CNC-staalbewerking:materialen, voordelen en opties voor oppervlakteafwerking

Staal is tegenwoordig een van de meest gebruikte metalen wereldwijd. Dat is helemaal niet verwonderlijk, gezien de verschillende voordelen van het metaal. Industrieel maken fabrikanten gebruik van verschillende metaalbewerkingsservices om te voldoen aan de specificaties en vereisten van het productontwerp.

Een van deze bewerkingsdiensten is CNC-bewerking van staal. Dit sterk geautomatiseerde proces is een van de meest veelzijdige manieren om stalen onderdelen te vervaardigen. Er spelen echter verschillende factoren een rol bij het bewerken van staal.

Dit artikel bevat alles wat u moet weten over CNC-staalbewerking en de verschillende overwegingen om de beste resultaten te verkrijgen.

Wat is CNC-staalbewerking?

Bewerking is een essentieel proces in veel productieprocessen. Er was een tijd dat het proces volledig handmatig was, maar dat kostte veel moeite en tijd. Tegenwoordig zijn bewerkingsdiensten geautomatiseerd, en een dergelijke toepassing is Computer Numerical Controlled (CNC)-bewerking. In feite omvat CNC-bewerking het gebruik van een computer om de beweging van een specifiek gereedschap te regelen, waarbij ontwerpen worden gevormd uit metaal en plastic materiaal. Dit geautomatiseerde proces is heel gebruikelijk geworden in de maakindustrie vanwege de snelheid, precisie en productie-efficiëntie. Verschillende materialen zijn compatibel met CNC-bewerking en staal is geen uitzondering. CNC-stalen onderdelen zijn zelfs een van de meest populaire voor op maat gemaakte onderdelen en prototypes.

Staalsoorten voor CNC-bewerking

De toepassing van CNC-bewerking omvat verschillende materialen. Het kiezen van het juiste materiaal voor uw project kan lastig zijn, waarbij meestal meerdere factoren betrokken zijn. Het selecteren van het te gebruiken materiaal, in dit geval staal, is echter slechts de eerste stap. Je moet nog steeds kiezen uit de verschillende beschikbare cijfers.

De eigenschappen van de staalsoorten bepalen hun respectievelijke gebruik voor specifieke bewerkingsprojecten. Hier zijn enkele van de meest voorkomende kwaliteiten en hun eigenschappen.

4140 Staal

Deze kwaliteit is laaggelegeerd staal en bevat weinig chroom, molybdeen en mangaan. Deze chemische samenstelling verbetert de sterkte, taaiheid en taaiheid van de staalsoort. Bovendien maakt het toegevoegde chroomgehalte deze kwaliteit corrosiebestendiger.

Daarom wordt het in veel industrieën gebruikt vanwege de goede bewerkbaarheid en slijtvastheid. 4140-staal is echter niet het gemakkelijkst te lassen en vereist mogelijk een voor- en nawarmtebehandeling. Deze kwaliteit wordt vaak aangetroffen in CNC-stalen onderdelen voor koppelingen, spindels, bouten, moeren en auto-onderdelen.

Mechanische eigenschappen

Opbrengst treksterkte (MPa):655
Afschuifmodulus (GPa):80
Verlenging bij breuk (%):19
Hardheid (Brinell):197
Dichtheid (g cm-3):7,87

4130 Staal

Vergeleken met normaal staal heeft 4130 staal hogere niveaus van legeringselementen. Het bestaat uit ijzer, koolstof, chroom, mangaan, molybdeen, fosfor, silicium en zwavel. Deze elementen zijn verantwoordelijk voor de taaiheid, bewerkbaarheid en thermische compatibiliteit van deze staalsoort.

Het wordt vaak gebruikt voor verschillende constructiedoeleinden vanwege zijn vermogen om hoge stress te weerstaan. Het wordt ook gebruikt in bevestigingen van vliegtuigmotoren. Fabrikanten geven vaak de voorkeur aan staal 4130 boven staal van vliegtuigkwaliteit, omdat het goedkoper en even effectief is.

Ondanks dat het gemakkelijk met hitte te behandelen is, is staal 4130 niet erg gemakkelijk te lassen.

Mechanische eigenschappen

Opbrengst treksterkte (MPa):460
Afschuifmodulus (GPa):80
Verlenging bij onderbreking (%):20
Hardheid (Brinell):217
Dichtheid (g cm-3):7,87

1018 staal

Deze staalsoort wordt algemeen beschouwd als zacht koolstofstaal, bestaande uit ijzer, koolstof, mangaan, fosfor en zwavel.

Het grootste verkoopargument van 1018 staal in CNC-bewerking van staal is de hoge lasbaarheid, waardoor het de standaardoptie is voor gecarboniseerde CNC-stalen onderdelen. Houd er echter rekening mee dat lassen alleen raadzaam is na het carboneren.

