?金屬精密零件加工是一項(xiàng)復(fù)雜且高精度的制造工藝，涉及多種好的技術(shù)和嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施。金屬精密零件加工對材料的選擇有嚴(yán)格要求，這關(guān)系到零件加工的精度、性能和質(zhì)量。以下是主要的要求：
一、材料的機(jī)械性能要求
硬度
加工適應(yīng)性：材料硬度需要適應(yīng)加工工藝。如果材料過硬，如某些高硬度合金鋼，在切削加工時會對刀具造成嚴(yán)重磨損，增加加工難度和成本。例如，硬度高達(dá) HRC60 以上的淬火鋼，加工時需要使用硬質(zhì)合金刀具或超硬刀具，并且切削速度和進(jìn)給量都要相應(yīng)降低。相反，材料過軟也會帶來問題，如純鋁等軟質(zhì)金屬，在加工過程中容易產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象，影響加工表面質(zhì)量。
成品性能要求：根據(jù)零件的使用場景，硬度要求有所不同。對于承受磨損的精密零件，如機(jī)械手表中的齒輪，需要較高的硬度來保證耐磨性，其硬度一般要求在 HRC50 - 60 之間。而對于一些需要彈性變形的零件，如精密彈簧，材料硬度要適中，以保證良好的彈性和疲勞壽命。
強(qiáng)度和韌性
加工過程中的抗變形能力：在精密加工過程中，材料需要有足夠的強(qiáng)度來承受切削力、夾緊力等外力作用，防止零件產(chǎn)生變形。例如，在加工大型、薄壁的精密鋁合金零件時，材料的屈服強(qiáng)度應(yīng)能保證零件在裝夾和加工過程中不會因?yàn)橥饬Χl(fā)生明顯的塑性變形。高強(qiáng)度材料可以減少加工過程中的振動和變形，有利于提高加工精度。
零件使用時的可靠性：零件在實(shí)際使用中可能會受到?jīng)_擊、振動等復(fù)雜載荷。具有良好韌性的材料能夠避免零件在這些情況下發(fā)生脆性斷裂。例如，航空發(fā)動機(jī)的葉片，不僅要承受高溫和離心力，還要能承受可能的外來物撞擊，所以需要選用強(qiáng)度高且韌性好的鎳基合金等材料，以確保葉片在復(fù)雜工況下的可靠性。
彈性模量
尺寸穩(wěn)定性：彈性模量反映了材料抵抗彈性變形的能力。在精密零件加工中，對于一些對尺寸精度要求極高的零件，如光學(xué)鏡片模具，材料的彈性模量要高，以保證在加工和使用過程中尺寸的穩(wěn)定性。當(dāng)受到外力或溫度變化時，彈性模量高的材料變形較小，有利于維持零件的精度。
精度保持性：高彈性模量材料有助于零件在長期使用過程中保持其形狀和精度。例如，在高精度的量具加工中，使用彈性模量較高的不銹鋼材料，可以使量具在反復(fù)使用和環(huán)境變化下，依然能夠準(zhǔn)確地測量尺寸，減少因材料變形而導(dǎo)致的測量誤差。
二、材料的物理性能要求
熱膨脹系數(shù)
加工精度影響：在精密加工過程中，溫度變化會引起材料的熱脹冷縮。如果材料的熱膨脹系數(shù)較大，在加工過程中由于切削熱或環(huán)境溫度變化，零件的尺寸會發(fā)生明顯變化，影響加工精度。例如，在高精度的機(jī)床絲杠加工中，要選用熱膨脹系數(shù)小的材料，如某些陶瓷材料或低膨脹系數(shù)合金鋼，以減少溫度對絲杠精度的影響。
使用環(huán)境適應(yīng)性：對于在溫度變化較大環(huán)境中使用的精密零件，材料的熱膨脹系數(shù)需要與使用環(huán)境相匹配。例如，在航天設(shè)備的零部件中，由于太空環(huán)境溫度變化劇烈，零件材料的熱膨脹系數(shù)要盡可能小，以保證設(shè)備在不同溫度下的正常運(yùn)行和精度要求。
導(dǎo)熱性
加工散熱需求：在切削加工等過程中會產(chǎn)生大量熱量，材料的導(dǎo)熱性好可以使熱量快速散發(fā)，降低加工區(qū)域的溫度。例如，銅及銅合金具有良好的導(dǎo)熱性，在電火花加工等容易產(chǎn)生局部高溫的加工工藝中，使用銅電極材料可以有效散熱，避免電極和工件因過熱而產(chǎn)生變形或損壞。
