CNC-Bearbeitung-Edelstahl

Martin.Mu

Experte für Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing

Spezialisiert auf CNC-Bearbeitung, 3D-Druck, Urethanguss, Rapid Tooling, Spritzguss, Metallguss, Blech und Extrusion.

Der ultimative Leitfaden zur CNC-Bearbeitung von Edelstahl

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Präzisions-CNC-bearbeitete Edelstahlteile werden aufgrund ihrer idealen mechanischen Eigenschaften von Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Medizintechnik und dem Militär bevorzugt. Edelstahl verfügt über eine hervorragende Bearbeitbarkeit und hervorragende Gleichmäßigkeit sowie eine gute Verarbeitbarkeit und Schweißbarkeit, was ihn ideal für eine Vielzahl von CNC-Bearbeitungsprojekten macht. Edelstahl ist außerdem äußerst duktil und formbar, um den Spezifikationen jedes Projekts gerecht zu werden. CNC-Bearbeitung Edelstahl hat sich als eines der beliebtesten Metalle in der Rapid-Manufacturing-Industrie erwiesen. Edelstahl verfügt außerdem über eine sehr hohe Zugfestigkeit und ist äußerst korrosions- und verschleißfest, was die Haltbarkeit des Produkts und die Lebensdauer des Teils erhöht. Edelstahl unterscheidet sich von gewöhnlichem Stahl durch das Vorhandensein von Chrom in seiner Legierung. Alle Edelstahlchemikalien enthalten mindestens 10.5 % Chrom. Der Zusatz von Chrom macht diese Stähle korrosionsbeständiger. Verschiedene Edelstahlsorten enthalten verschiedene Legierungselemente, die die Korrosionsbeständigkeit, Wärmebehandelbarkeit und Bearbeitbarkeit weiter verbessern. Es ist zu beachten, dass die Wärmebehandlung die mechanischen Eigenschaften von Metallen erheblich beeinflussen kann.

CNC-Bearbeitung Edelstahl

Vorteile von Edelstahl

Stärke

Edelstahl ist bei CNC-Bearbeitungsprojekten aufgrund seines hervorragenden Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht beliebt, was die Herstellung dünnerer Teile ermöglicht. Da Edelstahl extremen Temperaturen standhält, kann seine Festigkeit je nach Spezifikation durch Kalt- und Wärmehärtungsverfahren weiter erhöht werden. Martensitischer Edelstahl hat die höchste Festigkeit.

Äußerst vielseitig und flexibel.

Die Flexibilität von Edelstahl ermöglicht eine einfache Formung, Schweißung, Schnitt und CNC-Bearbeitung. Um die Formbarkeit weiter zu verbessern, kann elementarer Schwefel hinzugefügt werden. Austenitische Edelstähle gelten im Allgemeinen als die formbarste und vielseitigste Variante, was ihren Einsatz in einer Vielzahl von Anwendungen ermöglicht.

Korrosionsbeständigkeit

Edelstahl ist äußerst korrosionsbeständig und kann daher in rauen Umgebungen eingesetzt werden, da es Säuren, Chloriden und alkalischen Lösungen standhält. Austenitische Edelstähle mit höherem Chromgehalt weisen eine höhere Korrosionsbeständigkeit auf.

Kostengünstig und langlebig.

Edelstahl ist eines der bevorzugten Materialien für CNC-Bearbeitungsprojekte, da es weniger Wartung erfordert. Edelstahl hält rauen Umgebungen und einem großen Temperaturbereich stand. Im Vergleich zu anderen Metallen erreicht Edelstahl eine längere Lebensdauer zu einem kostengünstigen Preis.

Ästhetischer Anreiz

Edelstahl ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich, z. B. passiviert, mediengestrahlt, geschliffen, handpoliert und pulverbeschichtet, um einen attraktiven, modernen Look zu schaffen, der zu jedem medizinischen Gerät, jeder Küche, jedem Wohndesign und jedem Thema passt.

Hohe Zugfestigkeit

Edelstahl hat eine höhere Zugfestigkeit als Weichstahl, Messing und Aluminiumlegierungen. Dies ist eine wichtige Eigenschaft im Laufe der Lebensdauer vieler Produkte, insbesondere für Teile, die häufig gebogen und gewalzt werden.

Im Vergleich zu Metallen wie Inconel, Messing, Nickel und Titan bietet Edelstahl eine höhere Widerstandsfähigkeit und längere Lebensdauer bei geringeren Kosten. Nichtmetallische Materialien wie Kunststoff, Glas und Keramik sind schwächer, weniger haltbar und können extremen Temperaturen und korrosiver Nutzung nicht wie Edelstahl standhalten.

