У паўсядзённым жыцці і ў незлічоных галінах мы пастаянна акружаем прадукты, вырабленыя альбо з сталі, альбо з алюмінія. Ад узвышаючых хмарачосаў, якія фармуюць нашы гарадскія пейзажы, да аўтамабіляў, якія мы кіруем, і бляшанкі, якія трымаюць нашы любімыя напоі, гэтыя два матэрыялы гуляюць ключавую ролю. Але калі гаворка ідзе пра выбар паміж сталёвым і алюмініем для пэўнага прымянення, рашэнне можа быць далёка не проста. Давайце адправімся ў падрабязную разведку, каб вызначыць, які з іх можа быць лепш для розных патрэбаў.
Сталь і алюміній: увядзенне
Сталь
Сталь - гэта сплаў, які ў асноўным складаецца з жалеза і вугляроду. Змест вугляроду, як правіла, складае ад 0,2% да 2,1% ад вагі, значна ўплывае на яго ўласцівасці.Існуе мноства відаў сталі. Напрыклад, вугляродная сталь вядомая сваёй сілай і даступнасцю. Ён шырока выкарыстоўваецца ў будаўніцтве і вытворчасці. Сплава сталі, з іншага боку, мае дадатковыя элементы, такія як марганец, хром або нікель, дадаюцца для павышэння пэўных уласцівасцей, такіх як цвёрдасць, трываласць або ўстойлівасць да карозіі. Падумайце пра надзейную I - бэлькі, якія выкарыстоўваюцца ў будаўніцтве будынка або трывалага нержавеючага нержавеючага посуду на вашай кухні - гэта ўсе прадукты універсальнасці сталі.
Алюміній
Алюміній - гэта лёгкі метал, які багата ў зямной кары. Звычайна ён сустракаецца ў баксітнай рудзе і патрабуе значнай колькасці энергіі для здабывання.Алюміній у чыстым выглядзе адносна мяккі, але, калі ён быў налічваецца такімі элементамі, як медзь, магній або цынк, ён становіцца значна мацнейшым. Агульныя алюмініевыя сплавы ўключаюць 6061, якія шырока выкарыстоўваюцца ў цэлым - прыкладання, такія як аўтамабільныя дэталі і 7075, вядомыя сваёй высокай трываласцю і часта выкарыстоўваецца ў аэракасмічных кампанентах. Паглядзіце вакол, і вы будзеце заўважаць алюміній у паўсядзённых прадметах, такіх як банкі з напоямі, рамкі для вокнаў і нават у высокай - End Electronics.
Фізічныя ўласцівасці разборкі
Шчыльнасць
Адной з самых яркіх адрозненняў паміж сталёвай і алюмініяй з'яўляецца іх шчыльнасць. Звычайна сталь мае шчыльнасць каля 7,85 грама на кубічны сантыметр. У адрозненне ад гэтага, шчыльнасць алюмінія складае прыблізна 2,7 грама на кубічны сантыметр. Гэта значнае адрозненне робіць алюміній значна лягчэйшым. Напрыклад, у авіяцыйнай прамысловасці кожны кілаграм зніжэння вагі можа прывесці да значнай эканоміі паліва на працягу ўсяго жыцця самалёта. Менавіта таму алюміній - гэта выбар выбару для пабудовы целаў і крылаў самалётаў. Аднак у дадатках, калі вага не выклікае заклапочанасці, і патрабуецца стабільнасць з -за масы, напрыклад, у некаторых відах прамысловай тэхнікі або падмуркаў вялікіх структур, больш высокая шчыльнасць сталі можа стаць перавагай.
