Mecanizado CNC Es el proceso de fabricación más común en la industria manufacturera y es altamente compatible con una variedad de materiales metálicos. Entre los materiales metálicos, el acero inoxidable y el titanio son los dos materiales más utilizados al mecanizar prototipos o piezas personalizadas con CNC. Estos dos materiales metálicos de apariencia similar son muy versátiles. A nuestro alrededor encontramos piezas CNC de acero inoxidable y titanio en muchas aplicaciones diferentes.
Y la superposición de aplicaciones entre ambos es común: en el campo médico, por ejemplo, el acero inoxidable siempre ha dominado. No fue hasta la década de 1980 que el titanio comenzó a reemplazar gradualmente al acero inoxidable debido a su mayor biocompatibilidad y relación resistencia-peso. CNC de acero inoxidable y las piezas de titanio se utilizan ampliamente en la industria aeroespacial, desde motores a reacción hasta cabinas y trenes de aterrizaje. Tanto el acero inoxidable como el titanio son resistentes a los impactos, duraderos y muy resistentes a la corrosión. En este artículo, proporcionaremos un análisis en profundidad de las diferencias entre el acero inoxidable y el titanio en el proceso de mecanizado CNC desde diferentes perspectivas para guiarle en la selección del mejor material para su próximo proyecto CNC.
El acero inoxidable es una aleación de acero y carbono que contiene al menos un 10.5% de cromo en masa y un máximo de un 1.2% de carbono en masa. La resistencia a la corrosión y las propiedades mecánicas del acero inoxidable se pueden mejorar aún más añadiendo otros elementos como níquel, molibdeno, titanio, niobio y manganeso. El acero inoxidable es acero mezclado con uno o más elementos para cambiar sus propiedades. Cuando el acero inoxidable entra en contacto con el aire, la humedad o el agua, se forma una fina película de óxido impermeable en su superficie. Esta capa de óxido pasivado protege su superficie y tiene capacidades de autocuración únicas.
5 tipos de acero inoxidable
El acero inoxidable se puede dividir en cinco tipos diferentes. Éstas incluyen:
- Acero inoxidable ferrítico
- Acero inoxidable austenitico
- Acero inoxidable martensitico
- Dúplex de acero inoxidable
- PH acero inoxidable
Acero inoxidable ferrítico
Los aceros inoxidables ferríticos contienen aproximadamente entre un 10.5% y un 30% de cromo, tienen menos carbono (C<0.08%) y no contienen níquel. Los aceros inoxidables ferríticos tienen una microestructura predominantemente ferrítica a todas las temperaturas y no pueden endurecerse mediante tratamiento térmico ni enfriamiento. Aunque algunos grados ferríticos contienen hasta un 4.00% de molibdeno, el cromo es el principal componente de la aleación metálica. Además, tienen una resistencia relativamente baja a altas temperaturas. La mayor ventaja del acero ferrítico es su capacidad para resistir el agrietamiento por corrosión bajo tensión. Esta capacidad los convierte en una alternativa atractiva a los aceros inoxidables austeníticos en aplicaciones donde el SCC ocurre en ambientes con cloruro. Algunos grados de acero inoxidable ferrítico, como el acero inoxidable 430, tienen una fuerte resistencia a la corrosión y una alta resistencia al calor.
acero inoxidable 430
El acero inoxidable 430 tiene una excelente resistencia a la corrosión, mayor conductividad térmica, menor coeficiente de expansión térmica y mejor resistencia a la fatiga térmica que el acero inoxidable austenítico. Contiene el elemento estabilizador titanio, por lo que la soldadura tiene fuertes propiedades mecánicas. El acero inoxidable 430 se utiliza a menudo en decoración arquitectónica, componentes de quemadores de combustible, electrodomésticos y componentes de electrodomésticos.
430F es una versión mejorada del acero inoxidable 430, que mejora su rendimiento de corte. Se utiliza principalmente en la fabricación de tornos, pernos y tuercas automatizados. 430LX es una aleación que agrega Ti o Nb al acero 430 para reducir el contenido de carbono y mejorar las propiedades de procesamiento y soldadura. Se utiliza principalmente para fabricar tanques de agua caliente, sistemas de suministro de agua caliente, artículos sanitarios, electrodomésticos, electrodomésticos duraderos, volantes de bicicleta, etc.
Acero inoxidable austenitico
Los aceros inoxidables austeníticos tienen un contenido de Cr del 16% al 25% y también pueden contener nitrógeno, los cuales ayudan a mejorar su resistencia a la corrosión. Los aceros inoxidables austeníticos tienen la mayor resistencia a la corrosión de todos los aceros inoxidables, así como excelentes propiedades a bajas temperaturas y resistencia a altas temperaturas. Acero inoxidable austenítico Los elementos níquel, manganeso y nitrógeno determinan la microestructura cúbica no magnética centrada en las caras (fcc) del acero inoxidable austenítico y su facilidad de soldadura.
