CNC bearbejdning er den mest almindelige fremstillingsproces i fremstillingsindustrien og er yderst kompatibel med en række metalmaterialer. Blandt metalmaterialer er rustfrit stål og titanium de to mest almindeligt anvendte materialer ved CNC-bearbejdning af specialdele eller prototyper. Disse to metalmaterialer med et lignende udseende er meget alsidige. Rundt omkring os finder vi CNC rustfrit stål og titanium dele i mange forskellige applikationer.
Og anvendelsesoverlapning mellem de to er almindelig: inden for det medicinske område, for eksempel, har rustfrit stål altid domineret. Det var først i 1980'erne, at titanium gradvist begyndte at erstatte rustfrit stål på grund af dets højere biokompatibilitet og styrke-til-vægt-forhold. CNC rustfrit stål og titanium dele er meget udbredt i rumfartsindustrien, fra jetmotorer til cockpits til landingsstel. Både rustfrit stål og titanium er slagfaste, holdbare og meget modstandsdygtige over for korrosion. I denne artikel vil vi give en dybdegående analyse af forskellene mellem rustfrit stål og titanium i CNC-bearbejdningsprocessen fra forskellige perspektiver for at guide udvælgelsen af det bedste materiale til dit næste CNC-projekt.
Rustfrit stål er en legering af stål og kulstof, der indeholder mindst 10.5 vægtprocent chrom og maksimalt 1.2 vægtprocent kulstof. Korrosionsbestandigheden og de mekaniske egenskaber af rustfrit stål kan forbedres yderligere ved at tilføje andre elementer såsom nikkel, molybdæn, titanium, niobium og mangan. Rustfrit stål er stål blandet med et eller flere elementer for at ændre dets egenskaber. Når rustfrit stål kommer i kontakt med luft, fugt eller vand, dannes en tynd, uigennemtrængelig oxidfilm på overfladen. Dette passiverede oxidlag beskytter dens overflade og har unikke selvhelbredende egenskaber.
5 typer rustfrit stål
Rustfrit stål kan opdeles i fem forskellige typer. Disse omfatter:
- Ferritisk rustfrit stål
- Austenitisk rustfrit stål
- Martensitisk rustfrit stål
- Duplex Rustfrit Stål
- PH rustfrit stål
Ferritisk rustfrit stål
Ferritisk rustfrit stål indeholder ca. 10.5% til 30% krom, har mindre kulstof (C<0.08%) og indeholder ingen nikkel. Ferritisk rustfrit stål har en overvejende ferritisk mikrostruktur ved alle temperaturer og kan ikke hærdes ved varmebehandling og bratkøling. Selvom nogle ferritiske kvaliteter indeholder op til 4.00% molybdæn, er chrom den primære metallegeringskomponent. Derudover har de relativt lav styrke ved høje temperaturer. Den største fordel ved ferritisk stål er dets evne til at modstå spændingskorrosionsrevner. Denne egenskab gør dem til et attraktivt alternativ til austenitisk rustfrit stål i applikationer, hvor SCC forekommer i kloridmiljøer. Nogle kvaliteter af ferritisk rustfrit stål, såsom 430 rustfrit stål, har stærk korrosionsbestandighed og høj varmebestandighed.
430 rustfrit stål
430 rustfrit stål har fremragende korrosionsbestandighed, højere termisk ledningsevne, lavere termisk udvidelseskoefficient og bedre termisk træthedsbestandighed end austenitisk rustfrit stål. Den indeholder det stabiliserende element titanium, så svejsningen har stærke mekaniske egenskaber. 430 rustfrit stål bruges ofte i arkitektonisk udsmykning, brændstofbrænderkomponenter, husholdningsapparater og husholdningsapparater.
430F er en forbedret version af 430 rustfrit stål, der forbedrer skæreydelsen. Det bruges hovedsageligt til fremstilling af automatiserede drejebænke, bolte og møtrikker. 430LX er en legering, der tilføjer Ti eller Nb til 430 stål for at reducere kulstofindholdet og forbedre bearbejdnings- og svejseegenskaber. Det bruges hovedsageligt til fremstilling af varmtvandsbeholdere, varmtvandsforsyningssystemer, sanitetsartikler, husholdningsapparater, holdbare apparater, cykelsvinghjul osv.