Моц
Сталь славіцца сваёй высокай трываласцю. Высокая - вугляродная сталь і сплава сталі могуць дасягнуць надзвычай высокай трываласці на расцяжэнне, што робіць іх ідэальнымі для прымянення, дзе структурная цэласнасць пры вялікіх нагрузках мае вырашальнае значэнне. Напрыклад, падвескі масты, якія ахопліваюць велізарныя водныя шляхі, абапіраюцца на сталёвыя кабелі і бэлькі, каб супрацьстаяць вазе руху і экалагічных сіл. Алюмініевыя сплавы, аднак, таксама дасягнулі вялікіх поспехаў у трываласці. Некаторыя высокія - сілавыя алюмініевыя сплавы, як і тыя, якія выкарыстоўваюцца ў аэракасмічнай прасторы, могуць супернічаць з сілай - да - вагі суадносін пэўных сталі. У аўтамабільнай прамысловасці алюміній усё часцей выкарыстоўваецца ў структурах цела, каб паменшыць вагу, захоўваючы стандарты бяспекі, паколькі прагрэс у тэхналогіі сплаву палепшыў свае сілавыя ўласцівасці.
Праводнасць
Што тычыцца электрычнай і цеплаправоднасці, алюміній перакрые сталь. Алюміній - выдатны правадыр электраэнергіі, і таму ён звычайна выкарыстоўваецца ў лініях перадачы электраэнергіі. Ён прапануе добры баланс паміж праводнасці і коштам, асабліва ў параўнанні з даражэйшымі правадніцамі, такімі як медзь. З пункту гледжання цеплаправоднасці, здольнасць алюмінія хутка пераносіць цяпло робіць яго папулярным выбарам для радыятараў на электронных прыладах. Напрыклад, астуджальныя плаўнікі на працэсары кампутара часта вырабляюцца з алюмініевага сплаву для эфектыўнага рассейвання цяпла і прадухілення перагрэву. Сталь, у той час як яна можа праводзіць электраэнергію і цяпло, робіць гэта значна меншай хуткасцю, што робіць яе менш прыдатнай для прымянення, дзе высокая праводнасць мае важнае значэнне.
Хімічныя ўласцівасці: больш уважлівы погляд
Каразія супраціву
Сталь мае ахілесавую пятку, калі гаворка ідзе пра карозію. Пры наяўнасці кіслароду і вільгаці сталь лёгка падвяргаецца акісленню, утвараючы іржу. Гэта можа аслабіць структуру з цягам часу. Для барацьбы з гэтым выкарыстоўваюцца розныя ахоўныя меры, такія як афарбоўка, ацынкаванне (пакрыццё з цынкам) або з выкарыстаннем нержавеючай сталі, якая змяшчае хром, які ўтварае пасіўны аксідны пласт. Алюміній, з іншага боку, мае натуральную перавагу. Пры ўздзеянні паветра ён утварае на паверхні тонкі, шчыльны аксідны пласт. Гэты пласт дзейнічае як бар'ер, прадухіляючы далейшае акісленне і карозію. Гэта робіць алюміній вельмі прыдатным для адкрытых прыкладанняў, напрыклад, у прыбярэжных раёнах, дзе салёнае паветра можа быць асабліва агрэсіўным. Напрыклад, алюмініевыя агароджы і мэбля на адкрытым паветры могуць супрацьстаяць шматгадовым уздзеяннем элементаў без істотнай дэградацыі.
Хімічная рэактыўнасць
Алюміній - адносна рэактыўны метал. У пэўных умовах ён можа энергічна рэагаваць, асабліва з кіслотамі. Аднак ахоўны пласт аксіду, які ўтвараецца на яго паверхні ў звычайных умовах, перашкаджае большасці рэакцый. У некаторых прамысловых працэсах рэактыўнасць алюмінія можа быць выкарыстана. Напрыклад, пры вытворчасці пэўных хімічных рэчываў алюміній можа быць выкарыстаны ў якасці аднаўленчага рэчыва. У параўнанні з сталі пры звычайных абставінах менш рэактыўная. Але ў высокіх тэмпературах або высокакіслых/асноўных умовах гэта можа прайсці хімічныя рэакцыі, якія могуць паўплываць на яе цэласнасць. Напрыклад, у некаторых хімічных раслінах неабходныя спецыяльныя гатункі сталі, каб супрацьстаяць агрэсіўным эфектам рэзкіх хімічных рэчываў.
