät esim lujuuden suhteen. Ei niin kauaa sitten keksittiin hiilen parantavan raudan lujuutta. Voiko teoriassa miettiä lujinta mahdollista yhdistettä. Oma näkemys on että ei, koska koko ajan mietitään ja keksitään parempia teräslaatuja. Pitääkö ne todellakin kokeilemalla selvittää, eikö mielikuvitus riitä etsimään kaikkia yhdisteitä tietokoneen äärellä? Vai eikö kaikki atomimallit kerro suoraan lujuuden ja rakenteen välistä suhdetta. Pystyykö mallit yleensä päättelemään mihin kohtaan mikin atomi asettuu hilassa tai rakenteessa? Juttua mutkistaa vielä esimerkiksi lämpötilan vaikutus, (vert. karkaisu).
Teräs yhdisteen lujuus??
airfoil
141429
0Äänestä
Muut lukivat myös
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 14
Vanhimmat
Ehkä tiedemiehet vielä joskus tekevät sen ratkaisevan läpilyönnin ja kehittävät seostustekniikan, jolla aikaansaadaan _hilavirheetöntä_ niukkahiilistä seosterästä. Täysin hilavirheetön HSLA-teräs olisi huimaa tavaraa lujuudeltaan.
Lujuuksien lajeja on useita. Vetolujuus, taivutuksessa murtumislujuus ja kimmoisuus (alkuperäiseen muotoon palautuminen taivutuksen jälkeen), ja muita hyödyllisä mittareita.
Alumiini on jo nykyisellään joillakin mittareilla lujempaa kuin teräs. Jos tuollainen hilavirheetön alumiini-lejerinki pystyttäisiin kehittämään, se vasta olisi jotain!
Ajatellaanpa vaikka tuollaista uutta jumbojettiä. Tyhjäpaino nyt 280 tonnia. Siitä alumiinin osuus n. 70 % eli suunnilleen 200 t.
Jos kehitettäisiin 50 % lujempi alumini, jumbojetin tyhjäpainoa voitaisiin laskea esim. 70 tonnilla. Tämä olisi äkkiseltään ajateltuna hyötykuorman lisäys. Samalla koneen lujuus kasvaisi tuollaisella 10 - 20 prosentilla. Jos hyötykuormaa lisättäisiin "vain" 40 tonnia, polttoaineen kulutus kaiketi laskisi huimasti, jne jne.
Entä rautatievaunut? Etenkin tavaravaunut, jotka nykyisellään painavat tuollaista 30 t. (taara), ja hyötykuormaa voidaan ottaa luokkaa 40 t. Aluminirakenteisena painaisi tyhjänä -- arvioidaan nyt painosuhteiden 7.5 ja 2.5 mukaan -- 10 t. Hyötykuorma lisääntyisi 50 %.
Kiskot toki tehtäisiin edelleen teräksestä, siitä supersellaisesta siis, metripainolla 30 kg saataisiin nykysiä raskaimpia kiskotuksia vastaava kestävyys. Siitä eikun metallurgiaa ja kvanttikemiaa opiskelemaan. Rahaa tulossa. Paljon
"Alumiini on jo nykyisellään joillakin mittareilla lujempaa kuin teräs" Hmm... Enpä oikein usko! Saiskos esimerkin?
No laita vaikka kahden, metrin päässä toisistaan olevan, tuen päälle kilon vaakapalkki pyörötangosta, ja testaa paljonko kuormaa voit laittaa keskelle ennen kuin taipuu liikaa (tai katkeaa ihan kumman haluat kriteeriksi ), niin huomaat alumiinilejeeringin ENAW-7075 T6 kestävän paljon suuremman kuorman kuin minkään teräspalkin.
Tällä mittarilla (=saman painoiset ja pituiset palkit samalla poikkileikkauksen muodolla) alumiinilejeerinki on terästä lujempaa taivutuksessa. ( Vaihda kriteeriä siten, että poikkileikkauspinta-alan tuleekin olla sama, niin teräs on sekä lujempaa että painavampaa. )
Suurin lujuusetu alumiinille teräkseen verrattuna tulee nurjahduslujuudessa ontoilla samanpainoisilla putkilla. Mutta ero taivutusjäykkyyksissäkin on ihan huomattava.
Lujuuden lisäksi on eroa tietysti muuallakin, niin hinnassa kuin korroosionkestävyydessäkin sekä eri alulejeerinkien välillä, että myös eroa teräkseen. Kulutuskestävyydessä taas alumiinista ei ole mitään vastusta teräkselle esim aurauskalustossa.
Alumiinin ja teräksen kimmomoduulit suhtautuvat kuten yksi kolmeen, tiheydet suurin piirtein samoissa suhteissa. Lujuudet, jos nyt lujia materiaaleja ajatellaan, ovat edelleen samassa suhteessa eli yksi kolmeen.
Joten enpä oikein usko tuota esitettyä väitettä, sillä jos alumiiniprofiili suunnitellaan niin, että poikkipinnan neliömomentti on poikkipinnan alan suhteen maksimaalinen, lopputuloksena on helposti palkki, joka lommahtaa tai kiepahtaa. Tämä sama ongelma vaivaa tietysti myös lujista tai ultralujista teräksistä valmistettuja palkkeja.