Art von Edelstahl

Es gibt mehr als 150 Sorten rostfreier Stahl. Diese verschiedenen Edelstähle werden in verschiedene Kategorien unterteilt. Lassen Sie uns nacheinander die fünf Arten von Edelstahl erkunden:

Austenitischem Edelstahl

Austenitische Edelstähle sind die beliebteste Art aller Edelstähle. Diese Edelstähle haben eine austenitische Struktur und sind nicht magnetisch. Darüber hinaus können sie nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden, da sie Elemente wie Nickel, Mangan und Stickstoff enthalten. Austenitische Edelstähle werden in zwei Untergruppen unterteilt:

AISI 200 und AISI 300. Austenitischen Edelstählen wird manchmal Molybdän zugesetzt, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.

Eigenschaften von austenitischem Edelstahl

Anwendung von austenitischem Edelstahl

Edelstahl 200 wird in Haushaltsprodukten wie Waschmaschinen, Autos, Gebäuden, Tanks und Geschirrspülern verwendet.

Edelstahl der Güteklasse 300 werden bei der Herstellung von Luft- und Raumfahrt-, Medizin-, Bergbau-, Geschirr- und Lagergeräten verwendet.

Ferritischer Edelstahl

Ferritischer rostfreier Stahl wurde 1912 entdeckt. Die Verwendung ferritischer rostfreier Stähle wurde jedoch erst in den 1980er Jahren populär. Ferritische Edelstähle gehören zur AISI 400-Serie. Hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften ist ferritischer Edelstahl anderen Stählen nicht überlegen. Sie weisen jedoch hervorragende Eigenschaften hinsichtlich magnetischer Eigenschaften und chemischer Beständigkeit auf. Die Stärke ferritischer Edelstähle liegt in ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Korrosionsrisse.

Beispiele für ferritische Edelstähle:

Eigenschaften von ferritischem Edelstahl:

Anwendung von ferritischem Edelstahl

Ferritischer Edelstahl kann zur Herstellung von Küchenutensilien, Autoteilen und Industrieteilen verwendet werden.

Martensitischer Edelstahl

Martensitischer Edelstahl ist nach Adolf Martens benannt und für seine extreme Härte bekannt. Martensitische Edelstähle werden wärmebehandelt, um eine hohe Härte und Härte zu erreichen.

Beispiele für martensitische Edelstähle:

Eigenschaften von martensitischem Edelstahl:

Anwendung von martensitischem Edelstahl

Martensitische Sorten werden in chirurgischen Instrumenten, zahnmedizinischen Geräten, Stoßstangen, Schusswaffen, Geschirr und Kugellagern verwendet.

Duplex-Edelstahl

Duplex-Edelstähle bestehen aus zwei Strukturkomponenten. Duplexlegierungen sind Kombinationen aus austenitischen und ferritischen Edelstählen. Duplex-Edelstähle verbessern die Qualität dieser beiden Strukturelemente. Es gibt drei Qualitäten von Duplex-Edelstahl: Standard-Duplex-, Super-Duplex- und Lean-Duplex-Legierungen.

Beispiele für Duplex-Edelstähle:

Eigenschaften von Duplex-Edelstahl:

Anwendung von Duplex-Edelstahl

Duplex-Edelstähle werden in Wärmetauschern, Rohren, Schalen, Kolonnen, Kondensatoren, Reaktoren, Rohrleitungen und anderen kommerziellen Geräten verwendet.

Ausscheidungsgehärteter Edelstahl

Ausscheidungshärtende Edelstähle werden auch als PH-Edelstahllegierungen bezeichnet. Diese Legierungen enthalten geringe Zusätze von Elementen wie Titan, Kupfer, Phosphor oder Aluminium. Nach dem Legieren werden diese Stähle auslagerungsgehärtet. Die Streckgrenze ausscheidungshärtender Edelstähle ist drei- bis viermal so hoch wie die von austenitischen Edelstählen.

Beispiele für ausscheidungshärtende Edelstähle:

Auftragen von ausscheidungsgehärtetem Edelstahl

PH-gehärteter Stahl für extrem hohe Festigkeitsanforderungen. Gängige Beispiele sind der Schiffsbau, der Flugzeugbau, Kernkraftwerke und die chemische Industrie.

