1018-staal is een veelgebruikt Amerikaans koolstofarm staal met een nominaal koolstofgehalte van ongeveer 0,18%. Het biedt een goede ductiliteit, lasbaarheid, koudvervormbaarheid en stabiele verspaningsprestaties. Omdat het materiaal overal verkrijgbaar en relatief kosteneffectief is, wordt het vaak gebruikt voor assen, pennen, beugels, bevestigingsmiddelen en algemene CNC-bewerkte onderdelen.
Bij de keuze voor dit materiaal helpt kennis van de eigenschappen van 1018-staal ingenieurs om te bepalen of een onderdeel kan voldoen aan de eisen op het gebied van sterkte, maatvastheid, slijtvastheid en oppervlaktebescherming. In dit artikel worden de belangrijkste kenmerken en de toepassingsmogelijkheden van 1018-staal vanuit verschillende invalshoeken toegelicht.
Wat is 1018-staal?
1018-staal is een koolstofarm staal binnen het AISI/SAE-systeem voor koolstofstaal en wordt doorgaans ook aangeduid als zacht staal. Het getal “10” verwijst naar de serie van gewoon koolstofstaal, terwijl het getal “18” een nominaal gemiddeld koolstofgehalte van ongeveer 0,18% aangeeft. Vanwege het lage koolstofgehalte biedt 1018-staal doorgaans een goede ductiliteit, lasbaarheid, koudvervormbaarheid en bewerkbaarheid.
In vergelijking met sommige gewone koolstofarme staalsoorten heeft 1018-staal een relatief hoger mangaangehalte, wat bijdraagt aan een betere sterkte en een zekere mate van hardbaarheid. Daardoor is het geschikt voor de bewerking van algemene mechanische onderdelen en kan het door middel van oppervlaktehardingsbehandelingen ook een hogere oppervlaktehardheid bereiken. Simpel gezegd staat 1018-staal niet bekend om zijn extreem hoge sterkte, maar om zijn stabiele prestaties, gemakkelijke bewerkbaarheid, redelijke kosten en brede toepasbaarheid voor algemene mechanische onderdelen en precisiebewerkte componenten.
Eigenschappen van staal 1018
Chemische samenstelling van staalsoort 1018
De prestatiekenmerken van 1018-staal zijn voornamelijk te danken aan het lage koolstofgehalte en het relatief hogere mangaangehalte. Door het lage koolstofgehalte behoudt het materiaal een goede ductiliteit, lasbaarheid en koudvervormbaarheid, terwijl mangaan bijdraagt aan een betere sterkte, stabiliteit bij het verspanen en een zekere mate van hardbaarheid. De typische chemische samenstelling wordt weergegeven in de onderstaande tabel:
| Element | Typisch bereik | Functie |
| C | 0.15–0.20% | Biedt basissterkte met behoud van een goede vervormbaarheid, lasbaarheid en koudvervormbaarheid |
| Mn | 0.60–0.90% | Verbetert de sterkte en draagt in zekere mate bij aan een betere hardbaarheid en bewerkingsstabiliteit |
| P | ≤0,040% | Komt in kleine hoeveelheden voor en moet doorgaans op een laag niveau worden gehouden |
| S | ≤0,050% | Komt in kleine hoeveelheden voor en moet doorgaans op een laag niveau worden gehouden |
| Fe | Saldo | Basiselement dat de hoofdmatrix van staalsoort 1018 vormt |
Qua samenstelling is 1018-staal noch een hooggelegeerd staal, noch een koolstofrijk staal. De voordelen ervan zijn de eenvoudige samenstelling, het stabiele verwerkingsgedrag, de redelijke kosten en de mogelijkheid om de oppervlaktehardheid en slijtvastheid te verbeteren door middel van carboneren of carbonitreren.
Hoe wordt 1018-staal vervaardigd?
De productie van 1018-staal kan eenvoudig worden samengevat als volgt: eerst wordt een materiaal op ijzerbasis verkregen, vervolgens worden het koolstof- en mangaangehalte aangepast, en ten slotte wordt het materiaal door middel van walsen of koudvervorming in verschillende vormen gebracht. In de praktijk kan de ijzerbron afkomstig zijn van ruwijzer dat uit ijzererts is gesmolten of van gerecycled staalschroot. Afhankelijk van de staalproductiemethode kunnen ook cokes, kalksteen of andere raffinagematerialen worden gebruikt om onzuiverheden te verwijderen en het gesmolten staal zuiverder te maken.
Nadat de samenstelling van het gesmolten staal stabiel is geworden, worden er passende hoeveelheden koolstof en mangaan toegevoegd of aangepast, zodat het voldoet aan het samenstellingsbereik van 1018-staal. Het gesmolten staal wordt vervolgens gegoten tot knuppels of platen en warmgewalst tot staalplaat, ronde staaf, vierkante staaf of staafmateriaal. Als het onderdeel een betere maatnauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit vereist, volgt verdere koudtrekking, koudwalsen, richten, schillen, slijpen, of er kan worden gepolijst om koudgetrokken staalstaven, 1018 koudgewalst staal of 1018 koudafgewerkt staal te produceren.
