النحاس هوالمعادن غير الحديديةشائع الاستخدام في مختلف الصناعات لأغراض مختلفة. من الموصلات الإلكترونية المعقدة وتجهيزات السباكة المتينة إلى مكونات السيارات والفضاء عالية الأداء ، تكون النحاس في كل مكان تقريبًا. إن قدرتها على أن تكون مشهورة بدقة عالية تجعلها خيارًا أفضل في التصنيع.
ولكن كيف يتم إنتاج هذه الأجزاء النحاسية المعقدة مع هذه الدقة والاتساق؟ تكمن الإجابة في Machining CNC ، وهي عملية آلية تشكل النحاس بدقة وفعالية رائعة.
في هذا الدليل النحاسي للآلات CNC ، سنقوم بفحص خصائص النحاس ، والدرجات النحاسية المختلفة لقطع الغيار المخصصة ، والتشطيبات المتاحة ، واستكشاف كيفية تحسين عملية النتائج المتفوقة.
ما هو تصنيع CNC النحاسي؟
تعتبر Machining CNC النحاسية عملية تصنيع طبعًا تستخدم آلات التحكم العددي للكمبيوتر (CNC) لقطع المواد النحاسية وحفرها بدقة عن طريق إزالة المواد. يعتمد معدل إزالة المواد (MRR) على عوامل مثل سرعة المغزل ومعدل التغذية واختيار أداة القطع. مع اختيار المعلمة المناسبة والتركيب الصلب ، يمكن للآلات CNC تحقيق التحمل بإحكام ± 0.001 ".
النحاس عبارة عن سبيكة من النحاس والزنك ، وهي واحدة من الأفضلمواد CNCبسبب ارتفاعالقابلية للآلاتوالليونة. كما أن لديها الموصلية الكهربائية والحرارية الجيدة ، ومقاومة التآكل الجيدة ، والخصائص المضادة للبكتيريا ، والجاذبية الجمالية. علاوة على ذلك ، يمكن ضبط خصائصها الميكانيكية عن طريق تغيير نسب العناصر النحاسية والزنك والتجاري مثل القصدير أو الرصاص أو الألومنيوم ، مما يتيح مجموعة واسعة من الصلابة والصلابة.
ما هي خصائص النحاس التي تجعلها مناسبة لآلات CNC؟
بعد ذلك ، دعونا نلقي نظرة متعمقة على الخصائص الرئيسية التي تجعل النحاس مناسبة للغاية لآلات CNC:
قابلة للآلة للغاية
النحاس هو واحد من أسهل المعادن للآلة. تقلل صلابةها منخفضة نسبيًا وليونة ممتازة من قوى القطع وتمكين تكوين رقاقة ناعم ، في حين أن البنية المجهرية ذات الطور المزدوج α+β تعزز بشكل طبيعي كسر الرقائق والإخلاء. يتبدد الموصلية الحرارية العالية للسبائك الحرارة بسرعة من منطقة القطع ، ويمتد عمر الأداة.
في درجات القطع المجانية مثل C360 ، تقوم مضافات الرصاص أو الكبريت بتخفيض معامل الاحتكاك ، مما يقلل من التصاق وارتداء الأدوات. معا ، تسمح هذه الخصائص بتركيب النحاس بسرعات القطع ومعدلات التغذية أعلى بكثير من تلك المستخدمة في الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ ، وتحقيق معدلات إزالة المواد (MRR) مع الحفاظ عليهاالانتهاء من السطح (RA)ودقة الأبعاد.
مقاومة التآكل
النحاس عبارة عن سبيكة من النحاس والزنك غير المحلية ، وبالتالي لا تولد "الصدأ" مثل المعادن القائمة على الحديد. تعتمد مقاومة التآكل في المقام الأول على طبقة أكسيد أو كربونات متكونة بشكل طبيعي على السطح ، مما يمنع بشكل فعال الرطوبة والأكسجين ، وحماية المعدن الأساسي من التآكل الإضافي.
