Dieser Artikel enthält alles, was Sie wissen müssen CNC-Bearbeitung Stahl und verschiedene Überlegungen, um die besten Ergebnisse zu erzielen. Stahl ist heute eines der am häufigsten verwendeten Metalle der Welt. Stahl ist eine Eisenlegierung, bei der Zusätze von Kohlenstoff und anderen Elementen die spezifische Legierung des Stahls und seine Eigenschaften bestimmen. Der Kohlenstoffgehalt beträgt etwa 1–2 %, weitere Legierungselemente sind Mangan, Silizium, Phosphor, Schwefel und Sauerstoff. Kohlenstoff erhöht beispielsweise die Härte und Festigkeit von Stahl; Mangan ist üblicherweise vorhanden, um die Sprödigkeit von Stahl zu verringern und seine Festigkeit zu erhöhen.
Stahl und Aluminium sind häufig die Materialien der Wahl für viele Anwendungen in Branchen wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrtindustrie und der Robotik, die leistungsstarke und langlebige Teile erfordern. Da Stahl und Aluminium jedoch völlig unterschiedliche physikalische Eigenschaften und Kosten haben, ist es wichtig zu bestimmen, welches Material für kundenspezifische Teile besser geeignet ist. Einer dieser entscheidenden Faktoren ist häufig die Herstellungsmethode, und das Verfahren der Wahl für kundenspezifische Metallteile ist in der Regel die CNC-Bearbeitung. Bei der CNC-Bearbeitung von Metallteilen gibt es einige wichtige Gründe, warum Stahl die geeignetere Materialwahl sein kann als Aluminium. Während Aluminium sehr leicht ist, ist Stahl stärker. Darüber hinaus kann Aluminium teurer sein als Stahl. Stahl lässt sich leicht bearbeiten und schweißen und bietet somit ein gutes Gleichgewicht zwischen Kosten und Funktionalität. Allerdings ist Stahl nicht ohne Nachteile. Stahl oxidiert mit der Zeit und erfordert zum Schutz Oberflächenbehandlungen. Daher ist es wichtig, die verschiedenen Stähle und ihre jeweiligen Vorteile und Einschränkungen während des Materialauswahlprozesses sorgfältig abzuwägen. Das Rapid Manufacturing-Team sollte über Kenntnisse über jeden Stahl verfügen, um die beste Stahlsorte für das CNC-Projekt des Kunden auswählen zu können.
CNC-Bearbeitung von Stahlsorten
Wie Sie vielleicht bereits wissen, ist die CNC-Bearbeitung von Stahlteilen eine sehr vielseitige Methode. Möglicherweise fragen Sie sich jedoch, welche Stahlsorte für Ihr Projekt am besten geeignet ist und wie Sie feststellen können, ob Sie sich für die richtige entschieden haben. Die Eigenschaften von CNC-bearbeiteten Stahlteilen, die Sie zusammen mit unseren Top-10-Stahltypen für die CNC-Bearbeitung berücksichtigen müssen, um eine ausgezeichnete Wahl für Ihr nächstes CNC-Projekt zu treffen und die besten Ergebnisse zu erzielen. AN-Prototype fasst die Eigenschaften verschiedener Stahlmaterialien zusammen, basierend auf jahrelanger Erfahrung in der CNC-Bearbeitung von Stahl.
4140-Handle
4140-Stahl ist ein niedriglegierter Stahl, der geringe Mengen an Chrom, Molybdän und Mangan enthält. Diese Legierungselemente erhöhen die Festigkeit, Duktilität und Zähigkeit der Stahlsorte. Darüber hinaus macht der zusätzliche Chromgehalt 4140-Stahl korrosionsbeständiger. Daher wird 4140-Stahl aufgrund seiner guten Bearbeitbarkeit und Verschleißfestigkeit in vielen Branchen verwendet. Allerdings ist 4140-Stahl nicht besonders einfach zu schweißen und erfordert möglicherweise Vor- und Nachwärmebehandlungen. 4140-Stahl findet sich häufig in CNC-Stahlteilen, die in Kupplungen, Spindeln, Bolzen, Muttern und Automobilteilen verwendet werden.
