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Aço inoxidável vs alumínio, o que é melhor para o seu projeto de usinagem CNC
A usinagem CNC é um dos métodos de fabricação mais comuns para peças e protótipos personalizados. O processo de controle numérico computadorizado é altamente automatizado e superior a outros processos tradicionais de fabricação em termos de velocidade, eficiência de produção e precisão. Mas escolher o material certo para o seu projeto de usinagem CNC também parece desafiador, com muitos fatores a serem considerados, que incluem propriedades mecânicas, custo, resistência, peso, usinabilidade, resistência à corrosão e acabamento superficial.
usinagem CNC é compatível com centenas de materiais metálicos, dos quais aço inoxidável e alumínio são os mais populares para peças personalizadas e protótipos. Alumínio e aço inoxidável têm aparência semelhante, ambos são versáteis, e produtos feitos de ambos os materiais estão sempre ao nosso redor. As aplicações do aço inoxidável variam de utensílios de cozinha e bens de consumo a construção e até navios, dispositivos médicos e muito mais. O alumínio é leve e é amplamente utilizado em artigos esportivos, bicicletas, automóveis e aeroespacial. Então, como diferenciamos os dois materiais metálicos mais populares? Aço inoxidável versus alumínio, qual é o melhor para o seu projeto de usinagem CNC? Hoje analisamos a diferença entre os dois metais sob vários aspectos para ajudá-lo a escolher um material mais adequado.
Aço inoxidável vs alumínio: composição elementar
A composição elementar de um material é fundamental para projetos de usinagem CNC, pois a composição do metal tem um grande impacto na dureza, resistência à corrosão, durabilidade e resistência. O aço inoxidável é uma liga de ferro contendo pelo menos 10.5% de cromo e outros elementos incluem alumínio, silício, enxofre, níquel, selênio, molibdênio, nitrogênio, titânio, cobre e nióbio, representando cerca de 0.03%-1%. A presença de cromo determina as excelentes propriedades do aço inoxidável em termos de resistência ao calor e resistência à corrosão. Outros elementos que o alumínio contém incluem: alumínio, silício, zinco, magnésio, manganês, cobre, ferro, titânio, cromo, zircônio e muito mais.
Composição das principais ligas de aço inoxidável
Graus de liga | %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 |
Composição das principais ligas de alumínio
Liga | % 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 |
Aço inoxidável vs alumínio: resistência à corrosão
Porque o aço inoxidável contém componentes de cromo, ferro e níquel, o que determina que o aço inoxidável tenha excelente resistência à corrosão. O cromo forma uma camada protetora passivante na superfície do aço inoxidável e tem uma função de autocura. A razão para a excelente resistência à corrosão do alumínio é que ele possui uma camada protetora de óxido em sua superfície que o impede de enferrujar e de outras formas de corrosão.
Aço inoxidável vs alumínio: condutividade elétrica
O cobre, como padrão de condutividade elétrica, tem uma condutividade de 100%. Usando o cobre como referência, o alumínio tem uma condutividade de 61% e é cerca de 30% mais leve que o cobre. A condutividade do aço inoxidável é 3.5% da do cobre, tornando-o um mau condutor de eletricidade. O alumínio é o material ideal se a condutividade for o primeiro elemento para o seu projeto de usinagem CNC. Na verdade, o alumínio também é a primeira escolha para transportar eletricidade e fios de alta tensão por longas distâncias.
Aço inoxidável vs alumínio: condutividade térmica
A condutividade térmica é a primeira consideração para peças personalizadas ou protótipos para dissipadores de calor. É por isso que o alumínio é frequentemente o material ideal para unidades de ar condicionado ou radiadores. um ponto de fusão mais baixo e amolece ou até derrete acima de 1460 graus Celsius, perdendo suas propriedades. O aço inoxidável também é termicamente condutor, tornando-o melhor para trabalhar em altas temperaturas.
Aço inoxidável vs alumínio: ponto de fusão
O ponto de fusão do material é muito importante para projetos de usinagem CNC. As peças operam em altas temperaturas e, se atingirem seu ponto de fusão, se transformarão de sólidas em líquidas e perderão a função. Com um ponto de fusão mais baixo, o material é mais adequado para fundição ou extrusão. O ponto de fusão do aço inoxidável varia de acordo com os elementos de liga e está aproximadamente entre 1230 °C e 1530 °C. O alumínio tem um ponto de fusão relativamente baixo, em torno de 660.37 °C. Isso significa que, se a resistência ao calor for uma consideração primária para seu projeto de usinagem CNC, o aço inoxidável é preferível ao alumínio.
Aço inoxidável vs alumínio: Dureza
A dureza do metal refere-se ao desempenho de tensão de corrosão, deformação, depressão e arranhões na superfície do metal. A dureza Brinell é geralmente usada como um indicador da dureza do material. O aço inoxidável varia com os elementos de liga. A dureza Brinell média está entre 80 e 600, o que indica que o aço inoxidável possui alta dureza e é difícil de conformar. A dureza Brinell do alumínio é de cerca de 15H, que é relativamente macia. O aço inoxidável é ideal se a dureza for a principal consideração para o seu projeto de usinagem CNC.
Aço inoxidável vs alumínio: Peso
O alumínio tem uma densidade de aproximadamente 2.7 g/cm 3 , enquanto o aço inoxidável tem uma densidade de 8.0 g/cm 3 . O mesmo volume de aço inoxidável é cerca de três vezes o peso do alumínio, então o alumínio é muito mais leve que o aço inoxidável. O alumínio leve é amplamente utilizado em aeronaves, navios, construção e outros campos.