تركيبة السبائك لها تأثير كبير على أداء التآكل: تشكل النحاس المصنوع من الألومنيوم (مثل C687) فيلم أكسيد الألومنيوم المستقر على سطحه ، مما يوفر مقاومة ممتازة في مياه البحر والبيئات الكيميائية المختلفة. على العكس من ذلك ، فإن النحاس ذي المحتوى العالي الزنك المرتفع بشكل مفرط هو أكثر عرضة للتنسيق في البيئات التي تحتوي على كلوريد أو مركبات الكبريت ، مما يؤدي إلى مسامية محلية وتقليل القوة الميكانيكية.
قابلية
قابلية التخليط هي قدرة المعدن على التشوه تحت الضغط أو التكوين دون تكسير. يرث النحاس ، مع محتوى النحاس العالي ، الهيكل البلوري المكعب الذي يركز على الوجه للنحاس ، مما يؤدي إلى ليونة ممتازة. يمكن لسبائك النحاس المنخفضة المنخفضة (مع الزنك ≤ 35 ٪) تحقيق تشكيل سلس وخالي من الكراك أثناء عمليات الرسم العميق والانحناء والتمدد. ومع ذلك ، مع زيادة محتوى الزنك ، تتحسن قوة السبائك على حساب بعض ليونة. بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي العمل البارد إلى تصلب العمل ؛ لاستعادة ليونة وتعزيزها ، يتم إجراء الصلب عادة في حدود 400-650 درجة مئوية لتحسين بنية الحبوب وتخفيف الإجهاد ، مما يضمن أن عمليات التكوين اللاحقة تستمر بسلاسة.
القوة والصلابة
على الرغم من النحاسقوةوصلابةغالبًا ما يتم تجاهلها ، يمكن التحكم فيها بدقة من خلال صناعة السبائك: زيادة محتوى الزنك تجعل النحاس أصعب وأقوى ، مع إضافة الألومنيوم أو القصدير أو النيكل يمكن أن يعزز مقاومة التآكل وقدرة تحمل الحمل. ونتيجة لذلك ، فإن النحاس مناسب تمامًا لكل من الأجزاء الزخرفية المليئة بالشكل والمكونات الهيكلية المتطلبة.
في تصنيع CNC ، يمكن تشكيل درجات النحاس القياسية بكفاءة ودقة مع أدوات الصلب عالية السرعة (HSS) ، في حين أن الدرجات عالية القوة أو الموروثات (مثل C280 و C464 و C687) تستفيد من أدوات الكربريد لتمديد حياة الأداة وزيادة سرعات القطع.
النداء الجمالي
يتم استخدام النحاس ، مع مجموعة واسعة من اختلافات الألوان - بما في ذلك الذهب المحمر ، والذهب الساطع ، والأبيض الفضي - على نطاق واسع في العناصر الزخرفية مثل تجهيزات الإضاءة ، ومقابض الأبواب ، وسحب الدرج ، وإطارات الصور. يعتمد اللون الدقيق للنحاس على نسبة النحاس إلى الزنك: ينتج محتوى النحاس العالي لهجة ذهبية أكثر دفئًا ، في حين أن مستويات الزنك الأعلى تؤدي إلى مظهر أخف أو مصفر أو فضي.
الموصلية الكهربائية والحرارية
عادةً ما يكون للنحاس الموصلية الكهربائية بين 15-28 ٪ من IACs (معيار النحاس الدولي الصلب) ، وهو أقل بكثير من النحاس النقي (IACs 100 ٪) ولكنه أعلى بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الكربون. تتراوح الموصلية الحرارية عمومًا من حوالي 100 إلى 125 واط/م · ك ، ما يقرب من 25-30 ٪ من النحاس النقي (حوالي 400 واط/م · ك). مع زيادة محتوى الزنك ، تنخفض كل من التوصيلات الكهربائية والحرارية تدريجياً. عندما تحتاج إلى مادة توازن بين الموصلية اللائقة مع القوة ، ومقاومة التآكل ، والقابلية للآلات ، فإن النحاس هو الحل الوسط المثالي. هذا هو السبب في أنه يستخدم على نطاق واسع للموصلات الكهربائية ، ومكونات التأريض ، والمبادلات الحرارية ، وأجسام صمام HVAC. في الواقع ، مصنوعة من جميع أسلاك الإلكترود EDM الأسلاك من النحاس.
