Kasdieniniame gyvenime ir daugybėje pramonės šakų mus nuolat supa produktai, pagaminti iš plieno arba aliuminio. Nuo aukštų dangoraižių, formuojančių mūsų miesto vaizdus, iki mūsų vairuojamų automobilių ir skardinių, kuriose yra mūsų mėgstamiausi gėrimai, šios dvi medžiagos vaidina pagrindinį vaidmenį. Bet kai reikia pasirinkti tarp plieno ir aliuminio tam tikrai programai, sprendimas gali būti toli gražu nesudėtingas. Pradėkime išsamią tyrinėjimą, kad nustatytume, kuris iš jų gali būti labiau tinkamas įvairiems poreikiams.
Plienas ir aliuminis: įvadas
Plienas
Plienas yra lydinys, sudarytas iš geležies ir anglies. Anglies kiekis, paprastai nuo 0,2% iki 2,1% pagal svorį, daro didelę įtaką jo savybėms.Yra daugybė plieno rūšių. Pavyzdžiui, anglies plienas yra žinomas dėl savo stiprumo ir įperkamumo. Jis plačiai naudojamas statybose ir gamyboje. Kita vertus, lydinio plienas turi papildomų elementų, tokių kaip manganas, chromas ar nikelis, pridedami siekiant sustiprinti specifines savybes, tokias kaip kietumas, kietumas ar atsparumas korozijai. Pagalvokite apie tvirtas sijas, naudojamas statybose, arba patvarius nerūdijančius plieno indus jūsų virtuvėje - tai visi plieno universalumo produktai.
Aliuminis
Aliuminis yra lengvas metalas, kurio gausu žemės plutoje. Paprastai jis randamas boksito rūdoje ir norint išgauti reikia nemažai energijos.Aliuminis gryna forma yra gana minkštas, tačiau kai legiruotas tokiais elementais kaip vario, magnio ar cinko, jis tampa daug stipresnis. Įprastus aliuminio lydinius sudaro 6061, kuris plačiai naudojamas bendrai - tikslinėms programoms, tokioms kaip automobilių dalys ir 7075, žinomi dėl didelio stiprumo ir dažnai naudojamas kosmoso komponentuose. Apsidairykite aplinkui ir pastebėsite aliuminį kasdieniuose daiktuose, tokiuose kaip gėrimų skardinės, langų rėmai ir net aukšta elektronika.
Fizinių savybių demonstravimas
Tankis
Vienas ryškiausių plieno ir aliuminio skirtumų yra jų tankis. Plieno tankis paprastai yra apie 7,85 gramo vienam kubiniam centimetrui. Priešingai, aliuminio tankis yra maždaug 2,7 gramo viename kubiniame centimetre. Šis reikšmingas skirtumas daro aliuminį daug lengvesnį. Pavyzdžiui, aviacijos pramonėje kiekvienas svorio mažinimo kilogramas gali sukelti nemažą degalų sutaupymą per visą orlaivio eksploatavimo laiką. Štai kodėl aliuminis yra pasirinkta medžiaga orlaivių kėbulams ir sparnams statyti. Tačiau tokiose programose, kur svoris nėra rūpestis, todėl reikalingas stabilumas dėl masės, pavyzdžiui, kai kuriose pramoninės mašinos rūšys ar didelių konstrukcijų pamatai, didesnis plieno tankis gali būti pranašumas.
Stiprybė
Plienas garsėja dėl savo stiprumo. Aukštas anglies plienas ir lydinio plienai gali pasiekti ypač didelę tempimo stiprumą, todėl jie yra idealūs pritaikymui, kai labai svarbu, kad konstrukcinis vientisumas esant didelėms apkrovoms. Pavyzdžiui, pakabos tiltai, apimantys didžiulius vandens kelius, priklauso nuo plieninių kabelių ir sijų, kad atlaikytų eismo ir aplinkos jėgų svorį. Vis dėlto aliuminio lydiniai taip pat padarė didelę jėgą. Kai kurie aukšto stiprumo aliuminio lydiniai, tokie kaip naudojami kosmose, gali konkuruoti su tam tikrų plienų svorio santykiu. Automobilių pramonėje aliuminis vis dažniau naudojamas kūno struktūrose, siekiant sumažinti svorį, išlaikant saugos standartus, nes lydinio technologijos pažanga pagerino jo stiprumo savybes.
