استفاده از مس: الزامات طراحی، ماشینکاری و عملیات سطحی

مس یک فلز واقعا همه کاره است.مس دارای پوششی طبیعی و زیبا و براق است که آن را برای کارهای هنری، ظروف آشپزخانه، دم آشپزخانه، کانترها و حتی جواهرات ایده آل می کند.همچنین دارای خواص مواد و الکتریکی عالی است و برای قطعات پیچیده مهندسی مانند الکترودهای EDM مناسب است.
استفاده از مس برای ماشینکاری قطعات مزایای زیادی دارد.مس یکی از پرمصرف ترین فلزات در جهان است که مقاومت در برابر خوردگی بالا و رسانایی و هدایت حرارتی خوب دارد.در این مقاله به روش‌های فرآوری، ملاحظات طراحی و الزامات پردازش مس و آلیاژهای مس می‌پردازیم که تنها از مزایای زیبایی شناختی نیستند.

فناوری پردازش مس
پردازش مس خالص به دلیل انعطاف پذیری بالا، انعطاف پذیری و چقرمگی آن دشوار است.مس آلیاژی ماشین کاری آن را بهبود می بخشد و حتی ماشین آلات مس را آسان تر از سایر مواد فلزی می کند.اکثر قطعات مسی ماشینکاری شده از مس و آلیاژهای روی، قلع، آلومینیوم، سیلیکون و/یا نیکل ساخته می شوند.این آلیاژها به نیروی برش بسیار کمتری نسبت به فولاد ماشینکاری شده یا آلیاژهای آلومینیوم با استحکام برابر نیاز دارند.
فرز CNC
آلیاژهای مس را می توان با فناوری های مختلفی فرآوری کرد.فرز CNC یک فرآیند ماشینکاری خودکار است که از کنترل کامپیوتری برای مدیریت حرکت و عملکرد ابزارهای برش دوار چند نقطه ای استفاده می کند.با چرخش و حرکت ابزارها روی سطح قطعه کار، مواد اضافی را به آرامی حذف می کنند تا به شکل و اندازه دلخواه برسند.می توان از فرز برای ایجاد ویژگی های طراحی مختلف مانند شیارها، بریدگی ها، شیارها، سوراخ ها، شیارها، پروفیل ها و صفحات استفاده کرد.

در زیر چند دستورالعمل برای آسیاب CNC مس یا آلیاژهای مس آورده شده است:
مواد برش متداول گروه های کاربرد کاربید مانند N10 و N20 و گریدهای HSS هستند
برای افزایش عمر ابزار می توانید سرعت برش را 10 درصد کاهش دهید
هنگام آسیاب کردن آلیاژ ریخته گری مس با پوست ریخته گری، سرعت برش را 15 درصد برای ابزارهای گروه کاربید سیمانی و 20 درصد برای ابزارهای کلاس HSS کاهش دهید.

تراشکاری CNC
روش دیگر برای ماشینکاری مس، تراشکاری CNC است که در آن ابزار ثابت می ماند در حالی که قطعه کار حرکت می کند تا شکل مورد نظر را ایجاد کند.تراشکاری CNC یک سیستم پردازشی است که برای ساخت بسیاری از قطعات الکترونیکی و مکانیکی مناسب است.
استفاده از تراشکاری CNC مزایای زیادی دارد، از جمله مقرون به صرفه بودن، دقت و افزایش سرعت ساخت.هنگام چرخاندن قطعات مسی، توجه به دقت سرعت بسیار مهم است، زیرا مس یک رسانای حرارتی عالی است که گرمای بیشتری نسبت به سایر مواد تولید می کند، که به مرور زمان سایش ابزار را افزایش می دهد.
در اینجا چند نکته برای تراشکاری CNC مس یا آلیاژهای مس آورده شده است:
زاویه لبه ابزار را بین 70 تا 95 درجه تنظیم کنید
مس نرمی که به راحتی پوشش داده می شود به زاویه لبه ابزار حدود 90 درجه نیاز دارد
عمق برش ثابت و کاهش زاویه لبه ابزار می تواند استرس ابزار را کاهش دهد و عمر ابزار و سرعت برش را بهبود بخشد.
افزایش زاویه بین لبه برش اصلی و لبه برش کمکی (زاویه ابزار) می تواند بار مکانیکی بیشتری را تحمل کند و منجر به کاهش تنش حرارتی شود.