El acero inoxidable austenítico no se puede endurecer mediante tratamiento térmico, pero se puede endurecer a niveles altos de resistencia por otros medios manteniendo una buena ductilidad y tenacidad. Los grados de acero inoxidable austenítico más conocidos son el acero inoxidable 304 y el acero inoxidable 316. Tienen una excelente resistencia a diversas condiciones ambientales y una amplia gama de medios corrosivos.
acero inoxidable 304
Entre los aceros inoxidables austeníticos, el acero inoxidable 304 se utiliza ampliamente. Su principal elemento químico es el hierro, pero tiene un alto contenido de níquel (8% a 10.5% en peso) y un alto contenido de cromo (18% a 20% en peso), y también contiene otros componentes de aleación como manganeso, silicio y carbón. Debido a su alto contenido de cromo y níquel, el acero inoxidable 304 tiene buena resistencia a la corrosión. Los usos comunes del acero inoxidable 304 incluyen refrigeradores y lavavajillas, equipos comerciales de procesamiento de alimentos, sujetadores, tuberías, intercambiadores de calor y más.
acero inoxidable 316
El acero inoxidable 316 es similar al 304. Contiene principalmente hierro y altas concentraciones de cromo y níquel. También contiene silicio, manganeso y carbono. La composición química del acero inoxidable 304 y 316 es diferente: el 316 contiene del 2 al 3% de molibdeno (en peso), mientras que el contenido de molibdeno en el 304 es insignificante. El grado 316 tiene mayor resistencia a la corrosión debido a su mayor proporción de molibdeno. Cuando se trata de aceros inoxidables austeníticos para aplicaciones marinas, el acero inoxidable 316 suele considerarse una de las mejores opciones. El acero inoxidable 316 también se usa comúnmente en equipos de almacenamiento y procesamiento de químicos, refinerías, equipos médicos y ambientes marinos, especialmente aquellos que contienen cloruros.
Acero inoxidable martensitico
El acero inoxidable martensítico es similar al acero ferrítico en que contiene entre un 12% y un 14% de cromo y entre un 0.2% y un 1% de molibdeno, pero su contenido de carbono llega hasta el 1% y normalmente no contiene níquel. Debido a que el acero inoxidable martensítico contiene más carbono, como los aceros al carbono y de baja aleación, se puede templar y revenir para aumentar su dureza. El acero inoxidable martensítico tiene una resistencia moderada a la corrosión y es fuerte y ligeramente quebradizo. A diferencia del acero inoxidable austenítico, el acero inoxidable martensítico es magnético y puede probarse de forma no destructiva utilizando métodos de prueba de partículas magnéticas. Los productos típicos de acero inoxidable martensítico incluyen vajillas e instrumentos médico-quirúrgicos.
Duplex de acero inoxidable
Como sugiere el nombre, el acero inoxidable dúplex es una mezcla de los dos tipos de acero inoxidable más comunes. Tienen una microestructura mixta de austenita y ferrita, lo que da como resultado una mezcla 50/50, mientras que la proporción en las aleaciones comerciales de acero inoxidable dúplex puede ser 40/60. La resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables dúplex es aproximadamente equivalente a la de los aceros inoxidables austeníticos. No obstante, su resistencia a la corrosión bajo tensión (especialmente al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro), su resistencia a la tracción y su límite elástico (aproximadamente el doble que el de los aceros inoxidables austeníticos) son generalmente mayores. El contenido de carbono en el acero inoxidable dúplex suele ser inferior al 0.03%. Su contenido de cromo oscila entre el 21.00% y el 26.00% y su contenido de níquel oscila entre el 3.50 y el 8.00%. Los aceros inoxidables dúplex pueden contener molibdeno (hasta un 4.50%). Los aceros inoxidables dúplex generalmente tienen una tenacidad y ductilidad entre las de los aceros austeníticos y ferríticos.
