Volg me op: 
Titanium VS aluminium, voor CNC-bewerkingsproject
Bij de keuze voor een lichtgewicht maar toch zeer sterk materiaal voor uw CNC- bewerkingsproject, zijn titanium en aluminium de eerste materialen die in u opkomen. Beide materialen hebben een uitstekende sterkte-gewichtsverhouding, zijn bestand tegen corrosie en hitte, en hebben bewezen zeer veelzijdig te zijn voor maatwerkonderdelen of prototypes in diverse industrieën. Om u te helpen bij uw keuze, vergelijken we de verschillen tussen titanium en aluminium uitgebreid.
Wat is titaan?
Titanium is een sterk, lichtgewicht metaal met een zilverachtige glans, hoge sterkte, goede warmtegeleiding en goede corrosiebestendigheid. Helaas is titanium moeilijk te zuiveren en te CNC-frezen en -draaien, waardoor het duurder is dan veel andere metalen. Titanium is sterker dan gewoon zacht staal en twee keer zo sterk als zwakke aluminiumlegeringen, maar weegt 45% minder dan zacht staal en 60% meer dan aluminium. Omdat titanium sterker is, is er minder titanium nodig per eenheid sterkte. Het smeltpunt van titanium is 1668 °C en de atoomstraal is 147 micron. Het heeft een sterk legeringsvermogen met ijzer, vanadium, molybdeen en andere metalen. Titanium is ook niet-magnetisch en niet-giftig, een slechte elektrische geleider en heeft een lage thermische uitzettingscoëfficiënt. Hoge biocompatibiliteit is ook een onderscheidend kenmerk van titanium, waardoor het een uitstekend materiaal is voor medische hulpmiddelen zoals knieprotheses, pacemakers, schedelplaten, tandheelkundige implantaten en meer. Bovendien heeft titanium een hoge mate van corrosiebestendigheid, waardoor het veelvuldig wordt gebruikt in chemische en maritieme toepassingen.
In de meeste gevallen wordt titanium op verschillende gebieden gebruikt in de vorm van titaniumlegeringen. Titaniumlegeringen zijn metalen die een mengsel van titanium en andere chemische elementen bevatten. Deze titaniumlegering heeft een zeer hoge treksterkte, taaiheid, lichtgewicht, uitstekende corrosieweerstand en het vermogen om extreme temperaturen te weerstaan.
Graad 2 titaniumlegering
Graad 2 titaniumlegering. Graad 2 titaniumlegeringen hebben een uitstekende koude vervormbaarheid, lasbaarheid en hebben een uitstekende weerstand tegen oxidatie en corrosie. Titaniumlegeringen van klasse 2 hebben de voorkeur voor vele toepassingen, waaronder ruimtevaart, automobielindustrie, chemische verwerking en chloraatproductie, ontzilting en meer.
Graad 5 - Ti-6Al-4V.
Graad 5 – Ti-6Al-4V. Grade 5 is de meest gebruikte titaniumlegering, goed voor meer dan 50% van het wereldwijde titaniumverbruik. Het is een α + β-legering bestaande uit 6% aluminium, 4% vanadium, 0.25% (maximaal) ijzer, 0.2% (maximaal) zuurstof, ongeveer 90% titaniumsamenstelling. Aangezien Ti-6Al-4V warmtebehandeld kan worden, zijn zijn sterkte, corrosieweerstand, lasbaarheid en bewerkbaarheid superieur aan commercieel zuiver titanium (klasse 1-4) en kan het worden toegepast in een omgeving van 400 graden Celsius. Ti-6Al-4V wordt veel gebruikt op verschillende gebieden, waaronder: vliegtuigturbines, motorcomponenten, structurele componenten voor vliegtuigen, bevestigingsmiddelen voor de ruimtevaart, hoogwaardige automatiseringsonderdelen, marine, enz.
Wat is aluminium?
