Denne artikel indeholder alt, hvad du behøver at vide om CNC bearbejdning stål og forskellige overvejelser for at få de bedste resultater. Stål er et af de mest udbredte metaller i verden i dag. Stål er en jernlegering, hvor tilsætning af kulstof og andre elementer bestemmer stålets specifikke legering og dets egenskaber. Kulstofindholdet er omkring 1%-2%, og andre legeringselementer omfatter mangan, silicium, phosphor, svovl og oxygen. For eksempel øger kulstof stålets hårdhed og styrke; Mangan er normalt til stede for at reducere stålets skørhed og øge dets styrke.
Stål og aluminium er ofte de foretrukne materialer til mange applikationer i industrier som bilindustrien, rumfart og robotteknologi, der kræver højtydende, holdbare dele. Men stål og aluminium har helt andre fysiske egenskaber og omkostninger, så det er vigtigt at afgøre, hvilket materiale der er bedre til specialdele. En af disse afgørende faktorer er ofte fremstillingsmetoden, og den valgte proces for brugerdefinerede metaldele er normalt CNC-bearbejdning. Ved CNC-bearbejdning af metaldele er der et par vigtige grunde til, at stål kan være et mere passende materialevalg end aluminium. Mens aluminium er meget let, er stål stærkere. Desuden kan aluminium være dyrere end stål. Stål er let at bearbejde og svejse, hvilket giver en god balance mellem omkostninger og funktionalitet. Men stål er ikke uden sine ulemper. Stål oxiderer over tid og kræver overfladebehandlinger for beskyttelse. Derfor er det vigtigt nøje at vurdere de forskellige stål og deres respektive fordele og begrænsninger under materialevalgsprocessen. Rapid Manufacturing-teamet bør have viden om hvert stål for at vælge den bedste type stål til kundens CNC-projekt.
CNC-bearbejdning af ståltyper
Som du måske allerede er klar over, er CNC-bearbejdning af ståldele en meget alsidig metode. Du kan dog undre dig over, hvilken type stål der er bedst til dit projekt, og hvordan du kan se, om du har valgt det rigtige. Egenskaberne af CNC-bearbejdede ståldele, som du skal overveje sammen med vores top 10 ståltyper til CNC-bearbejdning for at give et fremragende valg til dit næste CNC-projekt for de bedste resultater. AN-Prototype opsummerer egenskaberne ved forskellige stålmaterialer baseret på mange års erfaring med CNC-bearbejdning af stål.
4140 stål
4140 stål er et lavlegeret stål, der indeholder lave niveauer af chrom, molybdæn og mangan. Disse legeringselementer øger stålkvalitetens styrke, duktilitet og sejhed. Derudover gør det tilføjede kromindhold 4140 stål mere modstandsdygtigt over for korrosion. Derfor bruges 4140 stål i mange industrier på grund af dets gode bearbejdelighed og slidstyrke. 4140 stål er dog ikke det nemmeste at svejse og kan kræve for- og eftervarmebehandlinger. 4140-stål findes ofte i CNC-ståldele, der bruges i koblinger, spindler, bolte, møtrikker og bildele.
4140 stål Mekaniske egenskaber
- Flydetrækstyrke (MPa): 655
- Forskydningsmodul (GPa): 80
- Forlængelse ved brud (%): 19
- Hårdhed (Brinell): 197
- Densitet (g cm-3): 7.87
Stål 4140 PH
Steel 4140 PH er en forhærdet version af standard 4140 stål med fremragende mekanisk styrke og hårdhedsegenskaber. Dens forhærdning eliminerer behovet for varmebehandling efter CNC-bearbejdning. Stål 4140 PH er ideelt, hvis varmebehandling ville forårsage uacceptabel deformation af den færdige del. Typiske anvendelser omfatter aksler, dorne og matricer.
4140 PH Stål mekaniske egenskaber
- Trækstyrke: 1241
- Forskydningsmodul (GPa):80
- Forlængelse ved brud (%):14
- Hårdhed (Brinell):429
- Massefylde (g/cm^3):7.8
4130 stål
Sammenlignet med andre stål har 4130 stål flere legeringselementer, herunder jern, kulstof, krom, mangan, molybdæn, fosfor, silicium og svovl. Disse legeringselementer bestemmer sejheden, CNC-bearbejdeligheden og den termiske kompatibilitet af 4130 stål. På grund af dets evne til at modstå høje belastninger, er 4130 stål almindeligt anvendt i forskellige byggeindustrier. Derudover bruges 4130 stål også i flymotorbeslag. Hurtige bygherrer foretrækker ofte 4130 stål frem for stål i rumfartskvalitet, fordi det er billigere og lige så effektivt.
