Ten artykuł zawiera wszystko, o czym musisz wiedzieć Obróbka CNC stali i różne względy, aby uzyskać najlepsze wyniki. Stal jest obecnie jednym z najpowszechniej stosowanych metali na świecie. Stal jest stopem żelaza, w którym dodatki węgla i innych pierwiastków determinują specyficzny stop stali i jego właściwości. Zawartość węgla wynosi około 1% -2%, a inne pierwiastki stopowe obejmują mangan, krzem, fosfor, siarkę i tlen. Na przykład węgiel zwiększa twardość i wytrzymałość stali; mangan jest zwykle obecny w celu zmniejszenia kruchości stali i zwiększenia jej wytrzymałości.
Stal i aluminium są często wybieranymi materiałami do wielu zastosowań w branżach takich jak motoryzacja, lotnictwo i robotyka, które wymagają wytrzymałych części o wysokiej wydajności. Jednak stal i aluminium mają zupełnie inne właściwości fizyczne i koszty, dlatego ważne jest określenie, który materiał jest lepszy w przypadku części niestandardowych. Jednym z tych decydujących czynników jest często metoda produkcji, a procesem wybieranym w przypadku niestandardowych części metalowych jest zwykle obróbka CNC. Istnieje kilka kluczowych powodów, dla których stal może być bardziej odpowiednim materiałem niż aluminium podczas obróbki CNC części metalowych. Chociaż aluminium jest bardzo lekkie, stal jest mocniejsza. Co więcej, aluminium może być droższe od stali. Stal jest łatwa w obróbce i spawaniu, co zapewnia dobrą równowagę pomiędzy kosztami i funkcjonalnością. Jednak stal nie jest pozbawiona wad. Stal z biegiem czasu utlenia się i wymaga obróbki powierzchni w celu ochrony. Dlatego ważne jest, aby podczas procesu wyboru materiału dokładnie ocenić różne stale oraz ich zalety i ograniczenia. Zespół Rapid Manufacturing powinien posiadać wiedzę na temat każdej stali, aby wybrać najlepszy rodzaj stali dla projektu CNC klienta.
Rodzaje stali do obróbki CNC
Jak być może już wiesz, obróbka CNC części stalowych jest metodą bardzo wszechstronną. Być może jednak zastanawiasz się, który rodzaj stali będzie najlepszy dla Twojego projektu i jak sprawdzić, czy wybrałeś właściwą. Właściwości części stalowych obrabianych CNC, które należy wziąć pod uwagę wraz z naszymi 10 najlepszymi rodzajami stali do obróbki CNC, aby zapewnić doskonały wybór dla następnego projektu CNC i uzyskać najlepsze wyniki. AN-Prototype podsumowuje charakterystykę różnych materiałów stalowych w oparciu o wieloletnie doświadczenie w obróbce stali CNC.
Stal 4140
Stal 4140 to stal niskostopowa zawierająca niski poziom chromu, molibdenu i manganu. Te pierwiastki stopowe zwiększają wytrzymałość, plastyczność i wiązkość gatunku stali. Dodatkowo dodana zawartość chromu sprawia, że stal 4140 jest bardziej odporna na korozję. Dlatego stal 4140 jest stosowana w wielu gałęziach przemysłu ze względu na dobrą skrawalność i odporność na zużycie. Jednak stal 4140 nie jest najłatwiejsza do spawania i może wymagać obróbki cieplnej przed i po. Stal 4140 jest często spotykana w częściach stalowych CNC stosowanych w sprzęgłach, wrzecionach, śrubach, nakrętkach i częściach samochodowych.
