Аддитивное производство алюминиевого сплава

Алюминий редко используется в чистом виде, поскольку он мягкий и непрочный. Другие элементы улучшают его механические свойства и делают его пригодным для различных применений.

Но сравнивать алюминий со сталью — это все равно, что сравнивать яблоки с апельсинами: сталь — это уже сплав, а алюминий — элемент. Углеродистая сталь, основной стальной сплав, состоит из железа (Fe) и углерода (C). Чистый алюминий, несмотря на свои многочисленные преимущества, слишком мягок и недостаточно прочен для большинства промышленных применений. Но алюминиевые сплавы могут быть в тридцать раз прочнее чистого алюминия и регулярно превосходят сталь по соотношению прочности к весу.

• Сила

Нержавеющая сталь тяжелее и прочнее алюминия. Фактически, алюминий составляет около 1/3 веса стали. Несмотря на то, что нержавеющая сталь прочнее, алюминий имеет гораздо лучшее соотношение прочности и веса, чем нержавеющая сталь.

• Проводимость

Сталь является плохим проводником электричества из-за плотного защитного оксидного слоя. С другой стороны, алюминий является очень хорошим электрическим и тепловым проводником.

• Расходы

Алюминий дороже, чем нержавеющая сталь, если смотреть на цену в зависимости от веса. Но если вы посмотрите на цену по объему, алюминий более эффективен с точки зрения затрат, потому что вы получаете больше продукции.

• Термостойкость

Если сравнивать нержавеющую сталь с алюминием, нержавеющая сталь имеет гораздо лучшую термостойкость с температурой плавления 2500 ℉, тогда как алюминий становится очень мягким при температуре около 400 ℉ с температурой плавления 1220 ℉. Однако алюминий имеет преимущество перед сталью при низких температурах. При понижении температуры прочность алюминия на разрыв увеличивается, а сталь при низких температурах становится хрупкой.

• Устойчивость к коррозии

Алюминий не ржавеет; однако он корродирует под воздействием соли. Нержавеющая сталь обладает высокой устойчивостью к коррозии и не ржавеет. Кроме того, нержавеющая сталь непористая, что придает ей большую устойчивость к коррозии.

• Воздействие на окружающую среду, возможность вторичной переработки

Нержавеющая сталь известна своей хорошей пригодностью для вторичной переработки. По данным Napa Recycling, сталь является наиболее перерабатываемым материалом в мире. Он обладает отличными магнитными свойствами, которые позволяют легко извлекать его из потока отходов для переработки. Кроме того, свойства стали остаются неизменными независимо от того, сколько раз сталь перерабатывается.

Несмотря на то, что сталь является наиболее перерабатываемым материалом, алюминий является наиболее поддающимся вторичной переработке из всех материалов. На самом деле выброшенный алюминий более ценен, чем любой другой материал в вашей мусорной корзине. Почти 75% всего алюминия, производимого в США, все еще используется сегодня, поскольку алюминий можно перерабатывать снова и снова в настоящем замкнутом цикле. Чтобы узнать больше о переработке алюминия, посетите Алюминиевую ассоциацию.

• Различные применения алюминия и стали

Алюминий и сталь повсюду. Если вы посмотрите вокруг в любом месте, скорее всего, вы увидите что-то, содержащее один из этих металлов. Ниже приведены некоторые распространенные области применения нержавеющей стали и алюминия.

Плюсы

• Это более дешевый вариант
• Без запаха и непроницаемый
• Отражательная способность и гибкость
• Высокая обрабатываемость и возможность вторичной переработки
• Устойчивость к коррозии
• Высокая теплопроводность и электропроводность

Минусы

• Сложный процесс сварки.
• Быстро разъедает соленую воду
• Это может повлиять на вкус упакованных продуктов питания.

Приложения

Соответствующие свойства титана и алюминия делают их идеальными для различных применений. Например, титан идеально подходит для применений, требующих термостойких материалов. К ним относятся медицинские приложения, спутниковые компоненты, морские компоненты и приспособления.

Между тем, алюминий подходит для изготовления рам автомобилей и велосипедов, радиаторов, электрических проводников, небольших лодок и других применений, требующих высокой теплопроводности.

Дополнительные процессы обработки

Материал, который вы выбираете для своего проекта, определяет геометрическую форму ваших конечных продуктов. Кроме того, он определяет метод обработки материала, используемый при производстве деталей. Алюминий более совместим с широким спектром процессов. Он обеспечивает качественные комплектующие в тех случаях, когда необходимо быстро изготовить детали.

Кроме того, с этим материалом легче работать, чем с титаном, и он является лучшим вариантом для изготовления сложных деталей с жесткими требованиями к допускам.

Расходы

Стоимость производства является одним из основополагающих факторов, которые необходимо учитывать при выборе металла для вашего проекта. Как правило, алюминий — это экономически эффективный металл, используемый для точной механической обработки и многих других процессов прототипирования. Изготовление компонентов из алюминия часто обходится дешевле, чем из титана.

Титан имеет более высокую стоимость добычи и производства по сравнению с алюминием. Высокая цена ограничивает его применение. Тем не менее, титан является идеальным материалом для ваших целей обработки, если стоимость обработки титана не является проблемой.

Вес и сила

Титан и алюминий – это вес и прочность, а также другие различия между этими металлами. Титан имеет плотность 4500 кг/м3 в отличие от алюминия 2712 кг/м3. В результате титан тяжелее алюминия. Это означает, что вам потребуется меньше титана при обработке, чтобы получить легкий продукт.

Титан – лучший выбор, когда дело касается прочности. Его предел прочности варьируется от 230 МПа до 1400 МПа по сравнению с алюминием, который имеет запас прочности от 90 МПа до 690 МПа. Чистый титан имеет низкую мощность, а чистый алюминий слабее. Однако вы можете комбинировать алюминий с другими металлическими сплавами, чтобы повысить его прочность в зависимости от ваших потребностей.

Произведенные отходы

Отходы механической обработки являются еще одним важным фактором при работе над проектами сложной геометрической формы. Сложная геометрия конструкции может ограничить ваш метод обработки независимо от выбранного вами материала. В результате фрезерование лишнего материала становится неизбежным. Иногда большинство производителей используют алюминий для прототипирования, а титан — для мелкосерийного производства продукции специального назначения. В большинстве случаев рекомендуется выбирать недорогой алюминий вместо титана, поскольку это помогает снизить общую стоимость.

Эстетические требования

Некоторые фрезерованные детали часто требуют применения определенных цветов для эстетической отделки. Титан придает поверхности серебристый вид, который на свету кажется темнее. Между тем, алюминий имеет серебристо-белый вид. От выбранного вами материала будет зависеть, будет ли ваше изделие иметь серебристый или тускло-серый цвет. Тем не менее, оба материала могут подвергаться различным другим процедурам отделки металлической поверхности, таким как дробеструйная очистка, полировка, хромирование и т. д.

Заключение

Титан и алюминий — это металлы с замечательными свойствами, соответствующими преимуществами и сферами применения. Несмотря на почти схожие качества, у них есть индивидуальные применения, для которых один подходит больше, чем другой. В то время как титан идеально подходит для термостойких применений, алюминий обладает лучшей теплопроводностью, необходимой вашему проекту.

Поскольку он обладает высокой прочностью, относительно высокой твердостью и высокой теплопроводностью, его используют для деталей, подвергающихся высоким нагрузкам.

Приложения включают корпуса и воздуховоды, детали двигателей, производственные инструменты и формы как для прототипирования, так и для производственных целей.