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不管您的设计多么出色，如果您选择错误的金属，它将毫无用处

您是否曾经想过您的设计应该由轻质铝或强钢制成？或者，您是否想知道像钛合金这样的“超级材料”是否可以CNC加工了？

在精确制造的世界中，CNC加工是将数字蓝图变成真实部分的强大引擎。但是，无论您的设计多么精美，无论您的3D型号多么完美，如果选择错误的金属，您的所有努力都可以立即降低到零。

想象：由于材料强度不足，精心设计的零件在临界负载下变形；由于选择过高密度的金属，需要轻巧的组件很麻烦。由于选择了极其难以处理的合金，因此追求低成本的项目是非常经过的。如果选择错误的金属，即使是最好的设计也会被毁了。它直接确定了性能限制，服务寿命，最重要的是零件的生产成本。

这不仅是一个“可以使用”的问题，而且是“如何最佳实现它”的问题。铝，钢，不锈钢，黄铜，钛合金，镁合金，甚至是一些高温合金...从理论上讲，CNC机器似乎能够“咬”很多材料。但是关键是：

1. 哪些金属是CNC加工的“常规访问者”，具有既定的流程和出色的可加工性？
2. 哪种金属虽然可加工，但对工具，参数，专业知识构成了严重的挑战，并且成本更高？
3. 面对您的特定功能要求，环境要求和成本公差，哪种金属是“正确的解决方案”？

选择最佳金属是了解组件的成功，性能，生活和价格的第一步。因此，让我们详细消除雾和同行：什么金属是CNC加工的？更重要的是，他们各自的属性和处理点是什么，以及如何为下一个项目做出最合乎逻辑的选择？

普通金属材料特性和应用的比较表

这是一个逐步指南，将带您参与可能是由CNC加工，从最有生产力到最外来的。我们将解释它们的特征，在如何选择方面引起相似之处，并提出一个示例，该示例显示了材料选择如何直接影响的最终成本CNC铣削。

这就是您将学到的：

1. 对四种主要金属的全面分析：深入了解铝，钢，不锈钢和黄铜的核心特征，加工优势和典型的应用方案（涵盖80％的加工需求的关键）。
2. 征服极端挑战的高性能合金指南：揭示了钛，铜和镍基合金（例如inconel）在航空航天，医疗和其他领域的价值，以及为什么它们被称为“机械师的噩梦”。
3. CNC加工禁区：确定哪些金属材料（例如硬化钢，碳化钨和铍）不会或极其难以CNC过程并了解其背后的主要限制因素。
4. 从原型到大规模生产的实际决策：通过真实的无人机支架案例，根据测试结果（例如振动疲劳），学习如何从铝合金6061升级到7075，以平衡成本和性能。
5. 超越金属加工的可能性：探索CNC对工程塑料（例如PEEK），木材和复合材料（例如碳纤维）的应用潜力和特殊要求。
6. 四步科学材料选择方法：遵循“性能>重量> COST>专家咨询”的框架，以快速锁定最佳的项目，并避免灾难性的选择。
7. 权威的常见问题解答直接达到痛苦点：高频问题的答案，例如“最简单的金属处理？”，“可加工性如何影响成本？”，“我应该选择6061或其他设计吗？”。

现在，让我们揭露金属CNC加工并为您的项目找到完美的匹配材料基石！

为什么相信我们的分析？我们每天切割这些金属

嗨，我是LS的工程师Gloria。客户经常问：“为什么我应该相信您的物质分析？”答案很简单：这种分析来自我们每天的真正切割。

在LS研讨会中，不仅仅是说话。我，工程团队和机械师“竞争”铝，钢，钛，铜和其他金属日复一日。这种每日互动使我们深入了解每种材料的“气质”：

• 高速切割时，哪种铝会粘在工具上？
• 进食太快时，这种不锈钢会破裂吗？
• 为什么钛合金合金难以加工而对冷却液如此挑剔？
• 使铜零件具有完美的镜面的关键点是什么？

