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Edelstahl vs. Aluminium, was für Ihr CNC-Bearbeitungsprojekt besser ist
Die CNC-Bearbeitung ist eine der gängigsten Fertigungsmethoden für kundenspezifische Teile und Prototypen. Der Prozess der computergestützten numerischen Steuerung ist hochgradig automatisiert und anderen herkömmlichen Herstellungsverfahren in Bezug auf Geschwindigkeit, Produktionseffizienz und Präzision überlegen. Die Auswahl des richtigen Materials für Ihr CNC-Bearbeitungsprojekt scheint jedoch auch eine Herausforderung zu sein, da viele Faktoren zu berücksichtigen sind, darunter mechanische Eigenschaften, Kosten, Festigkeit, Gewicht, Bearbeitbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Oberflächenbeschaffenheit.
CNC-Bearbeitung ist mit Hunderten von Metallmaterialien kompatibel, von denen Edelstahl und Aluminium die beliebtesten für kundenspezifische Teile und Prototypen sind. Aluminium und Edelstahl sehen ähnlich aus, beide sind vielseitig einsetzbar und Produkte aus beiden Materialien sind immer wieder um uns herum zu finden. Die Anwendungen von Edelstahl reichen von Kochgeschirr und Konsumgütern über das Bauwesen bis hin zu Schiffen, medizinischen Geräten und mehr. Aluminium ist leicht und wird häufig in Sportartikeln, Fahrrädern, Automobilen und in der Luft- und Raumfahrt verwendet. Wie unterscheiden wir also zwischen den beiden beliebtesten Metallmaterialien? Edelstahl oder Aluminium, was ist besser für Ihr CNC-Bearbeitungsprojekt? Heute analysieren wir den Unterschied zwischen den beiden Metallen unter verschiedenen Aspekten, um Ihnen bei der Auswahl eines geeigneteren Materials zu helfen.
Edelstahl vs. Aluminium:Elementare Zusammensetzung
Die elementare Zusammensetzung eines Materials ist für CNC-Bearbeitungsprojekte von entscheidender Bedeutung, da die Zusammensetzung des Metalls einen großen Einfluss auf Härte, Korrosionsbeständigkeit, Haltbarkeit und Festigkeit hat. Rostfreier Stahl ist eine Eisenlegierung, die mindestens 10.5 % Chrom enthält, und andere Elemente umfassen Aluminium, Silizium, Schwefel, Nickel, Selen, Molybdän, Stickstoff, Titan, Kupfer und Niob, die etwa 0.03 % bis 1 % ausmachen. Das Vorhandensein von Chrom bestimmt die hervorragenden Eigenschaften von Edelstahl in Bezug auf Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Andere Elemente, die Aluminium enthält, sind: Aluminium, Silizium, Zink, Magnesium, Mangan, Kupfer, Eisen, Titan, Chrom, Zirkonium und mehr.
Zusammensetzung der wichtigsten Edelstahllegierungen
Legierungsqualitäten | %C | % Mn | %P | %S | % Si | % Cr | % Ni | % Mo. |
SS304 | 0.040 | 1.580 | 0.024 | 0.040 | 0.400 | 18.35 | 8.040 | 0.070 |
SS304L | 0.010 | 1.638 | 0.023 | 0.002 | 0.412 | 18.56 | 8.138 | 0.364 |
SS316 | 0.080 | 2.000 | 0.045 | 0.030 | 1.000 | 16.80 | 11.20 | 2.500 |
SS316L | 0.020 | 1.390 | 0.024 | 0.080 | 0.480 | 16.80 | 10.22 | 2.080 |
Zusammensetzung der wichtigsten Aluminiumlegierungen
Legierung | % Cu | %Mg | % Mn | % Si | % Zn |
2024 | 4.4 | 1.5 | 0.6 | 0 | 0 |
6061 | 0 | 1 | 0 | 0.6 | 0 |
7005 | 0 | 1.4 | 0 | 0 | 4.5 |
7075 | 1.6 | 2.5 | 0 | 0 | 5.6 |
356.0 | 0 | 0.3 | 0 | 7 | 0 |
Edelstahl vs. Aluminium: Korrosionsbeständigkeit
Weil Edelstahl Chrom-, Eisen- und Nickelbestandteile enthält, die für eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl sorgen. Chrom bildet auf der Oberfläche von Edelstahl eine passivierende Schutzschicht und hat eine selbstheilende Funktion. Der Grund für die hervorragende Korrosionsbeständigkeit von Aluminium ist, dass es eine schützende Oxidschicht auf seiner Oberfläche hat, die es vor Rost und anderen Formen der Korrosion schützt.
