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Titan VS Aluminium, für CNC-Bearbeitungsprojekte
Bei der Auswahl eines leichten und dennoch hochfesten Materials für Ihren CNC-Bearbeitung Projekt, Titan und Aluminium sollten die ersten Dinge sein, die einem in den Sinn kommen. Das Gleiche gilt, sowohl Titan als auch Aluminium haben ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, sind korrosions- und hitzebeständig und haben sich als beeindruckend vielseitig für kundenspezifische Teile oder Prototypen in verschiedenen Branchen erwiesen. Um Ihnen bei der Auswahl zu helfen, führen wir einen umfassenden Vergleich der Unterschiede zwischen Titan und Aluminium durch.
Was ist Titan?
Titan ist ein starker, leichter metallischer Werkstoff mit silbrigem Glanz, hoher Festigkeit, guter Wärmeleitfähigkeit und guter Korrosionsbeständigkeit. Leider ist Titan schwer zu reinigen und CNC-zu fräsen, CNC-zu drehen, was es teurer macht als viele andere Metalle. Titan ist stärker als gewöhnlicher Weichstahl und doppelt so stark wie schwache Aluminiumlegierungen, wiegt jedoch 45 % weniger als Weichstahl und 60 % schwerer als Aluminium. Da Titan fester ist, wird weniger Titan pro Stärkeeinheit benötigt. Der Schmelzpunkt von Titan liegt bei 1668 °C und sein Atomradius beträgt 147 Mikrometer. Es hat eine starke Legierungsfähigkeit mit Eisen, Vanadium, Molybdän und anderen Metallen. Titan ist auch nicht magnetisch und ungiftig, ist ein schlechter elektrischer Leiter und hat eine geringe Wärmeausdehnungsrate. Die hohe Biokompatibilität ist auch ein Unterscheidungsmerkmal von Titan, was bedeutet, dass es ein hervorragendes Material für medizinische Geräte wie Knieprothesen, Herzschrittmacher, Schädelplatten, Zahnimplantate und mehr ist. Darüber hinaus hat Titan einen hohen Grad an Korrosionsbeständigkeit, wodurch es in chemischen und marinen Anwendungen weit verbreitet ist.
Titan wird in den meisten Fällen in Form von Titanlegierungen in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Titanlegierungen sind Metalle, die eine Mischung aus Titan und anderen chemischen Elementen enthalten. Diese Titanlegierung hat eine sehr hohe Zugfestigkeit, Zähigkeit, ein geringes Gewicht, eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und die Fähigkeit, extremen Temperaturen standzuhalten.
Titanlegierung Grad 2
Titanlegierung Grad 2. Titanlegierungen der Klasse 2 haben eine ausgezeichnete Kaltumformbarkeit, Schweißbarkeit und eine ausgezeichnete Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit. Titanlegierungen der Klasse 2 sind die bevorzugte Wahl für viele Anwendungen, einschließlich Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, chemische Verarbeitung und Chloratherstellung, Entsalzung und mehr.
Klasse 5 - Ti-6Al-4V.
Klasse 5 – Ti-6Al-4V. Grade 5 ist die am häufigsten verwendete Titanlegierung und macht mehr als 50 % des weltweiten Titanverbrauchs aus. Es ist eine α + β-Legierung, die aus 6 % Aluminium, 4 % Vanadium, 0.25 % (maximal) Eisen, 0.2 % (maximal) Sauerstoff und etwa 90 % Titan besteht. Da Ti-6Al-4V wärmebehandelt werden kann, sind seine Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit und Bearbeitbarkeit kommerziellem Reintitan (Klasse 1-4) überlegen und es kann in einer Umgebung von 400 Grad Celsius angewendet werden. Ti-6Al-4V wird häufig in verschiedenen Bereichen eingesetzt, darunter: Flugzeugturbinen, Triebwerkskomponenten, Flugzeugstrukturkomponenten, Befestigungselemente für die Luft- und Raumfahrt, Hochleistungsautomatisierungsteile, Schifffahrt usw.
Was ist Aluminium?