أنواع الدرجات النحاسية لآلات CNC
فيما يلي بعض الدرجات النحاسية الأكثر شيوعًا التي ستواجهها في متاجر CNC ، إلى جانب خصائصها الرئيسية واستخداماتها النموذجية:
C360 (النحاس النحاس الحرة)
C360 هو الانتقال إلى النحاس للأغراض العامة للعمل CNC ، الذي يحتوي على حوالي 60-63 ٪ من النحاس (CU) ، 34-37 ٪ من الزنك (Zn) ، و 2.5-3.7 ٪ الرصاص (PB). تعمل إضافة الرصاص على تحسين كسر الرقائق ، ويقلل من تآكل الأدوات ، ويمكّن الآلات عالية السرعة.
المزايا:
أفضل قابلية للآلات بين جميع سبائك النحاس (غالبًا ما يتم تصنيفها بنسبة 100 ٪)
دقة أبعاد ممتازة وإنهاء السطح ، مناسبة للمكونات عالية الدقة
فعال من حيث التكلفة للإنتاج ذو الحجم الكبير بسبب كفاءة القطع الممتازة
عيوب:
قوة محدودة تحت الأحمال الثقيلة أو درجات الحرارة العالية
عرضة للميكروكرات تحت التحميل الدوري وغير مناسبة للمكونات المعاملة بالمثل عالي التردد
ضعف المقاومة للتخفيف في مياه البحر أو البيئات الغنية بالكلوريد
يؤدي Lead إلى تقييد استخدامه في التطبيقات الغذائية والطبية بسبب قضايا الامتثال لـ ROHS
يحتوي C280 على حوالي 60 ٪ من النحاس ، و 40 ٪ من الزنك ، وأقل من 0.07 ٪ من الحديد. عادةً ما يكون لها لون برونزي معماري مميز ويمكن تصويره بسهولة لتحقيق نهاية مشرقة وعاكسة تعزز جاذبيتها في التطبيقات الزخرفية والهيكلية. هذه درجة النحاس أقوى وأصعب وأكثر صلابة من النحاس النحاسي مع محتوى الزنك المنخفض ، مع قابلية الآلات بنسبة 40 ٪ (مقابل 100 ٪ لـ C36000).
المزايا:
قوة وصياغة أعلى من C360
مزيد من المقاومة للتآكل وارتداء
احتفظ بالتحمل الضيق والأبعاد المستقرة حتى تحت الحمل
عيوب:
أقل قابلية للآلات من النحاس القطع المجانية وأكثر عرضة للعمل أثناء المعالجة
يحد ليونة مخفضة مدى ملاءمتها للعمليات التي تتطلب تشكيلًا واسعًا أو رسمًا عميقًا
التطبيقات:
المكونات الصناعية والهيكلية: التروس ، مهاوي ، صمامات ، ومباني تحمل
C464 هي سبيكة النحاس والزنك تتكون من حوالي 60 ٪ من النحاس (CU) ، 39 ٪ من الزنك (Zn) ، و 1 ٪ من القصدير (SN). تؤدي إضافة القصدير إلى تحسين مقاومتها لتآكل مياه البحر وتمنع التخلص من التآكل ، مما يجعلها مناسبة تمامًا للبيئات البحرية. وقابليته للآلات حوالي 30 ٪ نسبة إلى C360.
