Stahl gibt es in vielen Formen: verschiedene geometrische Formen aus Metallplatten, Platten, Stäben und Strahlen, Rohren und natürlich festen Rohstoffen, die in der CNC -Bearbeitung von Stahl verwendet werden. Stahl wird in so vielen Anwendungen und so vielen Branchen verwendet, daher ist es sinnvoll, viele verschiedene Arten von Stahl zu haben. Aber was ist der Unterschied zwischen Edelstahl und niedrigem Kohlenstoffstahl? Kostenlose Bearbeitung und Werkzeugstahl? In diesem Artikel erfahren Sie mehr über viele Arten von verarbeiteten Stahl und die erfolgreichen CNC -Stahlarten.
Was ist Stahl?
Stahl ist ein breiter Begriff für Eisen- und Kohlenstofflegierungen. Der Kohlenstoffgehalt (0,05% -2% nach Gewicht) und die Zugabe anderer Elemente bestimmen die spezifische Legierung von Stahl und seine Materialeigenschaften. Andere Legierungselemente sind Mangan, Silizium, Phosphor, Schwefel und Sauerstoff. Kohlenstoff erhöht gleichzeitig die Härte von Stahl, andere Elemente können hinzugefügt werden, um die Korrosionsbeständigkeit oder die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Der Gehalt an Mangan ist normalerweise höher (mindestens 0,30% bis 1,5%), um die Sprödigkeit von Stahl zu verringern und seine Festigkeit zu erhöhen.
Die Stärke und Härte von Stahl ist eines der beliebtesten Eigenschaften. Es ist so, dass Stahl für Bau- und Transportanwendungen geeignet ist, da dieses Material für lange Zeit unter schweren und wiederholten Lasten verwendet werden kann. Einige Stahllegierungen, nämlich rostfreie Stahlsorten, sind korrosionsbeständig, was sie zur besten Wahl für Teile macht, die in extremen Umgebungen arbeiten.
Diese Stärke und Härte verlängern jedoch auch die Bearbeitungszeit und erhöht das Werkzeugverschleiß. Stahl ist ein Material mit hoher Dichte, das es für bestimmte Anwendungen zu schwer macht. Stahl hat jedoch ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, weshalb er eines der am häufigsten verwendeten Metalle in der Herstellung ist. In unserem Herstellungsprozess verwenden wir häufig den Rohmaterial Edelstahl als
Metallzubehör Gussteile.
Stahltyp
Lassen Sie uns viele Arten von Stahl diskutieren. Als Stahl muss Kohlenstoff zu Eisen gegeben werden. Der Kohlenstoffgehalt wird jedoch variieren, was zu großen Veränderungen in seiner Leistung führt. Kohlenstoffstahl bezieht sich normalerweise auf andere Stahl als Edelstahl und wird durch den 4-stelligen Stahlgrad identifiziert. Im weiteren Sinne handelt es sich um niedrige Kohlenstoffstahl, mittlerer Kohlenstoffstahl oder hohe Kohlenstoffstahl.
Kohlenstoffstahl: Kohlenstoffgehalt weniger als 0,30% (nach Gewicht)
Mittel Kohlenstoffstahl: 0,3-0,5% Kohlenstoffgehalt
Hoher Kohlenstoffstahl: 0,6% und höher
Die wichtigsten Legierungselemente von Stahl werden durch die erste Zahl in der vierstelligen Klasse dargestellt. Beispielsweise hat jeder 1xxx -Stahl wie 1018 Kohlenstoff als Hauptlegierungselement. 1018 Stahl enthält 0,14-0,20% Kohlenstoff und kleine Mengen an Phosphor, Schwefel und Mangan. Diese allgemeine Legierung wird üblicherweise zur Bearbeitung von Dichtungen, Wellen, Zahnrädern und Stiften verwendet.
Der leicht zu prozessive Kohlenstoffstahl wird durch die Wiederphosphäre und die erneut phosphatierende Behandlungen erfasst, um die Chips in kleinere Stücke zu unterteilen. Dies verhindert, dass lange oder große Chips während des Schneidens mit dem Werkzeug verwickelt werden. Messbarer Stahl kann die Verarbeitungszeit beschleunigen, aber die Duktilität und den Aufprallwiderstand reduzieren.
Edelstahl
Edelstahl enthält Kohlenstoff, enthält aber auch etwa 11% Chrom, was die Korrosionsbeständigkeit des Materials erhöht. Mehr Chrom bedeutet weniger Rost! Das Hinzufügen von Nickel kann auch die Rostbeständigkeit und die Zugfestigkeit verbessern. Darüber hinaus hat Edelstahl einen guten Wärmebeständigkeit und eignet sich für die Luft- und Raumfahrt und andere Anwendungen in extremen Umgebungen.
