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Titane VS aluminium, pour projet d'usinage CNC
Lorsque vous choisissez un matériau léger mais à haute résistance pour votre Usinage CNC projet, le titane et l'aluminium devraient être les premières choses qui vous viennent à l'esprit. Il en va de même, le titane et l'aluminium ont tous deux d'excellents rapports résistance/poids, résistent à la corrosion et à la chaleur et se sont avérés incroyablement polyvalents pour les pièces personnalisées ou les prototypes dans diverses industries. Pour vous aider à faire le choix qui vous convient, nous ferons un comparatif complet des différences entre le titane et l'aluminium.
Qu'est-ce que le titane ?
Titane est un matériau métallique solide et léger avec un éclat argenté, une haute résistance, une bonne conductivité thermique et une bonne résistance à la corrosion. Malheureusement, le titane est difficile à purifier et à usiner CNC, à tourner CNC, ce qui le rend plus cher que de nombreux autres métaux. Le titane est plus résistant que l'acier doux ordinaire et deux fois plus résistant que les alliages d'aluminium faibles, mais pèse 45 % de moins que l'acier doux et 60 % plus lourd que l'aluminium. Comme le titane est plus résistant, moins de titane est nécessaire par unité de force. Le point de fusion du titane est de 1668°C et son rayon atomique est de 147 microns. Il a une forte capacité d'alliage avec le fer, le vanadium, le molybdène et d'autres métaux. Le titane est également non magnétique et non toxique, est un mauvais conducteur d'électricité et a un faible taux de dilatation thermique. La biocompatibilité élevée est également une caractéristique distinctive du titane, ce qui signifie qu'il constitue un excellent matériau pour les dispositifs médicaux tels que les arthroplasties du genou, les stimulateurs cardiaques, les plaques crâniennes, les implants dentaires, etc. De plus, le titane a un degré élevé de résistance à la corrosion, ce qui le rend largement utilisé dans les applications chimiques et marines.
Dans la plupart des cas, le titane est utilisé dans divers domaines sous forme d'alliages de titane. Les alliages de titane sont des métaux qui contiennent un mélange de titane et d'autres éléments chimiques. Cet alliage de titane a une résistance à la traction très élevée, une ténacité, un poids léger, une excellente résistance à la corrosion et la capacité de résister à des températures extrêmes.
Alliage de titane grade 2
Alliage de titane grade 2. Les alliages de titane de grade 2 ont une excellente formabilité à froid, une excellente soudabilité et une excellente résistance à l'oxydation et à la corrosion. Les alliages de titane de grade 2 sont le choix préféré pour de nombreuses applications, notamment l'aérospatiale, l'automobile, le traitement chimique et la fabrication de chlorate, le dessalement et plus encore.
Niveau 5 - Ti-6Al-4V.
Grade 5 – Ti-6Al-4V. Le grade 5 est l'alliage de titane le plus couramment utilisé, représentant plus de 50 % de la consommation mondiale de titane. Il s'agit d'un alliage α + β composé de 6 % d'aluminium, 4 % de vanadium, 0.25 % (maximum) de fer, 0.2 % (maximum) d'oxygène, environ 90 % de titane. Étant donné que le Ti-6Al-4V peut être traité thermiquement, sa résistance, sa résistance à la corrosion, sa soudabilité et son usinabilité sont supérieures au titane pur commercial (grade 1-4), et il peut être appliqué dans un environnement de 400 degrés Celsius. Le Ti-6Al-4V est largement utilisé dans divers domaines, notamment : les turbines d'avions, les composants de moteurs, les composants structurels d'avions, les fixations aérospatiales, les pièces d'automatisation hautes performances, la marine, etc.
Qu'est-ce que l'aluminium?
L'aluminium est un métal léger fiable, solide, non magnétique et ductile avec un bon rapport poids/résistance, une bonne résistance à la corrosion et une ténacité à la rupture élevée. L'aluminium a un aspect blanc argenté car il est exposé à l'environnement extérieur et forme une fine couche d'oxyde d'aluminium sur la surface pour résister à la corrosion. L'aluminium est un matériau métallique peu coûteux et facilement usiné CNC qui est naturellement résistant aux environnements acides et se corrode facilement dans les environnements alcalins. L'aluminium est plus abondant dans la terre que le titane au total et est facile à purifier, c'est donc un choix économique.
L'aluminium a une très bonne conductivité thermique, trois fois celle de l'acier inoxydable, et est non toxique. Son point de fusion est de 660 degrés Celsius, ce qui en fait un choix idéal pour les ustensiles de cuisine. Il est généralement largement utilisé dans divers domaines sous forme d'alliage d'aluminium, et ses éléments d'alliage ne se limitent pas à Cu, Mn, Si, Mg, Mg+Si, Zn. Selon le rapport des éléments d'alliage, les alliages d'aluminium sont divisés en 9 séries (Al1xxx à Al9xxx).
