Эксперт по быстрому прототипированию и быстрому производству
Специализируется на обработке с ЧПУ, 3D-печати, литье уретана, быстрой оснастке, литье под давлением, литье металла, листовом металле и экструзии.
Нержавеющая сталь или алюминий, что лучше для вашего проекта обработки с ЧПУ
Обработка с ЧПУ является одним из наиболее распространенных методов изготовления нестандартных деталей и прототипов. Процесс компьютерного числового программного управления является высокоавтоматизированным и превосходит другие традиционные производственные процессы с точки зрения скорости, эффективности производства и точности. Но выбор правильного материала для вашего проекта обработки с ЧПУ также кажется сложной задачей, поскольку необходимо учитывать множество факторов, включая механические свойства, стоимость, прочность, вес, обрабатываемость, коррозионную стойкость и качество поверхности.
CNC-обработка совместим с сотнями металлических материалов, из которых нержавеющая сталь и алюминий являются наиболее популярными для нестандартных деталей и прототипов. Алюминий и нержавеющая сталь имеют схожий внешний вид, оба универсальны, и изделия из обоих материалов всегда можно найти вокруг нас. Применение нержавеющей стали варьируется от кухонной посуды и потребительских товаров до строительства и даже кораблей, медицинских устройств и многого другого. Алюминий имеет малый вес и широко используется в производстве спортивных товаров, велосипедов, автомобилей и аэрокосмической промышленности. Так как же нам отличить два самых популярных металлических материала? Нержавеющая сталь или алюминий, что лучше для вашего проекта обработки с ЧПУ? Сегодня мы проанализируем разницу между двумя металлами с разных сторон, чтобы помочь вам выбрать более подходящий материал.
Нержавеющая сталь против алюминия: элементный состав
Элементный состав материала имеет решающее значение для проектов обработки с ЧПУ, поскольку состав металла оказывает большое влияние на твердость, коррозионную стойкость, долговечность и прочность. Нержавеющая сталь представляет собой сплав железа, содержащий не менее 10.5% хрома, а другие элементы включают алюминий, кремний, серу, никель, селен, молибден, азот, титан, медь и ниобий, что составляет около 0.03%-1%. Наличие хрома определяет превосходные свойства нержавеющей стали по жаропрочности и коррозионной стойкости. Другие элементы, которые содержит алюминий, включают: алюминий, кремний, цинк, магний, марганец, медь, железо, титан, хром, цирконий и другие.
Состав основных сплавов нержавеющей стали
Сплавы | %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 |
Состав основных алюминиевых сплавов
сплав | % Cu | %мг | % 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 |
Нержавеющая сталь против алюминия: коррозионная стойкость
Поскольку нержавеющая сталь содержит компоненты хрома, железа и никеля, это определяет ее превосходную коррозионную стойкость. Хром образует пассивирующий защитный слой на поверхности нержавеющей стали и обладает функцией самовосстановления. Причина превосходной коррозионной стойкости алюминия заключается в том, что на его поверхности имеется защитный оксидный слой, который предотвращает его ржавление и другие формы коррозии.
Нержавеющая сталь против алюминия: электропроводность
Медь, как эталон электропроводности, имеет проводимость 100%. Используя медь в качестве эталона, алюминий имеет проводимость 61% и примерно на 30% легче меди. Проводимость нержавеющей стали составляет 3.5% от проводимости меди, что делает ее плохим проводником электричества. Алюминий — идеальный материал, если проводимость является первым элементом вашего проекта обработки с ЧПУ. Фактически, алюминий также является лучшим выбором для переноса электричества и высоковольтных проводов на большие расстояния.
Нержавеющая сталь против алюминия: теплопроводность
Теплопроводность является первым фактором, который следует учитывать при изготовлении нестандартных деталей или прототипов радиаторов. Вот почему алюминий часто является идеальным материалом для блоков кондиционирования воздуха или радиаторов. Алюминий имеет теплопроводность 1460 БТЕ-дюйм/час-фут²-°F (210 Вт/мК), что лучше, чем у нержавеющей стали, но алюминий имеет более низкая температура плавления и размягчается или даже плавится выше 400 градусов Цельсия, теряя свои свойства. Нержавеющая сталь также является теплопроводной, что делает ее лучше для работы при высоких температурах.
Нержавеющая сталь против алюминия: температура плавления
Температура плавления материала очень важна для проектов обработки с ЧПУ. Детали работают при высоких температурах, и если они достигнут точки плавления, они превратятся из твердого состояния в жидкое и потеряют свою функцию. Материал с более низкой температурой плавления больше подходит для литья под давлением или экструзии. Температура плавления нержавеющей стали варьируется в зависимости от легирующих элементов и составляет примерно от 1230 °C до 1530 °C. Алюминий имеет относительно низкую температуру плавления, около 660.37 °C. Это означает, что если термостойкость является основным фактором для вашего проекта обработки с ЧПУ, нержавеющая сталь предпочтительнее алюминия.
Нержавеющая сталь против алюминия: твердость
Твердость металла относится к стрессовым характеристикам травления, деформации, вдавливания и царапин на поверхности металла. Твердость по Бринеллю обычно используется как показатель твердости материала. Нержавеющая сталь варьируется в зависимости от легирующих элементов. Средняя твердость по Бринеллю составляет от 80 до 600, что указывает на то, что нержавеющая сталь имеет высокую твердость и ее трудно деформировать. Твердость алюминия по Бринеллю составляет около 15H, что является относительно мягким. Нержавеющая сталь идеальна, если твердость является основным фактором для вашего проекта обработки с ЧПУ.
