Il costo della lavorazione dell'acciaio 1018 è solitamente relativamente facile da controllare, poiché l'acciaio 1018 è un acciaio a basso tenore di carbonio conforme agli standard statunitensi, caratterizzato da buona lavorabilità, saldabilità e prestazioni di formatura a freddo. È adatto alla fresatura CNC, alla tornitura, alla foratura, alla maschiatura e alla lavorazione in generale di componenti meccanici.
Tuttavia, il costo finale della lavorazione non dipende solo dal materiale stesso. È influenzato anche dalla geometria del pezzo, dai requisiti di tolleranza, dai tempi di lavorazione, dalla finitura superficiale, dagli standard di controllo qualità e dalla quantità ordinata. Per gli acquirenti, comprendere questi fattori di costo aiuta a valutare i preventivi in modo più accurato e a ridurre le spese di lavorazione superflue.
Che cos’è l’acciaio 1018?
L'acciaio 1018 è un acciaio a basso tenore di carbonio conforme agli standard statunitensi, comunemente utilizzato nel AISI / Sistema SAE per l'acciaio al carbonio. Il numero “10” si riferisce solitamente alla serie degli acciai al carbonio semplici, mentre “18” indica un tenore medio nominale di carbonio pari a circa 0,18%. Rispetto ad alcuni comuni acciai a basso tenore di carbonio, l’acciaio 1018 presenta un tenore di manganese relativamente più elevato, che gli consente di mantenere una buona duttilità, saldabilità e prestazioni di formatura a freddo, garantendo al contempo una resistenza e un comportamento di lavorazione più stabili.
L'acciaio 1018 viene fornito anche in diverse condizioni di consegna, quali laminato a caldo, trafilato a freddo, laminato a freddo, in lamiera, in tondino, in tondino quadrato o acciaio rifinito a freddo. Tra questi, la sigla 1018 CFS si riferisce solitamente all’acciaio 1018 rifinito a freddo. Non si tratta di un nuovo tipo di acciaio, bensì di acciaio 1018 che è stato sottoposto a lavorazioni quali trafilatura a freddo, laminazione a freddo, raddrizzatura, pelatura, rettifica o lucidatura, garantendo solitamente una migliore precisione dimensionale, qualità superficiale e uniformità di lavorazione.
L'acciaio 1018 è comunemente utilizzato per alberi, perni, bulloni, staffe, elementi di fissaggio, connettori, ingranaggi e componenti meccanici in generale. È inoltre adatto al miglioramento della durezza superficiale tramite cementazione o carbonitrurazione. Grazie alla sua buona lavorabilità e alla disponibilità consolidata del materiale, è considerato un materiale conveniente in molti Progetti di lavorazione CNC.
L'acciaio 1018 è costoso da lavorare?
Nel complesso, l’acciaio 1018 non è solitamente considerato un materiale costoso da lavorare. Poiché presenta una durezza relativamente bassa, buone prestazioni di taglio e proprietà stabili di saldabilità e formatura a freddo, l’usura degli utensili e la difficoltà di lavorazione nelle operazioni convenzionali di fresatura, tornitura, foratura e maschiatura CNC sono solitamente inferiori rispetto a quelle dell’acciaio inossidabile, dell’acciaio legato temprato e dell’acciaio per utensili. Pertanto, per i pezzi con strutture semplici, tolleranze moderate e senza requisiti complessi di post-lavorazione, l’acciaio 1018 consente spesso di ottenere un buon controllo dei costi.
Tuttavia, il costo di lavorazione dell’acciaio 1018 non è fisso. Se un pezzo presenta fori profondi, fori di piccole dimensioni, filettature di precisione, strutture a pareti sottili, lavorazioni su più lati, superfici di accoppiamento con tolleranze strette o trattamenti successivi quali cementazione, carbonitrurazione, zincatura, ossidazione nera o nichelatura, il tempo di lavorazione, i costi di ispezione e i costi di lavorazione in subappalto aumenteranno. In altre parole, l’acciaio 1018 di per sé è relativamente economico, ma il preventivo finale dipende comunque dal progetto del pezzo, dalle operazioni di lavorazione, dai requisiti di qualità e dal volume di produzione.