Gemäß der Kristallstruktur des Metalls kann Edelstahl in fünf Arten unterteilt werden. Die fünf Arten sind Austenit, Ferrit, Martensit, Duplex und Niederschlagshärten. Edelstahlnoten werden durch drei Ziffern anstelle von vier Ziffern identifiziert. Die erste Zahl repräsentiert die Kristallstruktur und die Hauptlegierelemente.
Zum Beispiel ist Edelstahl der 300er Serie eine austenitische Chrom-Nickel-Legierung. 304 Edelstahl ist die häufigste Klasse, auch als 18/8 bekannt, da sein Chromgehalt 18% und der Nickelgehalt 8% beträgt. 303 Edelstahl ist eine kostenlose Bearbeitungsversion von 304 Edelstahl. Die Zugabe von Schwefel verringert seine Korrosionsbeständigkeit, sodass Typ 303 Edelstahl anfälliger für Rost als Typ 304 ist.
Edelstahl kann in einer Vielzahl von Branchen verwendet werden. Edelstahl vom Typ 316 kann nach ordnungsgemäßer Verarbeitung für medizinische Geräte wie Ventilteile in Maschinen und Rohrleitungen verwendet werden. 316 Edelstahl wird auch für Bearbeitungsmuttern und -Bolzen verwendet, von denen viele in der Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie verwendet werden. 303 Edelstahl wird für Zahnräder, Wellen und andere Teile verwendet, die für Flugzeuge und Automobile erforderlich sind.
Werkzeugstahl
Werkzeugstahl wird verwendet, um Werkzeuge für verschiedene Herstellungsprozesse herzustellen, einschließlich des Gießens, Injektionsformeln, Stempeln und Schneiden. Es gibt viele verschiedene Werkzeugstahllegierungen, die für verschiedene Anwendungen verwendet werden können. Sie sind jedoch alle für ihre Härte bekannt. Jeder von ihnen kann dem Verschleiß mehrerer Anwendungen standhalten (die für das Injektionsform verwendete Stahlform kann eine Million Mal oder mehr Materials standhalten) und hat eine hohe Temperaturfestigkeit.
Eine häufige Anwendung von Werkzeugstahl sind Injektionsformen, die von CNC aus gehärtetem Stahl verarbeitet werden, um die Produktionsteile von höchster Qualität zu erzeugen. H13-Stahl wird normalerweise ausgewählt, da die Stärke und Härte der thermischen Ermüdungseigenschaften mit extremen Temperaturen langfristig standhalten können. Die H13-Schimmelpilze eignet sich sehr für fortschrittliche Injektionsformmaterialien mit hoher Schmelztemperatur, da sie eine längere Lebensdauer bietet als andere Stähle-500.000 bis 1 Million Mal. Gleichzeitig ist S136 Edelstahl mit mehr als einer Million Mal. Dieses Material kann auf die höchste Ebene poliert und in speziellen Anwendungen verwendet werden, bei denen eine hohe optische Klarheit erforderlich ist.
Stahlverarbeitung
Einige der nützlichsten Eigenschaften von Stahl stammen aus zusätzlichen Verarbeitungs- und Verarbeitungsschritten. Diese Methoden können vor der Verarbeitung durchgeführt werden, um die Eigenschaften des Stahls zu ändern und den Stahl leichter zu verarbeiten. Denken Sie daran, dass das Verhärten des Materials vor der Bearbeitung die Bearbeitungszeit verlängert und das Werkzeugverschleiß erhöht. Stahl kann jedoch nach der Bearbeitung behandelt werden, um die Festigkeit oder Härte des fertigen Produkts zu erhöhen. Trotzdem ist es wichtig, vor geplanten Behandlungen, die Sie beantragen müssen, um die erforderlichen Eigenschaften für Ihre Teile zu erreichen.
Wärmebehandlung
Die Wärmebehandlung bezieht sich auf verschiedene Prozesse, bei denen die Temperatur von Stahl zur Änderung der Materialeigenschaften manipuliert wird. Ein Beispiel ist das Glühen, das verwendet wird, um die Härte zu verringern und die Duktilität zu erhöhen, wodurch Stahl leichter zu verarbeiten ist. Der Glühprozess erhitzt den Stahl langsam auf die erforderliche Temperatur und hält ihn für einen bestimmten Zeitraum bei. Die erforderliche Zeit und Temperatur hängen von der spezifischen Legierung ab und nehmen mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt ab. Schließlich kühlt sich das Metall langsam im Ofen ab oder ist von isolierenden Materialien umgeben.
Die Normalisierung der Wärmebehandlung kann die innere Spannung in Stahl beseitigen und gleichzeitig eine höhere Festigkeit und Härte aufrechterhalten als geglühter Stahl. Während des Normalisierungsprozesses wird der Stahl auf eine hohe Temperatur erhitzt und dann luftgekühlt, um eine höhere Härte zu erhalten.
