选择合适的 CNC 材料

CNC 加工可以用几乎任何金属或塑料生产零件。在这种情况下，有大量材料可用于通过 CNC 铣削和车削生产的零件。为您的应用选择合适的材料可能是一个相当大的挑战，了解每种可用材料的优势和最佳用途至关重要。

在本文中，我们从机械和热性能、成本和典型（和最佳）应用等方面比较了最常见的 CNC 材料。

如何选择合适的 CNC 材料？

当您设计要进行 CNC 加工的零件时，选择正确的材料至关重要。以下是我们建议遵循的基本步骤，为您的定制零件选择合适的材料。

• 定义材料要求：这些可以包括机械、热或其他材料要求，以及成本和表面光洁度。考虑一下您将如何使用您的部件以及它们将处于什么样的环境中。

• 确定候选材料：确定一些满足您所有（或大部分）设计要求的候选材料。

• 选择最合适的材料：这里通常需要在两个或多个设计要求（例如，机械性能和成本）之间进行折衷。

在本文中，我们将重点介绍第二步。使用下面提供的信息，您可以确定最适合您的应用的材料，同时使您的项目不超出预算。

Hubs 选择 CNC 材料的准则是什么？

在下表中，我们总结了最常见的 CNC 材料的相关特性，这些特性是通过检查材料制造商提供的数据表来收集的。我们将金属和塑料分为两个不同的类别。

金属主要用于需要高强度、硬度和耐热性的应用。塑料是具有广泛物理性能的轻质材料，通常因其耐化学性和电绝缘能力而被使用。

在我们对 CNC 材料的比较中，我们关注机械强度（表示为拉伸屈服强度）、机械加工性（加工的难易程度影响 CNC 定价）、成本、硬度（主要针对金属）和耐温性（主要针对塑料）。

这是一个信息图，您可以将其用作快速参考 快速识别适合特定工程需求的 CNC 材料：

材料	等级	强度*	硬度+	可加工性	成本	典型应用
铝	6061	中等	中等	★★★★★	$	通用飞机部件 汽车部件 自行车架 食品容器
	6082	中等	中等	★★★★★	$	通用汽车零部件食品容器
	7075	高	中等	★★★★	$$$	航空航天零部件 汽车零部件 船舶应用 运动器材
	5083	中等	低	★★★★★	$$	船舶应用建筑压力容器
不锈钢	304	高	中等	★★	$$$	通用医疗器械食品工业海洋应用化学加工
	316	高	中等	★★	$$$$	食品制备设备 海洋应用 建筑 外科植入物 化学容器
	2205 双面	高	高	★	$$$$$	石油和天然气船舶应用化学加工热交换器
	303	高	高	★★★	$$$$	飞机部件 机械零件 螺母、螺栓、齿轮、衬套
	17-4	高	非常高	★★	$$$$$	涡轮叶片 船舶应用 化工船 石油和天然气 核应用
低碳钢	1018	中等	中等	★★★	$$	通用机械零件夹具和固定装置
	1045	中等	高	★★	$$$	通用机械零件
	A36	高	中等	★★★	$$	工程机械零件工装夹具
合金钢	4140	中等	高	★★	$$$	通用机械零件工装
	4340	高	高	★★	$$$	飞机起落架动力传动工装
工具钢	D2	高	非常高	★	$$$$	冷作模具 模具和印章 刀具和刀具
	A2	高	非常高	★	$$$$	冷作模具 模具和印章 刀具和刀具
	O1	高	非常高	★	$$$$	冷作模具和印章
黄铜	C36000	中等	中等	★★★★★	$$	机械零件阀门和喷嘴架构

• ：拉伸屈服强度 - 中：200-400 MPa，高：400-600 MPa
  
• ：硬度 - 中等：50-90 HRB，高：90 HRB - 50 HRC，非常高：50 HRC 以上
  

材质	强度*	工作温度+	可加工性	成本	典型应用
ABS	中等	最高 60oC	★★★	$$	汽车电子外壳管道和配件消费品
尼龙	高	最高 100oC	★	$$	汽车零件机械零件紧固件
聚碳酸酯（PC）	高	最高 120oC	★★	$$	建筑汽车电子外壳食品容器
POM (Delrin)	中等	最高 82oC	★★★★	$$	机械零件电子外壳衬套和配件
聚四氟乙烯（铁氟龙）	低	最高 260oC	★★★★	$$	高温应用化学加工电子外壳食品加工
高密度聚乙烯	低	最高 80oC	★	$$	化学容器 管道和配件 消费品
PEEK	高	最高 260oC	★★	$$$$	医疗应用化学加工食品加工高压阀门