المزايا:
مقاومة ممتازة في مياه البحر
قوة جيدة وارتداء ومقاومة التعب
عيوب:
أقل قابلية للآلات مقارنة بدرجات النحاس الحرة
ارتفاع تكلفة المواد بسبب محتوى القصدير
التطبيقات:
الأجهزة البحرية: مهاوي المروحة ، وملعقات ، السحابات
أنظمة معالجة المعمارية والمياه ： أنابيب وصمامات وتجهيزات ومعدات ذات صلة
مبادلات الحرارة وأنظمة التبريد
موصلات الأجهزة الطبية والمباني
C687 (النحاس الألمنيوم)
C687 عبارة عن سبيكة من النحاس والزنك - الألومنيوم تتكون عادةً من 76-79 ٪ Cu ، 20-22 ٪ Zn ، و 1.8-2.5 ٪ AL ، بالإضافة إلى إضافة زرنيخ صغيرة (~ 0.03 ٪) لتثبيط التسمم. يشكل محتوى الألومنيوم فيلم أكسيد كثيف على سطح السبائك ، مما يوفر مقاومة استثنائية للتآكل والتآكل في سرعة عالية أو مياه البحر الساخنة.
المزايا:
مقاومة للغاية لمياه البحر عالية السرعة ، ورذاذ الملح ، والنشاط الميكروبيولوجي ، والتنسيق
قوة وصياغة أعلى من النحاس المنخفض الزنك ، على الرغم من أنه أقل قليلاً من C280
في حالة الصلب ، يمكن أن يكون مطولًا على البرد أو رسمه أو توسيعه لإنتاج أنابيب رقيقة مسورة
عيوب:
قابليتها للآلات حوالي 30 ٪ من C360
الموصلية الكهربائية المنخفضة (حوالي 23 ٪ من IACs) من النحاس الأخرى
التطبيقات:
البحرية والشحن: أنابيب المكثف ومضخات مياه البحر عالية السرعة وخطوط مياه مكافحة الحرائق
تحلية المياه البحرية: فلاش متعدد المراحل (MSF) أو التناضح العكسي (RO) أنابيب مسبق
C260 (خرطوشة النحاس)
C260 ، والتي تسمى أيضًا "70/30" (70 ٪ Cu ، 30 ٪ Zn) ، هي سبيكة نحاسية خالية من الرصاص مع نغمة ذهبية كلاسيكية دافئة. من بين السبائك النحاسية ، يوفر C260 أعلى ليونة ويمكن أن يخضع لعمليات الرسم العميق والتمدد والانحناء. تساعد قابلية تشكيلها الممتازة على منع التكسير ، مما يجعله خيارًا شائعًا لإنتاج الأنابيب المعقدة على شكل ومكونات زخرفية.
المزايا:
ليونة ممتازة وقابلية تشكيل البرد
مقاومة للتآكل من التعرض في الغلاف الجوي والماء والبيئات الكيميائية المعتدل المعتدل
مظهر ساطع يشبه الذهب ، مناسب للتشطيبات الزخرفية
عيوب:
يبلغ تصنيف قابلية الآلات حوالي 30 ٪ فقط من C360 ، ويميل إلى إنتاج رقائق طويلة وخيمة عرضة للتشابك
عرضة للتآكل وتآكل الإجهاد في الأمونيا أو البيئات الحمضية
قوة منخفضة نسبيا في الدولة الصلب
التطبيقات:
مكونات مكونة من العميق والنسج ： حالات خرطوشة الذخيرة ، قذائف المصباح
مشعات السيارات وأنابيب المبادل الحراري
النحاس الموسيقي ، المفصلات ، الينابيع ، المسامير
التشطيبات السطحية لأجزاء النحاس المصنوعة من CNC
عادةً ما تحتوي النحاس المصنوع على سطح ذهبي طبيعي ، والذي يمكن أن يكون بمثابة النهاية من تلقاء نفسه. ومع ذلك ، بناءً على احتياجاتك ، قد تكون هناك حاجة إلى تشطيبات إضافية. فيما يلي بعض الخيارات للنحاس المصنوع من CNC.