Aluminium is een betrouwbaar, sterk, niet-magnetisch en ductiel lichtgewicht metaal met een goede verhouding tussen gewicht en sterkte, goede corrosieweerstand en hoge breuktaaiheid. Aluminium heeft een zilverwit uiterlijk omdat het wordt blootgesteld aan de externe omgeving en een dunne laag aluminiumoxide op het oppervlak vormt om verdere corrosie tegen te gaan. Aluminium is een goedkoop en gemakkelijk CNC-gefreesd metaalachtig materiaal dat van nature bestand is tegen zure omgevingen en gemakkelijk corrodeert in alkalische omgevingen. Aluminium komt meer voor in de aarde dan titanium in totaal en is gemakkelijk te zuiveren, dus het is een economische keuze.
Aluminium heeft een zeer goede thermische geleidbaarheid, drie keer die van roestvrij staal, en is niet giftig. Het smeltpunt is 660 graden Celsius, waardoor het een ideale keuze is voor kookgerei. Het wordt meestal veel gebruikt op verschillende gebieden in de vorm van een aluminiumlegering en de legeringselementen zijn niet beperkt tot Cu, Mn, Si, Mg, Mg + Si, Zn. Volgens de verhouding van legeringselementen zijn aluminiumlegeringen verdeeld in 9 series (Al1xxx tot Al9xxx).
1xxx: Geen legeringselementen
2xxx: Koper
3xxx: mangaan
4xxx: silicium
5xxx: magnesium
6xxx: magnesium en silicium
7xxx: zink, magnesium en koper
8xxx: andere elementen die niet onder andere series vallen
Aluminiumlegeringen worden veel gebruikt in de ruimtevaart, automobielindustrie, bouw, voedselverwerking, verpakking, elektrische en elektronische gebieden, zoals vliegtuigrompen, motoren, autowielen, radiatoren, cilinderblokken, krukassen en andere onderdelen.
Verschil tussen titanium en aluminium
Vergelijk het verschil tussen titaniumlegering en aluminiumlegering uitgebreid, ontdek het verschil tussen titanium en aluminium, we kunnen gemakkelijker het beste materiaal kiezen voor uw CNC-bewerkingsproject.
Elementaire samenstelling. De samenstelling van legeringselementen is zeer belangrijk, omdat deze bepaalde eigenschappen van titanium- of aluminiumlegeringen beïnvloedt, waaronder corrosiebestendigheid, hoge temperatuurbestendigheid, gewicht, enzovoort. Andere elementen van titaniumlegeringen zijn onder andere stikstof, waterstof, zuurstof, koolstof, ijzer en nikkel, in hoeveelheden tussen 0.013 en 0.5%. Andere elementen van aluminiumlegeringen zijn onder andere silicium, zink, magnesium, mangaan, koper, ijzer, titanium, chroom, zirkonium en dergelijke.
Corrosiebestendigheid. Zowel titanium als aluminium hebben een uitstekende corrosiebestendigheid, maar titanium wordt over het algemeen als corrosiebestendiger beschouwd dan aluminium vanwege de inertheid van titanium. Titanium is bovendien zeer biocompatibel en heeft daardoor meer toepassingen in de medische industrie. Ook de corrosiebestendigheid van titanium in zeewater is indrukwekkend, waardoor het ook erg populair is in de scheepvaart. Aan de andere kant vormt zich een oxidefilm op het oppervlak van aluminiumlegeringen, waardoor het niet gemakkelijk chemisch reageert met corrosieve materialen. Dit hangt echter ook af van de chemische samenstelling, temperatuur en andere omgevingsfactoren. Wanneer corrosiebestendigheid een primaire overweging is bij een CNC-bewerkingsproject, is titanium de ideale keuze.