Según su resistencia a la corrosión, los aceros dúplex se dividen en: aceros dúplex estándar, aceros súper dúplex y aceros dúplex simplificados. Los aceros súper dúplex ofrecen mayor solidez y resistencia a todo tipo de corrosión en comparación con los aceros austeníticos convencionales. Los aceros súper dúplex se utilizan a menudo en plantas marinas, petroquímicas, gas natural, plantas desalinizadoras, intercambiadores de calor y fabricación de papel.
acero inoxidable
El acero inoxidable PH (acero inoxidable endurecido por precipitación) contiene aproximadamente un 17% de cromo y un 4% de níquel, que es una combinación óptima de propiedades martensíticas y austeníticas. Los aceros inoxidables PH son conocidos por su capacidad de ser tratados térmicamente para desarrollar una alta resistencia (similar a los aceros inoxidables martensíticos) y también tienen la resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables austeníticos. Estas aleaciones mantienen su fuerza y resistencia a la corrosión incluso a altas temperaturas, lo que las hace ideales para su uso en el sector aeroespacial.
Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación tienen mayores resistencias a la tracción debido al endurecimiento por precipitación de una matriz de martensita o austenita causado por técnicas de tratamiento térmico. El acero inoxidable endurecido por precipitación se endurece mediante la adición de uno o más elementos: cobre, aluminio, titanio, niobio y molibdeno. El acero inoxidable PH es generalmente la mejor opción por su alta resistencia, tenacidad y resistencia a la corrosión de todos los grados de acero inoxidable disponibles.
¿Qué es el titanio?
El titanio es un metal plateado y brillante con una densidad de 4.506 g/cm3 y un punto de fusión de 1,668°C. Las dos propiedades más destacadas del titanio son la resistencia a la corrosión y su mayor relación resistencia-peso. El titanio es un 30 % más resistente que el acero, pero casi un 43 % más ligero y un 60 % más pesado que el aluminio, pero dos veces más resistente. El titanio tiene un bajo coeficiente de expansión térmica y una alta dureza. Aunque el titanio no es tan duro como algunos aceros tratados térmicamente, no es magnético, no presenta una transición de dúctil a frágil, tiene buena biocompatibilidad y es un mal conductor del calor y la electricidad. Sin embargo, el titanio absorbe rápidamente oxígeno y nitrógeno a temperaturas superiores a 500 °C, lo que genera posibles problemas de fragilidad. El titanio es importante en varias aplicaciones de alto rendimiento, incluidas la aeroespacial, automotriz, médica, robótica, equipos marinos de lujo y maquinaria industrial.
Grados típicos de titanio.
#1 Grado 1
El titanio de grado 1 es el primero de cuatro grados de titanio comercialmente puro. Es el grado de titanio puro más flexible y dúctil. El titanio de grado 1 ofrece máxima conformabilidad, mejor resistencia a la corrosión y mayor tenacidad al impacto. Debido a estas excelentes propiedades, las láminas y tubos de titanio de grado 1 son el material elegido para cualquier aplicación que requiera facilidad de conformado. Aquí hay unos ejemplos:
- Tratamiento de Productos Químicos
- Desalinización
- Arquitectura
- industria médica
- Industria marina
- Piezas de automóviles
- Estructura de aeronaves
#2 Grado 2
El titanio de grado 2 se conoce como el “caballo de batalla” del titanio comercialmente puro y tiene muchas propiedades similares al titanio de grado 1, pero es significativamente más fuerte. Ambos tienen igual resistencia a la corrosión. El titanio de grado 2 ofrece excelente soldabilidad, resistencia, ductilidad y formabilidad. Por lo tanto, las varillas y placas de titanio de grado 2 son la primera opción para una variedad de aplicaciones:
- Arquitectura
- industria médica
- Industria marina
- Protector de tubo de escape
- Piel de avión
- Tratamiento de Productos Químicos
- Línea de producción de clorato
#3 Grado 3
El titanio de grado 3 es el grado de titanio comercialmente puro menos utilizado, pero eso no lo hace menos valioso. El grado 3 es más fuerte que los grados 1 y 2, tiene una ductilidad similar, pero una conformabilidad ligeramente menor, pero tiene propiedades mecánicas más altas. El nivel 3 se utiliza para aplicaciones que requieren resistencia moderada y resistencia a la corrosión significativa. Aquí hay unos ejemplos:
- Estructuras aeroespaciales
- Procesamiento químico
- industria médica
- Industria marina
#4 Grado 4
El titanio de grado 4 es el más fuerte de los cuatro grados de titanio comercialmente puro y es conocido por su alta resistencia a la corrosión, conformabilidad y soldabilidad. Aunque el titanio de grado 4 se ha utilizado tradicionalmente en las siguientes aplicaciones industriales, más recientemente se utiliza con frecuencia en dispositivos médicos. Es necesario en aplicaciones que requieren alta resistencia:
- Piezas de fuselaje
- Contenedor criogénico
- intercambiador de calor
- dispositivo IPC
- Tuberías de condensador
- Equipo quirurgico
Aleación de titanio
Las aleaciones de titanio tienen excelentes propiedades mecánicas y de mecanizado CNC, como una alta relación resistencia-densidad, alta resistencia a la corrosión, alta resistencia al agrietamiento por fatiga, resistencia a temperaturas moderadamente altas sin fluencia, etc., y se usan ampliamente como materiales estructurales en el industria aeroespacial. Aviones y naves espaciales supersónicas, así como segmentos no aeroespaciales, como artículos militares, automotrices y deportivos. Debido a que las aleaciones de titanio son biocompatibles, no tóxicas y no rechazadas por el cuerpo, también son populares en aplicaciones médicas, incluidos instrumentos quirúrgicos e implantes como reemplazos de articulaciones, que pueden durar hasta 20 años.