Mechanische eigenschappen van 1018-staal
De mechanische eigenschappen van 1018-staal worden gekenmerkt door een matige sterkte, een goede vervormbaarheid en een relatief lage hardheid. Het is geschikt voor algemene mechanische onderdelen, assen, pennen, beugels, bevestigingsmiddelen, verbindingsstukken en bevestigingselementen. Het is geen hoogsterkte staal, maar biedt binnen de groep van koolstofarme staalsoorten stabiele algemene prestaties.
| Onroerend goed | Typisch bereik | Wat dit betekent |
| Treksterkte | 410–450 MPa of meer | Het vermogen van het materiaal om breuk te weerstaan bij trekbelasting |
| Vloeigrens | Ongeveer 270 MPa of meer | De mate van spanning die een materiaal kan weerstaan voordat er blijvende vervorming optreedt |
| Rek | 24% of hoger | Het vermogen van het materiaal om na uitrekking plastische vervorming te ondergaan |
| Verkleining van het oppervlak | 50% of hoger | Het vermogen van het materiaal om plaatselijk in te snoeren en te vervormen voordat breuk optreedt |
| Hardheid | Meestal minder dan 197 HB vóór de warmtebehandeling | Een indicatie van de weerstand van het materiaal tegen indrukken, slijtage en snijden |
Treksterkte
Met de treksterkte van 1018-staal wordt doorgaans de maximale treksterkte bedoeld, dat wil zeggen de maximale trekspanning die het materiaal kan weerstaan voordat het breekt. De sterkte ligt in een stabiel, gemiddeld bereik binnen de groep van koolstofarme staalsoorten, waardoor het geschikt is voor algemene assen, pennen, beugels, verbindingsblokken, bevestigingszittingen en mechanische onderdelen voor lichte tot middelzware belastingen. Als een onderdeel hoge stootkrachten, een hoog koppel of langdurige vermoeidheidsbelasting moet weerstaan, zijn staalsoorten met een hogere sterkte, zoals 1045 of 4140, doorgaans geschikter.
Vloeigrens
De vloeigrens bepaalt of een onderdeel bij belasting waarschijnlijk blijvend vervormd raakt. 1018-staal is geschikt voor bevestigingsmiddelen, verbindingsplaten, steunblokken, grondplaten en montageonderdelen voor apparatuur die een basisdraagvermogen en maatvastheid vereisen. Als een onderdeel een grote overspanning, geconcentreerde spanning of langdurige belasting heeft, kunnen de structurele stijfheid en de weerstand tegen vervorming niet alleen worden verbeterd door over te stappen op een materiaal met een hogere sterkte, maar ook door ribben toe te voegen, de wanddikte te optimaliseren en het belastingspad te verbeteren.
Rek
Een goede rek wijst erop dat 1018-staal een goede ductiliteit en vervormbaarheid heeft. Hierdoor is het geschikt voor koudtrekken, koudstempelen, buigen, persen, klinken en schroefvormen, evenals voor schroeven, klinknagels, kleine bevestigingsmiddelen en mechanische onderdelen die een zekere mate van vervormingsopname vereisen.
Verkleining van het oppervlak
De oppervlakteverkleining geeft de lokale vervorming en de ductiliteit van het materiaal vóór breuk weer. De prestaties van 1018-staal op dit gebied dragen bij aan het verbeteren van de taaiheid van onderdelen en hun weerstand tegen plotselinge breuk, waardoor het geschikt is voor pennen, koppelingen, bevestigingsmiddelen en geassembleerde dragende onderdelen. Voor componenten waarbij het risico op brosse breuk moet worden beperkt, is deze parameter belangrijker dan alleen het kijken naar de sterkte.
Hardheid
1018-staal heeft in onbehandelde toestand een lage hardheid, waardoor de snijweerstand relatief laag is; het is geschikt voor CNC-frezen, draaien, boren, tappen en draadbewerking. Dit betekent echter ook dat de basis slijtvastheid beperkt is. Als een onderdeel wordt gebruikt voor zelftappende schroeven, slijtvaste pennen, licht belaste getande componenten of lokale lageroppervlakken, is carboneren of carbonitreren meestal nodig om de oppervlaktehardheid en slijtvastheid te verbeteren.