这些答案刻在我们的工具穿着记录和处理参数中，这是从实际战斗中获得的真正知识。

因此，当您咨询CNC加工金属材料选择时，您不仅会得到一个“是/否”的答案，而且还会得到一个整合三个要素的工程建议：

1. 数千小时的实践经验：我们亲自处理了实际处理中材料的性能。
2. 深入了解您的应用程序：零件的特定工作条件和要求是什么？
3. 务实考虑您的预算：如何在满足核心需求的同时找到最佳的成本效益的解决方案。

我们的分析是铣削“用机床和汗水“地面”。我们了解金属的“语言”以及项目成功的关键。选择LS，您会得到整个研讨会积累的真正经验和专业判断。

CNC加工的“四个天堂”：铝，钢，不锈钢和黄铜

在广阔的制造世界中计算机数值控制（CNC）加工具有高精度，高效率和高灵活性的现代制造的基石。在CNC加工处理的许多材料中，有四种金属以其出色的全面性能和广泛的应用领域脱颖而出，被称为“四个天王” - 它们是铝合金，碳钢/合金钢，不锈钢和黄铜。这四种类型的金属涵盖了CNC加工需求的80％以上，并且是支持无数工业产品和每日必需品的绝对主要力量。下面我们将一一分析其特征和常见应用。

1。铝合金

特征概述：铝合金以其轻重（低密度）和出色的热导电性而闻名。它在CNC加工方面的性能尤其出色，具有出色的可加工性，低切割性，低工具磨损，高加工效率和良好的表面效果。此外，铝合金表面将自然形成浓氧化物膜，从而提供良好的自然耐耐药性（尤其是在阳极氧化后）。

常见应用：

• 快速原型制作：对处理速度和成本敏感的原型制作的首选。
• 航空航天组件：飞机结构零件，发动机零件，内部零件等，充分利用它们的轻巧和强度的优势。
• 汽车零件：发动机块，变速箱外壳，车轮，底盘零件，散热器等，追求轻度以提高燃油效率。
• 电气设备套管：笔记本电脑，手机，平板电脑，摄像头等都需要轻巧，具有良好的热导电性，良好的外观和简单性，用于处理复杂的形状。
• 其他的：国内生产产品套管，照明部分，机器人结构部件等。

2。碳钢和合金钢

特征概述：钢是具有高硬度和力量的理想材料，尤其是合金钢，这可以通过热处理进一步改善这些特征。它还具有良好的耐磨性，并且能够承受高负载和影响。具有成本效益的钢是相对于其性能的高度经济的结构材料。它不像铝和黄铜那样可加工，但需要更多的切割功率，工具磨损相对较快且易于生锈（通常必须在地表上处理，例如电镀，喷涂，变黑等）。

常见应用：

• 机械组件：主要结构零件，例如齿轮，轴，轴承座，架子，连接器等。
• 模具：注射模具，冲压模具，铸造模具（通常由高硬化合金模具钢制成）。
• 固定装置：用于生产的辅助机，例如工具固定装置和需要高刚性和耐用性的定位块。
• 重设备零件：变速箱零件，液压零件以及工程设备和农业设备的耐磨性零件。
• 其他的：工具（扳手，钳子），紧固件，结构框架等。

3。不锈钢

特征概述：它的主要优势是基于铬成分（通常> 10.5％）形成的钝化涂层的出色耐腐蚀性。它还具有高韧性和一定程度的力量。不锈钢易于消毒和清洁，可以提供美丽耐用的表面（例如镜子和拉丝效果）。直接答案：当然不锈钢可以是CNC加工的！尽管它的可加工性比碳钢和铝差（较高的切割力，明显的工作硬化趋势，低导热率，易于加热工具的易于加热），具有适当的坡度选择（例如，303、304、416和其他易于机械的不符号钢），工具，碳化物，涂层工具，切割参数和较高的能力，效率高，效率高。

常见应用：

• 医疗设备：手术仪器，植入物（具有特定的医学级定义），设备包裹，支架等必须是对消毒剂的抗性和耐腐蚀性。
• 食品加工设备：泵舱，阀门，搅拌器，容器，输送带组件等必须具有食品卫生和安全规格。
• 化学管道和配件：反应堆，管道，配件等必须抵抗针对化学介质的腐蚀。
• 海洋工程组件：海洋配件，离岸平台组件等，体验长期高盐雾和潮湿的环境。
• 其他的：高质量的炊具，浴室电器，建筑装饰品，汽车排气管等。

