Uitgebreide Gids voor Oppervlakteafwerkingen bij CNC-bewerking

CNC-bewerking is een subtractief productieproces dat onderdelen kan produceren met strakke toleranties (tot ± 0,025 mm) en fijn detail uit een enorm bereik aan metalen en kunststoffen. Echter, door de subtractieve aard van CNC – in contrast met 3D-printen en additieve productie – komen onderdelen vaak van frees- en draaimachines met zichtbare gereedschapssporen.

Hier komen oppervlakteafwerkingen van pas. Het toepassen van nabewerking en de juiste oppervlakteafwerkingen kan de oppervlakteruuwheid, cosmetische en visuele eigenschappen en slijtweerstand van CNC-bewerkte onderdelen verbeteren. Oppervlakteafwerking, correct toegepast, verbetert functionaliteit en esthetiek, en in veel gevallen beide.

In dit artikel bespreken we de meest voorkomende oppervlakteafwerkingen voor metalen CNC-onderdelen om u te helpen de juiste te selecteren voor uw toepassing.

Welke CNC-oppervlakteafwerkingen biedt Hubs aan?

Hier zijn de meest voorkomende oppervlakteafwerkingen beschikbaar op het Hubs-platform. Let op dat deze allemaal voor metalen onderdelen zijn.

Zoals bewerkt	Zoals bewerkte onderdelen – of onderdelen die recht van de machine komen – hebben kleine zichtbare gereedschapssporen en een standaard oppervlakteruuwheid (Ra) van 3,2 µm. Oppervlakteafwerkingsvereisten kunnen verhoogd worden tot 1,6, 0,8 en 0,4 µm.
Korrelstralen	Gekorrelstraalde onderdelen hebben een matte afwerking met een lichte textuur. Het wordt voornamelijk gebruikt om de visuele uitstraling van een onderdeel te verbeteren.
Anodiseren Type II (helder of gekleurd)	Anodiseren (Type II) voegt een corrosievaste, keramische laag toe aan het oppervlak van het onderdeel. Alleen beschikbaar voor aluminium en titanium, kunnen geanodiseerde onderdelen in verschillende kleuren geverfd worden.
Anodiseren Type III (hardcoat)	Anodiseren (Type III) voegt een slijt- en corrosievaste keramische laag toe aan het oppervlak van het onderdeel. Het biedt meer bescherming dan Type II en kan in verschillende kleuren geverfd worden. Alleen beschikbaar voor aluminium en titanium.
Poedercoating	Poedercoating voegt een slijt- en corrosievaste afwerking toe aan het oppervlak van de onderdelen. Het heeft hogere slaanweerstand vergeleken met anodiseren, komt met een groot bereik aan kleuren, en kan op elk metaal toegepast worden.

Technisch overzicht: Ontdek de volledige lijst met afwerkingen beschikbaar op Hubs. Laat uw metaal- en kunststofonderdelen CNC-bewerken en afwerken in slechts 5 dagen.

Oppervlakteafwerkingen uitgelegd: Zoals bewerkt

Alle CNC-bewerkte onderdelen zullen sporen hebben die het pad van het snijgereedschap volgen dat tijdens bewerking gebruikt werd. De kwaliteit van het oppervlak wordt gemeten in termen van gemiddelde oppervlakteruuwheid (Ra). Ra is een maat voor de gemiddelde afwijking van het bewerkte profiel van het ideale oppervlak.

De standaard als-bewerkt oppervlakteruuwheid is 3,2 µm (125 µin). Een afwerkende snijpass kan toegepast worden om de ruwheid van een oppervlak te verminderen tot 1,6, 0,8 of 0,4 µm (63, 32 of 16 µin). Dit zal de kosten van het produceren van een onderdeel verhogen, aangezien extra bewerkingsstappen en strakkere kwaliteitscontrole vereist zijn.

Zoals-bewerkte onderdelen kunnen gegladst of gepolijst worden om hun oppervlakkwaliteit en visuele uitstraling te verbeteren door hun oppervlakteruuwheid te verminderen. Gladstrijken en polijsten verwijderen wel materiaal wat de dimensionele toleranties van het onderdeel beïnvloedt.

Voordelen

Strakkste dimensionele toleranties
Geen extra kosten (voor standaard afwerking)

Nadelen

Zichtbare gereedschapssporen

Afwerking	★ ★ ☆ ☆ ☆
Toleranties	★ ★ ★ ★ ★
Bescherming	★ ☆ ☆ ☆ ☆
Kosten	$
Geschikt voor	Elk materiaal

Oppervlakteafwerkingen uitgelegd: Korrelstralen

Korrelstralen voegt een uniforme matte of zatin oppervlakteafwerking toe aan een bewerkt onderdeel, wat de gereedschapssporen verwijdert. Het werkt door uw onderdeel te bombarderen met kleine glazen korrels met behulp van een geperst luchtpistool. Dit verwijdert overtollig materiaal en gladt het oppervlak van het onderdeel. Kritische oppervlakken of kenmerken (zoals gaten) kunnen gemaskeerd worden om dimensionele veranderingen te voorkomen.

