Die Bearbeitung und Fräsen von CNC ist eine der beliebtesten Methoden zur Herstellung von kundenspezifischen Teilen und Prototypen. Der Prozess der numerischen Computersteuerung zeichnet sich durch einen hohen Grad an Automatisierung aus und übertrifft andere traditionelle Produktionsprozesse in Bezug auf Geschwindigkeit, Effizienz und Präzision der Produktion. Die Auswahl des richtigen Materials für ein CNC-Bearbeitungsprojekt kann eine Herausforderung darstellen, bei der viele Faktoren zu berücksichtigen sind, einschließlich mechanischer Eigenschaften, Kosten, Haltbarkeit, Gewicht, Bearbeitbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Oberflächenfinish. Diese Bearbeitung ist mit Hunderten von Metallmaterialien kompatibel, wobei Edelstahl und Aluminium die beliebtesten Materialien für kundenspezifische Teile und Prototypen sind. Worin unterscheidet sich die Bearbeitung von Aluminium von der Bearbeitung von Stahl? Welche mechanischen Eigenschaften haben beide Produkte? Wie hoch ist der Härtegrad des mit CNC bearbeiteten Materials? All dies besprechen wir unten.
Aluminium und Stahl - Überblick
Aluminium und Edelstahl sehen ähnlich aus und sind vielseitig einsetzbar, und Produkte aus diesen beiden Materialien finden sich überall um uns herum. Edelstahl wird in allem verwendet, von Küchenutensilien und Konsumgütern bis hin zum Bauwesen, medizinischen Geräten, Schiffen und vielem mehr. Aluminium ist leicht und wird weit verbreitet in Sportgeräten, Fahrrädern, Automobilen und Flugzeugen eingesetzt. Wie also unterscheidet man diese beiden beliebtesten Metalle? Was ist besser für Ihr CNC-Bearbeitungsprojekt, Edelstahl oder Aluminiumfräsen? Heute werden wir den Unterschied zwischen diesen beiden Metallen unter verschiedenen Aspekten analysieren, um Ihnen bei der Auswahl des geeigneteren Materials zu helfen.
Funktion der Materialien
Aluminium wird in Projekten für Unterhaltungselektronik aufgrund seiner feinen Textur und Vielseitigkeit bevorzugt. Produktionsländer ersetzen derzeit Stahl und Kunststoffe durch dieses Material. Beide Materialien werden zur Herstellung von Produkten verwendet. Wenn Sie ein Produkt für den langfristigen Verbrauch kaufen, wie Schmuck, müssen Sie irgendwann den Unterschied zwischen diesen Materialien verstehen. Wenn Sie noch nie ein Produkt aus bearbeitetem Aluminium oder Stahl gekauft haben, werden Sie wahrscheinlich zunächst den wichtigsten Unterschied nicht bemerken.
Edelstahl und Aluminium: Elementzusammensetzung und Legierungseigenschaften
Die elementare Zusammensetzung von Materialien ist für CNC-Bearbeitungsprojekte von entscheidender Bedeutung, da sie erheblichen Einfluss auf Härte, Korrosionsbeständigkeit, Langlebigkeit und Festigkeit haben kann. Rostfreier Stahl ist eine Eisenlegierung, die mindestens 10,5% Chrom enthält, und andere Elemente umfassen Aluminium, Silizium, Schwefel, Nickel, Selen, Molybdän, Stickstoff, Titan, Kupfer, Niob usw., was etwa 0,03% -1% ausmacht. Das Vorhandensein von Chrom bestimmt die hervorragenden Eigenschaften von rostfreiem Stahl in Bezug auf Hitzebeständigkeit und allgemeine Korrosionsbeständigkeit. Die in Aluminium enthaltenen Elemente sind: Aluminium, Silizium, Zink, Magnesium, Mangan, Kupfer, Eisen, Titan, Chrom, Zirkon usw.
Edelstahl und Aluminium: Korrosionsbeständigkeit
Da Edelstahl Chrom, Eisen, Nickel und andere Bestandteile enthält, bedeutet dies, dass Edelstahl eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aufweist. Chrom bildet auf der Oberfläche eine passive Schutzschicht, die eine Selbstheilungsfunktion hat. Aluminium hat eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, da es eine schützende Oxidschicht auf seiner Oberfläche hat, die Rost und andere Formen der Korrosion verhindert.
