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Titânio VS Alumínio, Para Projeto de Usinagem CNC
Ao escolher um material leve, mas de alta resistência para o seu usinagem CNC projeto, titânio e alumínio devem ser as primeiras coisas que vêm à mente. O mesmo é verdade, tanto o titânio quanto o alumínio têm excelentes relações resistência-peso, são resistentes à corrosão e ao calor e provaram ser impressionantemente versáteis para peças personalizadas ou protótipos em vários setores. Para ajudá-lo a fazer a escolha desejada, faremos uma comparação abrangente das diferenças entre o titânio e o alumínio.
O que é titânio?
Titânio é um material metálico forte e leve com brilho prateado, alta resistência, boa condutividade térmica e boa resistência à corrosão. Infelizmente, o titânio é difícil de purificar e fresar CNC, virar CNC, tornando-o mais caro do que muitos outros metais. O titânio é mais forte que o aço macio comum e duas vezes mais forte que as ligas de alumínio fracas, mas pesa 45% menos que o aço macio e 60% mais pesado que o alumínio. Como o titânio é mais forte, menos titânio é necessário por unidade de resistência. O ponto de fusão do titânio é de 1668°C e seu raio atômico é de 147 mícrons. Tem forte capacidade de liga com ferro, vanádio, molibdênio e outros metais. O titânio também não é magnético e não é tóxico, é um mau condutor de eletricidade e tem uma baixa taxa de expansão térmica. A alta biocompatibilidade também é uma característica distintiva do titânio, o que significa que ele é um excelente material para dispositivos médicos, como próteses de joelho, marcapassos, placas cranianas, implantes dentários e muito mais. Além disso, o titânio possui um alto grau de resistência à corrosão, tornando-o amplamente utilizado em aplicações químicas e marítimas.
Na maioria dos casos, o titânio é usado em vários campos na forma de ligas de titânio. As ligas de titânio são metais que contêm uma mistura de titânio e outros elementos químicos. Esta liga de titânio tem resistência à tração muito alta, tenacidade, peso leve, excelente resistência à corrosão e capacidade de suportar temperaturas extremas.
Liga de titânio grau 2
Liga de titânio grau 2. As ligas de titânio de grau 2 têm excelente conformabilidade a frio, soldabilidade e excelente resistência à oxidação e corrosão. As ligas de titânio de grau 2 são a escolha preferida para muitas aplicações, incluindo aeroespacial, automotiva, processamento químico e fabricação de clorato, dessalinização e muito mais.
Grau 5 - Ti-6Al-4V.
Grau 5 – Ti-6Al-4V. O grau 5 é a liga de titânio mais comumente usada, respondendo por mais de 50% do consumo global de titânio. É uma liga α+β composta por 6% de alumínio, 4% de vanádio, 0.25% (máximo) de ferro, 0.2% (máximo) de oxigênio, cerca de 90% de composição de titânio. Como o Ti-6Al-4V pode ser tratado termicamente, sua força, resistência à corrosão, soldabilidade e usinabilidade são superiores ao titânio comercial puro (grau 1-4) e pode ser aplicado em um ambiente de 400 graus Celsius. Ti-6Al-4V é amplamente utilizado em vários campos, incluindo: turbinas de aeronaves, componentes de motores, componentes estruturais de aeronaves, fixadores aeroespaciais, peças de automação de alto desempenho, marinha, etc.
O que é alumínio?
O alumínio é um metal leve confiável, forte, não magnético e dúctil, com boa relação peso/resistência, boa resistência à corrosão e alta tenacidade à fratura. O alumínio tem uma aparência branca prateada porque é exposto ao ambiente externo e forma uma fina camada de óxido de alumínio na superfície para resistir à corrosão adicional. O alumínio é um material metálico barato e facilmente usinado em CNC que é naturalmente resistente a ambientes ácidos e corrói facilmente em ambientes alcalinos. O alumínio é mais abundante na terra do que o titânio no total e é fácil de purificar, por isso é uma escolha econômica.
O alumínio tem uma condutividade térmica muito boa, três vezes maior que o aço inoxidável, e não é tóxico. Seu ponto de fusão é de 660 graus Celsius, tornando-o uma escolha ideal para utensílios de cozinha. Geralmente é amplamente utilizado em vários campos na forma de liga de alumínio, e seus elementos de liga não se limitam a Cu, Mn, Si, Mg, Mg+Si, Zn. De acordo com a proporção de elementos de liga, as ligas de alumínio são divididas em 9 séries (Al1xxx a Al9xxx).