Meestal gebruiken we koper als standaard voor het geleiden van elektriciteit en de geleidbaarheid is 100%. Titanium heeft een geleidbaarheid van 3.1% van koper, dus titanium is geen goede geleider van elektriciteit, maar het kan worden gebruikt om weerstanden te maken. Aluminium heeft een geleidbaarheid van 64% van die van koper, dus aluminium is een goede geleider van elektriciteit. Aluminium is ideaal als elektrische geleidbaarheid een topprioriteit is voor uw CNC-bewerkingsproject.
Thermische geleidbaarheid. De thermische geleidbaarheid van een materiaal is erg belangrijk voor het maken van warmteafvoerende onderdelen of prototypes. Titanium heeft een thermische geleidbaarheid van 118 BTU-in/hr-ft²-°Fm (17.0 W/mK), terwijl aluminium een thermische geleidbaarheid heeft van 1460 BTU-in/hr-ft²-°F (210 W/mK), tien keer zo hoog. Daarom wordt aluminium vaak gebruikt voor radiatoren, warmtewisselaars en keukenapparatuur.
Smeltpunt. De temperatuur waarbij een metaal van vast naar vloeibaar verandert, wordt het smeltpunt genoemd. Bij het smeltpunt bevinden metalen zich in een evenwichtstoestand van vast en vloeibaar. Metalen met een lager smeltpunt zijn doorgaans gemakkelijker te vormen voor spuitgieten of extrusie. Titanium heeft een smeltpunt tussen 1650 en 1670 °C, wat een zeer hoge temperatuur is. Aluminium daarentegen heeft een smeltpunt van 660.37 °C. Als hittebestendigheid een topprioriteit is voor uw CNC-bewerkingsproject, is titanium het ideale materiaal.
De hardheid van het materiaal wordt over het algemeen aangeduid als de Brinell-hardheidswaarde, de Brinell-hardheid van titanium is 70 HB en de Brinell-hardheid van puur aluminium is 15 HB, maar de hardheid van sommige aluminiumlegeringen zoals 7075 en 6082 is hoger dan dat van titaan. Titanium vormt een zeer harde titaniumoxidelaag op het oppervlak, ideaal voor CNC-bewerkingsprojecten waarbij hardheid de belangrijkste factor is.
De dichtheid van titanium is 4500 kg/m 3 , terwijl de dichtheid van aluminium 2712 kg/m 3 is, dus per volume-eenheid is titanium 60% zwaarder dan aluminium. Bij dezelfde fysieke kracht zal minder titanium worden gebruikt. Als de verhouding tussen sterkte en gewicht een primaire overweging is voor uw CNC-bewerkingsproject, verdient titanium de voorkeur boven aluminium. Aluminium is meer geschikt als lichtgewicht de belangrijkste factor is.
Zowel titanium als aluminium zijn zeer duurzaam en gaan lang mee. Titanium is oersterk, zoals brilmonturen van titanium, die tientallen jaren kunnen worden gebruikt zonder slijtage. Zowel titanium als aluminium zijn geschikt voor het maken van op maat gemaakte onderdelen of prototypes voor duurzaamheid. Als de twee worden vergeleken, is titanium duurzamer.
Bewerkbaarheid De mate waarin een metaal reageert op bewerkingsbelasting, waaronder stansen, CNC-draaien, CNC-frezen, enz. CNC-bewerking is ideaal voor het vervaardigen van onderdelen van titanium of aluminium, doorgaans binnen 24 uur en binnen +/- 0.005 inch (0.13 mm). Maar het CNC-bewerken van titanium onderdelen is vaak een uitdaging vanwege de opeenhoping van titanium spanen op het snel draaiende gereedschap. CNC-bewerking van aluminium is heel eenvoudig, daarom zijn de kosten van CNC-bewerking van aluminium meestal veel lager dan die van titanium.
De prijs van titaniumlegering is hoger dan die van aluminiumlegering. Natuurlijk is CNC-bewerking van titanium moeilijker en kostbaarder en vereist het slijpen, buigen en lassen van titanium meer professionele kennis. Aluminium is relatief voordeliger.