Lisäksi lujilla seoksilla - olipa puhe sitten alumiinista tai teräksestä - on ongelmia väsymiskestävyyden suhteen etenkin muovatuissa rakenteissa.
Ymmärsinkö sinne päinkään, mitä tarkoitit? :D Jos materiaaleja verrataan, niin sitten kyllä käytetään samoja mittoja, eikä massaa! Lujuusopin lähes kaikkien erilaisten rasitustilojen(ainakin veto, puristus, taivutus, nurjahdus ja vääntö) kaavoissa käytetään kappaleen poikkipinta-alaa yhtenä tekijänä, joten jo siihen perustuen kannattaa unohtaa tuo painon suhteen vertaaminen! Esim. nurjahduslujuus on suoraan verrannollinen materiaalin kimmokertoimeen(teräs 211 000 N/mm2, alumiini 70 000 N/mm2), eli alumiinin nurjahdusvoima jää huomattavasti pienemmäksi.
Tsöge kirjoitti :"Ymmärsinkö sinne päinkään, mitä tarkoitit? :D Jos materiaaleja verrataan, niin sitten kyllä käytetään samoja mittoja, eikä massaa!"
No googlaa nyt vaikka ensin käsitteet :
- specific strength (ominaislujuus)
- specific stifness (ominaisjäykkyys)
Ja palaa sitten vasta asiaan ...
Noi on nimenomaan sitten materiaaliominaisuuksia, eikä minkään palkin tai muun kappaleen mitoista tai muodosta riippuvia ominaisuuksia.
Eli verrattaessa katsotaan sitä mitä halutaan, monessakin kohteessa silloin massaa samalla lujuudella, ja useimmiten hintaa samalla lujuudella. Poikkipinta on aika harvoin mikään tavoiteltu kriteeri mihinkään tarkoitukseen.
? ? ? kirjoitti : "Alumiinin ja teräksen kimmomoduulit suhtautuvat kuten yksi kolmeen, tiheydet suurin piirtein samoissa suhteissa. Lujuudet, jos nyt lujia materiaaleja ajatellaan, ovat edelleen samassa suhteessa eli yksi kolmeen. "
Vedetty teräsvaijeri voi olla lujempaakin, mutta mikään ontto teräspalkki ei ole 3 kertaa lujempaa kuin luja alumiinipalkki vai löydätkö jostain noita hiiliteräksestä tehtynä. Niukkahiilisillä hitsattavilla rakenneteräksillä ei tietääkseni päästä 1600 MPA:han asti, eli jää suhteessa heikommaksi kuin ENAW7075 T6.
Jos sulla on tiedossa kaupallisesti saatavaa putkipalkkia paremmilla lujuuksilla, niin pistä esimerkki tuotenimikkeestä ko. terästyypistä, alullehan on jo tuossa yllämainittu yleiseti lentokoneteollisuudessa käytetty lejeerinki.
Kimmomoduli ja tiheys korreloivat selvästi paremmin.
Lisäksi ominaislujuus ei kerro koko totuutta, sillä lommahdus rajoittaa tiheämpää terästä enemmän, eli estää käyttämästä samoja ulkomittoja 1/3 seinämävahvuudella. Ja siksi alupalkille saadaan suuremmat ulkomitat ja parempi nurjahduslujuus jo samallakin ominaislujuudella kuin teräksestä.
Esim puutavara kuormaimet ovat yksin omaa terästä, jokin tehdas yritti tehdä alumiinisia kuormaajia, mutta ei tee enää. Kuormaajissa ei pitäisi mahdollisen poikkipinta-alankasvun olla merkittävä este. ja painon säätö olisi suuri etu. Ainoastaan alumiiniset tukkipankot ovat puutavara autoissa saaneet jalansijaa. Myöskään autonostureissa ei ole alumiinisia puomia, saati torninostureissa
Jos rautatievaunujen pyörät tehtäisiin pehmeämmästä aineesta niin ne eivät sillä tavoin kuluttaisi kiskoja. Kiskot säilyisivät parempina. Pyörät tietysti kuluisivat mutta nehän on helppo vaihtaa.
Joudutaanko ratakiskoja mielestäsi vaihtamaan liian usein??
"Kiskot toki tehtäisiin edelleen teräksestä, siitä supersellaisesta siis, metripainolla 30 kg saataisiin nykysiä raskaimpia kiskotuksia vastaava kestävyys."
Edelleenkin kysyn, että joudutaanko nykyään noita kiskoja vaihtamaan tuosta syystä?? Tottakai sitä nyt parempi materiaali on parempaa materiaalia, mutta jos sen käytöstä ei ole mitään hyötyä, niin onko järkevää hankkia sitä(yleensä ne ovat kalliimpia)? Itse sanoisin, että tässä kiskotapauksessa ei...
Puhtaat hilavirheettomät metallit ovat lujuudeltaan hyvin heikkoja!
Tuo on kaikkien tiedossa, siitä ei ollut kyse ja tiesit sen kyllä. ; )