4。黄铜

特征概述：黄铜在全球范围内在CNC加工中享誉全球，通常被视为“最简单的金属机器”之一。它具有低切割的阻力，高速加工，较长的工具寿命，并且可以产生出色的表面表面和尺寸精度。它还具有出色的电导率和热导率。由于摩擦系数低，因此在滑动或旋转接触应用中非常出色。它具有良好的耐腐蚀性（与碳钢相比优秀，但比不锈钢较不错）。

常见应用：

1. 电连接器：继电器组件，开关触点，插头，终端块等，它们受益于其良好的电导率和易于加工，以促进复杂的形状。
2. 阀门和管道配件：管道接缝，阀芯，水管接头，水龙头等，可利用它们的加工和低摩擦和良好的密封。
3. 管道配件：各种管道连接器，要求良好的机械性能和耐腐蚀性。
4. 乐器：风乐器（小号，萨克斯管），装饰成分等，具有出色的加工和良好的外观。
5. 其他的：装饰组件，手表组件，锁，低摩擦轴承衬套等。

所谓的铝合金，碳钢/合金钢，不锈钢和黄铜的“四王”牢固地占据了主流位置CNC机加工材料具有自己的特殊物理，机械和化学特性，相对出色的可加工性或特殊的应用值。从旨在轻巧和快速原型化的消费电子设备到需要超高强度的重型机器；从承受严酷腐蚀性环境的化学药物治疗到需要准确性和低摩擦力的电力和液压系统，这四类金属为现代制造提供了强大而多功能的材料基础。了解其特性并选择正确的材料是迈向的重要第一步成功的CNC加工。

高性能领域：钛，铜和其他特殊合金

当标准材料面对极端性能要求时，现在是时候使用“精英金属”了钛，铜和镍的特殊合金，例如铬 - 尼古尔斯inconel shine Shine。他们每个人都有独特的顶级属性，并在苛刻的领域执行了关键任务。

1.钛合金：轻巧的力量冠军

• 特征：它具有所有工程金属的强度重量比率最高，具有出色的轻质性能；它还具有惊人的耐腐蚀性，可以抵抗海水和化学物质的腐蚀。出色的生物相容性使其能够与人体组织和谐共存。
• 挑战：处理过程极为困难，材料的高强度和低导热率会导致非常严重的工具磨损，并加上高原材料和生产成本。
• 申请：它广泛用于制造医疗植入物（例如人造关节，牙科植入物），飞机发动机的关键组件（压缩机盘，叶片）和追求极端性能的赛车零件。

2。铜：出色的能量转移导体

• 特征：电导率和导热率在金属材料中的最高水平，使其成为有效能量转移的理想载体。
• 挑战：质地相对柔软且粘稠，在加工过程中很容易产生构建边缘（粘附工具），从而影响加工效率和表面效果。
• 应用：它是生产高效散热器（CPU/GPU散热），高电流台球和用于焊接和EDM的电极的核心材料。
  

3。基于镍的合金，例如铬 - 尼古尔 - 内部合金：高温环境的监护人

• 特征：在喷气发动机燃烧室和燃气轮机面临的极高温度环境中，它仍然可以保持出色的结构强度和出色的抗氧化和抗腐蚀能力。
• 挑战：处理非常困难。它的高强度，高工作硬化趋势和低导热率会导致巨大的切割力和极短的工具寿命。该行业被称为“机械师的噩梦”。
• 应用：它是制造喷气发动机热端组件（涡轮磁盘，叶片），重型燃气轮机的关键组件以及核反应堆的核心高温组件的必不可少材料。

钛合金具有轻巧的强度和高强度，具有一流的电气和热导率的铜，以及具有非凡的耐热性的基于镍的合金，构成了“精英金属”的核心强度，它突破了极端性能的边界。

哪些材料不能（或极其难以）CNC机器？

尽管CNC加工功能强大，但并不是万能的。有些材料非常坚硬，高度磨蚀或严重危害，这使CNC机床无助并成为加工领域的“禁区”。

1。极其硬金属：当工具遇到“硬骨头”时

• 示例：淬火和硬化的工具钢（硬度超过HRC 65），碳化钨（积分或作为底物）。
• 原因：这些材料的硬度超过甚至超过标准碳化物或高速钢工具的公差极限。该工具无法有效地“ gnaw”材料，至少，由于严重的磨损，它将迅速钝化，并且在最糟糕的情况下会导致灾难性的碎屑或断裂，并且根本无法有效切割。处理此类材料通常需要特殊的过程，例如电气公园加工（EDM）。