Austenitisk rustfrit stål
Austenitisk rustfrit stål varierer i Cr-indhold fra 16% til 25% og kan også indeholde nitrogen, som begge hjælper med at forbedre deres korrosionsbestandighed. Austenitisk rustfrit stål har den mest korrosionsbestandighed af alle rustfrit stål, samt fremragende lavtemperaturegenskaber og højtemperaturstyrke. Austenitisk rustfrit stål Elementerne nikkel, mangan og nitrogen bestemmer austenitisk rustfrit ståls ikke-magnetiske fladecentrerede kubiske (fcc) mikrostruktur og dets lette svejsning.
Austenitisk rustfrit stål kan ikke hærdes ved varmebehandling, men det kan hærdes til høje styrkeniveauer på andre måder, mens det bibeholder god duktilitet og sejhed. De mest kendte austenitiske rustfrit stålkvaliteter er 304 rustfrit stål og 316 rustfrit stål. De har fremragende modstandsdygtighed over for forskellige miljøforhold og en bred vifte af ætsende medier.
304 rustfrit stål
Blandt austenitiske rustfrit stål er 304 rustfrit stål meget brugt. Dets vigtigste kemiske grundstof er jern, men det har et højt nikkelindhold (8% til 10.5% efter vægt) og et højt chromindhold (18% til 20% efter vægt), og det indeholder også andre legeringskomponenter såsom mangan, silicium og kulstof. På grund af sit høje indhold af krom og nikkel har 304 rustfrit stål en god korrosionsbestandighed. Almindelige anvendelser for 304 rustfrit stål omfatter køleskabe og opvaskemaskiner, kommercielt fødevareforarbejdningsudstyr, fastgørelseselementer, rør, varmevekslere og mere.
316 rustfrit stål
316 rustfrit stål ligner 304. Det indeholder for det meste jern og høje koncentrationer af krom og nikkel. Den indeholder også silicium, mangan og kulstof. Den kemiske sammensætning af 304 og 316 rustfrit stål er forskellig, hvor 316 indeholder 2 til 3 % molybdæn (efter vægt), mens molybdænindholdet i 304 er ubetydeligt. Grade 316 har højere korrosionsbestandighed på grund af dens højere andel af molybdæn. Når det kommer til austenitisk rustfrit stål til marine applikationer, betragtes 316 rustfrit stål ofte som et af de bedste valg. 316 rustfrit stål er også almindeligt anvendt i kemisk behandlings- og lagerudstyr, raffinaderier, medicinsk udstyr og marine miljøer, især dem, der indeholder chlorider.
Martensitisk rustfrit stål
Martensitisk rustfrit stål ligner ferritisk stål ved, at det indeholder 12% til 14% chrom og 0.2% til 1% molybdæn, men dets kulstofindhold er så højt som 1% og indeholder normalt ikke nikkel. Fordi martensitisk rustfrit stål indeholder mere kulstof, som kulstof og lavlegeret stål, kan det bratkøles og hærdes for at øge dets hårdhed. Martensitisk rustfrit stål har moderat korrosionsbestandighed og er stærkt og let skørt. I modsætning til austenitisk rustfrit stål er martensitisk rustfrit stål magnetisk og kan testes ikke-destruktivt ved hjælp af magnetiske partikeltestmetoder. Typiske produkter af martensitisk rustfrit stål omfatter bordservice og medicinske kirurgiske instrumenter.
Duplex rustfrit stål
Som navnet antyder, er duplex rustfrit stål en blanding af de to mest almindelige rustfri ståltyper. De har en blandet mikrostruktur af austenit og ferrit, hvilket resulterer i en 50/50 blanding, hvorimod forholdet i kommercielle duplex rustfri stållegeringer kan være 40/60. Korrosionsbestandigheden af duplex rustfrit stål svarer nogenlunde til den for austenitiske rustfrie stål. Ikke desto mindre er deres modstandsdygtighed over for spændingskorrosion (især chloridspændingskorrosion), trækstyrke og flydespænding (ca. det dobbelte af austenitisk rustfrit stål) generelt højere. Kulstofindholdet i duplex rustfrit stål er normalt mindre end 0.03%. Deres chromindhold varierer fra 21.00% til 26.00%, og deres nikkelindhold varierer fra 3.50 til 8.00%. Duplex rustfrit stål kan indeholde molybdæn (op til 4.50%). Duplex rustfrit stål har generelt sejhed og duktilitet mellem dem af austenitisk og ferritisk stål.
Baseret på deres korrosionsbestandighed opdeles dupleksstål i: standard dupleksstål, superdupleksstål og forenklet dupleksstål. Super duplex stål giver højere styrke og modstandsdygtighed over for alle typer korrosion sammenlignet med konventionelle austenitiske stål. Super duplex stål bruges ofte i marine, petrokemiske anlæg, naturgas, afsaltningsanlæg, varmevekslere og papirfremstilling.
