Stål findes i mange former: forskellige geometriske former af metalplader, plader, stænger og bjælker, rør og selvfølgelig solide råvarer, der bruges i CNC -bearbejdning af stål. Stål bruges i så mange applikationer og så mange brancher, så det giver mening at have mange forskellige typer stål. Men hvad er forskellen mellem rustfrit stål og stål med lavt kulstof? Gratis bearbejdning og værktøjsstål? I denne artikel lærer du om mange typer forarbejdet stål, og hvordan man med succes CNC -procesståltyper.
Hvad er stål?
Stål er en bred betegnelse for jern- og kulstoflegeringer. Kulstofindholdet (0,05% -2% efter vægt) og tilsætning af andre elementer bestemmer den specifikke legering af stål og dets materielle egenskaber. Andre legeringselementer inkluderer mangan, silicium, fosfor, svovl og ilt. Carbon øger hårdheden af stål på samme tid, andre elementer kan tilsættes for at forbedre korrosionsbestandighed eller arbejdsevne. Indholdet af mangan er normalt højere (mindst 0,30% til 1,5%) for at reducere stålens lethed og øge dens styrke.
Stålets styrke og hårdhed er en af dens mest populære egenskaber. Det er den, der gør stål velegnet til konstruktions- og transportapplikationer, fordi dette materiale kan bruges i lang tid under tunge og gentagne belastninger. Nogle stållegeringer, nemlig rustfrie stålsorter, er korrosionsbestandige, hvilket gør dem til det bedste valg for dele, der fungerer i ekstreme miljøer.
Imidlertid vil denne styrke og hårdhed også forlænge bearbejdningstiden og øge værktøjets slid. Stål er et materiale med høj densitet, hvilket gør det for tungt til visse applikationer. Stål har imidlertid et forhold mellem høj styrke og vægt, og derfor er det en af de mest almindeligt anvendte metaller i fremstillingen. I vores fremstillingsproces bruger vi ofte råmaterialet rustfrit stål som
Metaltilbehør Casting -dele.
Ståltype
Lad os diskutere mange typer stål. Som stål skal kulstof tilsættes til jern. Indholdet af kulstof varierer imidlertid, hvilket fører til store ændringer i dens ydeevne. Kulstål henviser normalt til andet stål end rustfrit stål og identificeres ved den 4-cifrede kvalitet af stål, mere bredt set, det er lavt kulstofstål, medium kulstofstål eller højt kulstofstål.
Lavt kulstofstål: kulstofindhold mindre end 0,30% (efter vægt)
Medium kulstofstål: 0,3-0,5% kulstofindhold
Høj kulstofstål: 0,6% og derover
De vigtigste legeringselementer af stål er repræsenteret af det første tal i den firecifrede klasse. For eksempel vil ethvert 1xxx -stål, såsom 1018, have kulstof som det vigtigste legeringselement. 1018 stål indeholder 0,14-0,20% kulstof og små mængder fosfor, svovl og mangan. Denne generelle legering bruges ofte til bearbejdning af pakninger, aksler, gear og stifter.
Den lette at behandle carbonstål af carbonstål gennemgår re-fosfatering og re-fosfaterende behandlinger for at opdele chips i mindre stykker. Dette forhindrer, at lange eller store chips bliver sammenfiltret med værktøjet under skæring. Machinabelt stål kan fremskynde behandlingstiden, men kan reducere duktilitet og påvirkningsmodstand.
Rustfrit stål
Rustfrit stål indeholder kulstof, men indeholder også ca. 11% krom, hvilket øger materialets korrosionsmodstand. Mere krom betyder mindre rust! Tilføjelse af nikkel kan også forbedre rustresistens og trækstyrke. Derudover har rustfrit stål god varmemodstand og er velegnet til rumfart og andre anvendelser i ekstreme miljøer.