2。极其磨料的材料：看不见的“砂纸”

• 示例：某些金属基质复合材料（MMC），尤其是那些含有高比例的高硬度增强颗粒（例如碳化硅和氧化铝颗粒）的金属基质复合材料（MMC）。
• 原因：材料中的坚硬和锋利的颗粒就像无数的小“砂纸”一样，在加工过程中连续刮擦并佩戴工具的尖端。这种磨损速度极为令人震惊，导致工具寿命极短，并且频繁更换。这不仅具有极低的处理效率，而且还带来了极高的工具和处理成本，这通常超过了收益。

3。具有严重安全危害的材料：“看不见的毒刀片”

• 示例：铍合金（铍灰尘和烟雾非常有毒，可能引起慢性铍病，有时是严重的，有时是致命的肺部病）。
• 原因：使用CNC加工时，干切割或不正确的冷却剂不可避免地会引起灰尘，烟雾或飞溅。治疗极具毒性的材料（例如铍）需要非常严格和专业的安全性措施：完全密封的治疗条件，负压空气吸力，有效的空气过滤系统，具有独立氧气供应的正压保护着装和严格净化的正压保护装置。常见的加工研讨会永远不会有这些条件，强制性处理将导致灾难性的健康和环境灾难。

因此，在材料世界中，实际上没有一个“主钥匙” - 材料的固有特征（硬度，磨料，毒性）直接影响是否可以进行或经济上可行的CNC加工，并且对这些限制的了解是有效且安全制造的必不可少的先决条件。

案例摘要：无人机摄像头的优化和升级

1. 客户背景：一家新的调查无人机启动业务迫切需要一种高度耐用且轻型摄像头式式支架解决方案。
2. 项目挑战：在刺激性的环境中保留支架的长期耐用性和结构完整性，同时保持光亮。
3. LS解决方案和项目历史

第1阶段：快速原型制作和设计验证（具有6061铝合金）

• 选择的物质基础：为了支持客户的快速迭代设计验证，我们建议使用6061铝合金。该材料具有出色的全面综合机械性能，高质量的可加工性和成本效益的性能。
• LS服务：根据我们公司的快速在线CNC铣削服务，客户的设计图纸在很短的时间内将其转换为现实的原型。
• 测试反馈：该原型正式确认了基本设计功能，但是在执行客户进行的严重振动测试时，发现支架表现出微小的疲劳骨折症状，这暴露了长期可靠性威胁。

第2阶段：升级生产材料和性能（升级高达7075铝合金）

• LS工程建议：根据测试结果，我们的工程师在彻底分析后向客户建议：将支架的主要材料从6061铝合金替换为7075铝合金。尽管其单位成本也更大，并且处理难度也增加了一点，单件CNC铣削成本增加了30％，但其最终的拉伸强度和疲劳强度约为6061的两倍，大约是6061的两倍，它基本上可以消除振动状态下裂缝的风险。
• 客户决定和结果：客户采用了我们的专业建议。最终的质量生产支架可显着改善结构刚度和疲劳寿命，同时保持出色的轻质特征。该产品成功完成了所有严格的认证测试，提供了出色的可靠性和飞行安全性。这样的关键材料升级选择成功地避免了潜在的产品质量风险和市场召回风险。
• 核心价值反射：该项目显示了如何LS工程团队更清楚地看到客户需求（快速原型与质量生产可靠性）。通过专业的材料选择分析和快速制造服务（在线CNC），它不仅可以帮助客户及时验证设计，而且还可以优化关键节点的解决方案，并最终以严格的性能标准和竞争性的市场定位提供核心组件，以确保客户产品推出成功和品牌声誉。