Aleación de titanio típica
#1 Grado 7
El titanio de grado 7 es mecánica y físicamente idéntico al de grado 2 y contiene el elemento intersticial paladio. La aleación de titanio de grado 7 es la más resistente a la corrosión de todas las aleaciones de titanio y tiene buena soldabilidad, maquinabilidad y resistencia a la corrosión. El nivel 7 se utiliza a menudo para fabricar piezas para líneas de producción química.
#2 Grado 11
El titanio de grado 11 es similar al de grado 1, con pequeñas cantidades de paladio agregadas para mejorar la resistencia a la corrosión. Esta resistencia a la corrosión es importante para prevenir la erosión en grietas y reducir los niveles de ácido en ambientes de cloruro. Las propiedades del titanio de grado 11 también incluyen alta ductilidad, conformabilidad en frío, resistencia confiable, tenacidad al impacto y soldabilidad. Esta aleación es adecuada para las mismas aplicaciones de titanio que el Grado 1, especialmente donde la corrosión es un problema, como por ejemplo:
- Produccion quimica
- Fabricación de clorato
- Desalinización
- Aplicaciones en el océano
#3 Grado 12
La excelente soldabilidad del titanio de grado 12 lo convierte en una excelente aleación de titanio. Es una aleación duradera y de alta resistencia a altas temperaturas. El titanio de grado 12 tiene las mismas propiedades que el acero inoxidable de la serie 300. Esta aleación se puede fabricar en caliente o en frío mediante plegadoras, prensas hidráulicas, métodos de estirado o caída de peso. Debido a que puede moldearse en una variedad de formas, tiene valor en una amplia gama de aplicaciones. La resistencia a la corrosión del titanio de grado 12 es importante para los fabricantes de equipos donde la corrosión en grietas es un problema. El grado 12 es adecuado para las siguientes industrias y aplicaciones:
- Intercambiador de calor y carcasa.
- Aplicaciones hidrometalúrgicas
- Fabricación de productos químicos a alta temperatura.
- Componentes marinos y aeronáuticos.
Acero inoxidable frente a titanio: ¿cuál es la diferencia?
El titanio y el acero inoxidable se utilizan ampliamente en una variedad de aplicaciones industriales y de consumo. ¿Cuál es la diferencia entre acero inoxidable y titanio? El titanio y el acero inoxidable tienen propiedades únicas que los diferencian entre sí. Compararemos el titanio y el acero inoxidable utilizando diferentes propiedades para una mejor comprensión.
#1 Composición elemental
El titanio y el acero inoxidable tienen diferentes composiciones elementales. En términos generales, el titanio puro comercial utiliza titanio como elemento principal y también contiene nitrógeno, hidrógeno, oxígeno, carbono, hierro, níquel y otros elementos con un contenido del 0.013% al 0.5%. El titanio se puede combinar con otros metales para formar aleaciones de titanio más fuertes, altamente resistentes a la corrosión pero livianas. El acero inoxidable, por otro lado, se compone de una variedad de elementos, y el acero es resistente a la corrosión sólo cuando el contenido de Cr alcanza un cierto valor, por lo que contiene al menos un 10.5% de cromo y elementos adicionales, con otros componentes de aleación que van desde 0.03% a más del 1.00%. El contenido de cromo en el acero inoxidable ayuda a prevenir la corrosión y proporciona resistencia al calor. Otros elementos son aluminio, silicio, azufre, níquel, selenio, molibdeno, nitrógeno, titanio, cobre y niobio.
#2 Densidad
La densidad del metal titanio es de 4.51 g/cm3 y la densidad del acero inoxidable es de 7.70-7.90 g/cm3. El titanio es mucho más liviano que el acero inoxidable, lo que lo hace ideal para aplicaciones donde el peso es una consideración primordial. Además, el titanio tiene una relación resistencia-peso más alta que el acero inoxidable, lo que significa que puede soportar más peso sin dejar de ser liviano.