I henhold til metalets krystalstruktur kan rustfrit stål opdeles i fem typer. De fem typer er austenit, ferrit, martensit, duplex og nedbørshærdning. Rustfrit stålkvaliteter identificeres af tre cifre i stedet for fire cifre. Det første tal repræsenterer krystalstrukturen og de vigtigste legeringselementer.
For eksempel er 300-serie rustfrit stål en austenitisk krom-nikkel-legering. 304 Rustfrit stål er den mest almindelige karakter, også kendt som 18/8, fordi dets kromindhold er 18%, og nikkelindholdet er 8%. 303 Rustfrit stål er en gratis bearbejdningsversion af 304 rustfrit stål. Tilsætningen af svovl reducerer dens korrosionsbestandighed, så type 303 rustfrit stål er mere tilbøjelig til rust end type 304.
Rustfrit stål kan bruges i en lang række industrier. Type 316 rustfrit stål kan bruges til medicinsk udstyr, såsom ventildele i maskiner og rørledninger, efter korrekt behandling. 316 Rustfrit stål bruges også til bearbejdning af nødder og bolte, hvoraf mange bruges i luftfarts- og bilindustrien. 303 rustfrit stål bruges til gear, aksler og andre dele, der er nødvendige for fly og biler.
Værktøjsstål
Værktøjsstål bruges til at fremstille værktøjer til forskellige fremstillingsprocesser, herunder støbning, injektionsstøbning, stempling og skæring. Der er mange forskellige værktøjsstållegeringer, der kan bruges til forskellige applikationer, men de er alle kendt for deres hårdhed. Hver af dem kan modstå slid ved flere anvendelser (stålformen, der bruges til injektionsstøbning, kan modstå en million gange eller mere af materialet) og har høj temperaturresistens.
En almindelig anvendelse af værktøjsstål er injektionsforme, der behandles af hærdet stål CNC til at producere produktionsdele af højeste kvalitet. H13-stål vælges normalt på grund af dets gode termiske træthedsegenskaber-Its-styrke og hårdhed kan modstå langvarig eksponering for ekstreme temperaturer. H13-form er meget velegnet til avancerede injektionsstøbematerialer med høj smeltetemperatur, fordi det giver længere skimmel levetid end andre stål-500.000 til 1 million gange. På samme tid er S136 rustfrit stål med en skimmel levetid på mere end en million gange. Dette materiale kan poleres til det højeste niveau og bruges i specielle anvendelser, hvor der kræves høj optisk klarhed.
Stålbehandling
Nogle af de mest nyttige egenskaber ved stål kommer fra yderligere behandlings- og behandlingstrin. Disse metoder kan udføres inden behandling for at ændre stålets egenskaber og gøre stålet lettere at behandle. Husk, at hærdning af materialet inden bearbejdning vil forlænge bearbejdningstiden og øge værktøjsslitage, men stål kan behandles efter bearbejdning for at øge styrken eller hårdheden af det færdige produkt. Når det er sagt, er det vigtigt at tænke forud for alle planlagte behandlinger, som du skal anvende for at opnå de nødvendige egenskaber for dine dele.
Varmebehandling
Varmebehandling henviser til flere forskellige processer, der involverer manipulering af temperaturen på stål for at ændre dets materielle egenskaber. Et eksempel er annealing, der bruges til at reducere hårdheden og øge duktiliteten, hvilket gør stål lettere at behandle. Udglødningsprocessen opvarmer langsomt stålet til den krævede temperatur og opretholder det i en periode. Den krævede tid og temperatur afhænger af den specifikke legering og falder, når kulstofindholdet øges. Endelig afkøles metallet langsomt i ovnen eller er omgivet af isolerende materialer.
Normalisering af varmebehandling kan eliminere intern stress i stål, mens den opretholder højere styrke og hårdhed end annealet stål. Under normaliseringsprocessen opvarmes stålet til en høj temperatur og luftkøles derefter for at opnå en højere hårdhed.