不仅是金属：除金属以外的CNC机器还能做什么？

尽管CNC加工在传统上与金属相关，但其应用远远超出了。作为“材料雕塑家”，它还在工程塑料，木材和复合材料方面取得了巨大的飞跃，从而极大地推动了设计和制造的界限。

1。工程塑料：塑造高性能零件

（1）代表性材料：ABS（坚硬，易于加工），POM/Delrin（低摩擦，高刚性），尼龙（耐磨损，耐撞击），PEEK（极端耐候，耐化学性，高强度），PC（透明，高影响力性）。

（2）应用阶段：

• 精密功能零件：齿轮，轴承，衬套，凸轮（利用其自润滑和耐磨性）。
• 电气安全警卫：绝缘子，连接器，开关外壳。保护和美学：电子产品外壳，仪表板，复杂的管道接头，定制固定装置。

（3）CNC优势：它可以处理薄壁的复杂几何形状，具有高精度和良好的表面饰面，适用于原型或小系列的生产。

2.伍德：从功利主义到艺术

（1）处理材料：硬木（橡木，胡桃木，枫木 - 硬质和重），软木（松树，杉木 - 容易工作），人造板（胶合板 - 稳定，MDF-均匀且易于磨损）。

（2）应用阶段

• 功能和结构：定制家具组件，橱柜，门和窗户组件，乐器组件。
• 创意表达：精细的细节雕刻，浮雕，装饰有嵌体的标志。
• 模型和原型：建筑物的规模模型，产品设计模型（快速且相对便宜）。

（3）CNC优势：I能够进行高速切割，精细的细节轮廓雕刻，凹槽，钻孔等，比传统的木工，非常高的重复准确性要高得多，并且在复杂的表面和图案上最好。

3。复合材料：利用“未来的建筑物材料”

（1）代表性材料：碳纤维增强聚合物（CFRP），玻璃纤维增​​强聚合物（GFRP）（定期在预处理或层压状态下工作）。

（2）特殊挑战：

• 工具“竞争对手”：纤维（尤其是碳纤维）非常坚硬且磨蚀。需要专用工具（例如，钻石涂层或多晶钻石PCD工具）和高速方法，否则它们会很快恶化。
• 尘埃“杀手”：切割时产生的微观纤维灰尘（导电碳纤维灰尘）对设备和健康非常有害。彻底的真空，密封的加工室或湿处理是需要安全措施的。拆卸和毛刺：不适当的切割参数或工具选择很容易产生物质分层，撕裂或难以处理的毛刺。

（3）应用阶段：航空航天结构零件（机翼，机身面板），轻巧的赛车/零件，无人机底盘，高性能自行车底盘，赛车组件，网球场景，网球场，高尔夫球俱乐部和其他需要最终的强度优势比率。

（4）CNC优势：这是一项必不可少的技术，它是用复杂的几何形状，高精度孔和轮廓（尤其是在近网状成形后完成）的复合零件。

这CNC机床可以看作是超越材料类型的制造平台。只要选择适当的工具和参数，并且解决了材料带来的特殊问题（例如磨损和灰尘），就可以解决它可以适当地塑造从金属以外的国际社会中的普通塑料零件到精致的碳纤维零件的无限可能性。

如何为您的项目选择合适的金属？

错误的金属很昂贵；合适的金属更有效。在所有的金属上，您怎么知道为您的项目选择哪种金属？通过使用这四个关键步骤，您将做出更智能，更有效的决定：

1。绩效规格至关重要：您的部分要做什么？

• 力量与刚性：它必须抵抗什么负载？它会受到撞击还是疲劳负荷？必须有多么韧性？ （例如，结构与化妆品零件）
• 耐腐蚀性：零件将在哪里雇用？湿度？化学环境？咸水？外部？ （例如，船舶设备与办公设备）
• 工作温度：是室温，高温（需要热/蠕变性）还是低温（需要韧性）？ （例如，发动机零件与冰箱单元）
• 电导率：它需要良好的电导率还是良好的电导率？ （例如，电连接器与散热器）
• 耐磨性：表面是否有湿摩擦或磨损？ （例如，轴承袖与住房）
• 特殊要求：您是否需要非磁性特性，生物相容性，外观要求（例如，抛光）等？