Edelstahl vs. Aluminium: Elektrische Leitfähigkeit
Kupfer als Maßstab für elektrische Leitfähigkeit hat eine Leitfähigkeit von 100 %. Unter Verwendung von Kupfer als Referenz hat Aluminium eine Leitfähigkeit von 61 % und ist etwa 30 % leichter als Kupfer. Die Leitfähigkeit von Edelstahl beträgt 3.5 % der von Kupfer, was ihn zu einem schlechten elektrischen Leiter macht. Aluminium ist das ideale Material, wenn Leitfähigkeit das erste Element für Ihr CNC-Bearbeitungsprojekt ist. Auch für den Transport von Strom- und Hochspannungsleitungen über weite Strecken ist Aluminium die erste Wahl.
Edelstahl vs. Aluminium:Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit ist die erste Überlegung für kundenspezifische Teile oder Prototypen für Kühlkörper. Aus diesem Grund ist Aluminium oft das ideale Material für Klimaanlagen oder Heizkörper. Aluminium hat eine Wärmeleitfähigkeit von 1460 BTU-in/hr-ft²-°F (210 W/mK), was besser ist als Edelstahl, aber Aluminium hat einen niedrigeren Schmelzpunkt und erweicht oder schmilzt sogar über 400 Grad Celsius und verliert seine Eigenschaften. Edelstahl ist auch wärmeleitfähig, wodurch es besser für das Arbeiten bei hohen Temperaturen geeignet ist.
Edelstahl vs. Aluminium: Schmelzpunkt
Der Schmelzpunkt des Materials ist sehr wichtig für CNC-Bearbeitungsprojekte. Teile arbeiten bei hohen Temperaturen, und wenn sie ihren Schmelzpunkt erreichen, werden sie von fest zu flüssig und verlieren ihre Funktion. Mit einem niedrigeren Schmelzpunkt eignet sich das Material besser für Druckguss oder Extrusion. Der Schmelzpunkt von Edelstahl variiert je nach Legierungselementen und liegt etwa zwischen 1230 °C und 1530 °C. Aluminium hat einen relativ niedrigen Schmelzpunkt, etwa 660.37 °C. Das bedeutet, dass, wenn Hitzebeständigkeit bei Ihrem CNC-Bearbeitungsprojekt im Vordergrund steht, Edelstahl Aluminium vorzuziehen ist.
Edelstahl vs. Aluminium:Härte
Die Härte von Metall bezieht sich auf das Beanspruchungsverhalten von Ätzungen, Verformungen, Vertiefungen und Kratzern auf der Metalloberfläche. Die Brinellhärte wird üblicherweise als Indikator für die Materialhärte verwendet. Edelstahl variiert mit Legierungselementen. Die durchschnittliche Brinell-Härte liegt zwischen 80 und 600, was darauf hinweist, dass Edelstahl eine hohe Härte hat und schwer zu formen ist. Die Brinell-Härte von Aluminium liegt bei etwa 15H, was relativ weich ist. Edelstahl ist ideal, wenn die Härte bei Ihrem CNC-Bearbeitungsprojekt im Vordergrund steht.
Edelstahl vs. Aluminium: Gewicht
Aluminium hat eine Dichte von etwa 2.7 g/cm 3 , während Edelstahl eine Dichte von 8.0 g/cm 3 hat. Das gleiche Volumen an Edelstahl wiegt etwa dreimal so viel wie Aluminium, daher ist Aluminium viel leichter als Edelstahl. Leichtes Aluminium wird häufig in Flugzeugen, Schiffen, im Bauwesen und in anderen Bereichen eingesetzt.
Edelstahl vs. Aluminium: Haltbarkeit
Sowohl Edelstahl als auch Aluminium haben eine hervorragende Haltbarkeit, und es besteht kein Zweifel, dass Edelstahl härter und stärker als Aluminium ist. Aus diesem Grund wird Edelstahl häufig zur Herstellung von LKW- und Autoteilen verwendet. Edelstahl ist ideal, wenn Langlebigkeit bei Ihrem CNC-Bearbeitungsprojekt im Vordergrund steht.
Edelstahl vs. Aluminium: Verarbeitbarkeit
Die Bearbeitbarkeit eines Materials bezieht sich darauf, wie einfach ein kundenspezifisches Teil oder ein Prototyp durch CNC-Fräsen, CNC-Drehen oder Stanzen hergestellt werden kann. Sowohl Edelstahl als auch Aluminium lassen sich leichter CNC-bearbeiten. Aluminium ist weicher und weniger starr, daher ist die CNC-Bearbeitung von Aluminium auch relativ kostengünstig. Vergleicht man die beiden Materialarten, ist die CNC-Bearbeitung von Edelstahl etwa dreimal so schwierig wie Aluminium.
Edelstahl vs. Aluminium: Formbarkeit
Im Vergleich zu Edelstahl ist Aluminium weicher, hat einen niedrigeren Schmelzpunkt und lässt sich leichter formen. Edelstahl ist stark und wird sich unter Krafteinwirkung nicht verziehen oder verformen, aber wenn die Formbarkeit bei Ihrem Projekt im Vordergrund steht, ist Aluminium immer noch die beste Wahl.