Gängige Edelstahlsorten für die CNC-Bearbeitung

Als schnelles Fertigungsdienstleistungsunternehmen bietet AN-Prototype ein umfassendes Spektrum an CNC-Bearbeitungsdienstleistungen an. Die optionalen Materialien beschränken sich nicht nur auf technische Kunststoffe, Aluminiumlegierungen, Edelstahl und Titan. Wir sind auf mehrachsiges CNC-Fräsen und Drehen mit engen Toleranzen (+/- 005 mm) spezialisiert. Unsere Standard-CNC-Fräsbohrer reichen von 0.010 Zoll bis 4.0 Zoll, sodass wir Ihre kundenspezifischen Teile so effizient wie möglich bearbeiten können. Mit schnellen Zykluszeiten und gleichbleibend genauen Ergebnissen können wir Ihre Teile pünktlich und gemäß den Spezifikationen mit 100 % vollständigen Prüfberichten liefern.

303 Edelstahlteile

303 rostfreier Stahl

Edelstahl 303 ist ein austenitischer Edelstahl, der Schwefel- und Selenelemente enthält, leicht zu schneiden ist und unter allen austenitischen Edelstählen einer der am einfachsten zu verarbeitenden Edelstähle ist. Edelstahl 303 verfügt über eine hervorragende Bearbeitbarkeit, gute Korrosionsbeständigkeit, moderate Kosten, kann nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden und ist nicht für Schiffsanwendungen geeignet.

CNC-bearbeitete-Edelstahl-304-Teile

304 rostfreier Stahl

Edelstahl 304 ist ein gängiges Material für Edelstahl mit einer Dichte von 7.93 g/cm³; In der Industrie wird er auch als 18/8-Edelstahl bezeichnet, was bedeutet, dass er mehr als 18 % Chrom und mehr als 8 % Nickel enthält. Es hält hohen Temperaturen von 800 ° C stand und verfügt über eine gute Verarbeitungsleistung, eine hohe Zähigkeit und wird häufig in der Industrie, der Möbeldekorationsindustrie und der Lebensmittelmedizinindustrie eingesetzt.

CNC-Teile aus Edelstahl 316

316 rostfreier Stahl

Die Serie 316 ist der am zweithäufigsten verwendete Edelstahl. Edelstahl 316 hat eine bessere Beständigkeit gegenüber Chloriden, wie z. B. Salzen, was ihn zur ersten Wahl für Anwendungen mit Chloriden und Salzen macht. Der Molybdängehalt von 2 % bis 3 % in der Serie 316 verbessert die Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit der Serie 316.

420 Edelstahlteile

420 Edelstahl

Edelstahl 420 ist ein martensitischer Edelstahl, der ähnlich wie 410 eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweist und fester und härter ist. Edelstahl 420 ist sowohl im geglühten als auch im gehärteten Zustand magnetisch. Erst bei vollständiger Aushärtung wird die maximale Korrosionsbeständigkeit erreicht. Es wird jedoch niemals im geglühten Zustand verwendet.

430 rostfreier Stahl

Edelstahl 430 ist ein Allzweckstahl mit guter Korrosionsbeständigkeit. Es hat eine bessere Wärmeleitfähigkeit, einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine thermische Ermüdungsbeständigkeit als Austenit. Edelstahl 430 wird für architektonische Dekorationen, Ölbrennerteile, Haushaltsgeräte und Haushaltsgeräteteile verwendet.

440 rostfreier Stahl

440 rostfreier Stahl

Edelstahl 440 weist eine starke Rostbeständigkeit auf. Edelstahl 440 wird hauptsächlich zur Herstellung von Lagerteilen verwendet, die in korrosiven Umgebungen und nicht geschmierten Umgebungen eingesetzt werden. 440C verfügt über eine gute Hochtemperatur-Dimensionsstabilität und kann daher auch als korrosionsbeständiger Hochtemperatur-Lagerstahl verwendet werden.

15-5 Edelstahl

15-5 Edelstahl

15-5 Edelstahl ist ein ausscheidungshärtendes (PH) Metall. Dieser Prozess verleiht ihm eine hervorragende Zähigkeit, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Die mechanischen Eigenschaften werden durch Wärmebehandlung bei niedriger Temperatur verbessert, wodurch sich dieses Material ideal für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie im Nuklearbereich eignet.

17-4 Edelstahl

17-4 Edelstahl

Im Vergleich zu Edelstahl 15-5 weist Edelstahl 17-4 eine bessere Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen auf. Es erhöht die Korrosionsbeständigkeit, indem es die mechanische Festigkeit opfert. Zu den Anwendungen des Edelstahls 17-4 gehören chemische Verarbeitungsteile und Gasturbinen.

CNC-Bearbeitungstechnologie für Edelstahl

CNC-Fräsen von Edelstahlteilen

Beim CNC-Fräsen wird ein computergesteuertes System in Kombination mit einem Schneidwerkzeug oder Fräser verwendet, um Material aus einem massiven Block zu schneiden und so Teile aus Materialien wie Metall, Kunststoff, Holz und Glasfaser herzustellen.

