CNC-Bearbeitung von rostfreiem Stahl
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Was ist die CNC-Bearbeitung von rostfreiem Stahl?
CNC-Bearbeitung von Edelstahl ist ein automatisiertes Verfahren, bei dem vorprogrammierte Computersteuerungen zum Fräsen, Drehen, Schneiden und Bohren von Edelstahlwerkstoffen mit hoher Präzision eingesetzt werden, um Teile oder Produkte herzustellen, die präzise Größen- und Formanforderungen erfüllen.
Haupttypen für die cnc-Bearbeitung von Edelstahl
Rostfreier Stahl 303
Merkmal:Schwefel wird hinzugefügt, um die Bearbeitbarkeit und die Leichtigkeit der Bearbeitung zu verbessern, während die grundlegende Korrosionsbeständigkeit erhalten bleibt.
Anwendungen: Geeignet für die Herstellung von Teilen, die häufig bearbeitet werden müssen und keine extrem hohen Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit stellen, wie z. B. Muttern, Bolzen, Wellen und Teile für automatische Anlagen.
Zugfestigkeit, Streckgrenze (MPa)：240
Schermodus (GPa) ：77.2
Bruchdehnung (%) ：50
Härte (Brinell) ：160
Dichte (g/cm^3) ：8
Rostfreier Stahl 304
Merkmal:Als der am häufigsten verwendete austenitische rostfreie Stahl besitzt er eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit und Verformbarkeit und lässt sich leicht schweißen und verarbeiten.
Anwendung:Weit verbreitet in der Lebensmittelverarbeitung, in der Chemie und in der Medizin, z. B. in Küchengeräten, Chemikalienbehältern und Komponenten für medizinische Geräte.
Zugfestigkeit, Streckgrenze (MPa)：215
Schermodus (GPa) ：77
Bruchdehnung (%) ：70
Härte (Brinell) ：123
Dichte (g/cm^3) ：8
Edelstahl 316
Merkmal:Der Zusatz von Molybdän zu rostfreiem Stahl 304 verbessert die Korrosionsbeständigkeit, insbesondere gegen Chloridionenkorrosion, erheblich, wobei die gute Hochtemperaturleistung erhalten bleibt.
Anwendung:Geeignet für Geräte und Komponenten in rauen Umgebungen, z. B. in der Schifffahrt, in der chemischen Verarbeitung und in der Pharmazie, einschließlich Anlagen zur Meerwasseraufbereitung, chemische Reaktoren und medizinische Geräte.
Zugfestigkeit, Streckgrenze (MPa)：205
Schermodus (GPa) ：74
Bruchdehnung (%) ：40
Härte (Brinell) ：187
Dichte (g/cm^3) ：8.03
416 Rostfreier Stahl
Merkmal : Martensitischer rostfreier Stahl mit Schwefelzusatz zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit, der auch eine hohe Festigkeit und Härte sowie eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweist.
Anwendungen : Geeignet für die Herstellung mechanischer Teile, die eine hohe Festigkeit und gute Bearbeitbarkeit erfordern, wie z. B. Pumpengehäuse, Ventile und Kfz-Getriebekomponenten.
Zugfestigkeit, Streckgrenze (MPa)：275
Schermodus (GPa) ：83
Bruchdehnung (%) ：30
Härte (Brinell) ：156
Dichte (g/cm^3) ：7.8
420 rostfreier Stahl
Merkmal Martensitischer nichtrostender Stahl, der eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit aufweist. Seine mechanischen Eigenschaften können durch Wärmebehandlung an verschiedene Anforderungen angepasst werden.
Anwendung: Geeignet für die Herstellung von Schneidwerkzeugen, Formen, chirurgischen Instrumenten und anderen Komponenten, die eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit erfordern.
Zugfestigkeit, Streckgrenze (MPa)：345
Schermodus (GPa) ：80.7
Bruchdehnung (%) ：25
Härte (Brinell) ：198
Dichte (g/cm^3) ：7.8
2205 Duplex-Edelstahl
Merkmal : Durch die Kombination der Vorteile austenitischer und ferritischer nichtrostender Stähle weist er eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit und gute Schweißbarkeit auf und ist gleichzeitig kostengünstig.
Anwendungen : Geeignet für Geräte und Komponenten in stark beanspruchten, korrosionsgefährdeten Umgebungen in Branchen wie der Öl-, Gas- und Chemieindustrie, z. B. Rohre, Ventile und Pumpengehäuse.