Нержавеющая сталь против алюминия: Вес
Алюминий имеет плотность примерно 2.7 г/см 3 , а нержавеющая сталь имеет плотность 8.0 г/см 3 . Тот же объем нержавеющей стали примерно в три раза превышает вес алюминия, поэтому алюминий намного легче нержавеющей стали. Легкий алюминий широко используется в самолетах, кораблях, строительстве и других областях.
Нержавеющая сталь против алюминия: долговечность
И нержавеющая сталь, и алюминий обладают превосходной долговечностью, и нет сомнений в том, что нержавеющая сталь тверже и прочнее алюминия. Вот почему нержавеющая сталь часто используется для изготовления грузовых автомобилей и автозапчастей. Нержавеющая сталь идеальна, если долговечность является основным фактором для вашего проекта обработки с ЧПУ.
Нержавеющая сталь против алюминия: технологичность
Обрабатываемость материала относится к тому, насколько легко можно изготовить нестандартную деталь или прототип с помощью фрезерования с ЧПУ, токарной обработки с ЧПУ или штамповки. И нержавеющая сталь, и алюминий легче обрабатывать на станке с ЧПУ. Алюминий мягче и менее жесткий, поэтому обработка алюминия с ЧПУ также относительно недорога. Если сравнивать эти два материала, обработка нержавеющей стали на станках с ЧПУ примерно в три раза сложнее, чем алюминий.
Нержавеющая сталь против алюминия: формуемость
По сравнению с нержавеющей сталью алюминий мягче, имеет более низкую температуру плавления и легче формуется. Нержавеющая сталь прочна и не будет деформироваться или деформироваться под действием силы, но если способность к формованию является основным фактором для вашего проекта, алюминий по-прежнему является лучшим выбором.
Нержавеющая сталь и алюминий: способность к пайке
Считается, что и нержавеющая сталь, и алюминий легко свариваются, но сварка алюминия требует более профессиональных знаний и навыков, и необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать растрескивания при сварке алюминия.
Нержавеющая сталь против алюминия: предел текучести
Предел текучести относится к напряжению, при котором материал начинает постоянно деформироваться. Предел текучести нержавеющей стали варьируется в зависимости от легирующих элементов от 25 МПа до 2500 МПа. Предел текучести алюминиевых сплавов колеблется от 7 МПа до 11 МПа. Поэтому предел текучести нержавеющей стали намного выше, чем у алюминия.
Нержавеющая сталь против алюминия: прочность на растяжение
Нержавеющая сталь имеет предел прочности при растяжении от 34.5 до 3100 МПа, тогда как алюминий имеет предел прочности при растяжении 90 МПа, а для некоторых термообрабатываемых алюминиевых сплавов, таких как алюминий 7075, предел прочности при растяжении может быть увеличен до более чем 690 МПа. Видно, что предел прочности нержавеющей стали намного выше, чем у алюминия.
Нержавеющая сталь и алюминий: прочность на сдвиг
Прочность на сдвиг относится к сопротивлению материала сдвиговым нагрузкам. Прочность на сдвиг нержавеющей стали составляет от 74.5 до 597 МПа, а алюминия — от 85 до 435 МПа. Прочность на сдвиг нержавеющей стали выше, чем у алюминия.
Нержавеющая сталь против алюминия: стоимость
Нержавеющая сталь и алюминий обладают различными свойствами из-за различных легирующих элементов, включая множество различных типов, таких как мартенситная нержавеющая сталь, ферритная нержавеющая сталь, дуплексная нержавеющая сталь, аустенитная нержавеющая сталь, нержавеющая сталь с дисперсионным твердением и т. д., в то время как тип алюминия 1-9 ряды. В целом обработка нержавеющей стали на станках с ЧПУ стоит дороже алюминия.
Нержавеющая сталь и алюминий: область применения
Нержавеющая сталь 304, 316 и другие аустенитные нержавеющие стали наиболее популярны из-за их превосходного баланса прочности, коррозионной стойкости и стоимости. Марки 430 и 434 являются популярными ферритными нержавеющими сталями, тогда как нержавеющая сталь марки 420 (обычно в отожженном виде) является популярным выбором для мартенситных нержавеющих сталей. Нержавеющая сталь применяется в аэрокосмической, сельскохозяйственной, строительной, автомобильной, строительной, электронной, пищевой, бытовой технике, производственной, морской, медицинской, нефтегазовой, фармацевтической, энергетической, целлюлозно-бумажной, спортивной и других отраслях промышленности.
Алюминий: самые популярные алюминиевые модели включают 2024, 5052, 6061, 6063 и 7075, из которых алюминий 5052 обладает отличной коррозионной стойкостью в морской воде и является лучшим выбором для изготовления морских деталей. Применение алюминия включает аэрокосмическую, медицинскую, автомобильную, химическую обработку, компоненты рассеивания тепла, электронные продукты, морскую технику, энергетические системы и т. д.
Суммировать
Алюминий известен своей стойкостью к ржавчине, легким весом, а также общей коррозионной стойкостью и прочностью.
Нержавеющая сталь обладает отличной коррозионной стойкостью и прочностью на растяжение, а ее вес примерно в три раза больше, чем у алюминия.
Нержавеющая сталь обладает отличной термостойкостью, а алюминий обладает отличной теплопроводностью, но алюминий не выдерживает высоких температур из-за своей температуры плавления.
Характеристики сварки нержавеющей стали лучше, чем у алюминия.
Алюминий является лучшим выбором для легкого проводящего материала, который обеспечивает хороший баланс между проводимостью и стоимостью.
Алюминий больше подходит для литья под давлением или экструзии, тогда как аустенитная нержавеющая сталь также обладает хорошей формуемостью и не требует дополнительной обработки.
Стоимость нержавеющей стали и алюминия сильно колеблется в зависимости от разных моделей. Обычно обработка нержавеющей стали с ЧПУ дороже алюминия.