CNC加工最适宜的四大软金属实用指南
天然硬质金属如钨、铬在制造业相对罕见。事实上,大多数金属天然相对较软,但通过添加合金元素或弯曲、拉伸、锻打工艺变得足够强以供制造使用。
软质有色金属(不含铁)易切削、易加工,仅需极少后续热处理。CNC加工最常用软金属为铜合金,常见应用:珠宝制作、电镀、电气导管。铝在CNC加工中常扮演类似角色,但因应用极广自成话题体系。
软金属兼容多种制造工艺,但工程师和产品团队常通过CNC加工制造软金属零件。以下是当今市场上三大顶级软金属——铜、青铜、黄铜的一切必知信息。
1. 铜
铜C101因抗菌特性独特——环保局测试发现355种铜合金含C101,在接触两小时内杀灭99.9%以上细菌。
因此铜常见于医疗行业高接触点:床栏、水槽、水龙头、马桶五金。其他热门应用:半导体行业电线、电磁铁、电路板。
虽铜在大多数海洋和工业环境耐腐蚀,但卤素、硫化物、氨基溶液可腐蚀它。且C101因高氧含量在高温下特别易氢脆。
力学规格:
- 极限抗拉强度:310–380 MPa
- 弹性模量:125–135 GPa
- 断裂伸长率:6–25%
- 硬度:27 HV
- 热导率:390–398 W/(m·°C)
2. 黄铜
例如,含锌32–39%的黄铜合金可能具良好热加工能力但冷加工能力差。工程师和产品团队应在最终决定前记录黄铜合金锌含量。
许多团队使用360黄铜,因其良好抗拉强度和天然耐腐蚀性。且该材料高度可加工、可焊,不给CNC机床造成过度磨损。
但该材料有缺点。黄铜接触氨或氨基溶液时易发生应力腐蚀开裂。多数情况下可通过后处理退火解决。财务角度看,黄铜是较贵的软金属之一。
360黄铜适合低摩擦应用,常用于乐器、锁具部件、齿轮。因酷似黄金,也有广泛纯装饰应用。
力学规格:
- 极限抗拉强度:140 MPa
- 断裂伸长率:23%
- 硬度:Rockwell B35
- 密度:0.307 lbs/in³
- 最高温度:1650°F
3. 青铜
同黄铜一样,青铜合金以铜为基体结合其他合金。锡是最常见添加元素。加入磷、铝、锰、硅等材料会改变青铜力学物理性能,工程师设计师须铭记。
642青铜具延展性、耐腐蚀、耐磨损、耐疲劳,且在所有黄铜和青铜合金中可加工性最高。青铜强度和耐腐蚀性超铜。常见应用:乐器、奖牌、海洋应用、飞机衬套等需低摩擦金属的工业应用。遗憾的是,青铜因高铜含量加工成本高。
力学规格:
- 抗拉强度:517–621 MPa
- 弹性模量:16,000 ksi
- 刚度模量:6,000 ksi
- 密度:0.278 lb/in³ (68°F)
- 电导率:8% IACS (68°F)
为工作选择正确材料
软金属为CNC加工零件提供许多优势性能。通常易加工、天然耐腐蚀、适配跨行业广泛应用。特别是黄铜和青铜,工程师产品团队应务必复核合金成分,因添加元素必然影响最终零件力学物理性能。
对工程师产品团队而言,为给定项目选择最适配材料是开发过程中最重要决策之一。产品团队须尽职调查确保达成期望结果,专家制造设计合作伙伴如Fast Radius可助力。
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