Fysische eigenschappen van staalsoort 1018
De fysische eigenschappen van 1018-staal zijn vooral van invloed op het gewicht van de onderdelen, de stijfheid en de geschiktheid voor bewerking bij hoge temperaturen.
| Onroerend goed | Typische waarde | Wat dit betekent |
| Dichtheid | Ongeveer 7,87 g/cm³ | Geeft het gewicht van het materiaal per volume-eenheid aan |
| De Young-modulus | Ongeveer 200 GPa | Geeft de stijfheid en de weerstand tegen elastische vervorming van het materiaal aan |
| Poisson-coëfficiënt | Ongeveer 0,29 | Geeft de relatie weer tussen de transversale vervorming en de longitudinale vervorming bij trek of druk |
| Smeltbereik | Ongeveer 1425–1540 °C | Geeft het geschatte temperatuurbereik aan waarin het materiaal van vast naar vloeibaar overgaat |
Dichtheid
De dichtheid van 1018-staal is kenmerkend voor koolstofstaal en het is bij hetzelfde volume aanzienlijk zwaarder dan een aluminiumlegering. Daarom is het niet geschikt voor extreem lichte onderdelen, maar wel voor componenten die een bepaald gewicht, een zekere stijfheid en structurele stabiliteit vereisen, zoals voetstukken, beugels, bevestigingsmiddelen, verbindingsblokken en algemene mechanische dragende onderdelen.
De Young-modulus
De Young-modulus geeft de stijfheid van het materiaal weer. De elasticiteitsmodulus van 1018-staal ligt dicht bij die van gewoon koolstofstaal, wat betekent dat het onder belasting niet snel tot duidelijke elastische vervorming neigt. Het is geschikt voor assen, bevestigingszittingen, steundelen, opspanningen en mechanische onderdelen die hun vorm stabiel moeten behouden.
Poisson-coëfficiënt
De Poisson-coëfficiënt wordt voornamelijk gebruikt bij constructief ontwerp en vervormingsanalyse onder belasting. Voor gewone, CNC-gefreesde onderdelen is deze parameter doorgaans niet direct bepalend voor de materiaalkeuze, maar hij kan wel dienen als referentie bij technische berekeningen bij het analyseren van de vervorming van assen, beugels, verbindingsstukken of samengedrukte constructieonderdelen.
Smeltbereik
Het smeltbereik van 1018-staal is relatief hoog en voldoet aan de eisen voor gangbare laswerkzaamheden, warmvervorming en warmtebehandeling. Voor alledaagse verspaningstoepassingen is deze parameter niet de belangrijkste selectiefactor, maar hij geeft wel inzicht in de algemene geschiktheid van het materiaal voor bewerkingen bij hoge temperaturen en warmtebehandeling.
Thermische eigenschappen van 1018-staal
De thermische eigenschappen van 1018-staal zijn vooral van invloed op de maatvastheid tijdens het verwarmen, afkoelen, lassen, warmtebehandeling en gebruik in omgevingen met temperatuurschommelingen.
| Onroerend goed | Typische waarde | Wat dit betekent |
| Warmtegeleidingsvermogen | Ongeveer 50 W/m·K | Geeft het warmtegeleidingsvermogen van het materiaal aan |
| Specifieke warmte | Ongeveer 486 J/kg·K | Geeft de hoeveelheid warmte aan die nodig is om de temperatuur van het materiaal met één eenheid te verhogen |
| Thermische uitzetting | Ongeveer 11,7 × 10⁻⁶ /K | Geeft aan in hoeverre het materiaal uitzet naarmate de temperatuur stijgt |
Warmtegeleidingsvermogen
De warmtegeleidbaarheid van 1018-staal ligt op het niveau van gewoon koolstofstaal en voldoet aan de algemene eisen op het gebied van warmteafvoer en warmteoverdracht voor mechanische onderdelen. Als de belangrijkste functie van het onderdeel echter efficiënte warmteafvoer is, zoals bij een koellichaam, een thermische montagebasis of een elektronisch onderdeel voor warmtebeheer, zijn aluminiumlegeringen, koper of messing doorgaans geschikter dan 1018-staal.
Specifieke warmte
De soortelijke warmte beïnvloedt de snelheid waarmee de temperatuur verandert tijdens het verwarmen en afkoelen. Bij laswerkzaamheden, warmtebehandelingen, voorverwarmen of plaatselijke verwarmingsprocessen helpt deze parameter te verklaren hoe 1018-staal warmte opneemt en afkoelt, waardoor thermische vervorming, een ongelijkmatige microstructuur of maatafwijkingen worden beperkt.
Thermische uitzetting
Staal van het type 1018 ondergaat bij temperatuurschommelingen een zekere mate van thermische uitzetting. Bij gewone beugels, bevestigingselementen en mechanische constructies is dit effect doorgaans beheersbaar. Bij lange assen, grote platen, precisie-assemblages of werkomgevingen met grote temperatuurverschillen moet echter rekening worden gehouden met het effect van thermische uitzetting op de positie van gaten, de speling en de vlakheid.