• ：拉伸屈服强度 - 低：5-30 MPa，中：30-60 MPa，高：60-100 MPa
  
• ：建议持续使用的最高工作温度
  

什么是铝？坚固、经济的合金

铝合金具有出色的强度重量比、高导热性和导电性以及天然的防腐蚀保护。它们易于加工且批量生产成本效益高，通常使它们成为生产原型和其他类型零件的最经济的选择。

虽然铝合金的强度和硬度通常低于钢，但它们可以进行阳极氧化，在其表面形成一层坚硬的保护层。

让我们分解不同类型的铝合金。

• 铝6061是最常见、通用的铝合金，具有良好的强度重量比和优异的机械加工性能。

• 铝 6082 的成分和材料特性与 6061 相似。它在欧洲更常用（因为它符合英国标准）。

• 铝 7075 是最常用于航空航天应用的合金，其中减轻重量是至关重要的。具有优良的疲劳性能，可热处理至高强度和高硬度，可与钢材媲美。

• 铝 5083 具有比大多数其他铝合金更高的强度和出色的耐海水性。这使其成为建筑和海洋应用的最佳选择。它也是焊接的绝佳选择。
  

材料特性：

• 铝合金典型密度：2.65-2.80 g/cm3

• 可以阳极氧化

• 非磁性

什么是不锈钢？坚固耐用的合金

不锈钢合金具有高强度、高延展性、优良的耐磨性和耐腐蚀性，并且易于焊接、机加工和抛光。根据它们的成分，它们可以（基本上）是非磁性的或磁性的。

让我们分解一下我们在平台上提供的不锈钢类型。

• 不锈钢304是最常见的不锈钢合金。它具有优良的机械性能和良好的机械加工性。它可以抵抗大多数环境条件和腐蚀性介质。

• 不锈钢 316 是另一种常见的不锈钢合金，其机械性能与 304 相似。但它具有更高的耐腐蚀性和耐化学性，尤其是对盐溶液（例如海水），因此通常更适合处理更恶劣的环境。

• 不锈钢 2205 双相不锈钢具有最高的强度（是普通不锈钢合金的两倍）和优异的耐腐蚀性。它用于极端环境，在石油和天然气领域有很多应用。

• 不锈钢 303 具有优异的韧性，但与 304 相比，耐腐蚀性较低。由于其优异的机械加工性，它经常用于大批量应用，例如生产航空航天用螺母和螺栓。

• 不锈钢 17-4（SAE 等级 630）的机械性能可与 304 媲美。它可以高度沉淀硬化（与工具钢相比）并具有出色的耐化学性，使其适用于非常高性能的应用，例如用于制造风力涡轮机的叶片。

材料特性：

• 典型密度：7.7-8.0 g/cm3

• 非磁性不锈钢合金：304、316、303

• 磁性不锈钢合金：2205 Duplex、17-4

什么是低碳钢？通用合金

低碳钢也称为低碳钢，具有良好的机械性能、良好的切削加工性和良好的焊接性。因为它们的成本相对较低，制造商将它们用于许多通用应用，如夹具和固定装置。低碳钢容易受到腐蚀和化学损伤。