Edelstahl vs Aluminium: Leitfähigkeit
Kupfer wird als Leitfähigkeitsstandard verwendet. Dies liegt daran, dass es eine Leitfähigkeit von 100% hat. Wenn man Kupfer als Referenz für dieses Element verwendet, kann man darauf hinweisen, dass Aluminium 61% leitet und etwa 30% leichter ist als dieses. Die elektrische Leitfähigkeit von rostfreiem Stahl beträgt 3,5% der Leitfähigkeit von Kupfer, was ihn zu einem schlechten elektrischen Leiter macht. Aluminium ist das ideale Material, wenn elektrische Leitfähigkeit in einem CNC-Bearbeitungsprojekt Priorität hat. Tatsächlich ist Aluminium auch die erste Wahl für die Übertragung von elektrischer Energie und Hochspannungskabeln über große Entfernungen.
Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit ist ein grundlegender Faktor, der bei nicht standardmäßigen Prototypen von Teilen oder Kühler berücksichtigt wird. Aus diesem Grund ist Aluminium oft das ideale Material für Klimaanlagen oder Heizkörper. Es hat eine Wärmeleitfähigkeit von 1460 BTU-in/hr-ft²-°F (210 W/mK), was es besser macht als Edelstahl, aber es hat einen niedrigeren Schmelzpunkt und wird über 400 Grad Celsius weich. Edelstahl leitet auch Wärme, was ihn besser für den Einsatz bei hohen Temperaturen geeignet macht.
Schmelztemperaturen
Die Thermik des Materials ist sehr wichtig in CNC-Bearbeitungsprojekten. Die Teile arbeiten bei hohen Temperaturen und wenn sie diese kritische erreichen, ändern sie ihren Zustand von fest zu flüssig und verlieren ihre Funktion. Materialien mit niedrigeren Schmelztemperaturen eignen sich besser für Druckguss oder Extrusion. Die maximale Temperatur von Edelstahl variiert je nach Legierungselementen und liegt bei etwa 1230°C bis 1530°C. Die Zerspanung von Aluminium ist ein Prozess, bei dem das Produkt eine relativ niedrige Schmelztemperatur hat - etwa 660,37 ° C. Dies bedeutet, dass Edelstahl gegenüber Aluminium bevorzugt wird, wenn die Hitzebeständigkeit der Hauptfaktor ist, der bei einem CNC-Bearbeitungsprojekt berücksichtigt wird.
Härte des Materials
Die Härte eines Metalls bezieht sich auf die Untersuchung der Oberfläche des Metalls durch die Analyse von Spannungen, Verformungen, Vertiefungen und Kratzern. Die Brinell-Skala wird oft als Indikator für die Härte eines Materials verwendet. Die Härte von rostfreiem Stahl variiert je nach Legierungselementen. Der Durchschnitt auf der Brinell-Skala liegt zwischen 80 und 600, was darauf hinweist, dass rostfreier Stahl eine hohe Härte hat und schwer zu formen ist. Auf dieser Skala wird Aluminium mit etwa 15H angegeben, was bedeutet, dass es relativ weich ist. Rostfreier Stahl ist die ideale Wahl, wenn Härte der Hauptfaktor in einem CNC-Bearbeitungsprojekt ist.
Edelstahl gegen Aluminium: Gewicht
Aluminium hat eine Dichte von etwa 2,7 g/cm3, während Edelstahl 8,0 g/cm3 hat. Das gleiche Volumen an Edelstahl ist etwa dreimal schwerer als Aluminium, daher ist Aluminium ein deutlich leichteres Material als Edelstahl. Leichtes Aluminium wird weit verbreitet in Flugzeugen, Schiffen, im Bauwesen und in anderen Anwendungsbereichen eingesetzt.
Edelstahl vs Aluminium: Haltbarkeit
Sowohl Edelstahl als auch Aluminium bieten hervorragende Haltbarkeit, jedoch übertrifft das erstgenannte Material seinen Konkurrenten deutlich. Aus diesem Grund wird Edelstahl oft für die Herstellung von Teilen für Personen- und Lastkraftwagen verwendet. Es ist ideal, wenn Haltbarkeit das Hauptanliegen in einem CNC-Bearbeitungsprojekt ist.
Zerspanbarkeit - Edelstahl oder Aluminium?
