알루미늄 연성의 장점 및 단점

재료의 연성은 파손될 때까지 많은 양의 비탄성 변형을 겪는 능력을 말합니다. 일반적으로 모든 재료의 부드러운 속성으로 간주됩니다. 그러나 실제로 알루미늄과 같은 연성 재료는 모든 구조 적용에서 중요한 역할을 합니다. 초고층 건축물과 고층건물에 가장 많이 사용되는 재료 중 하나인 알루미늄은 연성이 좋습니다. 그러나 연성은 받은 열처리와 여기에 추가된 합금 재료에 따라 다릅니다.

아래에서는 먼저 구조 적용에서 연성의 중요성에 대해 자세히 설명한 다음 알루미늄 연성의 장점과 단점을 살펴봅니다.

구조 적용에서 연성의 중요성

변형성과 연성은 측면 강도를 정의하는 재료의 두 가지 주요 특성입니다. 연성이 좋은 재료는 붕괴되기 전에 큰 신장을 겪을 수 있습니다.

연성을 더 잘 이해하기 위해 아래에 표시된 재료의 응력-변형률 그래프를 살펴보겠습니다.

<나> 여기서 항복강도는 재료가 변형을 시작하기 전에 특정 하중을 견딜 수 있는 지점을 나타냅니다. 여기까지는 고무처럼 하중이 제거되면 재료가 원래 모양으로 되돌아갈 수 있습니다.

항복점 이상으로 하중을 증가시키면 재료가 소성 변형을 보일 것입니다. 이는 재료가 영구적인 변형을 가지지만 하중이 곡선의 극한 강도 지점에 도달할 때까지 파손되지 않음을 의미합니다. 그 지점을 넘어서면 재료가 완전히 부서지기 전에 파열됩니다.

항복 강도와 극한 강도 사이의 상은 재료의 연성을 나타냅니다. 재료의 연성은 아래와 같이 연성비 또는 연성계수로 측정됩니다.

이상적으로는 값이 4에서 5 사이여야 합니다.

연성이 높은 재료의 경우 이 두 지점이 매우 멀리 떨어져 있어 재료가 붕괴되기 전에 큰 소성 변형을 겪을 수 있습니다. 그러나 취성재료의 경우에는 그 반대입니다.

<나> 금속마다 연성이 다릅니다. 금과 은과 같은 재료는 연성이 높기 때문에 가는 와이어로 끌어올릴 수 있습니다. 반면에, 텅스텐 카바이드와 주철은 매우 부서지기 쉽습니다. 이제 알루미늄 연성에 대해 알아보겠습니다.

알루미늄 연성의 장점

순수한 알루미늄은 본질적으로 연성이 있습니다. 그러나 알루미늄은 다른 등급으로 제공됩니다. 추가 요소 및 열처리 유형의 추가는 연성에 영향을 미칩니다.

다음 표는 일반적으로 사용되는 일부 철강 합금과 비교하여 일반적으로 사용되는 일부 알루미늄 합금의 연성을 나열합니다.

분명히 모든 형태의 알루미늄은 강철보다 연성이 좋습니다. 후속 열처리를 통해 알루미늄은 더 높은 강도를 달성하지만 연성을 희생합니다. 그럼에도 불구하고 알루미늄 연성은 구조적 응용 분야에서 필수적인 이점을 제공합니다.

예기치 않은 과부하가 발생하면 취성 구조(강으로만 구성된)가 갑자기 붕괴되는 반면 연성 구조(강 + 알루미늄)는 제어된 붕괴를 겪습니다. 빔 또는 서스펜션 케이블을 통해 철 구조물에 연성을 추가하면 전체적으로 최대 잠재력이 증가합니다. 따라서 지진이 발생했을 때 갑자기 무너지지 않고 통제된 방식으로 항복합니다. 이것은 생명을 위협하는 상황에 있는 사람들에게 탈출할 충분한 시간을 주기 때문에 생명을 구할 수 있습니다. 이것이 알루미늄과 같은 연성 재료가 지진이 발생하기 쉬운 지역의 주요 구조 요소로 사용되는 이유입니다.

알루미늄 연성의 단점

알루미늄은 융점이 낮고 상대적으로 부드러운 소재이므로 기계 가공이 다소 어려울 수 있습니다. 합금 원소에 따라 알루미늄은 공구와 공작물 사이의 마찰로 인해 발생하는 열로 인해 녹을 수 있습니다. 결과적으로 고무 같은 칩이 날 주위에 쌓이기 시작하고 각 패스에서 도구에 대한 저항을 제공할 수 있습니다. 재료가 충분히 쌓이면 칼날이 알루미늄에 달라붙어 기계 기술자가 부상을 입을 수 있습니다. 알루미늄의 부드러우면서도 거친 특성 때문에 절단 날이 빨리 마모될 수 있으며 새 도구를 구입하는 데 드는 비용이 상당할 수 있습니다.

작업에 적합한 절단 도구를 선택하고 모범 사례를 따라 재료 손실을 최소화하면서 더 빠르게 절단하는 것이 중요합니다. 산업 등급의 톱질 장비와 올바른 날(비철/탄화물 팁 목재)이 없으면 알루미늄과 같은 연성 재료로 깨끗한 절단을 달성하는 것이 불가능합니다.

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