Stal 4140 Właściwości mechaniczne
- Granica plastyczności na rozciąganie (MPa): 655
- Moduł ścinania (GPa): 80
- Wydłużenie przy zerwaniu (%): 19
- Twardość (Brinell): 197
- Gęstość (g cm-3): 7.87
Stal 4140 PH
Stal 4140 PH to wstępnie hartowana wersja standardowej stali 4140 o doskonałej wytrzymałości mechanicznej i twardości. Jego wstępne hartowanie eliminuje potrzebę obróbki cieplnej po obróbce CNC. Stal 4140 PH jest idealna, jeśli obróbka cieplna spowodowałaby niedopuszczalne odkształcenie gotowej części. Typowe zastosowania obejmują wały, trzpienie i matryce.
Właściwości mechaniczne stali 4140 PH
- Wytrzymałość na rozciąganie: 1241
- Moduł ścinania (GPa): 80
- Wydłużenie przy zerwaniu (%): 14
- Twardość (Brinell): 429
- Gęstość (g/cm^3):7.8
Stal 4130
W porównaniu z innymi stalami, stal 4130 zawiera więcej pierwiastków stopowych, w tym żelaza, węgla, chromu, manganu, molibdenu, fosforu, krzemu i siarki. Te pierwiastki stopowe decydują o wytrzymałości, obrabialności CNC i kompatybilności termicznej stali 4130. Ze względu na swoją odporność na duże naprężenia, stal 4130 jest powszechnie stosowana w różnych gałęziach przemysłu budowlanego. Ponadto stal 4130 stosowana jest również we wspornikach silników lotniczych. Szybkie firmy budowlane często wolą stal 4130 od stali lotniczej, ponieważ jest tańsza i równie skuteczna.
Chociaż stal 4130 jest łatwa do obróbki cieplnej, nie jest łatwa do spawania.
Właściwości mechaniczne stali 4130
- Granica plastyczności na rozciąganie (MPa): 460
- Moduł ścinania (GPa): 80
- Wydłużenie przy zerwaniu (%): 20
- Twardość (Brinell): 217
- Gęstość (g cm-3): 7.87
Stal 1018
Stal 1018 jest ogólnie uważana za stal niskowęglową, a jej pierwiastki stopowe obejmują żelazo, węgiel, mangan, fosfor i siarkę. Największą zaletą obróbki CNC stali 1018 jest jej wysoka spawalność, co czyni ją domyślnym wyborem do nawęglania części stalowych CNC. Należy jednak pamiętać, że spawanie jest zalecane dopiero po nawęglaniu. Oprócz tego, że jest bardzo łatwa w spawaniu, stal 1018 charakteryzuje się również doskonałą obrabialnością. Stanowi to podstawę do jego zastosowania w procesach precyzyjnej obróbki CNC takich jak toczenie stali CNC i frezowanie CNC. Ogólnie rzecz biorąc, stal 1018 jest często stosowana na drążki kierownicze, trzpienie, wały i wiele innych elementów form.
Główną wadą stali 1018 jest to, że jest ona niekompatybilna z wieloma procesami wykończeniowymi i stosunkowo droga.
Właściwości mechaniczne stali 1018
- Granica plastyczności na rozciąganie (MPa): 310
- Moduł ścinania (GPa): 78
- Wydłużenie przy zerwaniu (%): 15
- Twardość (Brinell): 131
- Gęstość (g cm-3): 7.87
Stal 1045
Stal 1045 to stal średniowęglowa, której pierwiastkami stopowymi są żelazo, węgiel, krzem, mangan, siarka lub fosfor. Stal 1045 to jeden z najbardziej wszechstronnych gatunków stali używanych przez szybkich producentów do obróbki części stalowych CNC. Stal 1045 jest mocna i wytrzymała, co uzasadnia jej zastosowanie w wielu projektach obróbki stali CNC, gdzie krytyczna jest odporność na wodę. Ponadto stal 1045 nadaje się do obróbki mechanicznej i spawania, co jest ważnym czynnikiem dla producentów podczas obróbki stali. Zastosowania stali 1045 obejmują śruby, koła zębate, wały i kołki. Chociaż stal 1045 jest stosunkowo mocna, nie jest zalecana do bardzo mocnych zastosowań ze względu na jej jedynie umiarkowaną wytrzymałość na rozciąganie i hartowność.
