CNC-Stahlbearbeitung:Materialien, Vorteile und Optionen für die Oberflächenbeschaffenheit

Stahl ist heute eines der am häufigsten verwendeten Metalle weltweit. Das ist überhaupt nicht überraschend, wenn man die zahlreichen Vorteile des Metalls bedenkt. In der Industrie setzen Hersteller verschiedene Metallbearbeitungsdienste ein, um Produktdesignspezifikationen und -anforderungen zu erfüllen.

Einer dieser Bearbeitungsdienste ist die CNC-Stahlbearbeitung. Dieser hochautomatisierte Prozess ist eine der vielseitigsten Möglichkeiten zur Herstellung von Stahlteilen. Bei der Bearbeitung von Stahl spielen jedoch mehrere Faktoren eine Rolle.

Dieser Artikel enthält alles, was Sie über die CNC-Stahlbearbeitung wissen müssen, und die verschiedenen Überlegungen, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

Was ist CNC-Stahlbearbeitung?

Die maschinelle Bearbeitung ist ein wesentlicher Prozess in vielen Fertigungsvorgängen. Früher war der Prozess komplett manuell, aber das war sehr arbeits- und zeitintensiv. Heutzutage sind Bearbeitungsdienste automatisiert, und eine solche Anwendung ist die CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Controlled). Grundsätzlich beinhaltet die CNC-Bearbeitung die Verwendung eines Computers zur Steuerung der Bewegung eines bestimmten Werkzeugs, wobei Designs aus Metall- und Kunststoffmaterial geformt werden. Dieser automatisierte Prozess ist in der Fertigungsindustrie aufgrund seiner Geschwindigkeit, Präzision und Produktionseffizienz weit verbreitet. Mehrere Materialien sind mit der CNC-Bearbeitung kompatibel, und Stahl ist keine Ausnahme. Tatsächlich sind CNC-Stahlteile eine der beliebtesten für kundenspezifisch bearbeitete Teile und Prototypen.

Stahlsorten für die CNC-Bearbeitung

Die Anwendung der CNC-Bearbeitung umfasst mehrere Materialien. Die Auswahl des richtigen Materials für Ihr Projekt kann schwierig sein und hängt normalerweise von mehreren Faktoren ab. Die Auswahl des zu verwendenden Materials, in diesem Fall Stahl, ist jedoch nur der erste Schritt. Sie müssen immer noch aus den verschiedenen verfügbaren Qualitäten wählen.

Die Eigenschaften der Stahlsorten geben Auskunft über ihre jeweilige Verwendung für bestimmte Bearbeitungsprojekte. Hier sind einige der gebräuchlichsten Qualitäten und ihre Eigenschaften.

4140 Stahl

Diese Sorte ist niedriglegierter Stahl, der wenig Chrom, Molybdän und Mangan enthält. Diese chemische Zusammensetzung verbessert die Festigkeit, Duktilität und Zähigkeit der Stahlsorte. Außerdem macht der zusätzliche Chromgehalt diese Sorte korrosionsbeständiger.

Folglich wird es aufgrund seiner guten Bearbeitbarkeit und Abriebfestigkeit in vielen Branchen eingesetzt. 4140-Stahl ist jedoch nicht am einfachsten zu schweißen und erfordert möglicherweise eine Vor- und Nachwärmebehandlung. Diese Sorte findet sich häufig in CNC-Stahlteilen für Kupplungen, Spindeln, Bolzen, Muttern und Autoteilen.

Mechanische Eigenschaften

Streckgrenze (MPa):655
Schermodul (GPa):80
Bruchdehnung (%):19
Härte (Brinell):197
Dichte (g cm-3):7,87

4130 Stahl

Im Vergleich zu normalem Stahl weist 4130-Stahl einen höheren Gehalt an Legierungselementen auf. Es besteht aus Eisen, Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Molybdän, Phosphor, Silizium und Schwefel. Diese Elemente sind für die Zähigkeit, Bearbeitbarkeit und thermische Kompatibilität dieser Stahlsorte verantwortlich.

