10 najlepszych materiałów do frezowania CNC w precyzyjnej produkcji: kompletny przewodnik (2025)

Aluminium jest lekkie, łatwe w obróbce i naturalnie odporne na korozję. To najczęściej stosowany materiał we frezowaniu CNC, popularny w lotnictwie, motoryzacji i elektronice. Stop 6061 zapewnia dobrą równowagę między wytrzymałością a skrawalnością. Stop 7075 jest znacznie wytrzymalszy i nadaje się do mocno obciążonych części. Aluminium 6061-T6 ma wytrzymałość na rozciąganie 310 MPa i gęstość zaledwie 2,7 g/cm³ (karta materiałowa ASM Aerospace Specification Metals).

Najważniejsze informacje: Gatunki: 6061 (EN AW-6061), 7075 (EN AW-7075), 5083 | Skrawalność: doskonała | Najlepsze zastosowania: obudowy, wsporniki, prototypy, części lotnicze | Uwaga: miękka powierzchnia łatwo się rysuje, dlatego części wymagające odporności na zużycie należy anodować.

Stal nierdzewna łączy wytrzymałość z doskonałą odpornością na korozję. Gatunki 304 i 316 to standard w częściach dla medycyny, przetwórstwa spożywczego i przemysłu morskiego. Jest trudniejsza w obróbce niż aluminium, ale wykonane z niej części służą znacznie dłużej. Wyżarzana stal 316L ma wytrzymałość na rozciąganie 515 MPa (ASM / MatWeb), a stal 304 osiąga 505 MPa (karta materiałowa ASM Aerospace Specification Metals).

Najważniejsze informacje: Gatunki: 303, 304 (1.4301), 316L (1.4404), 17-4 PH | Skrawalność: umiarkowana; najłatwiej obrabia się 303 | Najlepsze zastosowania: wyroby medyczne, urządzenia dla przemysłu spożywczego, osprzęt okrętowy | Uwaga: szybko umacnia się przez zgniot, dlatego wymaga ostrych narzędzi i równomiernych posuwów.

Mosiądz to jeden z najłatwiejszych w obróbce metali. Dobrze przewodzi prąd i ciepło, jest odporny na korozję i ma atrakcyjny złoty kolor. Typowe zastosowania to złącza elektryczne, armatura instalacyjna, zawory i elementy dekoracyjne. Mosiądz w niewielkim stopniu zużywa narzędzia, dlatego jest bardzo wydajny w produkcji seryjnej. Mosiądz automatowy C36000 ma wytrzymałość na rozciąganie 338–469 MPa, zależnie od stanu materiału (karta materiałowa Smith Metal).

Najważniejsze informacje: Gatunki: C36000 / CW603N (mosiądz automatowy) | Skrawalność: doskonała, punkt odniesienia dla stopów miedzi | Najlepsze zastosowania: złącza, armatura, zawory, małe precyzyjne części | Uwaga: gatunki ołowiowe mogą podlegać ograniczeniom w kontakcie z wodą pitną i w ramach niektórych unijnych przepisów RoHS/REACH, dlatego należy sprawdzić zgodność.

Tytan zapewnia znakomity stosunek wytrzymałości do masy i doskonałą odporność na korozję. Jest też biozgodny, dzięki czemu idealnie nadaje się na implanty medyczne. W lotnictwie stosuje się go w elementach płatowców i silników. Tytan jest trudny w obróbce i wymaga sztywnego mocowania oraz specjalnych narzędzi. Ti-6Al-4V (Grade 5) ma wytrzymałość na rozciąganie 950 MPa przy gęstości zaledwie 4,43 g/cm³ (ASM / MatWeb).

Najważniejsze informacje: Gatunki: Grade 2 (technicznie czysty), Grade 5 / Ti-6Al-4V (3.7165) | Skrawalność: trudna | Najlepsze zastosowania: implanty, części lotnicze, komponenty o wysokich parametrach | Uwaga: niska przewodność cieplna powoduje koncentrację ciepła na krawędzi skrawającej, dlatego należy stosować niższe prędkości i obfite chłodzenie.

Stal węglowa zapewnia dobrą wytrzymałość i skrawalność w niskiej cenie. To standardowy wybór na wały, koła zębate, przyrządy i elementy konstrukcyjne. Gatunek 1018 łatwo się obrabia i spawa. Gatunek 1045 zawiera więcej węgla, dlatego jest wytrzymalszy i można go hartować. AISI 1018 ma wytrzymałość na rozciąganie 440 MPa, a 1045 osiąga 565 MPa (AZoM – 1018; AZoM – 1045).