使用中的熱管理：對于一些在工作過程中會產(chǎn)生熱量的精密零件，如電子設(shè)備中的散熱片，需要選擇導(dǎo)熱性好的材料，如鋁合金等，以保證零件能夠有效地將熱量散發(fā)出去，維持設(shè)備的正常工作溫度。
密度
輕量化需求與性能平衡：在一些對重量有要求的精密零件應(yīng)用場景中，如航空航天和汽車零部件領(lǐng)域，需要選擇密度小的材料來實(shí)現(xiàn)零件的輕量化。但同時要考慮材料的性能是否滿足零件的功能要求。例如，在航空航天領(lǐng)域，在保證零件強(qiáng)度和剛度的前提下，大量使用密度較小的鈦合金和鋁合金來減輕飛行器的重量，提高燃油效率。
三、材料的化學(xué)性能要求
耐腐蝕性
加工過程中的防護(hù)：在加工過程中，金屬材料可能會接觸到切削液、冷卻液等化學(xué)物質(zhì)，容易發(fā)生腐蝕。對于精密零件加工，要選擇在加工環(huán)境下耐腐蝕性好的材料，或者對材料采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。例如，在加工不銹鋼精密零件時，由于其本身具有較好的耐腐蝕性，在加工過程中可以減少因腐蝕而產(chǎn)生的表面缺陷。
使用環(huán)境適應(yīng)性：根據(jù)零件的使用環(huán)境，耐腐蝕性是一個重要的考慮因素。例如，在海洋環(huán)境中使用的精密金屬零件，如船舶上的儀器儀表外殼，需要選用高耐腐蝕性的材料，如鈦合金或特殊的不銹鋼，以抵抗海水的侵蝕，延長零件的使用壽命。
化學(xué)穩(wěn)定性
加工工藝兼容性：在一些特殊的加工工藝中，如化學(xué)蝕刻、電鍍等，材料需要具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。例如，在化學(xué)蝕刻精密電路板時，銅箔材料要能夠在蝕刻液中保持穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，以確保蝕刻精度和電路板的質(zhì)量。
使用中的化學(xué)反應(yīng)抵抗能力：在零件的實(shí)際使用過程中，可能會接觸到各種化學(xué)物質(zhì)。材料的化學(xué)穩(wěn)定性好可以避免與這些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致零件性能下降。例如，在化工設(shè)備中的精密金屬閥門，需要選用化學(xué)穩(wěn)定性高的材料，以防止閥門在接觸各種化學(xué)介質(zhì)后發(fā)生腐蝕或損壞。
四、材料的可加工性要求
切削加工性
刀具磨損情況：材料的切削加工性直接影響刀具的使用壽命。易于切削的材料可以使刀具磨損緩慢，降低加工成本。例如，普通碳素鋼的切削加工性較好，在正常的切削條件下，刀具磨損相對較??；而一些高溫合金由于其特殊的組織結(jié)構(gòu)和高硬度，切削時刀具磨損嚴(yán)重。
切屑形成與排出：理想的材料在切削時應(yīng)能形成易于排出的切屑。如果切屑不易排出，會堵塞切削區(qū)域，導(dǎo)致加工表面質(zhì)量下降和刀具損壞。例如，在加工一些粘性較大的金屬材料時，如奧氏體不銹鋼，容易形成帶狀切屑，需要采取適當(dāng)?shù)臄嘈即胧?，如使用斷屑槽刀具或調(diào)整切削參數(shù)，以保證切屑的順利排出。
特種加工適應(yīng)性
電火花加工適應(yīng)性：對于電火花加工，材料的導(dǎo)電性是關(guān)鍵因素。只有導(dǎo)電性良好的材料才能進(jìn)行電火花加工。同時，材料的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等熱物理性質(zhì)也會影響電火花加工的效果。例如，金屬材料的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較低時，在電火花加工過程中更容易被熔化和氣化，加工效率相對較高。
電解加工適應(yīng)性：在電解加工中，材料的電化學(xué)活性是重要的考慮因素。材料的電極電位決定了其在電解液中的陽極溶解速度和加工精度。例如，一些活性金屬在電解加工中溶解速度較快，但加工精度可能較難控制；而一些鈍性金屬溶解速度較慢，但加工精度相對容易控制。