机械制造技术怎么选择材料(用于数控加工的材料选择指南)

近年来，随着数控加工的发展，数控机床零件也不断开发。许多领域都需要数控加工的特殊零件。而根据应用的场景，又可以选择不同的材料。

材料选择考虑因素

零件的使用方式是什么？

由于数控加工已经发展多年，数控机床的部件也是如此。类似的材料类型可用于多种产品，从而产生不同的功能。零件是否用于医疗设备、汽车、航空航天、机械或工业制造？

以隔热材料为例，用于隔热呼气分析仪的材料可能与用于为摄像机提供隔热材料的材料不同。它们都用于相同的目的，但不能以相同的方式或相同的结果类型使用。在室外或潮湿的地方使用时，请使用不锈钢而不是碳钢，以免生锈。

应力负载

高应力负载可能导致某些材料变形或破裂。在为零件选择材料时，请务必考虑应力载荷。高应力部件必须由能够承受应力负载和防止变形的部件进行处理。当零件承受高应力时，由零件制成的材料需要必要的元素来抵抗载荷并防止变形。

尺寸公差

不要低估尺寸公差的重要性。它不仅可以帮助您选择材料。它还会影响零件和组件、切割方法以及工具和机器的使用。尺寸公差会影响整个流程和收入的影响。

您需要了解零件所需的公差。如果您正在使用旧零件的设计或草图，并且希望遵循过去的方法，我们建议您再次检查公差是否合适。拼写错误很容易显示在文档中。即使信息正确，如果可以调整公差，使零件发挥最佳性能，则重新评估公差可以节省资金。严格的公差通常更昂贵。

默认情况下，使用标准尺寸公差，但如果未指定公差或数字不正确，则最终将订购错误的零件。调整大小和排序需要时间。从长远来看，这个简单的第一步可以节省资金。

如果您不确定所需零件的确切公差，请不要进行基于知识的猜测。但是，请咨询专业的数控加工公司。

工作温度

材料的耐热性

选择材料时，材料的熔点必须低于工艺的工作温度。此外，必须考虑工作温度是否发生变化，材料必须承受温度，而不会随时间而翘曲、变形或破坏。

虽然制造了一些更耐用的材料来承受这些变化，但随着时间的推移，许多材料会显示翘起、膨胀和/或裂纹的迹象。极端温度也会对某些材料的耐久性产生不利影响。

对于数控加工材料，了解此信息也很重要。这样可以防止零件因零件切割和成型而产生的温度而变形。为了成功设计和制造，必须建立工作温度与所用材料之间的关系。

重量和应力能力

所处理材料的重量取决于零件的使用方式。

较重的材料可以吸收很大的压力。对于需要过大负载和高应力负载的项目，应考虑使用较重的材料。但是，它不适合对重量敏感的项目。

轻质材料在重量敏感的项目中很受欢迎。它们经久耐用，使用方便，可以吸收很多压力，但价格更昂贵。轻质材料是许多产品的理想选择，但如果成本是关键因素，它们可能不是最佳选择。

在重型材料和轻材料之间进行选择只是数控加工零件最重要的功能的几个例子。通过这种方式，您可以指定使零件正常工作的关键因素，并排除不符合这些条件的材料，从而比较成本。

总体成本和材料可制造性

最昂贵的材料通常是高强度和轻质材料。在选择加工材料时，许多因素可以帮助您做出决策。要找到最兼容的材料，请确定成品最重要的特性的优先级。选择满足强度曲线、温度限制和装配要求的材料。消除不符合这些要求的材料，比较材料成本，然后选择它们。

通常，零件中使用的材料越多，成本就越高。同样，特殊材料和非常强大的材料（如钛）的成本也很高。

材料选择指南

SANS可按需处理数百种金属、合金、塑料材料和其他定制材料。因此，下面我们将讨论最流行的材料及其特性。金属加工零件

金属

在数控铣削中最常见的材料类型之一是金属，并且有多种选择。让我们看一下最知名的选项和最适合每种金属的应用的概述。根据零件的大小和形状，材料成本可能占零件总价格的很大一部分。

铝

铝可能是数控铣削中应用最广泛的材料，是机械和外部零件的理想选择。与其他金属相比，铝通常比其他金属处理得更快，因此是最经济的方法。铝制部件在暴露于环境中时可形成保护层，从而提高强度和耐腐蚀性。考虑到这些高品质的材料特性，数控铣削铝非常适合汽车、航空航天、医疗保健和消费电子行业使用。具体应用包括飞机附件、电子外壳、医疗设备、齿轮和轴。

