Alüminyum, aynı hacimde çelikten belirgin biçimde hafiftir: 6061 için yoğunluk 2,70, 7075 için 2,81 g/cm³. Ağırlığın ve korozyonun belirleyici olduğu işlerde alüminyum öne çıkar. Yüksek sıcaklıkta ve çok yüksek yükte çelik üstün kalabilir.
Ağırlık avantajı
Alüminyumun yoğunluğu 6061 için 2,70, 7075 için 2,81 g/cm³'tür (7075 değeri tek veri kaynağına dayanır). Çelik bu değerlerin belirgin biçimde üstündedir. Bu fark, taşınan, sallanan ya da hareket eden parçalarda doğrudan kazanç demektir: enerji, taşıma ve montaj kolaylaşır.
Aynı parça için ağırlığı ağırlık hesaplama aracıyla bulun. Yoğunluğun ayrıntısı için alüminyum yoğunluğu rehberine bakın. Çelik tarafında kendi malzeme kartınızdaki yoğunluğu kullanın.
Mukavemet
Alüminyum "çelikten zayıf" diye genelleme yapılmaz. Alaşıma ve tempere bağlıdır. 7075-T6 gibi yüksek mukavemetli alaşımlar yapısal işlerde kullanılır; 5xxx ve 1xxx serileri ise daha yumuşaktır. Hacim bazında bakıldığında çelik genelde daha rijittir. Esneklik modülü farkı, aynı yükte alüminyum parçanın daha kalın tasarlanmasını gerektirebilir.
Bunun için mukavemeti ağırlığa oranlayarak değerlendirin. Alaşım karşılaştırması için 6061 ile 7075 sayfasına bakın. Ayrıca alüminyum, yüksek sıcaklıkta çelikten çok daha çabuk mukavemet kaybeder. Sıcak çalışan parçalar için sıcaklık sınırını mutlaka kontrol edin.
Korozyon
Alüminyum yüzeyinde ince bir oksit tabakası oluşturur ve bu, atmosferik korozyona karşı doğal bir koruma sağlar. Deniz ortamı için 5xxx serisi (ör. 5083) tercih edilir. Ancak çelikle temas eden alüminyumda galvanik korozyon riski vardır; birleşim detayında yalıtım düşünülmelidir.
Maliyet
Metal fiyatı, kilogram başına bile olsa, piyasa koşuluna göre değişir ve bu yazıda rakam verilmez. Ama parça ağırlığı düştüğü için toplam maliyet, kullanım şartına göre değişir. Nakliye, işleme süresi, bakım ve ömür boyu maliyet birlikte düşünülmelidir. Alüminyumun metal fiyatı ayrıca piyasaya bağlı oynar; bunun nedenleri için fiyat yazısına bakın.
Karar listesi
Alüminyum şu durumlarda mantıklıdır:
- Ağırlık sınırı katıdır (taşıt, hareketli parça).
- Ortam nemli, tuzlu ya da dış mekândır.
- Parça yüksek sıcaklığa maruz kalmaz.
- Rijitlik farkı tasarımla telafi edilebilir.
Çelikte kalın: yüksek sıcaklık, çok yüksek statik yük, aşınma ve yorulma sınırı kritikse.
Geçişte sık yapılan hatalar
- Aynı kesitle değiştirmek. Aynı kesit, daha az rijit parça verir; kesiti yeniden düşünmek gerekir.
- Alaşımı yalnız mukavemetle seçmek. Korozyon, kaynaklanabilirlik ve temper de belirleyicidir.
- Birleşim detayını unutmak. Çelik bağlantı elemanıyla temasta galvanik etki oluşabilir.
- Isıyı hesaba katmamak. Alüminyumun yüksek sıcaklık sınırı çeliğinkinden düşüktür.
Geçişi küçük bir parçayla denemek, tüm tasarımı değiştirmekten daha az risklidir. Mühendislik hesabı ve güvenlik değerlendirmesi için ilgili standartlara ve uzman görüşüne başvurun.
Hangi alaşımla başlanır?
Genel amaçlı yapısal işlerde 6061 sık tercih edilir; yüksek mukavemet gerektiğinde 7075 düşünülür, ama kaynaklanabilirliği ve korozyon davranışı farklıdır. Deniz ortamında 5083 öne çıkar. Seçim için kaliteler sayfasındaki EN 755-2 değerlerine bakın ve kullanım ortamını yazarak teklif isteyin. Hangi alaşımın hangi uygulamaya uyduğu için ayrıca eşdeğerlik tablosu da kullanılabilir.
Çelik ve alüminyum için hızlı kontrol
- Sehim ve rijitlik: alüminyumun elastisite modülü çelikten düşüktür. Rijitlik gereken yerde kesit büyütülür ya da tasarım değiştirilir.
- Sıcaklık: alüminyum yüksek sıcaklıkta mukavemetini çabuk kaybeder. Sıcak çalışan parçada çelik daha güvenli bir seçimdir.
- Kaynak: 6xxx ve 7xxx alaşımlarında kaynak yakınında mukavemet düşer. Ayrıntı için kaynaklanabilir alaşımlar yazısına bakın.
Sık sorulan sorular
Alüminyum çelik kadar güçlü mü?
Alaşıma ve tempere bağlıdır. 7075-T6 gibi alaşımlar yüksek mukavemetlidir, ama genelde çelik daha rijittir. Ağırlığa oranla değerlendirin.
Kaynak farkı?
Alüminyum ve çelik kaynağı farklı yöntemler ve ısıl etki gerektirir. Alaşıma göre kaynaklanabilirlik değişir; 6061 sıkça kaynaklanır, 7075 genelde önerilmez. Kaynak sizin sürecinizdir; alaşım seçerken bunu hesaba katın.
Maliyet daha mı yüksek?
Metalin kilogram maliyeti daha yüksektir; toplam maliyet parça ağırlığı, işleme, taşıma ve ömre göre değişir. Güncel metal değeri için teklif isteyin.