CNC-Drehen von Edelstahlteilen

Beim CNC-Drehen wird eine Materialstange in einem Spannfutter gehalten und gedreht, während ein Werkzeug in das Werkstück eingeführt wird und Material entfernt, um das Teil in der gewünschten Form zu erzeugen. Bei CNC-Drehteilen handelt es sich meist um kreisförmige Teile.

Schweizer CNC-Bearbeitung
Schweizer CNC-Bearbeitung

Bei der CNC-Swiss-Bearbeitung handelt es sich um eine fortschrittliche Fertigungstechnik, bei der ein spezielles Werkzeugschneiden zum Einsatz kommt, um Metallrohlinge in komplexe, schlanke oder empfindliche Komponenten zu bearbeiten, die enge Toleranzen erfordern.

CNC-Laserbearbeitung
CNC-Laserschneiden

Beim CNC-Laserschneiden wird ein fokussierter Hochleistungslaserstrahl verwendet, um Material zu schneiden oder zu gravieren, um individuelle Formen zu erzeugen. Es ist äußerst präzise, ​​insbesondere beim Schneiden komplexer Formen und kleiner Löcher.

CNC Bohren

CNC-Bohren ist ein Bearbeitungsprozess, bei dem ein rotierendes Schneidwerkzeug verwendet wird, um ein rundes Loch in einem Werkstück zu erzeugen. Diese Löcher dienen in der Regel der Aufnahme von Schrauben oder Bolzen für Montagezwecke.

CNC-Bohren und CNC-Gewindeschneiden
CNC-Gewindeschneiden

Beim CNC-Gewindeschneiden werden Gewinde an einem Teil erstellt. Es muss mit einem Gewindebohrer gebohrt und in das Loch eingeschraubt werden, während das Ende abgeschrägt ist, damit die Schraube oder der Bolzen in das Loch eingeschraubt werden kann.

EDM-Bearbeitung

Senkerodieren

Senkerodieren ist der Prozess, bei dem zwei leitende Teile in eine isolierende Flüssigkeit (Dielektrikum) eingetaucht werden, um hochpräzise Teile zu erzeugen, indem die Funken kontrolliert, das Werkstück gekühlt und erodierte Partikel weggespült werden.

Drahterodieren

Drahterodieren

Drahterodieren ist ein berührungsloses subtraktives Herstellungsverfahren, bei dem dünne geladene Drähte und eine dielektrische Flüssigkeit verwendet werden, um Metallteile in verschiedene Formen zu schneiden, die mit fast allen leitfähigen Materialien kompatibel sind.

Die Herausforderungen der CNC-Bearbeitung von Edelstahl

Die Härte, Bearbeitbarkeit, Festigkeit und Hitzebeständigkeit von Edelstahl liegen zwischen Titan und Aluminium. Es gibt tatsächlich einige Hindernisse bei der CNC-Bearbeitung von Edelstahl. Beispielsweise neigen austenitische Edelstähle bei der CNC-Bearbeitung besonders zur Kaltverfestigung, was sie noch härter macht. Wenn der Maschinist mit der Bearbeitung von Edelstahl nicht vertraut ist, kann dies den Werkzeugverschleiß erhöhen und sich negativ auf die Qualität von Edelstahlteilen auswirken.

Darüber hinaus weist Edelstahl tendenziell eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf, wodurch es im Schnittbereich für kurze Zeit zu einem Wärmestau kommt. Ohne ausreichende Kühlung und geeignete Schneidparameter können diese Temperaturen hoch genug sein, um eine Sensibilisierung des Edelstahls zu verursachen. Abhängig von der Spezifikation des Edelstahlteils kann dies schwerwiegende Einbußen bei der Korrosions- und Spannungsrissbeständigkeit bedeuten. Trotz dieser Herausforderungen kann ein erfahrener Maschinist bei der CNC-Bearbeitung von Edelstahl mit den richtigen Werkzeugen und Geräten zuverlässig hochwertige CNC-Edelstahlteile herstellen.

Welche rostfreien Stähle lassen sich nur schwer CNC-bearbeiten?

Bei jedem rostfreien Stahl treten bei der CNC-Bearbeitung gewisse Probleme auf. Allerdings haben einige rostfreie Stähle damit mehr Probleme als andere. Hier sind einige schwer zu bearbeitende Stähle und ihre Probleme:

Kohlenstoffstahl

Kohlenstoffstahl lässt sich aufgrund seiner extremen Festigkeit und Härte nur schwer CNC-bearbeiten. Darüber hinaus enthalten diese Stähle Hartmetallmaterialien. Diese Faktoren führen dazu, dass das Werkzeug relativ schnell verschleißt.

