硬金属与软金属的数控加工
和所有事情一样，拥有多种选择通常是件好事。但是，对于即将到来的CNC加工项目来说，如果没有明确的目标，有太多的选择可能会让人不知所措，而且成本高昂——因此，我们分解了在选择硬金属或软金属进行加工之前应该考虑的六大因素。
金属机械性能
让我们从机械性能开始，它是通过施加不同力时材料的性能来测量的。
金属需要考虑的最重要的机械性能有:
- 强度(硬质金属)
- 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)
- 磁(钢)
- 断裂韧性(所有金属都有最高的断裂韧性范围，但从软到硬是最坚韧的)
- 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，我们建议您做一些研究，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。
金属的磨损和疲劳性能
通常情况下，如果你是加工一个零件的原型配合和功能，你不需要担心材料的磨损。如果您需要保证强度或部件经受极端温度等环境特性的考验，那么您选择的材料将非常重要。让我们分解一下需要考虑的最重要的疲劳特性。
- 疲劳强度和韧性:这是材料在特定循环次数下所能承受的应力。这些变化已被广泛研究，以帮助在适当的材料选择，以满足您的最终使用要求。的确，根据本课题研究据估计，大约90%的金属失效是由疲劳引起的。失效发生迅速且无预警，因此我们通常用比率平均值来测量疲劳强度。在选择材料时，我们建议评估疲劳强度等级，如果你知道你的零件将在许多应力循环下。
- 环境循环:环境循环测试的资源很多。世界杯2022官网投注大多数情况下，材料被放置在受控环境中，并对高温和低温，高低湿度，热循环和热冲击进行测试，仅举几例。
——耐高温金属:钛和不锈钢。
——能够承受极低温并在低温下保持延展性的金属:铜和铝。 - 抗蠕变被定义为材料抵抗“蠕变”的能力，蠕变指的是固体材料在长时间内由于暴露于高水平的应力而变形的趋势。重要的是要注意，蠕变阻力可以发生超出材料的标准应力限制，因为它发生在更长的时间内。蠕变对于可能暴露在高温下的用例(例如航空航天应用或航天器)尤为重要。金属的抗蠕变性能是由其合金成分和熔化温度控制的。镍、钛和不锈钢是金属中抗蠕变性能最高的。铝往往具有非常低的熔化温度，不建议用于航空航天用例。
金属的抗腐蚀(氧化)性
金属的腐蚀是由于金属与周围环境发生化学反应而导致的变质或氧化。金属腐蚀的原因有很多，值得注意的是所有的金属都会腐蚀。纯铁通常腐蚀得很快，但由铁和其他合金组成的不锈钢腐蚀得很慢。如果你担心腐蚀，不锈钢是金属的一个很好的选择。
不锈钢的另一种替代品是铝阳极氧化。这种方法有助于减少腐蚀，并且非常耐用。由于阳极氧化是次要服务，它可能会增加项目的交付时间，因此它可能不适合您的项目需求。
金属的热性能
我们已经提到了一点，但是金属在热压下的反应非常不同。金属可以膨胀、熔化和传导，这是我们将探讨的一些变化。让我们在下表中分解金属及其热性能。
金属的可制造性
当涉及到可制造性时，每个供应商或制造合作伙伴可能根据其能力有一组不同的需求。如果你发现你的零件不能加工，你的零件设计几乎没有灵活性，你可能需要改变制造方法3 d打印技术该公司在金属和塑料领域提供独特的解决方案。好消息是，如果您已经决定加工您的零件并上传报价，我们在Protolabs提供几乎即时的可制造性设计(DFM)反馈与每一个报价。
选定金属的热性能
材料 |
热 |
密度(磅/中) |
比热(Btu/lb/F) |
熔点(F) |
热膨胀(in/in/F x 10-6) |
|---|---|---|---|---|---|
| 铝 | 136 | 0.098 | 0.24 | 1220年 | 13.1 |
| 黄铜 | 69.33 | 0.306 | 0.096 | 1724年 | 11.2 |
| 铜 | 231 | 0.322 | 0.095 | 1976年 | 9.8 |
| 低碳钢 | 26.0 - -37.5 | 0.284 | 0.122 | 2570年 | 6.7 |
| 不锈钢 | 8.09 | 0.286 | 0.120 | 2550年 | 9.6 |
| 钛 | 12.65 | 0.164 | 0.13 | 3035年 | 4.7 |
在报价分析中，您可以访问零件设计的交互式三维图像，这使您可以查看零件几何形状并评估任何潜在的设计问题，如壁厚、窄口袋、公差、穿线和制孔。
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产要求或需求，那么你很可能会为这种材料支付更多的钱。铝是一种负担得起的加工材料，如果你可以权衡我们上面谈到的一些其他特性。如果不能进行权衡，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，都可以节省您的时间和金钱。
这里有很多东西要解开，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，我们建议您向我们经验丰富的工程团队咨询。
阿曼达·蒂尔尼(Amanda Tierney)是Protolabs数控加工和钣金产品营销经理。她在多个行业的制造工程师和设计师的市场营销方面有10多年的经验。她持有佛蒙特州圣迈克尔学院的商业和市场营销学士学位。