Eksamensprojekt Diplom Maskin - Danmarks Tekniske Universitet

3. Indledning
3.1. Aluminium generelt
Aluminium er det metal der er størst mængde af i jordskorpen, hvor det udgør ca. 8 % af vægten.
Aluminium blev første gang fremstillet af Ørsted i 1825, men de tekniske vanskeligheder med at
producere det i større mængder, blev først overvundet i 1886. Her opdagede franskmanden Paul
Lois Héroult og amerikaneren Martin Hall den proces til fremstilling af aluminium som, næsten
uændret, stadig bruges i dag. Siden da er anvendelsen af aluminium steget støt, og den årlige
produktion på verdensplan var i 2004 ca. 30 millioner tons [2]. Grunden til den stigende brug
skyldes bl.a. at aluminium har stor styrke, lav vægt, stor termisk og elektrisk ledeevne, god
formbarhed, pæn overflade og god korrosionsbestandighed. Der hvor man søger at erstatte
stålkonstruktioner med aluminium, er det ofte for at spare vægt. Aluminiums massefylde er ca. 1/3
af ståls, men derfor vejer en færdig konstruktion ikke en 1/3 af en tilsvarende stålkonstruktion. Da
der skal kompenseres for aluminiums lavere stivhed og styrke ender konstruktionen ofte med at veje
halvdelen ift. almindeligt stål og 2/3 ift. højstyrkestål. Men denne vægtbesparelse gør en verden til
forskel inden for mange brancher.
3.2. Aluminiumlegering 7075 T6
På figur 1 er vist en tabel med legeringselementerne i legering 7075
[3]. Som det fremgår af tabellen er det et meget højt legeret metal,
hvoraf zink er det primære legeringselement. 7075 T6 har meget høj
styrke og bruges derfor til hårdt belastede dele. Inden for
flyindustrien har det set rimelig anvendelse, da man på grund af den
høje styrke har kunnet optimere konstruktionsdelene til lavere vægt.
Når man kigger på de mekaniske egenskaber for 7075 T6 i
nedenstående tabel, kan man se at styrkemæssigt er legeringen
sammenlignelig med stål, endog højstyrkestål. Til gengæld fremgår
det også af tabellen, at elasticitetsmodulet kun er en 1/3 af ståls,
hvilket, som tidligere nævnt, kan give problemer i konstruktioner
hvor udbøjning og stabilitet er en vigtig faktor. Ved brug af 7075 T6
inden for flyindustrien, er den traditionelle samlingsmetode nitning. Figur 1. Legeringselementer
Grunden til at man er tilbageholdende med at bruge svejsning, er den væsentlige styrkeforringelse
der forekommer i den varmepåvirkede zone.
Almindeligt
konstruktionsstål f.eks.
S275JR
Svejsbart højstyrkestål
f.eks. E StE 500
Aluminium 7075 T6
Brudspænding 430-530 N/mm 2 610-780 N/mm 2 570 N/mm 2
Flydespænding 275 N/mm 2 470 N/mm 2 470 N/mm 2
Elasticitetsmodul 2,1 10 5 N/mm 2 2,1 10 5 N/mm 2 7 10 4 N/mm 2