Elektrische geleidbaarheid van 1018-staal
1018-staal heeft een zekere mate van elektrische geleidbaarheid, maar deze is aanzienlijk lager dan die van koper, messing en aluminiumlegeringen. Daarom is het geschikter als constructiemateriaal dan als functioneel materiaal met een hoge geleidbaarheid.
| Onroerend goed | Typische waarde | Wat dit betekent |
| Elektrische geleidbaarheid | Ongeveer 6–7 MS/m | Geeft aan in hoeverre het materiaal elektrische stroom kan geleiden |
| IACS-geleidbaarheid | Over 10–12% IACS | Geeft het relatieve geleidbaarheidsniveau aan wanneer koper als standaard wordt gebruikt |
| Elektrische weerstand | Ongeveer 0,14–0,16 μΩ·m | Geeft de weerstand van het materiaal tegen het doorlaten van elektrische stroom aan |
Elektrische geleidbaarheid
Staal van het type 1018 is elektrisch geleidend, maar de geleidbaarheid is niet hoog. Als het onderdeel alleen wordt gebruikt als een gewoon metalen constructieonderdeel, beugel, behuizing, bevestigingselement of mechanische verbinding, is deze mate van geleidbaarheid doorgaans voldoende. Als het onderdeel echter moet zorgen voor een efficiënte elektrische geleiding, aardingsstroom of elektrische verbinding, zijn koper, messing of een aluminiumlegering doorgaans geschikter.
IACS-geleidbaarheid
IACS is een veelgebruikte referentiestandaard voor het meten van de geleidbaarheid van metalen, waarbij zuiver koper doorgaans wordt aangeduid als 100% IACS. De geleidbaarheid van 1018-staal bedraagt slechts een fractie van die van koper, waardoor dit materiaal niet de voorkeur geniet voor geleidende aansluitingen, stroomrails of onderdelen voor de overdracht van hoge stroomsterktes.
Elektrische weerstand
Hoe hoger de elektrische soortelijke weerstand, hoe meer het materiaal de stroomdoorvoer tegenwerkt. De soortelijke weerstand van 1018-staal is aanzienlijk hoger dan die van koper en aluminium, wat betekent dat er eerder weerstandsverliezen ontstaan wanneer er stroom doorheen gaat. Dit heeft weinig invloed op mechanische onderdelen, maar er moet bij het ontwerpen van elektrische systemen zorgvuldig mee worden omgegaan.
Corrosiebestendigheid van 1018-staal
De corrosiebestendigheid van 1018-staal is relatief beperkt, en het is gevoelig voor roest wanneer het onbehandeld wordt gebruikt in vochtige omgevingen, omgevingen met zoutnevel of buitenomgevingen. Daarom is het geschikter voor droge binnenomgevingen of voor mechanische onderdelen met een oppervlaktebescherming.
Gebruik in droge binnenruimtes
In droge binnenomgevingen voldoet staalsoort 1018 aan de gebruiksvereisten voor de meeste gangbare mechanische onderdelen, zoals bevestigingselementen, beugels, verbindingsblokken, montageplaten en interne constructies van apparatuur. Zolang de opslag- en gebruiksomgeving niet voortdurend vochtig is, volstaat een basisbescherming tegen roest doorgaans.
Gebruik in vochtige omgevingen of buitenshuis
Als onderdelen worden blootgesteld aan vochtige lucht, regenwater of buitenomstandigheden, is het oppervlak van 1018-staal gevoelig voor oxidatie en roest. Voor deze toepassingen is doorgaans een zwarte oxidebehandeling, verzinking, verflaag, poedercoating of roestwerende olie nodig om de levensduur te verlengen.
Zoutnevel en corrosieve omstandigheden
In omgevingen met zoutnevel, maritieme omstandigheden of chemische corrosie is de corrosiebestendigheid van 1018-staal duidelijk ontoereikend. Als onderdelen langdurig in contact komen met zout water, zuren, basen of corrosieve gassen, moet in de eerste plaats worden gekeken naar roestvrij staal, vernikkeling, speciale coatings of materialen die beter geschikt zijn voor corrosieve omgevingen.
Bewerkbaarheid van 1018-staal
Staal 1018 is goed bewerkbaar en geschikt voor conventionele CNC-bewerkingen zoals frezen, draaien, boren, tappen, slijpen en vonkverspaning. De hardheid is niet hoog en de snijweerstand is relatief beheersbaar, waardoor het doorgaans gemakkelijker te bewerken is dan roestvrij staal, gehard staal en hoogsterkte gelegeerd staal.
Snijgedrag
1018-staal gedraagt zich over het algemeen stabiel tijdens het verspanen, en de slijtage van het gereedschap is doorgaans geringer dan bij roestvrij staal en gehard gelegeerd staal. Omdat het echter een koolstofarm staal met een goede taaiheid is, kunnen tijdens de bewerking bramen, lange spanen, opgebouwde randen of scheuren in het oppervlak ontstaan, met name bij het boren, tappen, sleuven frezen en in gebieden met dunne randen.
Gereedschappen en parameters
Bij het bewerken van 1018-staal kunnen scherpe hardmetalen gereedschappen of geschikte gereedschappen met een coating worden gebruikt, in combinatie met een stabiele koelvloeistof en redelijke voedingssnelheden. Bij het boren van gaten en het tappen van schroefdraad moeten de spaanafvoer, de maat van de tapboor, de smering tijdens het tappen en de slijtage van het gereedschap zorgvuldig worden gecontroleerd. Voor zeer nauwkeurige oppervlakken of pasmaten kan slijpen worden toegepast om de maatnauwkeurigheid en de uniformiteit van het oppervlak te verbeteren.
