Følg mig på: 
Titanium VS Aluminium, til CNC-bearbejdningsprojekt
Når du vælger et let, men højstyrkemateriale til dit CNC-bearbejdningsprojekt , bør titanium og aluminium være det første, du tænker på. Det samme gælder, at både titanium og aluminium har fremragende styrke-til-vægt-forhold, er modstandsdygtige over for korrosion og varme og har vist sig at være imponerende alsidige til specialfremstillede dele eller prototyper på tværs af forskellige brancher. For at hjælpe dig med at træffe det ønskede valg, vil vi foretage en omfattende sammenligning af forskellene mellem titanium og aluminium.
Hvad er titanium?
Titanium er et stærkt, let metallisk materiale med en sølvagtig glans, høj styrke, god varmeledningsevne og god korrosionsbestandighed. Desværre er titanium vanskeligt at rense og CNC-fræse, CNC-dreje, hvilket gør det dyrere end mange andre metaller. Titanium er stærkere end almindeligt blødt stål og dobbelt så stærkt som svage aluminiumlegeringer, men vejer 45% mindre end blødt stål og 60% tungere end aluminium. Fordi titanium er stærkere, kræves der mindre titanium pr. styrkeenhed. Titaniums smeltepunkt er 1668°C, og dets atomradius er 147 mikron. Det har en stærk legeringsevne med jern, vanadium, molybdæn og andre metaller. Titanium er også ikke-magnetisk og giftfri, er en dårlig leder af elektricitet og har en lav varmeudvidelseshastighed. Høj biokompatibilitet er også et kendetegn ved titanium, hvilket betyder, at det er et fremragende materiale til medicinsk udstyr såsom knæproteser, pacemakere, kranieplader, tandimplantater og mere. Derudover har titanium en høj grad af korrosionsbestandighed, hvilket gør det meget udbredt i kemiske og marine applikationer.
I de fleste tilfælde anvendes titanium på forskellige områder i form af titanlegeringer. Titaniumlegeringer er metaller, der indeholder en blanding af titanium og andre kemiske elementer. Denne titanlegering har meget høj trækstyrke, sejhed, lav vægt, fremragende korrosionsbestandighed og evnen til at modstå ekstreme temperaturer.
Grade 2 titanlegering
Grade 2 titanlegering. Grade 2 titanlegeringer har fremragende koldformbarhed, svejsbarhed og har fremragende modstandsdygtighed over for oxidation og korrosion. Grade 2 titanlegeringer er det foretrukne valg til mange applikationer, herunder rumfart, bilindustrien, kemisk behandling og chloratfremstilling, afsaltning og mere.
Grad 5 - Ti-6Al-4V.
Grad 5 – Ti-6Al-4V. Grade 5 er den mest almindeligt anvendte titanlegering, der tegner sig for mere end 50% af det globale titaniumforbrug. Det er en α+β-legering bestående af 6% aluminium, 4% vanadium, 0.25% (maksimalt) jern, 0.2% (maksimalt) oxygen, omkring 90% titaniumsammensætning. Da Ti-6Al-4V kan varmebehandles, er dets styrke, korrosionsbestandighed, svejsbarhed og bearbejdelighed overlegen i forhold til kommercielt rent titanium (grad 1-4), og det kan påføres i et miljø på 400 grader Celsius. Ti-6Al-4V er meget udbredt inden for forskellige områder, herunder: flyturbiner, motorkomponenter, flystrukturkomponenter, rumfartsbefæstelser, højtydende automationsdele, marine osv.
Hvad er aluminium?
Aluminium er et pålideligt, stærkt, ikke-magnetisk og duktilt letvægtsmetal med et godt vægt-til-styrke-forhold, god korrosionsbestandighed og høj brudsejhed. Aluminium har et sølvhvidt udseende, fordi det udsættes for det ydre miljø og danner et tyndt lag aluminiumoxid på overfladen for at modstå yderligere korrosion. Aluminium er et billigt og let CNC-bearbejdet metallisk materiale, der er naturligt modstandsdygtigt over for sure miljøer og korroderer let i alkaliske miljøer. Aluminium er mere rigeligt i jorden end titanium i alt og er let at rense, så det er et økonomisk valg.
Aluminium har en meget god varmeledningsevne, tre gange så høj som rustfrit stål, og er ikke-giftigt. Dens smeltepunkt er 660 grader Celsius, hvilket gør den til et ideelt valg til køkkenredskaber. Det er normalt meget udbredt på forskellige områder i form af aluminiumslegering, og dets legeringselementer er ikke begrænset til Cu, Mn, Si, Mg, Mg+Si, Zn. I henhold til forholdet mellem legeringselementer er aluminiumslegeringer opdelt i 9 serier (Al1xxx til Al9xxx).