1xxx : Aucun élément d'alliage
2xxx : Cuivre
3xxx : manganèse
4xxx : silicium
5xxx : Magnésium
6xxx : magnésium et silicium
7xxx : zinc, magnésium et cuivre
8xxx : Autres éléments non couverts par d'autres séries
Les alliages d'aluminium sont largement utilisés dans l'aérospatiale, l'automobile, la construction, la transformation des aliments, l'emballage, les domaines électriques et électroniques, tels que les fuselages d'avions, les moteurs, les roues automobiles, les radiateurs, les blocs-cylindres, les vilebrequins et d'autres pièces.
Différence entre le titane et l'aluminium
Comparez de manière exhaustive la différence entre l'alliage de titane et l'alliage d'aluminium, découvrez la différence entre le titane et l'aluminium, nous pouvons plus facilement choisir le meilleur matériau pour votre projet d'usinage CNC.
Composition élémentaire.La composition des éléments d'alliage est très importante, ce qui affecte certaines propriétés des alliages de titane ou d'aluminium, notamment la résistance à la corrosion, la résistance aux hautes températures, le poids, etc. D'autres éléments des alliages de titane comprennent l'azote, l'hydrogène, l'oxygène, le carbone, le fer et le nickel, entre autres, dans des quantités comprises entre 0.013 et 0.5 %. D'autres éléments d'alliages d'aluminium comprennent le silicium, le zinc, le magnésium, le manganèse, le cuivre, le fer, le titane, le chrome, le zirconium et similaires.
Résistance à la corrosion.Le titane et l'aluminium ont tous deux une excellente résistance à la corrosion, mais le titane est généralement considéré comme plus résistant à la corrosion que l'aluminium en raison de l'inertie du titane. Le titane est également hautement biocompatible et a plus d'applications dans l'industrie médicale. De plus, la résistance à la corrosion du titane dans l'eau de mer est impressionnante, ce qui le rend également très populaire dans l'industrie maritime. D'autre part, une couche de film d'oxyde se formera à la surface de l'alliage d'aluminium, il n'est donc pas facile de réagir chimiquement avec des matériaux corrosifs, mais cela dépend également des substances chimiques, de la température et d'autres facteurs environnementaux. Lorsqu'un projet d'usinage CNC a pour priorité la résistance à la corrosion, le titane est le choix idéal.
Habituellement, nous utilisons le cuivre comme étalon pour conduire l'électricité et sa conductivité est de 100 %. Le titane a une conductivité de 3.1% de cuivre, donc le titane n'est pas un bon conducteur d'électricité, mais il peut être utilisé pour fabriquer des résistances. L'aluminium a une conductivité de 64% de celle du cuivre, donc l'aluminium est un bon conducteur d'électricité. L'aluminium est idéal si la conductivité électrique est une préoccupation majeure pour votre projet d'usinage CNC.
Conductivité thermique.La conductivité thermique d'un matériau est très importante pour la réalisation de pièces ou de prototypes dissipateurs de chaleur. Le titane a une conductivité thermique de 118 BTU-in/hr-ft²-°Fm (17.0 W/mK), tandis que l'aluminium a une conductivité thermique de 1460 BTU-in/hr-ft²-°F (210 W/mK) dix fois . C'est pourquoi l'aluminium est souvent utilisé pour fabriquer des radiateurs, des échangeurs de chaleur, des appareils de cuisine.
Point de fusion.La température à laquelle un métal passe de solide à liquide s'appelle son point de fusion. Au point de fusion, les métaux appartiennent à un état d'équilibre solide et liquide. Les métaux avec des points de fusion plus bas sont généralement plus faciles à mouler pour le moulage par injection ou l'extrusion. Le titane a un point de fusion entre 1650 et 1670 °C, ce qui est une température très élevée. L'aluminium, quant à lui, a un point de fusion de 660.37 °C. Si la résistance à la chaleur est une préoccupation majeure pour votre projet d'usinage CNC, le titane est le matériau idéal.
La dureté du matériau se réfère généralement à la valeur de dureté Brinell, la dureté Brinell du titane est de 70 HB et la dureté Brinell de l'aluminium pur est de 15 HB, mais la dureté de certains alliages d'aluminium tels que 7075 et 6082 est supérieure à celle de titane. Le titane forme une couche d'oxyde de titane très dure à la surface, idéale pour les projets d'usinage CNC où la dureté est le facteur principal.
La densité du titane est de 4500 kg/m 3 , tandis que la densité de l'aluminium est de 2712 kg/m 3 , donc par unité de volume, le titane est 60 % plus lourd que l'aluminium. Sous la même résistance physique, moins de titane sera utilisé. Si le rapport résistance/poids est une considération primordiale pour votre projet d'usinage CNC, le titane est préférable à l'aluminium. L'aluminium est plus approprié si la légèreté est le facteur principal.
