Dit artikel bevat alles wat u moet weten CNC-bewerking staal en diverse overwegingen voor het verkrijgen van de beste resultaten. Staal is tegenwoordig een van de meest gebruikte metalen ter wereld. Staal is een ijzerlegering waarbij toevoegingen van koolstof en andere elementen de specifieke legering van het staal en zijn eigenschappen bepalen. Het koolstofgehalte is ongeveer 1% -2% en andere legeringselementen omvatten mangaan, silicium, fosfor, zwavel en zuurstof. Koolstof verhoogt bijvoorbeeld de hardheid en sterkte van staal; mangaan is meestal aanwezig om de brosheid van staal te verminderen en de sterkte ervan te vergroten.
Staal en aluminium zijn vaak de voorkeursmaterialen voor veel toepassingen in industrieën zoals de automobielsector, de ruimtevaart en de robotica, die hoogwaardige, duurzame onderdelen vereisen. Staal en aluminium hebben echter totaal verschillende fysieke eigenschappen en kosten, dus het is belangrijk om te bepalen welk materiaal beter is voor op maat gemaakte onderdelen. Een van deze bepalende factoren is vaak de fabricagemethode, en het keuzeproces voor op maat gemaakte metalen onderdelen is meestal CNC-bewerking. Bij het CNC-bewerking van metalen onderdelen zijn er een paar belangrijke redenen waarom staal een geschiktere materiaalkeuze kan zijn dan aluminium. Hoewel aluminium erg licht is, is staal sterker. Bovendien kan aluminium duurder zijn dan staal. Staal is gemakkelijk te bewerken en te lassen, waardoor een goede balans ontstaat tussen kosten en functionaliteit. Staal is echter niet zonder nadelen. Staal oxideert na verloop van tijd en vereist oppervlaktebehandelingen ter bescherming. Daarom is het belangrijk om tijdens het materiaalselectieproces de verschillende staalsoorten en hun respectieve voordelen en beperkingen zorgvuldig te evalueren. Het Rapid Manufacturing-team moet kennis hebben van elk staal om de beste staalsoort te kiezen voor het CNC-project van de klant.
CNC-bewerking van staalsoorten
Zoals u wellicht al weet, is het CNC-bewerkingen van stalen onderdelen een zeer veelzijdige methode. U vraagt zich misschien echter af welke staalsoort het beste is voor uw project en hoe u kunt bepalen of u de juiste heeft gekozen. De eigenschappen van CNC-gefreesde stalen onderdelen waarmee u rekening moet houden, samen met onze top 10 staalsoorten voor CNC-bewerking, om een uitstekende keuze te bieden voor uw volgende CNC-project voor de beste resultaten. AN-Prototype vat de eigenschappen van diverse staalmaterialen samen op basis van jarenlange ervaring in het CNC-verspanen van staal.
4140 staal
4140-staal is een laaggelegeerd staal dat een laag gehalte aan chroom, molybdeen en mangaan bevat. Deze legeringselementen verhogen de sterkte, taaiheid en taaiheid van de staalsoort. Bovendien maakt het toegevoegde chroomgehalte 4140 staal beter bestand tegen corrosie. Daarom wordt 4140-staal in veel industrieën gebruikt vanwege de goede bewerkbaarheid en slijtvastheid. 4140-staal is echter niet het gemakkelijkst te lassen en vereist mogelijk voor- en naverwarmingsbehandelingen. 4140-staal wordt vaak aangetroffen in CNC-stalen onderdelen die worden gebruikt in koppelingen, spindels, bouten, moeren en auto-onderdelen.