Selvom det er let at varmebehandle, er 4130 stål ikke let at svejse.
4130 stål mekaniske egenskaber
- Flydetrækstyrke (MPa): 460
- Forskydningsmodul (GPa): 80
- Forlængelse ved brud (%): 20
- Hårdhed (Brinell): 217
- Densitet (g cm-3): 7.87
1018 stål
1018 stål betragtes generelt som et lavt kulstofstål, og dets legeringselementer omfatter jern, kulstof, mangan, fosfor og svovl. Den største fordel ved CNC-bearbejdning af 1018-stål er dets høje svejsbarhed, hvilket gør det til standardvalget til karburering af CNC-ståldele. Bemærk dog, at svejsning kun anbefales efter karburering. Udover at være meget let at svejse, har 1018 stål også fremragende bearbejdelighed. Dette er grundlaget for dets anvendelse i CNC-præcisionsbearbejdningsprocesser såsom stål CNC-drejning og CNC-fræsning. Generelt anvendes 1018-stål ofte til trækstænger, dorne, aksler og mange andre formkomponenter.
Den største ulempe ved 1018 stål er, at det er uforeneligt med mange efterbehandlingsprocesser og relativt dyrt.
1018 stål mekaniske egenskaber
- Flydetrækstyrke (MPa): 310
- Forskydningsmodul (GPa): 78
- Forlængelse ved brud (%): 15
- Hårdhed (Brinell): 131
- Densitet (g cm-3): 7.87
1045 stål
1045 stål er et medium kulstofstål, hvis legeringselementer er jern, kulstof, silicium, mangan, svovl eller fosfor. 1045 stål er en af de mest alsidige stålkvaliteter, der bruges af hurtige producenter til bearbejdning af CNC-ståldele. 1045 stål er stærkt og sejt, hvilket retfærdiggør dets brug i mange CNC-stålbearbejdningsprojekter, hvor vandmodstand er kritisk. Derudover er 1045 stål bearbejdeligt og svejsbart, begge vigtige overvejelser for producenter ved bearbejdning af stål. Anvendelser til 1045-stål omfatter bolte, tandhjul, aksler og tappe. Selvom 1045 stål er relativt stærkt, anbefales det ikke til meget stærke anvendelser på grund af dets kun moderate trækstyrke og hærdelighed.
1045 stål mekaniske egenskaber
- Flydetrækstyrke (MPa): 450
- Forskydningsmodul (GPa): 60
- Forlængelse ved brud (%): 12
- Hårdhed (Brinell): 170
- Densitet (g cm-3): 7.87
1215 stål
Legeringselementerne i 1215 stål indeholder jern, kulstof, mangan, fosfor og svovl. På grund af dets relativt høje svovlindhold betragtes 1215 stål som et let CNC skærende stål. 1215 stål danner små spåner under CNC-bearbejdning, hvilket giver mulighed for højere bearbejdningshastigheder og undgår sammenfiltring i maskinen. 1215 stål er dog ikke særlig svejsbart. På grund af dets relativt lave kulstofindhold er det heller ikke så stærkt som andre stålkvaliteter. Inden for industrien er 1215 stål velegnet til fremstilling af tap, stifter, skruer, koblinger og slangefittings.
1215 stål mekaniske egenskaber
- Flydetrækstyrke (MPa): 415
- Forskydningsmodul (GPa): 80
- Forlængelse ved brud (%): 10
- Hårdhed (Brinell): 167
- Densitet (g cm-3): 7.87
A36 stål
A36 stål er billigt og nemt at svejse, så det er et meget almindeligt blødt stål. A36-stål bruges almindeligvis til fremstilling af dele, der anvendes til strukturel støtte.
