Три мягких металла, которые следует учитывать при обработке на станках с ЧПУ

Естественно твердые металлы, такие как вольфрам и хром, довольно редко встречаются в обрабатывающей промышленности. На самом деле, большинство металлов по своей природе относительно мягкие, но становятся достаточно прочными для производства путем добавления сплавов или сгибания, растяжения или ковки материала.

Мягкие цветные металлы (с отсутствием железа) можно легко резать и легко обрабатывать, при этом требуется лишь минимальная термообработка после обработки. Наиболее распространенными мягкими металлами для обработки на станках с ЧПУ являются медные сплавы, а обычные применения включают изготовление ювелирных изделий, гальваническое покрытие и электрические кабелепроводы. Алюминий часто выполняет ту же роль в обработке с ЧПУ, что и эти мягкие металлы, но алюминий используется достаточно широко, чтобы о нем говорить отдельно.

Мягкие металлы совместимы с рядом производственных процессов, но инженеры и группы разработчиков часто создают детали из мягких металлов с помощью станков с ЧПУ. Вот все, что нужно знать разработчикам об обработке меди, бронзы и латуни — трех лучших мягких металлов, представленных сегодня на рынке.

1. Медь

Медь C101 также уникальна благодаря своим антимикробным свойствам:испытания, проведенные Агентством по охране окружающей среды, показали, что 355 медных сплавов, включая C101, убивают более 99,9 % бактерий в течение двух часов после контакта.

По этой причине медь обычно встречается в точках с высоким контактом в медицинской промышленности, таких как поручни кроватей, раковины, смесители и туалетная фурнитура. Другими популярными приложениями являются электрические провода, электромагниты и печатные платы в полупроводниковой промышленности.

Хотя медь устойчива к коррозии в большинстве морских и промышленных сред, она может подвергаться коррозии под воздействием галогенов, сульфидов и растворов на основе аммиака. Кроме того, C101 особенно подвержен водородному охрупчиванию при повышенных температурах из-за высокого содержания кислорода.

Механические характеристики:

• Предел прочности при растяжении:310–380 МПа
• Модуль упругости:125–135 ГПа
• Удлинение при разрыве:6–25 %
• Твердость:27 HV
• Теплопроводность:390–398 Вт/(м⋅°C)

2. Латунь

Например, латунный сплав, содержащий 32-39% цинка, скорее всего, будет иметь хорошую способность к горячей обработке, но плохую способность к холодной обработке. Прежде чем принимать окончательное решение, инженеры и команды разработчиков должны записать содержание цинка в латунном сплаве.

Многие команды разработчиков работают с латунью 360, потому что она обладает хорошей прочностью на растяжение и естественной коррозионной стойкостью. Кроме того, этот материал хорошо поддается механической обработке, сварке и не вызывает чрезмерного износа станка с ЧПУ.

Однако у этого материала есть и недостатки. Когда латунь вступает в контакт с аммиаком или растворами на основе аммиака, она становится восприимчивой к коррозионному растрескиванию под напряжением. В большинстве случаев это ограничение можно устранить путем отжига во время постобработки. С финансовой точки зрения латунь — один из самых дорогих мягких металлов.

Латунь 360 идеально подходит для приложений с низким коэффициентом трения и обычно используется для изготовления музыкальных инструментов, компонентов замков и шестерен. Поскольку латунь очень похожа на золото, она также имеет широкий спектр чисто декоративных применений.

Механические характеристики:

• Предельная прочность на растяжение:140 МПа
• Удлинение при разрыве:23%
• Твердость:Rockwell B35
• Плотность:0,307 фунта/куб. дюймов.
• Максимальная температура:1650°F

3. Бронза

Как и латунь, бронзовые сплавы состоят из медной основы в сочетании с другими сплавами. Олово является одним из наиболее распространенных добавок. Механические и физические свойства бронзы изменяются при добавлении фосфора, алюминия, марганца, кремния и других материалов, о чем должны помнить инженеры и дизайнеры.

Бронза 642 пластична, устойчива к коррозии, истиранию и усталости и имеет самую высокую обрабатываемость из всех латунных и бронзовых сплавов. Кроме того, бронза превосходит медь по прочности и коррозионной стойкости. Общие области применения бронзовых сплавов включают музыкальные инструменты, медали, морские и промышленные применения, такие как втулки самолетов, где требуется металл с низким коэффициентом трения. К сожалению, работать с бронзой дорого из-за высокого содержания меди.

Механические характеристики:

• Прочность при растяжении 517-621 МПа
• Модуль упругости:16 000 тысяч фунтов на квадратный дюйм.
• Модуль жесткости:6 000 тысяч фунтов на квадратный дюйм
• Плотность:0,278 фунта/дюйм3 при 68 °F
• Электропроводность:8% IACS при 68 °F

Выбор подходящего материала для работы

Мягкие металлы обладают множеством преимуществ для деталей, обработанных на станках с ЧПУ. Как правило, они легко поддаются обработке, естественно устойчивы к коррозии и хорошо подходят для широкого спектра применений в различных отраслях промышленности. В частности, при работе с латунью и бронзой инженеры и группы разработчиков должны обязательно перепроверить содержание сплава в этих мягких металлах, поскольку добавление дополнительных элементов обязательно повлияет на механические и физические свойства конечной детали.

Для инженеров и групп разработчиков выбор наиболее подходящего материала для данного проекта является одним из самых важных решений, которые они должны принять в процессе разработки. Специалисты по разработке продуктов должны проявлять должную осмотрительность, чтобы добиться желаемых результатов, и в этом может помочь опытный партнер по производству и проектированию, такой как Fast Radius.

Fast Radius — это универсальный магазин для производственных инноваций. Наша опытная команда может помочь инженерам и командам по продуктам убедиться, что их выбор материала будет соответствовать всем критическим требованиям — по цене и в сроки, которые их устраивают. Давайте сделаем новые вещи возможными вместе. Свяжитесь с нами сегодня.

Следите за новостями из серии семейств материалов для станков с ЧПУ! А пока ознакомьтесь с другими руководствами по выбору материалов для таких процессов, как литье под давлением и 3D-печать, в учебном центре Fast Radius.