PH rustfrit stål
PH rustfrit stål (udfældningshærdet rustfrit stål) indeholder omkring 17 % krom og 4 % nikkel, hvilket er en optimal kombination af martensitiske og austenitiske egenskaber. PH rustfrit stål er kendt for deres evne til at blive varmebehandlet for at udvikle høj styrke (svarende til martensitisk rustfrit stål) og har også korrosionsbestandigheden af austenitisk rustfrit stål. Disse legeringer bevarer deres styrke og korrosionsbestandighed selv ved høje temperaturer, hvilket gør dem ideelle til brug i rumfartssektoren.
Udfældningshærdet rustfrit stål har højere trækstyrker på grund af udfældningshærdning af en martensit- eller austenitmatrix forårsaget af varmebehandlingsteknikker. Udfældningshærdende rustfrit stål hærdes ved tilsætning af et eller flere elementer: kobber, aluminium, titanium, niobium og molybdæn. PH rustfrit stål er generelt det bedste valg til høj styrke, sejhed og korrosionsbestandighed af alle tilgængelige rustfri stålkvaliteter.
Hvad er titanium?
Titanium er et sølvskinnende, skinnende metal med en densitet på 4.506 g/cm3 og et smeltepunkt på 1,668°C. Titaniums to mest fremragende egenskaber er korrosionsbestandighed og dets højeste styrke-til-vægt-forhold. Titanium er 30 % stærkere end stål, men næsten 43 % lettere og 60 % tungere end aluminium, men dobbelt så stærkt. Titanium har en lav termisk udvidelseskoefficient og høj hårdhed. Selvom titanium ikke er så hårdt som nogle varmebehandlede stål, er det ikke-magnetisk, udviser ikke en duktilt-til-skørt overgang, har god biokompatibilitet og er en dårlig leder af varme og elektricitet. Men titanium absorberer hurtigt ilt og nitrogen ved temperaturer over 500°C, hvilket fører til potentielle skørhedsproblemer. Titanium er vigtigt i flere højtydende applikationer, herunder rumfart, bilindustrien, medicin, robotteknologi, luksus marineudstyr og industrimaskiner.
Typiske kvaliteter af titanium
#1 klasse 1
Grade 1 titanium er den første af fire kommercielt rene titanium kvaliteter. Det er den mest fleksible og duktile kvalitet af rent titanium. Grade 1 titanium tilbyder maksimal formbarhed, bedste korrosionsbestandighed og højeste slagstyrke. På grund af disse fremragende egenskaber er klasse 1 titaniumplade og -rør det foretrukne materiale til enhver applikation, der kræver nem formning. Her er nogle eksempler:
- Kemisk Processing
- Afsaltning
- arkitektur
- Medicinsk industri
- Marine industri
- Autodele
- Luftfartøjets struktur
#2 klasse 2
Grade 2 titanium er kendt som "arbejdshesten" af kommercielt rent titanium og har mange egenskaber, der ligner grad 1 titanium, men er betydeligt stærkere. Begge har samme korrosionsbestandighed. Grade 2 titanium tilbyder fremragende svejsbarhed, styrke, duktilitet og formbarhed. Derfor er klasse 2 titanium stænger og plader det første valg til en række anvendelser:
- arkitektur
- Medicinsk industri
- Marine industri
- Afskærmning til udstødningsrør
- Flyhud
- Kemisk Processing
- Chlorat produktionslinje
#3 klasse 3
Grade 3 titanium er det mindst almindeligt anvendte af kommercielt rene titanium kvaliteter, men det gør det ikke mindre værdifuldt. Grad 3 er stærkere end grad 1 og 2, har lignende duktilitet, men lidt mindre formbarhed, men har højere mekaniske egenskaber. Niveau 3 bruges til applikationer, der kræver moderat styrke og betydelig korrosionsbestandighed. Her er nogle eksempler:
- Luftfartsstrukturer
- Kemisk behandling
- Medicinsk industri
- Marine industri
#4 klasse 4
Grade 4 titanium er den stærkeste af de fire kommercielt rene titanium kvaliteter og er kendt for sin høje korrosionsbestandighed, formbarhed og svejsbarhed. Selvom Grade 4 titanium traditionelt er blevet brugt i følgende industrielle applikationer, er det for nylig ofte brugt i medicinsk udstyr. Det er nødvendigt i applikationer, der kræver høj styrke:
- Airframe dele
- Kryogen beholder
- Varmeveksler
- CPI enhed
- Kondensatorrør
- Kirurgisk udstyr
Titaniumlegering
Titaniumlegeringer har fremragende mekaniske egenskaber og CNC-bearbejdningsegenskaber, såsom høj styrke-til-densitet-forhold, høj korrosionsbestandighed, høj modstandsdygtighed over for udmattelsesrevner, modstandsdygtighed over for moderat høje temperaturer uden krybning osv., og er meget udbredt som strukturelle materialer i rumfartsindustrien. Supersoniske fly og rumfartøjer samt ikke-rumfartssegmenter såsom militær, biler og sportsartikler. Fordi titanlegeringer er biokompatible, ikke-toksiske og ikke afvises af kroppen, er de også populære i medicinske applikationer, herunder kirurgiske instrumenter og implantater såsom ledudskiftninger, som kan vare op til 20 år.