Параўнанне прадукцыйнасці апрацоўкі
Фарміраванне і апрацоўка
Сталь забяспечвае шырокі спектр варыянтаў фарміравання. Каванне - гэта распаўсюджаны метад, пры якім метал награваецца і формы, ужываючы сілы сціску.Гэта ідэальна падыходзіць для вытворчасці моцных і складаных формаў, як кольцаў у рухавіках. Пракат - яшчэ адзін працэс, калі сталь перадаецца праз ролікі, каб вырабляць прасціны, пласціны ці розныя профілі. Аўтамабільная прамысловасць часта выкарыстоўвае штампоўку, тып халоднага працэсу, каб стварыць панэлі кузава аўтамабіля са сталёвых лістоў. Алюміній таксама вельмі падатлівы і можа быць лёгка сфармаваны. Экструзія - гэта папулярны працэс алюмінія, падчас якога метал прымушаецца праз штамп, каб стварыць доўгія і раўнамерныя формы. Менавіта так вырабляюцца алюмініевыя аконныя рамкі. Шоткаванне таксама шырока прымяняецца да алюмінія, што дазваляе вырабляць мудрагелістыя і падрабязныя дэталі, напрыклад, блокі рухавіка ў многіх сучасных аўтамабілях.
Зварка
Зварачная сталь можа быць складаным працэсам. Розныя тыпы сталі патрабуюць пэўных метадаў зваркі і матэрыялаў напаўняльніка. Напрыклад, вугляродная сталь можна зварваць з дапамогай такіх метадаў, як дугавая зварка, але неабходна прымаць меры засцярогі, каб прадухіліць праблемы, такія як вадарод, які можа аслабіць звараны сустаў. Дзякуючы сваім легувым элементам, нержавеючая сталь можа запатрабаваць адмысловых электродаў, каб забяспечыць моцную і карозійную зварку. З іншага боку, алюмініевая зварка ўяўляе свае цяжкасці. Алюміній мае высокую цеплаправоднасць, гэта значыць, ён хутка рассейваецца цяпло падчас зваркі. Гэта патрабуе больш высокіх цяпла і спецыялізаванага зварачнага абсталявання, напрыклад, зваркі інертнага газу вальфраму (TIG) або металічнага інертнага газу (MIG). Акрамя таго, перад зваркі неабходна выдаліць пласт аксіду на алюмінія, каб забяспечыць належную сувязь.
Размовы аб выдатках
Кошт сыравіны
Кошт сталі адносна стабільны. Жалезная руда, асноўная сыравіна для вытворчасці сталі, у многіх частках свету багата. Кошт здабычы і апрацоўкі жалезнай руды, а таксама адносна просты працэс пераўтварэння яе ў сталь спрыяе яго даступнасці. Аднак алюміній мае больш складаны і энергетычны працэс вытворчасці. Баксітавая руда павінна быць удакладнена ў гліназёму, а затым электраліз выкарыстоўваецца для здабывання чыстага алюмінія. Гэта патрабаванне высокай энергіі, а таксама кошт майнинга і перапрацоўкі баксіту, як правіла, робіць кошт сыравіны алюмінія вышэй, чым у сталі.
Кошт апрацоўкі
Добра наладжаныя і шырокія вытворчыя працэсы сталі азначаюць, што ў многіх выпадках кошт апрацоўкі можа быць адносна нізкай, асабліва для маштабнай вытворчасці. Аднак, калі неабходныя складаныя формы або высокадакладная апрацоўка, кошт можа значна павялічыцца. У некаторых аспектах апрацоўка алюмінія можа быць даражэйшай. Хоць яго лёгка ўтварыць у складаныя формы, неабходнасць у спецыялізаваным абсталяванні для такіх працэсаў, як экструзія і праблемы з зваркі, могуць павялічыць кошт. Напрыклад, наладка экструзійнай лініі для алюмінія патрабуе значных укладанняў у абсталяванне і інструменты.