Aço inoxidável vs alumínio: Durabilidade
Tanto o aço inoxidável quanto o alumínio têm excelente durabilidade, e não há dúvida de que o aço inoxidável é mais duro e mais forte que o alumínio. É por isso que o aço inoxidável é frequentemente usado para fabricar peças para caminhões e automóveis. O aço inoxidável é ideal se a durabilidade for a principal consideração para o seu projeto de usinagem CNC.
Aço inoxidável vs alumínio: Processabilidade
A usinabilidade de um material refere-se à facilidade com que uma peça ou protótipo personalizado pode ser fabricado por meio de fresamento CNC, torneamento CNC ou estampagem. Tanto o aço inoxidável quanto o alumínio são mais fáceis de usinar CNC. O alumínio é mais macio e menos rígido, então o alumínio de usinagem CNC também é relativamente barato. Comparando os dois tipos de material, a usinagem CNC de aço inoxidável é cerca de três vezes mais difícil que o alumínio.
Aço inoxidável vs alumínio: Formabilidade
Comparado ao aço inoxidável, o alumínio é mais macio, tem um ponto de fusão mais baixo e é mais fácil de formar. O aço inoxidável é forte e não deformará ou deformará sob força, mas se a formabilidade for uma consideração primária para o seu projeto, o alumínio ainda é a melhor escolha.
Aço inoxidável vs alumínio: Soldabilidade
Tanto o aço inoxidável quanto o alumínio são considerados fáceis de soldar, mas a soldagem de alumínio requer mais conhecimento e habilidades profissionais, e deve-se tomar cuidado para evitar rachaduras ao soldar alumínio.
Aço inoxidável vs alumínio: força de rendimento
A resistência ao escoamento refere-se à tensão na qual um material começa a se deformar permanentemente. O limite de escoamento do aço inoxidável varia dependendo dos elementos de liga, de 25 MPa a 2500 MPa. O limite de escoamento das ligas de alumínio varia de 7 MPa a 11 MPa. Portanto, a resistência ao escoamento do aço inoxidável é muito maior do que a do alumínio.
Aço inoxidável vs alumínio: resistência à tração
O aço inoxidável tem uma resistência à tração de 34.5 – 3100 MPa, enquanto o alumínio tem uma resistência à tração de 90 MPa, e para algumas ligas de alumínio tratáveis termicamente, como o alumínio 7075, a resistência à tração pode ser aumentada para mais de 690 MPa. Pode-se observar que a resistência à tração do aço inoxidável é muito maior que a do alumínio.
Aço inoxidável vs alumínio: resistência ao cisalhamento
A resistência ao cisalhamento refere-se à resistência de um material às cargas de cisalhamento. A resistência ao cisalhamento do aço inoxidável está entre 74.5 e 597 MPa, enquanto a do alumínio está entre 85 e 435 MPa. A resistência ao cisalhamento do aço inoxidável é mais forte que a do alumínio.
Aço inoxidável vs alumínio: Custo
O aço inoxidável e o alumínio apresentam propriedades diferentes devido a diferentes elementos de liga, incluindo muitos tipos diferentes, como aço inoxidável martensítico, aço inoxidável ferrítico, aço inoxidável duplex, aço inoxidável austenítico, aço inoxidável endurecido por precipitação, etc., enquanto o tipo de alumínio são 1-9 séries. Em geral, a usinagem CNC de aço inoxidável custa mais do que o alumínio.
Aço inoxidável vs alumínio: Âmbito de aplicação
O aço inoxidável 304, 316 e outros aços inoxidáveis austeníticos são os mais populares devido ao seu excelente equilíbrio entre força, resistência à corrosão e custo. Os graus 430 e 434 são aços inoxidáveis ferríticos populares, enquanto o aço inoxidável grau 420 (geralmente na forma recozida) é uma escolha popular para aços inoxidáveis martensíticos. As aplicações do aço inoxidável incluem aeroespacial, agricultura, construção, automotiva, construção, eletrônica, serviços de alimentação, eletrodomésticos, manufatura, marinha, médica, petróleo e gás, farmacêutica, geração de energia, papel e celulose, equipamentos esportivos e outras indústrias.
Alumínio: Os modelos de alumínio mais populares incluem 2024, 5052, 6061, 6063 e 7075, dos quais o alumínio 5052 possui excelente resistência à corrosão da água do mar e é a primeira escolha para a fabricação de peças marítimas. As aplicações do alumínio incluem aeroespacial, médica, automotiva, processamento químico, componentes de dissipação de calor, produtos eletrônicos, engenharia naval, sistemas de energia, etc.
Resumir
O alumínio é conhecido por sua resistência à ferrugem, peso leve e resistência e resistência geral à corrosão.
O aço inoxidável tem excelente resistência à corrosão e resistência à tração, e seu peso é cerca de três vezes maior que o do alumínio.
O aço inoxidável tem excelente resistência ao calor, enquanto o alumínio tem excelente condutividade térmica, mas o alumínio não pode suportar aplicações de alta temperatura devido ao seu ponto de fusão.
O desempenho de soldagem do aço inoxidável é melhor que o do alumínio.
O alumínio é a primeira escolha para material condutor leve, que alcança um bom equilíbrio entre condutividade e custo.
O alumínio é mais adequado para fundição ou extrusão, enquanto o aço inoxidável austenítico também possui boa conformabilidade e não requer processamento adicional.
O custo do aço inoxidável e do alumínio varia muito de acordo com os diferentes modelos. Normalmente, o aço inoxidável de usinagem CNC é mais caro que o alumínio.