Typisk titanlegering
#1 klasse 7
Grade 7 titanium er mekanisk og fysisk identisk med grad 2 og indeholder det interstitielle element palladium. Grade 7 titanlegering er den mest korrosionsbestandige af alle titanlegeringer og har god svejsbarhed, bearbejdelighed og korrosionsbestandighed. Niveau 7 bruges ofte til at fremstille dele til kemiske produktionslinjer.
#2 klasse 11
Grade 11 titanium ligner grad 1 med spormængder af palladium tilsat for at forbedre korrosionsbestandigheden. Denne korrosionsbestandighed er vigtig for at forhindre sprækkeerosion og reducere syreniveauer i kloridmiljøer. Grad 11 titaniums egenskaber omfatter også høj duktilitet, koldformbarhed, pålidelig styrke, slagfasthed og svejsbarhed. Denne legering er velegnet til de samme titaniumapplikationer som Grade 1, især hvor korrosion er et problem, såsom:
- Kemisk produktion
- Chloratfremstilling
- Afsaltning
- Anvendelser i havet
#3 klasse 12
Den fremragende svejsbarhed af grad 12 titanium gør det til en fremragende titanlegering. Det er en langtidsholdbar legering med høj styrke ved høje temperaturer. Grade 12 titanium har de samme egenskaber som 300-serien rustfrit stål. Denne legering kan fremstilles varm eller kold ved hjælp af kantpresser, hydrauliske presser, træk- eller faldvægtmetoder. Fordi det kan støbes i en række forskellige former, har det værdi i en bred vifte af applikationer. Korrosionsbestandigheden af grad 12 titanium er vigtig for udstyrsproducenter, hvor sprækkekorrosion er et problem. Grade 12 er velegnet til følgende industrier og applikationer:
- Varmeveksler og hus
- Hydrometallurgiske applikationer
- Højtemperatur kemisk fremstilling
- Marine- og flykomponenter
Rustfrit stål vs. Titanium: Hvad er forskellen?
Titan og rustfrit stål er meget udbredt i en række forbruger- og industrielle anvendelser. Hvad er forskellen mellem rustfrit stål og titanium? Titanium og rustfrit stål har unikke egenskaber, der gør dem forskellige fra hinanden. Vi vil sammenligne titanium og rustfrit stål ved hjælp af forskellige egenskaber for lettere forståelse.
#1 Elementær sammensætning
Titan og rustfrit stål har forskellige grundstofsammensætninger. Generelt bruger kommercielt rent titan titanium som hovedelementet og indeholder også nitrogen, brint, oxygen, kulstof, jern, nikkel og andre grundstoffer med et indhold på 0.013% til 0.5%. Titanium kan kombineres med andre metaller for at danne stærkere titanlegeringer, der er meget korrosionsbestandige, men alligevel lette. Rustfrit stål er på den anden side sammensat af en række forskellige elementer, og stål er kun korrosionsbestandigt, når Cr-indholdet når en vis værdi, så det indeholder mindst 10.5 % krom og yderligere elementer, med andre legeringskomponenter lige fra 0.03 % til mere end 1.00 %. Chromindholdet i rustfrit stål hjælper med at forhindre korrosion og giver varmebestandighed. Andre grundstoffer er aluminium, silicium, svovl, nikkel, selen, molybdæn, nitrogen, titanium, kobber og niobium.
#2 Tæthed
Densiteten af titaniummetal er 4.51 g/cm3, og densiteten af rustfrit stål er 7.70-7.90 g/cm3. Titanium er meget lettere end rustfrit stål, hvilket gør det ideelt til applikationer, hvor vægt er en primær overvejelse. Derudover har titanium et højere styrke-til-vægt-forhold end rustfrit stål, hvilket betyder, at det kan bære mere vægt, mens det stadig er let.