1xxx: Ingen legeringselementer
2xxx: Kobber
3xxx: mangan
4xxx: silicium
5xxx: Magnesium
6xxx: magnesium og silicium
7xxx: zink, magnesium og kobber
8xxx: Andre elementer, der ikke er omfattet af andre serier
Aluminiumslegeringer er meget udbredt i rumfart, bilindustrien, byggeri, fødevareforarbejdning, emballage, elektriske og elektroniske felter, såsom flykroppe, motorer, bilhjul, radiatorer, cylinderblokke, krumtapaksler og andre dele.
Forskellen mellem Titanium og Aluminium
Sammenlign udførligt forskellen mellem titanlegering og aluminiumslegering, find ud af forskellen mellem titanium og aluminium, vi kan lettere vælge det bedste materiale til dit CNC-bearbejdningsprojekt.
Elementsammensætning. Legeringselementernes sammensætning er meget vigtig, da den påvirker visse egenskaber ved titan- eller aluminiumlegeringer, herunder korrosionsbestandighed, høj temperaturbestandighed, vægt osv. Andre elementer i titanlegeringer omfatter nitrogen, hydrogen, ilt, kulstof, jern og nikkel, blandt andet, i mængder mellem 0.013 og 0.5 %. Andre elementer i aluminiumlegeringer omfatter silicium, zink, magnesium, mangan, kobber, jern, titan, krom, zirconium og lignende.
Korrosionsbestandighed. Både titanium og aluminium har fremragende korrosionsbestandighed, men titanium anses generelt for at være mere korrosionsbestandigt end aluminium på grund af titans inertitet. Titanium er også meget biokompatibelt og har flere anvendelser i den medicinske industri. Titaniums korrosionsbestandighed i havvand er også imponerende, hvilket gør det meget populært i den maritime industri. På den anden side vil der dannes et lag af oxidfilm på overfladen af aluminiumlegeringen, så det er ikke let at reagere kemisk med ætsende materialer, men det afhænger også af de kemiske stoffer, temperatur og andre faktorer i miljøet. Når et CNC-bearbejdningsprojekt har korrosionsbestandighed som en primær overvejelse, er titanium det ideelle valg.
Normalt bruger vi kobber som standard til at lede elektricitet, og dets ledningsevne er 100%. Titanium har en ledningsevne på 3.1 % af kobber, så titanium er ikke en god leder af elektricitet, men det kan bruges til at lave modstande. Aluminium har en ledningsevne på 64% af kobber, så aluminium er en god leder af elektricitet. Aluminium er ideel, hvis elektrisk ledningsevne er en stor bekymring for dit CNC-bearbejdningsprojekt.
Varmeledningsevne. Et materiales varmeledningsevne er meget vigtig for fremstilling af varmeafledende dele eller prototyper. Titanium har en varmeledningsevne på 118 BTU-in/hr-ft²-°Fm (17.0 W/mK), mens aluminium har en varmeledningsevne på 1460 BTU-in/hr-ft²-°F (210 W/mK) ti gange så høj. Derfor bruges aluminium ofte til at fremstille radiatorer, varmevekslere og køkkenapparater.
Smeltepunkt. Den temperatur, hvor et metal skifter fra fast til flydende stof, kaldes dets smeltepunkt. Ved smeltepunktet tilhører metaller en ligevægtstilstand med fast og flydende stof. Metaller med lavere smeltepunkter er normalt lettere at støbe til sprøjtestøbning eller ekstrudering. Titanium har et smeltepunkt mellem 1650 og 1670 °C, hvilket er en meget høj temperatur. Aluminium har derimod et smeltepunkt på 660.37 °C. Hvis varmebestandighed er en topprioritet for dit CNC-bearbejdningsprojekt, er titanium det ideelle materiale.
Materialets hårdhed refereres generelt til Brinell hårdhedsværdien, Brinell hårdheden af titanium er 70 HB, og Brinell hårdheden af rent aluminium er 15 HB, men hårdheden af nogle aluminiumslegeringer såsom 7075 og 6082 er højere end det af titanium. Titanium danner et meget hårdt titaniumoxidlag på overfladen, ideelt til CNC-bearbejdningsprojekter, hvor hårdhed er den primære faktor.
Densiteten af titanium er 4500 kg/m 3 , mens densiteten af aluminium er 2712 kg/m 3 , så pr. volumenhed er titanium 60 % tungere end aluminium. Under samme fysiske styrke vil der blive brugt mindre titanium. Hvis styrke-til-vægt-forholdet er en primær overvejelse for dit CNC-bearbejdningsprojekt, er titanium at foretrække frem for aluminium. Aluminium er mere velegnet, hvis let vægt er den primære faktor.