Właściwości mechaniczne stali 1045
- Granica plastyczności na rozciąganie (MPa): 450
- Moduł ścinania (GPa): 60
- Wydłużenie przy zerwaniu (%): 12
- Twardość (Brinell): 170
- Gęstość (g cm-3): 7.87
Stal 1215
Pierwiastki stopowe stali 1215 zawierają żelazo, węgiel, mangan, fosfor i siarkę. Ze względu na stosunkowo wysoką zawartość siarki stal 1215 jest uważana za stal łatwą do cięcia CNC. Stal 1215 tworzy małe wióry podczas obróbki CNC, co pozwala na większą wydajność obróbki i pozwala uniknąć splątania w maszynie. Jednak stal 1215 nie jest zbyt spawalna. Ponadto ze względu na stosunkowo niską zawartość węgla nie jest tak wytrzymały jak inne gatunki stali. W przemyśle stal 1215 nadaje się do produkcji kołków, sworzni, śrub, złączy i złączek do węży.
Właściwości mechaniczne stali 1215
- Granica plastyczności na rozciąganie (MPa): 415
- Moduł ścinania (GPa): 80
- Wydłużenie przy zerwaniu (%): 10
- Twardość (Brinell): 167
- Gęstość (g cm-3): 7.87
Stal A36
Stal A36 jest tania i łatwa w spawaniu, dlatego jest bardzo popularną stalą miękką. Stal A36 jest powszechnie stosowana do produkcji części stosowanych do podpór konstrukcyjnych.
Właściwości stali A36
- Wytrzymałość na rozciąganie: 250
- Moduł ścinania (GPa): 79.3
- Wydłużenie przy zerwaniu (%): 20
- Twardość (Brinell): 119
- Gęstość (g/cm^3):7.85
Stal narzędziowa A2
Stal narzędziowa A2 jest hartowaną na powietrzu stalą do pracy na zimno, charakteryzującą się dobrą odpornością na zużycie i minimalnymi odkształceniami podczas obróbki cieplnej lub hartowania. W porównaniu do innych rodzajów stali narzędziowych, stale A2 są stosunkowo łatwe w obróbce CNC. Stal narzędziowa A2 to jeden z najczęściej stosowanych gatunków stali do produkcji narzędzi takich jak stemple, matryce do okrawania i formowania, ostrza i matryce do cięcia.
Właściwości mechaniczne stali narzędziowej A2
- Wytrzymałość na rozciąganie: 415
- Moduł ścinania (GPa): 78
- Wydłużenie przy zerwaniu (%): 21
- Twardość: 57-62 HRC
- Gęstość (g/cm^3):7.86
Stal narzędziowa O1
Stal O1 to stal hartowana w oleju, hartowana na zimno. Charakteryzuje się dużą odpornością na ścieranie oraz zdolnością do utrzymywania ostrych krawędzi. Stale narzędziowe O1 są powszechnie stosowane do produkcji narzędzi do wykrawania, cięcia i tłoczenia, a także ostrzy i innych narzędzi skrawających.
Właściwości mechaniczne stali narzędziowej O1
- Wytrzymałość na rozciąganie: 400
- Moduł ścinania (GPa): 77
- Wydłużenie przy zerwaniu (%): 20
- Twardość: 63-65 HRC
- Gęstość (g/cm^3):7.83
Zalety i wyzwania związane z obróbką CNC części stalowych
Obróbka CNC części stalowych wymaga dużego doświadczenia i umiejętności, aby za każdym razem osiągnąć niezawodne wyniki. Korzyści wynikające ze stosowania części stalowych często przewyższają wyzwania związane z obróbką CNC.