Behalve dat het zeer lasbaar is, heeft 1018-staal een uitstekende bewerkbaarheid. Dit is de basis voor het gebruik ervan voor CNC-precisiebewerkingsprocessen, zoals het draaien en frezen van staal. In de praktijk gebruiken fabrikanten het voor trekstangen, spindels, assen en vele andere matrijscomponenten.

Het belangrijkste nadeel van deze staalsoort is de onverenigbaarheid met veel afwerkingsprocessen en de relatief dure prijs.

Mechanische eigenschappen

Opbrengst treksterkte (MPa):310
Afschuifmodulus (GPa):78
Verlenging bij onderbreking (%):15
Hardheid (Brinell):131
Dichtheid (g cm-3):7,87

1045 staal

Dit is een middelgroot koolstofstaal dat ijzer, koolstof, silicium, mangaan en zwavel of fosfor bevat. Dit is een van de meest veelzijdige staalsoorten die fabrikanten gebruiken voor CNC-stalen onderdelen. 1045-staal is sterk en taai, wat het gebruik ervan in veel CNC-staalbewerkingsprojecten rechtvaardigt waar waterbestendigheid essentieel is.

Bovendien is 1045-staal bewerkbaar en lasbaar, wat beide belangrijke factoren zijn die fabrikanten in overweging nemen bij het bewerken van staal. De toepassingen van deze kwaliteit zijn bieren, bouten, tandwielen, assen en tapeinden. In wezen geven fabrikanten er de voorkeur aan voor projecten die extreme snelheden vereisen.

Ondanks dat deze staalsoort relatief sterk is, is het gebruik ervan voor zeer sterke producten onverstandig omdat de treksterkte en hardbaarheid op zijn best gemiddeld zijn.

Mechanische eigenschappen

Opbrengst treksterkte (MPa):450
Afschuifmodulus (GPa):60
Verlenging bij onderbreking (%):12
Hardheid (Brinell):170
Dichtheid (g cm-3):7,87

1215 staal

Deze staalsoort bevat ijzer, koolstof, mangaan, fosfor en zwavel. Vanwege het relatief hoge zwavelgehalte van deze staalsoort wordt het beschouwd als vrij bewerkingsstaal. Velen noemen het ook schroefmateriaal vanwege het gebruik voor automatische schroefmachineprocessen.

1215 staal vormt kleine spanen tijdens de bewerking, waardoor hogere bewerkingssnelheden mogelijk zijn en verstrikking in machines wordt voorkomen. Het is echter niet erg lasbaar. Bovendien is het vanwege het relatief lage koolstofgehalte niet zo sterk als andere koudgetrokken soorten.

Industrieel is het geschikt voor automatische projecten waar zware bewerkingen nodig zijn. De toepassingen zijn onder andere tapeinden, pennen, schroeven, koppelingen en slangkoppelingen.

Mechanische eigenschappen

Opbrengst treksterkte (MPa):415
Afschuifmodulus (GPa):80
Verlenging bij onderbreking (%):10
Hardheid (Brinell):167
Dichtheid (g cm-3):7,87

Voordelen en uitdagingen van CNC-stalen onderdelen

Het correct bewerken van stalen onderdelen vereist veel ervaring en vaardigheid om keer op keer betrouwbare resultaten te produceren. Hoewel het een van de meest veeleisende materialen is om mee te werken, wegen de voordelen van het gebruik van teel vaak op tegen de uitdagingen.

Voordelen

De meeste CNC-stalen onderdelen die tegenwoordig beschikbaar zijn, hebben een goede bewerkbaarheid, wat het gemak is waarmee metalen kunnen worden gesneden of gevormd om een ​​fatsoenlijk resultaat te geven. Factoren zoals de hardheid, energie, paardenkracht en schuifspanning hebben invloed op de bewerkbaarheid van CNC-bewerking van staal.

Een ander voordeel van CNC-staalbewerking voor machineonderdelen is dat de producten zeer goed bestand zijn tegen corrosie en slijtage. Bovendien zijn stalen onderdelen over het algemeen compatibel met veel oppervlakteafwerkingen.

Uitdagingen

Ondanks de vele voordelen, zijn er enkele uitdagingen bij het bewerken van stalen onderdelen met CNC. Ten eerste zijn niet alle stalen onderdelen goed bewerkbaar. Dit betekent dus dat het moeilijk kan zijn om sommige staalsoorten te gebruiken voor geometrisch complexe projecten.

Bovendien hebben staalsoorten verschillende warmtegevoeligheden. Sommige soorten zijn ongeschikt voor CNC-stalen onderdelen die sterk worden blootgesteld aan hitte, omdat ze kunnen smelten en vervormen.