Aufgrund seiner Fähigkeit, hohen Belastungen standzuhalten, wird es häufig für verschiedene Bauzwecke verwendet. Es wird auch in Flugzeugtriebwerkshalterungen verwendet. Hersteller bevorzugen oft 4130-Stahl gegenüber Flugzeugstahl, weil er billiger und dennoch genauso effektiv ist.

Obwohl 4130-Stahl leicht mit Hitze zu behandeln ist, ist er nicht sehr einfach zu schweißen.

Mechanische Eigenschaften

Streckgrenze (MPa):460
Schermodul (GPa):80
Bruchdehnung (%):20
Härte (Brinell):217
Dichte (g cm-3):7,87

1018 Stahl

Diese Stahlsorte wird allgemein als weicher Kohlenstoffstahl angesehen, der aus Eisen, Kohlenstoff, Mangan, Phosphor und Schwefel besteht.

Das größte Verkaufsargument von 1018-Stahl in der CNC-Stahlbearbeitung ist seine hohe Schweißbarkeit, was ihn zur Standardoption für aufgekohlte CNC-Stahlteile macht. Beachten Sie jedoch, dass das Schweißen nur nach dem Aufkohlen ratsam ist.

Abgesehen davon, dass er sehr schweißbar ist, hat 1018-Stahl eine hervorragende Bearbeitbarkeit. Dies ist die Grundlage für den Einsatz in CNC-Präzisionsbearbeitungsprozessen wie dem Drehen und Fräsen von Stahl. In der Praxis verwenden Hersteller es für Zugstangen, Spindeln, Wellen und viele andere Formkomponenten.

Der Hauptnachteil dieser Stahlsorte ist ihre Inkompatibilität mit vielen Endbearbeitungsverfahren und ihr relativ hoher Preis.

Mechanische Eigenschaften

Streckgrenze (MPa):310
Schermodul (GPa):78
Bruchdehnung (%):15
Härte (Brinell):131
Dichte (g cm-3):7,87

1045 Stahl

Dies ist ein Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, der Eisen, Kohlenstoff, Silizium, Mangan und Schwefel oder Phosphor enthält. Dies ist eine der vielseitigsten Stahlsorten, die Hersteller für CNC-Stahlteile verwenden. 1045-Stahl ist stark und zäh, was seinen Einsatz in vielen CNC-Stahlbearbeitungsprojekten rechtfertigt, bei denen Wasserbeständigkeit unerlässlich ist.

Darüber hinaus ist 1045-Stahl bearbeitbar und schweißbar, was beides wichtige Faktoren sind, die Hersteller bei der Bearbeitung von Stahl berücksichtigen. Zu den Anwendungen dieser Sorte gehören Biere, Bolzen, Zahnräder, Wellen und Bolzen. Im Wesentlichen bevorzugen Hersteller es für Projekte, die extreme Geschwindigkeiten erfordern.

Obwohl diese Stahlsorte relativ stark ist, ist ihre Verwendung für sehr starke Produkte nicht ratsam, da ihre Zugfestigkeit und Härtbarkeit bestenfalls mittel sind.

Mechanische Eigenschaften

Streckgrenze (MPa):450
Schermodul (GPa):60
Bruchdehnung (%):12
Härte (Brinell):170
Dichte (g cm-3):7,87

1215 Stahl

Diese Stahlsorte enthält Eisen, Kohlenstoff, Mangan, Phosphor und Schwefel. Aufgrund des relativ hohen Schwefelgehalts dieser Stahlsorte gilt sie als Automatenstahl. Viele bezeichnen es auch als Schneckenmaterial, da es für automatische Schneckenmaschinenprozesse verwendet wird.