Die Zerspanbarkeit eines Materials bezieht sich auf die Leichtigkeit, mit der kundenspezifische Teile oder Prototypen durch Fräsen, CNC-Drehen oder Stanzen hergestellt werden können. Sowohl Edelstahl als auch Aluminium sind leichter mit CNC zu bearbeiten. Aluminium ist weicher und weniger hart, daher ist auch die CNC-Bearbeitung von Aluminium relativ kostengünstig. Vergleicht man diese beiden Materialarten, ist Edelstahl in der CNC-Bearbeitung etwa dreimal härter als Aluminium, daher ist Aluminium besser, wenn die Zerspanbarkeit der Hauptfaktor in einem CNC-Bearbeitungsprojekt ist.
Edelstahl und Aluminium im ästhetischen Aspekt
Aluminium ist weicher, hat einen niedrigeren Schmelzpunkt und lässt sich leichter formen als Edelstahl. Stahl ist stark, verzieht sich nicht und verformt sich nicht unter Stress, aber Aluminium ist immer noch die beste Wahl, wenn Verformbarkeit das Hauptproblem in Ihrem Projekt ist.
Edelstahl und Aluminium - Aspekt der Schweißbarkeit
Sowohl Edelstahl als auch Aluminium gelten als leicht zu schweißen, aber Aluminium erfordert mehr Wissen und Fähigkeiten und beim Schweißen muss mehr Vorsicht angewendet werden, um Risse zu vermeiden.
Edelstahl und Aluminium - Dehngrenzen
Die Streckgrenze ist die Spannung, bei der das Material beginnt, sich dauerhaft zu verformen. Bei Edelstahl variiert sie von 25 MPa bis 2500 MPa, abhängig von den Legierungselementen. Die Streckgrenze von Aluminiumlegierungen variiert von 7 MPa bis 11 MPa. Daher ist sie bei Edelstahl deutlich höher als bei Aluminium.
Zugfestigkeit
Die Zugfestigkeit von rostfreiem Stahl beträgt 34,5 - 3100 MPa, während Aluminium 90 MPa beträgt, und für einige Aluminiumlegierungen, die einer Wärmebehandlung unterzogen wurden, wie Aluminium 7075, kann die Zugfestigkeit auf über 690 MPa erhöht werden. Es ist zu beachten, dass der Bereich in dieser Kategorie für rostfreien Stahl höher ist als für Aluminium. Dies bedeutet, dass die Aluminiumfräsung bei geringerer Dehnung durchgeführt wird.
Scherfestigkeit
Die Scherfestigkeit bezieht sich auf die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen Scherbelastungen. Für Edelstahl liegt sie zwischen 74,5 und 597 MPa und für Aluminium zwischen 85 und 435 MPa. Daher ist Edelstahl aufgrund seiner höheren Scherfestigkeit das bevorzugte Material gegenüber Aluminium.
Produktionskosten
Edelstahl und Aluminium zeigen aufgrund verschiedener Legierungselemente unterschiedliche Eigenschaften, einschließlich vieler Typen wie martensitischer Edelstahl, ferritischer Edelstahl, Duplex-Edelstahl, austenitischer Edelstahl, Hammerhärtung usw. Im Allgemeinen sind die CNC-Bearbeitungskosten für Edelstahl höher als für Aluminium.
Zusammenfassung
Aluminium und Stahl werden oft miteinander verwechselt. Dies führt dazu, dass Menschen glauben, dass das eine Material besser ist als das andere, obwohl es sich um sehr unterschiedliche Produkte handelt. Bearbeitetes Aluminium ist eine natürliche Form von Aluminium, die für den Einsatz in Flugzeugen und Raumschiffen entwickelt wurde. Es ist deutlich stärker und leichter als herkömmliches Aluminium. Die häufigsten Anwendungen dieses Materials umfassen die Herstellung von Teilen für die Unterhaltungselektronik, einschließlich Computergehäusen und Teilen von Raumschiffen. Während einige bearbeitetes Aluminium als Fortschritt in der Stahlindustrie betrachten, unterscheiden sich beide Materialien erheblich in ihren Eigenschaften. Edelstahl ist schwerer, haltbarer, aber schwieriger zu bearbeiten. Beide Produkte sind großartig, aber jeder sollte aufgrund seiner individuellen Eigenschaften für die Ausführung eines bestimmten Auftrags verwendet werden. Bei der Arbeit mit Edelstahl, Kupferbearbeitung oder Edelstahl ist es auch wichtig, eine ordnungsgemäße Spanabfuhr und einen akzeptablen hohen linearen Ausdehnungskoeffizienten zu gewährleisten. Unser Unternehmen bietet Fräsdienstleistungen an, die beim Maschinenbau oder der Aluminiumbearbeitung hilfreich sind.