精准选材：非标零部件加工的关键之匙

一、非标零部件加工材料选择的重要性

在非标零部件加工中，合适的材料选择确实是确保加工成功的关键因素之一。首先，材料的性能直接影响着零件的性能表现。例如，材料的强度和韧性对于零件的承载能力和抗冲击性至关重要。如果选择的材料强度不够，在使用过程中可能会出现变形甚至破裂的情况，严重影响设备的正常运行。

材料还对零件的寿命有着决定性的影响。以在恶劣环境下工作的非标零部件为例，如高温、强酸、强碱等环境，选择具有良好耐腐蚀性能的材料是非常必要的。据统计，在某些特定的恶劣环境中，使用合适的耐腐蚀材料可以使零件的寿命延长数倍甚至更多。

同时，材料的质量也直接关系到零件的质量。好的材料通常具有更好的加工性能和稳定性，能够保证零件的尺寸精度和表面质量。例如，一些高精度的非标零件需要选择具有高硬度和耐磨性的材料，以确保在长期使用过程中不会出现磨损和变形。

此外，材料的选择还会影响到加工工艺的选择和成本。不同的材料具有不同的加工难度和成本，选择合适的材料可以降低加工成本，提高生产效率。例如，对于一些结构复杂的非标零件，如果选择了难以加工的材料，可能会增加加工时间和成本，甚至可能无法实现加工要求。

综上所述，在非标零部件加工中，合适的材料选择对零件的性能、寿命和质量起着至关重要的作用，必须根据零件的具体使用要求和加工条件，综合考虑材料的性能、成本和可加工性等因素，选择最合适的材料。

二、选择材料的考量因素

（一）使用要求

机械零件的使用要求是选择材料的重要依据之一。工作状况方面，若零件处于湿热环境或腐蚀介质中，如化工设备的非标零部件，应优先考虑具有良好防锈和耐腐蚀能力的材料，如不锈钢、铜合金等。例如，SUS304 不锈钢，价格为 52 元 / KG，做钝化处理、表面拉丝后，大大提高了抗腐蚀性能，非常适合在腐蚀环境中使用。

受载情况也很关键。在有冲击的情况下，应以塑性材料作为主要使用的材料。对于表面受较大接触应力的零件，应选择可以进行表面处理的材料，如表面硬化钢。对于尺寸取决于强度而尺寸和质量又受限的零件，应选择强度较高的材料，像 2A12 铝合金，强度 470Mpa，耐热，制作高负荷零件，是硬铝合金中最常用的材料之一。

零件尺寸及质量的大小与材料的品种及毛坯的制造方法有关。对于尺寸和质量较大的零件，生产铸造毛坯时一般可以不受限制，但生产锻造毛坯时需注意锻压机械及设备的生产能力。此外，零件在整机及部件中的重要程度也影响材料选择，重要零件可能需要更高性能的材料。如果有特殊要求，如需要绝缘、抗磁等，还需选择相应的特殊材料。

（二）工艺要求

在选择材料时，需考虑零件的工艺要求。对于外形复杂、尺寸较大的零件，若考虑采用铸造毛坯，则需选择铸造性能好的材料，如铸铁等。对于外形简单、尺寸较小、批量较大的零件，适合冲压和模锻，应选择塑性较好的材料，比如低碳钢。

对需要热处理的零件，材料应具有良好的热处理性能。例如，45 钢是碳素结构钢中的中碳钢，强度为 600Mpa，为防锈，可做氧化处理，俗称发蓝、发黑，通过不同的回火温度可得到力学性能不同的毛坯，充分发挥材料的潜力。

同时，还应考虑材料本身的易加工性以及热处理后的易加工性。例如，SUS304 不锈钢不建议做机加件，因为切削性不好、粘刀，而 SUS303 不锈钢切削性好，耐腐蚀性好，强度为 6061 的 2 倍。

（三）经济性要求

在满足使用要求的前提下，应尽量选用价格低廉的材料，这对于大批量制造的零件尤其重要。比如 Q235A 碳素结构钢，价格仅为 7 元 /kg，易生锈但一般钣金件做烤漆处理后可满足很多要求。

材料的加工费用也需考虑。当零件质量不大而加工量很大时，加工费用在零件总成本中会占很大比例。例如，对于某些单件或小批量生产的箱体类零件来说，采用铸铁比采用钢板焊接的成本更高，因为后者可以省掉模具的制造费用。

可采用热处理或表面强化工艺节约材料，如喷丸、碾压等，充分发挥和利用材料潜在的力学性能；也可采用表面镀层方法，以减轻腐蚀和磨损的程度，延长零件的使用寿命。

为了提高材料的利用率，可采用无切削或少切削加工，如模锻、精铸、冲压等，这样不但可以提高材料的利用率，同时还可减少切削加工的工时。

通过采用组合结构，可节约价格较高的材料。例如，组合式结构的蜗轮齿圈采用减摩性较好但价格贵的锡青铜，而轮芯则采用廉价的铸铁。

采用在我国资源较丰富的锰硼系列合金钢代替资源较少的铬镍系合金钢，以及采用铝青铜代替锡青铜等方法，节约稀有材料。

选择本地就有且便于供应的材料，以降低采购、运输、储存的成本。对于小批量生产的零件，应尽可能减少在同一台机器上使用材料的品种和规格，以简化供应和管理，并提高制造质量，减少废品，提高劳动生产率。