A36 stålegenskaber
- Trækstyrke: 250
- Forskydningsmodul (GPa):79.3
- Forlængelse ved brud (%):20
- Hårdhed (Brinell):119
- Massefylde (g/cm^3):7.85
A2 værktøjsstål
A2 værktøjsstål er et lufthærdende koldbearbejdningsstål med god slidstyrke og minimal deformation under varmebehandling eller hærdning. Sammenlignet med andre typer værktøjsstål er A2-stål relativt nemme at CNC-bearbejde. A2 værktøjsstål er en af de mest almindeligt anvendte stålkvaliteter til fremstilling af værktøjer såsom stanser, trimnings- og formningsmatricer, klippeblade og matricer.
A2 værktøjsstål mekaniske egenskaber
- Trækstyrke: 415
- Forskydningsmodul (GPa):78
- Forlængelse ved brud (%):21
- Hårdhed: 57-62 HRC
- Massefylde (g/cm^3):7.86
O1 værktøjsstål
O1 stål er et oliehærdet koldbearbejdet stål. Den er kendetegnet ved stærk slidstyrke og evnen til at fastholde skarpe kanter. O1 værktøjsstål er almindeligt anvendt til fremstilling af stanse-, skære- og stanseværktøjer samt klinger og andre skærende værktøjer.
O1 værktøjsstål mekaniske egenskaber
- Trækstyrke: 400
- Forskydningsmodul (GPa):77
- Forlængelse ved brud (%):20
- Hårdhed: 63-65 HRC
- Massefylde (g/cm^3):7.83
Fordele og udfordringer ved CNC-bearbejdning af ståldele
CNC-bearbejdning af ståldele kræver en masse erfaring og dygtighed for at opnå pålidelige resultater hver gang. Fordelene ved at bruge ståldele opvejer ofte udfordringerne ved CNC-bearbejdning.
Fordele ved CNC-bearbejdning af stål
De fleste CNC-bearbejdede ståldele i dag er velbearbejdelige, dvs. kan let skæres eller formes for at give gode resultater. Faktorer som hårdhed, energi og forskydningsspænding kan påvirke bearbejdeligheden af stål CNC-bearbejdning. En anden fordel ved CNC-bearbejdning af maskindele fra stål er, at produkterne er meget modstandsdygtige over for korrosion og slid. Derudover er CNC-bearbejdning af ståldele ofte kompatible med mange overfladefinisher.
Udfordringer ved CNC-bearbejdning af stål
På trods af de mange fordele ved ståldele, er der stadig nogle udfordringer ved CNC-bearbejdning af ståldele. For det første er ikke alle ståldele nemme at CNC-bearbejde. Det betyder derfor, at det kan være svært at bruge visse stålkvaliteter til CNC-projekter med komplekse geometrier. Derudover har forskellige stålkvaliteter forskellige varmefølsomheder. Nogle stålkvaliteter er ikke egnede til CNC-ståldele, der udsættes for meget varme, fordi de kan smelte og deformeres.
Behandling af stål
Nogle af stålets mest nyttige egenskaber kommer fra yderligere håndtering og bearbejdning. Disse metoder kan udføres før CNC-bearbejdning for at ændre egenskaber og gøre stålet lettere at bearbejde. Husk, at hærdning af materialet før CNC-bearbejdning øger bearbejdningstiden og øger chancerne for værktøjsslitage. Stål kan også behandles efter CNC-bearbejdning for at øge styrken eller hårdheden af det færdige produkt. Når det er sagt, er det vigtigt at tænke på forhånd om eventuelle planlagte behandlinger, du skal anvende for at opnå de nødvendige egenskaber til behandling af ståldele.
Varmebehandling
Varmebehandling refererer til flere forskellige processer, der involverer kontrol af stålets temperatur for at ændre dets materialeegenskaber. Et eksempel er udglødning, som bruges til at reducere hårdheden af stål og øge duktiliteten, hvilket gør stålet lettere at CNC-bearbejde. Udglødningsprocessen opvarmer langsomt stålet til den ønskede temperatur og holder det der i en periode. Den nødvendige tid og temperatur afhænger af den specifikke stållegering og falder med stigende kulstofindhold. Til sidst afkøles metallet langsomt i en ovn eller omgives af isolering.
Normaliserende varmebehandling lindrer indre spændinger i stål, mens den bibeholder højere styrke og hårdhed end udglødet stål. Under normaliseringen opvarmes stålet til en høj temperatur og luftkøles derefter for at opnå højere hårdhed.