1xxx: Sem elementos de liga
2xxx: Cobre
3xxx: manganês
4xxx: silício
5xxx: Magnésio
6xxx: magnésio e silício
7xxx: zinco, magnésio e cobre
8xxx: Outros elementos não abrangidos por outras séries
As ligas de alumínio são amplamente utilizadas na indústria aeroespacial, automotiva, construção, processamento de alimentos, embalagens, campos elétricos e eletrônicos, como fuselagens de aeronaves, motores, rodas automotivas, radiadores, blocos de cilindros, virabrequins e outras peças.
Diferença entre titânio e alumínio
Compare de forma abrangente a diferença entre liga de titânio e liga de alumínio, descubra a diferença entre titânio e alumínio, podemos escolher mais facilmente o melhor material para o seu projeto de usinagem CNC.
Composição elementar.A composição dos elementos de liga é muito importante, o que afeta certas propriedades do titânio ou das ligas de alumínio, incluindo resistência à corrosão, resistência a altas temperaturas, peso, etc. Outros elementos das ligas de titânio incluem nitrogênio, hidrogênio, oxigênio, carbono, ferro e níquel, entre outros, em valores entre 0.013 e 0.5%. Outros elementos de ligas de alumínio incluem silício, zinco, magnésio, manganês, cobre, ferro, titânio, cromo, zircônio e semelhantes.
Resistência à corrosão.Tanto o titânio quanto o alumínio têm excelente resistência à corrosão, mas o titânio é geralmente considerado mais resistente à corrosão do que o alumínio devido à inércia do titânio. O titânio também é altamente biocompatível e tem mais aplicações na indústria médica. Além disso, a resistência à corrosão do titânio na água do mar é impressionante, tornando-o muito popular também na indústria naval. Por outro lado, uma camada de filme de óxido será formada na superfície da liga de alumínio, por isso não é fácil reagir quimicamente com materiais corrosivos, mas também depende das substâncias químicas, temperatura e outros fatores do ambiente. Quando um projeto de usinagem CNC tem como principal consideração a resistência à corrosão, o titânio é a escolha ideal.
Normalmente, usamos cobre como padrão para conduzir eletricidade e sua condutividade é de 100%. O titânio tem uma condutividade de 3.1% do cobre, portanto o titânio não é um bom condutor de eletricidade, mas pode ser usado para fazer resistores. O alumínio tem uma condutividade de 64% da do cobre, então o alumínio é um bom condutor de eletricidade. O alumínio é ideal se a condutividade elétrica for uma das principais preocupações do seu projeto de usinagem CNC.
Condutividade térmica.A condutividade térmica de um material é muito importante para a fabricação de peças ou protótipos que dissipam o calor. O titânio tem uma condutividade térmica de 118 BTU-in/hr-ft²-°F (17.0 W/mK), enquanto o alumínio tem uma condutividade térmica de 1460 BTU-in/hr-ft²-°F (210 W/mK) dez vezes . É por isso que o alumínio é frequentemente usado para fabricar radiadores, trocadores de calor e utensílios de cozinha.
Ponto de fusão.A temperatura na qual um metal muda de sólido para líquido é chamada de ponto de fusão. No ponto de fusão, os metais pertencem a um estado de equilíbrio de sólido e líquido. Metais com pontos de fusão mais baixos são geralmente mais fáceis de moldar para moldagem por injeção ou extrusão. O titânio tem um ponto de fusão entre 1650 – 1670 °C, que é uma temperatura muito alta. O alumínio, por outro lado, tem um ponto de fusão de 660.37 °C. Se a resistência ao calor é uma das principais preocupações do seu projeto de usinagem CNC, o titânio é o material ideal.
A dureza do material é geralmente referida ao valor de dureza Brinell, a dureza Brinell do titânio é 70 HB e a dureza Brinell do alumínio puro é 15 HB, mas a dureza de algumas ligas de alumínio, como 7075 e 6082, é maior do que isso. de titânio. O titânio forma uma camada de óxido de titânio muito dura na superfície, ideal para projetos de usinagem CNC onde a dureza é o fator principal.
A densidade do titânio é de 4500 kg/m 3 , enquanto a densidade do alumínio é de 2712 kg/m 3 , portanto, por unidade de volume, o titânio é 60% mais pesado que o alumínio. Sob a mesma força física, menos titânio será usado. Se a relação resistência/peso for uma consideração primária para o seu projeto de usinagem CNC, o titânio é preferível ao alumínio. O alumínio é mais adequado se o peso leve for o fator principal.
Tanto o titânio quanto o alumínio são muito duráveis e funcionam por muito tempo. Titânio é extremamente forte, como armações de óculos feitas de titânio, pode ser usado por décadas sem desgaste. Tanto o titânio quanto o alumínio são adequados para fazer peças personalizadas ou protótipos para maior durabilidade. Se os dois forem comparados, o titânio é mais durável.
