Алуминиеви сплави спрямо видовете стомана

Алуминиевите сплави обикновено имат еластичен модул от около 70 което е около един-трета от еластичния модул на стоманените сплави. Следователно за дадено натоварване компонент или единица, изработена от алуминиева сплав, ще претърпи по-голяма деформация в еластичния режим, отколкото стоманена част с еднакви размери и форма.

При напълно нови метални продукти изборът на дизайн често се ръководи от избора на производствена технология. Екструзиите са особено важни в това отношение поради лекотата, с която алуминиевите сплави, особено серията Al-Mg-Si, могат да бъдат екструдирани, за да се образуват сложни профили.

Като цяло, по-твърди и по-леки дизайни могат да бъдат постигнати с алуминиева сплав, отколкото е възможно с стоманите. Например, помислете за огъването на тънък-Стенена тръба: вторият момент на площ е обратно свързан с напрежението в стената на тръбата, т.е. напрежението е по-ниско при по-големи стойности. Вторият момент на площ е пропорционален на куба на радиуса по дебелината на стената, като по този начин увеличаването на радиуса (и теглото) с 26% ще доведе до наполовина намаляване на напрежението на стената. Поради тази причина рамките за велосипеди, изработени от алуминиеви сплави, използват по-големи диаметри на тръбите от стомана или титан, за да получат желаната твърдост и здравина. В автомобилното инженерство автомобилите, изработени от алуминиеви сплави, използват пространствени рамки, изработени от екструдирани профили, за да осигурят твърдост. Това представлява радикална промяна от общия подход за текущия дизайн на стоманените автомобили, които зависят от корпусите за твърдост, известен като дизайн на еднокаросерия.

Алуминиевите сплави се използват широко в автомобилните двигатели, особено в цилиндровите блокове и картерните корпуси поради възможните икономии на тегло. Тъй като алуминиевите сплави са податливи на изкривяване при повишени температури, охлаждащата система на такива двигатели е от решаващо значение. Производствените техники и металургичните постижения също са от решаващо значение за успешното приложение в автомобилните двигатели. През 60-те години на миналия век алуминиевите глави на цилиндрите печелят репутация на повреда и отстраняване на резби, което не се вижда в сегашните алуминиеви глави на цилиндрите.

Важно структурно ограничение на алуминиевите сплави е тяхната по-ниска якост на умора в сравнение със стоманата. При контролирани лабораторни условия стоманите показват граница на умора, която е амплитудата на напрежението, под която не се появяват повреди – металът не продължава да отслабва с удължени стресови цикли. Алуминиевите сплави нямат тази по-ниска граница на умора и ще продължат да отслабват с продължителни стресови цикли. Поради това алуминиевите сплави се използват рядко в части, които изискват висока якост на умора при режим на висок цикъл (повече от 107 стресови цикъла).