4140 Stahl. Mechanische Eigenschaften
- Streckgrenze (MPa): 655
- Schermodul (GPa): 80
- Bruchdehnung (%): 19
- Härte (Brinell): 197
- Dichte (g cm-3): 7.87
Stahl 4140 PH
Stahl 4140 PH ist eine vorgehärtete Version des Standardstahls 4140 mit hervorragenden mechanischen Festigkeits- und Härteeigenschaften. Durch die Vorhärtung entfällt die Notwendigkeit einer Wärmebehandlung nach der CNC-Bearbeitung. Stahl 4140 PH ist ideal, wenn eine Wärmebehandlung zu unzulässigen Verformungen des fertigen Teils führen würde. Zu den typischen Anwendungen gehören Wellen, Dorne und Matrizen.
Mechanische Eigenschaften von 4140 PH-Stahl
- Zugfestigkeit: 1241
- Schermodul (GPa):80
- Bruchdehnung (%):14
- Härte (Brinell): 429
- Dichte (g/cm^3):7.8
4130-Handle
Im Vergleich zu anderen Stählen enthält 4130-Stahl mehr Legierungselemente, darunter Eisen, Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Molybdän, Phosphor, Silizium und Schwefel. Diese Legierungselemente bestimmen die Zähigkeit, CNC-Bearbeitbarkeit und thermische Verträglichkeit von 4130-Stahl. Aufgrund seiner Fähigkeit, hohen Belastungen standzuhalten, wird 4130-Stahl häufig in verschiedenen Bauindustrien verwendet. Darüber hinaus wird 4130-Stahl auch in Flugzeugtriebwerkshalterungen verwendet. Wer schnell baut, bevorzugt häufig 4130-Stahl gegenüber Stahl in Luft- und Raumfahrtqualität, weil er kostengünstiger und genauso effektiv ist.
Obwohl 4130-Stahl leicht wärmebehandelt werden kann, ist er nicht leicht zu schweißen.
Mechanische Eigenschaften des Stahls 4130
- Streckgrenze (MPa): 460
- Schermodul (GPa): 80
- Bruchdehnung (%): 20
- Härte (Brinell): 217
- Dichte (g cm-3): 7.87
1018-Handle
1018-Stahl gilt im Allgemeinen als kohlenstoffarmer Stahl und seine Legierungselemente umfassen Eisen, Kohlenstoff, Mangan, Phosphor und Schwefel. Der größte Vorteil des CNC-Bearbeitungsstahls 1018 ist seine hohe Schweißbarkeit, was ihn zur Standardwahl für das Aufkohlen von CNC-Stahlteilen macht. Beachten Sie jedoch, dass das Schweißen erst nach dem Aufkohlen empfohlen wird. 1018-Stahl ist nicht nur sehr leicht zu schweißen, sondern auch hervorragend bearbeitbar. Dies ist die Grundlage für den Einsatz in CNC-Präzisionsbearbeitungsprozessen wie dem CNC-Drehen und CNC-Fräsen von Stahl. Im Allgemeinen wird 1018-Stahl häufig für Zugstangen, Dorne, Wellen und viele andere Formkomponenten verwendet.
Der Hauptnachteil von 1018-Stahl besteht darin, dass er mit vielen Endbearbeitungsverfahren nicht kompatibel und relativ teuer ist.
Mechanische Eigenschaften des Stahls 1018
- Streckgrenze (MPa): 310
- Schermodul (GPa): 78
- Bruchdehnung (%): 15
- Härte (Brinell): 131
- Dichte (g cm-3): 7.87
1045-Handle
1045-Stahl ist ein Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, dessen Legierungselemente Eisen, Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Schwefel oder Phosphor sind. 1045-Stahl ist eine der vielseitigsten Stahlsorten, die von Schnellherstellern für die Bearbeitung von CNC-Stahlteilen verwendet wird. 1045-Stahl ist stark und zäh und rechtfertigt seinen Einsatz in vielen CNC-Stahlbearbeitungsprojekten, bei denen Wasserbeständigkeit von entscheidender Bedeutung ist. Darüber hinaus ist 1045-Stahl bearbeitbar und schweißbar – beides wichtige Aspekte für Hersteller bei der Bearbeitung von Stahl. Zu den Anwendungen für 1045-Stahl gehören Bolzen, Zahnräder, Wellen und Bolzen. Obwohl 1045-Stahl relativ stark ist, wird er aufgrund seiner nur mäßigen Zugfestigkeit und Härtbarkeit nicht für sehr starke Anwendungen empfohlen.