كما الآلات
يمثل الانتهاء من النحاس النحاس السطح مباشرة من تصنيع CNC ، دون أي معالجة سطحية إضافية. قد تحتوي هذه النهاية على علامات أو خشونة ، ولكنها تحافظ على الأبعاد والوظائف الأصلية دون تغيير. إنه مثالي لمكونات النحاس الداخلي أو أجزاء النموذج الأولي حيث يتم إعطاء الأولوية للوظائف والتحول السريع على الجماليات. ومع ذلك ، من المرجح أن تتضرر هذه الأجزاء بسبب نقص الحماية من السطح.
تلميع
تلميع ، باستخدام الطرق الميكانيكية أو الكيميائية والكهروكيميائية ، يزيل علامات الآلات والمخالفات السطحية من الأجزاء النحاسية. تنشئ هذه العملية تشطيبًا سلسًا يشبه المرآة ومرغوب فيه بشكل خاص للعناصر النحاسية المزخرفة مثل تركيبات الإضاءة والآلات الموسيقية وأجهزة الأثاث.
كما أن السطح المصقول يقلل من الاحتكاك ، ويقاوم تراكم الأوساخ والرطوبة ، ويساعد على منع التآكل. بالإضافة إلى ذلك ، يكشف التلميع عن دقة الأبعاد الحقيقية للجزء من خلال القضاء على تشوهات السطح البسيطة. ومع ذلك ، يمكن أن يسبب الإفراط في التوحيد تغييرات الأبعاد أو تلف السطح. حتى بعد التلميع ، قد يشوه الأجزاء النحاسية مع مرور الوقت ، لذلك يمكن أن يساعد تطبيق طلاء أو مانعة للتسرب الواقية في الحفاظ على النهاية وتمديد عمر خدمة الجزء.
طلاء مسحوق
طلاء المسحوق هو عملية تشطيب متينة يتم فيها تطبيق مسحوق جاف يعتمد على البوليمر على سطح النحاس ثم يتم علاجه تحت الحرارة. هذا يخلق طبقة سميكة وموحدة أكثر مقاومة للتقطيع ، الخدش ، والتلاشي من الدهانات السائلة التقليدية. يلف الطلاء بالكامل النحاس ، مما يوفر حماية ممتازة للحاجز ضد الرطوبة والمواد الكيميائية والإشعاع بالأشعة فوق البنفسجية. يتوفر طلاء المسحوق في مجموعة متنوعة من الألوان والقوام ، مما يسمح للمصنعين بتحقيق مؤثرات بصرية مختلفة تتجاوز نغمة النحاس الطبيعية.
الطلاء الكهربائي
تستخدم هذه العملية التحليل الكهربائي لربط جزيئات المعدن الأخرى على سطح النحاس. الأكثر شيوعاالطلاء الكهربائيتشمل المعادن النيكل للتآكل والارتداء المقاومة ، والكروم لسطح لامع مع ارتداء عالية وتآكل ، والذهب للتوصيل الممتاز ، ومقاومة الأكسدة ، والزينة المتطورة ، والفضة لتحسين الأداء الكهربائي وعلم الجماليات.
نصائح مفيدة لنحاس تصنيع CNC الناجح
يميل النحاس إلى العمل أثناء التصنيع ، وخاصة في التخفيضات المستمرة ، مما قد يؤدي إلى ضعف أداء الأدوات. غالبًا ما تفضل أدوات كربيد لمتانتها وقدرتها على تحمل سرعات القطع العالية النموذجية للنحاس. يمكن أن تكون أدوات الصلب عالية السرعة (HSS) عالية السرعة (على سبيل المثال ، C260 Cartridge Brass) ، يمكن أن تكون أدوات الصلب عالية السرعة (HSS) فعالة.
النحاس يسمح بسرعات مغزل أعلى مقارنة مع الفولاذ والمعادن الأكثر صعوبة ، مما يقلل من وقت دورة. تأكد من تعيين سرعة المغزل (RPM) ومعدل التغذية (IPM) بشكل مناسب لسبائك النحاس المحددة.