三、常见加工材料及特点

（一）金属材料

碳钢：碳钢具有较高的强度和硬度，是一种常见的结构零件材料。通过调节碳含量，可以改变碳钢的性能。例如，低碳钢具有较好的韧性和可焊性，适用于一些对焊接性能要求较高的结构件；中碳钢如 45 钢，经过淬火和调质处理后，可获得较高的强度和硬度，常用于制作轴、齿轮等关键零件。据统计，在机械制造中，碳钢的使用量占很大比例。

不锈钢：不锈钢具有良好的抗腐蚀和抗氧化性能，常见的有 304 和 316 不锈钢。304 不锈钢价格适中，具有一定的强度和良好的耐腐蚀性，适用于要求抗腐蚀且美观的零件，如食品加工设备、医疗器械等。316 不锈钢在抗氯离子腐蚀方面性能更优，价格相对较高，常用于海洋环境或对耐腐蚀性要求极高的场合。

铜材：铜材具有良好的导热和导电性能，同时抗腐蚀性能和机械性能也较好。例如，紫铜常用于导电要求高的场合，如电线电缆、电气开关等。黄铜则由于其耐磨性能强，外观呈现金黄色，在需要耐磨、外观要求高的场合应用广泛，如一些装饰性零件和机械连接件。

铝材：铝材具有良好的导热性能和轻量特点，易于加工。在汽车、航空等领域，铝材被广泛应用于散热和轻型零件的制作。例如，铝合金 AL6061 具有极佳的加工性能、优良的焊接特点以及电镀性，被非标设计行业广泛使用。当对强度和硬度有更高要求时，可选择 AL7075，但价格相对较高。

钛材：钛材具有高强度、低重量和抗腐蚀的特点，但其价格高且加工难度较大。在航空航天、医疗等领域，钛材被用于制作高强度、轻量化的零件。例如，钛合金制作的医疗器械具有良好的生物相容性和高强度，能够满足复杂的医疗需求。

铸铁：铸铁具有较好的刚性和韧性，适用于高强度抗磨零件。灰铸铁价格低廉，铸造性、耐磨性、减震性较好，应用广泛，如齿轮箱体、机床床身等。球墨铸铁的力学性能比灰铸铁更好，适用于强度要求较高的场合。

合金材料：合金材料如铝合金、黄铜等，性能多样，能满足不同的要求。铝合金具有轻量、高强度、易加工等特点，可根据不同的需求选择不同系列的铝合金。黄铜由铜和锌组成，耐磨性能强，外观美观，适用于多种机械零件。

（二）非金属材料

PEEK：PEEK 材料机械强度、刚性和硬度高、耐高温、优秀的耐化学性和抗水解能力，优秀的耐磨及摩擦性能、极好的尺寸稳定性以及极佳的切削加工性能。在非标机械中，一般在要求材料为绝缘非金属、高负载高强度高温耐磨的精密场合使用，但其价格昂贵。例如，在航空航天方面，PEEK 材料可用在一些关键的零部件上，由于其质轻、无毒、耐腐蚀性强等优点，在医疗领域也有广泛应用，如代替金属制造人体骨骼。

POM：POM 又称赛钢，常用颜色为白色和黑色居多。熔点 165~175℃，性能接近金属，被称为塑钢。具有重量轻、高机械强度、疲劳强度和刚性、优异的耐磨擦性能、吸水率低、耐油污等特点。但不耐酸和强碱，且不宜设计过大零件，容易变形。在非标机械中，POM 一般用在要求材料为绝缘非金属，使用场合比 PEEK 宽松的精密场合，如制作齿轮、轴承、把手等。

亚克力：亚克力又称有机玻璃，透明性好，广泛适用于制作透明绝缘且强度要求不高的零件。比如外罩、观察窗、视觉环境隔离板等。亚克力具有多种颜色可选，且加工性能良好，可折弯性好，但表面硬度不大，易刮花。

电木：电木的化学名称叫酚醛塑料，具有较高的机械强度、良好的绝缘性，耐热、耐腐蚀。是非标设备中常用的便宜绝缘件，用来制作性能测试零部件、电器设备中的零部件、绝缘结构零部件以及测试治具等。但电木加工精度不高，易产生粉尘。

尼龙：尼龙具有韧性好、耐磨力强、耐油、抗震、拉伸、弯曲强度好，并具有吸水性小、尺寸稳定性好等特点。产品用途广泛，是以塑代钢、铁、铜等金属的好材料。适用于制作耐磨零件，传动结构件等，如尼龙滚轮、脚轮等。

