Alumíniumötvözetek kontra acéltípusok

Az alumíniumötvözetek általában kb. 70 GPa rugalmas modulussal rendelkeznek, ami kb.-az acélötvözetek rugalmas moduljának harmada. Ezért egy adott terhelés esetén egy alumíniumötvözetből készült alkatrész vagy egység rugalmasabb deformációt tapasztal a rugalmas rendszerben, mint egy azonos méretű és alakú acélalkatrész.

A teljesen új fémtermékek esetében a tervezési választásokat gyakran a gyártástechnika választása szabályozza. Az extrudálás különösen fontos ebben a tekintetben, mivel az alumíniumötvözetek, különösen az Al–Mg–Si sorozat, egyszerűen extrudálhatók komplex profilok kialakítására.

Általában merevebb és könnyebb kialakítást lehet elérni alumíniumötvözettel, mint az acélok esetében. Például vegyük figyelembe a vékony hajlítását-falas cső: a terület második pillanata fordítva kapcsolódik a csőfal feszültségéhez, azaz nagyobb értékeknél kisebb a feszültség. A terület második pillanata arányos a sugár kockájával és a falvastagságával, így a sugár (és a súly) 26%-kal történő növelése a falfeszültség felére csökkenéséhez vezet. Ezért az alumíniumötvözetből készült kerékpárkeretek nagyobb csőátmérőket használnak, mint az acél vagy a titán, hogy a kívánt merevséget és szilárdságot biztosítsák. Az autógyártásban az alumíniumötvözetből készült autók extrudált profilokból készült helykereteket alkalmaznak a merevség biztosítása érdekében. Ez radikális változást jelent a jelenlegi acélautók kialakításának közös megközelítéséhez képest, amely a karosszéria héjaitól függ a merevség tekintetében, az unibody design néven ismert.

Az alumíniumötvözeteket széles körben használják az autómotorokban, különösen hengerblokkokban és forgattyúházakban a lehetséges tömegmegtakarítás miatt. Mivel az alumíniumötvözetek magas hőmérsékleten érzékenyek a torzulásra, az ilyen motorok hűtőrendszere kritikus fontosságú. A gyártási technikák és a kohászati fejlesztések szintén fontos szerepet játszottak az autómotorok sikeres alkalmazásában. Az 1960-as években a Corvair alumínium hengerfejei hírnevet kaptak a meghibásodásról és a menetek levágásáról, ami a jelenlegi alumínium hengerfejekben nem látható.

Az alumíniumötvözetek fontos szerkezeti korlátozása az acélhoz képest alacsonyabb fáradtsági szilárdságuk. Ellenőrzött laboratóriumi körülmények között az acélok fáradtsági határértéket mutatnak, ami az a feszültség amplitúdója, amely alatt nincs meghibásodás – a fém nem gyengül tovább hosszabb feszültségciklusokkal. Az alumíniumötvözetek nem rendelkeznek ezzel az alacsonyabb fáradtsági határral, és folyamatos feszültségciklusokkal tovább gyengülnek. Az alumíniumötvözeteket ezért ritkán használják olyan alkatrészekben, amelyek nagy fáradtsági szilárdságot igényelnek nagy ciklusú rendszerben (több mint 107 feszültségi ciklus).