4140 staal Mechanische eigenschappen
- Treksterkte (MPa): 655
- Afschuifmodulus (GPa): 80
- Rek bij breuk (%): 19
- Hardheid (Brinell): 197
- Dichtheid (g cm-3): 7.87
Staal 4140PH
Staal 4140 PH is een voorgeharde versie van standaard 4140 staal met uitstekende mechanische sterkte- en hardheidseigenschappen. Door de voorharding is er geen warmtebehandeling nodig na CNC-bewerking. Staal 4140 PH is ideaal als warmtebehandeling onaanvaardbare vervorming van het afgewerkte onderdeel zou veroorzaken. Typische toepassingen zijn onder meer assen, doornen en matrijzen.
4140 PH Staal Mechanische eigenschappen
- Treksterkte: 1241
- Afschuifmodulus (GPa): 80
- Rek bij breuk (%): 14
- Hardheid (Brinell): 429
- Dichtheid (g/cm^3):7.8
4130 staal
Vergeleken met andere staalsoorten heeft 4130 staal meer legeringselementen, waaronder ijzer, koolstof, chroom, mangaan, molybdeen, fosfor, silicium en zwavel. Deze legeringselementen bepalen de taaiheid, CNC-bewerkbaarheid en thermische compatibiliteit van 4130-staal. Vanwege het vermogen om hoge spanningen te weerstaan, wordt 4130-staal vaak gebruikt in verschillende bouwsectoren. Daarnaast wordt 4130 staal ook gebruikt in vliegtuigmotorbeugels. Snelle bouwers geven vaak de voorkeur aan 4130-staal boven staal van ruimtevaartkwaliteit, omdat dit goedkoper en net zo effectief is.
Hoewel het gemakkelijk met warmte te behandelen is, is 4130-staal niet gemakkelijk te lassen.
4130 staal mechanische eigenschappen
- Treksterkte (MPa): 460
- Afschuifmodulus (GPa): 80
- Rek bij breuk (%): 20
- Hardheid (Brinell): 217
- Dichtheid (g cm-3): 7.87
1018 staal
1018-staal wordt over het algemeen beschouwd als staal met een laag koolstofgehalte en de legeringselementen omvatten ijzer, koolstof, mangaan, fosfor en zwavel. Het grootste voordeel van CNC-bewerking van 1018-staal is de hoge lasbaarheid, waardoor het de standaardkeuze is voor het carbureren van CNC-stalen onderdelen. Houd er echter rekening mee dat lassen alleen wordt aanbevolen na het carbureren. Naast dat het zeer gemakkelijk te lassen is, heeft 1018 staal ook een uitstekende bewerkbaarheid. Dit is de basis voor het gebruik ervan in CNC-precisiebewerkingsprocessen zoals CNC-draaien van staal en CNC-frezen. Over het algemeen wordt 1018-staal vaak toegepast op trekstangen, doornen, assen en vele andere matrijscomponenten.
Het belangrijkste nadeel van 1018-staal is dat het incompatibel is met veel afwerkingsprocessen en relatief duur is.
1018 staal mechanische eigenschappen
- Treksterkte (MPa): 310
- Afschuifmodulus (GPa): 78
- Rek bij breuk (%): 15
- Hardheid (Brinell): 131
- Dichtheid (g cm-3): 7.87
1045 staal
1045 staal is een medium koolstofstaal waarvan de legeringselementen ijzer, koolstof, silicium, mangaan, zwavel of fosfor zijn. 1045-staal is een van de meest veelzijdige staalsoorten die door snelle fabrikanten worden gebruikt voor het bewerken van CNC-staalonderdelen. 1045-staal is sterk en taai, wat het gebruik ervan rechtvaardigt in veel CNC-staalbewerkingsprojecten waarbij waterbestendigheid van cruciaal belang is. Bovendien is 1045-staal machinaal en lasbaar, beide belangrijke overwegingen voor fabrikanten bij het bewerken van staal. Toepassingen voor 1045 staal omvatten bouten, tandwielen, assen en tapeinden. Hoewel 1045 staal relatief sterk is, wordt het niet aanbevolen voor zeer sterke toepassingen vanwege de slechts matige treksterkte en hardbaarheid.