Zugfestigkeit, Streckgrenze (MPa)：620～900
Schermodus (GPa) ：220
Bruchdehnung (%) ：27
Härte (Brinell) ：300
Dichte (g/cm^3) ：7.8
Rostfreier Stahl 410
Merkmal Chromhaltiger martensitischer Edelstahl besitzt eine hohe Härte und Festigkeit, eine gute Verschleißfestigkeit und eine gewisse Korrosionsbeständigkeit. Er ist wärmebehandelbar, magnetisch und hat einen niedrigen Nickelgehalt.
Anmeldung : Es findet breite Anwendung bei der Herstellung von Messern und Geschirr, bei der Bearbeitung von Maschinenteilen, bei der Herstellung einiger medizinischer Geräte und bei der Herstellung atmosphärisch korrosionsbeständiger Komponenten in der petrochemischen Industrie. (Lager, Zahnräder, Pumpenwellen, Ventilteile, Skalpelle, Rohre, Verbindungselemente)
Zugfestigkeit, Streckgrenze (MPa)：310
Schermodus (GPa) ：73
Bruchdehnung (%) ：25
Härte (Brinell) ：148
Dichte (g/cm^3) ：7.8
Oberflächengüte für die CNC-Bearbeitung von Teilen aus rostfreiem Stahl
Nach CNC-Bearbeitung aus rostfreiem Stahl, Oberflächengüte ist entscheidend für die Verbesserung der Leistung und des Aussehens der Teile. Sie verbessert nicht nur die Oberflächenqualität und erhöht die Korrosions- und Verschleißfestigkeit, sondern trägt auch zur Ästhetik der Teile bei. Im Folgenden werden mehrere praktische Verfahren zur Oberflächenbehandlung von CNC-Teilen aus nichtrostendem Stahl vorgestellt.
Bearbeitete Oberfläche
Der von der Werkzeugmaschine bearbeitete Prototyp weist Spuren der Werkzeugbearbeitung auf.
Eloxieren
Das Eloxieren verbessert die Korrosions- und Verschleißfestigkeit von Metallen und ermöglicht die Färbung und Beschichtung von Metallen wie Aluminium, Magnesium und Titan.
Polnisch
Polieren verbessert die Oberflächengüte und die Ästhetik, geeignet für Materialien wie Metalle, Keramik, Kunststoffe und PMMA.
Sandstrahlen
Beim Sandstrahlen wird ein Strahlmittel mit hohem Druck oder mechanisch auf ein Werkstück geschleudert, um eine saubere, aufgeraute und matte Oberfläche zu erhalten.
Gebürstete Oberfläche
Die gebürstete Oberfläche erzeugt ein strukturiertes Muster auf Metalloberflächen, das die Ästhetik verbessert. Geeignet für Aluminium, Kupfer, Edelstahl und andere Materialien.
Pulverbeschichtung
Die Pulverbeschichtung wird durch elektrostatische Adhäsion auf die Werkstückoberfläche aufgetragen und härtet dann bei hohen Temperaturen zu einer dichten Schicht aus, die die Korrosionsbeständigkeit von Metall- und Kunststoffoberflächen erhöht.
Galvanische Beschichtung
Metallbeschichtungen werden durch elektrolytische Verfahren auf Materialoberflächen aufgebracht, um die Korrosions- und Verschleißbeständigkeit zu erhöhen. Diese Technik ist für Metalle und bestimmte Kunststoffe geeignet.
Schwarz oxidieren
Eine schwarze Oxidschicht wird durch chemische Oxidation auf Metalloberflächen gebildet und bietet niedrige Kosten, ein einfaches Verfahren und reduzierte Lichtreflexion.
Elektropolieren
Entfernt mikroskopisch kleine Überstände von Metalloberflächen durch elektrochemische anodische Auflösung, wodurch eine glatte, dichte Oberfläche entsteht, die frei von Eigenspannungen und äußerst korrosionsbeständig ist. Geeignet für die Bearbeitung komplexer Metalle und leitfähiger Materialien.
Alodine
Bildet durch chemische Umwandlung eine Schutzschicht auf Oberflächen und verbessert die Korrosionsbeständigkeit und Haftung. Umweltfreundlich mit ausgezeichneter Leitfähigkeit, geeignet für Aluminium- und Magnesiumlegierungen.
Wärmebehandlung
Durch die Veränderung der inneren Mikrostruktur von metallischen Werkstoffen durch Erhitzung verbessert dieses Verfahren die Härte, Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit. Es eignet sich für Metalle wie Stahl, Aluminium- und Kupferlegierungen sowie Titanlegierungen.
