Drie zachte metalen om te overwegen voor CNC-bewerking

Van nature zijn harde metalen zoals wolfraam en chroom vrij zeldzaam in de maakindustrie. In feite zijn de meeste metalen relatief zacht van nature, maar sterk genoeg gemaakt om te worden vervaardigd door legeringen toe te voegen of het materiaal te buigen, uit te rekken of te hameren.

Zachte, non-ferro metalen (zonder ijzer) kunnen gemakkelijk worden gesneden en machinaal worden bewerkt, met slechts een minimale hoeveelheid warmtebehandeling na het proces. De meest voorkomende zachte metalen voor CNC-bewerking zijn koperlegeringen en veel voorkomende toepassingen zijn het maken van sieraden, beplating en elektrische leidingen. Aluminium vervult vaak een vergelijkbare rol bij CNC-bewerkingen als deze zachte metalen, maar aluminium wordt veel gebruikt genoeg om een ​​eigen gesprek te rechtvaardigen.

Zachte metalen zijn compatibel met een aantal productieprocessen, maar ingenieurs en productteams maken vaak onderdelen met zachte metalen via CNC-bewerking. Hier is alles wat productteams moeten weten over machinale bewerking met koper, brons en messing, de top drie van zachte metalen die momenteel op de markt zijn.

1. Koper

Koper C101 is ook uniek vanwege zijn antimicrobiële eigenschappen - uit testen uitgevoerd door de Environmental Protection Agency bleek dat 355 koperlegeringen, waaronder C101, meer dan 99,9% van de bacteriën doodden binnen twee uur na contact.

Om die reden wordt koper vaak aangetroffen in hoge contactpunten in de medische industrie, zoals bedrails, gootstenen, kranen en toilethardware. Andere populaire toepassingen zijn onder meer elektrische draden, elektromagneten en printplaten in de halfgeleiderindustrie.

Hoewel koper corrosiebestendig is in de meeste maritieme en industriële omgevingen, kan het worden aangetast door halogenen, sulfiden en oplossingen op basis van ammoniak. Ook is C101 bijzonder gevoelig voor waterstofbrosheid bij verhoogde temperaturen vanwege het hoge zuurstofgehalte.

Mechanische specificaties:

• Ultieme treksterkte:310-380 MPa
• Elasticiteitsmodulus:125 – 135 GPa
• Verlenging bij breuk:6-25%
• Hardheid:27 HV
• Thermische geleidbaarheid:390 – 398 W/(m⋅°C)

2. Messing

Een messinglegering die 32-39% zink bevat, heeft bijvoorbeeld waarschijnlijk goede warmbewerkingscapaciteiten, maar slechte koudbewerkingscapaciteiten. Ingenieurs en productteams moeten het zinkgehalte van een messinglegering noteren voordat ze een definitieve beslissing nemen.

Veel productteams werken met 360 Brass omdat het een goede treksterkte en natuurlijke corrosieweerstand heeft. Bovendien is dit materiaal zeer bewerkbaar, lasbaar en veroorzaakt het geen onnodige slijtage aan de CNC-machine.

Dit materiaal heeft echter zijn nadelen. Wanneer messing in contact komt met ammoniak of oplossingen op basis van ammoniak, wordt het vatbaar voor spanningscorrosie. In de meeste gevallen kan deze beperking worden opgelost door tijdens de nabewerking te gloeien. Vanuit financieel oogpunt is messing een van de duurdere zachte metalen.

360 messing is ideaal voor toepassingen met lage wrijving en wordt vaak gebruikt om muziekinstrumenten, vergrendelingscomponenten en tandwielen te maken. Omdat messing zo'n sterke gelijkenis vertoont met goud, heeft het ook een breed scala aan puur decoratieve toepassingen.

Mechanische specificaties:

• Ultieme treksterkte:140 MPa
• Verlenging bij breuk:23%
• Hardheid:Rockwell B35
• Dichtheid:0,307 lbs/cu. in.
• Maximale temperatuur:1650°F

3. Brons

Net als messing zijn bronslegeringen samengesteld uit een koperbasis in combinatie met andere legeringen. Tin is een van de meest voorkomende toevoegingen. De mechanische en fysieke eigenschappen van brons veranderen wanneer fosfor, aluminium, mangaan, silicium en andere materialen worden toegevoegd, waar ingenieurs en ontwerpers rekening mee moeten houden.

642 brons is kneedbaar, bestand tegen corrosie, vreten en vermoeidheid, en heeft de hoogste bewerkbaarheid van alle messing en bronslegeringen. Ook overtreft brons koper als het gaat om sterkte en corrosiebestendigheid. Veel voorkomende toepassingen voor bronslegeringen zijn onder meer muziekinstrumenten, medailles, maritieme toepassingen en industriële toepassingen zoals vliegtuigbussen waar een metaal met lage wrijving vereist is. Helaas is brons duur om mee te werken vanwege het hoge kopergehalte.

Mechanische specificaties:

• Treksterkte 517-621 MPa
• Elasticiteitsmodulus:16.000 ksi
• Modulus van stijfheid:6.000 ksi
• Dichtheid:0,278 lb/in3 bij 68 °F
• Elektrische geleidbaarheid:8% IACS bij 68 °F

Het juiste materiaal voor de klus selecteren

Zachte metalen bieden veel voordelige eigenschappen aan CNC-gefreesde onderdelen. Ze zijn over het algemeen gemakkelijk te bewerken, van nature corrosiebestendig en zeer geschikt voor een breed scala aan toepassingen in verschillende industrieën. Met name met messing en brons moeten ingenieurs en productteams het legeringsgehalte van deze zachte metalen dubbel controleren, aangezien het toevoegen van extra elementen zeker de mechanische en fysieke eigenschappen van het uiteindelijke onderdeel zal beïnvloeden.

Voor ingenieurs en productteams is het kiezen van het meest geschikte materiaal voor een bepaald project een van de belangrijkste beslissingen die ze moeten nemen tijdens het ontwikkelingsproces. Productteams moeten hun due diligence doen om ervoor te zorgen dat ze de gewenste resultaten bereiken, en een deskundige productie- en ontwerppartner zoals Fast Radius kan helpen.

Fast Radius is een one-stop-shop voor productie-innovatie. Ons ervaren team kan ingenieurs en productteams helpen ervoor te zorgen dat hun materiaalkeuze aan alle kritieke vereisten voldoet - tegen een prijs en tijdschema dat bij hen past. Laten we samen nieuwe dingen mogelijk maken. Neem vandaag nog contact met ons op.

Blijf op de hoogte voor de volgende aflevering in de serie CNC-materiaalfamilies! Bekijk in de tussentijd de andere materiaalkeuzegidsen voor processen zoals spuitgieten en 3D-printen in het Fast Radius-leercentrum.