#3 Punto de fusión
El punto de fusión del titanio es de 3,027°C. El punto de fusión del acero inoxidable es de 1,416-1,537°C. El titanio tiene un punto de fusión mucho más alto que el acero inoxidable, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren temperaturas extremas. Además, debido a que las aleaciones de titanio pueden soportar altas temperaturas mejor que el acero inoxidable, son muy adecuadas para aplicaciones aeroespaciales y automotrices.
#4 Dureza
La dureza de un material se refiere a su respuesta al grabado, deformación, rayones o abolladuras en su superficie. La prueba de dureza Brinell la utilizan los fabricantes y consumidores de materiales de alta resistencia.
Si bien la dureza Brinell del acero inoxidable varía mucho según la composición de la aleación y el tratamiento térmico, generalmente es más resistente que el titanio. El titanio, por otro lado, puede deformarse rápidamente cuando se mella o se raya. Para evitar esto, el titanio desarrolla una capa de óxido llamada capa de óxido de titanio, que crea una superficie extremadamente dura que puede resistir la máxima presión de penetración. El acero inoxidable suele tener una dureza Brinell en el rango de 180-400, mientras que el titanio tiene una dureza Brinell en el rango de 100-200.
#5 Resistencia a la corrosión
La resistencia a la corrosión de la aleación de titanio es mucho mejor que la del acero inoxidable y se usa ampliamente en atmósferas húmedas y medios de agua de mar; tiene una fuerte resistencia a la corrosión por picaduras, la corrosión ácida y la corrosión por tensión; Tiene una excelente resistencia a la corrosión por álcali, cloruro, cloro, ácido nítrico, ácido sulfúrico, etc. Sin embargo, el titanio tiene poca resistencia a la corrosión en medios reductores de oxígeno y sales de cromo.
Sin embargo, el acero inoxidable aún puede volverse muy resistente a la corrosión debido a la presencia de cromo. Esta aleación no sólo mejora la resistencia a la corrosión del metal sino que también lo hace más duradero.
#6 Durabilidad
La capacidad de un material para continuar funcionando sin reparaciones o mantenimiento indebidos durante su vida media es un indicador de la durabilidad de un material. Tanto el titanio como el acero inoxidable son duraderos debido a sus propiedades superiores. El titanio es aproximadamente de 3 a 4 veces más resistente que el acero inoxidable.
#7 Elasticidad
La elasticidad es una medida de la flexibilidad de un material. Esto significa que evalúa la facilidad con la que un material puede doblarse o deformarse sin deformarse. La elasticidad normal del acero inoxidable es de 200 GPa, mientras que la elasticidad normal del titanio es de 115 GPa. Dado que la mayoría de las aleaciones son más elásticas, el acero inoxidable suele superar al titanio en este sentido. Asimismo, una mayor flexibilidad facilita el fresado CNC de acero inoxidable y la fabricación de diferentes piezas. Este es un indicador importante porque afecta directamente los costos de mecanizado CNC.
#8 Resistencia a la tracción
La resistencia máxima a la tracción de un material es el valor máximo en la curva tensión-deformación de ingeniería. Ésta es la tensión máxima que puede soportar un material en tensión. La mayoría de las veces, la resistencia máxima a la tracción se abrevia como "resistencia" a la tracción o "máxima". El acero inoxidable tiene una resistencia máxima a la tracción mayor que el titanio.
Lo importante que hay que recordar aquí es que, si bien el acero inoxidable tiene una mayor resistencia general, el titanio es más resistente por unidad de masa. Por lo tanto, si la resistencia general es el principal factor a la hora de seleccionar la aplicación, el acero inoxidable suele ser la mejor opción. Si el peso es lo más importante, el titanio puede ser una mejor opción.
# 9 límite elástico
El límite elástico o límite elástico de un material es la tensión a la que se deforma. El límite elástico del acero inoxidable 304L es de 210 MPa, mientras que el límite elástico del Ti-6AI-4V (grado de titanio) es de 1100 MPa. Como puede verse por la diferencia de elasticidad, el titanio es más difícil de fabricar pero es más fuerte por unidad de masa. Además, el titanio es biocompatible, mientras que el acero inoxidable no es totalmente biocompatible. Por este motivo, el titanio es una excelente opción para una amplia gama de usos médicos.