Hærdende stål er en anden varmebehandlingsproces, der hærder stålet og også øger styrken, men også gør materialet mere skørt. Hærdningsprocessen indebærer langsom opvarmning af stålet, udblødsætning af det ved høje temperaturer og derefter hurtig afkøling ved at nedsænke det i en væske som vand, olie eller en saltlageopløsning.
Tempererende varmebehandling proces for at lindre noget af skørheden produceret af hærdet stål. Anløbning af stål er næsten identisk med normalisering: langsomt opvarmning til en valgt temperatur, derefter luftkøling af stålet. Forskellen er, at anløbningstemperaturen er lavere end andre processer, hvilket reducerer det hærdede ståls skørhed og hårdhed.
Nedbørshærdning
Nedbørshærdning øger stålets flydespænding. Nogle kvaliteter af rustfrit stål kan indeholde PH i deres betegnelse, hvilket betyder, at de har nedbørshærdende egenskaber. Den største forskel på udfældningshærdende stål er, at de indeholder yderligere elementer: kobber, aluminium, fosfor eller titanium osv. For at aktivere udfældningshærdningsegenskaberne formes stålet til sin endelige form og gennemgår derefter en aldershærdningsproces. Ældningshærdningsprocessen opvarmer materialet i en længere periode, hvilket får de tilsatte elementer til at udfældes og danner faste partikler af forskellig størrelse, hvilket øger materialets styrke.
17-4PH (også kendt som 630 stål) er et almindeligt eksempel på et præcipitationshærdende rustfrit stål. Legeringen indeholder 17% chrom, 4% nikkel og 4% kobber for at hjælpe med nedbørshærdning. På grund af øget hårdhed, styrke og høj korrosionsbestandighed.
Koldt arbejde
Stålets egenskaber kan også ændres uden at tilføre store mængder varme. For eksempel gøres koldbearbejdede stål stærkere gennem en proces med arbejdshærdning. Arbejdshærdning opstår, når metaller undergår plastisk deformation. Dette kan gøres med vilje ved at hamre, rulle eller trække metallet. Arbejdshærdning kan også forekomme utilsigtet under bearbejdning, hvis skæreværktøjet eller emnet bliver for varmt. Koldbearbejdning forbedrer også stålets CNC-bearbejdelighed. Blødt stål er meget velegnet til koldbearbejdning.
Overfladebehandlingsmuligheder for CNC-bearbejdning af ståldele
Overfladebehandling er overfladebehandlingsprocessen af ståldele efter CNC-bearbejdning, og dens formål er at forbedre funktionen og æstetikken af ståldele. For ståldele er følgende almindelige overfladebehandlinger, der gælder.
Nikkelbelægning: Kulstofståldele kan belægges ensartet med nikkel for at forbedre deres korrosions- og slidbestandighed. Processen afsætter et 0.1 mm tykt lag nikkel på overfladen af delen.
Pulvercoat: Powder Coat skaber en stærk overfladefinish og er typisk mellem 0.006″ (0.1524 mm) og 0.012″ (0.3048 mm) tyk. Da ståldele er tilbøjelige til at ruste, kan pulverlakering forsinke rust.
Karburering: Nogle ståltyper kan forbedres væsentligt ved karburering, som er indsprøjtning af yderligere kulstof i overfladen, hvilket øger ståldelenes hårdhed og slidstyrke.
Slibning:Præcisionsslibning hjælper ståldele med at få en glattere overflade og eliminere uregelmæssigheder. Speedmakere bruger slibeskiver til at gøre dette.
AN-Prototypes CNC-bearbejdning af ståltjenester
CNC ståldele er almindelige i mange industrier i dag. Før CNC-bearbejdning af et stål, skal en hurtig producent bestemme den bedste stålkvalitet. Dette involverer evaluering af forskellige stålkvalitetsegenskaber i forhold til CNC-projektets behov. Når alle faktorer tages i betragtning, er kvalitets CNC-bearbejdningstjenester af yderste vigtighed.
Hos AN-Prototype har vi dedikerede CNC-bearbejdningsstålspecialister, som kan håndtere alle dine CNC-bearbejdningstjenester i stål. Vi kan garantere præcisionen, kvaliteten og økonomien af dine projektkomponenter. Konkret håndterer vi CNC stålfræsning, drejning, slibning, EDM og wire EDM. Upload din CAD-fil nu for en-til-en support og hør tilbage inden for 12 timer.