ملاحظات طراحی
هنگام طراحی قطعات ماشینکاری شده با مس باید فاکتورهای زیادی در نظر گرفته شود.به طور کلی، شما باید فقط در مواقع ضروری از مس استفاده کنید، زیرا مس گران است و معمولاً برای تولید کل قطعه به مس نیاز ندارد.یک طراحی خوب می تواند از مقدار کمی مس برای به حداکثر رساندن خواص غیرعادی آن استفاده کند.
برخی از دلایل رایج برای انتخاب قطعات مس یا آلیاژ مس به شرح زیر است:
مقاومت در برابر خوردگی بالا
رسانایی بالا و هدایت حرارتی، آسان برای جوش
توسعه پذیری بالا
آلیاژ بسیار قابل ماشینکاری
درجه مواد مناسب را انتخاب کنید

در مرحله طراحی، مهم است که عیار مس مناسب را برای کاربرد خود انتخاب کنید.به عنوان مثال، استفاده از مس خالص برای قطعات کامل ماشین نه تنها دشوار است، بلکه غیراقتصادی نیز هست.C101 (مس خالص) به دلیل خلوص (99.99٪ مس) رسانایی بالاتری دارد، اما پردازش پذیری ضعیفی دارد.پردازش C110 معمولا آسان‌تر است، بنابراین مقرون به صرفه‌تر است.بنابراین، انتخاب درجه مواد مناسب به ویژگی هایی بستگی دارد که برای عملکرد طراحی حیاتی هستند.
طراحی برای قابلیت ساخت
مهم نیست از چه موادی استفاده می کنید، DFM همیشه باید در اولویت باشد.در Fictiv، توصیه می‌کنیم که تحمل را تا حد ممکن کاهش دهید و در عین حال عملکردهای مورد نیاز برنامه را حفظ کنید.علاوه بر این، بهتر است بازرسی ابعادی را محدود کنید، از فرورفتگی های عمیق با شعاع های کوچک اجتناب کنید و تعداد قطعات تنظیم شده را محدود کنید.
مهم نیست از چه موادی استفاده می کنید، DFM همیشه باید اولین انتخاب شما باشد.توصیه می کنیم با حفظ عملکرد مورد نیاز برنامه، تحمل را تا حد امکان افزایش دهید.علاوه بر این، بهتر است بازرسی ابعادی را محدود کنید، از شیارهای عمیق با شعاع کوچک اجتناب کنید و تعداد قطعات تنظیم شده را محدود کنید.
به طور خاص، هنگام طراحی قطعات مسی، در اینجا برخی از بهترین شیوه های خاص وجود دارد:
حداقل ضخامت دیواره 0.5 میلی متر را حفظ کنید
حداکثر اندازه قطعه برای فرز CNC 1200 * 500 * 152 میلی متر است و حداکثر اندازه قطعه برای تراشکاری CNC 152 * 394 میلی متر است.
برای آندرکات، نمایه مربع، شعاع کامل یا دم کبوتر را حفظ کنید

تکمیل مس
پس از پردازش، هنگام تصمیم گیری در مورد اینکه کدام فرآیند به بهترین وجه با نیازهای شما مطابقت دارد، باید عوامل زیادی را در نظر بگیرید.اولین مرحله از کنترل پرداخت سطح در فرآیند ماشینکاری CNC است.برخی از پارامترهای ماشینکاری CNC را می توان برای تغییر کیفیت سطح قطعه ماشینکاری شده کنترل کرد، مانند شعاع نوک ابزار یا شعاع گوشه ابزار.
برای آلیاژهای مس نرم و مس خالص، کیفیت پرداخت به طور مستقیم و جدی به شعاع سر بستگی دارد.برای جلوگیری از اعمال فلز نرمتر و کاهش زبری سطح، شعاع سر باید به حداقل برسد.این یک سطح برش با کیفیت بالاتر ایجاد می کند زیرا شعاع نوک کوچکتر باعث کاهش اثر تغذیه می شود.درج های برف پاک کن در مقایسه با ابزارهای شعاع نوک ابزار سنتی ابزار ترجیحی هستند زیرا می توانند بدون تغییر سرعت تغذیه سطح را بهبود بخشند.
شما همچنین می توانید الزامات تکمیل قطعه را از طریق پس پردازش برآورده کنید:
پرداخت دستی - اگرچه کار فشرده است، پولیش سطح جذابی را ایجاد می کند
انفجار متوسط ​​- این یک سطح مات یکنواخت ایجاد می کند و عیوب کوچک را پنهان می کند.
پولیش الکترولیتی - به دلیل رسانایی باورنکردنی، مس را درخشان می کند و بهترین انتخاب برای تکمیل مس است.