1215-Stahl bildet während der Bearbeitung kleine Späne, was höhere Bearbeitungsraten ermöglicht und ein Verfangen in Maschinen verhindert. Es ist jedoch nicht sehr schweißbar. Außerdem ist es aufgrund seines relativ niedrigen Kohlenstoffgehalts nicht so stark wie andere kaltgezogene Güten.

Industriell eignet es sich für automatische Projekte, bei denen eine schwere Bearbeitung erforderlich ist. Zu seinen Anwendungen gehören Stehbolzen, Stifte, Schrauben, Kupplungen und Schlaucharmaturen.

Mechanische Eigenschaften

Streckgrenze (MPa):415
Schermodul (GPa):80
Bruchdehnung (%):10
Härte (Brinell):167
Dichte (g cm-3):7,87

Vorteile und Herausforderungen von CNC-Stahlteilen

Die fachgerechte Bearbeitung von Stahlteilen erfordert viel Erfahrung und Können, um jederzeit zuverlässige Ergebnisse zu erzielen. Obwohl es eines der anspruchsvollsten Materialien ist, mit denen gearbeitet werden muss, überwiegen die Vorteile, die Sie aus der Verwendung von Stahl ziehen, oft die Herausforderungen.

Vorteile

Die meisten der heute verfügbaren CNC-Stahlteile weisen eine gute Bearbeitbarkeit auf, d. h. die Leichtigkeit, mit der Metalle geschnitten oder geformt werden können, um ein anständiges Ergebnis zu erzielen. Faktoren wie Härte, Energie, Leistung und Scherspannung wirken sich auf die Bearbeitbarkeit bei der CNC-Bearbeitung von Stahl aus.

Ein weiterer Vorteil der CNC-Stahlbearbeitung für Maschinenteile besteht darin, dass die Produkte sehr widerstandsfähig gegen Korrosion und Verschleiß sind. Darüber hinaus sind Stahlteile im Allgemeinen mit vielen Oberflächenveredelungen kompatibel.

Herausforderungen

Trotz der zahlreichen Vorteile gibt es einige Herausforderungen bei der CNC-Bearbeitung von Stahlteilen. Zum einen sind nicht alle Stahlteile ohne Weiteres bearbeitbar. Das bedeutet, dass es schwierig sein kann, einige Stahlsorten für geometrisch komplexe Projekte zu verwenden.

Darüber hinaus weisen Stahlsorten unterschiedliche Wärmeempfindlichkeiten auf. Einige Güten sind für CNC-Stahlteile, die starker Hitze ausgesetzt sind, ungeeignet, da sie schmelzen und sich verformen können.

Oberflächenveredelung und Nachbearbeitungsoptionen für Stahlteile

Wie der Name schon sagt, sind Oberflächenveredelungen Prozesse nach der normalen Herstellung von Metallteilen. Ziel ist es, die Funktionalität und Ästhetik dieser Teile zu verbessern. Unterschiedliche Metalle erfordern jedoch unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheiten.

Für Stahlteile sind unten die gängigen Oberflächengüten anwendbar.

Pulverbeschichtung

Bei der Pulverbeschichtung wird trockenes Pulver auf die Oberfläche des Stahls aufgetragen. Die Oberfläche ist typischerweise zwischen 0,15 und 0,3 mm dick. Der offensichtliche Vorteil besteht darin, die Korrosionsbeständigkeit der CNC-Stahlteile zu erhöhen.

Aufkohlen

Aufkohlen härtet Metalloberflächen. Der Prozess dreht sich um das Erhitzen von Stahlmetall in Gegenwart von kohlenstoffhaltigen Materialien wie Kohlenmonoxid und Holzkohle. Neben der Härte erhöht das Aufkohlen auch die Verschleißfestigkeit der CNC-Stahlteile.

Vernickelung

Bei dieser Oberflächenveredelung wird Stahlmetall galvanisiert, indem eine dünne Nickelschicht von etwa 0,1 mm hinzugefügt wird. Dadurch kann die Korrosions- und Verschleißfestigkeit der Stahlteile verbessert werden.