In het algemeen wordt korrelstralen meer gebruikt voor onderdeelesthetiek dan functionaliteit. Het is een handmatig proces, dus het resultaat zal tot een bepaalde mate afhangen van de vaardigheid van de operator. De grootte van de luchtdruk en de grootte van de glazen korrels zijn de belangrijkste procesparameters. Glazen korrels komen in verschillende maten (van grover tot zeer fijn) net zoals schuurpapier in verschillende maten en graden komt.

Voordelen

Uniforme matte of zatin afwerking
Laagkost oppervlakteafwerking

Nadelen

Beïnvloedt kritieke afmetingen en oppervlakteruuwheid

Afwerking	★ ★ ★ ☆ ☆
Toleranties	★ ★ ★ ☆ ☆
Bescherming	★ ☆ ☆ ☆ ☆
Kosten	$$
Geschikt voor	Elk materiaal

Oppervlakteafwerkingen uitgelegd: Anodiseren (Type II en Type III)

Anodiseren voegt een dunne keramische laag toe aan het oppervlak van metalen onderdelen die beschermt tegen corrosie en slijtage. De anodische coating is elektrisch niet-geleidend, heeft hoge hardheid en kan in verschillende kleuren geverfd worden. Anodiseren is alleen compatibel met aluminium en titanium.

Met Type II & Type III anodiseren, wordt het onderdeel ondergedompeld in een uitgezoutte zwavelzuuroplossing en wordt een elektrische spanning toegepast tussen het component en de kathode. Een electrochemische reactie verbruikt het materiaal op het blootgestelde oppervlak van een onderdeel, converterend het in hard aluminium- of titaniumoxide. Een masker kan toegepast worden op oppervlakken met kritieke afmetingen (zoals gedraaide gaten) of oppervlakken die elektrisch geleidend moeten blijven om ze te voorkomen van anodiseren. De geanodiseerde onderdelen kunnen ook in diverse kleuren geverfd worden voor het verzegelen (zoals rood, blauw, zwart of goud).

Door de elektrische stroom, anodiseringsduur en consistentie en temperatuur van de oplossing te variëren, worden coatings van verschillende dikte en dichtheid gecreëerd.

Wat is Type II (helder of gekleurd) anodiseren?

Anodiseren Type II wordt ook "standaard" of "decoratief" anodiseren genoemd en kan coatings produceren met een dikte tot 25 µm. De typische coatingdikte hangt af van de kleur en kan variëren tussen 8-12 µm voor zwart geverfde onderdelen en 4-8 µm voor heldere (ongeverfde) onderdelen.

Type II anodiseren wordt voornamelijk gebruikt om onderdelen te produceren met een gladder oppervlak en biedt goede corrosiebestendigheid en beperkte slijtweerstand.

Wat is Type III (hardcoat) anodiseren?

Anodiseren Type III wordt ook "hardcoat" anodiseren genoemd en kan coatings produceren tot 125 µm dik. Indien niet anders gespecificeerd, is de typische type III anodische coating 50 µm dik.

Type III anodiseren produceert dikke, keramische coatings met hoge dichtheid die uitstekende corrosie- en slijtweerstand bieden, geschikt voor functionele toepassingen. Wees ervan bewust dat het nauwere procescontrole vereist vergeleken met type II anodiseren (hogere stroomdichtheid en constante oplossingstemperatuur nabij 0°C), dus de kosten zijn hoger.

Pro-tip voor anodiseren

De anodische coating groeit in beide richtingen gelijkmatig. Dit betekent dat een 50 µm dikke coating ongeveer 25 µm boven het originele oppervlak uitsteekt en dat een cilinder met 1 mm diameter voor anodiseren, een diameter van 1,05 mm na anodiseren zal hebben. Meer details over anodiseren vindt u in de MIL-A-8625 standaard.

Voordelen

Duurzame, cosmetische coating
Hoge slijtweerstand coating voor top-engineering toepassingen (type III)
Kan gemakkelijk toegepast worden op interne kaviteiten en kleine onderdelen
Goede dimensionale controle

Nadelen

Alleen compatibel met aluminium- en titaniumlegeringen
Relatief bros vergeleken met poedercoating
Type III anodiseren is het duurste onder de in dit artikel besproken afwerkingen

Afwerking	★ ★ ★ ★ ★
Toleranties	★ ★ ★ ★ ☆
Bescherming	★ ★ ★ ☆ ☆ (Type II); ★ ★ ★ ★ ☆ (Type III)
Kosten	$$$ (Type II); $$$$ (Type III)
Geschikt voor	Aluminium & titanium

Oppervlakteafwerkingen uitgelegd: Poedercoating

Poedercoating voegt een dunne laag beschermend polymer toe aan het oppervlak van het onderdeel. Poedercoating is een sterke, slijtvaste afwerking die compatibel is met alle metalen materialen en gecombineerd kan worden met korrelstralen om onderdelen te creëren met gladde en uniforme oppervlakken en uitstekende corrosiebestendigheid.