Usinabilidade O grau em que um metal responde à tensão de usinagem, incluindo estampagem, torneamento CNC, fresagem CNC, etc. A usinagem CNC é ideal para a fabricação de peças de titânio ou alumínio, normalmente dentro de 24 horas e dentro de +/- 0.005 polegadas (0.13 mm). Mas a usinagem CNC de peças de titânio costuma ser um desafio devido ao acúmulo de limalhas de titânio na ferramenta rotativa de alta velocidade. A usinagem CNC do alumínio é muito fácil, e é por isso que o custo da usinagem CNC do alumínio costuma ser muito menor do que o do titânio.
O preço da liga de titânio é superior ao da liga de alumínio. Obviamente, a usinagem CNC de titânio é mais difícil e cara, e retificar, dobrar e soldar titânio requer mais conhecimento profissional. O alumínio é relativamente mais econômico.
Força de rendimento. A resistência ao escoamento refere-se à tensão na qual um material se deforma permanentemente. O titânio tem um limite de escoamento de 170 MPa a cerca de 480 MPa, enquanto o alumínio puro tem um limite de escoamento de 7 MPa a cerca de 11 MPa. O limite de escoamento das ligas de alumínio está entre 200 MPa e 600 MPa.
Resistência à tracção.A maior resistência à tração da liga de titânio é de cerca de 1400 MPa, enquanto a da liga de alumínio está acima de 690 MPa.
Aplicação de liga de titânio
As ligas de titânio são usadas em uma ampla gama de aplicações, incluindo:
Indústria aeroespacial – usado para fabricar trem de pouso de aeronaves, sistemas hidráulicos, outros componentes estruturais críticos, etc.
Indústria médica – Fabricação de produtos como implantes dentários, próteses de quadril, próteses de joelho, instrumentos cirúrgicos, etc.
Consumidor e Construção – Fabricação de artigos esportivos, armações de óculos, peças de bicicletas (mountain bike, carros de corrida, etc.), armas de fogo, etc.
APLICAÇÕES INDUSTRIAIS – Fabricação de válvulas, trocadores de calor, alvos de pulverização catódica, vasos de processo, etc.
Marinha e Aeroespacial (trem de pouso, firewalls, componentes estruturais críticos, sistemas hidráulicos.
Jóias (relógios, anéis, colares, etc.).
Aplicação de liga de alumínio
Sistemas de potência – ligas condutoras, geradores, transformadores de motores, etc.
Bens de consumo – utensílios domésticos, como utensílios de cozinha e móveis.
Máquinas e equipamentos – ferramentas, tubos e outros materiais de trabalho.
Transporte (aviões, vagões, bicicletas, carros, caminhões, navios, naves espaciais, etc.)
Embalagem (latas, molduras, papel alumínio)
Edificação e construção (janelas, tapumes, telhados, portas, fiação predial, revestimento, etc.)
Você deve usar titânio ou alumínio?
Titânio e alumínio são dois materiais metálicos importantes para a fabricação de peças e protótipos personalizados de CNC, e suas propriedades os tornam uma escolha versátil para muitas aplicações industriais diferentes. Este artigo compara as diferentes propriedades do titânio e do alumínio. Considere vários fatores ao escolher os dois materiais. Para obter mais ajuda, DDPROTOTYPE está sempre pronto para fornecer informações construtivas.
Corrija nossos equívocos
Mito: “O titânio é muito mais leve que o alumínio.”
Desculpe, esta opinião está incorreta, quando olhamos para a densidade do material, a densidade de 4.5 g/cc do titânio é na verdade 50% mais pesada do que a densidade de 3.0 g/cc do alumínio.
Mito: “O titânio é mais forte que o alumínio.”
Depende do tipo de liga, mas o alumínio 7075-T6 tem quase o dobro da relação resistência-peso do titânio grau 2.
Mito: “O alumínio é ruim para o meio ambiente”
O titânio emite mais de 3 vezes a quantidade de dióxido de carbono do que o alumínio durante a fabricação, transporte e construção do material.
Mito: “O alumínio é prejudicial aos seres humanos.”
Esta é uma informação não confiável que tem circulado desde os anos 60. Na verdade, 60 por cento das panelas e frigideiras vendidas nos Estados Unidos a cada ano são feitas de alumínio, e o FDA informa que a quantidade de alumínio que entra nos alimentos é significativamente menor do que a quantidade encontrada naturalmente nos alimentos. Além disso, o alumínio anodizado duro adiciona um acabamento ultrarresistente e durável ao acabamento original para melhor aparência e segurança.