Агульны разгляд выдаткаў
Пры разглядзе агульнай кошту гаворка ідзе не толькі пра выдаткі на сыравіну і апрацоўку. Патрабаванні да жыцця і абслугоўвання канчатковага прадукту таксама гуляюць важную ролю. Напрыклад, сталёвай канструкцыі можа спатрэбіцца рэгулярная афарбоўка і абслугоўванне, каб прадухіліць карозію, што дадае да доўгатэрміновай кошту. Алюмініевая структура, з яго лепшай каразійнай устойлівасцю, можа мець меншыя выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне з цягам часу. У некаторых прыкладаннях, такіх як будаўніцтва маштабнага прамысловага будынка, больш нізкія выдаткі на сыравіну і апрацоўку сталі могуць зрабіць яго больш эканамічна эфектыўным. У іншых выпадках, як, напрыклад, у вытворчасці спажывецкай электронікі высокага класа, дзе лёгкія і карозійныя ўласцівасці алюмінія апраўдваюць больш высокі кошт, алюміній можа стаць пераважным выбарам.
Разнастайныя прыкладанні
Будаўнічае поле
У будаўнічай галіне сталь з'яўляецца вырашальным матэрыялам. Яго высокая трываласць і грузападымальнасць робяць яго важным для стварэння рамак хмарачосаў і буйных камерцыйных будынкаў. Сталёвыя бэлькі і калоны могуць падтрымліваць велізарную колькасць вагі, што дазваляе будаваць высокія і адкрытыя планавыя канструкцыі. Масты таксама ў значнай ступені абапіраюцца на сталь. Падвесныя масты, са сваімі доўгімі пралётамі, выкарыстоўвайце сталёвыя кабелі і кроквенныя фермы для распаўсюджвання нагрузкі. Наадварот, алюміній часта выкарыстоўваецца для больш эстэтычных і лёгкіх прыкладанняў. Алюмініевыя вокны і дзверы папулярныя з -за сучаснага выгляду, энергаэфектыўнасці і ўстойлівасці да карозіі. Алюмініевыя сцены штор могуць надаць будынкам гладкі і сучасны выгляд, а таксама лёгкі, зніжаючы нагрузку на будынак.
Аўтамабільная прамысловасць
Сталь даўно стала дамінуючым матэрыялам у аўтамабільнай прамысловасці. Ён выкарыстоўваецца ў шасі, рамках цела і многіх механічных кампанентаў з -за яго высокай трываласці, што жыццёва неабходна для бяспекі. Аднак, калі прамысловасць рухаецца да больш эфектыўных транспартных сродкаў, алюміній становіцца больш шырока выкарыстоўваецца. Алюміній выкарыстоўваецца ў блоках рухавіка, што памяншае вагу рухавіка і, у сваю чаргу, паляпшае эканомію паліва. Ён таксама ўсё часцей выкарыстоўваецца на панэлях цела, каб знізіць агульную масу транспартнага сродку, не прыносячы шкоды бяспецы, паколькі сучасныя алюмініевыя сплавы могуць забяспечыць неабходную трываласць.
Аэракасмічнае поле
Сталь даўно стала дамінуючым матэрыялам у аўтамабільнай прамысловасці. Ён выкарыстоўваецца ў шасі, рамках цела і многіх механічных кампанентаў з -за яго высокай трываласці, што жыццёва неабходна для бяспекі. Аднак, калі прамысловасць рухаецца да больш эфектыўных транспартных сродкаў, алюміній становіцца больш шырока выкарыстоўваецца. Алюміній выкарыстоўваецца ў блоках рухавіка, што памяншае вагу рухавіка і, у сваю чаргу, паляпшае эканомію паліва. Ён таксама ўсё часцей выкарыстоўваецца на панэлях цела, каб знізіць агульную масу транспартнага сродку, не прыносячы шкоды бяспецы, паколькі сучасныя алюмініевыя сплавы могуць забяспечыць неабходную трываласць.
