Een bijzondere vliegreis gemaakt. Wat mooi om een rondje door het luchtruim te vliegen in een aluminium kist. Een heel dun laagje aluminium dat mij scheidt van de ijle buitenwereld. Dat het dun is merk je al bij het instappen of moet ik zeggen opstappen. Niet op de vleugel… Alleen op het zwarte gedeelte waar het versterkt is voor o.a. het op en uitstappen.
Het vliegen begint wat bibberig.
Niet alleen omdat dit de eerste keer is dat ik bij mijn vriendin in de kist mag meevliegen maar ook omdat dit kleine vliegtuigje heel anders aanvoelt dan een Boeing of Airbus. Even denk ik met respect aan de gebroeders Wright die hun dromen doorzette en de eerste piloten waren die deze weg voor ons hebben gebaand.
Een dun laagje geavanceerd aluminium in de juiste legering die bestendig is tegen trek- en druk- krachten én tegen vermoeiing. We vliegen hoger en hoger en als ik naar de Erasmusbrug kijk zie ik “madurodam” maar dan echt. Voel met net een beetje als pinkeltje.
Ik zie de markthal,
herken hem gelijk, met die mooie aluminium gekleurde gevelbeplating. Alleen die
zie je nauwelijks vanuit het vliegtuig. Dan zouden we er doorheen moeten
vliegen en met die imposante glazen pui is dat helaas niet mogelijk.
Als we eenmaal in het buitengebied zijn wordt de kist meermalen beproeft. Een 3-tal noodlandingen worden uitgevoerd maar net boven de grond trekken we weer op naar omhoog. Nog geen last van misselijkheid. Geef toe de eerste noodlanding vond ik wel heel spannend.
We kijken uit over de Reewijkse plassen en vliegen even later over Woerden. De supermarktketen-overslag is goed zichtbaar vanuit de lucht. Vrachtwagenreclame is zelfs leesbaar vanuit deze hoogte. Knooppunt Oude-Rijn ziet er ook gaaf uit. Inmiddels begin ik het terrein een beetje beter te leren kennen.
Wanneer ik in de verte het gebouw van “Van der Valk” en daarachter het Arval gebouw zie liggen weet ik dat het adres van Aluminium Metal Knowledge even verderop ligt. Heel Houten overzichtelijk vanuit de lucht. Mijn adres, een wijk vlak langs het Amsterdam-Rijnkanaal, is makkelijk te vinden.
Na een kunstige linkerbocht manoeuvre van mijn vriendin is er mooi uitzicht boven de wijk en het pand zowel van voor als vanachter kunnen fotograferen. De G-krachten gieren door de cockpit maar ik ben te druk met naar buiten kijken.
En dan vliegen we weer in westelijke richting. Nog een rechterbocht manoeuvre die perfect wordt uitgevoerd en het kotszakje is gelukkig nog steeds niet nodig. Het voelt niet eens hetzelfde als een achtbaan.
Maar als plotseling het gas weer wegvalt voor de zoveelste net niet noodlanding en je ziet en voelt hoe de flappen bijdragen aan de lift met beperkte snelheid van de manoeuvre heb ik weer diep respect voor het aluminium ontwerp. We horen nog even een opmerking over een “slecht ontwerp….” Maar dat gaat enkel over een knopje dat net andersom zit als de rest. Voor zover ik het goed begrepen heb, want luchtvaarttaal is een code op zich. Er is gelukkig altijd wel iets te verbeteren in het ontwerp.
Terug bij Rotterdam wordt de landing ingezet en voor ik het weet heeft dat dunne aluminium omhulsel ons met een lichte boink weer veilig op de grond gezet. Met dank aan de gevorderde lespiloot en de ervaren gedegen instructeur die me deze nieuwe aluminium ervaring hebben bezorgd. Mijn dank is groot!
Wil je meer weten over
hoogsterke aluminium legeringen? Geef antwoord op de vraag:
Hoe dik denk jij dat de beplating van zo’n
vliegtuigje is?
Zet je antwoord hieronder in het commentaar veld, je ontvangt de pdf met extra informatie over aluminium 7000 kwaliteiten. Veel plezier met je volgende aluminium productontwerp.
Geschreven in samenwerking met Paul Voerman. Dank je wel, Paul voor je inbreng!
Aluminium is een licht gewicht metaal dat sterk is in allerlei toepassingen. Maar hoe zit het met de vermoeiingseigenschappen van het materiaal?
Kun je aluminium toepassen in omstandigheden waar je wisselende belastingen hebt?
Het feit dat aluminium hét materiaal is in de vliegtuigbouw laat zien waar het materiaal toe in staat is. Als er ergens veel dynamische belastingen zijn is het daar wel. Maar hoe bepaal je tot hoe ver je mag gaan?
