ماشینکاری CNC - فلزات سخت در مقابل فلزات نرم

داشتن انتخاب­ های متعدد معمولا اتفاق خوبی است. اما وجود انتخاب­ های زیاد بدون هدف مشخص برای یک پروژه ­ی ماشینکاری CNC می­تواند گیج ­کننده و هزینه ­بر باشد، پس ما شش عامل مهم برای انتخاب بین فلز نرم و فلز سخت در ماشینکاری را برای شما توضیح می­ دهیم.

خواص فیزیکی فلزات

بیایید با خواص فیزیکی شروع کنیم که عملکرد ماده را در هنگام اعمال نیروهای مختلف تعیین می­ کنند.

مهمترین خواص فیزیکی برای فلز عبارتند از:

·       استحکام (فلزات سخت)

·       چکش­ خواری (فلزات نرم)

·       کشسانی (فلزات سخت کش سان­تر از فلزات نرم هستند)

·       سختی (فلزات سخت)

·       چگالی (مقادیر چگالی از نرم به سخت متفاوت است)

·       خاصیت مغناطیسی (فولاد)

·       چقرمگی شکست (در تمامی فلزات مقدار چقرمگی شکست زیاد است، اما از نرم به سخت بیشتر می­شود)

·       میرایی (فلزات سخت قابلیت میرایی کمتری دارند)

اگر هر کدام از خواص فوق در پروژه­ ی شما اهمیت دارند، حتما مطالعات لازم برای یافتن رده­ بندی آن ویژگی در مواد را بررسی نمایید. حتما  لینک مربوط به مواد را برای دستیابی به لیست جامع تمام فلزات ما به همراه اطلاعات فنی آن­ها، مطالعه کنید. 

زمانی که قطعات فلزی ماشینکاری شده تولید می­کنید، قبل از انتخاب فلز نرم یا سخت، حتما به دقت عوامل مختلفی را در نظر بگیرید.

خواص سایشی و خستگی در فلزات

عموما، وقتی که شما قطعه ­ای را به منظور ارائه ­ی نمونه ماشینکاری می ­کنید، نیازی نیست که نگران سایش مواد باشید. در مواردی که نیازمند وجود استحکام تضمینی یا قطعه ای هستید که شرایط محیطی مانند دمای غیر عادی را باید تحمل کند، انتحاب ماده بسیار حائز اهمیت خواهد بود. مهمترین نکات در ارتباط با خواص خستگی عبارتند از:

·       استحکام در برابر خستگی و سفتی: در واقع تنشی است که ماده به دفعات معین تحت آن قرار می­گیرد. این نوسانات به صورت گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است تا به شما، در انتخاب موادی که نیازهای نهایی شما را برآورده می­ کند، یاری برساند. در واقع، با توجه به مطالعه ­ای که روی این موضوع صورت گرفته است «در 90% موارد، خستگی عامل شکست تمام فلزات است». شکست ناگهانی و بدون اخطار رخ می­دهد پس ما عموما استحکام خستگی را با نسبت میانگین محاسبه می­کنیم. زمانی که ماده­ ی خود را انتخاب می­ کنید و می­دانید که قطعه تحت تنش­ های دوره­ای متعددی قرار می­گیرد، حتما نسبت استحکام خستگی را ارزیابی نمایید.

·       چرخه­ ی محیطی: منابع بسیاری برای آزمون چرخه­ ی محیطی وجود دارد. در اکثر اوقات، مواد در شرایط کنترل شده مورد آزمایش قرار می­گیرند که برخی از این آزمون­ ها عبارتند از: دمای بالا و پایین، رطوبت بالا و پایین، چرخه­ های دمایی و شوک ­های حرارتی. 

n     فلزاتی که می­ توانند دمای بالا را تحمل کنند: تیتانیوم و فولاد ضد زنگ.

n     فلزاتی که می توانند دمای بسیار پایین را تحمل کنند و همچنان در دمای پایین شکل­ پذیر باشند: مس و آلومینیوم.