#10 peso
Una diferencia significativa entre el titanio y el acero inoxidable es su peso. El titanio tiene una alta relación resistencia-peso, lo que le permite proporcionar aproximadamente los mismos niveles de resistencia que el acero inoxidable y pesar sólo un 40% más. Por lo tanto, el titanio es fundamental para aplicaciones que requieren un peso mínimo y una resistencia máxima. Esta es la razón por la que el titanio es útil en componentes de aviones y otras aplicaciones sensibles al peso. El acero, por otro lado, se utiliza para fabricar marcos de automóviles y otros artículos, pero a menudo es difícil hacer que los artículos sean más livianos.
Precio n. ° 11
En términos de precio, el titanio es más caro que el acero inoxidable. Como resultado, se vuelve más caro para ciertas industrias que requieren grandes cantidades de titanio, como la aeroespacial. Si el costo es un factor importante, el acero inoxidable puede ser mejor que el titanio si ambos son lo suficientemente buenos.
El acero inoxidable es una opción asequible. Como no hay escasez de hierro o carbono en la Tierra, es más fácil de fabricar. Además, el acero inoxidable no tiene requisitos complejos de mecanizado CNC. Los precios del acero inoxidable, por otro lado, varían mucho debido a la gran variedad de opciones. Las aleaciones de carbono y hierro son las de menor costo. Aquellos aceros inoxidables fabricados a base de cromo, zinc o titanio serán más caros.
#12 Procesabilidad
El titanio es más difícil de mecanizar mediante CNC que el acero inoxidable, lo que requiere herramientas de corte especializadas y refrigerante para evitar el desgaste de la pieza de trabajo de titanio. El acero inoxidable, por otro lado, es más fácil de mecanizar mediante CNC con herramientas estándar de acero de alta velocidad (HSS) o carburo. En general, el acero inoxidable tiene muchas ventajas sobre el titanio en lo que respecta a la maquinabilidad CNC.
#13 Plasticidad
El titanio es relativamente menos maleable, mientras que el acero inoxidable puede volverse más dúctil añadiendo varias aleaciones. Por lo tanto, el acero inoxidable es generalmente más fácil de mecanizar para darle la forma deseada que el titanio.
# 14 Soldadura
Las aleaciones de titanio se pueden soldar mediante soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) o soldadura por arco de plasma (PAW). El acero inoxidable, por otro lado, se une más comúnmente mediante métodos de soldadura MIG y TIG. El titanio es difícil de soldar y requiere un soldador experto y herramientas especiales, mientras que el acero inoxidable es más fácil de soldar. Ambos metales requieren una limpieza y un mantenimiento periódicos después de la soldadura para mantenerlos en buenas condiciones y evitar la corrosión.
#15 Conductividad térmica
La conductividad térmica del titanio es λ = 15.24 W/(mK), que es aproximadamente 1/4 de níquel, 1/5 de hierro y 1/14 de aluminio. La conductividad térmica de varias aleaciones de titanio es aproximadamente un 50% menor que la del titanio.
La conductividad térmica del acero inoxidable oscila entre 20 y 60 W/(mK). En términos generales, el acero inoxidable tiene una conductividad térmica mayor que el titanio, lo que lo hace más adecuado para aplicaciones que requieren transferencia de calor o enfriamiento rápido.
#16 Conductividad
El titanio tiene una conductividad de 18 MS/m, el acero inoxidable tiene un rango de conductividad de 10-50 MS/m y el cobre tiene una conductividad de 100-400 MS/m. En general, el cobre es mucho más conductor que el titanio o el acero inoxidable, lo que lo hace más adecuado para aplicaciones que requieren alta conductividad. Sin embargo, el titanio es mucho más ligero que el cobre y el acero inoxidable y se prefiere para determinadas aplicaciones debido a su ventaja de peso.
#17 Áreas de aplicación
Las aplicaciones del acero inoxidable y el titanio varían mucho. El acero inoxidable es ideal para la construcción, la conversión de papel, pulpa y biomasa, procesamiento químico y petroquímico, alimentos y bebidas, energía, armas de fuego, automoción, industrias médicas e impresión 3D. El titanio, por otro lado, es muy adecuado para la industria aeroespacial, aplicaciones de consumo, joyería, industria médica y almacenamiento de desechos nucleares.
Tabla comparativa de diferencias entre titanio y acero inoxidable
El titanio y el acero inoxidable tienen cualidades únicas y destacables que los diferencian entre sí. Para ayudar a aclarar esta comparación, hemos tabulado las diferencias entre los dos para su referencia.
