Titanium VS Aluminium, CNC megmunkálási projekthez

Titanium VS Aluminium, CNC megmunkálási projekthez

Ha könnyű, de nagy szilárdságú anyagot választ magának CNC megmunkálás projekt, a titán és az alumínium legyen az első dolog, ami eszünkbe jut. Ugyanez igaz, mind a titánnak, mind az alumíniumnak kiváló szilárdság-tömeg aránya van, ellenáll a korróziónak és a hőnek, és lenyűgözően sokoldalúnak bizonyult az egyedi alkatrészek vagy prototípusok számára a különböző iparágakban. A kívánt választás megkönnyítése érdekében átfogó összehasonlítást végzünk a titán és az alumínium közötti különbségekről.

Mi a titán?

Titán egy erős, könnyű fémes anyag, ezüstös fényű, nagy szilárdságú, jó hővezető képességgel és jó korrózióállósággal. Sajnos a titán nehezen tisztítható és CNC-maró, CNC-esztergálás, így drágább, mint sok más fém. A titán erősebb, mint a közönséges lágyacél, és kétszer olyan erős, mint a gyenge alumíniumötvözetek, mégis 45%-kal kisebb, mint a lágyacél, és 60%-kal nehezebb, mint az alumínium. Mivel a titán erősebb, kevesebb titán szükséges egységnyi szilárdságra. A titán olvadáspontja 1668°C, atomsugara 147 mikron. Erős ötvözőképessége vassal, vanádiummal, molibdénnel és más fémekkel. A titán emellett nem mágneses és nem mérgező, rossz elektromos vezető, és alacsony a hőtágulási sebessége. A magas biokompatibilitás is a titán megkülönböztető jellemzője, ami azt jelenti, hogy kiváló anyag az orvosi eszközökhöz, például térdprotézisekhez, pacemakerekhez, koponyalemezekhez, fogimplantátumokhoz stb. Ezenkívül a titán magas fokú korrózióállósággal rendelkezik, így széles körben használják vegyi és tengeri alkalmazásokban.

5. fokozat - Ti-6Al-4V.

A legtöbb esetben a titánt különféle területeken használják titánötvözetek formájában. A titánötvözetek olyan fémek, amelyek titán és más kémiai elemek keverékét tartalmazzák. Ennek a titánötvözetnek nagyon nagy szakítószilárdsága, szívóssága, könnyű súlya, kiváló korrózióállósága és szélsőséges hőmérsékleteknek is ellenáll.

2. fokozatú titánötvözet

2. fokozatú titánötvözet. A 2. fokozatú titánötvözetek kiváló hidegen alakíthatóak, hegeszthetők, és kiválóan ellenállnak az oxidációnak és a korróziónak. A 2-es fokozatú titánötvözetek a preferált választás számos alkalmazáshoz, beleértve a repülőgépgyártást, az autógyártást, a vegyi feldolgozást és a klorátgyártást, a sótalanítást és egyebeket.

5. fokozat (Ti-6Al-4V)

5. fokozat - Ti-6Al-4V.

5. fokozat – Ti-6Al-4V. Az 5-ös fokozat a leggyakrabban használt titánötvözet, amely a globális titánfogyasztás több mint 50%-át teszi ki. Ez egy α+β ötvözet, amely 6% alumíniumból, 4% vanádiumból, 0.25% (maximum) vasból, 0.2% (maximum) oxigénből és körülbelül 90% titánból áll. Mivel a Ti-6Al-4V hőkezelhető, szilárdsága, korrózióállósága, hegeszthetősége és megmunkálhatósága felülmúlja a kereskedelemben kapható tiszta titánt (1-4 fokozat), és 400 Celsius fokos környezetben is alkalmazható. A Ti-6Al-4V-t széles körben használják különféle területeken, beleértve: repülőgép-turbinák, motoralkatrészek, repülőgép-szerkezeti alkatrészek, repülőgép- és űrrepülőgép-kötőelemek, nagy teljesítményű automatizálási alkatrészek, tengeri stb.

titán-ötvözet

Mi az alumínium?