Oppervlakteafwerkingen en nabewerkingsopties voor stalen onderdelen

Zoals de naam al aangeeft, zijn oppervlakteafwerkingen processen na de normale fabricage van metalen onderdelen. Het doel is om de functionaliteit en esthetiek van deze onderdelen te verbeteren. Verschillende metalen vereisen echter verschillende oppervlakteafwerkingen.

Voor stalen onderdelen zijn hieronder de gebruikelijke oppervlakteafwerkingen van toepassing.

Poedercoating

Poedercoating omvat het afzetten van droog poeder op het oppervlak van het staal. De afwerking is typisch tussen 0,15 en 0,3 mm dik. Het duidelijke voordeel is dat de CNC-stalen onderdelen beter bestand zijn tegen corrosie.

Carbureren

Carboneren verhardt metalen oppervlakken. Het proces draait om het verhitten van staalmetaal in aanwezigheid van koolstofhoudende materialen, zoals koolmonoxide en houtskool. Naast hardheid, verbetert carboneren ook de slijtvastheid van de CNC-stalen onderdelen.

Vernikkelen

Deze oppervlakteafwerking omvat het galvaniseren van staalmetaal door een dunne laag nikkel toe te voegen, ongeveer 0,1 mm. Dit kan de weerstand van de stalen onderdelen tegen corrosie en slijtage verbeteren.

Slijpen

Slijpen helpt om het stalen oppervlak glad te maken en onregelmatigheden te verwijderen. Fabrikanten doen dit met een slijpschijf.

Staal versus aluminium bewerken:wat is het verschil?

Een van de redenen waarom CNC-bewerking tegenwoordig zo wijdverbreid is, is de compatibiliteit met verschillende metalen en zelfs kunststoffen. Niettemin zijn de twee meest voorkomende materialen voor CNC-bewerking staal en aluminium. Fabrikanten moeten vaak alleen tussen deze twee kiezen. Hieronder vindt u een vergelijking van de CNC-bewerking van staal en CNC-aluminiumbewerking.

Bewerking van staal versus aluminium:bewerkbaarheid

De bewerkbaarheid is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder de hardheid en sterkte van het metaal. Over het algemeen geldt dat hoe harder een metaal is, hoe lager de bewerkbaarheid. Dat principe geldt ook voor aluminium.

Staal heeft een hoger Brinell-hardheidsbereik (80 en 600) dan aluminium (ongeveer 15). Evenzo heeft staal een hogere trek- en vloeigrens dan aluminium. Daarom is staal sterker maar minder bewerkbaar.

Staal versus aluminium bewerken:snelheid

Omdat aluminium lichter is dan staal, kunnen machinisten er sneller aan werken. Ook koelt aluminium na verhitting sneller af dan staal. Dit houdt in dat er langere productiecycli zijn bij het bewerken van staal.

Bewerking van staal versus aluminium:kosten

Vaak komt de keuze tussen staal en aluminium neer op de kosten. Dit is vooral het geval wanneer beide materialen geschikt zijn voor een bepaald project. Hoewel er verschillende soorten en kwaliteiten van deze metalen zijn, kost CNC-bewerking van staal over het algemeen meer dan aluminium.

Welke moet je kiezen?

De eerste factor die u moet overwegen, is het type product dat u nodig heeft. Staal zou vanwege het hogere smeltpunt geschikter zijn voor producten die aan hoge temperaturen worden blootgesteld. Aan de andere kant is aluminium meer geschikt voor lichtgewicht onderdelen, vooral als geleidbaarheid essentieel is.

Toepassingen van CNC-stalen onderdelen

CNC-stalen onderdelen zijn tegenwoordig in veel industrieën aanwezig, waaronder de medische, automobiel- en elektronica-industrie. Meer specifiek is CNC-bewerking van staal nuttig voor medische instrumenten, machineonderdelen, vacuümdrukvaten en tandwielen.

CNC-bewerkingsdiensten voor staal bij Wayken

Stalen CNC-onderdelen zijn tegenwoordig gebruikelijk in verschillende industrieën. Voor de CNC-staalbewerking moeten fabrikanten genoegen nemen met een staalsoort. Hierbij worden de verschillende panden beoordeeld op de projectbehoeften. Na alle factoren in overweging te hebben genomen, zijn hoogwaardige bewerkingsdiensten cruciaal.

Bij WayKen hebben we toegewijde experts die al uw CNC-bewerkingsdiensten voor staal aankunnen. We kunnen de precisie, kwaliteit en betaalbaarheid van uw projectcomponenten garanderen. We behandelen met name CNC-staalfrezen, draaien, slijpen, EDM en draadvonken.

Upload vandaag uw CAD-bestanden voor een-op-een ondersteuningsservice, en u krijgt binnen 12 uur een reactie.