#3 Smeltepunkt
Smeltepunktet for titanium er 3,027°C. Smeltepunktet for rustfrit stål er 1,416-1,537°C. Titanium har et meget højere smeltepunkt end rustfrit stål, hvilket gør det velegnet til applikationer, der kræver ekstreme temperaturer. Fordi titanlegeringer kan modstå høje temperaturer bedre end rustfrit stål, er de desuden velegnede til rumfart og bilindustrien.
#4 Hårdhed
Et materiales hårdhed refererer til dets reaktion på ætsning, deformation, ridser eller buler på overfladen. Brinell hårdhedstesten bruges af producenter og forbrugere af højstyrkematerialer.
Mens Brinell-hårdheden af rustfrit stål varierer meget afhængigt af legeringssammensætning og varmebehandling, er den generelt hårdere end titanium. Titanium kan derimod hurtigt deformeres, når det er indrykket eller ridset. For at undgå dette udvikler titanium et oxidlag kaldet et titaniumoxidlag, som skaber en ekstrem hård overflade, der kan modstå maksimalt gennemtrængende tryk. Rustfrit stål har typisk en Brinell-hårdhed i intervallet 180-400, mens titanium har en Brinell-hårdhed i intervallet 100-200.
#5 Korrosionsbestandighed
Korrosionsbestandigheden af titanlegering er meget bedre end for rustfrit stål, og den er meget udbredt i fugtig atmosfære og havvandsmedier; det har stærk modstand mod grubetæring, syrekorrosion og spændingskorrosion; den har fremragende modstandsdygtighed over for alkali, klorid, klor, salpetersyre, svovlsyre osv. korrosionsbestandighed. Imidlertid har titanium dårlig korrosionsbestandighed over for reducerende oxygen- og kromsaltmedier.
Rustfrit stål kan dog stadig blive meget modstandsdygtigt over for korrosion på grund af tilstedeværelsen af krom. Denne legering forbedrer ikke kun metallets korrosionsbestandighed, men gør det også mere holdbart.
#6 Holdbarhed
Et materiales evne til at fortsætte med at fungere uden unødig reparation eller vedligeholdelse i dets halveringstid er en indikator for et materiales holdbarhed. Både titanium og rustfrit stål er holdbare på grund af deres overlegne egenskaber. Titanium er cirka 3 til 4 gange stærkere end rustfrit stål.
#7 Elasticitet
Elasticitet er et mål for et materiales fleksibilitet. Det betyder, at den vurderer, hvor let et materiale kan bøjes eller vrides uden at deformeres. Den normale elasticitet af rustfrit stål er 200 GPa, mens den normale elasticitet af titanium er 115 GPa. Da de fleste legeringer er mere elastiske, overgår rustfrit stål ofte titanium i denne henseende. Ligeledes gør større fleksibilitet det lettere at CNC fræse rustfrit stål og fremstille forskellige dele. Dette er en vigtig indikator, fordi den direkte påvirker omkostningerne til CNC-bearbejdning.
#8 Trækstyrke
Den ultimative trækstyrke af et materiale er den maksimale værdi på den tekniske spændings-belastningskurve. Dette er den maksimale belastning, som et materiale i spænding kan modstå. Det meste af tiden forkortes ultimativ trækstyrke som trækstyrke eller "ultimativ". Rustfrit stål har en højere ultimativ trækstyrke end titanium.
Det vigtige at huske her er, at mens rustfrit stål har større samlet styrke, er titanium stærkere pr. masseenhed. Derfor, hvis den samlede styrke er den primære drivkraft for applikationsvalg, er rustfrit stål ofte det bedste valg. Hvis vægten er vigtigst, kan titanium være et bedre valg.
#9 Udbyttestyrke
Et materiales flydespænding eller flydespænding er den spænding, hvorved det deformeres. Flydegrænsen for 304L rustfrit stål er 210 MPa, mens flydegrænsen for Ti-6AI-4V (titanium grade) er 1100 MPa. Som du kan se på forskellen i elasticitet, er titanium sværere at lave, men er stærkere pr. masseenhed. Derudover er titanium biokompatibelt, mens rustfrit stål ikke er fuldt biokompatibelt. På grund af dette er titanium et glimrende valg til en lang række medicinske anvendelser.
#10 vægt
En væsentlig forskel mellem titanium og rustfrit stål er deres vægt. Titanium har et højt styrke-til-vægt-forhold, hvilket gør det muligt at give nogenlunde samme styrkeniveauer som rustfrit stål, mens det kun vejer 40 % så meget. Derfor er titanium kritisk til applikationer, der kræver minimal vægt og maksimal styrke. Det er derfor titanium er nyttigt i flykomponenter og andre vægtfølsomme applikationer. Stål, på den anden side, bruges til at lave bilrammer og andre genstande, men det er ofte svært at gøre genstande lettere.
