Различия в сущности материалов: сравнение физических свойств деталей из алюминия и титанового сплава
Алюминий 7075 (алюминиевый сплав аэрокосмического класса) и титановый сплав (например, Ti-6Al-4V) ведут себя совершенно по-разному при обработке деталей OEM : прочность и вес. Алюминиевый сплав 7075 : предел прочности на разрыв составляет 570 МПа, плотность — 2,8 г/см³, с отличным соотношением прочности к весу .
Титановый сплав : предел прочности на разрыв составляет 900–1100 МПа, плотность — 4,5 г/см³, прочность близка к прочности стали, но на 40% легче .
Тепловые характеристики
Алюминиевый сплав : теплопроводность 130 Вт/м·К, быстрый отвод тепла, подходит для высокоскоростной обработки .
Титановый сплав : теплопроводность составляет 7 Вт/м·К, и в процессе обработки тепло имеет тенденцию накапливаться, что требует специального решения для охлаждения .
Коррозионная стойкость
7075 требует анодирования для повышения стойкости к коррозии .
Титановый сплав по своей природе устойчив к коррозии, особенно подходит для имплантатов при обработке на медицинских станках с ЧПУ .
Анализ проблем обработки: факторы, определяющие стоимость обработки на станках с ЧПУ для производителей оригинального оборудования
Разница в стоимости двух материалов при обработке на станках с ЧПУ для производителей оригинального оборудования в основном обусловлена следующими факторами: износ инструмента Для обработки титанового сплава требуются инструменты с алмазным покрытием, которые стоят в три раза дороже инструментов из алюминиевого сплава и имеют срок службы всего 200 минут .
Алюминиевый сплав 7075 позволяет использовать инструменты из быстрорежущей стали, а срок службы одного инструмента может достигать 1000 минут .
Ограничения параметров резки
Алюминиевый сплав : скорость вращения шпинделя может достигать 8000 об/мин, а скорость подачи составляет 0,3 мм/зуб. Титановый сплав : скорость ограничена 1500 об/мин, а скорость подачи необходимо снизить до 0,1 мм/зуб.
Все следующие видео обработаны:
фрезерный станок с ЧПУ алюминий- Закупочные цены на алюминий 7075 и титановый сплав также существенно различаются :
- Алюминиевый сплав 7075 : рыночная цена составляет приблизительно 5–8 долл. США/кг .
- Титановый сплав (Ti - 6Al - 4V) : рыночная цена составляет примерно 50 - 100 долл. США/кг .
- Это означает, что при одинаковом объёме стоимость титанового сплава обычно более чем в 10 раз превышает стоимость алюминиевого сплава. Для крупногабаритных деталей или проектов массового производства эта разница в цене сырья существенно влияет на общую стоимость. Анализ структуры общей стоимости. Стоимость полного проекта обработки на станке с ЧПУ для OEM-производителей обычно включает :
- 1. Стоимость материалов (30–60% )
Стоимость закупки сырья
Коэффициент использования материалов (доля отходов переработки )
2. Стоимость обработки (40–70% )
Износ инструмента (как описано выше )
Стоимость рабочего часа оборудования
Стоимость обработки поверхности
3. Дополнительные расходы
Проверка качества
Логистика и транспорт
Сравнение типичных случаев (партия из 100 штук)
![Сравнение стоимости обработки алюминия 7075 и титана на станках с ЧПУ 1]()
Дополнительные расходы на обработку поверхности
Алюминиевые детали, обработанные на токарной обработке или фрезерном станке с ЧПУ, часто требуют анодирования ($0,5–2 за штуку) .
Детали из титанового сплава требуют пескоструйной обработки + химической полировки (1–3 долл. США за шт.) .
Возьмем в качестве примера деталь в форме вала диаметром 30 мм :
Стоимость обработки деталей из алюминиевого сплава 7075 : 12 долларов США/шт. (включая анодирование) .
Стоимость обработки деталей из титанового сплава : 38 долл. США/шт. (включая обработку поверхности) .
Дифференциация отраслевого применения: от автомобильных деталей с ЧПУ до испытательных стендов для полупроводниковой промышленности
Логика выбора материалов в разных отраслях промышленности различна :
Автомобильное производство
Предпочтение отдается точеным деталям из алюминия .
Случай: В определенном проекте кронштейна аккумуляторной батареи электромобиля решение из алюминиевого сплава 7075 позволяет сэкономить 60% стоимости по сравнению с титановым сплавом .
Типичные области применения: автомобильные детали с ЧПУ (компоненты подвески, приводные валы) .
Медицинское оборудование
Несмотря на высокую стоимость медицинской обработки на станках с ЧПУ , доминирует титановый сплав .