Kohlenstoffarmen Stahl

Es stellt sich heraus, dass kohlenstoffarme Legierungen auch schwierig per CNC zu bearbeiten sind. Dies liegt an der hohen Härte von Baustahl. Die Weichheit führt dazu, dass Stahlspäne an den Schneidwerkzeugen haften bleiben. Dadurch verkürzt sich auch die Werkzeugstandzeit.

316 Edelstahl

Edelstahl 316 ist einer der am wenigsten zerspanbaren Edelstähle. Für die Bearbeitung sind spezielle CNC-Schneidwerkzeuge erforderlich. Daher wird Edelstahl 316 für Teile nur dann verwendet, wenn keine andere Option besteht.

304 Edelstahl

Das Problem bei Edelstahl 304 besteht darin, dass er bei der CNC-Bearbeitung aushärtet. Edelstahl 304 weist die Eigenschaft einer schnellen Kaltverfestigung während der Bearbeitung auf. Dieses Problem wurde durch die Zugabe von Schwefel zum Werkstück gelöst.

Welcher Edelstahl lässt sich am einfachsten CNC-bearbeiten?

Edelstahl 416 ist am einfachsten zu bearbeiten. Tatsächlich sind Edelstahlsorten der Serie 400 sehr einfach zu bearbeiten. Andererseits ist die CNC-Bearbeitung von Edelstahlsorten der Serie 300 schwierig.

Tipps für die CNC-Bearbeitung von Edelstahl

Die CNC-Bearbeitung von Edelstahl kann durch die folgenden Tipps erleichtert werden:

Hochwertige Rohstoffe

Für einen reibungslosen Betrieb verwenden Sie das hochwertigste Edelstahlmaterial. Es gibt viele Edelstahlsorten. Innerhalb jeder Klasse gibt es mehrere Qualitätsoptionen. Der Kauf hochwertiger Rohstoffe kann dazu beitragen, eine Menge Kosten und Ärger durch kaputte Messer zu vermeiden.

Starre Vorrichtung

Die Vorrichtungsverbindung und die CNC-Maschine sollten sehr fest sein. Jedes Rattern des Werkzeugs wird verstärkt und führt zu schlecht bearbeiteten Teilen. Darüber hinaus sollte der Körper der Werkzeugmaschine nach dem Einbau des Werkstücks keine übermäßigen Vibrationen aufweisen.

Werkzeugmaterial

Die Auswahl des richtigen Werkzeugmaterials ist entscheidend für den Erhalt hochwertiger Teile. Hartmetallwerkzeuge bestehen aus Wolframkarbid, Titankarbid oder Tantalkarbid. Hartmetallfräser sorgen für eine bessere Oberflächengüte der Teile. Dadurch sind sie ideal für die Massenproduktion und hohe Schnittgeschwindigkeiten geeignet.

Verwendung scharfer Werkzeuge

Stellen Sie sicher, dass Sie scharfe Werkzeuge für eine gleichmäßige und präzise Bearbeitung haben. Am besten ersetzen Sie abgenutzte Werkzeuge. Die Verwendung stumpfer Werkzeuge kann zum Bruch des Werkzeugs und sogar zur Beschädigung des Werkstückmaterials führen. Bei der Bearbeitung von Stahl müssen Werkzeuge auch scharfe Kanten schleifen.

Schmiermittel

Bei der CNC-Bearbeitung von Edelstahl ist die Verwendung von Schmiermitteln von entscheidender Bedeutung. Schmierung dient bei der Bearbeitung verschiedenen Zwecken. Erstens verringert es die Reibung zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Metall. Dies kommt einer Verlängerung der Lebensdauer des Werkzeugs gleich. Zweitens kann Schmierung die Temperatur während der CNC-Bearbeitung senken. Dadurch werden Kaltverfestigungs- und Überhitzungsprobleme reduziert. Schließlich wäscht die Schmierflüssigkeit auch Edelstahlrückstände von Werkstücken und Werkzeugen ab.

Obwohl die CNC-Bearbeitung von Edelstahl insgesamt eine größere Herausforderung darstellen kann, lohnt es sich angesichts der Vorteile von CNC-Edelstahlteilen oft. Aus diesem Grund sollten Designer eine zuverlässige CNC-Maschinenwerkstatt wie AN-Prototype wählen, die hochwertige Edelstahlteile zu erschwinglichen Kosten herstellen kann.

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