Precisie CNC staalbewerking: Materialen, voordelen & afwerkopties

Staal is een van de meest gebruikte metalen wereldwijd vandaag de dag. Dat is niet verrassend, gezien de diverse voordelen van het metaal. Industrieel setzen fabrikanten verschillende metaalbewerkingsservices in om te voldoen aan productontwerpspecificaties en vereisten.

Eén van deze bewerkingsservices is staal CNC-bewerking. Dit hoog geautomatiseerde proces is een van de meest veelzijdige manieren om staalonderdelen te fabriceren. Echter, diverse factoren komen in spel bij het bewerken van staal.

Dit artikel bevat alles wat je moet weten over CNC staalbewerking en de diverse overwegingen om de beste resultaten te behalen.

Wat is CNC staalbewerking?

Bewerking is een essentieel proces in veel fabricageoperaties. Er was een tijd dat het proces volledig handmatig was, maar dat was hoogst inspannings- en tijdintensief. Tegenwoordig zijn bewerkingsservices geautomatiseerd, en een dergelijke toepassing is Computer Numerically Controlled (CNC) bewerking. In wezen omvat CNC-bewerking het gebruik van een computer om de beweging van een specifiek gereedschap te controleren, ontwerpen vormend van metaal- en kunststofvoorraad. Dit geautomatiseerde proces is erg gebruikelijk geworden in de fabricageindustrie vanwege de snelheid, precisie en productie-efficiëntie. Verschillende materialen zijn compatibel met CNC-bewerking, en staal is geen uitzondering. In feite zijn CNC staalonderdelen een van de populairste voor maatwerk bewerkte onderdelen en prototypes.

Kwaliteiten van staal voor CNC-bewerking

De toepassing van CNC-bewerking spant diverse materialen. Het kiezen van het juiste materiaal voor je project kan lastig zijn, meestal betrokken diverse factoren. Echter, het selecteren van het te gebruiken materiaal, staal in dit geval, is slechts de eerste stap. Je moet nog kiezen uit de verschillende beschikbare kwaliteiten.

De eigenschappen van de staalkwaliteiten informeren hun respectieve gebruik voor specifieke bewerkingsprojecten. Hier zijn enkele van de meest voorkomende kwaliteiten en hun eigenschappen.

4140 Staal

Deze kwaliteit is laag-legering staal, bevattend laag chroom, molybdeen en mangaan. Deze chemische samenstelling versterkt de sterkte, duktiliteit en zwaarte van de staalkwaliteit. Ook maakt de toegevoegde chroominhoud deze kwaliteit meer corrosiebestendig.

Gevolgelijk wordt het in veel industrieën gebruikt vanwege de goede bewerkbaarheid en slijtvastheid. Echter, 4140 staal is niet het makkelijkst te lassen en kan voor- en na-warmtebehandeling vereisen. Deze kwaliteit wordt vaak gevonden in CNC staalonderdelen voor koppelingen, spindels, bouten, moeren en auto-onderdelen.

Mechanische eigenschappen

Strekkracht (MPa): 655
Schaarmodulus (GPa): 80
Rek bij breuk (%): 19
Hardheid (Brinell): 197
Dichtheid (g cm-3): 7,87

4130 Staal

In vergelijking 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 zwaarte, bewerkbaarheid en thermische compatibiliteit van deze staalkwaliteit.

Het wordt veelvuldig gebruikt voor diverse bouwdoeleinden vanwege de capaciteit om hoge spanning te weerstaan. Ook wordt het gebruikt in vliegtuigmotorbewijkingen. Fabrikanten favoriseren vaak 4130 staal boven vliegtuigkwaliteit staal omdat het goedkoper is maar even effectief.

Ondanks dat het makkelijk te behandelen is met warmte, is 4130 staal niet erg makkelijk te lassen.

Mechanische eigenschappen

Strekkracht (MPa): 460
Schaarmodulus (GPa): 80
Rek bij breuk (%): 20
Hardheid (Brinell): 217
Dichtheid (g cm-3): 7,87

1018 Staal

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

Het grootste verkooppunt van 1018 staal in staal CNC-bewerking is de hoge lasbaarheid, wat het de standaardoptie maakt voor ge-carburizeerde CNC staalonderdelen. Let op, dat lassen alleen raadzaam is na carburiseren.

