S355 is een veelgebruikt constructiestaal in industriële machines, staalconstructies en grote gelaste assemblages. Het biedt een relatief hoge vloeigrens en zorgt tegelijkertijd voor een goed evenwicht tussen slagtaaiheid, lasbaarheid en productiekosten. Veelvoorkomende toepassingen zijn onder meer machinefunderingen, montageplaten, dragende beugels, verbindingsonderdelen en grote constructieframes, waarvan er vele een nauwkeurige S355 vereisen […] Bewerking van S355-staal na het snijden of lassen.
S355 is echter geen uniform materiaal met volledig vaste eigenschappen. Verschillende achtervoegsels duiden op specifieke eisen inzake slagvastheid of leveringsvoorwaarden, terwijl ook de materiaaldikte van invloed is op de gegarandeerde minimale vloeigrens. Om deze reden zijn materiaalkeuze, constructief ontwerp en CNC-proces Bij de planning moet rekening worden gehouden met de exacte S355-kwaliteit, dikte en leveringsconditie, in plaats van uitsluitend uit te gaan van de algemene aanduiding.
Wat is S355-staal?
S355 is een constructiestaalsoort die is gedefinieerd in de Europese EN 10025 standaardsysteem.
- S staat voor constructiestaal.
- 355 duidt op een minimale vloeigrens van ongeveer 355 MPa binnen het opgegeven diktebereik.
S355 wordt doorgaans geclassificeerd als koolstof-mangaan-constructiestaal. De normen hiervoor hebben voornamelijk betrekking op de minimale vloeigrens, treksterkte, ductiliteit en de slagtaaiheid die voor elke kwaliteit vereist zijn. In plaats van te vertrouwen op een hoge hardheid om draagvermogen te bieden, maakt S355 gebruik van een gecontroleerde chemische samenstelling, walsprocessen en microstructuur om een evenwicht te vinden tussen sterkte, taaiheid en lasbaarheid.
Het is belangrijk om te beseffen dat 355 MPa niet voor elke dikte een vaste vloeigrens is. Voor sommige S355-plaatproducten kan de minimale vloeigrens 355 MPa bedragen bij diktes tot 16 mm, dalen tot 345 MPa bij diktes van 16 tot 40 mm en verder dalen tot 335 MPa bij diktes van 40 tot 63 mm. De toepasselijke productnorm en het materiaalcertificaat moeten altijd worden gecontroleerd om de daadwerkelijke vereisten vast te stellen.
Chemische samenstelling van S355-staal
S355 bestaat voornamelijk uit ijzer, met gecontroleerde hoeveelheden koolstof, mangaan, silicium en overige elementen die worden toegevoegd om de vereiste prestaties te bereiken. De chemische grenswaarden variëren per kwaliteit, dikte en leveringsconditie. De volgende waarden geven een algemeen overzicht van de gebruikelijke samenstelling en de functie van elk element.
| Element | Typisch regelbereik | Hoofdeffect op materiaaleigenschappen |
|---|---|---|
| Koolstof, C | Doorgaans niet meer dan 0,20%–0,24% | Verhoogt de sterkte en hardheid, maar een te hoog koolstofgehalte vermindert de lasbaarheid en de taaiheid |
| Mangaan, Mn | Doorgaans niet meer dan 1,60% | Verbetert de sterkte, taaiheid en microstructurele stabiliteit |
| Silicium, Si | Doorgaans niet meer dan 0,55% | Wordt gebruikt voor deoxidatie en zorgt voor een zekere mate van versterking door vaste-stofoplossing |
| Fosfor, P | Doorgaans niet meer dan 0,025%–0,035% | Een te hoog fosforgehalte vermindert de vervormbaarheid en de taaiheid bij lage temperaturen |
| Zwavel, S | Doorgaans niet meer dan 0,025%–0,035% | Een te hoog zwavelgehalte kan het risico op hot-shortness en scheurvorming vergroten |
| Koper, Cu | In sommige kwaliteiten niet meer dan 0,55% | Kan een beperkte verbetering van de weerstand tegen atmosferische corrosie opleveren |
| Stikstof, N | In sommige kwaliteiten niet meer dan 0,012% | Moet worden gereguleerd om negatieve effecten op de veroudering en de taaiheid te beperken |
Sommige S355-kwaliteiten met fijne korrel bevatten ook kleine hoeveelheden niobium, vanadium of titanium. Deze microlegeringselementen verfijnen de korrelstructuur of vormen fijne neerslagdeeltjes, waardoor de sterkte en taaiheid worden verbeterd zonder dat het koolstofgehalte al te sterk hoeft te worden verhoogd.