铁氟龙：铁氟龙其化学名为聚四氟乙烯，耐强酸碱腐蚀、绝缘性好、摩擦系数极低。硬度偏软，具有不粘性，常用在防粘零件上。比如在非标设备中，我们经常会用铁氟龙胶带贴在需要滑动导向的零件或者防粘的零件上做临时使用。

优力胶：优力胶又称聚氨酯、PU 胶，是一种具有强度好，压缩变形小。介于塑料和橡胶之间的一种新型材料，具有塑料的刚性，又有橡胶的弹性，常用于有一定强度的冲击缓冲 / 减震，制作成设备的缓冲 / 减震零件，例如气缸的缓冲件，运动模组的限位缓冲零件。

环氧玻璃纤维：环氧玻璃纤维具有绝缘性、耐热性、耐腐蚀、强度高，吸水率低，保证电测试性能等特点，常用来制作探针安装板零件。

大理石：大理石具有高硬度、高强度、耐腐蚀、耐辐射的特性，常用做激光基底安装平台，精密测试仪平台大理石加工的平台基座。

四、选择合适材料的步骤

明确应用需求

在选择非标零件加工材料之前，首先要明确零件的具体应用需求。这包括零件将在什么环境下工作，承受何种载荷和应力，是否需要特殊的物理或化学性能等。例如，如果零件将在高温环境下工作，就需要选择具有良好耐高温性能的材料，如高温合金钢；如果零件将在腐蚀性环境中使用，那么不锈钢或耐腐蚀合金可能是更合适的选择。同时，还需要考虑零件的尺寸、形状和精度要求，以及对材料的硬度、强度、韧性等性能的需求。

咨询专家

由于非标零件加工的特殊性，选择合适的材料可能需要专业的知识和经验。因此，咨询材料专家或供应商是一个明智的选择。他们可以根据你的具体需求，提供关于材料性能、加工工艺和成本等方面的建议。例如，材料专家可以根据零件的使用环境和性能要求，推荐适合的钢材类型，如碳钢、不锈钢、合金钢等，并提供关于不同材料的优缺点和适用范围的详细信息。供应商则可以提供关于材料的可获得性、价格和交货期等方面的信息，帮助你做出更合理的选择。

考虑成本

成本是选择非标零件加工材料时必须考虑的重要因素之一。不同材料的价格差异很大，而且加工成本也会因材料的不同而有所不同。因此，在选择材料时，需要综合考虑材料的采购成本、加工成本和使用寿命等因素，以确定最经济的材料选择。例如，一些特殊合金钢材可能具有更好的性能，但价格也相对较高。如果零件的使用要求不高，可以选择价格较低的通用钢材，以降低成本。此外，还可以考虑采用一些节约成本的方法，如选择本地就有且便于供应的材料，以降低采购、运输和储存成本；采用无切削或少切削加工工艺，提高材料的利用率，减少加工工时等。

考虑可加工性

可加工性是指材料在加工过程中的难易程度。不同材料的可加工性差异很大，这会直接影响到加工成本和零件的质量。因此，在选择材料时，需要考虑材料的可加工性，以确保能够采用合适的加工工艺，获得高质量的零件。例如，一些材料可能比较硬，难以切削加工，需要采用特殊的加工工艺和刀具；一些材料可能容易产生加工硬化，需要进行适当的热处理；一些材料可能容易产生裂纹或变形，需要采用特殊的加工工艺和夹具等。因此，在选择材料时，需要了解材料的可加工性特点，并根据加工工艺的要求，选择合适的材料。

考虑可获得性

可获得性是指材料是否容易获得，以及供应是否稳定。在选择非标零件加工材料时，需要考虑材料的可获得性，以确保能够及时获得所需的材料，保证生产进度。例如，一些特殊材料可能需要从国外进口，供应周期较长，而且价格也可能会受到汇率波动等因素的影响。因此，在选择材料时，需要了解材料的供应情况，选择可获得性较好的材料。同时，还可以考虑与供应商建立长期稳定的合作关系，以确保材料的供应稳定。

确保质量和性能标准

选择合适的材料是确保非标零件加工质量和性能的关键。在选择材料时，需要根据零件的具体使用要求和加工条件，综合考虑材料的性能、成本和可加工性等因素，选择最合适的材料。同时，还需要对所选材料进行严格的质量控制，确保材料的质量符合要求。例如，可以对材料进行化学成分分析、力学性能测试、金相组织分析等，以确保材料的性能符合标准。此外，还可以要求供应商提供材料的质量证明文件，如材质单、检验报告等，以确保材料的质量可靠。

综上所述，选择合适的非标零件加工材料需要明确应用需求，咨询专家，考虑成本、可加工性和可获得性，并确保所选材料满足质量和性能标准。通过综合考虑这些因素，可以选择出最适合的材料，确保非标零件加工的质量和性能。