Aluminium ist ein zuverlässiges, starkes, amagnetisches und duktiles Leichtmetall mit einem guten Gewichts-Festigkeits-Verhältnis, guter Korrosionsbeständigkeit und hoher Bruchzähigkeit. Aluminium hat ein silbrig-weißes Aussehen, weil es der äußeren Umgebung ausgesetzt ist und eine dünne Aluminiumoxidschicht auf der Oberfläche bildet, um weiterer Korrosion zu widerstehen. Aluminium ist ein kostengünstiges und leicht CNC-bearbeitetes metallisches Material, das von Natur aus beständig gegen saure Umgebungen ist und in alkalischen Umgebungen leicht korrodiert. Aluminium kommt in der Erde häufiger vor als Titan insgesamt und ist leicht zu reinigen, daher ist es eine wirtschaftliche Wahl.
Aluminium hat eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit, dreimal so hoch wie die von Edelstahl, und ist ungiftig. Sein Schmelzpunkt liegt bei 660 Grad Celsius, was es zu einer idealen Wahl für Kochutensilien macht. Es wird üblicherweise in verschiedenen Bereichen in Form einer Aluminiumlegierung weit verbreitet verwendet, und seine Legierungselemente sind nicht auf Cu, Mn, Si, Mg, Mg + Si, Zn beschränkt. Nach dem Verhältnis der Legierungselemente werden Aluminiumlegierungen in 9 Reihen (Al1xxx bis Al9xxx) eingeteilt.
1xxx: Keine Legierungselemente
2xxx: Kupfer
3xxx: Mangan
4xxx: Silizium
5xxx: Magnesium
6xxx: Magnesium und Silizium
7xxx: Zink, Magnesium und Kupfer
8xxx: Andere Elemente, die nicht von anderen Serien abgedeckt werden
Aluminiumlegierungen werden in großem Umfang in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, dem Bauwesen, der Lebensmittelverarbeitung, der Verpackung sowie in elektrischen und elektronischen Bereichen wie Flugzeugrümpfen, Motoren, Autorädern, Kühlern, Zylinderblöcken, Kurbelwellen und anderen Teilen verwendet.
Unterschied zwischen Titan und Aluminium
Vergleichen Sie umfassend den Unterschied zwischen Titanlegierung und Aluminiumlegierung, finden Sie den Unterschied zwischen Titan und Aluminium heraus, wir können leichter das beste Material für Ihr CNC-Bearbeitungsprojekt auswählen.
Elementare Zusammensetzung.Die Zusammensetzung der Legierungselemente ist sehr wichtig, was bestimmte Eigenschaften von Titan- oder Aluminiumlegierungen beeinflusst, einschließlich Korrosionsbeständigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit, Gewicht usw. Andere Elemente von Titanlegierungen umfassen Stickstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Eisen und Nickel. unter anderem in Mengen zwischen 0.013 und 0.5 %. Andere Elemente von Aluminiumlegierungen umfassen Silizium, Zink, Magnesium, Mangan, Kupfer, Eisen, Titan, Chrom, Zirkonium und dergleichen.
Korrosionsbeständigkeit.Sowohl Titan als auch Aluminium haben eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, aber Titan wird aufgrund der Trägheit von Titan im Allgemeinen als korrosionsbeständiger als Aluminium angesehen. Titan ist auch sehr biokompatibel und hat mehr Anwendungen in der medizinischen Industrie. Auch die Korrosionsbeständigkeit von Titan in Meerwasser ist beeindruckend, was es auch in der Schifffahrtsindustrie sehr beliebt macht. Andererseits bildet sich auf der Oberfläche der Aluminiumlegierung eine Oxidschicht, so dass es nicht einfach ist, chemisch mit korrosiven Materialien zu reagieren, aber es hängt auch von den chemischen Substanzen, der Temperatur und anderen Faktoren in der Umgebung ab. Wenn bei einem CNC-Bearbeitungsprojekt die Korrosionsbeständigkeit im Vordergrund steht, ist Titan die ideale Wahl.
Normalerweise verwenden wir Kupfer als Standard zum Leiten von Elektrizität, und seine Leitfähigkeit beträgt 100%. Titan hat eine Leitfähigkeit von 3.1 % von Kupfer, daher ist Titan kein guter elektrischer Leiter, aber es kann zur Herstellung von Widerständen verwendet werden. Aluminium hat eine Leitfähigkeit von 64 % der von Kupfer, also ist Aluminium ein guter elektrischer Leiter. Aluminium ist ideal, wenn die elektrische Leitfähigkeit für Ihr CNC-Bearbeitungsprojekt ein wichtiges Anliegen ist.