De feitelijke chemische samenstelling moet altijd worden beoordeeld op basis van de specifieke kwaliteit, zoals S355JR, S355J2, S355N of S355M.
Waarom wordt S355 op grote schaal gebruikt?
Het belangrijkste voordeel van S355 is de evenwichtige algehele prestatie.
In vergelijking met constructiestaal met een lagere sterkte kan S355 hogere belastingen dragen, waardoor ontwerpers bepaalde profieldiameters kunnen verkleinen of het draagvermogen van een onderdeel kunnen vergroten. In vergelijking met gehard staal en hooggelegeerd staal biedt het betere lasbaarheid, vervormbaarheid en een voordeliger productieproces.
S355 is met name geschikt voor:
- Machineonderstellen en montageplatforms
- Stevige beugels en dragende verbindingsplaten
- Bruggen en staalconstructies
- Hijsapparatuur en transportsystemen
- Grote gelaste frames
- Onderdelen van dik plaatstaal waarvoor nauwkeurig bewerkte bevestigingsvlakken en gaten nodig zijn
Bij deze toepassingen moet het materiaal bestand zijn tegen statische belasting en tegelijkertijd geschikt blijven voor lassen, snijden, boren, frezen en assemblage. In dergelijke gevallen zijn de uitgebalanceerde eigenschappen van S355 vaak waardevoller dan alleen een hoge hardheid.
Gangbare S355-kwaliteiten
S355JR
Voor S355JR geldt een minimale Charpy-slagenergie met V-inkeping van 27 J bij 20 °C. Het wordt vaak gebruikt voor bouwconstructies, frames van apparatuur, algemene beugels en mechanische onderdelen die bij normale omgevingstemperaturen worden gebruikt.
S355J0
S355J0 vereist een minimale botsenergie van 27 J bij 0 °C. In vergelijking met S355JR is het beter geschikt voor buitenapparatuur en constructietoepassingen die worden blootgesteld aan matig lagere temperaturen.
S355J2
S355J2 vereist een minimale botsenergie van 27 J bij −20 °C. Het is geschikt voor omgevingen met lage temperaturen, zware gelaste constructies en onderdelen waarbij weerstand tegen brosse breuk van groter belang is.
S355K2
S355K2 vereist een minimale botsenergie van 40 J bij −20 °C. De eisen voor slagvastheid bij lage temperaturen liggen hoger dan die voor S355J2, waardoor het geschikt is voor kritieke dragende constructies en veeleisendere omstandigheden op het gebied van slagvastheid.
S355N en S355NL
Het betreft hier genormaliseerde of genormaliseerd gewalste fijnkorrelige constructiestaalsoorten. Hun microstructuur en mechanische eigenschappen zijn over het algemeen gelijkmatiger, waardoor ze geschikt zijn voor dikke platen, grote gelaste onderdelen en toepassingen waarbij betrouwbare taaiheid bij lage temperaturen vereist is.
S355M en S355ML
S355M en S355ML worden vervaardigd door middel van thermomechanisch walsen. Door de wals- en vervormingstemperatuur nauwkeurig te regelen, ontstaat een fijnkorrelige microstructuur met een goede lasbaarheid en taaiheid.
Deze staalsoorten worden veelvuldig toegepast in bruggen, grote staalconstructies en hijsapparatuur. S355 dat in de +N- of +M-toestand wordt geleverd, biedt over het algemeen een consistentere taaiheid dan standaard gewalst materiaal.