Zalety obróbki stali CNC
Większość dzisiejszych części stalowych obrabianych CNC można łatwo obrabiać, tj. można je łatwo ciąć lub formować, aby uzyskać dobre rezultaty. Czynniki takie jak twardość, energia i naprężenie ścinające mogą wpływać na skrawalność stali CNC. Kolejną zaletą części maszyn do obróbki CNC ze stali jest to, że produkty są wysoce odporne na korozję i zużycie. Ponadto części stalowe obrabiane CNC są często kompatybilne z wieloma wykończeniami powierzchni.
Wyzwania obróbki stali CNC
Pomimo wielu zalet części stalowych, obróbka CNC części stalowych nadal wiąże się z pewnymi wyzwaniami. Po pierwsze, nie wszystkie części stalowe można łatwo poddać obróbce CNC. Oznacza to zatem, że zastosowanie niektórych gatunków stali w projektach CNC o złożonej geometrii może być trudne. Ponadto różne gatunki stali mają różną wrażliwość na ciepło. Niektóre gatunki stali nie nadają się do części stalowych CNC, które są poddawane działaniu dużej ilości ciepła, ponieważ mogą się stopić i odkształcić.
Obróbka stali
Niektóre z najbardziej przydatnych właściwości stali wynikają z dodatkowej obróbki i obróbki. Metody te można wykonać przed obróbką CNC, aby zmienić właściwości i ułatwić obróbkę stali. Należy pamiętać, że utwardzanie materiału przed obróbką CNC wydłuża czas obróbki i zwiększa ryzyko zużycia narzędzia. Stal można również poddać obróbce po obróbce CNC w celu zwiększenia wytrzymałości lub twardości gotowego produktu. To powiedziawszy, ważne jest, aby z góry przemyśleć wszelkie planowane zabiegi, które należy zastosować, aby uzyskać właściwości niezbędne do obróbki części stalowych.
Obróbka cieplna
Obróbka cieplna odnosi się do kilku różnych procesów obejmujących kontrolowanie temperatury stali w celu zmiany jej właściwości materiałowych. Przykładem jest wyżarzanie, które stosuje się w celu zmniejszenia twardości stali i zwiększenia jej plastyczności, dzięki czemu stal staje się łatwiejsza w obróbce CNC. Proces wyżarzania powoli podgrzewa stal do żądanej temperatury i utrzymuje ją w niej przez pewien czas. Wymagany czas i temperatura zależą od konkretnego stopu stali i zmniejszają się wraz ze wzrostem zawartości węgla. Na koniec metal jest powoli schładzany w piecu lub otoczony izolacją.
Normalizująca obróbka cieplna łagodzi naprężenia wewnętrzne w stali, zachowując jednocześnie wyższą wytrzymałość i twardość niż stal wyżarzana. Podczas normalizowania stal jest podgrzewana do wysokiej temperatury, a następnie chłodzona powietrzem w celu uzyskania wyższej twardości.
Hartowanie stali to kolejny proces obróbki cieplnej, który utwardza stal, a także zwiększa jej wytrzymałość, ale także sprawia, że materiał jest bardziej kruchy. Proces hartowania polega na powolnym nagrzewaniu stali, moczeniu jej w wysokich temperaturach, a następnie szybkim chłodzeniu poprzez zanurzenie w cieczy takiej jak woda, olej lub roztwór solanki.
Odpuszczanie i obróbka cieplna proces mający na celu złagodzenie części kruchości wytwarzanej przez hartowaną stal. Odpuszczanie stali przebiega niemal identycznie jak normalizowanie: powolne nagrzewanie do wybranej temperatury, następnie chłodzenie powietrzem stali. Różnica polega na tym, że temperatura odpuszczania jest niższa niż w przypadku innych procesów, co zmniejsza kruchość i twardość hartowanej stali.
