每个新机床项目都会遇到这个问题，而讨论通常都偏离了方向。大家争论的是哪种材料更好。真正有用的问题是：在您的产量、您的精度等级和您的进度下，哪种更好，因为答案确实会随这三点而反转。
两种材料各自真正擅长什么
灰铸铁在机床中的地位来自阻尼。基体中的片状石墨以内摩擦的形式耗散振动能量，而且效果很明显：灰铸铁的阻尼大约比相当截面的钢高一个数量级。在表面质量受限于颤振而非变形的结构中，这比材料数据表上的任何其他参数都重要。
钢则在比刚度上胜出。结构钢的弹性模量约为200 GPa，而灰铸铁约为100–130 GPa，因此只要材料布置在正确的位置，每公斤钢的刚度大约是铸铁的两倍。一个箱形结构合理、筋板布置得当的焊接件，可以比它所替代的铸件更轻，在相同载荷下变形却更小。
所以坦诚的总结是：铸铁阻尼好，钢刚度高。每一个实际决策，都取决于您更缺哪一样。
阻尼何时不再是决定因素
阻尼的论据在以下机床上最有力：限制因素是断续切削或重切削时的颤振，例如车床、镗床，以及悬伸跨度大的老一代铣床。而在以下情况下，它的分量会大大减弱：
- 固有频率较高的机床。 刚性好、箱形结构合理的焊接件，能把一阶模态推高到加工过程实际产生的激振频率之上。当某个模态恰好落在切削力所在的频段时，阻尼才最重要；把模态移开，问题也随之移开。更深入的讨论请参阅机床结构的固有频率与颤振。
- 由结合部提供阻尼的机床。 焊接件的阻尼集中在焊缝和螺栓连接界面上。一个结合部设计良好、采用预紧螺栓连接界面的结构，即使材料本体不如铸铁，实际表现也可以接近铸铁。
- 填充式焊接件。 在箱形截面内填充砂、混凝土或环氧骨料，能以很低的成本为钢结构增加阻尼。这种做法在龙门横梁和立柱底座上很常见，能弥补大部分差距。与专门浇注的聚合物结构的完整对比，请参阅矿物铸件与焊接钢结构对比。
产量，通常是决定性的论据
铸铁需要模具。对于机床床身，这意味着木模或树脂模、芯盒，以及一家愿意接单的铸造厂：在第一个铸件出炉之前，通常要花数千美元和六到十周时间。此后，每增加一个铸件都很便宜，而且完全一致。
焊接件没有模具成本。图纸发布的当周就可以开始下料、组对和焊接。每增加一件的成本与第一件大致相同，因为人工不像模具那样可以摊销。
这个交叉点是真实存在的，而且相当可预测：
| 年产量 | 通常的答案 |
|---|---|
| 1–5 | 焊接件，几乎总是如此 |
| 5–25 | 焊接件，除非阻尼是约束条件 |
| 25–100 | 确实存在争议，两种都去询价 |
| 100+ | 铸件，除非零件太大，铸造不经济 |
尺寸会把交叉点往上推。当最长尺寸超过约3米时，能浇注的铸造厂迅速减少，单个重型铸件的运费变得昂贵，而焊接件在某些产量下仍具竞争力，若是较小的零件，这个产量早就该改用铸铁了。
交期与设计自由度
焊接件可以在两台之间修改设计。如果第一台机床表明立柱还需要加厚20 mm壁厚，或者某根筋板需要换个位置，这个修改只需一次图纸改版和一周时间。同样的修改放在铸件上，就需要修改模具，再走一轮铸造周期。
对于一台仍在寻找最终形态的机床，比如样机、试产批次，或处于头两年的设计，这种灵活性通常比阻尼差异更有价值。有些制造商在前20台或50台机床上使用焊接机架，直到几何结构不再变动才改用铸铁。这是合理的顺序，而不是妥协。
焊接路线可能在哪里出问题
对焊接机床底座的大多数失望，都来自两种失效模式，而两者都是工艺问题，而不是材料问题。
结构中残留的应力。 焊接会把应力锁在零件里。不做去应力就加工某个面，结构会在之后几个月里逐渐松弛。您检验并验收过的几何精度，会悄悄流失。这是焊接底座在使用中表现不如铸铁底座的最常见原因，而且完全可以避免，请参阅焊接机床底座的去应力处理。
制造过程中的变形。 在长机架上焊接顺序安排不当，可能使其平面偏移数毫米，而您留的加工余量不足以覆盖。决定这一点的是焊接顺序、工装和约束；大型焊接结构件的焊接变形控制列出了可用的手段。
能把这两件事都处理好的工厂，做出的焊接底座能保持几何精度数十年。跳过这两步的工厂，做出的底座能通过首件检验，却在第二年失效。这种差别在报价单上是看不出来的。
行之有效的决策顺序
- 找出约束条件。 这台机床受限于颤振、静态变形、热变形，还是成本？只有第一种明显有利于铸铁。
- 诚实地数一数未来三年的台数，包括市场部门正在承诺的那些。
- 对照铸造厂分布核对尺寸。 如果零件超过约3 m或5 t，能浇注并运输它的铸造厂名单会迅速变短。
- 问一问设计是否已经冻结。 如果没有，焊接件让您保留改主意的权利。
- 如果铸铁在阻尼上仍占优、但在产量上落败，在让步之前先为填充式焊接件询个价。填充很便宜，而且能大幅提升阻尼。
大多数产量在1–50台范围内的机床制造商，最终都会选择焊接、去应力、精加工的结构，而选择它的原因是进度和模具成本，而不是冶金学的要求。只要焊接件的技术规范和工艺得当，这就是一个完全合理的工程答案。
如果您有一个两种方案都可行的床身设计，希望在投入模具之前先把焊接路线的价格算清楚，请把图纸发给我们：审查会在24个工作小时内回复，其中包括该几何结构是否适合焊接。网络能处理的尺寸，请参阅完整的能力范围。