Belangrijkste mechanische eigenschappen van S355-staal
De onderstaande waarden geven een beeld van de typische prestaties van S355. De werkelijke resultaten variëren afhankelijk van de specifieke kwaliteit, de productdikte, de walsomstandigheden en de bemonsteringsrichting.
| Onroerend goed | Standaardwaarde of opgegeven waarde | Technisch belang |
|---|---|---|
| Vloeigrens | Minimaal ongeveer 355 MPa voor dunnere profielen | Bepaalt de belasting waarbij blijvende vervorming optreedt |
| Treksterkte | Doorgaans 470–630 MPa | Geeft de maximale spanning aan die het materiaal kan weerstaan voordat het door trekbreuk breekt |
| Rek na breuk | Meestal ongeveer 20%–22% | Geeft aan in hoeverre het materiaal plastische vervorming kan ondergaan |
| Charpy-slagenergie | 27 J of 40 J | Geeft aan in hoeverre het materiaal in staat is om stootenergie op te nemen bij een bepaalde temperatuur |
| Elasticiteitsmodulus | Ongeveer 210 GPa | Bepaalt de elastische vervorming onder belasting |
| Brinell-hardheid | Meestal zo’n 150–200 HB | Een algemene factor die van invloed is op de snijkracht en de slijtage van het gereedschap |
| Dichtheid | Ongeveer 7,85 g/cm³ | Wordt gebruikt voor het berekenen van het gewicht van onderdelen, transportbelastingen en vereisten voor opspanning |
Sommige S355-platen met een dikte tussen 5 en 16 mm kunnen een minimale vloeigrens van 355 MPa, een treksterkte van 470–630 MPa en een minimale rek van ongeveer 21%–22% bieden. De gegarandeerde minimale vloeigrens kan echter afnemen naarmate de dikte toeneemt.
Inzicht in de verschillende sterkte-eigenschappen van S355
“Sterkte” is geen afzonderlijke materiaaleigenschap. De vloeigrens, treksterkte, slagtaaiheid, hardheid en stijfheid geven aan hoe het materiaal reageert onder verschillende belastingsomstandigheden.
Vloeigrens: minimaal ongeveer 355 MPa
De vloeigrens is de spanning waarbij een materiaal blijvende vervorming begint te vertonen.
Wanneer een machinevoet, beugel of verbindingsplaat wordt belast tot onder de vloeigrens, keert deze normaal gesproken terug naar zijn oorspronkelijke vorm zodra de belasting wordt weggenomen. Zodra de vloeigrens wordt overschreden, kan het onderdeel blijvende buigvervorming of maatvervorming vertonen.
De vloeigrens van S355 wordt verkregen door middel van verschillende versterkingsmechanismen:
- Versterking door vaste-oplossing met mangaan en andere elementen
- Neerslagversterking door niobium, vanadium of titanium
- Versterking van de korrelgrenzen door korrelverfijning
- Een relatief uniforme ferriet-perliet-microstructuur, verkregen door walsen of normaliseren
Deze mechanismen zorgen voor een hogere sterkte zonder volledig afhankelijk te zijn van een hoger koolstofgehalte, wat anders de lasbaarheid zou verminderen.
Vanuit het oogpunt van CNC-bewerking betekent een hogere vloeigrens dat er meer kracht nodig is om de spanen te vormen en af te voeren. Als de machine, het gereedschap of het werkstukopspansysteem onvoldoende stijfheid heeft, kunnen doorbuiging van het gereedschap, trillingssporen en maatafwijkingen optreden.
Treksterkte: ongeveer 470–630 MPa
De treksterkte is de maximale spanning die het materiaal tijdens een trektest kan weerstaan voordat het breekt.
Omdat de treksterkte hoger is dan de vloeigrens, kan S355 ook na het begin van plastische vervorming nog extra belasting dragen. De treksterkte mag echter normaal gesproken niet worden gebruikt als de toegestane werkgrens bij constructief ontwerp, omdat er al aanzienlijke blijvende vervorming optreedt voordat deze waarde wordt bereikt.