Proprietà principali dell'acciaio 1018
Acciaio 1018 Di per sé non è un materiale difficile da lavorare, ma la sua composizione, resistenza, durezza e resistenza alla corrosione influiscono tutte sulla scelta degli utensili, sui tempi di lavorazione, sulle esigenze di post-lavorazione e sul preventivo finale.
Tipo di materiale: L'acciaio 1018 è un acciaio a basso tenore di carbonio conforme agli standard statunitensi, con un tenore nominale di carbonio pari a circa 0,18% e un tenore di manganese relativamente elevato. È comunemente utilizzato per pezzi lavorati a controllo numerico (CNC) di uso generale, elementi di fissaggio, alberi, staffe e componenti cementati, il che lo rende un materiale in acciaio al carbonio economicamente vantaggioso.
Composizione chimica: La composizione tipica è approssimativamente C 0,15–0,20% / 0,17–0,24% e Mn 0,60–0,90% / 0,60–1,00%. Il basso tenore di carbonio garantisce una buona duttilità, saldabilità e lavorabilità a freddo, mentre il manganese contribuisce a migliorare la resistenza e a conferire un certo grado di temprabilità. Questo è anche uno dei motivi principali per cui l’acciaio 1018 è adatto alla lavorazione meccanica e alla tempra superficiale.
Resistenza e durezza: La resistenza alla trazione dell’acciaio 1018 è solitamente compresa tra circa 410 e 450 MPa o superiore, il limite di snervamento è pari a circa 270 MPa o superiore, mentre la durezza a stato grezzo è comunemente inferiore a 197 HB. Questo livello di resistenza e durezza mantiene la resistenza al taglio relativamente bassa e l’usura degli utensili più controllabile, pertanto i costi di lavorazione convenzionale sono solitamente inferiori a quelli dell’acciaio inossidabile, dell’acciaio temprato e dell’acciaio per utensili.
Lavorabilità: L'acciaio 1018 presenta una buona lavorabilità ed è adatto alla fresatura, tornitura, foratura, maschiatura, rettifica e lavorazione di filettature con macchine CNC. Tuttavia, poiché l’acciaio a basso tenore di carbonio presenta una tenacità relativamente elevata, durante la lavorazione possono verificarsi sbavature, trucioli lunghi, accumulo di materiale sui bordi o strappi superficiali; pertanto, è necessario selezionare con cura gli utensili da taglio, i parametri di taglio e i metodi di raffreddamento.
Resistenza alla corrosione: L'acciaio 1018 presenta di per sé una scarsa resistenza alla corrosione ed è soggetto alla formazione di ruggine in ambienti umidi, esposti a nebbia salina o all'aperto. Pertanto, molti componenti richiedono una protezione superficiale, come l'ossidazione nera, la zincatura, la nichelatura, la fosfatazione, la verniciatura o l'applicazione di olio antiruggine, e queste fasi di post-lavorazione incidono direttamente sul costo finale della lavorazione.
Fascia di costo tipica per la lavorazione dell'acciaio 1018
Il costo di lavorazione dell’acciaio 1018 rientra solitamente nella fascia medio-bassa. Se la struttura del pezzo è semplice, come nel caso di una piastra di montaggio standard, una staffa, una boccola, un perno o un connettore di base, e richiede solo operazioni convenzionali di fresatura, tornitura, foratura e smussatura con macchine CNC, il costo di lavorazione è in genere più facile da controllare. I costi principali per questo tipo di pezzo derivano dal materiale, dalla programmazione e dall’allestimento, dai tempi di lavorazione e dal controllo di base.
Se il pezzo prevede lavorazioni su più lati, fori profondi, filettature di precisione, posizioni dei fori con tolleranze strette, strutture a pareti sottili, scanalature complesse o requisiti di rugosità superficiale più elevati, il costo rientrerà nella fascia medio-alta. Se sono richiesti anche trattamenti di cementazione, carbonitrurazione, zincatura, ossidazione nera, nichelatura, rettifica o ispezione dimensionale completa con CMM, il preventivo complessivo continuerà ad aumentare. Pertanto, è preferibile valutare il costo della lavorazione dell’acciaio 1018 in base alla complessità del pezzo, ai requisiti di precisione e alle esigenze di post-lavorazione, piuttosto che riassumerlo in un unico prezzo fisso.