#11 Pris
Prismæssigt er titanium dyrere end rustfrit stål. Som følge heraf bliver det dyrere for visse industrier, der kræver store mængder titanium, såsom rumfart. Hvis omkostningerne er en vigtig faktor, kan rustfrit stål være bedre end titanium, hvis begge er gode nok.
Rustfrit stål er en overkommelig mulighed. Da der ikke er mangel på jern eller kulstof på Jorden, er det nemmere at lave. Derudover har rustfrit stål ikke komplekse CNC-bearbejdningskrav. Priserne på rustfrit stål varierer derimod meget på grund af de mange muligheder. Kulstof- og jernlegeringer er de laveste omkostninger. De rustfrie stål fremstillet af krom, zink eller titanium vil være dyrere.
#12 Bearbejdelighed
Titanium er vanskeligere at CNC-bearbejdning end rustfrit stål, hvilket kræver specialiserede skæreværktøjer og kølevæske for at forhindre slid på titanium-emnet. Rustfrit stål er på den anden side lettere at CNC-bearbejde med standard højhastighedsstål (HSS) eller hårdmetalværktøj. Samlet set har rustfrit stål mange fordele i forhold til titanium, når det kommer til CNC-bearbejdelighed.
#13 Plasticitet
Titanium er relativt mindre formbart, mens rustfrit stål kan gøres mere duktilt ved at tilføje forskellige legeringer. Derfor er rustfrit stål generelt nemmere at bearbejde til den ønskede form end titanium.
# 14 Svejsning
Titaniumlegeringer kan svejses ved hjælp af gaswolframbuesvejsning (GTAW) eller plasmabuesvejsning (PAW). Rustfrit stål er på den anden side mere almindeligt forbundet via MIG- og TIG-svejsemetoder. Titanium er svært at svejse og kræver en dygtig svejser og specialværktøj, mens rustfrit stål er lettere at svejse. Begge metaller kræver regelmæssig eftersvejsning og vedligeholdelse for at holde dem i god stand og forhindre korrosion.
#15 Termisk ledningsevne
Den termiske ledningsevne af titanium er λ=15.24W/(mK), hvilket er omkring 1/4 af nikkel, 1/5 af jern og 1/14 af aluminium. Den termiske ledningsevne af forskellige titanlegeringer er omkring 50% lavere end titaniums.
Den termiske ledningsevne af rustfrit stål varierer fra 20-60 W/(mK). Generelt har rustfrit stål en højere termisk ledningsevne end titanium, hvilket gør det bedre egnet til applikationer, der kræver varmeoverførsel eller hurtig afkøling.
#16 Ledningsevne
Titanium har en ledningsevne på 18MS/m, rustfrit stål har et ledningsevneområde på 10-50MS/m, og kobber har en ledningsevne på 100-400MS/m. Samlet set er kobber meget mere ledende end titanium eller rustfrit stål, hvilket gør det bedre egnet til applikationer, der kræver høj ledningsevne. Imidlertid er titanium meget lettere end kobber og rustfrit stål og foretrækkes til visse anvendelser på grund af dets vægtfordel.
#17 Anvendelsesområder
Anvendelsen af rustfrit stål og titanium varierer meget. Rustfrit stål er ideelt egnet til byggeri, papir-, papirmasse- og biomassekonvertering, kemisk og petrokemisk forarbejdning, mad og drikkevarer, energi, skydevåben, bilindustrien, medicinsk industri og 3D-print. Titanium er på den anden side velegnet til rumfart, forbrugerapplikationer, smykker, medicinsk industri og opbevaring af atomaffald.
Sammenligningstabel over forskelle mellem titanium og rustfrit stål
Titanium og rustfrit stål har unikke og bemærkelsesværdige kvaliteter, der adskiller dem fra hinanden. For at hjælpe med at tydeliggøre denne sammenligning har vi opstillet forskellene mellem de to til din reference.