Najważniejsze informacje: Gatunki: 1018, 1045 (C45 / 1.0503), stal stopowa 4140 | Skrawalność: dobra | Najlepsze zastosowania: wały, koła zębate, przyrządy, uchwyty obróbkowe, części maszyn | Uwaga: bez ochrony rdzewieje, dlatego należy zaplanować powłokę galwaniczną, malowanie lub olejowanie.

PEEK to jedno z najwytrzymalszych tworzyw konstrukcyjnych. Jest odporny na wysokie temperatury, chemikalia i zużycie. Firmy z branży lotniczej, medycznej i półprzewodnikowej stosują go zamiast metalu tam, gdzie liczy się masa lub izolacja. Niewypełniony PEEK ma temperaturę topnienia 343 °C i wytrzymałość na rozciąganie 98 MPa (karta materiałowa Victrex PEEK 450G).

Najważniejsze informacje: Gatunki: niewypełniony, z włóknem szklanym, z włóknem węglowym, medyczny | Skrawalność: dobra, ale wymaga ostrych narzędzi | Najlepsze zastosowania: części medyczne, uszczelnienia, izolatory, zamienniki metalu | Uwaga: jedno z najdroższych tworzyw; części mogą wymagać wyżarzania w celu usunięcia naprężeń wewnętrznych.

Nylon jest lekki, wytrzymały i odporny na zużycie. Ma niskie tarcie i dobrze pochłania uderzenia. Dzięki temu dobrze sprawdza się w kołach zębatych, tulejach, rolkach i płytkach ślizgowych. Nylon 6/6 ma wytrzymałość na rozciąganie przy granicy plastyczności 12 000 psi (ok. 83 MPa) (karta materiałowa Protolabs). Może jednak wchłonąć do 8,5% wody w stanie nasycenia, co zmienia jego wymiary.

Najważniejsze informacje: Gatunki: PA6, PA6/6, PA z włóknem szklanym | Skrawalność: dobra | Najlepsze zastosowania: koła zębate, tuleje, rolki, listwy ślizgowe | Uwaga: chłonie wilgoć i pęcznieje, dlatego nie należy go stosować do części o wąskich tolerancjach pracujących w wilgotnym środowisku.

Delrin to nazwa handlowa homopolimeru acetalu (POM-H). Jest sztywny, ma niskie tarcie i bardzo dobrze zachowuje kształt. To jedno z tworzyw, które najłatwiej obrabia się z wąskimi tolerancjami. Typowe części to koła zębate, łożyska, tuleje i elementy zaworów. Delrin 150 wchłania w stanie nasycenia zaledwie 0,9% wody i ma dynamiczny współczynnik tarcia 0,2 (karta materiałowa Plastics International).

Najważniejsze informacje: Gatunki: Delrin 150 (POM-H), kopolimer acetalu (POM-C) | Skrawalność: doskonała | Najlepsze zastosowania: precyzyjne koła zębate, łożyska, tuleje, przyrządy | Uwaga: temperatura pracy długotrwałej jest ograniczona do ok. 85 °C (185 °F), a materiał trudno się klei.

Magnez to najlżejszy metal konstrukcyjny. Jest o około jedną trzecią lżejszy od aluminium, a mimo to zapewnia dobrą wytrzymałość w stosunku do masy. Producenci z branży lotniczej, motoryzacyjnej i elektronicznej stosują go tam, gdzie liczy się każdy gram. Magnez AZ31B ma gęstość 1,77 g/cm³ i wytrzymałość na rozciąganie 290 MPa (karta materiałowa TechSteel).

Najważniejsze informacje: Gatunki: AZ31B, AZ91D | Skrawalność: doskonała | Najlepsze zastosowania: lekkie obudowy, części lotnicze i motoryzacyjne, obudowy elektroniki | Uwaga: drobne wióry i pył są łatwopalne, dlatego obróbka wymaga właściwej kontroli wiórów, a do drobnych frakcji nie wolno stosować chłodziw na bazie wody.

Źródła: karty materiałowe podlinkowane w poszczególnych sekcjach powyżej oraz TechSteel w przypadku twardości magnezu. Oceny kosztów są względne i zmieniają się wraz z cenami rynkowymi.