Naast het erg lasbaar zijn, heeft 1018 staal een uitstekende bewerkbaarheid. Dit is de basis voor het gebruik voor CNC precisie bewerkingsprocessen, zoals draaien en frezen van staal. In de praktijk gebruiken fabrikanten het voor trekstangen, spindels, assen en veel andere vormonderdelen.

Het grootste nadeel van deze staalkwaliteit is de incompatibiliteit met veel afwerkprocessen en de relatief dure prijs.

Mechanische eigenschappen

Strekkracht (MPa): 310
Schaarmodulus (GPa): 78
Rek bij breuk (%): 15
Hardheid (Brinell): 131
Dichtheid (g cm-3): 7,87

1045 Staal

Dit is een medium koolstofstaal bestaande uit ijzer, koolstof, silicium, mangaan en zwavel of fosfor. Dit is een van de meest veelzijdige kwaliteiten van staal die fabrikanten gebruiken voor CNC staalonderdelen. 1045 staal is sterk en zwaar, wat het gebruik rechtvaardigt in veel CNC staalbewerkingsprojecten waar waterbestendigheid essentieel is.

Daarnaast is 1045 staal bewerkbaar en lasbaar, wat beide belangrijke factoren zijn die fabrikanten overwegen bij het bewerken van staal. De toepassingen van deze kwaliteit omvazen asse, bouten, tandwielen, assen en stiften. In wezen prefereren fabrikanten het voor projecten die extreme snelheden vereisen.

Ondanks dat deze staalkwaliteit relatief sterk is, is het gebruik ervan onraadzaam voor zeer sterke producten omdat de trekkracht en verhardbaarheid gemiddeld zijn.

Mechanische eigenschappen

Strekkracht (MPa): 450
Schaarmodulus (GPa): 60
Rek bij breuk (%): 12
Hardheid (Brinell): 170
Dichtheid (g cm-3): 7,87

1215 Staal

Deze staalkwaliteit bevat ijzer, koolstof, mangaan, fosfor en zwavel. Vanwege de relatief hoge zwavelinhoud van deze staalkwaliteit, wordt het beschouwd als vrij bewerkbaar staal. Ook verwijs veel naar het als schroefvoorraad vanwege het gebruik voor automatische schroefmachine processen.

1215 staal vormt kleine spanen tijdens bewerking, wat hogere bewerkingsnelheden toelaat en verwarring in machines voorkomt. Echter, het is niet erg lasbaar. Bovendien is het niet zo sterk als andere koudgetrokken kwaliteiten vanwege de relatief lage koolstofinhoud.

Industrieel is het geschikt voor automatische projecten waar zware bewerking nodig is. De toepassingen omvatten stiften, pennen, schroeven, koppelingen en slangfittingen.

Mechanische eigenschappen

Strekkracht (MPa): 415
Schaarmodulus (GPa): 80
Rek bij breuk (%): 10
Hardheid (Brinell): 167
Dichtheid (g cm-3): 7,87

Voordelen en uitdagingen van CNC staalonderdelen

Het correct bewerken van staalonderdelen vereist veel ervaring en vaardigheid om betrouwbare resultaten te produceren elke keer. Hoewel het een van de meest eisende materialen is om mee te werken, wegen de voordelen die je oogst van het gebruik van staal vaak zwaarder dan de uitdagingen.

Voordelen

De meeste van de CNC staalonderdelen die vandaag de dag beschikbaar zijn, hebben een goede bewerkbaarheid, wat de gemak is waarmee metalen kunnen worden gesneden of gevormd om een fatsoenlijk resultaat te bieden. Factoren zoals hardheid, energie, paardenkracht en schuifspanning beïnvloeden bewerkbaarheid voor staal CNC-bewerking.

Een ander voordeel van CNC staalbewerking voor machineonderdelen is dat de producten hoogst bestendig zijn tegen corrosie en slijtage. Bovendien zijn staalonderdelen doorgaans compatibel met veel oppervlakteafwerkingen.

