Gedurende dit jaar heb ik vanuit allerlei hoeken vragen gekregen over de toepassingen van aluminium, problemen die hierbij ondervonden worden en keuzes die hierin gemaakt (moeten) worden. Daarom in mijn laatste blog van dit jaar een aantal veel voorkomende vragen en tips waar de antwoorden op aluminium kennis vragen te vinden zijn. Vergeet ook niet om jouw reactie achter te laten, voor een leuk eindejaarscadeau.
Bij problemen krijg ik regelmatig vragen over de materiaalkwaliteit. Soms omdat de leverancier, in overleg, een andere legering heeft ingezet, die beter te verwerken is. De vragen die ik liever zie zijn die in het engineeringstraject. Als men, voor bijvoorbeeld een snelle kostenindicatie, tot de ontdekking komt dat de kwaliteit die zij in gedachten hebben niet beschikbaar is in die vorm.
Er moet een keuze gemaakt worden op basis van de eigenschappen, hierbij is materiaalkennis essentieel. Je kunt je beroepen op een leverancier. Deze heeft vaak een bepaald proces in huis, waar een specifieke legering geëigend voor is. Ga je later voor de grote aantallen een ander proces inzetten dan gebeurt het regelmatig dat er een andere legering wordt ingezet en wat betekent dat voor je FEM analyse? Het gebeurt vaak dat men dit pas tegenkomt bij de testfase.
Zijn er stappen in het proces waarbij de temperatuur omhoog gaat en wat zijn de consequenties voor de eigenschappen?
Of tijdens gebruik is er sprake van vermoeiing en de gevalideerde producten halen veel betere waarden dan de serieproductie onderdelen.
Ondanks dat voor veel engineers de uitdaging ligt in het ontwerpen en niet in de materiaal specificatie is het hier waar veel problemen ontstaan.
Bij een gedegen engineeringsproces zijn specifieke materiaalgegevens nodig, voor berekeningen en simulatie. Waar vind je die? Welke informatie is betrouwbaar?
In allerlei databases, websites en leveranciersinformatie staan tegenstrijdige getallen en uiteenzettingen. Heel veel van de informatie hangt ook af van de toepassing, fabricagemethode en/of (test)omstandigheden. Betrouwbare goed beschreven bronnen die de informatie leveren waar jij behoefte aan hebt zijn dus veel waard. Als aluminium niet je core business is, is het lastig om daar je weg in te vinden.
Ben je benieuwd naar de boeken die ik zelf regelmatig gebruik?
Als cadeau voor jou heb ik mijn bronnen voor je op een rij gezet. Mocht je je vervelen in de kerstperiode kun je je altijd in deze vakinhoudelijke informatie gaan vastbijten.
1. Aluminium Material Data Sheets – Aluminium-Werkstoff-Datenblätter
2. ASM Speciality Handbook: Aluminium and Aluminium Alloys
3. Aluminium-Schlüssel – Key to Aluminium Alloys
4. Aluminium Handbook – Aluminium Taschenbuch
5. NEN bundel 21 (helaas niet meer nieuw te verkrijgen, normen zijn nu alleen los verkrijgbaar)
6. Welke bron zou jij hier neerzetten? Wat raadpleeg jij?
Er is een alternatief voor het boek -Material Data Sheets- en gelijk ook voor de NEN Bundel. De Alu-Key database. Heel -to the point- vind je dezelfde data, uitgebreider en makkelijk toegankelijk. Snel bij de waarde/informatie die jij nodig hebt, je kan er alleen niet zo in bladeren als in een boek.
Ben je benieuwd en wil je de aluminium database wel eens zien? Ik heb goed nieuws.
Geef hieronder in het commentaar veld antwoord op de vraag: Welke bron zou jij aan deze lijst toevoegen? Welke gebruik jij?
Vermeld jouw bron en ik geef jou een gratis testlogin op Alu-Key voor 1 maand.
Reageer snel want voor de feestdagen is dit aanbod weer voorbij.
Aluminium groet,
Ellen
Vul hieronder je naam en e-mailadres in en je ontvangt direct het e-book over aluminium legeringen.
Hoi Ellen, net als jij ben ik een metaalkundige en geen constructeur. Dat maakt dat ik ook over heel beperkte kennis van FEM analyses heb en wat daarmee mogelijk is. Wat ik wel weet, is dat bij aluminium in bijna alle gevallen een te grote doorbuiging voor een constructie maatgevend is en niet de vloeigrens. Ik weet niet in hoeverre dat bij FEM analyses naar voren komt. Zoals je weet is de E-modules voor zover mij bekend voor alle aluminiumlegeringen gelijk en dus ook de mate van doorbuigen bij een bepaalde belasting is voor alle aluminiumlegeringen gelijk. Doch de sterkere legeringen kun je verder doorbuigen. Ik heb te vaak de keuze op een sterkere en vaak ook duurdere legering zien vallen vanwege de hogere vloeigrens.