Principali fattori che influenzano il costo della lavorazione dell'acciaio 1018
Il costo della lavorazione dell'acciaio 1018 dipende dalle condizioni del materiale, dalla complessità del pezzo, dai requisiti di tolleranza, dalle operazioni di lavorazione, dalla finitura e dalla quantità prodotta.
Forma del materiale: L'acciaio 1018 può essere fornito sotto forma di lamiera, barra, acciaio trafilato a freddo o acciaio lavorato a freddo. Il materiale lavorato a freddo offre una maggiore precisione dimensionale e una migliore qualità superficiale, ma di solito costa di più rispetto al materiale laminato a caldo.
Parte Geometria: Alberi semplici, staffe, piastre e connettori sono solitamente più facili da lavorare. Cavità profonde, pareti sottili, raggi interni ridotti, fori profondi ed elementi a più lati aumentano i tempi di lavorazione e i costi di attrezzaggio.
Requisiti di tolleranza: Le tolleranze generali sono più economiche, mentre le posizioni precise dei fori, le superfici di accoppiamento, le filettature e gli accoppiamenti albero-foro richiedono una maggiore lavorazione di finitura, ispezione e controllo di processo.
Lavorazione meccanica e finitura: Altre operazioni, quali fresatura, tornitura, foratura, maschiatura, rettifica, cementazione, zincatura, ossido nero, oppure la nichelatura, aumenterà il costo finale.
Quantità di produzione: I prototipi e i pezzi prodotti in piccoli lotti presentano costi unitari più elevati, poiché i costi di programmazione, configurazione, allestimento delle attrezzature e controllo del primo articolo vengono ripartiti su un numero minore di pezzi. Nella produzione in serie stabile, il costo unitario di solito diminuisce.
Sfide comuni nella lavorazione dell'acciaio 1018 e relative soluzioni
L'acciaio 1018 si lavora bene, ma la sua duttilità può causare bave, trucioli lunghi, accumulo di materiale sul tagliente, variazioni nei fori e deformazioni delle pareti sottili se gli utensili, il refrigerante, il sistema di serraggio del pezzo e il controllo qualità non sono adeguatamente gestiti.
Formazione di Burr: Durante le operazioni di foratura, maschiatura, fresatura di scanalature e lavorazione di fori incrociati si formano spesso sbavature. L'uso di utensili in carburo affilati, una corretta smussatura, percorsi utensile ottimizzati e la sbavatura dei bordi critici possono contribuire a migliorare la qualità dell'assemblaggio e della filettatura.
Controllo dei chip: Durante la tornitura, la foratura profonda e la lavorazione di scanalature possono formarsi trucioli lunghi. Gli inserti rompitrucioli, le punte adeguate, un refrigerante stabile e velocità di avanzamento appropriate contribuiscono a migliorare l'evacuazione dei trucioli e a proteggere la superficie lavorata.
Finitura superficiale: Quando gli utensili sono smussati, la velocità di taglio è troppo bassa o il raffreddamento è insufficiente, possono verificarsi accumuli sui bordi, strappi superficiali e rugosità irregolare. L'uso di utensili in metallo duro o di utensili con rivestimento adeguato, insieme a una velocità del mandrino e a un refrigerante ottimizzati, può migliorare la qualità della superficie.
Precisione dei fori e delle filettature: I fori critici possono essere praticati e poi alesati, mentre le filettature possono essere maschiate o fresate, a seconda dei requisiti di precisione. Per il controllo in corso di lavorazione è opportuno utilizzare calibri a perno, calibri a tampone e calibri “go/no-go”.
Stabilità dimensionale: I pezzi con pareti sottili, gli alberi lunghi e i pezzi piatti di grandi dimensioni possono deformarsi a causa della forza di serraggio, del calore generato dalla lavorazione o di un'asportazione irregolare del materiale. Un serraggio a bassa sollecitazione, ganasce morbide, operazioni di sgrossatura e finitura bilanciate e un adeguato margine di lavorazione possono migliorare la stabilità.
