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ステンレス鋼対アルミニウム、これはあなたのCNC機械加工プロジェクトに適しています
CNC機械加工は、カスタムパーツとプロトタイプの最も一般的な製造方法のXNUMXつです。 コンピューター数値制御のプロセスは高度に自動化されており、速度、生産効率、精度の点で他の従来の製造プロセスよりも優れています。 しかし、CNC機械加工プロジェクトに適切な材料を選択することも難しいように思われ、機械的特性、コスト、強度、重量、機械加工性、耐食性、表面仕上げなど、考慮すべき多くの要因があります。
CNC加工 は何百もの金属材料と互換性があり、そのうちステンレス鋼とアルミニウムがカスタムパーツとプロトタイプに最も人気があります。 アルミニウムとステンレス鋼は似たような外観をしており、どちらも用途が広く、両方の材料で作られた製品は常に私たちの周りにあります。 ステンレス鋼の用途は、調理器具や消費財から建設、さらには船舶、医療機器などにまで及びます。 アルミニウムは軽量で、スポーツ用品、自転車、自動車、航空宇宙などで広く使用されています。 では、最も人気のあるXNUMXつの金属材料をどのように区別するのでしょうか。 ステンレス鋼とアルミニウムのどちらがCNC機械加工プロジェクトに適していますか？ 今日、私たちはあなたがより適切な材料を選ぶのを助けるために様々な側面からXNUMXつの金属の違いを分析します。
ステンレス鋼対アルミニウム：元素組成
金属の組成は硬度、耐食性、耐久性、強度に大きな影響を与えるため、材料の元素組成はCNC機械加工プロジェクトにとって重要です。 ステンレス鋼は少なくとも10.5％のクロムを含む鉄合金であり、他の元素にはアルミニウム、シリコン、硫黄、ニッケル、セレン、モリブデン、窒素、チタン、銅、ニオブが含まれ、約0.03％〜1％を占めます。 クロムの存在は、耐熱性と耐食性の点でステンレス鋼の優れた特性を決定します。 アルミニウムに含まれる他の元素には、アルミニウム、シリコン、亜鉛、マグネシウム、マンガン、銅、鉄、チタン、クロム、ジルコニウムなどがあります。
主要なステンレス鋼合金の組成
合金グレード | %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 |
主要なアルミニウム合金の組成
合金 | ％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 |
ステンレス鋼対アルミニウム：耐食性
ステンレス鋼にはクロム、鉄、ニッケルの成分が含まれているため、ステンレス鋼は優れた耐食性を備えています。 クロムはステンレス鋼の表面に不動態化保護層を形成し、自己修復機能を備えています。 アルミニウムの優れた耐食性の理由は、アルミニウムの表面に保護酸化物層があり、錆びないようにし、他の形態の腐食を防ぐためです。
ステンレス鋼対アルミニウム：電気伝導率
電気伝導率の基準としての銅は、100％の電気伝導率を持っています。 銅を基準にすると、アルミニウムの導電率は61％で、銅よりも約30％軽量です。 ステンレス鋼の導電率は銅の3.5％であり、電気の伝導性が低くなっています。 導電率がCNC機械加工プロジェクトの最初の要素である場合、アルミニウムは理想的な材料です。 実際、アルミニウムは、長距離にわたって電気や高圧線を運ぶための最初の選択肢でもあります。
ステンレス鋼対アルミニウム：熱伝導率
熱伝導率は、ヒートシンクのカスタムパーツまたはプロトタイプの最初の考慮事項です。 これが、アルミニウムがエアコンユニットやラジエーターに理想的な材料であることが多い理由です。アルミニウムの熱伝導率は1460 BTU-in /hr-ft²-°F（210 W / mK）で、ステンレス鋼よりも優れていますが、アルミニウムは融点が低くなり、摂氏400度を超えると軟化または溶融し、その特性が失われます。 ステンレス鋼は熱伝導性もあるため、高温での作業に適しています。
ステンレス鋼対アルミニウム：融点
材料の融点は、CNC機械加工プロジェクトにとって非常に重要です。 部品は高温で動作し、融点に達すると固体から液体に変化して機能を失います。 融点が低いため、この材料はダイカストや押出成形に適しています。 ステンレス鋼の融点は合金元素によって異なり、約1230°Cから1530°Cの間です。 アルミニウムの融点は比較的低く、約660.37°Cです。 これは、CNC機械加工プロジェクトで耐熱性が主な考慮事項である場合、アルミニウムよりもステンレス鋼の方が望ましいことを意味します。
ステンレス鋼対アルミニウム：硬度
金属の硬度とは、金属表面のエッチング、変形、くぼみ、引っかき傷の応力性能を指します。 ブリネル硬さは通常、材料の硬さの指標として使用されます。 ステンレス鋼は合金元素によって異なります。 ブリネル硬さの平均は80〜600であり、ステンレス鋼は硬度が高く、成形が難しいことを示しています。 アルミニウムのブリネル硬さは約15Hで、比較的柔らかいです。 硬度がCNC機械加工プロジェクトの主な考慮事項である場合、ステンレス鋼が理想的です。
ステンレス鋼対アルミニウム：重量
