数控加工中的硬金属与软金属
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，如果没有明确的目标，就有太多的选择，可能会让人不知所措，而且成本高昂——因此，在选择硬金属或软金属进行加工之前，我们分解了前六个应该考虑的因素。
金属力学性能
让我们从力学性能开始，力学性能是通过施加不同力时材料的性能来衡量的。
金属需要考虑的最关键的力学性能是:
- 强度(硬金属)
- 延展性(软金属)
- 弹性(硬金属往往比软金属更有弹性)
- 硬度(硬质金属)
- 密度(密度范围从软到硬不等)
- 磁(钢)
- 断裂韧性(所有金属都有最高的断裂韧性范围，但它的范围从软到硬是最坚硬的)
- 阻尼(硬金属的阻尼能力往往较小)
如果上述任何特性对您的项目很重要，我们建议做一些研究，以获得每种材料的实际性能评级。查看我们的材料页面有关我们所有金属的全面清单，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，如果你正在加工一个零件的原型适合和功能，你不需要担心材料的磨损。如果您需要保证强度或部件能够经受极端温度等环境性能的测试，那么您对材料的选择将非常重要。让我们分解最重要的疲劳特性来考虑。
- 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，以帮助适当选择材料，以满足您的最终使用要求。事实上，根据本课题研究，“疲劳估计是约90%的金属失效的原因。”失效发生迅速，没有预警，所以我们通常用平均比率来测量疲劳强度。在选择材料时，如果您知道您的零件将处于多次应力循环下，我们建议您评估疲劳强度等级。
- 环境循环:环境循环测试有很多资源。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，并进行高低温、高湿和低湿、热循环和热冲击等测试。
——耐高温金属:钛和不锈钢。
——能承受极冷温度并在低温下保持韧性的金属:铜和铝。 - 抗蠕变被定义为材料抵抗“蠕变”的能力，这是指固体材料由于暴露于高水平的应力而在很长一段时间内变形的趋势。重要的是要注意，蠕变阻力可以发生在材料的标准应力极限之外，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使用情况尤其重要——比如航空航天应用或航天器。金属的抗蠕变性能受其合金成分和熔化温度的控制。镍、钛和不锈钢是耐蠕变性能最高的金属。铝的熔化温度很低，不推荐用于航空航天。
金属的耐腐蚀(氧化)性能
金属的腐蚀是金属与周围环境发生化学反应的结果，即变质或氧化。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。纯铁通常腐蚀得非常快，但由铁和其他合金结合而成的不锈钢腐蚀得非常慢。如果你担心金属的腐蚀，不锈钢是一个很好的选择。
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，是一种非常耐用的表面处理。由于阳极氧化是一项次要服务，它可能会增加项目的交付时间，因此它可能对您的项目需求没有意义。
金属热特性
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、熔化和导电，这只是我们将要探讨的几个变化。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都有一组不同的需求，这些需求基于他们的能力。如果你发现你的零件不能加工，你在零件设计中几乎没有灵活性，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，允许您查看零件几何形状，并评估任何潜在的设计问题，如壁厚、窄口袋、公差、穿线和开孔。
金属成本
在选择材料之前，最后要检查的重要因素是成本。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，那么你很可能会为那件材料支付更多的钱。铝是一种经济实惠的加工材料，如果你可以权衡我们上面谈到的其他一些特点。如果不能进行权衡，我们建议您参考DFM来优化零件设计，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，但我们希望当您开始下一个加工项目时，您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寻求帮助。
阿曼达·蒂尔尼(Amanda Tierney)是Protolabs数控加工和钣金的产品营销经理。她有超过10年的经验，为多个行业的制造工程师和设计师进行营销。她拥有佛蒙特州圣迈克尔学院的商业和市场营销学士学位。