Efficienza di lavorazione: Per la lavorazione di tasche, la profilatura e l’asportazione di materiale in lotti, la fresatura ad alta efficienza HEM è in grado di migliorare la velocità di asportazione del materiale, prolungare la durata dell’utensile e ridurre la variazione dimensionale, mantenendo stabile il carico sull’utensile.
Come calcolare il costo di lavorazione dell'acciaio 1018
Il costo di lavorazione dell'acciaio 1018 non è solitamente costituito da una sola voce di spesa per il materiale, ma da una combinazione di costi relativi a materiale, programmazione, configurazione, tempo di lavorazione, utensili, ispezione, post-lavorazione, imballaggio e spedizione. Per i prototipi e ordini in piccoli lotti, la programmazione, l'allestimento delle attrezzature e il controllo del primo articolo incidono in misura maggiore. Nella produzione in lotti, il costo unitario dipende maggiormente dal tempo di ciclo, dalla durata degli utensili, dal tasso di resa e dalla stabilità del processo.
Una logica comune di calcolo dei costi può essere intesa come segue:
Costo della lavorazione dell'acciaio 1018 = costo dei materiali + costo di programmazione + tempo di lavorazione + costo di controllo qualità + costo del trattamento termico / finitura superficiale + costo di imballaggio e consegna
Costo dei materiali: Dipende dalle specifiche del materiale, dal peso, dalle condizioni di approvvigionamento e dalle perdite di materiale. L'acciaio lavorato a freddo presenta una maggiore precisione dimensionale, ma il suo prezzo unitario è solitamente superiore a quello del normale materiale laminato a caldo.
Costi di programmazione e configurazione: Comprende la programmazione CNC, la pianificazione del processo, la preparazione delle attrezzature, la messa a punto della macchina e la verifica del primo pezzo. Più il pezzo è complesso e più sono le operazioni di messa a punto necessarie, maggiore sarà il costo.
Tempo di lavorazione: Questo è uno dei fattori principali che incidono sul preventivo. Fori profondi, pareti sottili, tolleranze strette, lavorazioni su più lati, scanalature complesse e filettature di precisione aumentano tutti il tempo di occupazione della macchina.
Costo delle attrezzature: L'usura degli utensili sull'acciaio 1018 è solitamente controllabile, ma la filettatura, la foratura profonda, la finitura, l'asportazione di materiale in serie o la lavorazione dopo la tempra possono comunque aumentare il consumo degli utensili.
Costo dell'ispezione: Il controllo dimensionale generale comporta costi inferiori, ma i diametri dei fori critici, la posizione dei fori, le filettature, le superfici di accoppiamento e le quote con tolleranze strette richiedono un maggior numero di controlli in corso di lavorazione e un’ispezione finale.
Costo della post-elaborazione: Se i componenti richiedono trattamenti di cementazione, carbonitrurazione, ossidazione nera, zincatura, nichelatura, fosfatazione, rettifica o imballaggio antiruggine, il costo complessivo aumenterà in modo significativo.
Come ridurre i costi di lavorazione dell'acciaio 1018
L'obiettivo della riduzione dei costi di lavorazione dell'acciaio 1018 non consiste semplicemente nell'abbassare il prezzo del materiale, ma nel migliorare l'efficienza produttiva, ridurre i tempi di attrezzaggio, minimizzare il rischio di rilavorazioni ed evitare costi di post-lavorazione superflui.
- Allentamento delle tolleranze non critiche: le tolleranze rigorose devono essere applicate solo alle posizioni dei fori, agli accoppiamenti albero-foro, alle superfici di assemblaggio e alle dimensioni funzionali chiave. I profili esterni generali, gli smussi e gli spigoli non critici possono essere opportunamente allentati per ridurre i tempi di finitura e di ispezione.