Schleifen

Schleifen hilft, die Stahloberfläche zu glätten und Unregelmäßigkeiten zu entfernen. Hersteller tun dies mit einer Schleifscheibe.

Bearbeitung von Stahl vs. Aluminium:Was ist der Unterschied?

Einer der Gründe, warum die CNC-Bearbeitung heute so weit verbreitet ist, ist ihre Kompatibilität mit verschiedenen Metallen und sogar Kunststoffen. Dennoch sind die beiden gängigsten Materialien für die CNC-Bearbeitung Stahl und Aluminium. Hersteller müssen sich oft nur zwischen diesen beiden entscheiden. Nachfolgend finden Sie einen Vergleich der CNC-Stahlbearbeitung und der CNC-Aluminiumbearbeitung.

Bearbeitung von Stahl vs. Aluminium:Bearbeitbarkeit

Die Bearbeitbarkeit hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, einschließlich der Härte und Festigkeit des Metalls. Generell gilt:Je härter ein Metall ist, desto geringer ist seine Zerspanbarkeit. Dieses Prinzip gilt auch für Aluminium.

Stahl hat einen höheren Brinell-Härtebereich (80 und 600) als Aluminium (ca. 15). In ähnlicher Weise hat Stahl eine höhere Zug- und Streckgrenze als Aluminium. Daher ist Stahl fester, aber weniger bearbeitbar.

Bearbeitung von Stahl vs. Aluminium:Geschwindigkeit

Da Aluminium leichter als Stahl ist, können Maschinisten schneller daran arbeiten. Außerdem kühlt Aluminium nach dem Erhitzen schneller ab als Stahl. Dies impliziert längere Fertigungszyklen bei der Bearbeitung von Stahl.

Bearbeitung von Stahl vs. Aluminium:Kosten

Oft läuft die Entscheidung zwischen Stahl und Aluminium auf die Kosten hinaus. Dies gilt insbesondere dann, wenn beide Materialien für ein bestimmtes Projekt geeignet sind. Obwohl es verschiedene Arten und Qualitäten dieser Metalle gibt, kostet die CNC-Bearbeitung von Stahl im Allgemeinen mehr als Aluminium.

Welche sollten Sie wählen?

Der erste Faktor, den Sie berücksichtigen sollten, ist die Art des Produkts, das Sie benötigen. Stahl wäre aufgrund seines höheren Schmelzpunktes besser für Produkte geeignet, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Andererseits eignet sich Aluminium besser für leichte Teile, insbesondere wenn Leitfähigkeit unerlässlich ist.

Anwendungen von CNC-Stahlteilen

CNC-Stahlteile sind heute in vielen Branchen präsent, einschließlich der Medizin-, Automobil- und Elektronikindustrie. Genauer gesagt ist die CNC-Bearbeitung von Stahl hilfreich für medizinische Instrumente, Maschinenteile, Vakuumdruckbehälter und Zahnräder.

CNC-Bearbeitungsdienste für Stahl bei Wayken

CNC-Stahlteile sind heute in mehreren Branchen üblich. Vor der CNC-Stahlbearbeitung müssen sich die Hersteller auf eine Stahlsorte festlegen. Dies beinhaltet die Bewertung der verschiedenen Immobilien mit Projektbedarf. Nach Berücksichtigung aller Faktoren sind qualitativ hochwertige Bearbeitungsdienste entscheidend.

Bei WayKen haben wir engagierte Experten, die alle Ihre CNC-Bearbeitungsdienste für Stahl übernehmen können. Wir können die Präzision, Qualität und Erschwinglichkeit Ihrer Projektkomponenten sicherstellen. Insbesondere kümmern wir uns um CNC-Stahlfräsen, Drehen, Schleifen, Erodieren und Drahterodieren.

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