Leitfaden für die CNC-Bearbeitung von rostfreiem Stahl :
Materialprüfung : Die Zusammensetzung von rostfreiem Stahl wird mit einem Spektrometer analysiert. Bei Edelstahl der Serie 304 ist sicherzustellen, dass Cr ≥ 16% und Ni ≥ 8% ist, und ein Materialbericht zu erstellen.
Prozessplanung : Der Prozess wird nach dem 3D-Modell (STEP/IGS) aufgeteilt, wobei die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSC) mit einer Schnittgeschwindigkeit von 100-300 m/min im Vordergrund steht.
Auswahl der Werkzeuge : Hartmetall TiAlN beschichtete Werkzeuge, Vorschub 0,1-0,3 mm/U, Schnitttiefe 0,5-2 mm. PKD-Werkzeuge werden für schwer zu bearbeitende Materialien wie 316L verwendet.
Wichtige Kontrollpunkte : Nach der Grobbearbeitung, Alterung bei niedriger Temperatur 200℃ für 2 Stunden, um innere Spannungen abzubauen und Verformungen zu verhindern.
Schnittparameter : Fräsen von rostfreiem Stahl 304, VC = 150 m/min, f = 0,15 mm/z, ap = 1,5 mm, Ölnebelschmierung und Kühlung.
Erster Artikel Inspektion : Der erste Artikel jeder Charge wird mit einem KMG maßlich geprüft, und es wird ein PPAP-Dokument erstellt.
Häufigkeit der Inspektionen : Aus jeweils 50 produzierten Losen werden 3 Stück nach dem Zufallsprinzip ausgewählt, und die kritischen Abmessungen werden online mit einem Laserdurchmessermessgerät überwacht.
Anforderungen aufzeichnen : Vollständige Aufzeichnungen der Bearbeitungsparameter (Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit, Werkzeugstandzeit) müssen mindestens 3 Jahre lang aufbewahrt werden.
Fähigkeit zur CNC-Bearbeitung von rostfreiem Stahl :
Maximale Abmessungen : 1500mm×800mm×600mm
Minimale Bearbeitungsmaße : 5mm×5mm×0,5mm
Maximale Bearbeitungslänge : 3000mm
Durchmesserbereich : φ3mm-φ500mm
Ortungsgenauigkeit : Positioniergenauigkeit der X/Y/Z-Achsen bis zu ±0,005 mm, Wiederholbarkeit ±0,003 mm
Lineare Abmessungstoleranz : Bis zur Klasse IT5 (±0,013mm/300mm)
Winkeltoleranz : ±5″
Qualität der Oberfläche : Spiegelglanz Ra≤0.2μm, Präzisionsschleifen Ra≤0.4μm, konventionelles Fräsen Ra≤1.6μm
Geometrische Toleranzen : Ebenheit ≤0,01mm/1000mm, Zylindrizität ≤0,005mm, Rechtwinkligkeit ≤0,008mm/300mm
Cnc-Bearbeitung von Edelstahlgehäusen
Vorteile der CNC-Bearbeitung von rostfreiem Stahl
Hochpräzisions-Bearbeitung : Die Programmsteuerung erreicht eine Präzision im Mikrometerbereich (innerhalb von ±0,01 mm) und erfüllt damit die strengen Toleranzanforderungen in der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik und anderen Branchen.
Komplexe Strukturen in einem Schritt formen : Die mehrachsige (z. B. fünfachsige) Bearbeitung von tiefen Hohlräumen und unregelmäßig gekrümmten Oberflächen reduziert Montagefehler und verbessert die Gesamtleistung des Teils.
Optimierte Materialausnutzung : Präzisionsverschachtelung in Kombination mit Hochgeschwindigkeitsschneiden reduziert den Abfall von wertvollen Edelstählen wie 316L und kontrolliert die Stückkosten.
Kontrollierbare Oberflächenqualität : Durch Hochgeschwindigkeitszerspanung in Kombination mit Präzisionswerkzeugen wird direkt eine Oberflächengüte von Ra 0,8 oder weniger erreicht, was nachfolgende Poliervorgänge reduziert.
Automatisierte und effiziente Produktion 24-Stunden-Dauerbetrieb, mit einer 3 bis 5 Mal höheren Serienproduktionsleistung als bei herkömmlichen Werkzeugmaschinen, geeignet für Großserienaufträge.
Hohe Prozessflexibilität : Die Teile können durch einfache Programmänderung für die Bearbeitung umgestellt werden, ohne dass die Formen gewechselt werden müssen, was die Vorbereitungszeit für die Produktion verkürzt.