アルミニウムの密度は約2.7g/ cm 3ですが、ステンレス鋼の密度は8.0 g /cm3です。 同じ量のステンレス鋼はアルミニウムの約XNUMX倍の重量であるため、アルミニウムはステンレス鋼よりもはるかに軽量です。 軽量アルミニウムは、航空機、船舶、建設、その他の分野で広く使用されています。
ステンレス鋼対アルミニウム：耐久性
ステンレス鋼もアルミニウムも耐久性に優れており、ステンレス鋼はアルミニウムよりも硬くて強いことは間違いありません。 そのため、トラックや自動車の部品にはステンレス鋼がよく使われます。 耐久性がCNC機械加工プロジェクトの主な考慮事項である場合、ステンレス鋼が理想的です。
ステンレス鋼対アルミニウム：加工性
材料の被削性とは、CNCフライス盤、CNC旋削、またはスタンピングによってカスタムパーツまたはプロトタイプをいかに簡単に製造できるかを指します。 ステンレス鋼とアルミニウムの両方がCNC加工に適しています。 アルミニウムは柔らかくて剛性が低いため、CNC機械加工のアルミニウムも比較的安価です。 XNUMX種類の材料を比較すると、ステンレス鋼のCNC加工は、アルミニウムの約XNUMX倍の難しさです。
ステンレス鋼対アルミニウム：成形性
ステンレス鋼と比較して、アルミニウムは柔らかく、融点が低く、成形が容易です。 ステンレス鋼は丈夫で、力を加えても反ったり変形したりしませんが、成形性がプロジェクトの主な考慮事項である場合は、アルミニウムが依然として最良の選択です。
ステンレス鋼対アルミニウム：はんだ付け性
ステンレス鋼とアルミニウムはどちらも溶接が容易であると考えられていますが、アルミニウムの溶接にはより専門的な知識とスキルが必要であり、アルミニウムを溶接するときに亀裂が発生しないように注意する必要があります。
ステンレス鋼対アルミニウム：降伏強さ
降伏強度とは、材料が永久に変形し始める応力を指します。 ステンレス鋼の降伏強度は、合金元素によって25MPaから2500MPaまで変化します。 アルミニウム合金の降伏強度は7MPaから11MPaの範囲です。 したがって、ステンレス鋼の降伏強度はアルミニウムの降伏強度よりもはるかに高くなります。
ステンレス鋼対アルミニウム：引張強さ
ステンレス鋼の引張強度は34.5〜3100 MPaですが、アルミニウムの引張強度は90 MPaです。また、アルミニウム7075などの一部の熱処理可能なアルミニウム合金では、引張強度を690MPa以上に上げることができます。 ステンレス鋼の引張強さはアルミニウムのそれよりはるかに高いことがわかります。
ステンレス鋼対アルミニウム：せん断強度
せん断強度とは、せん断荷重に対する材料の抵抗を指します。 ステンレス鋼のせん断強度は74.5〜597 MPaであり、アルミニウムのせん断強度は85〜435MPaです。 ステンレス鋼のせん断強度はアルミニウムよりも強いです。
ステンレス鋼対アルミニウム：コスト
ステンレス鋼とアルミニウムは、マルテンサイトステンレス鋼、フェライトステンレス鋼、二重ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、析出硬化ステンレス鋼などの多くの異なるタイプを含む、異なる合金元素のために異なる特性を示しますが、アルミニウムタイプはそこにあります1-9シリーズです。 一般に、ステンレス鋼のCNC機械加工は、アルミニウムよりもコストがかかります。
ステンレス鋼対アルミニウム：適用範囲
ステンレス鋼304、316およびその他のオーステナイト系ステンレス鋼は、強度、耐食性、およびコストの優れたバランスにより、最も人気があります。 グレード430および434は人気のあるフェライト系ステンレス鋼であり、グレード420のステンレス鋼（通常は焼きなましされた形）はマルテンサイト系ステンレス鋼の人気のある選択肢です。 ステンレス鋼の用途には、航空宇宙、農業、建設、自動車、建設、電子機器、食品サービス、家庭用電化製品、製造、海洋、医療、石油およびガス、製薬、発電、紙パルプ、スポーツ機器およびその他の産業が含まれます。
アルミニウム：最も人気のあるアルミニウムモデルには、2024、5052、6061、6063、7075があり、そのうちアルミニウム5052は優れた耐海水腐食性を備えており、海洋部品の製造に最適です。 アルミニウムの用途には、航空宇宙、医療、自動車、化学処理、放熱部品、電子製品、海洋工学、電力システムなどがあります。
まとめる
アルミニウムは、その防錆性、軽量、および一般的な耐食性と強度で知られています。
ステンレス鋼は耐食性と引張強度に優れており、その重量はアルミニウムの約XNUMX倍です。
ステンレス鋼は耐熱性に優れ、アルミニウムは熱伝導性に優れていますが、アルミニウムは融点が高いため、高温用途に耐えることができません。
ステンレス鋼の溶接性能はアルミニウムよりも優れています。
アルミニウムは、導電性とコストのバランスが取れた軽量導電性材料の最初の選択肢です。
アルミニウムはダイカストや押出成形に適していますが、オーステナイト系ステンレス鋼は成形性に優れており、追加の処理は必要ありません。
ステンレス鋼とアルミニウムのコストは、モデルによって大きく変動します。 通常、ステンレス鋼のCNC機械加工は、アルミニウムよりも高価です。