Laidumas
Kalbant apie elektrinį ir šilumos laidumą, aliuminis išskiria plieną. Aliuminis yra puikus elektros laidininkas, todėl jis dažniausiai naudojamas energijos perdavimo linijose. Tai suteikia gerą pusiausvyrą tarp laidumo ir išlaidų, ypač palyginti su brangesniais laidininkais, tokiais kaip vario. Kalbant apie šilumos laidumą, aliuminio gebėjimas greitai perkelti šilumą daro jį populiariu šilumos kriauklių pasirinkimu elektroniniuose prietaisuose. Pavyzdžiui, aušinimo pelekai kompiuterio CPU dažnai yra pagaminti iš aliuminio lydinio, kad būtų galima efektyviai išsklaidyti šilumą ir užkirsti kelią perkaitimo. Plienas, nors jis gali atlikti elektrą ir šilumą, tai daro daug mažesniu greičiu, todėl jis yra mažiau tinkamas naudoti, kai būtina aukštą laidumą.
Cheminės savybės: arčiau žvilgsnio
Atsparumas korozijai
Plienas turi Achilo kulną, kai kalbama apie koroziją. Esant deguoniui ir drėgmei, plienas lengvai oksiduoja, sudarydamas rūdis. Laikui bėgant tai gali susilpninti struktūrą. Norėdami kovoti su tuo, naudojamos įvairios apsaugos priemonės, tokios kaip dažymas, cinkavimas (dengimas su cinku) arba naudojant nerūdijantį plieną, kuriame yra chromo, kuris sudaro pasyvų oksido sluoksnį. Kita vertus, aliuminis turi natūralų pranašumą. Kai jis veikiamas oro, jis sudaro ploną, tankų oksido sluoksnį jo paviršiuje. Šis sluoksnis veikia kaip barjeras, užkertantis kelią tolesnei oksidacijai ir korozijai. Dėl to aliuminis yra labai tinkamas naudoti lauke, pavyzdžiui, pakrančių vietose, kur sūrus oras gali būti ypač ėduoniškas. Pavyzdžiui, aliuminio tvoros ir lauko baldai gali atlaikyti ilgus metus trunkančius elementus be reikšmingo skilimo.
Cheminis reaktyvumas
Aliuminis yra gana reaktyvus metalas. Tam tikromis sąlygomis jis gali energingai reaguoti, ypač su rūgštimis. Tačiau apsauginis oksido sluoksnis, kuris jo paviršiuje susidaro normaliomis sąlygomis, slopina daugumą reakcijų. Kai kuriuose pramoniniuose procesuose galima panaudoti aliuminio reaktyvumą. Pavyzdžiui, gaminant tam tikras chemines medžiagas aliuminis gali būti naudojamas kaip redukuojantis agentas. Plienas, palyginti, normaliomis aplinkybėmis yra mažiau reaktyvus. Tačiau esant aukštai temperatūrai ar labai rūgščiai/pagrindinei aplinkoje, ji gali patirti chemines reakcijas, kurios gali turėti įtakos jos vientisumui. Pavyzdžiui, kai kuriose chemijos gamyklose reikia specialių plieno rūšių, kad būtų galima atsispirti atšiaurių cheminių medžiagų koroziniam poveikiui.
Apdorojimo našumo palyginimas
Formavimas ir apdorojimas
Plienas suteikia daugybę formavimo variantų. Kalimas yra dažnas metodas, kai metalas kaitinamas ir formuojamas naudojant gniuždomosios jėgos.Tai puikiai tinka gaminti stiprias ir sudėtingos formos dalis, tokias kaip alkūniniai velenai varikliuose. Riedėjimas yra dar vienas procesas, kai plienas praleidžiamas per volelius, kad būtų galima gaminti lakštus, plokšteles ar įvairius profilius. Automobilių pramonei dažnai naudojamas štampavimas, šalto formavimo procesas, kad sukurtų automobilių kėbulo plokštės iš plieninių lakštų. Aliuminis taip pat yra labai kaltas ir gali būti lengvai suformuotas. Išspaudimas yra populiarus aliuminio procesas, kurio metu metalas yra verčiamas per štampą, kad būtų sukurtos ilgos ir vienodos formos. Taip gaminami aliuminio langų rėmai. „Die-Casting“ taip pat plačiai naudojamas aliuminiui, leidžiančiam gaminti sudėtingas ir detalias dalis, tokias kaip variklio blokai daugelyje šiuolaikinių automobilių.
Suvirinimo spektaklis
Suvirinimo plienas gali būti sudėtingas procesas. Skirtingi plieno tipai reikalauja specifinių suvirinimo būdų ir užpildų medžiagų. Pavyzdžiui, anglies plienas gali būti suvirinamas naudojant tokius metodus kaip lanko suvirinimas, tačiau reikia imtis atsargumo priemonių, kad būtų išvengta tokių problemų kaip vandenilio apkabinimas, kuris gali susilpninti suvirintą sąnarį. Dėl savo legiruotų elementų nerūdijantis plienas gali prireikti specialių elektrodų, kad būtų užtikrintas stiprus ir korozijai atspari suvirinimas. Kita vertus, aliuminio suvirinimas kelia savo sunkumus. Aliuminis turi aukštą šilumos laidumą, tai reiškia, kad suvirinimo proceso metu jis greitai išsklaido šilumą. Tam reikia didesnės šilumos įvesties ir specializuotos suvirinimo įrangos, tokios kaip volframo inertinės dujos (TIG) suvirinimo arba metalo inertinės dujos (MIG) suvirinimas. Be to, prieš suvirinimą reikia pašalinti oksido sluoksnį ant aliuminio, kad būtų užtikrintas tinkamas ryšys.