Slijpen en vonkverspaning
Wanneer onderdelen van 1018-staal een hogere maatnauwkeurigheid, vlakheid of oppervlakteruwheid vereisen, kan slijpen worden toegepast als afwerkingsmethode of als oppervlaktebehandeling in serie. Hiermee kan overtollig materiaal worden verwijderd, kunnen afmetingen worden gecorrigeerd en kan de vlakheid worden verbeterd. Daarnaast is deze methode geschikt voor het in serie ontbramen van randen van onderdelen, het verbeteren van de oppervlakteafwerking en het waarborgen van de stabiliteit van pasvlakken. Het wordt vaak toegepast voor assen, afstandhouders, pasvlakken, montageplaten en precisie-vlakdelen.
Voor smalle sleuven, scherpe hoeken, diepe fijne details of gebieden die moeilijk te bewerken zijn met conventionele snijgereedschappen, kan EDM (elektrische ontladingsbewerking) worden ingezet. EDM is echter doorgaans minder efficiënt en daarom eerder geschikt voor speciale constructies of lokale precisiedetails dan voor het verwijderen van grote hoeveelheden materiaal.
Typische bewerkte onderdelen
Vanwege de goede bewerkbaarheid en de redelijke kosten wordt 1018-staal veel gebruikt voor CNC-gefreesde assen, pennen, beugels, verbindingsblokken, opspanningen, hulzen, afstandhouders, montageplaten, onderdelen met schroefdraad en algemene op maat gemaakte mechanische componenten. Als het onderdeel een slijtvaster oppervlak vereist, kan na de bewerking een behandeling worden toegepast zoals carboneren, carbonitreren, zwartoxideren, verzinken of vernikkelen.
Opties voor warmtebehandeling van 1018-staal
Omdat staal 1018 een laag koolstofgehalte heeft, warmtebehandeling is meestal niet gericht op het bereiken van een zeer hoge hardheid in het gehele onderdeel. In plaats daarvan wordt het vooral gebruikt om de microstructurele stabiliteit te verbeteren, interne spanningen te verminderen en de prestaties bij latere bewerking of vervorming te verbeteren.
- Gloeien: Door gloeien kan de hardheid worden verminderd en kunnen de vervormbaarheid en de bewerkbaarheid worden verbeterd. Deze bewerking is geschikt voor onderdelen die later koud worden gevormd, CNC-bewerking, of stressvermindering.
- Normaliseren: Door normaliseren kan de microstructuur worden verfijnd en de uniformiteit van de eigenschappen worden verbeterd. Deze bewerking wordt vaak toegepast om de microstructuur en de maatvastheid van warmgewalste materialen te verbeteren.
- Stressverlichtend: Door spanningsverlichting kan restspanning na bewerking, lassen of koudvervorming worden verminderd. Deze methode is geschikt voor lange assen, grote platte onderdelen, gelaste onderdelen en precisiebewerkte componenten.
- Tempereren: Ontspannen wordt meestal toegepast om de broosheid na een warmtebehandeling te verminderen en de taaiheid en gebruiksstabiliteit te verbeteren. Bij 1018-staal wordt ontspannen vaker in combinatie met een specifiek warmtebehandelingsproces toegepast dan als op zichzelf staande hoofdmethode om de hardheid te verhogen.
Voor gewone CNC-bewerkte onderdelen kan 1018-staal doorgaans worden bewerkt in gegloeide, genormaliseerde, warmgewalste of koudafgewerkte toestand. Als aan het onderdeel hoge eisen worden gesteld op het gebied van maatvastheid, kan spanningsverlichting worden overwogen, afhankelijk van de bewerkingsspeling, de lasomstandigheden en de structuur van het onderdeel, om het risico op latere vervorming te verminderen.
Opties voor oppervlakteafwerking van 1018-staal
Aangezien 1018-staal een geringe corrosiebestendigheid heeft en bij gebruik in onbehandelde toestand gevoelig is voor roest, is na de bewerking vaak een oppervlakteafwerking nodig. Verschillende afwerkingsmethoden kunnen de roestbestendigheid, het uiterlijk, de slijtvastheid of de montagestabiliteit verbeteren, en de uiteindelijke keuze moet afhangen van de gebruiksomgeving en de functie van het onderdeel.