Wärmeleitfähigkeit.Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials ist sehr wichtig für die Herstellung von wärmeableitenden Teilen oder Prototypen. Titan hat eine Wärmeleitfähigkeit von 118 BTU-in/hr-ft²-°Fm (17.0 W/mK), während Aluminium eine Wärmeleitfähigkeit von 1460 BTU-in/hr-ft²-°F (210 W/mK) zehnmal hat . Aus diesem Grund wird Aluminium häufig zur Herstellung von Heizkörpern, Wärmetauschern und Küchengeräten verwendet.
Schmelzpunkt.Die Temperatur, bei der ein Metall vom festen in den flüssigen Zustand übergeht, wird als Schmelzpunkt bezeichnet. Am Schmelzpunkt befinden sich Metalle in einem Gleichgewichtszustand von fest und flüssig. Metalle mit niedrigeren Schmelzpunkten lassen sich normalerweise leichter für Spritzguss oder Extrusion formen. Titan hat einen Schmelzpunkt zwischen 1650 – 1670 °C, was eine sehr hohe Temperatur ist. Aluminium hingegen hat einen Schmelzpunkt von 660.37 °C. Wenn die Hitzebeständigkeit bei Ihrem CNC-Bearbeitungsprojekt von größter Bedeutung ist, ist Titan das ideale Material.
Die Härte des Materials wird im Allgemeinen als Brinell-Härtewert bezeichnet, die Brinell-Härte von Titan beträgt 70 HB und die Brinell-Härte von reinem Aluminium beträgt 15 HB, aber die Härte einiger Aluminiumlegierungen wie 7075 und 6082 ist höher aus Titan. Titan bildet eine sehr harte Titanoxidschicht auf der Oberfläche, ideal für CNC-Bearbeitungsprojekte, bei denen Härte der Hauptfaktor ist.
Die Dichte von Titan beträgt 4500 kg/m 3 , während die Dichte von Aluminium 2712 kg/m 3 beträgt, sodass Titan pro Volumeneinheit 60 % schwerer ist als Aluminium. Bei gleicher physikalischer Festigkeit wird weniger Titan verwendet. Wenn das Festigkeits-Gewichts-Verhältnis bei Ihrem CNC-Bearbeitungsprojekt im Vordergrund steht, ist Titan Aluminium vorzuziehen. Aluminium ist besser geeignet, wenn geringes Gewicht im Vordergrund steht.
Sowohl Titan als auch Aluminium sind sehr langlebig und werden für eine lange Zeit funktionieren. Titan ist extrem stark, wie Brillengestelle aus Titan, können jahrzehntelang ohne Verschleiß verwendet werden. Sowohl Titan als auch Aluminium eignen sich für die Herstellung von kundenspezifischen Teilen oder Prototypen für eine lange Lebensdauer. Wenn die beiden verglichen werden, ist Titan haltbarer.
Bearbeitbarkeit Das Ausmaß, in dem ein Metall auf Bearbeitungsbelastung reagiert, einschließlich Stanzen, CNC-Drehen, CNC-Fräsen usw. Die CNC-Bearbeitung ist ideal für die Herstellung von Titan- oder Aluminiumteilen, typischerweise innerhalb von 24 Stunden und innerhalb von +/- 0.005 Zoll (0.13 mm). Die CNC-Bearbeitung von Titanteilen ist jedoch oft eine Herausforderung, da sich Titanspäne auf dem mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Werkzeug ansammeln. Die CNC-Bearbeitung von Aluminium ist sehr einfach, weshalb die Kosten für die CNC-Bearbeitung von Aluminium normalerweise viel niedriger sind als die von Titan.
Der Preis der Titanlegierung ist höher als der der Aluminiumlegierung. Natürlich ist die CNC-Bearbeitung von Titan schwieriger und kostspieliger, und das Schleifen, Biegen und Schweißen von Titan erfordert mehr Fachkenntnisse. Aluminium ist relativ kostengünstiger.