·       مقاومت خزشی به صورت توانایی مواد در مقابل خزش تعریف می­گردد. خزش، تمایل ماده ­ی جامد برای تغییر شکل به دلیل قرارگیری در معرض تنش بالا به صورت طولانی مدت، است. توجه به این نکته ضروری است که مقاومت خزشی ممکن است کمتر از حد تنش ­های استاندارد ماده باشد چون در بازه ­ی زمانی بلند مدت رخ می­ دهد. خزش در مواد به ویژه در مصارفی که تحت دمای بسیار زیاد قرار می­گیرند مانند مصارف صنایع هوافضا و سفینه­ ها، فوق­العاده حائز اهمیت است. مقاومت خزشی در فلزات توسط ترکیب آلیاژی و همچنین دمای ذوب آن­ها، تعیین می­شود. نیکل، تیتانیوم و فولاد ضد زنگ بیشترین مقاومت خزشی را در بین فلزات دارند. آلومینیوم به دلیل دارا بودن نقطه­ ی ذوب بسیار پایین، گزینه­ ی مناسبی برای استفاده در صنعت هوافضا نیست.

مقاومت خوردگی (اکسیداسیون) در فلزات

خوردگی در فلزات، تخریب یا اکسیداسیون ناشی از واکنش­ های شیمیایی بین فلز و محیط اطراف آن است. دلایل بسیاری برای خوردگی فلزات وجود دارد و شایان ذکر است که تمام فلزات می­توانند خورده شوند. آهن خالص عموما بسیار سریع خورده می­شود، اما فولاد ضد زنگ، که ترکیبی از آهن و سایر آلیاژها است، با سرعت بسیار کمی خورده می­شود. اگر نگران بروز خوردگی هستید، فولاد ضد زنگ، بهترین انتخاب است.

در کنار فولاد ضد زنگ، گزینه ­ی دیگر می­تواند آلومینیوم آندی شده باشد. این روش، خوردگی را کاهش می­ دهد و پرداختی بسیار بادوام دارد. چون آندی کردن یک فرآیند ثانویه است، باعث تاخیر در زمان تحویل می­گردد، پس ممکن است برای ملزومات پروژه­ ی شما مناسب نباشد.

خواص گرمایی در فلزات

در سطور فوق به این موضوع تا حدودی اشاره شد، اما رفتار فلزات تحت فشار گرمایی بسیار متفاوت است. این رفتارها شامل انبساط، ذوب شدن و رسانایی است. در جدول زیر، فلزات و خواص گرمایی آن­ها آورده شده است.

خواص گرمایی فلزات منتخب

تولیدپذیری فلزات

در بحث تولیدپذیری، هر تامین­ کننده یا شریک تولیدی بر مبنای قابلیت ­های خود، نیازمندی­ هایی دارد. اگر قطعه­ ی شما قابل ماشینکاری نیست یا شما تقریبا هیچ انعطافی در طراحی خود ندارید، روش تولید را به انواع پرینت سه بعدی تغییر دهید چون راه­ حلی بی­ بدیل برای فلزات و پلاستیک هستند.خبر خوب این است که اگر تصمیم گرفته­ اید تا قطعه ­ی خود را ماشینکاری کنید و برای دریافت نرخ، آن را آپلود کرده ­اید، ما در 3DHUB با هر نرخ، بازخوردی فوری با عنوان طراحی برای تولیدپذیری ارائه می­نماییم.

در تحلیل قیمت، شما به تصویر سه بعدی تعاملی قطعه­ ی خود دسترسی خواهید داشت تا امکان بازنگری ابعاد قطعه و ارزیابی هر اشکال بالقوه در طراحی مانند ضخامت دیواره ­ها، تلرانس­ ها، رزوه ­ها و سوراخ­کاری­ ها فراهم گردد.

 قیمت فلزات

در لیست ما، آخرین عامل تعیین­ کننده قبل از انتخاب مواد، هزینه است. جای تعجب ندارد که اگر شما ملزومات یا نیازمندی­ های خاصی داشته باشید، احتمالا باید مبلغ بیشتری برای مواد بپردازید. اگر بتوانید از برخی ویژگی­ های بررسی شده در مورد آلومینیوم  چشم ­پوشی کنید، انتخابی بسیار به صرفه برای ماشینکاری است. 

همچنان موارد ناگفته ­ی زیادی وجود دارد، اما امیدواریم که با نکات بیان شده، برای انتخاب بین فلزات سخت و نرم در پروژه ­ی آتی کمی به افزایش دانش شما کمک کرده باشیم. اگر همچنان سوالاتی دارید، حتما با تیم مجرب مهندسی ما در ارتباط باشید.