Išlaidų aspektai
Žaliavos kaina
Plieno kaina yra palyginti stabili. Geležies rūda, pagrindinė plieno gamybos žaliava, daugelyje pasaulio vietų yra gausu. Geležies rūdos kasybos ir perdirbimo išlaidos kartu su palyginti paprastu jo pavertimo plienu procesu prisideda prie jos įperkamumo. Tačiau aliuminio gamybos procesas yra sudėtingesnis ir energiją reikalaujantis. Boksito rūda turi būti patobulinta į aliuminį oksidą, o tada elektrolizė naudojama grynam aliuminiui išgauti. Šis didelės energijos reikalavimas, kartu su kasybos ir rafinavimo boksito kaina, paprastai padidina aliuminio žaliavų sąnaudas nei plieno.
Apdorojimo kaina
Tinkamai nusistovėję ir paplitę Plieno gamybos procesai reiškia, kad daugeliu atvejų apdorojimo išlaidos gali būti palyginti mažos, ypač didelio masto gamybai. Tačiau jei reikia sudėtingų formų ar didelio tikslumo apdirbimo, išlaidos gali žymiai padidėti. Kai kuriais aspektais aliuminio apdorojimas gali būti brangesnis. Nors lengva susiformuoti į sudėtingas formas, specializuotos įrangos, tokios kaip ekstruzija ir suvirinimo iššūkiai, poreikis gali padidinti kainą. Pavyzdžiui, norint nustatyti aliuminio ekstruzijos liniją, reikia daug investuoti į įrangą ir įrankius.
Bendras išlaidų svarstymas
Svarstant bendrąsias išlaidas, tai susiję ne tik su žaliavų ir tvarkymo išlaidomis. Galutinio produkto gyvenimo trukmė ir priežiūros reikalavimai taip pat vaidina svarbų vaidmenį. Pvz., Plieninei konstrukcijai gali reikėti reguliariai dažyti ir prižiūrėti, kad būtų išvengta korozijos, o tai padidina ilgalaikes išlaidas. Aliuminio struktūra, turinti didesnį atsparumą korozijai, laikui bėgant gali turėti mažesnes priežiūros išlaidas. Kai kuriose programose, tokiose kaip didelio masto pramoninio pastato statyba, mažesnės žaliavos ir plieno perdirbimo išlaidos gali padaryti jį ekonomiškesnį. Kitais atvejais, pavyzdžiui, gaminant aukščiausios klasės vartojimo elektroniką, kur aliuminio savybės lengvos ir korozijai atsparios savybės pateisina didesnes sąnaudas, aliuminis gali būti pasirinktas pasirinkimas.
Įvairios programos
Statybos laukas
Statybos pramonėje plienas yra esminė medžiaga. Dėl didelio jo stiprumo ir apkrovos gali būti būtina sukurti dangoraižių ir didelių komercinių pastatų rėmus. Plieninės sijos ir kolonos gali palaikyti didžiulį svorio kiekį, leidžiantį statyti aukštas ir atviro plano konstrukcijas. Tiltai taip pat labai priklauso nuo plieno. Pakabos tiltai, kurių ilgas tarpas yra, naudoja plieninius kabelius ir santvaras, kad paskirstytų apkrovą. Aliuminis, priešingai, dažnai naudojamas estetinėms ir lengvoms pritaikymams. Aliuminio langai ir durys yra populiarūs dėl šiuolaikiškos išvaizdos, energijos vartojimo efektyvumo ir atsparumo korozijai. Aliuminio užuolaidų sienos pastatams gali suteikti aptakią ir šiuolaikišką išvaizdą, tuo pat metu ir lengvos, sumažinančios pastato struktūros apkrovą.
Automobilių pramonė
Plienas ilgą laiką buvo dominuojanti medžiaga automobilių pramonėje. Jis naudojamas važiuoklėje, kūno rėmuose ir daugelyje mechaninių komponentų dėl didelio stiprumo, kuris yra gyvybiškai svarbus saugumui. Tačiau kai pramonė juda link efektyvesnių degalų taupančių transporto priemonių, aliuminis tampa plačiau naudojamas. Aliuminis naudojamas variklio blokuose, o tai sumažina variklio svorį ir, savo ruožtu, pagerina degalų ekonomiją. Jis taip pat vis dažniau naudojamas kūno plokštėse, siekiant sumažinti bendrą transporto priemonės svorį neprarandant saugumo, nes šiuolaikiniai aliuminio lydiniai gali suteikti reikiamą stiprumą.