铝切割零件铝6061

它是最常用的通用铝合金，具有良好的强度与重量比和出色的可加工性。它是最常见的通用铝牌号，通常用于汽车零部件、自行车车架、运动器材、RC车架等。

主要合金元素是镁、硅和铁。与其他铝合金一样，其强度和重量比例较高，自然可抵抗大气腐蚀。6061的缺点之一是暴露于盐水和其他化学品时耐腐蚀性低。在要求更高的应用中，它不像其他铝合金那样强大。

铝6082的组成和材料特性与6061相同。在欧洲，它更常用，因为它符合英国标准。

铝7075

7075是铝的奢侈品。它主要与锌合金化。是最强的铝合金之一。非常适合高强度娱乐设备、汽车和航空航天框架。对于钢，铝7075具有优异的疲劳性能，并且由于热处理可实现高强度和高硬度，因此重量减轻至关重要。但是，如果需要焊接，请避免焊接。

铝5083

铝5083比大多数其他铝合金强度更高，具有优异的耐海水性，因此通常用于建筑和海洋应用。这也是焊接的理想选择。

了解有关数控铝加工铝零件的更多信息

SKD11钢加工零件不锈钢

不锈钢合金具有强度高、延展性高、耐磨性好、耐腐蚀性强等性能，易于焊接、加工和抛光。根据它们的组成，它们（本质上是）可以是非磁性的或磁性的。

有许多类型的不锈钢。它被称为不锈钢，因为它含有铬，防止氧化（生锈）。由于所有不锈钢看起来都一样，因此必须使用最新的测量设备（如OES探测器）仔细测试进料的原材料，以确认所用钢的特性。

不锈钢303

对于303，也会添加硫磺。这种硫有助于使303成为最容易处理的不锈钢，但也往往在一定程度上降低耐腐蚀性。

303不适合冷成型（弯曲），不能进行热处理。硫的存在也意味着它不适合焊接。它具有出色的加工性能，但必须注意切削刀具的速度/进给和锐度。

303通常用于不锈钢螺母和螺栓、配件、轴和齿轮。但是，请勿用于船用级附件。

不锈钢304

它是最常见的不锈钢合金，具有优异的机械性能和优异的可加工性。它可以承受大多数环境条件和腐蚀性介质。

它是各种消费品和工业产品中最常见的不锈钢形式。通常称为18/8，是指在最常见的不锈钢形式合金中加入18%的铬和8%的镍。

304非常坚硬，非磁性，易于加工，通常耐腐蚀，非常适合厨房配件，储罐和管道用于工业，建筑和汽车工业。

304易于加工，但与303不同，可以焊接。它还在大多数正常（非化学）环境中更耐腐蚀。对于机械师，使用非常锋利的切削工具进行加工，以确保不会受到其他金属的污染。

不锈钢316

这是另一种常见的不锈钢合金，其机械性能与304相同。它通常被认为是海洋级不锈钢，坚固且易于焊接。这种材料非常耐腐蚀，盐溶液（如海水）非常适合建筑、船舶附件、工业管道和汽车应用。

不锈钢2205

不锈钢2205两相不锈钢是最强的不锈钢合金（是其他普通不锈钢合金的两倍），具有优异的耐腐蚀性。它用于恶劣的环境，在石油和天然气行业有许多应用。

17-4不锈钢

17-4不锈钢（SAE630级）的机械性能可与304的机械性能相媲美。与工具钢相比，它具有更高的沉淀硬化性和优异的耐化学性，因此适用于涡轮叶片制造等高性能应用。

工具钢

工具钢是一种金属合金，具有极高的硬度、刚度、耐磨性和耐热性。它们用于创建制造工具，如模具、图章和模具（名称的由来）。为了实现良好的机械性能，它们必须经过热处理。

钨钢合金铣削工具钢D2是一种耐磨合金，可将其硬度保持在425°C的温度。D2钢是一种空气硬化、高碳、高铬工具钢，具有优异的耐磨性。热处理是可能的，硬度范围很广。D2钢是制造易于弯曲但需要弯曲的零件或产品的理想选择。

工具钢A2是一种空气固化通用工具钢，在高温下具有优异的韧性和尺寸稳定性。通常用于制造注塑模具。

工具钢O1是一种高硬度油固化合金，硬度为65HRC。通常用于刀和切削工具。

低碳钢

也称为低碳钢，具有优异的机械性能、优异的可加工性和优异的可焊接性。由于成本低，可以找到通用应用，如制造机械部件、夹具和夹具。低碳钢容易受到腐蚀和化学品的攻击。常用