Vloeigrens. Vloeigrens verwijst naar de spanning waarbij een materiaal permanent vervormt. Titanium heeft een vloeigrens van 170 MPa tot ongeveer 480 MPa, terwijl zuiver aluminium een vloeigrens heeft van 7 MPa tot ongeveer 11 MPa. De vloeigrens van aluminiumlegeringen ligt tussen 200 MPa en 600 MPa.
Treksterkte. De hoogste treksterkte van een titaniumlegering bedraagt ongeveer 1400 MPa, terwijl die van een aluminiumlegering boven de 690 MPa ligt.
Toepassing van titaniumlegering
Titaniumlegeringen worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, waaronder:
Lucht- en ruimtevaartindustrie – gebruikt voor de productie van landingsgestellen, hydraulische systemen en andere cruciale structurele onderdelen van vliegtuigen, enz.
Medische industrie – Fabricage van producten zoals tandimplantaten, heupprotheses, knieprotheses, chirurgische instrumenten, enz.
Consumenten- en bouwsector – Fabricage van sportartikelen, brillenmonturen, fietsonderdelen (mountainbikes, racefietsen, enz.), vuurwapens, enz.
Industriële toepassingen – Fabricage van kleppen, warmtewisselaars, sputterdoelen, procesvaten, enz.
Maritiem en ruimtevaart (landingsgestel, brandwerende schotten, kritieke structurele componenten, hydraulische systemen).
Sieraden (horloges, ringen, kettingen, enz.).
Toepassing van aluminiumlegering
Voedingssystemen - geleiderlegeringen, generatoren, motortransformatoren, enz.
Consumptiegoederen - huishoudelijke artikelen zoals kookgerei en meubels.
Machines en apparaten – gereedschappen, buizen en ander werkmateriaal.
Transport (vliegtuigen, treinwagons, fietsen, auto's, vrachtwagens, schepen, ruimtevaartuigen, enz.)
Verpakking (blikken, kaders, folie)
Bouw en constructie (ramen, gevelbeplating, daken, deuren, bedrading van gebouwen, ommanteling, enz.)
Moet je titanium of aluminium gebruiken?
Titanium en aluminium zijn twee belangrijke metalen materialen voor de fabricage van CNC-specifieke onderdelen en prototypes, en hun eigenschappen maken ze tot een veelzijdige keuze voor veel verschillende industriële toepassingen. Dit artikel vergelijkt de verschillende eigenschappen van titanium en aluminium, houd rekening met verschillende factoren bij het kiezen van de twee materialen. Voor meer hulp staat DDPROTOTYPE altijd klaar om constructieve informatie te verstrekken.
Corrigeer onze misvattingen
Mythe: "Titanium is veel lichter dan aluminium."
Sorry, deze mening is onjuist, als we kijken naar de materiaaldichtheid, is de dichtheid van titanium van 4.5 g/cc eigenlijk 50% zwaarder dan de dichtheid van aluminium van 3.0 g/cc.
Mythe: "Titanium is sterker dan aluminium."
Het hangt af van het legeringstype, maar 7075-T6 aluminium heeft bijna tweemaal de sterkte-gewichtsverhouding van klasse 2 titanium.
Mythe: "Aluminium is slecht voor het milieu"
Titanium stoot meer dan 3 keer zoveel koolstofdioxide uit als aluminium tijdens materiaalproductie, transport en constructie.
Mythe: "Aluminium is schadelijk voor de mens."
Dit is onbetrouwbare informatie die al sinds de jaren '60 circuleert. In feite is 60 procent van de potten en pannen die elk jaar in de VS worden verkocht, gemaakt van aluminium, en de FDA meldt dat de hoeveelheid aluminium die in voedsel terechtkomt aanzienlijk lager is dan de hoeveelheid die van nature in voedsel wordt aangetroffen. Bovendien voegt hard geanodiseerd aluminium een ultrasterke, duurzame afwerking toe aan de onberispelijke afwerking voor een beter uiterlijk en veiligheid.
