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Acciaio inossidabile vs alluminio, che è meglio per il tuo progetto di lavorazione CNC
La lavorazione CNC è uno dei metodi di produzione più comuni per parti personalizzate e prototipi. Il processo di controllo numerico computerizzato è altamente automatizzato ed è superiore ad altri processi di produzione tradizionali in termini di velocità, efficienza produttiva e precisione. Ma anche la scelta del materiale giusto per il tuo progetto di lavorazione CNC sembra impegnativa, con molti fattori da considerare, che includono proprietà meccaniche, costo, resistenza, peso, lavorabilità, resistenza alla corrosione e finitura superficiale.
Lavorazione CNC è compatibile con centinaia di materiali metallici, di cui l'acciaio inossidabile e l'alluminio sono i più apprezzati per parti personalizzate e prototipi. L'alluminio e l'acciaio inossidabile hanno un aspetto simile, entrambi sono versatili e i prodotti realizzati con entrambi i materiali si trovano sempre intorno a noi. Le applicazioni dell'acciaio inossidabile vanno dalle pentole e dai beni di consumo all'edilizia e persino alle navi, ai dispositivi medici e altro ancora. L'alluminio è leggero ed è ampiamente utilizzato in articoli sportivi, biciclette, automobili e aerospaziale. Quindi, come facciamo a distinguere tra i due materiali metallici più popolari? Acciaio inossidabile vs alluminio, qual è il migliore per il tuo progetto di lavorazione CNC? Oggi analizziamo la differenza tra i due metalli sotto vari aspetti per aiutarti a scegliere un materiale più adatto.
Acciaio inossidabile vs alluminio: composizione elementare
La composizione elementare di un materiale è fondamentale per i progetti di lavorazione CNC, poiché la composizione del metallo ha un grande impatto su durezza, resistenza alla corrosione, durata e resistenza. L'acciaio inossidabile è una lega di ferro contenente almeno il 10.5% di cromo e altri elementi includono alluminio, silicio, zolfo, nichel, selenio, molibdeno, azoto, titanio, rame e niobio, che rappresentano circa lo 0.03%-1%. La presenza del cromo determina le ottime proprietà dell'acciaio inossidabile in termini di resistenza al calore e resistenza alla corrosione. Altri elementi che contiene l'alluminio includono: alluminio, silicio, zinco, magnesio, manganese, rame, ferro, titanio, cromo, zirconio e altro.
Composizione delle principali leghe di acciaio inossidabile
Gradi di lega | %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 |
Composizione delle principali leghe di alluminio
Lega | % 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 |
Acciaio inossidabile vs alluminio: resistenza alla corrosione
Perché l'acciaio inossidabile contiene componenti di cromo, ferro e nichel, il che determina che l'acciaio inossidabile ha un'eccellente resistenza alla corrosione. Il cromo forma uno strato protettivo passivante sulla superficie dell'acciaio inossidabile e ha una funzione autorigenerante. Il motivo dell'eccellente resistenza alla corrosione dell'alluminio è che ha uno strato protettivo di ossido sulla sua superficie che ne impedisce l'arrugginimento e previene altre forme di corrosione.
Acciaio inossidabile vs alluminio: conducibilità elettrica
Il rame, come standard per la conducibilità elettrica, ha una conduttività del 100%. Utilizzando il rame come riferimento, l'alluminio ha una conduttività del 61% ed è circa il 30% più leggero del rame. La conducibilità dell'acciaio inossidabile è del 3.5% di quella del rame, il che lo rende un cattivo conduttore di elettricità. L'alluminio è il materiale ideale se la conducibilità è il primo elemento per il tuo progetto di lavorazione CNC. In effetti, l'alluminio è anche la prima scelta per il trasporto di cavi elettrici e ad alta tensione su lunghe distanze.
Acciaio inossidabile vs alluminio: conducibilità termica
La conduttività termica è la prima considerazione per parti personalizzate o prototipi per dissipatori di calore. Questo è il motivo per cui l'alluminio è spesso il materiale ideale per condizionatori d'aria o radiatori. L'alluminio ha una conduttività termica di 1460 BTU-in/h-ft²-°F (210 W/mK), che è migliore dell'acciaio inossidabile, ma l'alluminio ha un punto di fusione più basso e si ammorbidisce o addirittura fonde sopra i 400 gradi Celsius, perdendo le sue proprietà. L'acciaio inossidabile è anche termicamente conduttivo, il che lo rende migliore per lavorare ad alte temperature.