De treksterkte is met name van belang voor:
- Verbindingsplaten die aan trekbelasting worden blootgesteld
- Hef- en hijsinstallaties
- Draagvlakken in de buurt van lasverbindingen
- Ondersteuningsonderdelen voor de bouw en zware machines
Bij de verspaningsbewerking leidt een hogere treksterkte doorgaans tot een grotere mechanische belasting van de snijkant. Bij het frezen van diepe groeven, het snijden over de volledige breedte en zware voorbewerking moeten buitensporige momentane snijbelastingen worden vermeden.
Slagtaaiheid: 27 J of 40 J
Slagenergie is geen maatstaf voor statische sterkte. Het geeft de hoeveelheid energie weer die een materiaal kan absorberen bij een plotselinge belasting bij een bepaalde temperatuur.
Een van de belangrijkste verschillen tussen S355JR, J0, J2 en K2 is de vereiste temperatuur voor de slagproef en de minimale geabsorbeerde energie. Zo moet S355J2 bijvoorbeeld ten minste 27 J leveren bij −20 °C, waardoor het geschikter is dan S355JR voor koude omgevingen of constructies die worden blootgesteld aan plotselinge schokken.
De slagtaaiheid wordt beïnvloed door:
- Gehalte aan fosfor, zwavel en niet-metalen insluitsels
- Korrelgrootte
- De vorm en verdeling van ferriet en perliet
- Wals- en normalisatieprocessen
- De microstructuur van de door de las beïnvloede zone
Fijne korrels verbeteren over het algemeen zowel de sterkte als de taaiheid, terwijl grove korrels, onzuiverheden en ongelijkmatige microstructuren het risico op brosse breuk kunnen vergroten.
De slagtaaiheid is niet op dezelfde manier als de hardheid bepalend voor de snijsnelheid, maar is wel van belang bij de materiaalkeuze. Een onderdeel dat bij lage temperaturen wordt gebruikt en uitsluitend is geselecteerd op basis van zijn vloeigrens van 355 MPa, kan nog steeds niet aan de operationele eisen voldoen als geen rekening wordt gehouden met de vereiste slagtaaiheidsklasse.
Hardheid: doorgaans ongeveer 150–200 HB
De hardheid geeft aan in hoeverre een materiaal bestand is tegen indrukken, krassen en plaatselijke plastische vervorming.
S355 is een constructiestaal waarvan de normen in de eerste plaats de vloeigrens, treksterkte en taaiheid garanderen, en niet zozeer een vaste hardheidswaarde. Daarom moet 150–200 HB worden beschouwd als een typisch referentiebereik, en niet als een algemene acceptatie-eis voor elk S355-product.
De hardheid van S355 wordt voornamelijk beïnvloed door:
- Koolstofgehalte
- Mangaan en microlegeringselementen
- Het aandeel van ferriet en perliet
- Korrelgrootte
- Afkoelsnelheid en plaatselijke thermische cycli
Een hoger perlietgehalte leidt over het algemeen tot een hogere sterkte en hardheid. Korrelverfijning kan eveneens de sterkte verhogen, terwijl de taaiheid relatief goed behouden blijft.
Bij vlamgesneden of gelaste randen vindt een snelle opwarming en afkoeling plaats, waardoor de microstructuur plaatselijk kan veranderen en er een door warmte beïnvloede zone ontstaat die harder is dan het basismateriaal. Dit is een van de redenen waarom snijgereedschappen snel kunnen slijten of afbrokkelen bij het bewerken van thermisch gesneden randen.
Stijfheid: elasticiteitsmodulus van ongeveer 210 GPa
Stijfheid geeft aan in hoeverre een onderdeel weerstand biedt tegen elastische vervorming. De relevante materiaaleigenschap hiervoor is de elasticiteitsmodulus.
S355 heeft een elasticiteitsmodulus van ongeveer 210 GPa, die voornamelijk wordt bepaald door de atomaire bindingseigenschappen van op ijzer gebaseerde materialen. Het koolstof- en mangaangehalte, de korrelgrootte en de microstructuren bij normaal walsen kunnen de sterkte en hardheid aanzienlijk beïnvloeden, maar hebben slechts een beperkte invloed op de elasticiteitsmodulus.
