Jak hliník porovnává základní fyzikální vlastnosti
Hliník je na světlém konci konstrukčních kovů. Jeho hustota 2,70 g/cm³ je asi třetinová v porovnání s mědí a ocelí, jeho tepelná vodivost zhruba 235 W/m·K je na druhém místě po mědi mezi běžnými konstrukčními kovy a jeho přirozený oxidový film jej udržuje stabilní ve většině atmosfér bez přidaného povlaku. Co nenabízí, je vysoká absolutní pevnost nebo vysoká -teplotní schopnost: čistý hliník se taví při asi 660 stupních a jeho modul pružnosti asi 69 GPa je zhruba třetinový v porovnání s ocelí, takže tuhost musí pocházet z geometrie.
| Kov | Hustota (g/cm³) | Tepelná vodivost (W/m·K) | Rozsah tání (stupeň) | Modul pružnosti (GPa) |
|---|---|---|---|---|
| Hliník | 2.70 | 235 | 660 | 69 |
| Měď | 8.96 | 401 | 1085 | 110-128 |
| Uhlíková ocel | 7.85 | 50 | 1425-1540 | 200 |
| Nerezová ocel 304 | 8.00 | 16 | 1400-1450 | 193 |
| Titan třídy 2 | 4.51 | 17-22 | 1668 | 105 |
Hliník versus ocel: Nerez, uhlík a litina
Proti nerezové oceli 304 vede hliník asi patnáctkrát rychleji a váží asi třetinu, proto jsou kolem něj stavěny pánve, chladiče a HVAC spirály. Nerezová ocel odpovídá tvrdostí, odolností proti opotřebení a povrchem, který nereaguje s kyselými přísadami, a zachovává si užitečnou pevnost při teplotách, kdy hliník již ztratil většinu své nosnosti. Uhlíková ocel je levnější a stále tužší a snáze se svařuje, takže nese rámy, tlakové nádoby a těžké konstrukce, zatímco hliník soutěží všude tam, kde se vyplatí připlatit. Litina se chová opět jinak: její vysoká tepelná kapacita a nízká vodivost jí umožňují plynule ukládat a uvolňovat teplo, což vyhovuje opékání a pomalému vaření, zatímco hliník reaguje rychle a šíří teplo rovnoměrně.
Je třeba se vyhnout přímému kontaktu hliníku-na-ocel ve vlhkém a teplém prostředí, protože galvanická koroze napadá hliník, pokud nejsou tyto dva kovy odděleny izolantem.
Hliník versus měď a titan
Měď zůstává referenčním vodičem se 100 procenty IACS, zatímco elektrické třídy hliníku dosahují asi 61 procent, takže kabel se stejným odporem potřebuje zhruba o 60 procent větší průřez-, ale stále váží asi polovinu. Proto jsou přenosová vedení, přípojnice a velké silové kabely obvykle hliníkové, zatímco u malých vinutí, kontaktů a přesných konektorů dominuje měď. Inženýrské práce sedí v koncovkách, protože hliník tvoří izolační oxid během několika minut po vystavení, takže spoje závisí na otěru během utahování, na sloučenině zabraňující oxid-a konektorech dimenzovaných pro hliníkové vodiče.
Titan je asi o dvě třetiny těžší než hliník a několikanásobně dražší, ale je daleko pevnější a snáší vyšší teploty a agresivní chloridy. Hliník jednoznačně vítězí ve vodivosti, s více než desetinásobnou tepelnou vodivostí než titan, a ve zpracovatelnosti. Letecký design proto používá titan v horkých nebo vysoce zatížených armaturách a kde je část spojena s kompozitem z uhlíkových -vláknů a hliníkem pro pláště, rámy, nosníky a palivové nádrže.
Nádobí na vaření, karoserie vozidel a výběr materiálu
V nádobí řeší tyto dva kovy opačné problémy: litina uchovává teplo a pomalu ho uvolňuje, zatímco hliník téměř okamžitě reaguje na změnu hořáku a šíří teplo rovnoměrně. Ochlazená litina nabízí přirozený nepřilnavý povrch, zatímco hliníkové nádobí je obvykle eloxováno nebo potaženo, aby se omezila reakce mezi holým kovem a kyselými potravinami. Mnoho profesionálních pánví kombinuje hliníkové tělo s kontaktním povrchem z nerezové oceli, aby bylo dosaženo obou vlastností najednou.
Karoserie automobilů vykazují stejnou rovnováhu v průmyslovém měřítku. Ocel zůstává výchozí, protože je levná, tvarovatelná, snadno se svařuje a snadno opravuje a protože havarijní konstrukce závisí na její tuhosti a deformačním chování. Hliník se používá tam, kde se snížení hmotnosti vyplácí, zejména uzávěry a karoserie-v-bílé barvě elektrických vozidel, kde každý ušetřený kilogram prodlužuje dojezd; tyto konstrukce potřebují místo bodového svařování samo-propichovací nýty, konstrukční lepidla, průchozí-šrouby a izolované spojovací prvky.
Často kladené otázky
Otázka: Hliník nebo nerezová ocel pro kuchyňské nástroje?
Hliník se zahřívá rychleji a je lehčí, ale snadno se promáčkne a reaguje s kyselými potravinami, zatímco nerezová ocel je těžší a vyžaduje méně péče, a proto mnoho nástrojů kombinuje hliníkové jádro s nerezovým kontaktním povrchem.
Otázka: Proč si pro kabeláž vybrat hliník před mědí?
Typy hliníkových vodičů dosahují asi 61 procent IACS, takže kabel potřebuje zhruba o 60 procent větší průřez-pro stejný odpor, ale váží asi polovinu.
Otázka: Jak je hliník ve srovnání s titanem?
Titan je asi o dvě třetiny těžší a několikrát dražší, ale podstatně pevnější a odolnější vůči teplu, zatímco hliník vede teplo více než desetkrát rychleji a jeho výroba je mnohem jednodušší.
Otázka: Kdy by měla být použita litina místo hliníku?
Vyberte si litinu, pokud jde o stabilní udržení tepla a tepelnou hmotu, a hliník, pokud je prioritou rychlá odezva, nízká hmotnost a rovnoměrné rozložení tepla; profesionální kuchyně si běžně udržují obojí.
Otázka: Proč nejsou karoserie vyrobeny z čistého hliníku?
Ocel je levnější, tužší a snáze se opravuje a hliníkové konstrukce potřebují nýty, lepidla a galvanickou izolaci, takže hliník se používá tam, kde úspora hmotnosti ospravedlňuje dodatečné náklady na proces.
