Metalen optie voor CNC-bewerking:

Bij het ontwerpen van componenten voor CNC-bewerking kiest u vaak een metaalmateriaal. Hiervoor moet u rekening houden met sterkte-eisen, chemische weerstand, thermische stabiliteit, kosten en andere dergelijke factoren. Met zoveel materialen om uit te kiezen, kan het een beetje overweldigend zijn. Definieer eerst de belangrijkste kenmerken van uw onderdeel. Hoe werkt het? Aan welke omgeving zal het worden blootgesteld? Hoe werkt het samen met andere componenten?

Nadat u de bovenstaande belangrijke kenmerken van onderdelen hebt begrepen, combineert u de zes factoren waarmee u rekening moet houden voordat u harde of zachte metalen verwerkt die in dit artikel worden geïntroduceerd. Ik geloof dat het je zal helpen bij het kiezen van het juiste metalen materiaal.

Mechanische eigenschappen van metalen

Laten we beginnen met de mechanische eigenschappen, die worden gemeten aan de hand van de prestaties van het materiaal wanneer verschillende krachten worden uitgeoefend.

De belangrijkste mechanische eigenschappen van metalen waarmee rekening moet worden gehouden, zijn:

Hardheid:

Hardere materialen zijn beter bestand tegen krassen en kreuken dan zachte materialen. Harde materialen zijn geschikt voor slijtdelen zoals bussen. Sommige materialen kunnen ook later worden bewerkt en gehard. Houd er rekening mee dat als het materiaal uithardt, de materiaaleigenschappen zullen veranderen. Door het materiaal bijvoorbeeld te harden, kan het brozer worden. Het oppervlak van het onderdeel kan ook worden uitgehard met een coating.

De volgende afbeelding vergelijkt eenvoudig de hardheid van gewone metalen materialen

Bron van https://www.metalcraftmachining.com/services/cnc-metal-materials.html

Dichtheid:

De dichtheid van aluminium is veel lager dan die van zacht staal, waardoor het ongeveer een derde van zijn gewicht is. Afhankelijk van de kwaliteit van het materiaal, kan aluminium zelfs sterker zijn dan staal in vergelijking met gewicht (verhouding sterkte tot gewicht).

Treksterkte:

De maximale spanning die een materiaal kan weerstaan ​​voordat het bezwijkt. Als u een beugel ontwerpt die twee componenten met elkaar verbindt, overweeg dan hoe deze componenten op elkaar inwerken. De treksterkte geeft het vermogen van het materiaal weer om breuk te weerstaan.

Demping (harde metalen hebben meestal minder dempingscapaciteit)

Broosheid:

Zeer brosse materialen zullen niet uitrekken of vervormen voordat ze breken. Als uw onderdelen continu moeten worden gebogen, zijn brosse materialen geen goede keuze.

Als een van de bovenstaande eigenschappen belangrijk is voor uw project, raden we u aan wat onderzoek te doen om de werkelijke eigenschapsclassificatie van elk materiaal te verkrijgen.

Slijtage- en vermoeidheidskenmerken van metalen

Over het algemeen hoeft u zich geen zorgen te maken over materiaalslijtage als u onderdelen bewerkt om de pasvorm en functie van het prototype te bereiken. Als u zeker wilt zijn van stevigheid of onderdelen wilt die bestand zijn tegen de test van omgevingskenmerken zoals extreme temperaturen, is uw materiaalkeuze erg belangrijk. Laten we eens kijken naar de belangrijkste vermoeidheidskenmerken waarmee rekening moet worden gehouden.

Vermoeidheid, kracht en taaiheid:

Dit is de belasting die het materiaal binnen een bepaald aantal cycli kan weerstaan. Deze veranderingen zijn uitgebreid bestudeerd om te helpen bij het selecteren van de juiste materialen om aan uw eindgebruikseisen te voldoen. Volgens het onderzoek over dit onderwerp is metaalmoeheid in feite de geleidelijke lokale permanente cumulatieve beschadiging van materialen en componenten onder invloed van cyclische spanning of cyclische spanning op een of meerdere plaatsen, en scheuren of plotselinge gebeurtenissen na een bepaald aantal cycli Het proces van volledige breuk. Ongeveer 90% van alle metaalstoringen treden snel en zonder enige waarschuwing op, daarom gebruiken we meestal het gemiddelde van de verhoudingen om de vermoeiingssterkte te meten. Als u bij het selecteren van materialen weet dat uw onderdelen meerdere belastingcycli zullen doorstaan, raden we u aan het niveau van vermoeiingssterkte te evalueren.

