基礎金屬知識:初學者選材入門

三月 25, 2016
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金屬是很棒的材料,因為它堅固、用途廣泛,而且外觀很酷。開始進行使用金屬的專題時,第一步就是選擇最適合的金屬。對多數專題而言,鋼、不鏽鋼和銅等材質有合適的特性,也可以用合理的價格買到。其他的金屬和合金(鈦、青銅和白鑞等等)則通常用在特殊的地方。對初學者而言,採用前面提到的合金比較適合。

金屬幾何與結構

金屬的選擇在專題中是一個關鍵的決定;結構所採用的金屬造型是專題的核心之一。以下是最常見的金屬幾何,各有不同的優缺點:

扁鐵:僅在水平軸有強度,容易在其他軸向彎曲。容易裝上螺栓。

C型鋼:保有扁鐵容易裝上螺栓的特性,並增加了其他軸向上的結構強度。

角鋼:一般用於在平面上構成凸緣。

方管/圓管:現有的最佳結構——四個壁面讓此類結構在任何軸向都具有最高強度。

H型鋼:供需要對於結構的重量高垂直負載及低扭轉負載之應用使用(建築物、橋樑、靜態結構),節省鋼材之設計。

金屬的四大特性

延展性/可塑性:
金屬被拉成線或塑造成不同形狀的能力。工具將金屬彎曲就是利用它的可塑性。對可塑性較低的金屬而言,塑形會變得較困難,或難以達成。

可焊性:
焊接的容易程度。較容易焊接的材質需要的準備工作較少,需要對焊接器專精的程度也較低。較難焊接的材質需要對焊接機更熟練、更高超的焊接技巧,甚至如額外除氣、預熱或特殊焊接氣體等特殊考量。

可加工性:
金屬可以用刀片切割的能力。可加工性高的金屬可以用價格較低的帶鋸刀片、銑床或鑽頭進行高速切割。利用磨擦原理的切割工具(任何會產生火花的都屬此類:研磨/切割用砂輪、手持砂輪機等)並不藉助可加工性,因此可以用來切割可加工性較低的金屬。

抗拉強度:
將金屬折斷需要施加的力。新手在找「堅固」的金屬時,通常想要的是抗拉強度高的金屬。

選材考量

*中文譯注:本文譯自《Make》美國網站,相關材料價格各地不同,可再進行查訊。

+ 最便宜的金屬
+ 在各特性上幾乎都屬中等
+ 可購買已塑形的結構
 易生鏽、需防護
 比鋁難切割,無法使用切割木材之工具進行加工

不鏽鋼
+ 同級防護最高之金屬(因鉻或鎳之成份,若非接觸酸,不會生鏽),會形成透明氧化層
較重
 較難組裝並維持不鏽狀態(其他金屬會影響其抗腐蝕性)
 焊接時容易翹曲,且可能吹掉鉬,造成生鏽


+ 最實用之輕量材質
+ 氧化層保護不生鏽,除非接觸其他金屬
+ 非常容易加工
+ 可購買已塑形的結構
 對初學者之焊接難度較高
 價格較高、切割板面所需之CNC加工技術較低​

 
+ 可形成美麗的銅綠及老化效果
+ 對其他金屬具惰性
+/– 容易塑形,但硬化速度快;敲打時需使用噴槍進行回火

(譯:屠建明)
[原文]

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