1045 staal mechanische eigenschappen
- Treksterkte (MPa): 450
- Afschuifmodulus (GPa): 60
- Rek bij breuk (%): 12
- Hardheid (Brinell): 170
- Dichtheid (g cm-3): 7.87
1215 staal
De legeringselementen van 1215 staal bevatten ijzer, koolstof, mangaan, fosfor en zwavel. Vanwege het relatief hoge zwavelgehalte wordt 1215-staal beschouwd als een gemakkelijk CNC-snijstaal. 1215-staal vormt kleine spanen tijdens de CNC-bewerking, waardoor hogere bewerkingssnelheden mogelijk zijn en verwarring in de machine wordt vermeden. 1215 staal is echter niet erg lasbaar. Bovendien is het vanwege het relatief lage koolstofgehalte niet zo sterk als andere staalsoorten. In de industrie is 1215 staal geschikt voor de vervaardiging van tapeinden, pennen, schroeven, koppelingen en slangkoppelingen.
1215 staal mechanische eigenschappen
- Treksterkte (MPa): 415
- Afschuifmodulus (GPa): 80
- Rek bij breuk (%): 10
- Hardheid (Brinell): 167
- Dichtheid (g cm-3): 7.87
A36 staal
A36-staal is goedkoop en gemakkelijk te lassen, dus het is een veel voorkomend zacht staal. A36-staal wordt vaak gebruikt voor de vervaardiging van onderdelen die op structurele ondersteuning worden aangebracht.
A36 staaleigenschappen
- Treksterkte: 250
- Afschuifmodulus (GPa): 79.3
- Rek bij breuk (%): 20
- Hardheid (Brinell): 119
- Dichtheid (g/cm^3):7.85
Gereedschapsstaal A2
A2 gereedschapsstaal is een luchthardend koudwerkstaal met goede slijtvastheid en minimale vervorming tijdens warmtebehandeling of harden. Vergeleken met andere soorten gereedschapsstaal zijn A2-staalsoorten relatief eenvoudig te CNC-bewerken. A2-gereedschapsstaal is een van de meest gebruikte staalsoorten voor het maken van gereedschappen zoals ponsen, trim- en vormmatrijzen, knipmessen en matrijzen.
A2 gereedschapsstaal mechanische eigenschappen
- Treksterkte: 415
- Afschuifmodulus (GPa): 78
- Rek bij breuk (%): 21
- Hardheid: 57-62 HRC
- Dichtheid (g/cm^3):7.86
O1 gereedschapsstaal
O1 staal is een oliegehard koud bewerkt staal. Het wordt gekenmerkt door een sterke slijtvastheid en het vermogen om scherpe randen vast te houden. O1-gereedschapsstaal wordt vaak gebruikt bij de vervaardiging van pons-, snij- en stempelgereedschappen, evenals messen en ander snijgereedschap.
O1 gereedschapsstaal mechanische eigenschappen
- Treksterkte: 400
- Afschuifmodulus (GPa): 77
- Rek bij breuk (%): 20
- Hardheid: 63-65 HRC
- Dichtheid (g/cm^3):7.83
Voordelen en uitdagingen van CNC-bewerking van stalen onderdelen
Het CNC-bewerkingen van stalen onderdelen vereist veel ervaring en vaardigheid om keer op keer betrouwbare resultaten te bereiken. De voordelen van het gebruik van stalen onderdelen wegen vaak zwaarder dan de uitdagingen van CNC-bewerking.
Voordelen van CNC-bewerking van staal
De meeste CNC-gefreesde stalen onderdelen zijn tegenwoordig goed bewerkbaar, dat wil zeggen dat ze gemakkelijk kunnen worden gesneden of gevormd om goede resultaten te geven. Factoren zoals hardheid, energie en schuifspanning kunnen de bewerkbaarheid van CNC-bewerking van staal beïnvloeden. Een ander voordeel van CNC-machineonderdelen uit staal is dat de producten zeer goed bestand zijn tegen corrosie en slijtage. Bovendien zijn CNC-bewerkingsonderdelen van staal vaak compatibel met veel oppervlakteafwerkingen.