Mechanische Eigenschaften des Stahls 1045
- Streckgrenze (MPa): 450
- Schermodul (GPa): 60
- Bruchdehnung (%): 12
- Härte (Brinell): 170
- Dichte (g cm-3): 7.87
1215-Handle
Die Legierungselemente von 1215-Stahl enthalten Eisen, Kohlenstoff, Mangan, Phosphor und Schwefel. Aufgrund seines relativ hohen Schwefelgehalts gilt 1215-Stahl als leicht CNC-schneidbarer Stahl. 1215-Stahl bildet bei der CNC-Bearbeitung kleine Späne, was höhere Bearbeitungsgeschwindigkeiten ermöglicht und ein Verheddern in der Maschine verhindert. Allerdings ist 1215-Stahl nicht sehr gut schweißbar. Aufgrund seines relativ geringen Kohlenstoffgehalts ist er außerdem nicht so fest wie andere Stahlsorten. In der Industrie eignet sich 1215-Stahl zur Herstellung von Bolzen, Stiften, Schrauben, Kupplungen und Schlaucharmaturen.
Mechanische Eigenschaften des Stahls 1215
- Streckgrenze (MPa): 415
- Schermodul (GPa): 80
- Bruchdehnung (%): 10
- Härte (Brinell): 167
- Dichte (g cm-3): 7.87
A36 Stahl
A36-Stahl ist günstig und leicht zu schweißen, daher ist er ein weit verbreiteter Weichstahl. A36-Stahl wird üblicherweise zur Herstellung von Teilen verwendet, die zur strukturellen Unterstützung verwendet werden.
Eigenschaften von A36-Stahl
- Zugfestigkeit: 250
- Schermodul (GPa):79.3
- Bruchdehnung (%):20
- Härte (Brinell): 119
- Dichte (g/cm^3):7.85
A2 Werkzeugstahl
A2-Werkzeugstahl ist ein lufthärtender Kaltarbeitsstahl mit guter Verschleißfestigkeit und minimaler Verformung während der Wärmebehandlung oder Härtung. Im Vergleich zu anderen Arten von Werkzeugstählen lassen sich A2-Stähle relativ einfach CNC-bearbeiten. A2-Werkzeugstahl ist eine der am häufigsten verwendeten Stahlsorten für die Herstellung von Werkzeugen wie Stempeln, Besäum- und Formmatrizen, Schermessern und Matrizen.
Mechanische Eigenschaften von A2-Werkzeugstahl
- Zugfestigkeit: 415
- Schermodul (GPa):78
- Bruchdehnung (%):21
- Härte: 57-62 HRC
- Dichte (g/cm^3):7.86
O1 Werkzeugstahl
O1-Stahl ist ein ölgehärteter Kaltarbeitsstahl. Es zeichnet sich durch eine hohe Abriebfestigkeit und die Fähigkeit aus, scharfe Kanten zu behalten. O1-Werkzeugstähle werden häufig bei der Herstellung von Stanz-, Schneid- und Prägewerkzeugen sowie Klingen und anderen Schneidwerkzeugen verwendet.
Mechanische Eigenschaften von O1-Werkzeugstahl
- Zugfestigkeit: 400
- Schermodul (GPa):77
- Bruchdehnung (%):20
- Härte: 63-65 HRC
- Dichte (g/cm^3):7.83
Vorteile und Herausforderungen der CNC-Bearbeitung von Stahlteilen
Die CNC-Bearbeitung von Stahlteilen erfordert viel Erfahrung und Können, um jedes Mal zuverlässige Ergebnisse zu erzielen. Die Vorteile der Verwendung von Stahlteilen überwiegen häufig die Herausforderungen der CNC-Bearbeitung.
Vorteile der CNC-Bearbeitung von Stahl
Die meisten CNC-bearbeiteten Stahlteile sind heutzutage gut bearbeitbar, das heißt, sie können leicht geschnitten oder geformt werden, um gute Ergebnisse zu erzielen. Faktoren wie Härte, Energie und Scherspannung können die Bearbeitbarkeit der CNC-Bearbeitung von Stahl beeinflussen. Ein weiterer Vorteil der CNC-Bearbeitung von Maschinenteilen aus Stahl besteht darin, dass die Produkte eine hohe Korrosions- und Verschleißbeständigkeit aufweisen. Darüber hinaus sind CNC-bearbeitete Stahlteile häufig mit vielen Oberflächenveredelungen kompatibel.