Både titanium og aluminium er meget holdbare og vil fungere i lang tid. Titanium er ekstremt stærkt, såsom brillestel lavet af titanium, kan bruges i årtier uden slid. Både titanium og aluminium er velegnede til at lave brugerdefinerede dele eller prototyper for holdbarhed. Hvis de to sammenlignes, er titanium mere holdbart.
Bearbejdelighed Den grad, hvori et metal reagerer på bearbejdningsbelastning, herunder stempling, CNC-drejning, CNC-fræsning osv. CNC-bearbejdning er ideel til fremstilling af titanium- eller aluminiumsdele, typisk inden for 24 timer og inden for +/- 0.005 tommer (0.13 mm). Men CNC-bearbejdning af titaniumdele er ofte udfordrende på grund af opbygningen af titaniumspåner på det roterende højhastighedsværktøj. CNC-bearbejdning af aluminium er meget let, hvorfor omkostningerne ved CNC-bearbejdning af aluminium normalt er meget lavere end titanium.
Prisen på titanlegering er højere end prisen på aluminiumslegering. Naturligvis er CNC-bearbejdning af titanium vanskeligere og dyrere, og slibning, bukning og svejsning af titanium kræver mere professionel viden. Aluminium er relativt mere omkostningseffektivt.
Flydespænding. Flydespænding refererer til den spænding, hvorved et materiale deformeres permanent. Titanium har en flydespænding på 170 MPa til ca. 480 MPa, mens rent aluminium har en flydespænding på 7 MPa til ca. 11 MPa. Flydespændingen for aluminiumlegeringer ligger mellem 200 MPa og 600 MPa.
Trækstyrke. Den højeste trækstyrke for titanlegering er omkring 1400 MPa, mens den for aluminiumlegering er over 690 MPa.
Anvendelse af titanlegering
Titaniumlegeringer bruges i en lang række applikationer, herunder:
Luftfartsindustrien – bruges til at fremstille landingsudstyr til fly, hydrauliske systemer, andre kritiske strukturelle komponenter osv.
Medicinsk industri – Fremstilling af produkter såsom tandimplantater, hofteudskiftninger, knæudskiftninger, kirurgiske instrumenter osv.
Forbruger- og byggeri – Fremstilling af sportsudstyr, brillestel, cykeldele (mountainbike, racerbil osv.), skydevåben osv.
Industrielle anvendelser – Fremstilling af ventiler, varmevekslere, sputteringsmål, procesbeholdere osv.
Marine og luftfart (landingsudstyr, brandvægge, kritiske strukturelle komponenter, hydrauliske systemer).
Smykker (ure, ringe, halskæder osv.).
Anvendelse af aluminiumslegering
Strømsystemer - lederlegeringer, generatorer, motortransformatorer mv.
Forbrugsvarer – husholdningsartikler såsom køkkenredskaber og møbler.
Maskiner og udstyr – værktøj, rør og andre arbejdsmaterialer.
Transport (fly, jernbanevogne, cykler, biler, lastbiler, skibe, rumfartøjer osv.)
Emballage (dåser, rammer, folie)
Bygning og konstruktion (vinduer, sidespor, tage, døre, bygningsledninger, beklædning osv.)
Skal du bruge titanium eller aluminium?
Titanium og aluminium er to vigtige metalliske materialer til fremstilling af CNC-tilpassede dele og prototyper, og deres egenskaber gør dem til et alsidigt valg til mange forskellige industriapplikationer. Denne artikel sammenligner titaniums og aluminiums forskellige egenskaber. Overvej venligst forskellige faktorer mellem valget af de to materialer. For mere hjælp er DDPROTOTYPE altid klar til at give konstruktiv information.
Ret vores misforståelser
Myte: "Titanium er meget lettere end aluminium."
Beklager, denne udtalelse er forkert, når vi ser på materialetætheden, er Titaniums 4.5 g/cc densitet faktisk 50 % tungere end Aluminiums 3.0 g/cc.
Myte: "Titanium er stærkere end aluminium."
Det afhænger af legeringstypen, men 7075-T6 aluminium har næsten det dobbelte styrke-til-vægt-forhold af grad 2 titanium.
Myte: "Aluminium er dårligt for miljøet"
Titanium udsender mere end 3 gange mængden af kuldioxid end aluminium under materialefremstilling, transport og konstruktion.
Myte: "Aluminium er skadeligt for mennesker."
Dette er upålidelig information, der har været cirkuleret siden 60'erne. Faktisk er 60 procent af de gryder og pander, der sælges i USA hvert år, lavet af aluminium, og FDA rapporterer, at mængden af aluminium, der kommer ind i fødevarer, er væsentligt lavere end den mængde, der naturligt findes i fødevarer. Plus, hårdanodiseret aluminium tilføjer en ultrahård, holdbar finish til den uberørte finish for bedre udseende og sikkerhed.