Acciaio inossidabile vs alluminio: punto di fusione
Il punto di fusione del materiale è molto importante per i progetti di lavorazione CNC. Le parti funzionano a temperature elevate e, se raggiungono il punto di fusione, si trasformeranno da solide a liquide e perderanno la loro funzione. Con un punto di fusione più basso, il materiale è più adatto per la pressofusione o l'estrusione. Il punto di fusione dell'acciaio inossidabile varia a seconda degli elementi di lega ed è approssimativamente compreso tra 1230 °C e 1530 °C. L'alluminio ha un punto di fusione relativamente basso, circa 660.37 °C. Ciò significa che se la resistenza al calore è una considerazione primaria per il tuo progetto di lavorazione CNC, l'acciaio inossidabile è preferibile all'alluminio.
Acciaio inossidabile vs alluminio: durezza
La durezza del metallo si riferisce alle prestazioni di stress di incisione, deformazione, depressione e graffi sulla superficie del metallo. La durezza Brinell viene solitamente utilizzata come indicatore della durezza del materiale. L'acciaio inossidabile varia con gli elementi di lega. La durezza Brinell media è compresa tra 80 e 600, il che indica che l'acciaio inossidabile ha un'elevata durezza ed è difficile da formare. La durezza Brinell dell'alluminio è di circa 15H, che è relativamente morbida. L'acciaio inossidabile è l'ideale se la durezza è la considerazione principale per il tuo progetto di lavorazione CNC.
Acciaio inossidabile vs alluminio: peso
L'alluminio ha una densità di circa 2.7 g/cm 3 , mentre l'acciaio inossidabile ha una densità di 8.0 g/cm 3 . Lo stesso volume dell'acciaio inossidabile è circa tre volte il peso dell'alluminio, quindi l'alluminio è molto più leggero dell'acciaio inossidabile. L'alluminio leggero è ampiamente utilizzato in aerei, navi, costruzioni e altri campi.
Acciaio inossidabile vs alluminio: durata
Sia l'acciaio inossidabile che l'alluminio hanno un'eccellente durata e non c'è dubbio che l'acciaio inossidabile sia più duro e resistente dell'alluminio. Ecco perché l'acciaio inossidabile viene spesso utilizzato per produrre ricambi per autocarri e auto. L'acciaio inossidabile è l'ideale se la durabilità è una considerazione primaria per il tuo progetto di lavorazione CNC.
Acciaio inossidabile vs alluminio: lavorabilità
La lavorabilità di un materiale si riferisce alla facilità con cui una parte o un prototipo personalizzato può essere prodotto mediante fresatura CNC, tornitura CNC o stampaggio. Sia l'acciaio inossidabile che l'alluminio sono più facili da lavorare con macchine CNC. L'alluminio è più morbido e meno rigido, quindi anche la lavorazione CNC dell'alluminio è relativamente economica. Confrontando i due tipi di materiale, la lavorazione CNC dell'acciaio inossidabile è circa tre volte più difficile dell'alluminio.
Acciaio inossidabile vs alluminio:formabilità
Rispetto all'acciaio inossidabile, l'alluminio è più morbido, ha un punto di fusione più basso ed è più facile da formare. L'acciaio inossidabile è resistente e non si deformerà o si deformerà sotto la forza, ma se la formabilità è una considerazione primaria per il tuo progetto, l'alluminio è ancora la scelta migliore.
Acciaio inossidabile vs alluminio: saldabilità
Sia l'acciaio inossidabile che l'alluminio sono considerati facili da saldare, ma la saldatura dell'alluminio richiede conoscenze e abilità più professionali e occorre prestare attenzione per evitare crepe durante la saldatura dell'alluminio.
