青铜CNC加工的综合指南

很少有材料具有像青铜一样多的历史意义。这种基于铜的合金革命性的工具，武器和艺术是在青铜时代首次开发的，它在人类手工艺的新时代都彻底改变了工具，武器和艺术。尽管青铜通常与铸造和锻造相关精确加工满足宽容的公差。

本指南将讨论什么是青铜CNC加工，可用的青铜类型，加工过程，共同的挑战以及如何克服它们。

什么是青铜CNC加工？

青铜CNC加工是一个使用CNC机器从青铜生产零件的过程，该铜合金通常为5-12％。通常会添加少量的其他元素，例如铝，磷，锰或铅，以实现特定的性能。

青铜，喜欢黄铜还有其他铜合金，具有一系列重要的电气，热和腐蚀性特性。但是它的机械强度通常低于许多其他可加工金属的强度（尽管高于铜和黄铜）。虽然它与自由切割黄铜的出色可加工性不符（额定值为100％），但许多青铜等级仍然提供良好的可加工性。典型的铅锡青铜器的可加工性额定值在60-75％之间，因此最好用于低压力CNC生产的组件。它还具有低摩擦力和出色的耐磨性，非常适合滑动式零件。

可用于CNC加工的青铜类型

青铜是指一个铜丁字合金家族，其性能根据其特定合金元素而变化。下面，我们将探索CNC加工中最常用的青铜等级。

铅锡青铜（轴承青铜）

铅锡青铜通常含有83–92％的铜，7–12％的锡和4-8％的铅。这是机器最简单的青铜之一 - 铅充当内置的润滑剂，并极大地促进了碎屑破裂。 TIN具有固体强度和耐腐蚀性。

但是，其拉伸强度和硬度低于高键或铝制青铜的强度，其铅相融化了〜300°C，使其不适合热量或重载的零件。它也无法匹配磷铜制的疲劳性抗性或高键级耐药性的极端耐耐药性，并且其耐腐蚀性受到侵略性培养基（例如海水，酸性或碱性环境）的限制。此外，由于铅毒性，铅锡青铜不适合食品级或饮用水。

普通等级：C93200（SAE 660），C93600，C93700
典型用法：轴承，衬套，推力表面，佩戴板，通用机器零件

磷青铜

磷青铜是一种铜合金，通常为4–6％的锡，磷的少量添加（约为0.01–0.35％）。磷提高耐磨损，刚度，并在合金过程中充当脱氧剂，从而产生干净的谷物结构。
这种合金具有高疲劳强度和出色的耐腐蚀性。从历史上看，磷铜是在海洋硬件中使用的，例如，一些船舶螺旋桨是为其海水耐用性而制成的。如今，它通常在弹簧，电气连接器，衬套，轴承和螺栓中发现，其中需要韧性和耐磨性的结合。但是，很难加工它：像C51000（5％TIN，0.2％磷）这样的普通等级相对于自由切割的黄铜，其可加工额定值仅约20％。

普通等级：C51000，C52100
典型用法：弹簧，电连接器，螺栓，小衬套

铝青铜

铝青铜通常含有约5–12％的Al，其平衡铜（≈85-92％），加上3-5％的Fe，高达1.5％Ni（带有MIN MN，SI），以增加强度和耐耐药性。它是普通青铜器中最强的，在热处理温度中，拉伸强度达到500-620 MPa，可与中级钢相当。它还具有出色的耐腐蚀性，尤其是在海洋和化学环境中，因为合金中的铝在表面形成保护性氧化物。

就可加工性而言，铝制青铜是可加工的。例如，C95400的可加固性评级约为60％。由于其高硬度和工作趋势，CNC加工铝制青铜需要刚性设置，锋利的碳化物工具和精确的进料控制，以保持准确性和工具寿命。

普通等级：C95400，C95500，C95900
典型用法：海洋硬件，阀/泵组件，高载衬套，齿轮

硅青铜

硅青铜通常由大约96％的铜和2–4％的硅组成，含锌或锰的少量添加。该合金在中等强度，出色的耐腐蚀性和良好的可焊性上提供了良好的平衡。它还具有温暖，金色的外观，通常是建筑或艺术应用的首选。

在CNC加工中，相对于自由切割的黄铜，硅青铜被认为具有公平的可加工性，约为30％。当在适度的切割速度和进料下加工时，它会产生干净的芯片和良好的表面饰面。尽管有些软糖，但使用锋利的工具和有效的芯片控制仍然可以控制。