Hærdet stål er en anden varmebehandlingsproces, du gætte det, det hærder stål. Det vil også øge styrken, men det vil også gøre materialet mere sprødt. Hærdningsprocessen involverer langsomt opvarmning af stålet, blødgør det ved høje temperaturer og nedsænker derefter stålet i vand, olie eller en saltopløsning til hurtig afkøling.
Endelig bruges den tempereringsvarmebehandlingsproces til at reducere klodningen af det slukkede stål. Hærmet stål er næsten identisk med normalisering: Det opvarmes langsomt til en valgt temperatur, og derefter er stålet luftkølet. Forskellen er, at temperaturstemperaturen er lavere end andre processer, hvilket reducerer lethed og hårdhed af tempereret stål.
Nedbørshærdning
Udfældningshærdning øger stålens udbyttestyrke. Visse kvaliteter af rustfrit stål kan omfatte en pH -værdi i navnet, hvilket betyder, at de har nedbørshærdningsegenskaber. Den største forskel mellem nedbørshærdningsstål er, at de indeholder yderligere elementer: kobber, aluminium, fosfor eller titanium. Der er mange forskellige legeringer her. For at aktivere nedbørshærdningsegenskaber dannes stålet i den endelige form og udsættes derefter for en aldershærdningsbehandling. Den aldrende hærdningsproces opvarmer materialet i lang tid for at udfælde de tilsatte elementer og danne faste partikler i forskellige størrelser og derved øge materialets styrke.
17-4PH (også kendt som 630 stål) er et almindeligt eksempel på nedbørhærdningskvaliteter for rustfrit stål. Legeringen indeholder 17% krom og 4% nikkel og 4% kobber, hvilket hjælper med at nedbagehærdning. På grund af øget hårdhed, styrke og høj korrosionsbestandighed bruges 17-4ph til helikopterdækplatforme, turbineblade og nukleare affaldstønder.
Koldt arbejde
Egenskaberne ved stål kan også ændres uden at påføre en masse varme. For eksempel gøres koldtarbejdet stål stærkere gennem en arbejdshærdningsproces. Når metal er plastisk deformeret, sker der arbejdshærdning. Dette kan opnås ved at hamre, rulle eller tegne metal. Under behandling, hvis værktøjet eller emnet overophedes, vil arbejde hærdning også forekomme uventet. Koldt arbejde kan også forbedre brugbarheden af stål. Mildt stål er meget velegnet til koldt arbejde.
Forholdsregler for design af stålstruktur
Når man designer ståldele, er det vigtigt at huske de unikke egenskaber ved materialet. De egenskaber, der gør det meget velegnet til din applikation, kan kræve yderligere overvejelse af design til fremstilling (DFM).
På grund af materialets hårdhed tager behandling af stål længere tid end andre blødere materialer (såsom aluminium eller messing). Du skal bruge de korrekte maskinindstillinger til at optimere bearbejdningskvalitet og minimere værktøjsslitage. I praksis betyder dette langsommere spindelhastigheder og tilførselshastigheder for at beskytte dine dele og forme.
Selv hvis du ikke foretager selve behandlingen, skal du stadig evaluere den stålkvalitet, der er egnet til dit projekt, ikke kun med hensyn til hårdhed og styrke, men også i betragtning af forskelle i brugbarhed. For eksempel er behandlingstiden for rustfrit stål cirka dobbelt så stor med kulstofstål. Når du beslutter dig for forskellige kvaliteter, skal du også overveje, hvilke attributter der er den højeste prioritet, og hvilke stållegeringer er let tilgængelige. Almindeligt anvendte kvaliteter, såsom 304 eller 316 rustfrit stål, har en bredere række lagerstørrelser at vælge imellem, og det tager mindre tid at finde og købe.
-------------------------------------------------ENDE-----------------------------------------------------
Rediger af Rebecca Wang
