?1、金屬材質(zhì)的強(qiáng)度與韌性
強(qiáng)度要求:
工控機(jī)箱加工時(shí)工控機(jī)箱需要具備較高的強(qiáng)度,以保護(hù)內(nèi)部的電子元件免受外界的物理沖擊和壓力。一般采用高強(qiáng)度的金屬材料,如鋁合金、鋼板等。以鋼板為例,優(yōu)質(zhì)的冷軋鋼板是常見(jiàn)的選擇,其屈服強(qiáng)度通常在 200 - 500MPa 之間,能夠承受一定程度的碰撞和擠壓而不變形。例如,在工業(yè)環(huán)境中,機(jī)箱可能會(huì)受到叉車(chē)搬運(yùn)時(shí)的碰撞或者其他設(shè)備的擠壓,高強(qiáng)度的材料可以確保機(jī)箱內(nèi)部的電路板、電源等元件的安全。
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韌性需求:除了強(qiáng)度,韌性也是重要的特性。良好的韌性使機(jī)箱材料在受到?jīng)_擊時(shí)能夠吸收能量,避免出現(xiàn)脆性斷裂。鋁合金在這方面表現(xiàn)出色,它具有較好的韌性,能夠在復(fù)雜多變的工業(yè)環(huán)境中有效抵抗突發(fā)的沖擊力。例如,在一些可能發(fā)生振動(dòng)的工作場(chǎng)景下,如安裝在行駛車(chē)輛上的工控機(jī)箱,韌性好的機(jī)箱材料可以防止因長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)而產(chǎn)生裂紋。
2、金屬材質(zhì)的導(dǎo)電性與電磁屏蔽性
導(dǎo)電性作用:工控機(jī)箱的金屬材質(zhì)良好的導(dǎo)電性有助于靜電的釋放。在電子設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中,靜電的積累可能會(huì)對(duì)電子元件造成損害。例如,當(dāng)機(jī)箱表面帶有靜電時(shí),通過(guò)機(jī)箱良好的導(dǎo)電性可以將靜電迅速傳導(dǎo)到大地,避免靜電放電對(duì)內(nèi)部敏感的芯片、電路板等造成干擾或損壞。
電磁屏蔽效能:電磁屏蔽是工控機(jī)箱的關(guān)鍵功能之一。由于工業(yè)環(huán)境中存在各種電磁干擾源,如電機(jī)、變壓器、高頻通信設(shè)備等,機(jī)箱需要有效地屏蔽外界的電磁干擾,同時(shí)防止內(nèi)部電子設(shè)備產(chǎn)生的電磁信號(hào)向外泄漏。金屬材料本身就具有一定的電磁屏蔽性能,例如鋼板對(duì)電磁信號(hào)有較好的屏蔽效果。為了達(dá)到更好的屏蔽效能,機(jī)箱的接縫處通常會(huì)采用特殊的設(shè)計(jì),如電磁密封襯墊,以減少電磁泄漏的縫隙。一些高端的工控機(jī)箱材料,其電磁屏蔽效能在 100kHz - 1GHz 的頻率范圍內(nèi)可以達(dá)到 60 - 80dB 左右。
3、金屬材質(zhì)的導(dǎo)熱性與散熱性
導(dǎo)熱性原理:工控機(jī)箱內(nèi)部的電子元件在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量,機(jī)箱材料的導(dǎo)熱性對(duì)于熱量的傳導(dǎo)至關(guān)重要。金屬材料一般具有良好的導(dǎo)熱性,例如鋁的熱導(dǎo)率約為 237W/(m?K),銅的熱導(dǎo)率更高,約為 398W/(m?K)。機(jī)箱的外殼可以作為一個(gè)散熱通道,將內(nèi)部元件產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出去。在機(jī)箱設(shè)計(jì)中,會(huì)利用金屬的導(dǎo)熱性,將發(fā)熱量大的元件(如 CPU 散熱器、電源等)安裝在機(jī)箱導(dǎo)熱性較好的部位,以便熱量能夠迅速散發(fā)。
散熱設(shè)計(jì)配合:除了依靠材料本身的導(dǎo)熱性,機(jī)箱還需要有良好的散熱設(shè)計(jì)與之配合。例如,機(jī)箱上會(huì)開(kāi)設(shè)散熱孔、安裝散熱風(fēng)扇等。散熱孔的大小、數(shù)量和分布位置需要根據(jù)機(jī)箱內(nèi)部的發(fā)熱情況和空氣對(duì)流原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō),散熱孔的總面積占機(jī)箱表面積的 10% - 20% 左右,能夠保證足夠的空氣流通,實(shí)現(xiàn)良好的散熱效果。
4、金屬材質(zhì)的耐腐蝕性
腐蝕環(huán)境因素:工控機(jī)箱在許多工業(yè)環(huán)境中可能會(huì)接觸到各種腐蝕性物質(zhì),如酸霧、鹽霧、潮濕的空氣等。在化工、海洋工程等領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景中,機(jī)箱面臨的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)更高。例如,在海邊的工業(yè)設(shè)施中,空氣中含有大量的鹽分,鹽霧會(huì)對(duì)機(jī)箱表面造成腐蝕。
耐腐蝕措施與材料選擇:為了應(yīng)對(duì)腐蝕問(wèn)題,機(jī)箱材料通常會(huì)經(jīng)過(guò)表面處理。對(duì)于鋼板機(jī)箱,可以采用鍍鋅、鍍鉻等表面處理工藝,這些金屬涂層能夠在機(jī)箱表面形成一層保護(hù)膜,防止鋼材與外界腐蝕性物質(zhì)接觸。鋁合金機(jī)箱本身具有一定的耐腐蝕性,其表面的氧化膜能夠起到防護(hù)作用。一些特殊的耐腐蝕鋁合金,如鋁 - 鎂合金,在含有氯離子的環(huán)境中也能表現(xiàn)出較好的抗腐蝕性能。在選擇機(jī)箱材料時(shí),需要根據(jù)具體的使用環(huán)境和耐腐蝕要求來(lái)確定。
5、塑料材質(zhì)的特性及應(yīng)用(如果有)
絕緣性與輕便性:部分工控機(jī)箱可能會(huì)采用塑料材質(zhì)作為外殼的一部分,或者用于內(nèi)部的一些隔離結(jié)構(gòu)。塑料具有良好的絕緣性,可以有效地防止短路和漏電現(xiàn)象。例如,在一些對(duì)電氣安全要求較高的場(chǎng)合,如醫(yī)療設(shè)備中的工控機(jī)箱,塑料的絕緣性可以避免操作人員觸電。同時(shí),塑料材質(zhì)比較輕便,便于機(jī)箱的安裝和搬運(yùn),尤其適用于一些對(duì)重量有嚴(yán)格限制的應(yīng)用場(chǎng)景,如航空航天領(lǐng)域的小型工控設(shè)備。
成型性與成本優(yōu)勢(shì):塑料的成型性非常好,可以通過(guò)注塑等工藝制作成各種復(fù)雜的形狀和結(jié)構(gòu),滿足機(jī)箱多樣化的設(shè)計(jì)需求。而且,塑料材料的成本相對(duì)較低,在一些對(duì)機(jī)箱性能要求不是特別高的場(chǎng)合,使用塑料可以降低生產(chǎn)成本。但是,塑料的強(qiáng)度、導(dǎo)熱性和電磁屏蔽性等方面通常不如金屬材料,因此在應(yīng)用時(shí)需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行權(quán)衡。