Ejendom | Titanium | Rustfrit stål | Konklusion |
Holdbarhed | Det er et lettere og mere korrosionsbestandigt metal og også mere modstandsdygtigt over for høje temperaturer og termiske stød end rustfrit stål | Den er mere modstandsdygtig over for ridser og buler end titanium og er lettere at vedligeholde på grund af dens ikke-porøse overflade | Både titanium og rustfrit stål er meget holdbare metaller, valget mellem dem op til den specifikke anvendelse |
Omkostning | Det har tendens til at være dyrere end rustfrit stål på grund af dets højere forarbejdnings- og produktionsomkostninger | Det er generelt en omkostningsbesparende løsning, der er meget udbredt i fremstillingsindustrien | Titanium er ideel til vigtige applikationer såsom medicin og rumfart, rustfrit stål foretrækkes, når budget er forudsætningen |
Hårdhed | Det danner et hårdt oxidlag, der modstår de fleste kræfter med et højt styrke-til-vægt-forhold | Dens hårdhed afhænger af legeringssammensætningen og den anvendte fremstillingsproces | Både titanium og rustfrit stål er stærke og holdbare metaller, der bruges til barske miljøer |
Vægt | Dens massefylde er cirka 4.51 g/cm³ | Dens massefylde er omkring 7.9 g/cm³ | Titanium er omkring 40 % lettere end stål med samme volumen |
Korrosionsbestandighed | Det er kendt for sin fremragende korrosionsbestandighed i en lang række naturlige og kunstige miljøer på grund af dannelsen af et oxidlag | Den har moderat korrosionsbestandighed på grund af dens chromindhold, som danner en passiv film | Rustfrit stål er mere modtageligt for korrosion end titanium i visse miljøer og forhold |
Elektrisk ledningsevne | Dens elektriske ledningsevne er omkring 3.1 x 10^6 siemens/meter | Interval fra 1.45 x 10^6 til 2.5 x 10^6 siemens/meter afhængigt af den specifikke kvalitet af rustfrit stål | Rustfrit stål er generelt en bedre leder af elektricitet end titanium |
Varmeledningsevne | Dens varmeledningsevne er omkring 22 W/(m*K) | Varierer afhængigt af dets sammensætning og kan variere fra 14.4 W/(m*K) til 72 W/(m*K) for austenitisk rustfrit stål | Generelt har rustfrit stål en lavere varmeledningsevne sammenlignet med titanium på grund af dets større modstand mod varmeoverførsel |
Smeltepunkt | Det har et smeltepunkt på 1,668°C (3034°F) | Det har typisk et smeltepunkt på 1,400-1,500 °C (2,552-2,732 °F) | Titanium har et højere smeltepunkt sammenlignet med rustfrit stål |
bearbejdelighed | Den er svær at bearbejde, da dens elasticitetsmodul er lav, hvilket indikerer, at den let bøjer og deformeres | Den har et højere elasticitetsmodul og en lavere tendens til at klæbe til skærende værktøjer, hvilket gør det lettere at bearbejde | Generelt kan rustfrit stål være lettere at bearbejde end titanium på grund af dets lavere styrke og hårdhed |
Formbarhed | Det har en lavere formbarhed end rustfrit stål på grund af dets lavere duktilitet og arbejdshærdningstendens | Det er et duktilt og formbart metal, så det nemt kan formes til forskellige former uden at gå i stykker eller revne | Normalt er rustfrit stål lettere at arbejde med og har bedre formbarhed end titanium |
Svejsbarhed | Det har et højt smeltepunkt og høj reaktivitet over for ilt, hvilket kan gøre det svært at svejse | Det har lavere reaktivitet over for ilt, og dets svejsbarhed afhænger af den anvendte specifikke legering | Samlet set er svejsbarheden af titanium mere udfordrende end for rustfrit stål |
Udbyttestyrke | Det betragtes som et af de stærkeste metaller pr. masseenhed, da det udviser samme styrke som rustfrit stål ved halvdelen af densiteten | Afhængigt af legeringselementerne varierer flydespændingen af rustfrit stål fra 25 MPa til 2500 MPa | Rustfrit stål er et bedre valg til projekter, der kræver samlet styrke, mens titanium foretrækkes, når styrke pr. masseenhed er nødvendig |
Trækstyrke | Kommercielt rent titanium har en trækstyrke fra 240-410 MPa (megapascal), mens nogle højstyrkelegeringer kan have en trækstyrke på op til 1,400 MPa | Trækstyrken af rustfrit stål varierer typisk fra 515-827 MPa afhængigt af typen og typen af rustfrit stål | Trækstyrken af rustfrit stål er generelt højere end titaniums |
Forskydningsstyrke | Forskydningsstyrken af titanium varierer fra omkring 300 til 580 MPa (43,500 til 84,000 psi) | Den typiske forskydningsstyrke for rustfrit stål varierer fra 400 til 800 MPa (58,000 til 116,000 psi) | Rustfrit stål er højere end titanium i modstand mod forskydningsbelastning |
Udseende/farve | Titanium er en sølvgrå farve i sin naturlige tilstand | Rustfrit stål har en mere sølv-lignende eller grålig-hvid nuance | Rustfrit stål vil stadig have en metallignende glans efter at være blevet belagt eller færdigbehandlet, hvorimod titaniums naturlige farve altid vil være synlig |
Applikationer | Høj styrke-til-vægt-forhold | Meget alsidig | Titanium: Luftfart, industri, arkitektonisk, forbrug, smykker, medicinsk industri, opbevaring af nukleart affald; |
Titanium vs. rustfrit stål – fordele og ulemper
Både rustfrit stål og titanium har unikke egenskaber, der gør en bedre egnet til dine specifikke behov. At forstå fordele og ulemper ved begge metaller vil hjælpe dig med at træffe din beslutning. Her er deres fordele og ulemper.