Het poedercoatingsproces is vergelijkbaar met spuitverven, maar het "verf" in kwestie is een droog poeder in plaats van een vloeistof. De onderdelen worden eerst geprimeerd met een optionele fosfaterende of chromaterende coating om hun corrosiebestendigheid te verhogen, daarna gecoat met droog poeder met behulp van een elektrostatische "spuit" pistool en vervolgens gecureerd bij hoge temperatuur (meestal in een oven bij 200 graden Celsius).

Meerdere lagen kunnen toegepast worden om een dikker coating te creëren en de typische dikte varieert van ongeveer 18 µm tot 72 µm. Een breed scala aan kleuren is beschikbaar.

Voordelen

Sterke & slijt- en corrosievaste coating voor functionele toepassingen
Hogere slaanweerstand dan anodiseren
Compatibel met alle metalen
Meerdere kleuren beschikbaar

Nadelen

Niet gemakkelijk toe te passen op interne oppervlakken
Minder dimensionale controle dan anodiseren
Niet geschikt voor kleine componenten

Afwerking	★ ★ ★ ★ ★
Toleranties	★ ★ ★ ☆ ☆
Bescherming	★ ★ ★ ☆ ☆
Kosten	$$$
Geschikt voor	Elk materiaal dat het thermische curingsproces kan doorstaan

Wat zijn Hubs' top tips & trucs voor het kiezen van oppervlakteafwerkingen voor CNC-bewerking?

Elke oppervlakteafwerking heeft zijn voor- en nadelen, dus de keuze van de juiste hangt af van welke kenmerken overeenkomen met uw onderdeeleisen en toepassing.

Het is essentieel om de functionele en esthetische kenmerken die u nodig heeft te evalueren, en te overwegen hoe uw onderdeel zal interageren met aangrenzende componenten. Of uw onderdeel blootgesteld zal worden aan herhaalde of intense wrijving kan uw beslissing beïnvloeden.

Vergeet ook niet rekening te houden met de operationele omgeving van uw onderdeel. U kunt denken dat uw onderdeel geen robuuste weerstanden nodig heeft, maar de omgevingsfeiten kunnen een meer intensieve oppervlakteafwerking vereisen dan u eerder dacht tijdens de ontwerpfase.

Best practices per oppervlakteafwerking

• Korrelstralen: Deze oppervlakteafwerking werkt goed als u u geen zorgen maakt over dimensionele toleranties. Het laat het onderdeel achter met een uniforme matte afwerking.

• Anodiseren (type II): Gebruik dit om uw aluminium- en titaniumonderdelen een beschermende laag te geven die ook cosmetisch is – onderdelen komen eruit met natuurlijke matte kleuren.

• Anodiseren (type III): Perfect voor geavanceerde engineering-toepassingen, anodiseren (type III) geeft onderdelen hoge slijtweerstand en oppervlaktehardheid.

• Poedercoating: Gebruik deze oppervlakteafwerking voor toepassingen waar u hoge slaansterkte nodig hebt. Poedercoating is ook geschikt als uw onderdelen niet geanodiseerd kunnen worden.

Veelgestelde vragen

Wat is oppervlakteafwerking?

Oppervlakteafwerking is de laatste fase van het CNC-bewerkingsproces. U kunt oppervlakteafwerking gebruiken om defecten en fouten van onderdelen te verwijderen en hun uiterlijk te verbeteren, weerstanden tegen bepaalde typen slijtage te verbeteren, capaciteit om elektriciteit te geleiden aan te passen en meer.

Wat is het doel van oppervlakteafwerking?

Het toepassen van oppervlakteafwerkingen op uw onderdeel beschermt het tegen slijtage en verbetert het cosmetisch terwijl de functionaliteit behouden of zelfs verbeterd blijft.

Wat zijn de verschillende typen oppervlakteafwerkingen?

De oppervlakteafwerkingen beschikbaar op het Hubs-platform omvatten korrelstralen, anodiseren (type II & type III), poedercoating, geborsteld + elektropolijst, borstelen en vele anderen.

Wat is het verschil tussen oppervlakteafwerking en oppervlakteruuwheid?

Oppervlakteafwerking is elke nabewerking die op een onderdeel na bewerking toegepast wordt, terwijl oppervlakteruuwheid een methode is om het aantal oneffenheden op een oppervlak te kwantificeren. De Ra-parameter vertegenwoordigt het gemiddelde van alle oppervlaktehoogtes gemeten over een gegeven oppervlaktegebied.

Wat voorbereiding is nodig voordat oppervlakteafwerkingen toegepast worden?

In veel gevallen zijn er stappen tussen het afhalen van uw onderdeel van de machine en het toepassen van een oppervlakteafwerking. Bijvoorbeeld, u moet het onderdeel misschien maskeren om oppervlakken of gaten te beschermen, aangezien bepaalde afwerkingen de onderdeeldikte vergroten (extra materiaallagen). Dit kan interfereren met gedraaide gaten en strakke toleranties.

Kunt u verschillende oppervlakteafwerkingen combineren?

U kunt meerdere typen oppervlakteafwerkingen combineren om variërende eigenschappen te benutten. Voor het anodiseren van een onderdeel kunt u het bijvoorbeeld eerst korrelstralen om een gladde, matte afwerking te bereiken.