Om vermoeiing beter te begrijpen leggen we eerst uit wat verstaan wordt onder dynamische belastingen. Een dynamische of wisselende belasting is een belasting waarbij je vaak een vaste belasting hebt, bijvoorbeeld een gevelpaneel met een bepaald gewicht dat aan een constructie hangt. En daar bovenop een wisselende belasting bijvoorbeeld de wind. (En tijdens het schrijven van dit stuk, 15 januari is die behoorlijk!) De wind zorgt ervoor dat het paneel continu van de gevel afgetrokken wordt en er weer tegen aangedrukt wordt. Hieronder wordt dit in een grafiek weergegeven.
Wanneer praten we over vermoeiing?
Vermoeiing is het kapotgaan van een onderdeel door dynamische belasting bij een lagere belastingsituatie dan je op basis van de breukgrens verwacht. In de foto zie je een voorbeeld van een typische vermoeiingsbreuk.
Bij welke belasting gaat het dan stuk? Hiervoor kun je de Wöhler kromme of S-N curve kijken. ( S-N staat voor Spanning – N-wisselingen) Voor staal en ook aluminium zie je, dat bij wisselende belastingen het materiaal steeds minder hoog belast mag worden.
De heer Wöhler is grondlegger van onderzoek op gebied van vermoeiing en vandaar dat deze vermoeiingskrommes ook wel Wöhler krommes genoemd worden.
Na een miljoen keer heeft de heer A. Wöhler aangetoond dat er voor staal een soort ondergrens bereikt wordt. Bij aluminium zie je dat de curve langzaam blijft dalen. De sterkte blijft dus afnemen na meer en meer wisselingen.
Als eerste kijken we naar 2 materialen S275 (Staal-44), en de aluminium legering EN AW-6061T6. In dit geval beiden met een rekgrens van 275N/mm². Als extra hebben we ook de legering EN AW-7075 T6 toegevoegd, een legering die in luchtvaart toegepast wordt.
Als we kijken naar een dynamische belasting met één miljoen wisselingen, 1.000.000, zien we in de grafiek dat S275 tot 195 N/mm² mag hebben. Aluminium 6061-T6 tot 120N/mm². Dit geldt bij ideale omstandigheden.
Aluminium is echter 3x zo licht. (aluminium 2,7 kg/dm3 t.o.v. staal 7,8 kg/dm3)
Met andere woorden: als het aluminium product iets volumineuzer wordt uitgevoerd (met meer body) kan nog steeds lichter worden gebouwd met tenminste gelijke vermoeiings-eigenschappen!
Met aluminium heb je door de grote vormvrijheid de mogelijkheid het materiaal daar neer te leggen waar het nodig is, waarmee je de spanning kunt verlagen. Ook kun je door de grote vormvrijheid een optimale “gestroomlijnde” vorm realiseren waarmee de spanningspiek wordt beperkt.
Dit zorgt voor een verlengde levensduur.
Bij een ontwerp moet je goed definiëren/ weten hoeveel wisselingen je gedurende de levensduur mag verwachten. Als voorbeeld: een ladder ontwerpen voor 10milj. wisselingen is niet realistisch, dit is niet conform zijn daadwerkelijke belasting situatie.
Voor het bepalen of de vermoeiingsbelasting door de toepassing gedragen kan worden, zijn berekeningen benodigd om dit te voorspellen. Het maken van de juiste voorspelling gaat nogal eens fout doordat men onvoldoende achtergrond heeft van de optredende belastingen.
Figuur 1 mooi ontwerp van een Capo
Om vermoeiing te voorkomen is het altijd zaak dat er zo min mogelijk scheurinitiaties in een ontwerp zitten. Als voorbeeld: scherpe overgangen vermijden. Bij vermoeiing altijd met zo groot mogelijke afgeronde binnen radii werken en vloeiende overgangen maken. Maar ook in geval van gelaste constructies een goede start en stop van de lasnaad zodat plakfouten en/of kratervorming bij de las voorkomen worden. Zelfs oppervlaktegesteldheid en ruwheid spelen een rol.
Dan laten we de impact van een las op het vermoeiingsgedrag van aluminium in dit stuk nog buitenbeschouwing, aangezien dit te veel omvattend is om hier mee te nemen.
Samenvattend/ concluderend:
Aluminium heeft geen vermoeiingslimiet. Boven de 10.000.000 wisselingen levert dit consequenties op, anders dan met staal.
Met aluminium kun je met een lager gewicht hetzelfde aantal wisselingen weerstaan als met staal.
Optimaal vormgeven voor vermoeiing is vloeiende overgangen creëren en spanningspieken vermijden.
Met deze uiteenzetting hoop ik dat je een inkijkje hebt gekregen in de mogelijkheden met aluminium in dynamisch belaste omstandigheden.
Wil je diepgaander informatie van aluminium vermoeiing ontvangen? Laat hier hier je e-mail adres achter, of stel je vraag in je reactie hieronder.
