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連接器的金屬材料特性及影響

 

為使連接器能夠滿足功能要求,選材十分重要,而選材的基礎是要非常了解材料的性能,下面為連接器金屬材料的性能名詞進行說明,希望對您有幫助。

 

連接器的金屬材料

 

一、化學組成

連接件使用的金屬材料一般都是合金材料,很少使用一種金屬材料,合金正如名稱所示,由多種化學元素組成,如:

磷青銅:由銅、錫、磷、鐵、鉛、鋅等組成,主要成分為銅。

黃銅:由銅、鐵、鉛、鋅等組成,主要成分為銅。

不銹鋼:由鐵、鉻、鎳、碳、硅、錳、磷、硫、鋁、鈷等組成,主要成分為鐵。

 

二、物理特征

1.比重/密度

重量是一單位物質與同一單位水的相對密度,沒有單位。密度是物質的質量與體積之比,單位為克/立方厘米。在表面看來,這兩個數字更接近。從本質上說,他們也的確有關聯。其密度決定著其比重,其比重是其密度的具體表現。但是他們是不一樣的。一種密度,反映了一個物體的固有屬性,即單位體積的質量。并且對象的質量是一定的。一種物體的比重,反映出單位體積的物體重量。一個物體的重量是被重力所引起的,它也會發生變化。

2.彈性系數(彈性模量)

也叫楊氏系數,單位N/m²。界定了理想材料在小變形時應力與相應應變的比值。材料抗彈性變形能力是一種材料常數,數值大小反映了材料彈性變形的難易性。

彈力系數對連接件的影響:若連接端要求位移形變小,下壓行程有限且需要良好接觸,此時需要選用彈性系數高的材料。

3.電傳導率(electricalconductivity)IACS。

導電性是物質傳遞電流的能力,它是電阻率的倒數。在20℃條件下,在導體中保持單位電位梯度,就會使單位面積內的電流通過,單位S/m。例如:銅59.6×10^6(S.m-1)/0.596x10^6/cmΩ,我們常以純銅的導電性100%IACS為基準,172.41/阻抗resistivity=%IACS。

導電率對連接器的影響:若連接器要求較低的接觸電阻,則應選用導電率較高的材料。

4.熱膨脹系數(Coefficientofthermalexpansion)

在熱膨脹冷縮效應下,物質幾何性質隨溫度變化的規律系數。熱脹冷縮系數主要有兩類,即線膨脹系數和體積膨脹系數。大部分時候,這個系數是正的,即溫度升高的體積增大。

5.導熱系數(Thermalconductivity)

根據傅里葉定律,反應物質的傳熱能力是指,單位溫度梯度(在1m長長的范圍內,溫度下降1K)單位時間內單位導熱所傳遞的熱量,W/(m.k)為單位。隨著溫度的升高,熱傳導速度加快。它取決于物質的成分結構、密度、水分、溫度等。

導熱系數大的材料受熱快,相反的散熱也快,溫升低。在使用連接器時,溫度迅速上升并不是預期的結果。銅材是熱導率較高的金屬材料,因此在高溫環境中使用連接件,尤其要注意這一材料參數。

 

三、力學特性(MechanicalProperties)

1.屈服強度(YieldStrength)

也稱降應力,是材料屈服的臨界應力。結果表明,在應力超過彈性極限的情況下,變形迅速增大,此時除產生彈性變形外,還發生部分塑性變形。在應力到達B點后,塑性應變迅速增加,曲線上出現小平臺波動現象,這種現象叫做屈服。在這個階段,最大、最小應力被稱為屈服點和屈服點。因為下屈服點的數值比較穩定,將其作為材料抗力的一個指標,叫做屈服點或屈服強度。

“屈服”,是金屬在達到一定的變形應力后,開始由不均勻的向彈塑性狀態過度,這標志著宏觀塑性變形的開始。

屈服性對連接件的影響:選擇屈服強度較高的金屬材料,端子的前向力越大。

2.拉伸強度(TensileStrength)

在材料屈服到一定程度后,由于內部晶粒重新排列,其抗變形能力又有所提高,此時變形雖然發展迅速,但變形只會隨應力的增加而增加,直至應力達到最大值。其后,材料抗變形能力明顯下降,最弱處塑性變形較大,此時試件截面迅速縮小,出現頸縮現象直至斷裂破壞。一種材料在拉斷之前,最大應力(b點對應力值)叫做強度極限或拉伸強度。

3.延伸(ElongationPercent)

當金屬材料受外力(拉力)作用破壞時,其延伸長度與原長度的百分比。

4.硬度(Hardness)

一種物質對硬物在其表面上的壓力的能力叫做硬度。固態抵抗外界物體入侵的能力,是衡量各種材料軟硬程度的重要指標。因為連接器的所有金屬材料都非常薄,都是用維氏硬度來測量的。當壓力小于120kg時,維氏硬度(HV)和頂角136°的金剛石錐形壓入器被壓入材料表面,用材料壓痕凹坑的表面積除以負荷值,即為維氏硬度值(HV)。

硬度是接頭材料選擇的重要參數。

5.R/T比率。

稱為R(radius)指折彎內徑,T(thickness)指材料的厚度。

若要成形的制品內徑較小,應選用R/T比較小的材料。如果R/T比值為零時,就表明這種材料具有極好的彎曲性能,即使折彎時內R=0,也不會出現裂縫(如下圖),但一般材料材質證明或特性表所顯示的是90度折彎數據,很少有180度的折彎數據。自然,我們希望R/T比越小越好,這對于產品的微縮仍有好處。

 

上述金屬材料的特性參數在工程中在設計選材時十分重要,尤其是要選擇一種性價比較高的材料,這需要非常專業的材料知識,及時了解金屬材料新產品的出現和發展趨勢。正式的、專業的金屬材料廠家(如鎧蔚)提供的材料證明(物性表),一般都有上述參數。costdown也有低價格的物料需要更換單價較低的物料或更換原料廠家,先對所用物料的物性參數進行對比,然后進行打樣試驗驗證。

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