W werktemperatuur van metalen onderdelen

De bedrijfstemperatuur van de omgeving waarin het onderdeel zal werken, is een andere belangrijke factor om te overwegen. Het smeltpunt van het gebruikte CNC-materiaal moet namelijk hoger zijn dan de bedrijfstemperatuur. Als dit niet het geval is, kan de structuur van het onderdeel veranderen. Daarnaast moet je ervoor zorgen dat het CNC-gefreesde materiaal bestand is tegen extreme temperatuurschommelingen. Hoewel sommige materialen deze temperatuurveranderingen kunnen weerstaan, kunnen sommige materialen structurele veranderingen ondergaan na een periode van gebruik

Er zijn veel bronnen voor het testen van milieucycli. In de meeste gevallen worden materialen in een gecontroleerde omgeving geplaatst en getest op hoge en lage temperaturen, hoge en lage luchtvochtigheid, thermische cycli en thermische schokken.

–Hoge temperatuurbestendige metalen:titanium en roestvrij staal.

–Metalen die bestand zijn tegen extreem lage temperaturen en taaiheid behouden bij lage temperaturen:koper en aluminium.

Kruipweerstand wordt gedefinieerd als het vermogen van een materiaal om weerstand te bieden aan "kruip", wat verwijst naar de neiging van een vast materiaal om gedurende een lange periode te vervormen als gevolg van blootstelling aan hoge niveaus van stress. Het is belangrijk op te merken dat de kruipweerstand de standaard spanningslimiet van het materiaal kan overschrijden, omdat het langer duurt om op te treden. Nikkel, titanium en roestvrij staal hebben de hoogste kruipweerstand tegen metalen.

Corrosie (oxidatie) weerstand van metalen

Door de chemische reactie tussen het metaal en de omgeving is metaalcorrosie degradatie of oxidatie. Er zijn veel redenen voor metaalcorrosie, het is vermeldenswaard dat alle metalen zullen corroderen. Zuiver ijzer corrodeert meestal erg snel, maar roestvrij staal dat ijzer en andere legeringen combineert, corrodeert heel langzaam. Als u zich zorgen maakt over corrosie, is roestvrij staal een uitstekende keuze voor metaal.

Een ander alternatief voor roestvrij staal is geanodiseerd aluminium. Deze methode helpt corrosie te verminderen en is een zeer duurzame afwerking. Vernikkeld zacht staal kan kosteneffectiever zijn dan het gebruik van roestvrij staal.

Thermische eigenschappen van metalen

Metalen kunnen uitzetten, smelten en elektriciteit geleiden. De meest voorkomende thermische eigenschap is elektrische geleidbaarheid, het vermogen van een materiaal om warmte te geleiden. Materialen met een hoge thermische geleidbaarheid zijn beter in het overdragen van warmte. Als uw componenten worden gebruikt voor koeltoepassingen, kunt u het beste meer aandacht besteden aan materialen met een hoge thermische geleidbaarheid.

De thermische eigenschappen van gewone metalen worden ter referentie vermeld in de onderstaande tabel.

Bron van https://www.protolabs.com/resources/blog/hard-metals-vs-soft-metals-for-cnc-machining/

Productieprestaties

Bewerkbaarheid verwijst naar het gemak waarmee een materiaal kan worden gewijzigd door te snijden (verspanen). Zo is aluminium heel gemakkelijk te bewerken en slijt het gereedschap niet zo snel als andere materialen. Daarom zijn de verwerkingskosten van aluminium "goedkoper" in vergelijking met materialen met een lagere verwerkbaarheid.

Metalen hebben verschillende materiaaleigenschappen, die de prestatiekenmerken van het eindproduct bepalen. Deze verschillende kenmerken zijn geweldig, maar ze moeten worden afgewogen tegen grondstofkosten en verwerkingskosten. Als uw onderdelen bijvoorbeeld worden aangemerkt als roestvrij staal, zult u merken dat er verschillende soorten roestvrij staal zijn die sterk verschillen in kosten en materiaaleigenschappen. Bovendien zijn sommige roestvaste staalsoorten moeilijker te snijden dan andere, wat betekent dat hun kosten op CNC-bewerkingsmachines iets hoger zullen zijn.