Tại sao lựa chọn vật liệu quyết định tuổi thọ của bộ phận
Đồng thau, nhôm và thép không gỉ là ba vật liệu chính của đồ kim loại công nghiệp nhẹ và chúng trùng nhau đến mức hiếm khi có sự lựa chọn rõ ràng. Khớp nối bằng đồng, tấm nhôm và giá đỡ bằng thép không gỉ có thể trông được chấp nhận như nhau trong bản vẽ, tuy nhiên chúng hoạt động rất khác nhau trong không khí ven biển, trong khu vực -rửa sạch, trong một cụm lắp ráp nóng hoặc trên một bộ phận phải được ren, anod hóa hoặc đánh bóng hàng tháng. Các câu hỏi mang tính quyết định hầu như luôn giống nhau: môi trường khắc nghiệt như thế nào, trọng lượng quan trọng như thế nào, cần bao nhiêu sức bền trên một đơn vị độ dày và dự án có thể tốn bao nhiêu chi phí bảo trì hoặc hoàn thiện.
Sự so sánh dưới đây được viết cho người mua và kỹ sư thiết kế, những người chỉ định các sản phẩm máy rèn thay vì cho công việc trang trí bán lẻ.
Đồng thau: Hợp kim kẽm-đồng có khả năng gia công tốt nhất
Đồng thau là hợp kim của đồng và kẽm, và tỷ lệ giữa hai loại này quyết định các đặc tính. Đồng thau hộp mực C26000 (70/30) là cấp độ vẽ sâu, dễ uốn-được sử dụng cho lõi tản nhiệt, vỏ và máy ép trang trí, trong khi C27200 (65/35) đổi lấy một chút độ dẻo để có độ bền và phổ biến ở dạng ống. Đồng thau-cắt miễn phí chẳng hạn như C36000 có thêm chì làm vỡ phoi và là lựa chọn tiêu chuẩn để{11}}gia công vít tốc độ cao các phụ kiện, van và đầu nối.
Điểm mạnh: khả năng gia công tuyệt vời, tính dẫn nhiệt và điện tốt, bề mặt kháng khuẩn tự nhiên, bề ngoài màu vàng ấm, khả năng chịu mỏi tốt trong dịch vụ rung.
Điểm yếu: dễ bị xỉn đen do quá trình oxy hóa bề mặt nên các mặt trang trí lộ ra ngoài cần được đánh bóng thường xuyên; dễ bị khử kẽm và bị nứt do ăn mòn do ứng suất-trong môi trường chứa clorua hoặc amoniac-trừ khi chọn loại chịu lực như đồng đô đốc hoặc niken đồng để thay thế.
Trọng lượng và độ bền: mật độ khoảng 8,5 g/cm³, độ bền kéo khoảng 340–470 MPa tùy theo nhiệt độ.
Trong thực tế, đồng thau được chọn khi bộ phận phải được gia công theo khối lượng, phải dẫn nhiệt hoặc dòng điện hoặc phải được hàn và hàn đồng một cách dễ dàng.
Nhôm: Trọng lượng thấp nhất trên mỗi đơn vị sức mạnh
Nhôm là kim loại nhẹ, mềm và có tính dẻo cao với mật độ khoảng 2,70 g/cm³, gần bằng 1/3 so với thép hoặc đồng thau. Đặc tính duy nhất đó thúc đẩy phần lớn công dụng của nó: nhôm cuộn và ép đùn thay thế các kim loại nặng hơn ở bất cứ nơi nào cấu trúc phải được di chuyển, vận chuyển hoặc tăng tốc. Hợp kim 5052 (Al-Mg) là lựa chọn thông thường cho các tấm tấm và tấm trang trí hàng hải vì nó chịu được sự hình thành và chống lại sự phun muối, trong khi 6061-T6 (Al-Mg-Si) là loại cấu trúc dành cho giá đỡ, khung và tản nhiệt được gia công, với độ bền kéo khoảng 310 MPa ở nhiệt độ T6.
Điểm mạnh: tỷ lệ độ bền-trên-trọng lượng vượt trội, dễ cán, ép đùn và gia công, dẫn nhiệt tốt, chi phí trên mỗi kg thấp so với thép không gỉ.
Điểm yếu: độ cứng tuyệt đối thấp nên ren và bề mặt ổ trục cần các hạt dao hoặc độ dày thành rộng; màng oxit tự nhiên bảo vệ nhưng không ngăn chặn hoàn toàn sự tấn công trong dịch vụ clorua hoặc kiềm mạnh.
Anodizing: bề mặt anodizing cứng, cách điện và chống ăn mòn cao, khiến nó trở thành lớp hoàn thiện được ưu tiên cho các tấm, bảng hiệu và vỏ nhôm ngoài trời.
Thép không gỉ: Sức mạnh và khả năng chống ăn mòn cùng nhau
Thép không gỉ là một loại thép có hàm lượng cacbon-cacbon thấp chứa crom ở mức 10% trọng lượng trở lên và chính hàm lượng crom đó tạo ra màng oxit thụ động chịu trách nhiệm cho khả năng chống gỉ và ăn mòn của thép. Cấp 304 (1.4301) là cấp austenit có mục đích chung và cấp 316 (1.4404), với khoảng 16–18% crom, 10–14% niken và 2–3% molypden, là cấp hàng hải cũng có khả năng chống clorua và không bị xỉn màu trong điều kiện ẩm ướt.