Acciaio inossidabile vs alluminio: resistenza allo snervamento
La resistenza allo snervamento si riferisce allo stress a cui un materiale inizia a deformarsi in modo permanente. Il carico di snervamento dell'acciaio inossidabile varia a seconda degli elementi di lega, da 25 MPa a 2500 MPa. Il carico di snervamento delle leghe di alluminio varia da 7 MPa a 11 MPa. Pertanto, il carico di snervamento dell'acciaio inossidabile è molto superiore a quello dell'alluminio.
Acciaio inossidabile vs alluminio: resistenza alla trazione
L'acciaio inossidabile ha una resistenza alla trazione di 34.5 - 3100 MPa, mentre l'alluminio ha una resistenza alla trazione di 90 MPa e per alcune leghe di alluminio trattabili termicamente, come l'alluminio 7075, la resistenza alla trazione può essere aumentata a oltre 690 MPa. Si può notare che la resistenza alla trazione dell'acciaio inossidabile è molto superiore a quella dell'alluminio.
Acciaio inossidabile vs alluminio: resistenza al taglio
La resistenza al taglio si riferisce alla resistenza di un materiale ai carichi di taglio. La resistenza al taglio dell'acciaio inossidabile è compresa tra 74.5 e 597 MPa, mentre quella dell'alluminio è compresa tra 85 e 435 MPa. La resistenza al taglio dell'acciaio inossidabile è più forte di quella dell'alluminio.
Acciaio inox vs alluminio: Costo
L'acciaio inossidabile e l'alluminio presentano proprietà diverse dovute ai diversi elementi di lega, inclusi molti tipi diversi, come acciaio inossidabile martensitico, acciaio inossidabile ferritico, acciaio inossidabile duplex, acciaio inossidabile austenitico, acciaio inossidabile indurente per precipitazione, ecc., mentre il tipo di alluminio sono 1-9 serie. In generale, la lavorazione CNC dell'acciaio inossidabile costa più dell'alluminio.
Acciaio inossidabile vs alluminio: Ambito di applicazione
L'acciaio inossidabile 304, 316 e altri acciai inossidabili austenitici sono i più popolari grazie al loro eccellente equilibrio tra resistenza, resistenza alla corrosione e costo. I gradi 430 e 434 sono acciai inossidabili ferritici popolari, mentre l'acciaio inossidabile di grado 420 (solitamente in forma ricotta) è una scelta popolare per gli acciai inossidabili martensitici. Le applicazioni dell'acciaio inossidabile comprendono l'industria aerospaziale, agricola, edile, automobilistica, edile, elettronica, ristorazione, elettrodomestici, produzione, marina, medica, petrolio e gas, farmaceutica, produzione di energia, cellulosa e carta, attrezzature sportive e altre industrie.
Alluminio: i modelli in alluminio più popolari includono 2024, 5052, 6061, 6063 e 7075, di cui l'alluminio 5052 ha un'eccellente resistenza alla corrosione dell'acqua di mare ed è la prima scelta per la produzione di parti marine. Le applicazioni dell'alluminio includono aerospaziale, medico, automobilistico, lavorazione chimica, componenti per la dissipazione del calore, prodotti elettronici, ingegneria navale, sistemi di alimentazione, ecc.
Riassumere
L'alluminio è noto per la sua resistenza alla ruggine, leggerezza e resistenza alla corrosione generale e forza.
L'acciaio inossidabile ha un'eccellente resistenza alla corrosione e resistenza alla trazione e il suo peso è circa tre volte quello dell'alluminio.
L'acciaio inossidabile ha un'eccellente resistenza al calore, mentre l'alluminio ha un'eccellente conduttività termica, ma l'alluminio non può resistere ad applicazioni ad alta temperatura a causa del suo punto di fusione.
Le prestazioni di saldatura dell'acciaio inossidabile sono migliori di quelle dell'alluminio.
L'alluminio è la prima scelta per il materiale conduttivo leggero, che raggiunge un buon equilibrio tra conduttività e costo.
L'alluminio è più adatto per la pressofusione o l'estrusione, mentre l'acciaio inossidabile austenitico ha anche una buona formabilità e non richiede lavorazioni aggiuntive.
Il costo dell'acciaio inossidabile e dell'alluminio varia notevolmente a seconda dei diversi modelli. Di solito la lavorazione CNC dell'acciaio inossidabile è più costosa dell'alluminio.
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