Uitdagingen

Ondanks de talloze voordelen, zijn er enkele uitdagingen bij het bewerken van staalonderdelen met CNC. Voor een, zijn niet alle staalonderdelen direct bewerkbaar. Dus betekent dit dat het moeilijk kan zijn om sommige staalkwaliteiten te gebruiken voor geometrisch complexe projecten.

Bovendien hebben staalkwaliteiten verschillende warmtegevoeligheden. Sommige kwaliteiten zijn ongeschikt voor CNC staalonderdelen die in grote mate aan warmte worden blootgesteld, omdat ze kunnen smelten en vervormd raken.

Oppervlakteafwerkingen en na-verwerkingsopties voor staalonderdelen

Zoals de naam impliceert, zijn oppervlakteafwerkingen processen na de normale fabricage van metaalonderdelen. Het doel is de functionaliteit en esthetiek van deze onderdelen te verbeteren. Echter, verschillende metalen vereisen verschillende oppervlakteafwerkingen.

Voor staalonderdelen, hieronder zijn de veelvoorkomende oppervlakteafwerkingen toepasbaar.

Poedercoating

Poedercoating afwerking omvat het aanbrengen 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 het verhogen van de CNC staalonderdelen weerstand tegen corrosie.

Carburiseren

Carburiseren verhardt metaaloppervlakken. Het proces draait om het verwarmen van staalmetaal in de aanwezige van materialen die koolstof bevatten, zoals koolstofmonoxide en houtskool. Naast hardheid, verbetert carburiseren ook de weerstand van de CNC staalonderdelen tegen slijtage.

Nikkel galvaniseren

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 staalonderdelen tegen corrosie en slijtage verbeteren.

Slijpen

Slijpen helpt het staaloppervlak glad te maken, onregelmatigheden te verwijderen. Fabrikanten doen dit met behulp van een slijpschijf.

Staal bewerken vs. Aluminium: Wat is het verschil?

Een van de redenen waarom CNC-bewerking zo wijdverspreid is vandaag de dag, is de compatibiliteit met diverse metalen en zelfs kunststoffen. Niettemin zijn de twee meest voorkomende materialen voor CNC-bewerking staal en aluminium. Fabrikanten moeten vaak kiezen tussen alleen deze twee. Hieronder is een vergelijking van de CNC staalbewerking en CNC aluminium bewerking.

Staal bewerken vs. Aluminium: Bewerkbaarheid

Bewerkbaarheid hangt van diverse factoren af, inclusief de hardheid en sterkte van het metaal. In het algemeen, 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 (rond 15). Evenzo heeft staal hogere trekkracht en strekkracht dan aluminium. Daarom is staal sterker maar minder bewerkbaar.

Staal bewerken vs. Aluminium: Snelheid

Omdat aluminium lichter is dan staal, kunnen bewerkers er sneller op werken. Ook koelt aluminium sneller af dan staal na verwarmen. Dit impliceert dat er langere fabricagecycli zijn bij het bewerken van staal.

Staal bewerken vs. Aluminium: Kosten

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

Wat moet je kiezen?

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

Toepassingen van CNC staalonderdelen

CNC staalonderdelen zijn aanwezig in veel industrieën vandaag de dag, inclusief de medische, auto- en elektronica-industrie. Meer specifiek is staal CNC-bewerking nuttig voor medische instrumenten, machineonderdelen, vacuümdrukvaatjes en tandwielen.

Staal CNC-bewerkingsservices bij WayKen

CNC staalonderdelen zijn gebruikelijk in diverse industrieën vandaag de dag. Voor de CNC staalbewerking moeten fabrikanten zich richten op een staalkwaliteit. Dit omvat het beoordelen van de diverse eigenschappen met projectbehoeftes. Na het overwegen van alle factoren, zijn kwalitatieve bewerkingsservices cruciaal.

Bij WayKen hebben we toegewijde experts die al je staal CNC-bewerkingsservices kunnen afhandelen. We kunnen de precisie, kwaliteit en betaalbaarheid van je projectcomponenten verzekeren. Specifiek behandelen we CNC staal frezen, draaien, slijpen, EDM en draad EDM.

Upload je CAD-bestanden vandaag nog voor één-op-één ondersteuningsservice, en je ontvangt een reactie binnen 12 uur.