Verhärteter Stahl ist ein weiterer Wärmebehandlungsprozess, Sie haben es erraten, es härtet den Stahl aus. Es wird auch die Festigkeit erhöhen, aber es wird das Material auch spröde machen. Der Härtungsprozess umfasst langsam den Stahl, das Einweichen bei hohen Temperaturen und dann in Wasser, Öl oder eine Salzlösung zur schnellen Abkühlung eintauchen.
Schließlich wird der Prozess der Temperierungswärmebehandlung verwendet, um die Sprödigkeit des gelösten Stahls zu verringern. Temperierter Stahl ist fast identisch mit der Normalisierung: Er wird langsam auf eine ausgewählte Temperatur erhitzt, und dann wird der Stahl luftgekühlt. Der Unterschied besteht darin, dass die Temperaturtemperatur niedriger ist als andere Prozesse, wodurch die Sprödigkeit und Härte von temperiertem Stahl verringert wird.
Niederschlagshärtung
Aushärtung des Niederschlags erhöht die Ertragsfestigkeit von Stahl. Bestimmte Grades von Edelstahl können einen pH -Wert im Namen enthalten, was bedeutet, dass sie Niederschlagshärtungseigenschaften aufweisen. Der Hauptunterschied zwischen Stäheln ausfällt, die ausfällt werden, besteht darin, dass sie zusätzliche Elemente enthalten: Kupfer, Aluminium, Phosphor oder Titan. Hier gibt es viele verschiedene Legierungen. Um die Abhärtungseigenschaften der Niederschlagshärtung zu aktivieren, wird der Stahl in die endgültige Form gebildet und dann einer Altershärtungsbehandlung unterzogen. Der alternde Härtungsprozess erhitzt das Material für lange Zeit, um die zugesetzten Elemente auszurüsten und feste Partikel unterschiedlicher Größen zu bilden, wodurch die Stärke des Materials erhöht wird.
17-4PH (auch als 630 Stahl bekannt) ist ein häufiges Beispiel für die Ausfällungsklassen für Edelstahl. Die Legierung enthält 17% Chrom und 4% Nickel und 4% Kupfer, was dazu beiträgt, dass die Aushärte des Ausfalls härtet. Aufgrund erhöhter Härte, Festigkeit und hoher Korrosionsbeständigkeit wird 17-4PH für Hubschrauberdeckplattformen, Turbinenklingen und Atomabfälle verwendet.
Kaltes Arbeiten
Die Eigenschaften von Stahl können auch geändert werden, ohne viel Wärme aufzutragen. Zum Beispiel wird Kaltstahl durch einen Arbeitshärtungsprozess stärker gemacht. Wenn Metall plastisch deformiert ist, tritt eine Arbeitshärtung auf. Dies kann durch Hämmern, Rollen oder Zeichnen von Metall erreicht werden. Während der Verarbeitung wird auch das Werkzeug oder das Werkstück überhitzt, und die Arbeitserhärtung tritt ebenfalls unerwartet auf. Kaltarbeit kann auch die Verarbeitbarkeit von Stahl verbessern. Weichstahl ist sehr geeignet für Kaltarbeit.
Vorsichtsmaßnahmen für die Stahlkonstruktionsdesign
Beim Entwerfen von Stahlteilen ist es wichtig, sich an die einzigartigen Eigenschaften des Materials zu erinnern. Die Merkmale, die es für Ihre Anwendung sehr geeignet sind, erfordern möglicherweise eine zusätzliche Berücksichtigung des Designs für die Herstellung (DFM).
Aufgrund der Härte des Materials dauert der Verarbeitungsstahl länger als andere weichere Materialien (z. B. Aluminium oder Messing). Sie müssen die richtigen Maschineneinstellungen verwenden, um die Bearbeitungsqualität zu optimieren und die Werkzeugkleidung zu minimieren. In der Praxis bedeutet dies langsamere Spindelgeschwindigkeiten und Futterraten, um Ihre Teile und Formen zu schützen.
Auch wenn Sie die Verarbeitung nicht selbst durchführen, sollten Sie die für Ihr Projekt geeignete Stahlqualität nicht nur in Bezug auf Härte und Stärke, sondern auch für Unterschiede in der Verarbeitbarkeit geeignet sind. Beispielsweise beträgt die Verarbeitungszeit von Edelstahl ungefähr doppelt so hoch wie bei Kohlenstoffstahl. Wenn Sie sich für verschiedene Klassen entscheiden, müssen Sie auch überlegen, welche Attribute die höchste Priorität haben und welche Stahllegierungen leicht verfügbar sind. Häufig verwendete Noten wie 304 oder 316 Edelstahl haben eine breitere Palette von Aktiengrößen zur Auswahl, und es dauert weniger Zeit, um zu finden und zu kaufen.
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Bearbeiten von Rebecca Wang