Az alumínium megbízható, erős, nem mágneses és képlékeny könnyűfém, jó súly/szilárdság aránnyal, jó korrózióállósággal és nagy törésállósággal. Az alumínium ezüstös-fehér megjelenésű, mivel ki van téve a külső környezetnek, és vékony alumínium-oxid réteget képez a felületen, hogy ellenálljon a további korróziónak. Az alumínium egy olcsó és könnyen megmunkálható, CNC-vel megmunkálható fémanyag, amely természetesen ellenáll a savas környezetnek, és könnyen korrodál lúgos környezetben. Az alumínium nagyobb mennyiségben található a földben, mint a titán összesen, és könnyen tisztítható, így gazdaságos választás.

Az alumínium nagyon jó hővezető képességgel rendelkezik, háromszor akkora, mint a rozsdamentes acél, és nem mérgező. Olvadáspontja 660 Celsius fok, így ideális választás edényekhez. Általában széles körben alkalmazzák különféle területeken alumíniumötvözet formájában, és ötvözőelemei nem korlátozódnak a Cu, Mn, Si, Mg, Mg+Si, Zn. Az ötvözőelemek aránya szerint az alumíniumötvözeteket 9 sorozatra osztják (Al1xxx-től Al9xxx-ig).

alumínium kerek 6061 t6
  • 1xxx: Nincsenek ötvöző elemek

  • 2xxx: Réz

  • 3xxx: mangán

  • 4xxx: szilícium

  • 5xxx: Magnézium

  • 6xxx: magnézium és szilícium

  • 7xxx: cink, magnézium és réz

  • 8xxx: Egyéb elemek, amelyekre más sorozat nem vonatkozik

Az alumíniumötvözetek széles körben használatosak a repülőgépiparban, az autóiparban, az építőiparban, az élelmiszer-feldolgozásban, a csomagolásban, az elektromos és elektronikai területeken, például repülőgéptörzsekben, motorokban, járműkerekekben, radiátorokban, hengerblokkban, főtengelyekben és egyéb alkatrészekben.

Különbség a titán és az alumínium között

Hasonlítsa össze átfogóan a titánötvözet és az alumíniumötvözet közötti különbséget, derítse ki a titán és az alumínium közötti különbséget, így könnyebben kiválaszthatjuk a legjobb anyagot CNC megmunkálási projektjéhez.

  • Elemi összetétel.Az ötvözőelemek összetétele nagyon fontos, ami befolyásolja a titán- vagy alumíniumötvözetek bizonyos tulajdonságait, beleértve a korrózióállóságot, a magas hőmérséklet-állóságot, a súlyt stb. A titánötvözetek egyéb elemei közé tartozik a nitrogén, a hidrogén, az oxigén, a szén, a vas és a nikkel, többek között 0.013 és 0.5% közötti mennyiségben. Az alumíniumötvözetek egyéb elemei közé tartozik a szilícium, cink, magnézium, mangán, réz, vas, titán, króm, cirkónium és hasonlók.

  • Korrozióállóság.Mind a titánnak, mind az alumíniumnak kiváló a korrózióállósága, de a titánt általában korrózióállóbbnak tartják, mint az alumíniumot a titán tehetetlensége miatt. A titán emellett nagymértékben biokompatibilis, és több alkalmazási területe van az orvosi iparban. Emellett a titán korrózióállósága a tengervízben lenyűgöző, így a tengeri iparban is nagyon népszerű. Másrészt az alumíniumötvözet felületén oxidfilmréteg képződik, így nem könnyű kémiai reakcióba lépni a korrozív anyagokkal, de ez függ a környezet vegyi anyagaitól, hőmérsékletétől és egyéb tényezőitől is. Ha egy CNC megmunkálási projektnél a korrózióállóság az elsődleges szempont, a titán az ideális választás.