Fordele ved rustfrit stål
- Billig og let tilgængelig.
- Høj styrke og holdbarhed.
- Fremragende korrosionsbestandighed.
- Fremragende mekaniske egenskaber.
- Bæredygtighed og miljøbeskyttelse.
- Høj styrke og fremragende holdbarhed.
- Rustfrit stål er genanvendeligt.
- Nem at tilpasse.
- Rustfrit ståludstyr er nemt at rengøre.
Ulemper ved rustfrit stål
- Styrken vil falde ved høje temperaturer.
- Rustfrit ståludstyr er meget tungt.
Fordele ved titanium
- Forbløffende korrosionsbestandighed.
- Højt smeltepunkt og høj temperaturbestandighed.
- Høj styrke og let.
- Ikke-giftig og meget brugt i den medicinske industri.
- God biokompatibilitet.
- Genanvendeligt.
Ulemper ved titanium
- Kostbar.
- Lav elasticitet og let at deformere.
- Vanskeligheder ved udvinding, støbning og forarbejdning.
Hvordan vælger man det rigtige materiale til dit CNC-bearbejdningsprojekt: rustfrit stål eller titanium?
Titanium og rustfri stållegeringer er meget udbredt i CNC-bearbejdning. For en dybdegående analyse af ydeevnen af disse to materialer under forarbejdning, har AN-Prototype udarbejdet en sammenligningstabel mellem de to baseret på mange års erfaring. Du kan også besøge vores detaljerede sider CNC-bearbejdning i rustfrit stål og CNC-bearbejdning af titanium tjenester for mere omfattende detaljer.
Titanium | Rustfrit stål | |
Legeringer | Titanium klasse 1 | Rustfrit stål 303 |
Fordele | Høj styrke-til-vægt-forhold | God varmebestandighed |
Ulemper | Høj omkostning | Magnetisme begrænser deres brug |
tolerancer | Det bestemmes af den ønskede effekt og det anvendte titanium. En tolerance på ±0.005”(±0.13 mm) er opnåelig. | Det bestemmes af den ønskede effekt og den nøjagtige anvendte legering. En tolerance på ±0.005”(±0.13 mm) er opnåelig. |
Vægtykkelse | En minimumsvægtykkelse på ±0.03”(±0.8 mm). | En minimumsvægtykkelse på ±0.03”(±0.8 mm). |
Del størrelse | Det bestemmes for det meste af den tilgængelige maskin- og delgeometri. | Det bestemmes for det meste af den tilgængelige maskin- og delgeometri. |
Finishes | Som bearbejdet, kassehærdning, anodisering. | Som bearbejdet, pulverlakering, perleblæsning. |
Konklusion
CNC rustfrit stål og titanium dele er meget udbredt i forskellige industrier, og begge legeringer tilbyder overlegen kvalitet. Når først det rigtige udstyr og parametre er brugt, kan disse metallegeringer bruges til næsten al CNC-bearbejdning. Brug af det rigtige rustfrit stål og titanlegeringer kræver en grundig forståelse af deres egenskaber, forarbejdningsmiljø, tilsigtet funktionalitet og andre vigtige faktorer.
Hos AN-Prototype tilbyder vi 5-akset CNC-bearbejdning for over 160 materialemuligheder, fra metaller til plast og andre specialmaterialer. Vores team af dygtige ingeniører udfører dybdegående analyser for at sikre, at CNC-bearbejdningsprocessen opfylder specifikke krav og tolerancegrænser for at skabe præcise komponenter til en række applikationer i forskellige industrier. Vi har et team af højt kvalificerede eksperter, som bruger den nyeste CNC-teknologi til at bringe dine designs til virkelighed med maksimal effektivitet, nøjagtighed og præcision.
Få en øjeblikkeligt citat og start dit CNC-bearbejdningsprojekt i dag!