低碳钢1018

低碳钢1018是一种通用合金，具有优异的韧性、强度和硬度，以及优异的可加工性和可焊接性。最常用的低碳钢合金。

碳钢1045

这种坚固的材料是低碳钢，不是不锈钢，通常比不锈钢便宜，但强度更高。材料可以硬化和热处理，以方便加工和焊接。它最常用于需要高韧性和强度的工业和机械部件，如螺母和螺栓、齿轮、轴和连杆。它也用于建筑，但暴露在环境中时，通常进行表面处理，以防止生锈。

低碳钢A36

低碳钢A36是一种通用结构钢，具有优异的可焊接性。适用于各种工业和建筑应用

镁AZ31

镁AZ31加工零件

镁AZ31是铝和锌的合金，与铝相比，重量减轻了35%，但强度更高。然而，这种材料通常很贵，常用于飞机部件。易于加工，但易燃。

镁易于处理，但必须用液体润滑剂处理，因为它非常容易燃烧，尤其是粉末形式。镁可以阳极氧化，以提高耐腐蚀性。它也是一种高度稳定的结构材料，是压铸的理想选择。

由于重量轻，强度高，它常用于房子周围，包括笔记本电脑外壳、电动工具和相机机身。

钛

钛以高强度、轻质、韧性和耐腐蚀性而闻名。焊接、钝化和阳极氧化可以增强保护并改善外观。钛具有低抛光效果和低导电性，但导热性好。这是一种难以加工的材料，只能使用专业工具。

这种材料通常比其他金属贵。地壳丰富，但难以提炼。它最常用于军事、航空航天、工业和生物医学应用。

黄铜

黄铜加工零件黄铜被公认为数控铣削中最简单、最具成本效益的材料之一，是铜和锌合金，稳定但强度不足。典型应用包括医疗设备、消费品、电气硬件和触点。黄铜具有低摩擦系数和高耐腐蚀性，因此也用于工程、管道、蒸汽工程甚至仪器。由于其柔软的材料和易于加工，它用于管道配件、室内装饰和乐器。

优异的可加工性和出色的导电性非常适合需要低摩擦的应用。它也常用于建筑，以产生金色的外观与审美的外观。

黄铜C36000是一种具有高抗拉强度和自然耐腐蚀性的材料。它通常用于大量应用，因为它是最简单的材料之一。

铜

对于数控铣削材料，很少有金属能提供铜的导电性。高耐腐蚀性有助于材料防锈，导热性有助于在数控加工过程中进行成型过程。汽车行业常用的应用包括冷却系统和热交换器，以及各种工程应用，如阀门和散热器。然而，重要的是要知道，铜对某些化学物质，如酸，硫化卤素和氨溶液是弱的。

塑料

除了金属材料外，SANS的高精度数控加工服务还与一些塑料兼容。以下是数控铣削技术中应用最广泛的塑料。塑料加工零件

ABS

ABS是最常见的热塑性材料之一，具有优异的机械性能、优异的冲击强度、高耐热性和优异的可加工性。

ABS密度低，非常适合轻型应用。CNC加工中的ABS零件通常在注塑大规模生产之前用作原型。

尼龙

尼龙，也称为聚酰胺（PA），是一种热塑性塑料。它具有优异的机械性能、优异的抗冲击性、高耐化学性、耐磨性和中等阻燃性，因此通常使用。包括用于绝缘体、轴承和注塑成型的短期产品。缺点是它容易吸收水和水分。

POM

POM也称为德尔林。它是工程热塑性塑料，具有最高的塑料可加工性。

POM（Delrin）通常非常适合在高精度、高刚度、低摩擦、高温下实现出色的尺寸稳定性以及需要极低吸水性的塑料零件的数控加工。

PTFE

PTFE通常被称为聚四氟乙烯（聚四氟乙烯），是一种工程热塑性塑料，具有优异的耐化学性和耐热性，摩擦系数在已知固体中最低。优秀的电绝缘体。然而，它具有纯粹的机械性能，通常用作组件的衬里或插入件。

HDPE

高密度聚乙烯（HDPE）是一种热塑性塑料，具有高强度重量比、高冲击强度和优异的耐候性。

HDPE是一种轻质热塑性塑料，适用于户外使用和管道运输。与ABS一样，它通常用于在注塑成型之前创建原型。

PEEK

PEEK是一种高性能工程热塑性塑料，具有优异的机械性能、宽温度范围内的热稳定性和对大多数化学品的出色耐受性。

PEEK通常用于更换金属部件，因为它具有较高的重量与重量比。PEEK还提供医疗等级，适用于生物医学应用。