Dit betekent dat, hoewel S355 een hogere vloeigrens heeft dan S235, de twee materialen geen even groot verschil in elastische doorbuiging zullen vertonen wanneer de afmetingen van het onderdeel en de uitgeoefende belasting gelijk zijn.
De stijfheid van een onderdeel wordt voornamelijk verbeterd door:
- De plaatdikte of de afmetingen van de dwarsdoorsnede vergroten
- Versterkingsribben aanbrengen
- Het verminderen van de vrije of uitkragende lengte
- Optimalisatie van de dwarsdoorsnedegeometrie
- Verbetering van de ondersteuning en de verbindingsomstandigheden
Wanneer een machineonderstel of een lange beugel dus een te grote elastische doorbuiging vertoont, is het vervangen van staal met een lagere sterkte door S355 wellicht niet voldoende om het probleem op te lossen. Ook de constructieafmetingen en de opstelling van de steunen moeten worden herzien.
Algemene leveringsvoorwaarden voor S355
+AR: In gewalste toestand
+AR geeft aan dat het staal in gewalste toestand wordt geleverd. Dit is over het algemeen een voordelige keuze en geschikt voor standaard montageplaten, algemene frames en constructieonderdelen waarvoor geen hoge eisen aan de taaiheid bij lage temperaturen gelden.
Bij grote, met precisie bewerkte platen kunnen restspanningen en variaties in de microstructuur van het gewalste materiaal het risico op vervorming na de bewerking vergroten.
+N: Genormaliseerde of genormaliseerde-gerolde toestand
+N duidt op een genormaliseerde of genormaliseerd-gewalste leveringsconditie. Door gecontroleerd verwarmen, walsen en afkoelen wordt de korrelstructuur verfijnd en worden de mechanische eigenschappen gelijkmatiger.
S355J2+N wordt vaak gebruikt voor dikke platen, constructies die bij lage temperaturen worden toegepast en onderdelen waarvoor een betere lasbaarheid en maatvastheid vereist zijn.
Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen de volgende benamingen:
- S355N is een specifieke soort fijnkorrelig constructiestaal.
- S355J2+N Wordt S355J2 geleverd in genormaliseerde of genormaliseerd-gewalste toestand?.
De twee benamingen mogen niet als onderling uitwisselbaar worden beschouwd.
+M: Thermomechanisch gewalste toestand
+M staat voor thermomechanisch walsen. Bij dit proces worden de vervormingstemperatuur en de afkoeling nauwkeurig geregeld om een fijnkorrelige microstructuur te verkrijgen, waardoor vaak de vereiste sterkte wordt bereikt met een relatief laag koolstofequivalent.
Deze materialen zijn geschikt voor grote gelaste constructies, bruggen en onderdelen waarbij de eigenschappen van de door de las beïnvloede zone van belang zijn.
Bij standaard S355-kwaliteiten wordt doorgaans geen gebruik gemaakt van afkoelen en ontlaten om de gespecificeerde mechanische eigenschappen te verkrijgen. Voor grote gelaste assemblages of nauwkeurig bewerkte onderdelen kan een spanningsverlichtingsbehandeling worden overwogen, maar de temperatuur moet nauwkeurig worden geregeld om te voorkomen dat de oorspronkelijke microstructuur en mechanische eigenschappen veranderen.
Lasbaarheid van S355
S355 is over het algemeen goed lasbaar en kan worden verwerkt met gangbare lasprocessen zoals MAG/MIG-lassen, booglassen met beschermgas, flux-core-booglassen en ondergedompeld booglassen.
Koolstof-mangaan-staal en fijnkorrelige S355-kwaliteiten kunnen doorgaans met conventionele lasprocedés worden gelast. Materialen die in de toestand +N of +M worden geleverd, kunnen bovendien een consistentere taaiheid bieden.
