Brandend aluminium en 2 andere fabels over aluminium

Vandaag de dag kijken veel automobielbouwers naar aluminium, en daar hebben zij goede redenen voor. Zij begrijpen het namelijk. Helaas begrijpt nog niet iedereen het, daarom horen we allerlei verschillende verhalen over aluminium, bijvoorbeeld deze drie.

“Aluminium kan branden. Staal brandt niet.”

Geloof mij, aluminium kan niet branden. Aluminium poeder brandt, en extreem dunne folie mogelijk ook. Hetzelfde geldt voor ijzerpoeder, dit is namelijk de reden dat er vonken van een slijpschijf komen. De meeste metalen, met uitzondering van de edelmetalen, branden als ze worden blootgesteld aan condities waarin voldoend oxidatie kan plaatsvinden, en sprake is van een hoge oppervlakte / volume ratio. Maar onder iedere andere normale omstandigheid, brandt een aluminium plaat of een aluminium constructiebalk niet. Dat kan gewoonweg niet.

“Staal kan significant vervormen voordat het faalt. Aluminium doet dit niet”

Over het algemeen beschikken staalsoorten over een hoger deformatievermogen dan aluminium, dat klopt. Dit is de reden waarom de meeste grote aluminiumleveranciers zogenaamde ‘crash-legeringen’ hebben ontwikkeld. Deze zijn speciaal ontwikkeld om de energie die vrijkomt bij een botsing op te vangen. Deze crash-legeringen werken zo goed dat zogenaamde ‘crush cans’ en ‘longitudinal rails’ na een crash opvouwen, tot iets dat eruit ziet als een opgevouwen accordeon, zonder te scheuren. Hieruit concludeer ik dat aluminium uitstekend kan vervormen.

Ook staalsoorten vervormen. Het interessante gegeven hier is echter de hoeveelheid energie die kan worden geconsumeerd bij een botsing, per eenheid gewicht van de constructie. Voor een grote groep automobielontwerpers wordt nu snel duidelijk dat aluminium in dit gebied echt uitblinkt. Aluminium kan namelijk duidelijk meer ‘boem’ verwerken per eenheid gewicht dan andere materialen.

jonasbraamfinspong2.jpg

“Gedeukt staal kan worden teruggebracht in de originele vorm. Met aluminium kan dit niet.”

De meeste metalen hebben moeite om weer terug te keren in de originele vorm nadat ze zijn gebogen of gedeukt. Dit komt door de versteviging die optreedt bij koude vervorming en dit is eveneens de reden waarom stalen bewapening, als deze eenmaal gebogen is, nauwelijks weer terug recht te buigen is zonder geavanceerde hulpmiddelen. Er zijn natuurlijk uitzonderingen, maar staal behoort daar niet toe.

Bovendien is dit eigenlijk ook helemaal niet belangrijk. Wat wél belangrijk is, is dat de elasticiteit van aluminium veel meer energie kan opvangen per eenheid gewicht in vergelijking tot staal van dezelfde sterkte. Daarom buigt of deukt aluminium niet, maar heeft het de neiging om terug te springen naar de originele vorm.

Bovenstaande bewering is dus niet alleen misleidend, maar zelfs een 'false positive'.

In de realiteit is namelijk exact het het tegenovergestelde waar als men de vloeigrens van de verschillende materialen bekijkt. Verschillende staalsoorten zijn inderdaad sterker, maar het vereist heel wat sterkte om dit effect te compenseren.

Om bijvoorbeeld een vergelijkbaar alternatief voor een 300 MPa aluminium te vinden, heeft u een 2700 MPa staalsoort nodig. Ik denk dat het zeer moeilijk is om zo’n staalsoort te verkrijgen, nog afgezien van de uitvoering (bijvoorbeeld plaat of staf) en de vorm. Het zou namelijk twee keer sterker moeten zijn dan hogesterktestaal. (Dit heeft betrekking op ééndimensionale rek. Deuken is nog een heel stuk complexer, maar over het algemeen kan deze vuistregel worden gebruikt.)

Neem dus niet automatisch aan dat zware en harde materialen ook het meest veilig zijn voor de eindgebruiker. De mensheid is niet gekomen tot waar wij nu staan door het gebruik van spierkracht, maar juist door ons aanpassingsvermogen te gebruiken, aangestuurd vanuit onze hersenen. Ik denk dat de mensen bij Ford precies wisten wat ze aan het doen waren toen ze de nieuwe F-150 construeerden. Voorbeelden zoals deze zullen we in de toekomst nog veel meer gaan zien, gelooft u mij.

Als u, beste lezer, andere misvattingen of opvattingen over aluminium kent die interessant zijn om op te reageren, geef deze dan hieronder in de reacties door of neem contact op met Sapa zodat onze specialisten hierop kunnen reageren.

Aluminium, sterkte,, Doorbuiging, Vooroordelen