普通等级：C65500，C65100
典型用法：海洋紧固件，阀杆，电气终端，建筑配件

高脂青铜（炮米）

高脂青铜通常在历史上被称为甘质，是一种青铜合金，具有升高的锡含量，最少或没有铅。典型的成分为88–90％的铜和10–12％的锡，带有痕量锌或镍。这种配方产生了一种坚硬，坚固的合金，该合金被用来铸造大炮桶，因此称呼为“ gunmetal”。 High-Tin Bronze具有出色的耐磨性，可承受沉重的负荷而不会变形，因此非常适合重型组件。它发挥了许多与铝制青铜相同的作用，尽管耐腐蚀性略低，但铸造品质略低。

它的可加工性约为30％（类似于硅青铜）。缺少铅意味着合金的自由切割较少，因此加工需要更清晰的工具，并且可能比使用铅合金更具耐心。

普通等级：C90300，C90500，C90700
典型用法：蠕虫齿轮，重载衬套，泵叶轮和车身，阀，蒸汽配件

青铜CNC加工过程的分步指南

青铜CNC加工通过一系列受控步骤将原始的青铜库存转化为精确零件。从设计到最终检查，必须针对青铜的材料行为，工具磨损和表面饰面进行优化。这是该过程的简洁概述：

1。材料选择和准备

该过程始于根据机械强度，耐磨性和腐蚀要求选择正确的青铜合金。例如，由于其出色的可加工性和自润滑特性，因此首选铅锡青铜，而铝制青铜是为高强度的海洋级成分选择的。

选择合金后，将原材料（通常是杆，条或板）切成大小，毛刺，并检查表面质量。然后，将其牢固地夹在CNC机器的工作台上，以确保加工过程中的稳定性。

2。CAD/CAM编程

数字工作流程首先创建零件的详细CAD模型。该模型被进口到CAM软件中，其中为所选的青铜合金和零件的几何形状生成和优化了工具路径。然后，由此产生的CNC程序指定了工具运动，主轴速度，进料速率和剪切序列 - 调节材料的可加工性和热能性能。

3。加工操作

加载了CAM生成的工具路径后，设置了CNC机器 - 用于选择，安装和校准的末端磨坊，钻头和插入物等工具，以用于特定的青铜合金和所需的切割。一旦机器准备就绪，实际的加工就开始了。根据零件设计和青铜类型，共同操作包括：

• 铣削：铣削的青铜使用旋转刀具去除材料并创建插槽，口袋和复杂的轮廓。因为如果切割器居住，青铜可以锻炼，所以最好在适度的轴向互动中进行轻度径向切割（≤0.5倍切割器直径）。

• 转：转动青铜涉及将工件与固定切割工具旋转，以产生圆柱形特征，例如轴，袖子，销钉或衬套。青铜的低摩擦力和良好的热导率允许比钢更高的主轴速度（最高400 m/min），但其工作趋势意味着您应该使用尖锐的碳化物或PVD涂层插入物，并带有轻微的正耙（7-10°），并取光完成率（≤0.5mm切割）。

• 钻孔和敲击：钻孔在青铜器中形成圆形孔。铜牌的柔软度比更硬的金属允许更快的钻孔速度，但是必须注意防止过热并确保干净的孔墙。钻孔后，切换到水龙头以切割匹配的螺纹。对于盲孔，请使用底部水龙头将线程直接伸到底部，而无需毛刺。

4。后处理

CNC加工后，青铜零件进行了毛刺和倒角以去除毛刺和锋利的边缘。如果需要部分几何或公差需求，应力提示的退火可以稳定尺寸并减轻加工应力。然后，每个部分都经过检查和测试（CMM，量规，表面粗糙度检查），以验证尺寸和表面质量。根据最终用途，可以将一个或多个表面饰面应用于青铜机加工零件。

• 终点

这是CNC机器的天然青铜表面。它通常显示可见的刀具路径线，其粗糙度为1.6–3.2μm。这种饰面具有成本效益，非常适合内部衬套，隐藏的结构零件或外观并不重要的任何组件。请注意，可能会保留较小的工具标记或毛刺，这可能会损害非常紧密的或高摩擦应用中的性能。

• 机械抛光

抛光使用连续的磨料或抛光轮来平滑表面并创建明亮的反射效果。它可以将表面粗糙度从1.6–3.2 µm左右降低至RA 0.2 µm以下，并提高移动组件中的滑动性能。抛光青铜通常用于装饰硬件，可见的配件和需要低表面阻力的动态组件。但是，抛光可能是劳动密集型的，并且可能会增加生产时间和成本，尤其是在复杂几何形状需要均匀的光泽时。