Штодзённае выкарыстанне прадуктаў
У паўсядзённым жыцці мы часта сустракаем як сталёвыя, так і алюмініевыя прадукты. Сталь звычайна выкарыстоўваецца ў кухонных нажах, дзе яго цвёрдасць і ўтрыманне краёў высока ацэнены. Мэбля, вырабленая з сталі, напрыклад, металічныя крэслы і сталы, можа быць адначасова трывалай і моднай. З іншага боку, алюміній можна знайсці ў такіх прадметах, як лёгкі посуд, які награваецца хутка і раўнамерна. Электронныя прылады, такія як ноўтбукі і планшэты, часта маюць алюмініевыя выпадкі з -за іх гладкага выгляду, лёгкага дызайну і добрых уласцівасцей рассейвання цяпла.
Стварэнне правільнага выбару
Выбар у адпаведнасці з патрабаваннямі да прадукцыйнасці
Калі вам патрэбен матэрыял з высокай трываласцю і калянасцю для структуры, якая нясе нагрузку, сталь, верагодна, лепшы варыянт. Напрыклад, на вялікім прамысловым складзе, дзе будзе захоўвацца цяжкая тэхніка, сталёвыя прамяні могуць забяспечыць неабходную падтрымку. Аднак, калі зніжэнне вагі з'яўляецца галоўным прыярытэтам, напрыклад, у партатыўным электронным прыладзе або гоначным аўтамабілі, нізкая шчыльнасць алюмінія робіць яго больш прыдатным выбарам. Што тычыцца праводнасці, калі вы працуеце над электрычным або цеплавым прымяненнем, алюміній павінен быць вашым першым разглядам.
Выбар у залежнасці ад бюджэту кошту
Для праектаў з абмежаваным бюджэтам сталь можа стаць больш эканамічным выбарам, асабліва з улікам яго зніжэння кошту сыравіны і, як правіла, зніжэнні выдаткаў на апрацоўку простых формаў. Аднак, калі вы можаце дазволіць сабе больш высокія выдаткі і шукаеце доўгатэрміновых зберажэнняў з пункту гледжання абслугоўвання і прадукцыйнасці, алюміній можа стаць карыснай інвестыцыяй. Напрыклад, у прыбярэжнай вобласці, дзе карозія выклікае сур'ёзную заклапочанасць, структура алюмінія можа каштаваць даражэй, але зэканоміць грошы ў доўгатэрміновай перспектыве з -за сваёй цудоўнай карозійнай устойлівасці.
Выбар у адпаведнасці са сцэнарыямі прыкладанняў
У адкрытых прыкладаннях, асабліва ў суровых умовах, алюмініевая ўстойлівасць да карозіі дае яму перавагу. Напрыклад, адкрытыя шыльды або лёгкія слупы з алюмінія будуць доўжыцца даўжэй без іржы. У высокатэмпературных прамысловых умовах, напрыклад, у сталёвым ліцейным заводзе або ў электрастанцыі, здольнасць сталі супрацьстаяць высокай тэмпературы робіць яго пераважным матэрыялам.
У заключэнне, векавое пытанне, ці лепш сталь ці алюміній, не мае універсальнага адказу. Абодва матэрыялы маюць свой унікальны набор уласцівасцей, пераваг і недахопаў. Уважліва разглядаючы канкрэтныя патрабаванні вашага праекта, няхай гэта будзе прадукцыйнасць, кошт або фактары, якія тычацца прыкладання, вы можаце прыняць абгрунтаванае рашэнне. Мы хацелі б пачуць пра ваш досвед выбару паміж сталёвай і алюмініяй. Калі ласка, падзяліцеся сваімі думкамі ў каментарах ніжэй!
Час паведамлення: 17 лютага 2015 г.