Aviacijos ir kosmoso laukas
Plienas ilgą laiką buvo dominuojanti medžiaga automobilių pramonėje. Jis naudojamas važiuoklėje, kūno rėmuose ir daugelyje mechaninių komponentų dėl didelio stiprumo, kuris yra gyvybiškai svarbus saugumui. Tačiau kai pramonė juda link efektyvesnių degalų taupančių transporto priemonių, aliuminis tampa plačiau naudojamas. Aliuminis naudojamas variklio blokuose, o tai sumažina variklio svorį ir, savo ruožtu, pagerina degalų ekonomiją. Jis taip pat vis dažniau naudojamas kūno plokštėse, siekiant sumažinti bendrą transporto priemonės svorį neprarandant saugumo, nes šiuolaikiniai aliuminio lydiniai gali suteikti reikiamą stiprumą.
Dienos naudojimo produktų laukas
Kasdieniniame gyvenime mes dažnai susiduriame su plieno ir aliuminio produktais. Plienas dažniausiai naudojamas virtuvės peiliuose, kur jo kietumo ir kraštų atsilaikymo savybės yra labai vertinamos. Baldai, pagaminti iš plieno, pavyzdžiui, metalinės kėdės ir stalai, gali būti ir tvirti, ir madingi. Kita vertus, aliuminį galima rasti tokiuose daiktuose kaip lengvi virtuvės reikmenys, kurie greitai ir tolygiai įkaista. Elektroniniai prietaisai, tokie kaip nešiojamieji kompiuteriai ir tabletės, dažnai turi aliuminio dėklų dėl aptakios išvaizdos, lengvo dizaino ir gerų šilumos išsklaidymo savybių.
Tinkamas pasirinkimas
Pasirinkimas pagal veiklos reikalavimus
Jei jums reikia didelio stiprumo ir standumo medžiagos, turinčios apkrovą laikančią konstrukciją, plienas tikriausiai yra geresnis pasirinkimas. Pavyzdžiui, dideliame pramoniniame sandėlyje, kuriame bus laikomos sunkiosios mašinos, plieninės sijos gali suteikti reikiamą atramą. Tačiau jei svorio mažinimas yra svarbiausias prioritetas, pavyzdžiui, nešiojamame elektroniniame įrenginyje ar lenktyniniame automobilyje, mažas aliuminio tankis yra tinkamesnis pasirinkimas. Kalbant apie laidumą, jei dirbate prie elektrinio ar šiluminio naudojimo, pirmiausia turėtų būti aliuminis.
Pasirinkimas pagal išlaidų biudžetą
Projektams, turintiems ribotą biudžetą, plienas gali būti ekonomiškesnis pasirinkimas, ypač atsižvelgiant į mažesnes žaliavų sąnaudas ir paprastai mažesnes paprastų formų apdorojimo išlaidas. Tačiau jei galite sau leisti didesnes išankstines išlaidas ir ieškote ilgalaikių sutaupytų lėšų priežiūros ir našumo prasme, aliuminis gali būti verta investicija. Pvz., Pakrantės rajone, kur korozija kelia didžiausią susirūpinimą, aliuminio struktūra iš pradžių gali kainuoti brangiau, tačiau ilgainiui sutaupys pinigų dėl didesnio atsparumo korozijai.
Pasirinkimas pagal paraiškos scenarijus
Lauko programose, ypač atšiaurioje aplinkoje, atsparumas aliuminio korozijai suteikia pranašumą. Pvz., Lauko ženklai arba šviesos stulpai, pagaminti iš aliuminio, truks ilgiau be rūdžių. Aukštos temperatūros pramoniniame parametruose, tokiose kaip plieninėje liejykloje ar elektrinės katile, plieno galimybė atlaikyti aukštą temperatūrą daro jį pageidaujama medžiaga.
Apibendrinant galima pasakyti, kad senas klausimas, ar plienas, ar aliuminis yra geriau, neturi universalaus atsakymo. Abi medžiagos turi savo unikalų savybių, pranašumų ir trūkumų rinkinį. Atidžiai atsižvelgdami į konkrečius jūsų projekto reikalavimus, nesvarbu, ar tai veiklos, ar išlaidos, ar konkrečios programos veiksniai, galite priimti pagrįstą sprendimą. Mes norėtume išgirsti apie jūsų patirtį renkantis plieną ir aliuminį. Prašau pasidalyti savo mintimis žemiau esančiuose komentaruose!
Pašto laikas: 2012 m. Vasario 17 d