Do najtrwalszych materiałów należą te, które łączą wytrzymałość, odporność na zużycie i odporność na korozję:

• Tytan (Ti-6Al-4V): najwyższy stosunek wytrzymałości do masy oraz odporność na korozję i zmęczenie.
• Stal nierdzewna 316: doskonała odporność na korozję w wodzie morskiej i chemikaliach.
• Stal stopowa (4140): można ją poddać obróbce cieplnej, aby uzyskać wysoką wytrzymałość i udarność.
• PEEK: najtrwalsze tworzywo sztuczne, odporne na ciepło, chemikalia i zużycie.

W przypadku części narażonych na ścieranie sprawdź nasze części odporne na zużycie.

Udany projekt frezowania CNC wymaga czterech grup narzędzi i materiałów:

• Narzędzia skrawające: frezy trzpieniowe, głowice frezarskie, wiertła i gwintowniki, zwykle z węglika spiekanego z powłokami TiN, TiAlN lub DLC.
• Mocowanie: imadła maszynowe, przyrządy mocujące na zamówienie, zaciski i stoły podciśnieniowe, które sztywno utrzymują część.
• Narzędzia pomiarowe: suwmiarki, mikrometry, wysokościomierze, sondy pomiarowe w maszynie i współrzędnościowa maszyna pomiarowa (CMM) do kontroli końcowej.
• Materiał wyjściowy: pręty, płyty lub bloki w odpowiednim gatunku i rozmiarze. Dla zapewnienia identyfikowalności materiał powinien mieć świadectwa, np. EN 10204 3.1.

Dowiedz się więcej o naszych usługach frezowania CNC i toczenia CNC.

W produkcji kontraktowej najlepsze są materiały łatwo dostępne, szybkie w obróbce i o stabilnej cenie. Najpopularniejsze z nich to aluminium 6061, stal nierdzewna 304/316L, mosiądz C36000, stal węglowa 1045 i Delrin. Są dostępne w standardowych wymiarach w całej Europie i USA, obrabiają się w przewidywalny sposób i pozwalają utrzymać niskie koszty jednostkowe. Sprawdzają się w szybkim prototypowaniu, a ten sam materiał można następnie wykorzystać w produkcji wielkoseryjnej.

Wybór materiału na precyzyjnie obrabiane części zależy od trzech grup wymagań:

• Wymagania mechaniczne: gdy liczy się wytrzymałość, sztywność i odporność na zużycie, najlepiej sprawdzi się stal, stal nierdzewna lub tytan. Gdy ważna jest masa, warto wybrać aluminium.
• Wymagania termiczne: do przenoszenia ciepła najlepiej nadaje się miedź lub aluminium. Przy wysokich temperaturach pracy warto wybrać tytan, stal nierdzewną lub PEEK. Należy pamiętać, że tworzywa sztuczne rozszerzają się pod wpływem ciepła bardziej niż metale.
• Wymagania elektryczne: do przewodzenia prądu najlepiej nadaje się miedź lub mosiądz. Do izolacji warto wybrać PEEK, Delrin lub nylon. Zobacz nasze precyzyjne części z tworzyw sztucznych.

Mikroprecyzyjne komponenty wymagają materiałów, które utrzymują bardzo wąskie tolerancje i zapewniają czyste krawędzie bez zadziorów:

• Stal nierdzewna 316: odporna na korozję i biozgodna, do medycznych mikroczęści.
• Mosiądz: metal najłatwiejszy w obróbce przy małych wymiarach, idealny do złączy i pinów.
• Tytan: wytrzymały i biozgodny, do implantów i części stomatologicznych.
• PEEK: stabilne tworzywo izolacyjne do medycznych i elektronicznych mikroczęści.

Właściwy materiał zależy od wymagań dotyczących wytrzymałości, masy, odporności na korozję, właściwości termicznych i elektrycznych oraz od budżetu. Aluminium to najbardziej uniwersalny wybór. Tytan i stal nierdzewna zapewniają najwyższą trwałość. PEEK przoduje wśród tworzyw wysokosprawnych. W razie wątpliwości nasz zespół wsparcia inżynieryjnego pomoże dobrać odpowiedni materiał do projektu. Norck dostarcza precyzyjne części CNC z szerokiej gamy materiałów klientom w całej Europie i USA. Uzyskaj wycenę kolejnego projektu.

O autorce

Rose Bennet jest specjalistką ds. treści w firmie Norck. Pisze o obróbce CNC, druku 3D i obróbce blach. Jej artykuły pomagają inżynierom i zespołom zakupowym w Europie i USA wybrać właściwe materiały i procesy dla swoich części.