Edelstahl vs. Aluminium: Lötbarkeit
Sowohl Edelstahl als auch Aluminium gelten als leicht zu schweißen, aber das Schweißen von Aluminium erfordert professionellere Kenntnisse und Fähigkeiten, und es muss darauf geachtet werden, dass beim Schweißen von Aluminium keine Risse entstehen.
Edelstahl vs. Aluminium: Streckgrenze
Die Streckgrenze bezeichnet die Spannung, bei der sich ein Material dauerhaft zu verformen beginnt. Die Streckgrenze von Edelstahl variiert je nach Legierungselementen von 25 MPa bis 2500 MPa. Die Streckgrenze von Aluminiumlegierungen reicht von 7 MPa bis 11 MPa. Daher ist die Streckgrenze von Edelstahl viel höher als die von Aluminium.
Edelstahl vs. Aluminium: Zugfestigkeit
Edelstahl hat eine Zugfestigkeit von 34.5 – 3100 MPa, während Aluminium eine Zugfestigkeit von 90 MPa hat, und bei einigen wärmebehandelbaren Aluminiumlegierungen, wie Aluminium 7075, kann die Zugfestigkeit auf über 690 MPa erhöht werden. Es ist ersichtlich, dass die Zugfestigkeit von Edelstahl viel höher ist als die von Aluminium.
Edelstahl vs. Aluminium: Scherfestigkeit
Die Scherfestigkeit bezieht sich auf die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegenüber Scherbelastungen. Die Scherfestigkeit von Edelstahl liegt zwischen 74.5 – 597 MPa, die von Aluminium zwischen 85 und 435 MPa. Die Scherfestigkeit von Edelstahl ist stärker als die von Aluminium.
Edelstahl vs. Aluminium: Kosten
Edelstahl und Aluminium weisen aufgrund unterschiedlicher Legierungselemente unterschiedliche Eigenschaften auf, darunter viele verschiedene Typen, wie z. B. martensitischer Edelstahl, ferritischer Edelstahl, Duplex-Edelstahl, austenitischer Edelstahl, ausscheidungshärtender Edelstahl usw., während es den Aluminiumtyp gibt sind Serie 1-9. Im Allgemeinen kostet die CNC-Bearbeitung von Edelstahl mehr als Aluminium.
Edelstahl vs. Aluminium: Anwendungsbereich
Edelstahl 304, 316 und andere austenitische Edelstähle sind aufgrund ihrer hervorragenden Ausgewogenheit von Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Kosten am beliebtesten. Die Sorten 430 und 434 sind beliebte ferritische Edelstähle, während Edelstahl der Sorte 420 (normalerweise in geglühter Form) eine beliebte Wahl für martensitische Edelstähle ist. Zu den Anwendungen von Edelstahl gehören Luft- und Raumfahrt, Landwirtschaft, Bau, Automobil, Bau, Elektronik, Gastronomie, Haushaltsgeräte, Fertigung, Schifffahrt, Medizin, Öl und Gas, Pharma, Energieerzeugung, Zellstoff und Papier, Sportausrüstung und andere Industrien.
Aluminium: Zu den beliebtesten Aluminiummodellen gehören 2024, 5052, 6061, 6063 und 7075, von denen Aluminium 5052 eine hervorragende Seewasserkorrosionsbeständigkeit aufweist und die erste Wahl für die Herstellung von Schiffsteilen ist. Zu den Anwendungen von Aluminium gehören Luft- und Raumfahrt, Medizin, Automobil, chemische Verarbeitung, Wärmeableitungskomponenten, elektronische Produkte, Schiffstechnik, Energiesysteme usw.
Zusammenfassen
Aluminium ist bekannt für seine Rostbeständigkeit, sein geringes Gewicht und seine allgemeine Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit.
Edelstahl hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Zugfestigkeit und sein Gewicht ist etwa dreimal so hoch wie das von Aluminium.
Edelstahl hat eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit, während Aluminium eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit hat, aber Aluminium kann Hochtemperaturanwendungen aufgrund seines Schmelzpunktes nicht standhalten.
Die Schweißleistung von Edelstahl ist besser als die von Aluminium.
Aluminium ist die erste Wahl für leichtes leitfähiges Material, das ein gutes Gleichgewicht zwischen Leitfähigkeit und Kosten erreicht.
Aluminium eignet sich besser für Druckguss oder Extrusion, während austenitischer Edelstahl ebenfalls eine gute Umformbarkeit aufweist und keine zusätzliche Bearbeitung erfordert.
Die Kosten für Edelstahl und Aluminium schwanken stark je nach Modell. Normalerweise ist die CNC-Bearbeitung von Edelstahl teurer als Aluminium.