Поверхностный вопрос: сталь или алюминий?

[nickkk]

Хотелось бы как-то поверхностно разобраться в принципе выбора материала. Никак не могу понять что и когда используют. (так то понятно, что в особо нагруженных местах, механизмах используется преимущественно сталь, но её используют и в менее нагруженных задачах ведь)
В станках многие используют в большей степени алюминий. Вот, например, в качестве платформы/держателя шпинделя. А почему не сталь? Только из-за того, что алюминиевая обработка более доступна большинству, чем стальная? (вот есть, например, уже какой-то станок, и на нём куда проще обработать алюминий, чем сталь, и собственно и обрабатывают его). Или же из-за каких то других соображений в большинстве случаев выбирается алюминий?

Вот, например, есть проект такой детальки

Отверстие - посадка под подшипник. Если делать её из стали, то можно сделать её потоньше - уйдёт меньше материала, да и материал сам дешевле, но обработка стали наверное будет куда дороже.
В целом хотелось бы понять почему люди выбирают алюминий. Если вопрос исключительно экономического характера, то хотелось бы примерно понять на сколько дороже обходится обработка одной и той же детали из алюминия и из стали. Может ещё какие-то плюсы алюминия есть.

Звучит это всё возможно довольно-таки глупо, но просто хочется как-то приблизительно выстроить какую-то систему выбора алюминий или сталь.

[aftaev]

А почему не сталь?

Легче Ал стали. Нужно делать ось Z легкой но жесткой. Это что касается крепления для шпинделя.

Отверстие - посадка под подшипник. Если делать её из стали, то можно сделать её потоньше - уйдёт меньше материала, да и материал сам дешевле, но обработка стали наверное будет куда дороже.

Если эту деталь делать на нормальном фрезерном(по стали), то цена обработки этой детали будет примерно одинакова что для стали, что для Ала.

[nickkk]

Легче Ал стали. Нужно делать ось Z легкой но жесткой. Это что касается крепления для шпинделя.

Да, но в то же время стальную деталь можно было бы сделать меньшего размера для получения той же жёсткости (в 2 или 3 раза (если отталкиваться от их разности в плотности)) и в итоге получилась бы примерно та же самая масса (я понимаю, что плотность и жёсткость это разные вещи, но я думаю справедливо допускать, что алюминиевая деталь как минимум в два+ раза менее жёсткая на изгиб/кручение, чем деталь из стали того же размера)

[Сергей Саныч]

стальную деталь можно было бы сделать меньшего размера для получения той же жёсткости (в 2 или 3 раза (если отталкиваться от их разности в плотности)) и в итоге получилась бы примерно та же самая масса (я понимаю, что плотность и жёсткость это разные вещи, но я думаю справедливо допускать, что алюминиевая деталь как минимум в два+ раза менее жёсткая на изгиб/кручение, чем деталь из стали того же размера)

Да, модуль упругости алюминия (а именно он определяет жесткость) у алюминия в 3 раза меньше, чем у стали.
Но! Зависимость жесткости на изгиб от толщины пластины - кубическая. Так что, чтобы алюминиевая деталь стала такой же жесткой, как стальная, ее надо сделать не в 3, а всего в 1,44 раза толще. При этом она получится примерно вдвое легче стальной.

[Leonid Vs]

Да, модуль упругости алюминия (а именно он определяет жесткость) у алюминия в 3 раза меньше, чем у стали.
Но! Зависимость жесткости на изгиб от толщины пластины - кубическая. Так что, чтобы алюминиевая деталь стала такой же жесткой, как стальная, ее надо сделать не в 3, а всего в 1,44 раза толще. При этом она получится примерно вдвое легче стальной.

Согласен. Сопромат 100%.
Далее: смотря какие задачи и режимы эксплуатации.
По хорошему алюминию, а правильнее ал. сплаву, производительность в разы выше. Например скорость резания 150-200м/с- норм, а на стали на математический порядок ниже. Подача на зуб на Д16Т выше. +конструктивная форма даёт достаточный запас прочности и для алюминиевого сплава.
Это все выкладки относятся к здравомыслящим конструкторам, технологам и потребителям. Сдуру не только морковь ломается, как известно.
В США уже давно используются алюминиевые Ж/Д вагоны, а у нас пока только опытные образцы пытаются обкатать.
https://www.kommersant.ru/doc/2358570