| Einde | Functie |
| Zwart oxide | Biedt basisroestbestendigheid en een zwarte afwerking, geschikt voor bevestigingsmaterialen, gereedschapsonderdelen en mechanische onderdelen voor binnengebruik |
| Verzinken | Verbetert de corrosiebestendigheid en wordt vaak gebruikt voor schroeven, bouten, verbindingsstukken en algemene bevestigingsmiddelen |
| Vernikkelen | Verbetert de corrosiebestendigheid, slijtvastheid en het uiterlijk van het oppervlak; geschikt voor precisieonderdelen en decoratieve mechanische componenten |
| Fosfateren | Verbetert de roestbestendigheid en de hechting van de coating; wordt vaak gebruikt voor onderdelen die gesmeerd moeten worden of later geverfd worden |
| Lakwerk / Poedercoating | Zorgt voor kleur, corrosiebescherming en bescherming van het uiterlijk; geschikt voor beugels, behuizingen, montageplaten en constructiedelen voor buitengebruik |
| Roestwerende olie | Biedt roestbescherming op korte termijn, geschikt voor transport, opslag en tijdelijke bescherming |
| Carburerings- / carbonitrideringsproces | Verbetert de oppervlaktehardheid en slijtvastheid; geschikt voor zelftappende schroeven, slijtvaste pennen, licht belaste tandwielonderdelen en plaatselijke lageroppervlakken |
Voor gewone mechanische onderdelen voor binnengebruik volstaan meestal zwartoxidering, roestwerende olie of fosfatering. Als het onderdeel wordt gebruikt in vochtige omgevingen, buiten of in omgevingen met zoutnevel, zijn verzinken, vernikkelen, lakken of poedercoaten geschikter. Voor onderdelen van 1018-staal die bestand moeten zijn tegen wrijving en slijtage, moet carboneren of carbonitreren worden overwogen om een hardere oppervlaktelaag te verkrijgen met behoud van de taaiheid van de kern.
Veelvoorkomende toepassingen van 1018-staal
Staalsoort 1018 wordt vaak gebruikt voor gewone mechanische onderdelen waarbij een evenwicht tussen sterkte, bewerkbaarheid, kosten en geschiktheid voor nabewerking vereist is. Het is geen hoogsterkte, slijtvast staal, maar het wordt op grote schaal toegepast in constructie-, verbindings-, positionerings- en bewerkte onderdelen voor lichte tot middelzware belastingen.
- Assen en pennen: 1018-staal kan worden gebruikt voor algemene assen, positioneringspennen, verbindingspennen, geleidingspennen en roterende onderdelen die aan lichte tot gemiddelde belastingen worden blootgesteld. Voor as- en penonderdelen die een hogere slijtvastheid vereisen, kan na de bewerking een oppervlakteharding of een coating worden aangebracht.
- Bevestigingsmiddelen en schroeven: 1018-staal kan worden gebruikt voor schroeven, bouten, klinknagels, kleine bevestigingsmiddelen en verbindingsstukken. Voor zelftappende schroeven of bevestigingsmiddelen waarvoor een hogere oppervlaktehardheid vereist is, wordt meestal een nabehandeling toegepast, zoals carboneren, carbonitreren of verzinken.
- Beugels en bevestigingsmaterialen: Omdat staalsoort 1018 een redelijke prijs, een goede stijfheid en een eenvoudige CNC-bewerking biedt, wordt het vaak gebruikt voor beugels, bevestigingsmiddelen, montagezittingen, verbindingsplaten, grondplaten en onderdelen voor het bevestigen van apparatuur.
- Bussen en afstandhouders: Staal 1018 is ook geschikt voor hulzen, afstandhouders, blokken en eenvoudige montageonderdelen. Als het onderdeel een betere oppervlakteafwerking of maatvastheid vereist, kan gekozen worden voor koudgewerkt staafmateriaal, of kan na de bewerking een slijpbewerking worden uitgevoerd.
- Tandwielen en tandstangen: Bij lichte transmissietoepassingen kan 1018-staal worden gebruikt voor tandwielen, tandstangen en getande onderdelen. Als het onderdeel echter hoge belastingen, stoten of langdurige slijtage moet weerstaan, is oppervlakteharding meestal vereist, of moeten in plaats daarvan materialen met een hogere sterkte, zoals 1045 of 4140, worden gebruikt.
- Op maat gemaakte CNC-bewerkte onderdelen: 1018-staal wordt ook veel gebruikt voor op maat gemaakte mechanische onderdelen, zoals verbindingsblokken, flenzen, montageplaten, steunblokken, onderdelen voor apparatuur en prototypes van bewerkte onderdelen. De voordelen zijn de beschikbaarheid van het materiaal, stabiele bewerkingsprestaties en flexibele mogelijkheden voor nabewerking.
Voordelen en beperkingen van staalsoort 1018
De meerwaarde van 1018-staal ligt in zijn uitgebalanceerde eigenschappen. Het streeft niet naar extreem hoge sterkte zoals gelegeerd staal, noch ligt de nadruk op corrosiebestendigheid zoals bij roestvrij staal. In plaats daarvan is het geschikter voor gewone mechanische onderdelen waarvoor stabiele bewerking, beheersbare kosten en flexibele nabewerking vereist zijn.
Voordelen
- Goede bewerkbaarheid: Staal 1018 heeft goede verspaningsprestaties en is geschikt voor CNC-bewerking. Het kan worden gebruikt voor prototypes, kleine series en massaproductie.