Herausforderungen bei der CNC-Bearbeitung von Stahl
Trotz der vielen Vorteile von Stahlteilen gibt es bei der CNC-Bearbeitung von Stahlteilen immer noch einige Herausforderungen. Zum einen lassen sich nicht alle Stahlteile einfach CNC-bearbeiten. Daher kann es schwierig sein, bestimmte Stahlsorten für CNC-Projekte mit komplexen Geometrien zu verwenden. Darüber hinaus weisen verschiedene Stahlsorten unterschiedliche Hitzeempfindlichkeiten auf. Einige Stahlsorten eignen sich nicht für CNC-Stahlteile, die großer Hitze ausgesetzt sind, da sie schmelzen und sich verformen können.
Stahlbehandlung
Einige der nützlichsten Eigenschaften von Stahl ergeben sich aus der zusätzlichen Handhabung und Bearbeitung. Diese Methoden können vor der CNC-Bearbeitung durchgeführt werden, um die Eigenschaften zu ändern und die Bearbeitung des Stahls zu erleichtern. Bedenken Sie, dass das Härten des Materials vor der CNC-Bearbeitung die Bearbeitungszeiten verlängert und die Wahrscheinlichkeit eines Werkzeugverschleißes erhöht. Stahl kann auch nach der CNC-Bearbeitung behandelt werden, um die Festigkeit oder Härte des Endprodukts zu erhöhen. Dennoch ist es wichtig, im Voraus über alle geplanten Behandlungen nachzudenken, die Sie anwenden müssen, um die erforderlichen Eigenschaften für die Behandlung von Stahlteilen zu erreichen.
Wärmebehandlung
Unter Wärmebehandlung versteht man verschiedene Prozesse, bei denen die Temperatur von Stahl kontrolliert wird, um seine Materialeigenschaften zu verändern. Ein Beispiel ist das Glühen, das verwendet wird, um die Härte von Stahl zu verringern und die Duktilität zu erhöhen, wodurch der Stahl leichter CNC-bearbeitet werden kann. Durch den Glühprozess wird der Stahl langsam auf die gewünschte Temperatur erhitzt und dort für eine gewisse Zeit gehalten. Die erforderliche Zeit und Temperatur hängen von der jeweiligen Stahllegierung ab und nehmen mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt ab. Abschließend wird das Metall in einem Ofen langsam abgekühlt oder mit einer Isolierung umgeben.
Normalisierende Wärmebehandlung Entlastet innere Spannungen im Stahl und behält gleichzeitig eine höhere Festigkeit und Härte als geglühter Stahl bei. Beim Normalisieren wird der Stahl auf eine hohe Temperatur erhitzt und anschließend an der Luft abgekühlt, um eine höhere Härte zu erreichen.
Härtender Stahl ist ein weiterer Wärmebehandlungsprozess, der den Stahl härtet und auch die Festigkeit erhöht, das Material aber auch spröder macht. Der Härteprozess umfasst das langsame Erhitzen des Stahls, das Einweichen bei hohen Temperaturen und das anschließende schnelle Abkühlen durch Eintauchen in eine Flüssigkeit wie Wasser, Öl oder eine Salzlösung.
Wärmebehandlung zum Anlassen Verfahren, um die Sprödigkeit von gehärtetem Stahl etwas zu mildern. Das Anlassen von Stahl ist nahezu identisch mit dem Normalisieren: langsames Erhitzen auf eine ausgewählte Temperatur und anschließende Luftkühlung des Stahls. Der Unterschied besteht darin, dass die Anlasstemperatur niedriger ist als bei anderen Verfahren, was die Sprödigkeit und Härte des gehärteten Stahls verringert.