- Ottimizzare la geometria dei pezzi: evitare cavità troppo profonde, pareti eccessivamente sottili, raggi interni molto piccoli e scanalature chiuse complesse. Aumentare adeguatamente i raggi e aggiungere spazio per l'accesso dell'utensile può ridurre la difficoltà di lavorazione e i costi degli utensili.
- Scegliere la condizione del materiale più adeguata: quando sono richieste una maggiore stabilità dimensionale e una migliore qualità superficiale, è possibile optare per l’acciaio 1018 lavorato a freddo. Per i normali elementi strutturali, è possibile valutare l’acciaio laminato a caldo in base a criteri di costo, al fine di evitare di specificare una condizione del materiale eccessivamente rigorosa.
- Ridurre i tempi di attrezzaggio e di posizionamento: la lavorazione su più lati e gli attrezzaggi ripetuti aumentano i tempi di lavorazione e il rischio di errore. In fase di progettazione, è opportuno ridurre al minimo le superfici da lavorare non necessarie e, ove possibile, realizzare le quote chiave partendo dallo stesso punto di riferimento di attrezzaggio.
- Pianificare con anticipo le operazioni di finitura e trattamento termico: la cementazione, la carbonitrurazione, la zincatura, l’ossidazione nera, la nichelatura e la fosfatazione incidono tutte sulle dimensioni, sui tempi di consegna e sui costi. È necessario confermare in anticipo i requisiti di lavorazione e prevedere un margine di lavorazione adeguato per evitare rilavorazioni successive alla finitura.
Come trovare un partner affidabile per la lavorazione dell'acciaio 1018
Quando si sceglie un partner per la lavorazione dell'acciaio 1018, è importante concentrarsi sull'esperienza con il materiale, sulle capacità di lavorazione, sull'assistenza post-lavorazione e sul controllo qualità, piuttosto che limitarsi a confrontare solo il prezzo unitario.
Conoscenza dei materiali: il fornitore deve conoscere le differenze tra l’acciaio 1018, l’acciaio 1018 lavorato a freddo, i tipi 1022, 1045, 4140 e altri materiali, e fornire suggerimenti in base ai requisiti di resistenza, lavorabilità e costo.
Capacità di lavorazione: Il fornitore dovrebbe disporre di capacità di lavorazione di base quali fresatura CNC, rettifica di grandi superfici e taglio con elettroerosione.
Supporto alle finiture: Il fornitore deve essere in grado di garantire il supporto per i trattamenti di finitura quali cementazione, carbonitrurazione, ossidazione nera, zincatura, nichelatura e fosfatazione, tenendo conto del loro impatto sulle dimensioni e sui tempi di consegna.
Controllo di ispezione: il fornitore deve essere in grado di utilizzare calibri a perno, calibri a tampone, calibri “go/no-go”, calibri a corsoio, micrometri, calibri di altezza e macchine di misura a coordinate (CMM) per ispezionare i diametri dei fori critici, le filettature e le dimensioni di accoppiamento.
Tempi di consegna: è necessario che vi sia un chiaro impegno in merito alla consegna o un contratto firmato, un resoconto in tempo reale sullo stato di avanzamento della lavorazione, una comunicazione tempestiva in caso di situazioni impreviste e clausole relative al risarcimento o alla gestione dei ritardi.
Conclusione
Il vantaggio dell'acciaio 1018 risiede nelle sue prestazioni di lavorazione stabili, nella disponibilità consolidata del materiale e nel buon equilibrio tra costo, resistenza e adattabilità alle lavorazioni successive. Per alberi, staffe, connettori, dispositivi di fissaggio e parti filettate, rappresenta solitamente una scelta pratica ed economica.
Tuttavia, un preventivo davvero ragionevole non si calcola semplicemente in base al prezzo dei materiali. Si basa infatti sull’analisi dei disegni, sulla pianificazione dei processi, sul controllo delle tolleranze e sul coordinamento delle finiture superficiali. Weldo Machining è in grado di valutare soluzioni di fresatura CNC, tornitura, maschiatura, finitura superficiale e produzione in serie in base ai vostri disegni di componenti in acciaio 1018, aiutandovi a ottenere risultati più chiari e più costi di lavorazione controllabili.
