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CNC加工的硬金属与软金属

2021-10-11 阅读 1653

像所有事情一样,有多种选择通常是一件好事。但是对于一个即将到来的CNC加工项目,有太多的选择没有明确的目标是非常困难和昂贵的,因此我们分析了在加工硬金属或软金属之前应该考虑的六个因素。

 

金属的机械性能:

 

让我们从机械性能开始,这是通过施加不同力时材料的性能来衡量的。金属需要考虑的主要机械性能是:

 

强度(硬金属)

延展性(软金属)

弹性(硬金属往往比软金属更有弹性)

硬度(硬金属)

密度(密度范围从软到硬变化)

性(钢)

断裂韧度(所有金属的断裂韧度范围最高,但从软到硬的范围为坚硬

阻尼(硬金属往往具有较小的阻尼能力)

 

如果上述任何属性对您的项目很重要,我们建议您进行一些研究,以获得每种材料的实际属性评级。查看我们的材料页面,获取我们所有金属的综合列表,并链接到详细的数据表。

 

1. 金属的磨损和疲劳特性

 

环境循环:环境循环测试有很多资源。大多数情况下,材料被放置在受控环境中,并针对高温和低温、高湿和低湿、热循环和热冲击等进行测试。

 

通常情况下,如果您正在加工一个零件以实现原型配合和功能,则无需担心材料的磨损。如果您需要保证强度或零件经得起极端温度等环境性能的测试,则材料的选择将非常重要。让我们分解一下最重要的疲劳特性。

 

疲劳强度和韧性:这是材料在特定循环次数下可承受的应力。这些变化已被广泛研究,以帮助适当选择材料,以满足您的最终使用要求。事实上,根据这一主题的研究,据估计,金属中约90%故障是由疲劳造成的。”故障发生得很快,而且没有任何警告,因此我们通常通过比率平均值来测量疲劳强度。选择材料时,如果您知道零件将承受多次应力循环,建议评估疲劳强度等级。

 

环境循环:环境循环测试有很多资源。大多数材料都是在低湿度、低温度和高温度的环境中进行测试的。

 

--耐高温的金属:钛和不锈钢。

--能够承受极冷温度并在低温下保持韧性的金属:铜和铝。

 

蠕变抗力:蠕变抗力定义为材料抵抗“蠕变”的能力蠕变是指固体材料由于暴露于高水平应力下,而在较长时间内变形的趋势。值得注意的是,蠕变阻力可能会超过材料的标准应力极限,因为它会持续较长时间。蠕变对于可能暴露在高温环境中的用例尤其重要,比如航空航天应用或航天器。金属的抗蠕变性能由其合金成分和熔化温度控制。镍、钛和不锈钢对金属具有最高的抗蠕变性能。铝的熔化温度往往很低,不建议用于航空航天用途。

 

2. 金属的耐腐蚀(氧化)性

 

金属腐蚀是金属与周围环境发生化学反应的结果,是退化或氧化。金属腐蚀的原因有很多,值得注意的是,所有金属都会腐蚀。纯铁通常腐蚀得很快,但不锈钢结合了铁和其他合金,腐蚀速度很慢。如果你担心腐蚀,不锈钢是一种很好的金属选择。

 

不锈钢的另一个替代品是阳极氧化铝。这种方法有助于减少腐蚀,是一种非常耐用的表面处理方法。由于阳极氧化是一项辅助服务,它可能会增加项目的交付周期,因此它可能对您的项目需求没有意义。

 

3. 金属的热性能

 

我们已经稍微接触过它,但金属在热压下的反应非常不同。金属可以膨胀、熔化和导电,举几个我们将要探索的变化。让我们在下表中分解金属及其热特性。

 

选定金属的热性能

材料

热导率

(Btu/(hr-ftF)

密度

(磅/英寸)

比热

(Btu/lb/F)

熔点

(F)

热膨胀

(in/in/F x 10-6)

136

0.098

0.24

1220

13.1

黄铜

69.33

0.306

0.096

1724

11.2

231

0.322

0.095

1924

9.8

软钢

26.0-37.5

0.284

0.122

2570

6.7

不锈钢

8.09

0.286

0.120

2550

9.6

12.65

0.164

0.13

3035

4.7

 

 

4. 金属的可制造性

 

当谈到可制造性时,每个供应商或制造合作伙伴可根据其能力有一组不同的需求。如果您发现您的零件无法加工,并且您的零件设计几乎没有灵活性,您可能需要将制造方法更改为3D打印,3D打印可以提供金属和塑料方面的独特解决方案。好消息是,如果您决定加工您的零件并上传报价,我们速加将在每个报价中提供可制造性设计(DFM)反馈。

 

5. 金属成本

 

在选择材料之前,我们要检查的最后一个重要因素是成本。这对你来说可能并不奇怪,但如果你有更多的财务要求或需求,那么你很可能会为这些材料支付更多的费用。如果你可以权衡我们上面提到的一些其他功能铝是一种经济实惠加工材料。如果权衡不是一个选项,我们建议参考您的DFM来优化您的零件设计,无论您选择何种材料,都可以为您节省时间和金钱。

 

这里有很多东西需要打开,但我们希望您在开始下一个加工项目时,对硬金属和软金属之间的权衡有更多的了解。如果您仍有疑问,我们建议联系我们经验丰富的工程团队,征求意见。

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