Uitdagingen van CNC-bewerking van staal
Ondanks de vele voordelen van stalen onderdelen, zijn er nog steeds enkele uitdagingen bij het CNC-bewerkingen van stalen onderdelen. Ten eerste zijn niet alle stalen onderdelen eenvoudig te CNC-bewerken. Dit betekent daarom dat het moeilijk kan zijn om bepaalde staalsoorten te gebruiken voor CNC-projecten met complexe geometrieën. Bovendien hebben verschillende staalsoorten verschillende hittegevoeligheden. Sommige staalsoorten zijn niet geschikt voor CNC-stalen onderdelen die aan veel hitte worden blootgesteld, omdat ze kunnen smelten en vervormen.
Staalbehandeling
Enkele van de nuttigste eigenschappen van staal komen voort uit extra behandeling en machinale bewerking. Deze methoden kunnen voorafgaand aan de CNC-bewerking worden uitgevoerd om de eigenschappen te veranderen en het staal gemakkelijker te bewerken te maken. Houd er rekening mee dat het uitharden van het materiaal voorafgaand aan de CNC-bewerking de bewerkingstijden verlengt en de kans op gereedschapsslijtage vergroot. Staal kan ook na CNC-bewerking worden behandeld om de sterkte of hardheid van het eindproduct te vergroten. Dat gezegd hebbende, is het belangrijk om van tevoren na te denken over eventuele geplande behandelingen die u moet toepassen om de noodzakelijke eigenschappen voor de behandeling van stalen onderdelen te bereiken.
Hittebehandeling
Warmtebehandeling verwijst naar verschillende processen waarbij de temperatuur van staal wordt geregeld om de materiaaleigenschappen ervan te veranderen. Een voorbeeld is gloeien, dat wordt gebruikt om de hardheid van staal te verminderen en de ductiliteit te vergroten, waardoor het staal gemakkelijker te CNC-bewerken wordt. Het gloeiproces verwarmt het staal langzaam tot de gewenste temperatuur en houdt het daar een tijdje vast. De benodigde tijd en temperatuur zijn afhankelijk van de specifieke staallegering en nemen af naarmate het koolstofgehalte toeneemt. Tenslotte wordt het metaal langzaam afgekoeld in een oven of omgeven door isolatie.
Normaliserende warmtebehandeling verlicht de interne spanning in staal met behoud van een hogere sterkte en hardheid dan gegloeid staal. Tijdens het normaliseren wordt het staal tot een hoge temperatuur verwarmd en vervolgens met lucht gekoeld om een hogere hardheid te bereiken.
Verhardend staal is een ander warmtebehandelingsproces dat het staal verhardt en ook de sterkte vergroot, maar het materiaal ook brozer maakt. Het hardingsproces omvat het langzaam verwarmen van het staal, het laten weken bij hoge temperaturen en het vervolgens snel afkoelen door het onder te dompelen in een vloeistof zoals water, olie of een pekeloplossing.
Temperen warmtebehandeling proces om een deel van de brosheid veroorzaakt door gehard staal te verminderen. Temperen van staal is vrijwel identiek aan normaliseren: langzaam verwarmen tot een geselecteerde temperatuur en vervolgens het staal luchtkoelen. Het verschil is dat de ontlaattemperatuur lager is dan bij andere processen, waardoor de brosheid en hardheid van het getemperde staal afneemt.