Propiedad | Titanio | Acero Inoxidable | Conclusión |
Durabilidad | Es un metal más ligero y resistente a la corrosión y también más resistente a las altas temperaturas y al choque térmico que el acero inoxidable. | Es más resistente a rayones y abolladuras que el titanio y es más fácil de mantener debido a su superficie no porosa. | Tanto el titanio como el acero inoxidable son metales muy duraderos, la elección entre ellos depende de la aplicación específica. |
Precio de coste | Suele ser más caro que el acero inoxidable debido a sus mayores costes de procesamiento y producción. | Generalmente es una solución de ahorro de costos ampliamente utilizada en las industrias manufactureras. | El titanio es ideal para aplicaciones cruciales como las médicas y aeroespaciales; se prefiere el acero inoxidable cuando el presupuesto es el requisito previo. |
Dureza | Forma una capa de óxido duro que resiste la mayoría de las fuerzas con una alta relación resistencia-peso. | Su dureza depende de la composición de la aleación y del proceso de fabricación utilizado. | Tanto el titanio como el acero inoxidable son metales fuertes y duraderos que se utilizan en entornos difíciles. |
Peso | Su densidad es de aproximadamente 4.51 g/cm³. | Su densidad ronda los 7.9 g/cm³. | El titanio es aproximadamente un 40% más ligero que el acero del mismo volumen. |
Resistencia a la Corrosión | Es conocido por su excelente resistencia a la corrosión en una amplia gama de entornos naturales y artificiales debido a la formación de una capa de óxido. | Tiene una resistencia moderada a la corrosión debido a su contenido de cromo que forma una película pasiva. | El acero inoxidable es más susceptible a la corrosión que el titanio en determinados entornos y condiciones. |
Conductividad eléctrica | Su conductividad eléctrica es de aproximadamente 3.1 x 10^6 siemens/metro. | Rango de 1.45 x 10^6 a 2.5 x 10^6 siemens/metro dependiendo del grado específico de acero inoxidable | El acero inoxidable es generalmente un mejor conductor de la electricidad que el titanio. |
Conductividad Térmica | Su conductividad térmica es de aproximadamente 22 W/(m*K) | Varía en función de su composición y puede oscilar entre 14.4 W/(m*K) y 72 W/(m*K) para aceros inoxidables austeníticos. | Generalmente, el acero inoxidable tiene una menor conductividad térmica en comparación con el titanio debido a su mayor resistencia a la transferencia de calor. |
punto de fusión | Tiene un punto de fusión de 1,668°C (3034°F) | Por lo general, tiene un punto de fusión de 1,400 a 1,500 °C (2,552 a 2,732 °F). | El titanio tiene un punto de fusión más alto en comparación con el acero inoxidable. |
maquinabilidad | Es difícil de mecanizar ya que su módulo elástico es bajo, lo que indica que se flexiona y deforma fácilmente. | Tiene un módulo elástico más alto y una menor tendencia a adherirse a las herramientas de corte, lo que facilita su mecanizado. | En general, el acero inoxidable puede ser más fácil de mecanizar que el titanio debido a su menor resistencia y dureza. |
Conformabilidad | Tiene una menor conformabilidad que el acero inoxidable debido a su menor ductilidad y tendencia al endurecimiento por trabajo. | Es un metal dúctil y maleable, por lo que se puede moldear fácilmente en varias formas sin romperse ni agrietarse. | Por lo general, el acero inoxidable es más fácil de trabajar y tiene mejor conformabilidad que el titanio. |
soldabilidad | Tiene un alto punto de fusión y una alta reactividad al oxígeno, lo que puede dificultar la soldadura. | Tiene menor reactividad al oxígeno y su soldabilidad depende de la aleación específica utilizada. | En general, la soldabilidad del titanio es más desafiante que la del acero inoxidable. |
Fuerza de rendimiento | Se considera uno de los metales más fuertes por unidad de masa, ya que exhibe una resistencia similar a la del acero inoxidable con la mitad de densidad. | Dependiendo de los elementos de aleación, el límite elástico del acero inoxidable varía de 25 MPa a 2500 MPa. | El acero inoxidable es una mejor opción para proyectos que requieren resistencia general, mientras que se prefiere el titanio cuando se necesita resistencia por unidad de masa. |
Resistencia a la tracción | El titanio comercialmente puro tiene una resistencia a la tracción que oscila entre 240 y 410 MPa (megapascales), mientras que algunas aleaciones de alta resistencia pueden tener una resistencia a la tracción de hasta 1,400 MPa. | La resistencia a la tracción del acero inoxidable suele oscilar entre 515 y 827 MPa, según el grado y el tipo de acero inoxidable. | La resistencia a la tracción del acero inoxidable es generalmente mayor que la del titanio. |
Resistencia a la cizalladura | La resistencia al corte del titanio oscila entre 300 y 580 MPa (43,500 84,000 a XNUMX XNUMX psi). | La resistencia al corte típica del acero inoxidable oscila entre 400 y 800 MPa (58,000 116,000 a XNUMX XNUMX psi). | El acero inoxidable tiene mayor resistencia que el titanio contra cargas cortantes. |
Apariencia/Color | El titanio es de color gris plateado en su estado natural. | El acero inoxidable tiene un tono más plateado o blanco grisáceo. | El acero inoxidable seguirá teniendo un brillo similar al del metal después de haber sido recubierto o terminado, mientras que el color natural del titanio siempre será visible. |
Aplicaciones | Alta relación resistencia / peso | muy versátil | Titanio: Aeroespacial, Industrial, Arquitectónico, Consumo, Joyería, Industria Médica, Almacenamiento de Residuos Nucleares; |
Titanio versus acero inoxidable: pros y contras
Tanto el acero inoxidable como el titanio tienen propiedades únicas que los hacen más adecuados para sus necesidades específicas. Comprender los pros y los contras de ambos metales le ayudará a tomar una decisión. Aquí están sus pros y sus contras.