Utwardzanie wytrącające
Utwardzanie wytrącające zwiększa granicę plastyczności stali. Niektóre gatunki stali nierdzewnej mogą zawierać w swoim oznaczeniu PH, co oznacza, że mają właściwości utwardzania wydzieleniowego. Główna różnica między stalami utwardzanymi wydzieleniowo polega na tym, że zawierają one dodatkowe pierwiastki: miedź, aluminium, fosfor lub tytan itp. Aby aktywować właściwości utwardzania wydzieleniowego, stal jest formowana do ostatecznego kształtu, a następnie poddawana procesowi utwardzania wydzieleniowego. Proces utwardzania wydzieleniowego powoduje nagrzewanie materiału przez dłuższy czas, w wyniku czego dodane pierwiastki wytrącają się, tworząc stałe cząstki o różnej wielkości, co zwiększa wytrzymałość materiału.
Typowym przykładem stali nierdzewnej utwardzanej wydzieleniowo jest stal 17-4PH (znana również jako stal 630). Stop zawiera 17% chromu, 4% niklu i 4% miedzi, co ułatwia utwardzanie wydzieleniowe. Ze względu na zwiększoną twardość, wytrzymałość i wysoką odporność na korozję.
Chłodne pracowanie
Właściwości stali można również zmieniać bez stosowania dużych ilości ciepła. Na przykład stale obrabiane na zimno wzmacniają się w procesie hartowania. Utwardzanie przez zgniot ma miejsce, gdy metale ulegają odkształceniu plastycznemu. Można to zrobić celowo poprzez młotkowanie, walcowanie lub ciągnienie metalu. Utwardzanie przez zgniot może również nastąpić w sposób niezamierzony podczas obróbki, jeśli narzędzie skrawające lub przedmiot obrabiany stanie się zbyt gorący. Obróbka na zimno poprawia również podatność stali na obróbkę CNC. Stal miękka doskonale nadaje się do obróbki na zimno.
Opcje wykańczania powierzchni części stalowych do obróbki CNC
Obróbka powierzchniowa to proces obróbki powierzchni części stalowych po obróbce CNC, a jego celem jest poprawa funkcjonalności i estetyki części stalowych. W przypadku części stalowych obowiązują następujące typowe metody obróbki powierzchni.
Niklowanie: Części ze stali węglowej można równomiernie pokryć niklem, aby poprawić ich odporność na korozję i zużycie. W wyniku tego procesu na powierzchni części powstaje warstwa niklu o grubości 0.1 mm.
Malowanie proszkowe: Powłoka proszkowa tworzy mocne wykończenie powierzchni i ma zazwyczaj grubość od 0.006 cala (0.1524 mm) do 0.012 cala (0.3048 mm). Ponieważ części stalowe są podatne na rdzę, malowanie proszkowe może opóźnić rdzę.
Nawęglanie: Niektóre stale można znacznie ulepszyć poprzez nawęglanie, czyli wstrzyknięcie dodatkowego węgla w powierzchnię, zwiększającego twardość i odporność na zużycie części stalowych.
Szlifowanie:Precyzyjne szlifowanie pomaga częściom stalowym uzyskać gładszą powierzchnię i wyeliminować nierówności. Speedmakers używają do tego tarcz szlifierskich.
Usługi obróbki stali CNC firmy AN-Prototype
Części stalowe CNC są dziś powszechne w wielu gałęziach przemysłu. Przed obróbką CNC stali szybki producent musi określić najlepszy gatunek stali. Wiąże się to z oceną właściwości różnych gatunków stali pod kątem potrzeb projektu CNC. Kiedy wszystkie czynniki są brane pod uwagę, jakość usług obróbki CNC ma ogromne znaczenie.
W AN-Prototype mamy wyspecjalizowanych specjalistów w zakresie obróbki stali CNC, którzy mogą wykonać wszystkie usługi obróbki stali CNC. Możemy zagwarantować precyzję, jakość i oszczędność komponentów Twojego projektu. W szczególności zajmujemy się frezowaniem stali CNC, toczeniem, szlifowaniem, obróbką elektroerozyjną i elektroerozją drutową. Prześlij teraz swój plik CAD, aby uzyskać indywidualną pomoc i odpowiedzieć w ciągu 12 godzin.