Le titane et l'aluminium sont très durables et fonctionneront longtemps. Le titane est extrêmement solide, comme les montures de lunettes en titane, peut être utilisé pendant des décennies sans usure. Le titane et l'aluminium conviennent tous deux à la fabrication de pièces personnalisées ou de prototypes pour plus de durabilité. Si les deux sont comparés, le titane est plus durable.
Usinabilité Le degré auquel un métal répond aux contraintes d'usinage, y compris l'emboutissage, le tournage CNC, le fraisage CNC, etc. L'usinage CNC est idéal pour la fabrication de pièces en titane ou en aluminium, généralement dans les 24 heures et à +/- 0.005 pouce (0.13 mm). Mais l'usinage CNC de pièces en titane est souvent difficile en raison de l'accumulation de copeaux de titane sur l'outil rotatif à grande vitesse. L'usinage CNC de l'aluminium est très facile, c'est pourquoi le coût de l'usinage CNC de l'aluminium est généralement bien inférieur à celui du titane.
Le prix de l'alliage de titane est supérieur à celui de l'alliage d'aluminium. Bien sûr, l'usinage CNC du titane est plus difficile et coûteux, et le meulage, le pliage et le soudage du titane nécessitent des connaissances plus professionnelles. L'aluminium est relativement plus rentable.
Force d'élasticité. La limite d'élasticité fait référence à la contrainte à laquelle un matériau se déforme de manière permanente. Le titane a une limite d'élasticité de 170 MPa à environ 480 MPa, tandis que l'aluminium pur a une limite d'élasticité de 7 MPa à environ 11 MPa. La limite d'élasticité des alliages d'aluminium est comprise entre 200 MPa et 600 MPa.
Résistance à la traction.La résistance à la traction la plus élevée de l'alliage de titane est d'environ 1400 MPa, tandis que celle de l'alliage d'aluminium est supérieure à 690 MPa.
Application d'alliage de titane
Les alliages de titane sont utilisés dans une large gamme d'applications, notamment :
Industrie aérospaciale - utilisé pour fabriquer des trains d'atterrissage d'avions, des systèmes hydrauliques, d'autres composants structurels critiques, etc.
Industrie médicale – Fabrication de produits tels que des implants dentaires, des prothèses de hanche, des prothèses de genou, des instruments chirurgicaux, etc.
Consommateur et Construction – Fabrication d'articles de sport, de montures de lunettes, de pièces de vélo (VTT, voiture de course, etc.), d'armes à feu, etc.
Applications industrielles – Fabrication de vannes, d'échangeurs de chaleur, de cibles de pulvérisation, de cuves de procédé, etc.
Marine et aérospatiale (trains d'atterrissage, pare-feux, composants structurels critiques, systèmes hydrauliques.
Bijoux (montres, bagues, colliers, etc.).
Application d'alliage d'aluminium
Systèmes d'alimentation - alliages de conducteurs, générateurs, transformateurs de moteurs, etc.
Biens de consommation - articles ménagers tels que les ustensiles de cuisine et les meubles.
Machines et équipements - outils, tuyaux et autres matériaux de travail.
Transport (avions, autorails, vélos, voitures, camions, bateaux, vaisseaux spatiaux, etc.)
Emballage (boîtes, cadres, feuille)
Bâtiment et construction (fenêtres, bardage, toits, portes, câblage du bâtiment, revêtement, etc.)
Faut-il utiliser du titane ou de l'aluminium ?
Le titane et l'aluminium sont deux matériaux métalliques importants pour la fabrication de pièces et de prototypes CNC personnalisés, et leurs propriétés en font un choix polyvalent pour de nombreuses applications industrielles différentes. Cet article compare les différentes propriétés du titane et de l'aluminium, veuillez tenir compte de divers facteurs entre le choix des deux matériaux. Pour plus d'aide, DDPROTOTYPE est toujours prêt à fournir des informations constructives.
Corrige nos idées fausses
Mythe : "Le titane est beaucoup plus léger que l'aluminium."
Désolé, cette opinion est incorrecte, lorsque nous examinons la densité du matériau, la densité de 4.5 g/cc du titane est en fait 50 % plus lourde que celle de 3.0 g/cc de l'aluminium.
Mythe : "Le titane est plus résistant que l'aluminium."
Cela dépend du type d'alliage, mais l'aluminium 7075-T6 a presque deux fois le rapport résistance/poids du titane grade 2.
Mythe : "L'aluminium est mauvais pour l'environnement"
Le titane émet plus de 3 fois plus de dioxyde de carbone que l'aluminium lors de la fabrication, du transport et de la construction des matériaux.
Mythe : "L'aluminium est nocif pour l'homme."
Ce sont des informations peu fiables qui circulent depuis les années 60. En fait, 60 % des casseroles et poêles vendues aux États-Unis chaque année sont en aluminium, et la FDA rapporte que la quantité d'aluminium qui pénètre dans les aliments est nettement inférieure à la quantité naturellement présente dans les aliments. De plus, l'aluminium anodisé dur ajoute une finition ultra-résistante et durable à la finition immaculée pour une meilleure apparence et une meilleure sécurité.