Nestandartinių metalinių dalių{0}}medžiagų įvairovė
Kodėl „ne{0}}standartinė“ taip pat reiškia „nestandartinė medžiaga“
Kai dalis nėra saistoma jokios katalogo specifikacijos, pats lydinys tampa dizaino kintamuoju. Todėl inžinieriai gali pasirinkti iš daugiau nei 300 kaltų, liejinių ir priedams paruoštų -metalų, kad subalansuotų stiprumą-su -svoriu, atsparumu korozijai, terminiu / elektriniu elgesiu, biologiniu-suderinamumu, apdirbamumu ir vieneto kaina.
„Trumpasis sąrašas“, apimantis 90 % nestandartinių darbų
Nestandartinių metalinių dalių medžiagų pasirinkimo įvairovė
| Šeima | Tipiški lydiniai | Pagrindinės savybės | Individualių dalių pavyzdžiai |
|---|---|---|---|
| Aliuminis | 6061-T6, 7075-T6, 5083-H321, AlSi10Mg (AM) | Lengvas, 170–530 MPa UTS, puikus apdirbamumas ir šilumos laidumas | UAV laikikliai, EV baterijų aušinimo plokštės, optinės scenos |
| Titanas | 2 laipsnis (CP), 5 laipsnis (Ti-6Al-4V), Ti-6Al-4V ELI | 900 MPa UTS, ρ=4.5 g cm⁻³, biologiškai suderinamas, 300 laipsnių aptarnavimas | Chirurginės raspos, aviacijos ir kosmoso atvartų vikšrai,{0}}skylių registravimo įrankiai |
| Nerūdijantis ir PH plienas | 304L, 316L, 17-4 PH, 15-5 PH | Atsparus korozijai, 17-4 PH pasiekia 40 HRC po 480 laipsnių senėjimo | Maistiniai{0}} vožtuvai, formų įdėklai, jūrinių jutiklių korpusai |
| Ni-super{1}}lydiniai | Inconel 718, 625, Hastelloy C-276 | 700–1200 MPa, valkšnumas > 650 laipsnių, atsparus oksidacijai ir chloridui | Turbinų sūkuriai, povandeninės{0}}movos, cheminių reaktorių pertvaros |
| Vario lydiniai | OFHC Cu, Cu-Cr-Zr, C17200 Be-Cu, Cu-Ni-Si | σ > 500 MPa, IACS didesnis arba lygus 80 %, ne-kibirkščiuojantis | RF bangų-kreipikliai, varžos-suvirinimo elektrodai, šynų-sijos |
| Mažai{0}}legiruotas ir įrankių plienas | 4140 QT, 4340, H13, D2, M2 | 28–62 HRC diapazonas, tvirtas arba{2}}atsparus dilimui | Krumpliaračiai, velenai, perforatoriai, plastikinės{0}}įpurškimo šerdys |
| Magnis | AZ91D (lietas), AZ31B (kaltas), WE43 (reta{3}}žemė) | ρ=1.8 g cm⁻³, EMI ekranavimas, sausas mašinoje | Dronų ginklai, aviacijos ir kosmoso prietaisų skydeliai |
| Ugniai atsparus ir specialus | Mo, W, Ta, Zr, Nb | Labai aukšta lydymosi temperatūra, rentgeno neskaidrumas | Krosnių elektrodai, purškimo taikiniai,{0}}vėžio gydymo kolimatoriai |
| Metalo-matricos kompozitai | Al-SiC (35 %), Cu-W, Al-Deimantas | Pritaikytas CTE, 200–600 W m⁻¹ K⁻¹ | IGBT šaldymo{0}}plokštės, palydoviniai šilumos skleistuvai |
| Amorfinis ir HEA | Zr-pagrįstas BMG, CoCrFeMnNi | 2 GPa išeiga, galimas grynasis-formos liejimas | Prabangūs laikrodžių dėklai, mikro{0}}krumpliaračiai su 5 µm dantimis |
Atrankos metodika (30 minučių versija)
Sąrašo ribinės būsenos-: σmax, Tmax, nuovargio trukmė, galvaninė pora, FDA/USP, REACH, RoHS.