Ventajas del acero inoxidable
- Barato y fácilmente disponible.
- Gran resistencia y durabilidad.
- Excelente resistencia a la corrosión.
- Excelentes propiedades mecánicas.
- Sostenibilidad y protección del medio ambiente.
- Alta resistencia y excelente durabilidad.
- El acero inoxidable es reciclable.
- Fácil de personalizar.
- Los equipos de acero inoxidable son fáciles de limpiar.
Contras del acero inoxidable
- La fuerza disminuirá a altas temperaturas.
- Los equipos de acero inoxidable son muy pesados.
Ventajas del titanio
- Increíble resistencia a la corrosión.
- Alto punto de fusión y resistencia a altas temperaturas.
- Alta resistencia y peso ligero.
- No tóxico y ampliamente utilizado en la industria médica.
- Buena biocompatibilidad.
- Reciclable.
Contras del titanio
- Costoso.
- Baja elasticidad y fácil de deformar.
- Dificultad en la extracción, fundición y procesamiento.
¿Cómo elegir el material adecuado para su proyecto de mecanizado CNC: acero inoxidable o titanio?
Las aleaciones de titanio y acero inoxidable se utilizan ampliamente en el mecanizado CNC. Para un análisis en profundidad del rendimiento de estos dos materiales durante el procesamiento, AN-Prototype ha compilado una tabla comparativa entre los dos basada en años de experiencia. También puede visitar nuestras páginas que detallan Mecanizado CNC de acero inoxidable y titanio mecanizado CNC servicios para obtener detalles más completos.
Titanio | Acero Inoxidable | |
aleaciones | Titanio Grado 1 | 303 de acero inoxidable |
Ventajas | Alta relación resistencia / peso | Buena resistencia al calor |
Desventajas | Alto costo | El magnetismo limita su uso. |
Tolerancias | Está determinado por el efecto deseado y el titanio utilizado. Se puede lograr una tolerancia de ±0.005”(±0.13 mm). | Está determinado por el efecto deseado y la aleación exacta utilizada. Se puede lograr una tolerancia de ±0.005”(±0.13 mm). |
Espesor de la pared | Un espesor de pared mínimo de ±0.03”(±0.8 mm). | Un espesor de pared mínimo de ±0.03”(±0.8 mm). |
Tamaño de parte | Se decide principalmente por la máquina disponible y la geometría de la pieza. | Se decide principalmente por la máquina disponible y la geometría de la pieza. |
Acabados | Como mecanizado, endurecimiento, anodizado. | Como mecanizado, recubrimiento en polvo, granallado. |
Conclusión
Las piezas CNC de acero inoxidable y titanio se utilizan ampliamente en diversas industrias y ambas aleaciones ofrecen una calidad superior. Una vez que se utilizan el equipo y los parámetros adecuados, estas aleaciones metálicas se pueden utilizar para casi todos los mecanizados CNC. El uso de las aleaciones adecuadas de acero inoxidable y titanio requiere una comprensión profunda de sus propiedades, el entorno de procesamiento, la funcionalidad prevista y otros factores importantes.
En AN-Prototype, ofrecemos Servicios de mecanizado CNC de 5 ejes para más de 160 opciones de materiales, desde metales hasta plásticos y otros materiales especiales. Nuestro equipo de ingenieros calificados realiza análisis en profundidad para garantizar que el proceso de mecanizado CNC cumpla con requisitos específicos y límites de tolerancia para crear componentes precisos para una variedad de aplicaciones en diferentes industrias. Contamos con un equipo de expertos altamente calificados que utilizan la última tecnología CNC para hacer realidad sus diseños con la máxima eficiencia, exactitud y precisión.
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