  • Általában a rezet használjuk szabványként az elektromosság vezetésére, és vezetőképessége 100%. A titán vezetőképessége a réz 3.1%-a, így a titán nem jó elektromos vezető, de ellenállásokat lehet belőle készíteni. Az alumínium vezetőképessége 64%-a a réznek, tehát az alumínium jó elektromos vezető. Az alumínium ideális, ha az elektromos vezetőképesség a CNC megmunkálási projektje szempontjából a legfontosabb szempont.

  • Hővezető.Egy anyag hővezető képessége nagyon fontos hőleadó alkatrészek vagy prototípusok készítéséhez. A titán hővezető képessége 118 BTU-in/óra láb²-°Fm (17.0 W/mK), míg az alumínium 1460 BTU-in/óra-ft²-°F (210 W/mK) tízszer . Az alumíniumból ezért gyakran gyártanak radiátorokat, hőcserélőket, konyhai készülékeket.

  • Olvadáspont.Azt a hőmérsékletet, amelyen a fém szilárdból folyadékká változik, olvadáspontjának nevezzük. Az olvadásponton a fémek szilárd és folyékony egyensúlyi állapotba tartoznak. Az alacsonyabb olvadáspontú fémeket általában könnyebb fröccsöntéshez vagy extrudáláshoz fröccsönteni. A titán olvadáspontja 1650 és 1670 °C között van, ami nagyon magas hőmérséklet. Az alumínium olvadáspontja viszont 660.37 °C. Ha CNC megmunkálási projektje során a hőállóság a legfontosabb szempont, a titán az ideális anyag.

  • Az anyag keménységét általában a Brinell-keménységi értéknek nevezik, a titán Brinell-keménysége 70 HB, a tiszta alumínium Brinell-keménysége 15 HB, de egyes alumíniumötvözetek, például a 7075 és 6082 keménysége ennél magasabb. titánból. A titán nagyon kemény titán-oxid réteget képez a felületen, ideális olyan CNC megmunkálási projektekhez, ahol a keménység az elsődleges tényező.

  • A titán sűrűsége 4500 kg/m 3, míg az alumíniumé 2712 kg/m 3, tehát egységnyi térfogatra vetítve a titán 60%-kal nehezebb, mint az alumínium. Ugyanilyen fizikai erő mellett kevesebb titán kerül felhasználásra. Ha a szilárdság/tömeg arány elsődleges szempont a CNC megmunkálási projektjénél, akkor a titánt részesítik előnyben, mint az alumíniumot. Az alumínium alkalmasabb, ha a könnyű súly az elsődleges tényező.

  • Mind a titán, mind az alumínium nagyon tartós és hosszú ideig működik. A titán rendkívül erős, például a titánból készült szemüvegkeretek évtizedekig használhatók kopás nélkül. A titán és az alumínium egyaránt alkalmas egyedi alkatrészek vagy prototípusok készítésére a tartósság érdekében. Ha a kettőt összehasonlítjuk, a titán tartósabb.

  • Megmunkálhatóság A fém megmunkálási igénybevételének mértéke, beleértve a sajtolást, CNC esztergálást, CNC marást stb. A CNC megmunkálás ideális titán vagy alumínium alkatrészek gyártásához, jellemzően 24 órán belül +/- 0.005 hüvelyk (0.13 mm) belül. A titán alkatrészek CNC megmunkálása azonban gyakran kihívást jelent, mivel a nagy sebességű forgó szerszámon titánforgács halmozódik fel. Az alumínium CNC megmunkálása nagyon egyszerű, ezért az alumínium CNC megmunkálási költsége általában sokkal alacsonyabb, mint a titáné.

  • A titánötvözet ára magasabb, mint az alumíniumötvözeté. Természetesen a titán CNC megmunkálása nehezebb és költségesebb, a titán köszörülése, hajlítása és hegesztése pedig több szakmai tudást igényel. Az alumínium viszonylag költséghatékonyabb.