- Goede lasbaarheid: Vanwege het lage koolstofgehalte is 1018-staal goed lasbaar en geschikt voor beugels, frames, verbindingsplaten en algemene gelaste constructieonderdelen.
- Goede koudvervormbaarheid: Staal 1018 heeft een goede vervormbaarheid en kan worden gebruikt voor koudtrekken, koudstampen, buigen, persen en schroefvormen, waardoor het geschikt is voor bevestigingsmiddelen en koudgevormde onderdelen.
- Kosteneffectief materiaal: In vergelijking met roestvrij staal, gereedschapsstaal en hoogsterkte gelegeerd staal zijn de materiaalkosten en bewerkingskosten van 1018-staal doorgaans gemakkelijker te beheersen.
- Flexibele afwerkingsopties: Het kan worden gecombineerd met zwart oxideren, verzinken, vernikkelen, fosfateren, lakken, het aanbrengen van roestwerende olie, carboneren of carbonitreren om te voldoen aan verschillende eisen op het gebied van roestbestendigheid, uiterlijk of slijtvastheid.
Beperkingen
- Beperkte corrosiebestendigheid: 1018-staal heeft van nature een geringe corrosiebestendigheid en is gevoelig voor roest in vochtige omgevingen, buitenomgevingen of omgevingen met zoutnevel. Voor de bescherming van het oppervlak is doorgaans een zwarte oxide-laag, verzinking, vernikkeling, verf of roestwerende olie nodig.
- Lage basis hardheid: In onbehandelde toestand is de hardheid niet erg hoog, waardoor het materiaal niet geschikt is voor direct gebruik op oppervlakken die aan sterke slijtage onderhevig zijn. Als het onderdeel een hogere slijtvastheid vereist, zijn meestal een carbonerings-, carbonitrerings- of andere oppervlaktehardingsbehandeling nodig.
- Niet geschikt voor toepassingen met hoge belasting: Staal 1018 is niet geschikt voor omstandigheden met hoge stootkrachten, hoge koppels, zware belastingen of langdurige vermoeidheidsbelasting. Voor deze toepassingen zijn staalsoorten 1045, 4140 of andere gelegeerde staalsoorten doorgaans geschikter.
1018-staal versus andere gangbare staalsoorten
Door 1018-staal te vergelijken met andere gangbare staalsoorten, wordt het gemakkelijker om de positie van dit materiaal te begrijpen. De voordelen van 1018-staal liggen in de bewerkbaarheid, lasbaarheid en de kosten-batenverhouding. Als bij een onderdeel echter meer nadruk ligt op hoge sterkte, slijtvastheid of prestaties bij zware belasting, kan een andere staalsoort nodig zijn.
| Vergelijking van materialen | Belangrijkste verschil |
| 1018-staal versus A36-staal | A36 wordt vaker gebruikt voor constructiestaalplaten, gelaste frames, bouwconstructies en algemene draagconstructies. 1018 heeft een nauwkeuriger gecontroleerde samenstelling en een betere bewerkingsconsistentie, waardoor het geschikter is voor assen, pennen, bevestigingsmiddelen, schroeven en precisiebewerkte onderdelen. |
| 1018 staal versus Staal 1022 | 1022 heeft een iets hoger koolstofgehalte en wordt vaak gebruikt voor zelftappende schroeven, zelfborende schroeven en bevestigingsmiddelen waarvoor oppervlakteharding vereist is. 1018 is geschikter voor algemene bewerkte onderdelen, pennen, beugels en mechanische onderdelen voor lichte tot gemiddelde belasting. |
| 1018-staal versus 1045-staal | 1045 is een staalsoort met een gemiddeld koolstofgehalte dat een hogere sterkte, hardheid en slijtvastheid biedt, maar de bewerkbaarheid en lasbaarheid ervan zijn minder goed dan die van 1018. Voor assen en tandwielen die aan hoge belastingen worden blootgesteld, of voor onderdelen die moeten worden gehard en getemperd, is 1045 doorgaans geschikter. |
| 1018 staal versus 4140-staal | 4140 is een chroom-molybdeen-gelegeerd staal met aanzienlijk betere sterkte, hardbaarheid, vermoeiingsweerstand en slijtvastheid dan 1018. De materiaalkosten en de moeilijkheidsgraad bij de bewerking liggen echter ook hoger, waardoor het geschikt is voor asjes, verbindingsstukken, tandwielen en mechanische onderdelen voor zwaar gebruik. |
Hoe kiest u 1018-staal voor uw onderdelen?
Bij de keuze voor 1018-staal gaat het er niet alleen om te kijken of het om koolstofarm staal gaat, maar ook om te bepalen of de eigenschappen ervan aansluiten bij de gebruiksomstandigheden, de productiemethode en de eisen voor de nabewerking van het onderdeel. Voor algemene mechanische onderdelen, assen, pennen, beugels, bevestigingsmiddelen en verbindingsstukken is 1018-staal doorgaans een evenwichtige keuze wat betreft kosten en bewerkbaarheid.