Điểm mạnh: độ bền và độ cứng cao với độ dẻo tuyệt vời, giữ được hình dạng và độ bền ở nhiệt độ cao, không-bị xỉn màu và dễ làm sạch, khả năng hàn tốt.
Điểm yếu: chi phí cao hơn thép cacbon hoặc nhôm, độ dẫn nhiệt và điện thấp hơn hợp kim đồng, -làm việc cứng lại trong quá trình gia công buộc tốc độ cắt chậm hơn và dụng cụ cứng nhắc.
Lưu ý về độ dẻo: các đặc tính thay đổi tùy theo hàm lượng niken, do đó loại ferritic sẽ không hình thành giống như loại austenit 316 mặc dù cả hai đều được gọi là thép không gỉ.
So sánh đầu-với-đầu
| Tài sản | Đồng thau (C26000 / C36000) | Nhôm (5052/6061) | Thép không gỉ (304/316) |
|---|---|---|---|
| Mật độ điển hình | khoảng 8,5 g/cm³ | khoảng 2,70 g/cm³ | khoảng 8,0 g/cm³ |
| Chống ăn mòn | Kém đến trung bình; bị xỉn màu và khử kẽm trong clorua | Tốt khi được anod hóa; trần vừa phải | Tuyệt vời, bao gồm clorua trong 316 |
| Sức mạnh | Trung bình, khoảng 340–470 MPa | Thấp đến trung bình, khoảng 310 MPa trong 6061-T6 | Cao, thường là 500–700 MPa |
| Khả năng gia công | Tốt nhất trong ba | Tốt, dẻo dai ở tốc độ thấp | Từ khá đến nghèo, làm việc-chăm chỉ |
| Độ dẫn điện | Nhiệt và điện tốt | Nhiệt tốt | Thấp |
| Vị trí chi phí | Cao nhất trên mỗi kg | Thấp nhất cho tấm khối lượng và ép đùn | Cao nhất cho tấm và thanh nặng |
| BẢO TRÌ | Đánh bóng thường xuyên khi tiếp xúc | Thấp một khi được anot hóa | Thấp nhất; sạch sẽ và{0}}không bị hoen ố |
Làm thế nào để lựa chọn giữa chúng
Dịch vụ ẩm ướt, mặn hoặc ven biển: sử dụng thép không gỉ 316 hoặc nhôm anod hóa khi trọng lượng quan trọng hơn độ bền. Đồng thau trơn nên tránh trên các mặt bên ngoài.
Các phụ kiện, van và đầu nối điện được gia công-khối lượng lớn: sử dụng đồng thau-cắt tự do, gia công nhanh hơn nhiều lần so với thép không gỉ và dẫn điện.
Trọng lượng-khung, tấm, vỏ và bộ tản nhiệt quan trọng: sử dụng nhôm 6061-T6 hoặc 5052 và chỉ định phương pháp anodizing khi phơi ngoài trời.
Các bộ phận nóng, bộ phận vệ sinh và các bộ phận kiến trúc hoặc bảng tên có tuổi thọ cao: sử dụng thép không gỉ 304 hoặc 316, giúp giữ hình dạng dưới nhiệt và không cần chế độ đánh bóng.
Công việc trong nhà-theo chi phí: đồng thau để tạo vẻ ngoài và độ dẫn điện, nhôm cho các tấm phẳng, chỉ dùng thép không gỉ khi thực sự cần độ bền hoặc vệ sinh.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: Chất nào bền nhất trong ba loại vật liệu?
Thép không gỉ là loại mạnh nhất, thường là 500–700 MPa ở cấp độ austenit, tiếp theo là đồng thau ở khoảng 340–470 MPa và sau đó là nhôm ở khoảng 310 MPa ở 6061-T6.
Q: Cái nào tốt nhất để sử dụng ngoài trời hoặc ven biển?
Thép không gỉ loại 316, vì hàm lượng crom, niken và molypden của nó mang lại cho nó lớp màng thụ động ổn định nhất; nhôm anodised là giải pháp thay thế nhẹ hơn, rẻ hơn cho các tấm và vỏ.
Hỏi: Vật liệu nào dễ gia công nhất?
Miễn phí-cắt đồng thau như máy C36000 nhanh nhất và sạch nhất. Nhôm đứng thứ hai và thép không gỉ chậm nhất vì nó hoạt động-cứng lại và yêu cầu dụng cụ cứng cũng như tốc độ cắt thấp hơn.
Hỏi: Đồng thau có thực sự bị ăn mòn trong nước biển không?
Đồng thau trơn khử kẽm trong môi trường clorua và có thể bị nứt do ăn mòn-do ứng suất, do đó, nó thường được thay thế bằng đồng đô đốc hoặc đồng niken cho các bộ phận bị ướt-trong nước biển.
Hỏi: Trên thực tế nhôm có yếu hơn thép không?
Trên mỗi đơn vị trọng lượng, nó cạnh tranh tốt, nhưng độ bền tuyệt đối của nó thấp hơn, do đó, thiết kế nhôm sử dụng các phần dày hơn hoặc các gân ép đùn để đạt được độ cứng tương tự như bộ phận bằng thép không gỉ.
Hỏi: Tại sao đồng thau bị xỉn màu còn thép không gỉ thì không?
Đồng thau không có crom để tạo lại lớp màng thụ động nên bề mặt của nó bị oxy hóa và sẫm màu; thép không gỉ liên tục đổi mới lớp oxit giàu crom-để giữ cho thép luôn sáng.