  • Folyáshatár. A folyáshatár arra a feszültségre utal, amelynél az anyag tartósan deformálódik. A titán folyáshatára 170 MPa és körülbelül 480 MPa között van, míg a tiszta alumínium folyáshatára 7 MPa és körülbelül 11 MPa között van. Az alumíniumötvözetek folyáshatára 200 MPa és 600 MPa között van.

  • Szakítószilárdság.A titánötvözet legerősebb szakítószilárdsága körülbelül 1400 MPa, míg az alumíniumötvözeté 690 MPa feletti.

Titánötvözet alkalmazása

A titánötvözetek széles körben használatosak, többek között:

  • Repülőipar – repülőgép futóművek, hidraulikus rendszerek, egyéb kritikus szerkezeti elemek stb. gyártására használják.

  • Orvosi ipar – Olyan termékek gyártása, mint a fogászati ​​implantátumok, csípőprotézisek, térdprotézisek, sebészeti műszerek stb.

  • Fogyasztói és Építőipari – Sportszer, szemüvegkeret, kerékpár (mountain bike, versenyautó stb.) alkatrész, lőfegyver gyártása stb.

  • ipari alkalmazások – Szelepek, hőcserélők, porlasztó célok, technológiai edények stb. gyártása.

  • Tengerészeti és repülési (futómű, tűzfalak, kritikus szerkezeti elemek, hidraulikus rendszerek.

  • Ékszerek (órák, gyűrűk, nyakláncok stb.).

Alumíniumötvözet alkalmazása

  • Energiaellátó rendszerek – vezetőötvözetek, generátorok, motortranszformátorok stb.

  • Fogyasztási cikkek – háztartási cikkek, például főzőedények és bútorok.

  • Gépek és berendezések – szerszámok, csövek és egyéb munkaanyagok.

  • Közlekedés (repülőgépek, motorkocsik, kerékpárok, autók, teherautók, hajók, űrhajók stb.)

  • Csomagolás (kannák, keretek, fólia)

  • Épület és építés (ablakok, burkolatok, tetők, ajtók, épülethuzalozások, burkolatok stb.)

Titánt vagy alumíniumot érdemes használni?

A titán és az alumínium két fontos fémanyag a CNC egyedi alkatrészek és prototípusok gyártásához, és tulajdonságaik sokoldalú választássá teszik számos különféle ipari alkalmazáshoz. Ez a cikk összehasonlítja a titán és az alumínium különböző tulajdonságait, kérjük, vegye figyelembe a különböző tényezőket a két anyag kiválasztása között. További segítségért a DDPROTOTYPE mindig készen áll építő jellegű információkkal szolgálni.

Javítsd ki tévhiteinket

Tévhit: "A titán sokkal könnyebb, mint az alumínium."

Sajnos ez a vélemény téves, ha az anyagsűrűséget nézzük, a titán 4.5 g/cm50 sűrűsége valójában 3.0%-kal nehezebb, mint az alumínium XNUMX g/cc.

Tévhit: "A titán erősebb, mint az alumínium."

Ez az ötvözet típusától függ, de a 7075-T6 alumínium szilárdság/tömeg aránya majdnem kétszerese a 2. osztályú titánnak.

Tévhit: „Az alumínium káros a környezetre”

A titán több mint háromszor annyi szén-dioxidot bocsát ki, mint az alumínium az anyaggyártás, szállítás és építés során.

Tévhit: "Az alumínium káros az emberre."

Ezek megbízhatatlan információk, amelyeket a 60-as évek óta terjesztenek. Valójában az Egyesült Államokban évente eladott fazekak és serpenyők 60 százaléka alumíniumból készül, és az FDA jelentése szerint az élelmiszerekbe jutó alumínium mennyisége lényegesen alacsonyabb, mint az élelmiszerekben természetesen előforduló mennyiség. Ráadásul a kemény eloxált alumínium rendkívül strapabíró, tartós felületet ad az érintetlen felülethez a jobb megjelenés és biztonság érdekében.