Neerslagverharding
Neerslag verharding verhoogt de vloeigrens van staal. Sommige soorten roestvrij staal kunnen PH in hun aanduiding bevatten, wat betekent dat ze precipitatiehardende eigenschappen hebben. Het belangrijkste verschil tussen precipitatiehardende staalsoorten is dat ze extra elementen bevatten: koper, aluminium, fosfor of titanium, enz. Om de precipitatiehardende eigenschappen te activeren, wordt het staal in zijn uiteindelijke vorm gevormd en ondergaat het vervolgens een verouderingsproces. Het verouderingsproces verwarmt het materiaal gedurende een langere periode, waardoor de toegevoegde elementen neerslaan en vaste deeltjes van verschillende groottes vormen, wat de sterkte van het materiaal vergroot.
17-4PH (ook bekend als 630 staal) is een bekend voorbeeld van een precipitatiehardend roestvrij staal. De legering bevat 17% chroom, 4% nikkel en 4% koper om te helpen bij het harden door neerslag. Vanwege verhoogde hardheid, sterkte en hoge corrosieweerstand.
Koud werken
De eigenschappen van staal kunnen ook worden veranderd zonder grote hoeveelheden warmte toe te passen. Koud bewerkt staal wordt bijvoorbeeld sterker gemaakt door een proces van harden. Arbeidsharding treedt op wanneer metalen plastische vervorming ondergaan. Dit kan opzettelijk worden gedaan door het metaal te hameren, rollen of trekken. Tijdens de bewerking kan ook onbedoeld verharding optreden als het snijgereedschap of het werkstuk te heet wordt. Koud bewerken verbetert ook de CNC-bewerkbaarheid van het staal. Zacht staal is zeer geschikt voor koudvervormen.
Opties voor oppervlakteafwerking voor CNC-bewerking van stalen onderdelen
Oppervlaktebehandeling is het oppervlaktebehandelingsproces van stalen onderdelen na CNC-bewerking en heeft tot doel de functie en esthetiek van stalen onderdelen te verbeteren. Voor stalen onderdelen zijn de volgende gebruikelijke oppervlaktebehandelingen van toepassing.
vernikkelen: Onderdelen van koolstofstaal kunnen gelijkmatig worden bekleed met nikkel om hun corrosie- en slijtvastheid te verbeteren. Bij dit proces wordt een nikkellaag van 0.1 mm dik op het oppervlak van het onderdeel aangebracht.
Laagje poeder: Poedercoating zorgt voor een sterke oppervlakteafwerking en is doorgaans tussen 0.006″ (0.1524 mm) en 0.012″ (0.3048 mm) dik. Omdat stalen onderdelen gevoelig zijn voor roest, kan poedercoating de roest vertragen.
Carbureren: Sommige staalsoorten kunnen aanzienlijk worden verbeterd door te carboneren, wat het injecteren van extra koolstof in het oppervlak is, waardoor de hardheid en slijtvastheid van stalen onderdelen toeneemt.
slijpen:Precisieslijpen zorgt ervoor dat stalen onderdelen een gladder oppervlak krijgen en onregelmatigheden elimineren. Snelheidmakers gebruiken hiervoor slijpschijven.
AN-Prototype's CNC-bewerkingsstaaldiensten
CNC-stalen onderdelen zijn tegenwoordig in veel industrieën gebruikelijk. Voordat een staal CNC wordt bewerkt, moet een snelle fabrikant de beste staalsoort bepalen. Dit omvat het evalueren van verschillende eigenschappen van staalsoorten aan de hand van de behoeften van het CNC-project. Wanneer alle factoren in aanmerking worden genomen, zijn hoogwaardige CNC-bewerkingsdiensten van het grootste belang.
Bij AN-Prototype hebben we toegewijde CNC-bewerkingsstaalspecialisten die al uw CNC-bewerkingsdiensten voor staal kunnen verzorgen. Wij kunnen de precisie, kwaliteit en zuinigheid van uw projectcomponenten garanderen. Concreet houden wij ons bezig met CNC-staalfrezen, draaien, slijpen, EDM en draadvonken. Upload nu uw CAD-bestand voor één-op-één ondersteuning en hoor binnen 12 uur terug.