Beste Jan,
De E-modules is inderdaad bij alle aluminium legeringen nagenoeg gelijk. De vorm maakt het verschil. Sterkere legeringen bereiken minder snel de 0,2 rekgrens en buigen dus uiteindelijk meer door, ze houden het ook langer vol. Ik ben met je eens dat er nogal eens alleen naar de hoog sterke legeringen gekeken wordt terwijl een betere oplossing in de ruime vorm mogelijkheden met aluminium ligt. Hoog sterke legeringen vergen zeer specialistische kennis, de corrosie gevoeligheid bijvoorbeeld is een groot aandachtspunt. Zie ook het blog over 7000 legeringen. Dank je wel voor je aanvulling! Ik zal de toegang tot de database z.s.m. in orde maken voor je. Fijne dagen. Ellen
Als tip voor Jan, wanneer je met een bepaalde legering moet werken, vanwege kosten overweging, kun je een profiel zo ontwikkelen dat deze wel de nodige sterkte krijgt voor doorbuiging. Dit zal ook gepaard gaan met een verhoging van gewicht, dus ook van de kostprijs van het profiel. Maak van de verticalen van jouw profiel de sterkste ribben, de horizontalen hebben weinig invloed op doorbuiging. Gebruik dehorizontale om de verticalen te verbinden. Hou ook rekening met de wanddikte van deze verticalen en vermijdt open kamers onder verticalen zonder doorverbindingen naar de onderste horizontale rib. Een tweede tip, maak jouw profielen kops vast, dit verhindert sterk het doorbuigen, berekeningen laten dit snel zien. Profielen op 2 steunpunten of vlakken buigen meer door dan profielen kops verankert. Laatste tip, als je het gebruik van andere materialen toegelaten zijn, dan maak je een kern van dit andere sterkere materiaal met het profiel eromheen.
Extra stijf materiaal in het aluminium is een optie. Een goed doordacht profiel is veelal de beste. Het toevoegen van materiaal aan de uiterste vezel afstand zoals je suggereert is wat mij betreft een ijzersterke. 🙂
Ook voor jou Martial staat de Alu-Key database binnenkort beschikbaar. Dank je wel voor je aanvulling.
Beste Ellen,
Een beetje als aanvulling op voorgaande reacties: je behoeft in het algemeen geen FEM analyse te maken om een profiel te kunnen beoordelen. De basismechanica is meestal voldoende: voor normaalkrachten (trek of druk) volstaat het berekenen van de oppervlakte; voor buiging het traagheidsmoment of ook wel kwadratisch oppervlaktemoment. Een ander aspect is echter vaak veel belangrijker: voor delen die onder druk komen ontstaat relatief snel instabiliteit in de vorm van knik of plooi. De Eurocode EN 1999 geeft hiervoor de formule’s en criteria. Juist dit deel vergt het meeste inzicht en kennis.
Wil je hier met een FEM benadering wat mee doen, dan moet je vanwege de enorme vrijheid van profielvormen hier super basic en in detail mee omgaan, anders
is het risico dat het berekeningsresultaat niet overeen stemt met de realiteit levensgroot. Moraal van het verhaal: pas op met profielontwerpen via computerprogramma’s zonder voldoende mechanica kennis.
Beste Krijn,
Een berekening met de vergeet me nietjes en het juiste traagheidsmoment van het profiel is essentieel voor beoordeling. Voor FEM-analyses en FEA berekeningen geldt: garbage in = garbage out. Juiste kennis en input zijn noodzakelijk.
Ik ben het met je eens dat voor aluminium knik in ogenschouw moet worden genomen. Gelukkig is er de Eurocode 9 voor aluminium. (NEN-EN 1999 Eurocode 9: Ontwerp en berekening van aluminiumconstructies – Deel 1-1: Algemene regels)
Dank je wel voor deze extra bron de Alu-Key test-login komt naar je toe. Ellen
Beste ellen
Wat ik in de verhalen niet terug vind is dat je ook profielen kunt buigen in een bepaalde radius om doorbuigen te voorkomen.denk bijvoorbeeld aan profielen de niet in het midden ondersteund kunnen worden
Ellen,
Een onderwerp waar weinig over te vinden is; het gedrag van las samenstellingen met name de krimp.
deze krimp kan grote invloed hebben op het eindproduct.
gr mkr
Ter aanvulling
Geschikte S-N curves zijn lastig te vinden. Vaak worden ze per situatie bepaald. Een bron voor de generieke S-N curve is: FKM Richtlinie ISBN 978-3-8163-0605-4 of een andere misschien wel betere bron: Fatigue Data Book; Light Structural Alloys, ASM International, 1995, ISBN 0-87170-507-9
Dank je wel Mart Heerschap en Johannes Homan voor jullie input!
Ellen