Anwendung der cnc-Bearbeitung von rostfreiem Stahl
Luft- und Raumfahrt: Bearbeitung von Triebwerksturbinenschaufeln, Strukturkomponenten und Hydrauliksystemteilen, wobei Hochtemperaturbeständigkeit (z. B. 310S hält 1900°F stand) und Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind.
Medizinische Geräte: Herstellung von chirurgischen Implantaten (Knie- und Hüftgelenke), Biopsieröhrchen und Klingenhaltern unter Einhaltung von Sterilitäts- und Biokompatibilitätsstandards.
Autoindustrie: Herstellung von hochpräzisen Getriebekomponenten (Wellen, Zahnräder), Teilen für das Kraftstoffsystem und dekorativen Teilen, die ein Gleichgewicht zwischen Verschleißfestigkeit und Ästhetik herstellen.
Ausrüstung für die Lebensmittelverarbeitung: Bearbeitung von Ventilen, Pumpengehäusen und Rohrfittings, die die Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit und Reinigungsfreundlichkeit von Edelstahl 304/304L erfüllen.
Schiffstechnik: Herstellung von Schiffskomponenten und Ausrüstungen für Offshore-Plattformen, die sich auf die Korrosionsbeständigkeit von 316L-Duplex-Edelstahl im Meerwasser stützen.
Chemie- und Erdölindustrie: Herstellung von Pumpen, Ventilen, Rohrleitungsarmaturen und Reaktorkomponenten, die für raue Betriebsbedingungen mit starken Säuren, starken Laugen und hohen Temperaturen und Drücken geeignet sind.
FAQ zur CNC-Bearbeitung von rostfreiem Stahl
1. Wie verhindert man schnellen Werkzeugverschleiß während CNC-Bearbeitung von Edelstahl?
Verwenden Sie Hartmetallwerkzeuge (wie YG6, YG8) oder beschichtete Werkzeuge (TiAlN-Beschichtung), um die Verschleißfestigkeit zu verbessern.
Reduzieren Sie die Schnittgeschwindigkeit (empfohlen werden 100-200 m/min), um die Wärmeentwicklung zu verringern.
Verwenden Sie Kühlmittel für ausreichende Schmierung und Kühlung, um Trockenschnitt zu vermeiden.
2. Wie löst man das Problem der Aufbauschneiden bei der Bearbeitung von rostfreiem Stahl?
Verwenden Sie scharfe Werkzeuge mit einem Spanwinkel von 10°-20° und einem Freiwinkel von 5°-8°, um den Schnittwiderstand zu verringern.
Erhöhen Sie die Vorschubgeschwindigkeit (0,15-0,3 mm/r), um den Spanbruch zu fördern.
Verwenden Sie das Gleichlauffräsen, um die Reibung zwischen den Spänen und dem Werkzeug zu verringern.
3. Wie kontrolliert man die Verformung der Teile nach der Bearbeitung von rostfreiem Stahl?
Führen Sie nach der Grobbearbeitung eine Alterungsbehandlung bei niedriger Temperatur (z. B. 200℃ × 2h) durch, um innere Spannungen zu beseitigen.
Kontrollieren Sie die Schnitttiefe (0,5-2 mm), um eine zu große Einschnitttiefe zu vermeiden.
Verwenden Sie eine symmetrische Bearbeitung oder mehrere Umdrehungen, um die Spannungsverteilung auszugleichen.
4. Was ist, wenn die Oberflächenrauhigkeit von CNC-gefrästem Edelstahl nicht den Normen entspricht?
Wechseln Sie die Werkzeuge regelmäßig aus, um eine scharfe Schneide zu gewährleisten (Oberflächenrauhigkeit ≤ Ra0,4).
Optimieren Sie die Schnittparameter: VC = 150 m/min, f = 0,15 mm/z, ap = 1,5 mm.
Verwenden Sie Ölnebelschmierung oder Hochdruckkühlmittel, um die Spanabfuhr zu verbessern.
5. Was sind die Hauptunterschiede zwischen der CNC-Bearbeitung von rostfreiem Stahl und normalem Stahl?
Materialeigenschaften: Rostfreier Stahl hat eine höhere Härte (HRC≥25) und eine höhere Zähigkeit, aber eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit (nur 1/3 derjenigen von Kohlenstoffstahl).
Herausforderungen bei der Bearbeitung: Neigung zur Kaltverfestigung (Härteanstieg von 30%-50% im Schnittbereich), schneller Werkzeugverschleiß und leichtes Verkratzen der Oberfläche.
Prozessanforderungen: Erforderlich sind niedrigere Schnittgeschwindigkeiten, ausreichende Kühlung, präzisere Werkzeuge und Kontrolle der thermischen Verformung.