Ausscheidungshärtung
Ausscheidungshärtung erhöht die Streckgrenze von Stahl. Einige Edelstahlsorten enthalten möglicherweise PH in ihrer Bezeichnung, was bedeutet, dass sie ausscheidungshärtende Eigenschaften haben. Der Hauptunterschied zwischen ausscheidungshärtenden Stählen besteht darin, dass sie zusätzliche Elemente enthalten: Kupfer, Aluminium, Phosphor oder Titan usw. Um die ausscheidungshärtenden Eigenschaften zu aktivieren, wird der Stahl in seine endgültige Form gebracht und anschließend einem Aushärtungsprozess unterzogen. Durch den Aushärtungsprozess wird das Material über einen längeren Zeitraum erhitzt, wodurch die hinzugefügten Elemente ausfallen und feste Partikel unterschiedlicher Größe bilden, was die Festigkeit des Materials erhöht.
17-4PH (auch bekannt als 630-Stahl) ist ein gängiges Beispiel für ausscheidungshärtenden Edelstahl. Die Legierung enthält 17 % Chrom, 4 % Nickel und 4 % Kupfer, um die Ausscheidungshärtung zu unterstützen. Aufgrund erhöhter Härte, Festigkeit und hoher Korrosionsbeständigkeit.
Kaltes Arbeiten
Die Eigenschaften von Stahl können auch ohne große Hitzeeinwirkung verändert werden. Beispielsweise werden kaltverformte Stähle durch Kaltverfestigung stärker gemacht. Kaltverfestigung entsteht, wenn Metalle einer plastischen Verformung unterliegen. Dies kann gezielt durch Hämmern, Walzen oder Ziehen des Metalls erfolgen. Auch bei der Bearbeitung kann es unbeabsichtigt zu einer Kaltverfestigung kommen, wenn das Schneidwerkzeug oder Werkstück zu heiß wird. Kaltumformung verbessert auch die CNC-Bearbeitbarkeit des Stahls. Weichstahl eignet sich sehr gut für die Kaltumformung.
Oberflächenveredelungsoptionen für die CNC-Bearbeitung von Stahlteilen
Unter Oberflächenbehandlung versteht man den Oberflächenbehandlungsprozess von Stahlteilen nach der CNC-Bearbeitung und dient der Verbesserung der Funktion und Ästhetik von Stahlteilen. Für Stahlteile gelten die folgenden gängigen Oberflächenbehandlungen.
Vernickelung: Kohlenstoffstahlteile können gleichmäßig mit Nickel beschichtet werden, um ihre Korrosions- und Verschleißfestigkeit zu verbessern. Bei diesem Verfahren wird eine 0.1 mm dicke Nickelschicht auf der Oberfläche des Teils abgeschieden.
Pulverbeschichtung: Pulverbeschichtung sorgt für ein starkes Oberflächenfinish und ist typischerweise zwischen 0.006″ (0.1524 mm) und 0.012″ (0.3048 mm) dick. Da Stahlteile anfällig für Rost sind, kann eine Pulverbeschichtung den Rost verzögern.
Aufkohlen: Einige Stähle können durch Aufkohlen erheblich verbessert werden. Dabei wird zusätzlicher Kohlenstoff in die Oberfläche injiziert, wodurch die Härte und Verschleißfestigkeit von Stahlteilen erhöht wird.
Mahlen:Präzisionsschleifen sorgt dafür, dass Stahlteile eine glattere Oberfläche erhalten und Unregelmäßigkeiten beseitigt werden. Speedmaker nutzen dazu Schleifscheiben.
AN-Prototypes CNC-Bearbeitungsstahldienstleistungen
CNC-Stahlteile sind heutzutage in vielen Branchen weit verbreitet. Vor der CNC-Bearbeitung eines Stahls muss ein schneller Hersteller die beste Stahlsorte ermitteln. Dabei werden verschiedene Stahlsorteneigenschaften anhand der Anforderungen des CNC-Projekts bewertet. Unter Berücksichtigung aller Faktoren sind qualitativ hochwertige CNC-Bearbeitungsdienstleistungen von größter Bedeutung.
Bei AN-Prototype verfügen wir über engagierte CNC-Bearbeitungsspezialisten für Stahl, die alle Ihre CNC-Bearbeitungsdienstleistungen für Stahl abwickeln können. Wir können die Präzision, Qualität und Wirtschaftlichkeit Ihrer Projektkomponenten garantieren. Konkret beschäftigen wir uns mit dem CNC-Fräsen, Drehen, Schleifen, Erodieren und Drahterodieren von Stahl. Laden Sie jetzt Ihre CAD-Datei hoch, um individuellen Support zu erhalten und innerhalb von 12 Stunden eine Rückmeldung zu erhalten.