2。体重考虑：重量轻还是稳定？

• 首先轻巧：对于需要移动或关键重量的零件（例如航空航天，汽车，手持式），需要高特异性材料（强度/密度）（例如，铝合金，钛合金，镁合金）。
• 体重益处：对于需要惯性，稳定性或振动阻尼的底座，固定装置和配重，更高密度的材料（例如，碳钢，铸铁）可能是便宜或更好的解决方案。

3。成本和预算平衡：绩效经济学

• 表现过多的重点：您是否拥有良好的预算并强调满足最苛刻的技术要求？高性能合金（高温镍合金，特种不锈钢，钛合金）是首选，尽管它们的成本更高。
• 首先成本效益：您是否需要严格管理成本才能执行最低功能？标准材料，例如碳钢，典型的铝合金和铸铁通常是更具成本效益的选择。
• 总拥有成本：不要只是考虑材料的单位成本！易于处理，生产率，服务寿命，维护成本和废品价值都进入了工作的整体经济生存能力。有时，昂贵的材料更便宜，因为它持续更长或更易于处理。

4。咨询专家：让经验成为您的指南

• 专业知识的优势：金属选择是复杂的材料科学，加工技术和实践用法现实的动手经验。书籍学习有时无法说明所有现实世界的变量。
• LS是您值得信赖的合作伙伴：向我们发送您的设计，性能目标，预算限制和预期应用程序环境的精确图纸！我们拥有长期的经验和专业知识：
• 解释您的需求：准确解释项目的关键需求。
• 评估材料替代品：从各种因素（例如性能，重量，成本和可加工性）中筛选出最佳性能候选材料。
• 平衡利弊：帮助您在性能，成本和交付周期方面比较每种材料替代品的利弊。
• 最好：通过技术规范合规性最大化成本效益，并推荐金属材料和潜在的处理建议，最能满足您的总项目需求。

选择合适的金属不是猜测的游戏。仔细检查性能要求，权衡体重因素，进行成本分析，并利用LS这样的专门制造合作伙伴的经验，您可以导航材料迷宫，因此您的项目在绩效，可靠性和成本方面取得了成功。

常见问题 - 关于金属加工的最后问题

1。最简单的CNC机器是什么？

铝6061是使用CNC机加工的最柔软的金属之一，因为它本质上柔软，具有良好的热导率，并且缺乏降低电阻，并使用最小的工具磨损支撑高速加工。黄铜（例如C36000）和低碳钢（例如1018钢）也易于机加工，具有出色的表面饰面和精确的尺寸。选择时，您必须在耐腐蚀，成本和力量之间做出让步。铝合金通常是最便宜，最快的。

2。什么是“可加工性”？

可加工性是将工作材料轻松地加工成所需的部分的衡量标准，包括工具寿命，表面饰面，切割力和碎屑破坏能力。非常可加工的材料（例如，黄铜和铝）是时间和劳动力的机器，工具寿命较低；低可相可用性材料（例如，不锈钢和钛合金）需要较小的速度，特殊工具和冷却剂，这些速度和冷却剂昂贵。自由切割钢（例如12L14）通常是比较评级的标准（100％）。

3。如何确定适合设计的金属？

首先，定义零件的功能要求：钢/钛合金具有轴承强度，铝/镁合金，以最小的重量以及不锈钢/钛，以耐腐蚀。其次，讨论处理的复杂性：自由切割金属（铝和黄铜）适用于精美的特征或薄壁碎片；最后，将预算和质量生产量结合在一起 - 铝是经济且高效的，钢适用于高强度零件，并且可以使用低成本材料来试用原型。从加工厂查询并执行样品测试是更安全的。

概括

从冗长的金属锻炼列表中，“选择合适的人”是您的最关键的工程决定CNC项目。它将直接影响产品的可靠性和实际制造成本。不良的物质选择会导致失败或失控的费用。

不要猜测材料选择！让LS的专家团队作为您的材料指南。上传您的CAD模型今天进入我们的安全系统。您不仅会确切地CNC加工报价，但是您还将根据自己的特定应用程序场景获得我们熟练的材料选择建议。让工程专业知识使您有信心选择材料，并且知道材料不仅可以“可加工”，还可以“完全适合”！

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