Ertragsstärke. Die Streckgrenze bezeichnet die Spannung, bei der sich ein Material dauerhaft verformt. Titan hat eine Streckgrenze von 170 MPa bis etwa 480 MPa, während reines Aluminium eine Streckgrenze von 7 MPa bis etwa 11 MPa hat. Die Streckgrenze von Aluminiumlegierungen liegt zwischen 200 MPa und 600 MPa.
Zerreißfestigkeit.Die stärkste Zugfestigkeit der Titanlegierung beträgt etwa 1400 MPa, während die der Aluminiumlegierung über 690 MPa liegt.
Anwendung von Titanlegierungen
Titanlegierungen werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter:
Luft-und Raumfahrtindustrie – zur Herstellung von Flugzeugfahrwerken, Hydrauliksystemen, anderen kritischen Strukturkomponenten usw.
Medizintechnik – Herstellung von Produkten wie Zahnimplantaten, Hüftprothesen, Knieprothesen, chirurgischen Instrumenten usw.
Verbraucher und Bau – Herstellung von Sportartikeln, Brillenfassungen, Fahrradteilen (Mountainbike, Rennwagen usw.), Schusswaffen usw.
Industrielle Anwendungen – Herstellung von Ventilen, Wärmetauschern, Sputtertargets, Prozessbehältern etc.
Marine und Luft- und Raumfahrt (Fahrwerk, Brandwände, kritische Strukturbauteile, Hydrauliksysteme.
Schmuck (Uhren, Ringe, Halsketten usw.).
Anwendung von Aluminiumlegierungen
Energiesysteme – Leiterlegierungen, Generatoren, Motortransformatoren usw.
Konsumgüter – Haushaltsgegenstände wie Kochutensilien und Möbel.
Maschinen und Geräte – Werkzeuge, Rohre und andere Arbeitsmaterialien.
Transport (Flugzeuge, Triebwagen, Fahrräder, Autos, Lastwagen, Schiffe, Raumfahrzeuge usw.)
Verpackung (Dosen, Rahmen, Folie)
Hoch- und Tiefbau (Fenster, Fassaden, Dächer, Türen, Gebäudeverkabelung, Ummantelung etc.)
Sollten Sie Titan oder Aluminium verwenden?
Titan und Aluminium sind zwei wichtige metallische Materialien für die Herstellung von CNC-kundenspezifischen Teilen und Prototypen, und ihre Eigenschaften machen sie zu einer vielseitigen Wahl für viele verschiedene Industrieanwendungen. Dieser Artikel vergleicht die unterschiedlichen Eigenschaften von Titan und Aluminium, bitte berücksichtigen Sie verschiedene Faktoren bei der Wahl der beiden Materialien. Für weitere Hilfe ist DDPROTOTYPE immer bereit, konstruktive Informationen bereitzustellen.
Korrigieren Sie unsere Missverständnisse
Mythos: „Titan ist viel leichter als Aluminium.“
Entschuldigung, diese Meinung ist falsch, wenn wir uns die Materialdichte ansehen, ist die Dichte von Titan mit 4.5 g/cc tatsächlich 50 % schwerer als die von Aluminium mit 3.0 g/cc.
Mythos: „Titan ist stärker als Aluminium.“
Es hängt vom Legierungstyp ab, aber 7075-T6-Aluminium hat fast das doppelte Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht von Titan der Klasse 2.
Mythos: „Aluminium ist schlecht für die Umwelt“
Titan setzt während der Materialherstellung, des Transports und der Konstruktion mehr als dreimal so viel Kohlendioxid frei wie Aluminium.
Mythos: „Aluminium ist schädlich für den Menschen.“
Dies sind unzuverlässige Informationen, die seit den 60er Jahren in Umlauf gebracht wurden. Tatsächlich bestehen 60 Prozent der jedes Jahr in den USA verkauften Töpfe und Pfannen aus Aluminium, und die FDA berichtet, dass die Menge an Aluminium, die in Lebensmittel gelangt, deutlich geringer ist als die Menge, die natürlicherweise in Lebensmitteln vorkommt. Außerdem fügt hartanodisiertes Aluminium der makellosen Oberfläche ein ultra-robustes, langlebiges Finish für ein besseres Aussehen und mehr Sicherheit hinzu.
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