製造およびエンジニアリングセクターに関しては、アルミニウム製の鍛造ブロックと鋼製の鍛造ブロックの選択が遠くになる可能性があります。最も重要な影響の1つは、重量の違いです。のサプライヤーとしてアルミニウム鍛造ブロック、私は、さまざまなアプリケーションに対するこの体重格差の影響を直接目撃しました。
密度：基本要因
アルミニウムと鋼の偽造ブロックの体重の違いを理解するための鍵は、密度にあります。密度は、単位体積あたりの質量として定義されます。アルミニウムの密度は約2.7 g/cm³ですが、鋼はその種類に応じて、通常7.75〜8.05 g/cm³の範囲の密度を持っています。これは、同じボリュームの場合、スチール製の鍛造ブロックがアルミニウム鍛造ブロックの約2.87〜2.98倍重くなることを意味します。
簡単な例を見てみましょう。容積が1000cm³の鍛造ブロックがあるとします。アルミニウムで作られている場合、その質量はm =ρvで、ρ（密度）は2.7 g/cm³、V（体積）は1000cm³です。したがって、アルミニウム鍛造ブロックの質量は2700グラムまたは2.7 kgです。
一方、同じサイズのブロックが7.85 g/cm³の密度の鋼で作られている場合、その質量はm = 7.85 g/cm³x1000cm³= 7850グラムまたは7.85 kgになります。体重のこの厳しいコントラストは、全体的なパフォーマンスとコスト - 製品の有効性に大きな影響を与える可能性があります。
アプリケーションと重量の影響
自動車産業
自動車業界では、減量が重要な目標です。軽い車両の消費量が少なく、加速と取り扱いが良くなります。アルミニウム製の鍛造ブロックは、シリンダーブロックなどのエンジンコンポーネントでますます使用されています。アルミニウムエンジンブロックは、車両のパワートレインの重量を大幅に減らすことができます。たとえば、スチールブロックを備えた典型的なV -8エンジンの重量は約250 kgであり、アルミニウムブロックを備えた同様のエンジンの重量はわずか150 kgです。この体重の減少により、燃料効率が向上するだけでなく、体重分配の向上も可能になり、車両の全体的なパフォーマンスが向上します。
エンジンブロックに加えて、鍛造アルミニウムビードロックホイールアルミニウムの重量の利点が悪用される別のアプリケーションです。これらのホイールは鋼鉄のカウンターパートよりも軽く、装飾重量を減らします。 Unsprung重量とは、車輪、タイヤ、ブレーキなど、車両のサスペンションシステムではサポートされていないコンポーネントの質量を指します。装飾されていない重量を減らすと、車両の乗り心地、ハンドリング、ブレーキのパフォーマンスが向上します。
航空宇宙産業
航空宇宙産業は、減量によりさらに高いプレミアムを置いています。節約された重量のすべての重量は、航空機の寿命にわたる燃料消費の点で大幅なコスト削減につながる可能性があります。アルミニウム製の鍛造ブロックは、翼のスパーや胴体フレームを含む航空機構造で広く使用されています。これらのコンポーネントは、可能な限り軽い間、飛行のストレスに耐えるのに十分な強さである必要があります。
たとえば、商業旅客機では、鋼の代わりにアルミニウム鍛造ブロックを使用すると、機体の重量を数トン減らすことができます。この軽量化により、航空機はより多くの乗客または貨物を運ぶことができます。または、同じ量の燃料でより長い距離を飛ぶことができます。
産業機械
産業機械では、コンポーネントの重量は、設置、操作、メンテナンスの容易さに影響を与える可能性があります。アルミニウム製の鍛造ブロックは、頻繁に移動する必要がある高速機械や機器など、重量が懸念事項である機械でよく使用されます。軽いマシンは、輸送、セットアップ、再配置が簡単です。さらに、振動が問題であるアプリケーションでは、アルミニウムの重量が低いと、振動の伝達を減らし、機械の全体的な安定性と信頼性が向上します。
強度 - と - 重量比
アルミニウムはスチールよりもはるかに軽いですが、その強さについて疑問に思うかもしれません。アルミニウムには、好ましい強度と重量比があります。つまり、その重量に対して比較的高いレベルの強度を提供できます。鍛造で使用される最新のアルミニウム合金は、熱処理と合金化プロセスを通じて高強度レベルを達成できます。
たとえば、一部のアルミニウム合金には、最大500 MPaの降伏強度があり、これはいくつかの低炭素鋼のそれに匹敵します。高強度が必要であるが重量が制約であるアプリケーションでは、アルミニウムの鍛造ブロックは鋼の実行可能な代替品になります。
ただし、重い建設機器や軍用車両など、非常に高い強度が必要なアプリケーションでは、鉄鋼が依然として好まれる可能性があることに注意することが重要です。鋼は究極の強さが高く、変形や障害なしに大きな負荷に耐えることができます。
コストに関する考慮事項
アルミニウムと鋼の偽造ブロックの重量の違いにもコストの影響があります。アルミニウムは、一般に、単位のマスベースで鋼よりも高価です。ただし、製品の全体的なコストを考慮すると、アルミニウムの重量の利点は、より高い材料コストを相殺できます。
たとえば、自動車業界では、車両の寿命にわたる燃料消費量の節約により、アルミニウムエンジンブロックの初期コストが高いことが正当化されます。航空宇宙産業では、アルミニウムの使用に起因するペイロード容量の増加または燃料消費量の減少は、大幅な長期コスト削減につながる可能性があります。
設計と製造の考慮事項
アルミニウムと鋼の偽造ブロックの重量の違いは、設計と製造プロセスにも影響します。アルミニウムは鋼よりも順応性があります。つまり、力が少ないより複雑な形に鍛造される可能性があります。これにより、より革新的で最適化された設計が可能になり、コンポーネントのパフォーマンスをさらに向上させることができます。
ただし、アルミニウムは鋼よりも融点が低いため、さまざまな鍛造技術が必要です。アルミニウムの鍛造には、通常、鍛造温度が低く、サイクル時間が短くなります。さらに、アルミニウムはより酸化しやすいため、鍛造プロセス中に鍛造ブロックの表面に酸化物層の形成を防ぐために特別な予防策を講じる必要があります。
結論
アルミニウムの鍛造ブロックと鋼製鍛造ブロックの重量の違いは重要であり、さまざまな産業に幅広い意味を持っています。のサプライヤーとしてアルミニウム鍛造ブロック、私は、アルミニウムが体重減少、強度 - 重量比、設計の柔軟性の観点から提供するユニークな利点を理解しています。
自動車、航空宇宙、または産業機械セクターにいるかどうかにかかわらず、アルミニウムと鋼の鍛造ブロックの選択は、体重、筋力、コスト、製造プロセスなどの特定の要件を慎重に検討することに基づいている必要があります。強度に妥協することなく軽量のソリューションを探している場合、アルミニウム製の鍛造ブロックがアプリケーションに理想的な選択になる可能性があります。
あなたの製品にアルミニウムの鍛造ブロックを使用する可能性を探ることに興味があるなら、詳細な議論のために私に連絡することを勧めます。私たちは協力して、あなたのニーズと予算を満たす最良のソリューションを見つけることができます。
参照
- Callister、WD、＆Rethwisch、DG（2010）。材料科学と工学：はじめに。ワイリー。
- Dieter、GE（1988）。機械的冶金。マクグロー - ヒル。
- ASMハンドブック委員会。 （2000）。 ASMハンドブックボリューム14A：MetalWorking：Forging。 ASM International。