- Voor algemeen bewerkte onderdelen: Als het onderdeel voornamelijk wordt gebruikt voor positionering, verbinding, ondersteuning of algemene mechanische montage, voldoet 1018-staal doorgaans aan de basisvereisten op het gebied van sterkte en bewerkbaarheid.
- Voor precisieassen en -pennen: Als er aan het onderdeel hoge eisen worden gesteld op het gebied van maatnauwkeurigheid, rechtheid en oppervlaktekwaliteit, kan de voorkeur worden gegeven aan 1018 koudafgewerkt staal of koudgetrokken staafmateriaal om de bewerkingsspeling te verminderen en de consistentie te verbeteren.
- Voor slijtvaste oppervlakken: Als het onderdeel een hogere oppervlaktehardheid vereist, zoals een zelftappende schroef, een slijtvaste pen of een licht belastbaar getand onderdeel, kan carboneren of carbonitreren worden overwogen.
- Ter bescherming tegen corrosie: Als het onderdeel wordt gebruikt in een vochtige, buitenomgeving of een omgeving waarin roestvorming kan optreden, dient als oppervlaktebehandeling gebruik te worden gemaakt van zwartoxideren, verzinken, vernikkelen, fosfateren, lakken of roestwerende olie.
- Voor toepassingen met hoge belasting: Als het onderdeel bestand moet zijn tegen hoge stootkrachten, een hoog koppel of langdurige vermoeidheidsbelasting, is 1018-staal wellicht niet de beste keuze; in dat geval moeten 1045, 4140 of andere staalsoorten met een hogere sterkte worden overwogen.
Gangbare vormen en leveringsvoorwaarden van staalsoort 1018
Staal 1018 kan in verschillende vormen worden geleverd, zoals staven, platen, platmateriaal of draad, afhankelijk van de vorm van het onderdeel en de productiemethode.
- Warmgewalste staven en platen: Warmgewalste staven en platen zijn geschikt voor beugels, grondplaten, verbindingsstukken en algemene mechanische constructieonderdelen, en zijn relatief goedkoop. De oppervlaktekwaliteit en maatnauwkeurigheid zijn doorgaans minder goed dan bij koudbewerkte materialen, waardoor bij verdere bewerking mogelijk meer bewerkingsruimte nodig is.
- Koudgewalste staafmateriaal: Koudvervaardigde staafmaterialen zijn doorgaans verkrijgbaar als ronde staaf, vierkante staaf en platte staaf. Ze kunnen worden bewerkt door middel van koudtrekken, schillen, slijpen of polijsten om de maatnauwkeurigheid, rechtheid en oppervlaktekwaliteit te verbeteren. Ze zijn geschikt voor assen, pennen, hulzen, afstandhouders en precisieonderdelen die met CNC-machines zijn bewerkt.
- 1018 koudgewalst staal / platmateriaal: Koudgewalst staal 1018 is geschikter voor platen, plaatmateriaal of vlakke onderdelen, zoals montageplaten, verbindingsplaten en lichte constructieonderdelen. In vergelijking met warmgewalste platen biedt het doorgaans een betere diktebeheersing en oppervlaktekwaliteit.
- Walsdraad en draad voor koudstempelen: 1018-staal kan ook worden geleverd als draad, walsdraad of koudstampdraad, en wordt vaak gebruikt voor schroeven, klinknagels, pennen en kleine bevestigingsmiddelen. Voor onderdelen die een hogere oppervlaktehardheid vereisen, kan na het vormen een carbonerings- of carbonitreringsbehandeling worden toegepast.
Conclusie
1018-staal is een uitgebalanceerd, gemakkelijk te bewerken en relatief kosteneffectief Amerikaans koolstofarm staal. Het biedt een goede bewerkbaarheid, lasbaarheid en koudvervormbaarheid, waardoor het geschikt is voor assen, pennen, beugels, bevestigingsmiddelen, verbindingsstukken, klemmen en algemene CNC-gefreesde onderdelen. Door de juiste materiaaltoestand, warmtebehandeling en oppervlakteafwerking te kiezen, kan 1018-staal ook voldoen aan verschillende eisen op het gebied van maatnauwkeurigheid, oppervlaktehardheid, roestbestendigheid en batchstabiliteit.
Bij concrete projecten moet de keuze voor staalsoort 1018 worden beoordeeld op basis van de structuur van het onderdeel, de belastingsvereisten, de bewerkingsmethode, de vereiste slijtvastheid en de gebruiksomgeving. Weldo Machining kan bieden DFM-analyse, een beoordeling van CNC-bewerkingsoplossingen, aanbevelingen voor oppervlakteafwerking en offertes voor maatwerkbewerkingen op basis van uw tekeningen van onderdelen uit 1018-staal, zodat u snel de juiste materiaaltoestand, productiemethode en productiekosten.