• 珠子爆炸

珠子爆炸青铜使用加压的细介质流（常见的玻璃珠）轻轻磨损表面并产生均匀的哑光效果。它可以去除可见的工具标记，并通过铣削通行证左脊的光滑，从而改善了涂料或patinas的粘附力。由于圆形的珠子轻轻地而不是切割表面，因此结果是一致的缎面纹理，非常适合建筑硬件和装饰配件。但是，该过程可能会留下可能捕获碎屑或干扰密封表面的微小酒窝，因此更紧密的零件通常需要轻抛光或后来打磨。

• Patination（化学涂层）

Patination使用受控的氧化或化学试剂来改变青铜表面的颜色和音调。普通的铜绿色调 - 棕色，绿色和黑色 - 具有古董或艺术效果。尽管此过程主要是美学，但它可以提供一定程度的表面保护。 Patinas在标牌，装饰面板和时期式固定装置上很受欢迎。但是，Patination需要熟练的处理才能获得一致的结果，并且可能不适用于功能表面或高接触机械零件。

• 阳极氧化（青铜转换涂层）

尽管阳极氧化最常用于铝，但某些青铜合金可以进行类似的电解转化过程。在这种处理中，青铜充当了专业浴中的阳极，形成一个薄的多孔氧化物层，可以密封甚至染色，以产生装饰性颜色。该氧化物膜改善了耐腐蚀性，增强了油漆或涂料的粘附性，并增加了表面硬度的不断增加。由于它需要定制电解质和紧缩的过程控制，因此青铜阳极氧化不是标准服务铝阳极氧化。应用时，它会为特种装饰或容易发生的应用提供独特的视觉效果和轻型保护。

• 电镀

电镀将另一种金属（例如镍，银，金或铬）的薄层沉积在青铜表面上。这可以提高耐腐蚀性，电导率和视觉吸引力。电镀饰面在高规格或装饰零件中很常见，但需要严格的过程控制并增加成本和交货时间。

普通的CNC加工挑战和青铜解决方案

铜牌具有许多理想的特性，但合金之间的可加工性可能差异很大。以下是CNC加工青铜以及实用解决方案时可能会遇到的五个挑战。

工作硬化

某些青铜类型（例如，铝制青铜，磷铜制）容易在不当切割条件下进行硬化。如果该工具居住或重新切割硬表面，则刀具应力和故障风险增加。为了防止这种情况：

• 保持径向的切割光的深度，通常不超过0.5×刀具直径，以减少刀具负载。
• 通过使用连续的，不间断的工具路径避免停留。
• 尽可能将攀爬铣削施加，因为它将芯片引向切割区域并最小化摩擦。
• 使用锋利的碳化物工具或PVD涂层的插入物（例如TiALN）最大程度地减少热量的堆积并抵抗易于硬化的合金磨损。

工具穿

较硬的青铜等级，例如青铜和硅青铜，含有磨碎的氧化物或硬化碳化物切割边缘的硬化元素。减轻工具磨损：

• 使用带有TIALN或类似涂层的优质耐磨碳化物插件，以提高耐热性和延长的工具寿命。
• 定期监视插入条件，并在磨损的第一个迹象时更换工具。
• 确保足够的冷却液流动以散发热量并冲走磨料颗粒。
• 对于高度磨碎的等级，稍微降低切割速度以控制热负载和工具降解。

芯片控制和建立边缘

许多青铜合金生产长而刺破的芯片或形成焊接到工具，破坏饰面并导致工具破裂的构建边缘（bue）。为了改善芯片控制并防止井井有条：

• 选择具有正耙角和抛光长笛的工具，以鼓励清洁碎屑卷发。
• 调整饲料速率，以便芯片剪切而不是拉伸。
• 运行洪水冷却液或空气爆炸，以立即冲洗碎屑。

热膨胀

青铜的热量很好，但是过高的切割温度会导致工件的热膨胀并磨损切割边缘。保持维度稳定性：

• 使用洪水冷却液或薄雾润滑，将热量从切割区带走。
• 长期或耐受耐受性的工作稍微降低切割速度以限制热积聚。
• 留下少量的固定津贴并执行最终的光通行证 - 纠正任何热诱导的失真并提高表面精度。

工人和振动

由于青铜的刚度相对较低和柔软度，不当夹紧会导致零件偏转，颤动或表面变形。保持稳定性和准确性：

• 使用固定的固定固定固定式固定固定，或定制轮廓夹具均匀地散布压力并防止折断。
• 最小化工具悬垂以减少挠度和振动。
• 在适用的情况下，使用双夹具或真空Chuck系统来增强刚性，尤其是对于薄壁或高精度零件。

结论

青铜CNC加工提供耐用性，耐腐蚀性和电导率的零件，以满足广泛的应用。 Chiggo拥有十多年的制造专业知识，是您值得信赖的青铜CNC加工服务提供商，以精确，效率和一致性。立即联系我们供自定义报价并了解有关我们的更多信息CNC加工服务。