让我们分解一下平台上可用的低碳钢类型。

• 低碳钢1018是一种通用合金，具有良好的机械加工性和焊接性，具有优良的韧性、强度和硬度。它是最常用的低碳钢合金。

• 低碳钢1045是一种中碳钢，具有良好的焊接性、良好的切削加工性和较高的强度和抗冲击性。

• 低碳钢A36是一种具有良好焊接性的普通结构钢。适用于各种工业和建筑应用。

材料特性：

• 典型密度：7.8-7.9 g/cm3

• 磁性

什么是合金钢？更坚韧、耐磨的合金

合金钢除碳外还含有其他合金元素，从而提高了硬度、韧性、疲劳和耐磨性。与低碳钢类似，合金钢也容易受到化学物质的腐蚀和侵蚀

• 合金钢4140具有良好的综合力学性能，具有良好的强度和韧性。这种合金适用于许多工业应用，但不建议用于焊接。

• 合金钢 4340 可热处理至高强度和硬度，同时保持其良好的韧性、耐磨性和疲劳强度。这种合金是可焊接的。

材料特性：

• 典型密度：7.8-7.9 g/cm3

• 磁性

什么是工具钢？异常坚韧和耐用的合金

工具钢是具有极高硬度、刚度、耐磨性和耐热性的金属合金，只要它们经过热处理即可。它们用于制造制造工具（因此得名），例如模具、印章和模具。

让我们分解一下我们在 Hubs 提供的工具钢。

• 工具钢 D2 是一种耐磨合金，可在 425°C 的温度下保持其硬度。常用于制造刀具和模具。

• 工具钢 A2 是一种空气硬化通用工具钢，在高温下具有良好的韧性和出色的尺寸稳定性。常用于制造注塑模具。

• 工具钢 O1 是一种油硬化合金，硬度高达 65 HRC。它通常用于刀具和切割工具。
  

材料特性：

• 典型密度：7.8 g/cm3

• 典型硬度：45-65 HRC

什么是黄铜？导电和美容合金

黄铜是一种金属合金，具有良好的机械加工性和出色的导电性，非常适合需要低摩擦的应用。你会经常发现用于建筑用途的黄铜装饰部件（金色细节（。

这是我们在 Hubs 提供的黄铜。

• 黄铜 C36000 是一种具有高抗拉强度和天然耐腐蚀性的材料。它是最容易加工的材料之一，因此经常用于大批量应用。

材料特性：

• 典型密度：8.4-8.7 g/cm3

• 非磁性

什么是 ABS？原型热塑性塑料

ABS是最常见的热塑性材料之一，具有良好的机械性能、优异的冲击强度、高耐热性和良好的机械加工性。

ABS 具有低密度，使其成为轻量级应用的理想选择。 CNC 加工的 ABS 零件通常用作注塑成型批量生产之前的原型。

材料特性：

• 典型密度：1.00-1.05 g/cm3

什么是尼龙？工程热塑性塑料

尼龙（又名聚酰胺 (PA)）是一种经常用于工程应用的热塑性塑料，因为它具有出色的机械性能、良好的冲击强度以及高耐化学性和耐磨性。易吸水、吸湿。

尼龙6和尼龙66是CNC加工中最常用的牌号。

材料特性：

• 典型密度：1.14 g/cm3

什么是聚碳酸酯？具有冲击强度的热塑性塑料

聚碳酸酯是一种热塑性塑料，具有高韧性、良好的机械加工性和优异的冲击强度（优于 ABS）。它通常是透明的，但可以染成各种颜色。这些因素使其成为各种应用的理想选择，包括流体设备或汽车玻璃。

材料特性：

• 典型密度：1.20-1.22 g/cm3

什么是POM（Delrin）？最易加工的数控塑料

POM俗称Delrin，是塑料中机械加工性最高的工程热塑性塑料。

在数控加工要求高精度、高刚度、低摩擦、高温下出色的尺寸稳定性和极低吸水率的塑料零件时，POM（Delrin）通常是最佳选择。

材料特性：

• 典型密度：1.40-1.42 g/cm3

什么是 PTFE（特氟龙）？极端温度热塑性塑料

PTFE，通常称为特氟龙，是一种工程热塑性塑料，具有出色的耐化学性和耐热性，并且在任何已知固体中摩擦系数最低。它是少数能够承受 200 摄氏度以上工作温度的塑料之一，是一种出色的电绝缘体。它还具有纯机械性能，通常用作组件中的衬里或嵌件。

材料特性：

• 典型密度：2.2 g/cm3

什么是 HDPE？户外和管道热塑性塑料

高密度聚乙烯（HDPE）是一种具有高强度重量比、高冲击强度和良好耐候性的热塑性塑料。 HDPE 重量轻，适合户外使用和管道。与 ABS 一样，它通常用于在注塑成型之前创建原型。

材料特性：

• 典型密度：0.93-0.97 g/cm3

什么是 PEEK？塑料替代金属

PEEK 是一种高性能工程热塑性塑料，具有优异的机械性能、在很宽的温度范围内的热稳定性以及对大多数化学品的优异耐受性。

由于其高强度重量比，PEEK 通常用于替代金属部件。还提供医疗等级，使 PEEK 也适用于生物医学应用。

材料特性：

• 典型密度：1.32 g/cm3

常见问题

CNC 加工最具成本效益的材料是什么？

这在很大程度上取决于相关应用，但总体而言，铝 6061 是用于 CNC 加工的最常见和成本最低的金属。

CNC 加工最好的塑料是什么？

POM (Delrin) 是 CNC 加工最经济的塑料。这部分归功于热塑性塑料出色的机械加工性。

金属CNC加工有什么优势？

金属非常适合需要高强度、硬度和/或可靠耐受极端温度的制造应用。

用塑料进行CNC加工有什么优势？

虽然在 3D 打印中更为常见，但当您希望生产具有特殊材料要求的轻质零件时，塑料是 CNC 加工的理想选择。塑料也可用于生产原型（尤其是在您开始通过注塑成型大量生产之前）。