Reitingas pagal ρ/UTS, κ (terminę kond.), CTE ir apdirbamumo indeksą (1–10).
Pašalinkite lydinius, kurie neatitinka bet kokių „go/no{0}}go“ užtvarų (pvz., 316 l negali pasiekti 45 HRC).
Vykdykite svertinę sprendimų matricą (kaina × 30 %, masė × 25 %, pristatymo laikas × 20 %, korozija × 15 %, apdirbamumas × 10 %).
Patvirtinkite naudodami 100 g bandomojo lydalo arba priedo kubo → tempimo ir mikrostruktūros patikrinimą.
Apdirbamumas ir nuosavybės kompromisai
Nemokamai{0}}pjaunamas žalvaris CuZn39Pb3 leidžia gręžti 1,5 karto greičiau nei 6061, bet UTS yra tik 380 MPa.
Ti-6Al-4V ėda karbidą esant 30 mm/min. perjungimas į aukšto slėgio aušinimo skystį (10 MPa) padidina greitį iki 90 mm/min ir 3 kartus pailgėja įrankio tarnavimo laikas.
Inconel 718 reikia keraminiu tekinimo greičiu 200 m/min; padengtas karbidas suminkštėtų virš 600 laipsnių pjovimo zonos.
Tvarumas ir perdirbimo kampai
6061 ir 316L laužas grąžina > 95 % neapdorotos vertės; Be-Cu ir Ni-pagrįstas grąžinimas vis tiek gaunamas 70 %.
Papildoma gamyba sumažina pirkimą-to-nuo 15:1 (Inconel hog-out) iki 1,2:1, sutaupant 40 kg CO₂ vienam kilogramui detalės.
Europos automobilių originalios įrangos gamintojai jau prašo naujo mažai anglies išskiriančio aliuminio (Elysis, 2 t CO₂/t Al), skirto pritaikytiems korpusams gaminti.
Mini atvejų analizė
1 atvejis – lengva-svorio korozijos-neapsaugota roboto ranka
Reikalavimas: 200 MPa išeiga, < 2,6 g cm⁻³, suvirinama, anoduojama.
Sprendimas: 7075-T6 pakeistas Al-Li 2195 (ρ 2,63 g cm⁻³, UTS 455 MPa), sutaupant 8 % masės ir atitinkantį anglies pluošto vamzdžio CTE.
2 atvejis – didelio-šilumos-palydovinio srauto stiprintuvas
Reikia: 400 W šiluminės apkrovos, CTE 6–8 ppm laipsnis ⁻¹, tinkama vieta-.
Sprendimas: Al-SiC 35 % MMC, deimantas-pasuktas į Ra 20 nm, pašalina CTE neatitikimą su GaN lustu.
3 atvejis – vienkartinis biopsijos perforatorius
Reikės: < 0,5 €, 52 HRC kraštas, sterilizuojamas, 0,3 mm sienelė.
Sprendimas: 420 nerūdijančio plieno štampuotas ir sukietintas vakuume; martensitinė struktūra suteikia 800 MPa su 30 µm laisvu kraštu.
Būsimos medžiagos pateks į ne-standartinę areną
Aukštos{0}}entropijos lydiniai (CoCrFeMnNi) su liejimo + CNC trajektorija klubų stiebams.
Grafenu{0}}sustiprintas varis (0,1 masės %), todėl EV magistralės strypų IACS padidėja 30 %.
Amorfinio plieno juostelės lazeriu-suvirinamos į tinklinio-formos krumpliaračius, tada 5 ašių apdaila 5 µm tikslumu.
Išneškite-
Kadangi kiekviena nestandartinė dalis prasideda nuo tuščio brėžinio, medžiagų sąrašą riboja tik fizika ir ekonomika, o ne katalogų puslapiai. Įvaldę šią įvairovę-žinant, kad 6061, Ti-6Al-4V arba Cu-Cr-Zr yra tik pirmasis klausimas, pagal užsakymą metalo apdirbimas paverčiamas konkurencingu projektavimo ginklu, o ne pirkimo nepatogumu.