استخدم بطانات الدوران والكليت لدعم مخزون البار وتقليل الاهتزاز ، وتحسين الانتهاء من السطح. تقليل التخليص واستخدام إعدادات صلبة لمنع السوط الشريط ، والتي يمكن أن تؤثر سلبًا على الدقة.
بالنسبة للأجزاء النحاسية الرقيقة الطويلة ، فكر في استخدام Tailstock أو REST ثابتًا لتعزيز الاستقرار.
تعد البرمجة المناسبة ضرورية في النحاس النحاسي للآلات CNC ، على سبيل المثال ، باستخدام رمز G المناسب لتحسين مسارات الأدوات للقطع النحاسي ، وتقليل حركات الخمول ، ومنع ارتداء الأدوات من التمريرات الزائدة.
النحاس تبدد الحرارة بفعالية ، لذلك غالبًا ما يكون المبرد غير ضروري في الآلات الروتينية. في العمليات الأقل تطلبًا ، قد يتسبب سائل التبريد في الفوضى أو الأكسدة. ومع ذلك ، من الضروري استخدام سائل تبريد أو مواد تشحيم مناسبة في عمليات تصنيع محددة-مثل الحفر العميق أو القطع عالي السرعة أو التخفيضات الثقيلة-لتقليل الاحتكاك ، وتعزيز عمر الأداة ، وتحسين النهاية السطحية. تعمل المبردات القابلة للذوبان في الماء أو الزيوت الخفيفة بشكل جيد عند الحاجة إلى التبريد.
خاتمة
النحاس هو معدن CNC للغاية وفعال من حيث التكلفة ، مما يجعله خيارًا ممتازًا لآلات CNC الدقيقة. من خلال تحديد درجة النحاس الصحيحة ، وتحسين معلمات الآلات ، وتطبيق التشطيبات السطحية المناسبة ، يمكنك تحقيق منتجات نحاسية عالية الجودة وعالية الأداء.
مع أكثر من عشر سنوات من الخبرة في التصنيع ، يعد Chiggo مزودًا موثوقًا للآلات CNC ، وسيساعدك خبراء الخدمة لدينا خلال عملية التصنيع الخاصة بك ، مما يضمن الدقة والكفاءة والاتساق.الدردشة معنالمعرفة المزيد عنخدمات الآلات CNC.
التعليمات
هل النحاس أسهل في الآلة من الألمنيوم؟
بشكل عام ، فإن العديد من سبائك النحاس النحاسية المجانية أسهل في الآلة من الألمنيوم لأن النحاس يميل إلى إنتاج رقائق نظيفة يمكن التحكم فيها ويسبب تآكلًا أقل للأدوات ، في حين أن الألومنيوم ، على الرغم من ليونة ، يمكن أن يشكل حواف مبنية على أداة القطع ، مما يؤثر على تشغيل السطح. ومع ذلك ، فإن الإجابة تعتمد على الدرجة المحددة من الأليوم والألومين ، وكذلك في تشغيل الآلات.
لماذا ينتمي نحاس الألمنيوم (C687) إلى عائلة النحاس ، وليس سبائك الألومنيوم؟
تم تصنيف C687 على أنه سبيكة نحاسية لأنها تعتمد على النحاس (76-79 ٪ Cu) ، مع الزنك كعنصر سبائك الأساسي ، في حين أن الألومنيوم هو مجرد مضافة بسيطة (حوالي 2 ٪) لتحسين مقاومة التآكل ، وليس المعدن الأساسي. وهو يشترك في الخصائص الميكانيكية ، وقابلية الآلات ، وتصنيف الصناعة مع سبائك النحاس الأخرى.
بالإضافة إلى ذلك ، يتبع C687 معايير السبائك النحاسية (ASTM B111 ، UNS C68700) بدلاً من معايير سبيكة الألمنيوم.
