CNC-Bearbeitung – Mehrere gängige Bearbeitungsverfahren für Stahl

Um die Eigenschaften des Stahls zu ändern und den Stahl leichter bearbeitbar zu machen, werden normalerweise zusätzliche Behandlungen und Prozesse durchgeführt, bevor die Bearbeitung abgeschlossen ist. Das Härten des Materials vor der Bearbeitung verlängert die Bearbeitungszeit und erhöht den Werkzeugverschleiß, aber Stahl kann nach der Bearbeitung behandelt werden, um die Festigkeit oder Härte des Endprodukts zu erhöhen. Im Folgenden sind 3 gängige Verarbeitungstechniken für Stahl aufgeführt.

1. Wärmebehandlung

Wärmebehandlung bezieht sich auf verschiedene Prozesse, bei denen die Temperatur von Stahl manipuliert wird, um seine Materialeigenschaften zu ändern.

Glühen wird verwendet, um die Härte zu verringern und die Duktilität zu erhöhen, wodurch Stahl leichter zu bearbeiten ist. Der Glühprozess erwärmt den Stahl langsam für einen bestimmten Zeitraum auf die gewünschte Temperatur. Die erforderliche Zeit und Temperatur hängt von der jeweiligen Legierung ab und nimmt mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt ab. Abschließend wird der Stahl in einem Ofen langsam abgekühlt oder mit Isoliermaterial umgeben.

Normalisieren, wodurch innere Spannungen im Stahl abgebaut werden, während eine höhere Festigkeit und Härte als bei geglühtem Stahl erhalten bleibt. Während des Normalisierens wird der Stahl auf eine hohe Temperatur erhitzt und dann auf eine geeignete Temperatur abgekühlt, um die Härte des Stahls zu verbessern.

Abschrecken, das den Stahl nicht nur härtet und seine Festigkeit erhöht, sondern ihn auch spröder macht. Beim Härteprozess wird der Stahl langsam erhitzt, bei hohen Temperaturen eingeweicht und dann schnell abgekühlt, indem der Stahl in eine Flüssigkeit wie Wasser, Öl oder Salzlösung getaucht wird.

Anlassen, das verwendet werden kann, um etwas von der Sprödigkeit zu beseitigen, die mit dem Härten von Stahl einhergeht. Das Anlassen von Stahl ist fast identisch mit dem Normalisieren:Es wird zuerst langsam auf eine ausgewählte Temperatur erhitzt, und dann wird der Stahl luftgekühlt. Der Unterschied besteht darin, dass das Anlassen bei einer niedrigeren Temperatur als bei anderen Verfahren durchgeführt wird, was die Sprödigkeit und Härte von gehärtetem Stahl verringert.

2. Ausscheidungshärtung

Ausscheidungshärtung erhöht die Streckgrenze von Stahl. Der Hauptunterschied zwischen ausscheidungshärtenden Stählen besteht darin, dass sie Elemente wie Kupfer, Aluminium, Phosphor oder Titan enthalten, die nicht nur die Festigkeit des Stahls erhöhen, sondern auch eine ausreichende Zähigkeit aufrechterhalten, eine Klasse von hochfesten Edelstählen, die als PH bezeichnet werden Stähle. Zur Aktivierung der Ausscheidungshärtung wird der Stahl zunächst lösungsgeglüht und anschließend ausgehärtet. Beim Aushärtungsprozess wird das Material über einen längeren Zeitraum erhitzt, wodurch die hinzugefügten Elemente ausfallen und feste Partikel unterschiedlicher Größe bilden, die die Festigkeit des Materials erhöhen.

17-4PH (auch als 630-Stahl bekannt) ist ein gängiges Beispiel für einen ausscheidungshärtenden Edelstahl. Diese Legierung enthält 17 % Chrom und 4 % Nickel sowie 4 % Kupfer, was die Ausscheidungshärtung unterstützt. Aufgrund seiner zusätzlichen Härte, Festigkeit und hohen Korrosionsbeständigkeit wird 17-4PH in Hubschrauberlandeplattformen, Turbinenschaufeln und Atommüllfässern verwendet.

3. Kaltverformung

Änderungen können auch die Eigenschaften des Stahls verändern, ohne viel Wärme zuzuführen. Kaltverformter Stahl wird beispielsweise durch Kaltverfestigung stärker. Kaltverfestigung tritt auf, wenn ein Metall plastisch verformt wird. Dies kann absichtlich durch Hämmern, Walzen oder Ziehen des Metalls geschehen. Kaltverfestigung kann auch unbeabsichtigt während der Bearbeitung auftreten, wenn das Schneidwerkzeug oder das Werkstück zu heiß wird. Die Kaltumformung verbessert auch die Bearbeitbarkeit des Stahls. Weichstahl eignet sich sehr gut zum Kaltumformen.

Überlegungen zur Konstruktion von Stahlkonstruktionen

Bei der Konstruktion von Stahlteilen ist es wichtig, die einzigartigen Eigenschaften des Materials zu berücksichtigen. Funktionen, die es für Ihre Anwendung gut geeignet machen, erfordern möglicherweise einige zusätzliche Überlegungen zum Design für die Fertigung (DFM).

Die Bearbeitung von Stahl dauert aufgrund der Härte des Materials länger als bei anderen weicheren Materialien wie Aluminium oder Messing, und Sie können Ihre Teile und Werkzeuge schützen, indem Sie die Spindeldrehzahlen und Vorschübe reduzieren.

Bei der Entscheidung, welcher Stahl verwendet werden soll, müssen nicht nur Härte und Festigkeit, sondern auch Unterschiede in der Zerspanbarkeit berücksichtigt werden. Zum Beispiel dauert die Verarbeitung von Edelstahl etwa doppelt so lange wie von Kohlenstoffstahl. Bei der Entscheidung für verschiedene Güten muss auch berücksichtigt werden, welche Eigenschaften am wichtigsten sind und welche Stahllegierungen leicht verfügbar sind. Gängige Güten wie 304 oder Edelstahl 316 sind in einer größeren Auswahl an Lagergrößen erhältlich und erfordern weniger Zeit für die Suche und Beschaffung.