Of voorverwarming nodig is, mag niet uitsluitend worden bepaald op basis van de aanduiding “S355”. Er moeten ook andere factoren in overweging worden genomen, waaronder:
- Materiaaldikte
- Koolstofequivalent
- Gewrichtsbeperking
- Waterstofgehalte van het lasmetaal
- Omgevingstemperatuur
- Warmtetoevoer en temperatuur tussen de laslagen
Dunne secties, onderdelen met een laag koolstofgehalte en licht ingeklemde verbindingen zijn over het algemeen gemakkelijker te lassen. Bij dikke platen, sterk ingeklemde assemblages en laswerkzaamheden in koude omgevingen kan voorverwarming en een nauwkeurigere regeling van de tussentemperatuur nodig zijn.
Wanneer een gelaste constructie ook CNC-bewerking vereist, moeten het lassen, het rechttrekken en eventuele noodzakelijke spanningsverlichtingsbehandelingen normaal gesproken worden voltooid voordat de montagevlakken, positioneringsgaten en kritische passingen definitief worden bewerkt. Deze volgorde vermindert het effect van lasvervorming op de uiteindelijke maatnauwkeurigheid.
Geschatte S355-kwaliteiten in andere landen
Materialen die aan verschillende normen voldoen, mogen niet uitsluitend op basis van de vloeigrens als volledig gelijkwaardig worden beschouwd. De volgende kwaliteiten kunnen worden gebruikt voor een voorlopige vergelijking, maar vóór vervanging moeten de chemische samenstelling, de toegestane dikte, de temperatuur bij de slagproef, de leveringsconditie en de productnorm worden gecontroleerd.
| Land of regio | Geschatte of historische vergelijkbare kwaliteit | Opmerkingen |
|---|---|---|
| Duitsland | St52-3 | Een oudere DIN-kwaliteit die vaak wordt vergeleken met S355 |
| Frankrijk | E36-serie | Moet worden gekozen op basis van de impactklasse en de leveringsvoorwaarden |
| Verenigd Koninkrijk | BS 4360-serie, klasse 50 | Een geschatte cijferclassificatie volgens de vroegere Britse norm |
| Italië | Fe510-serie | Een oudere benaming uit het UNI-systeem |
| Polen | 18G2A | Wordt voornamelijk gebruikt voor vergelijkingen op basis van historische of verouderde standaarden |
| Tsjechië | ČSN 11 523 | Een vergelijkbare kwaliteitsklasse uit het vroegere ČSN-systeem |
| Verenigde Staten | ASTM A572 Groep 50 | Vergelijkbaar niveau van de vloeigrens, maar niet direct gelijkwaardig |
| China | Q355-serie | De kwaliteitsklasse, de slagvastheidstemperatuur en de toepasselijke norm moeten worden gecontroleerd |
| Japan | SM490-serie | Vergelijkbaar krachtniveau, maar de eisen ten aanzien van samenstelling en impact kunnen verschillen |
Historische omrekeningen van kwaliteitsklassen moeten uitsluitend als benadering worden beschouwd. Een materiaal dat wordt omschreven als het “meest vergelijkbare equivalent” kan nog steeds verschillen wat betreft chemische samenstelling, slagvastheid, diktebeperkingen of leveringsconditie.
CNC-bewerkbaarheid van S355
S355 kan met behulp van conventionele, voor staal ontworpen gereedschappen CNC-gefreesd, gedraaid, geboord, uitgeboord en getapt worden.
De bewerkingsmoeilijkheid ligt over het algemeen hoger dan die van zacht staal met een lagere sterkte, maar lager dan die van gehard staal of hooggelegeerd gereedschapsstaal. Veelvoorkomende bewerkingseigenschappen zijn onder meer:
- Relatief hoge snijkrachten
- Verhoogde belasting van de spil tijdens het voorbewerken
- Versnelde slijtage van gereedschap als gevolg van walshuid
- Mogelijke plaatselijke verharding langs thermisch gesneden randen
- Vervorming van grote platen bij het wegvallen van restspanning
- Dimensionale instabiliteit in gelaste onderdelen, afhankelijk van de lasvolgorde
S355 wordt op zich doorgaans niet beschouwd als een moeilijk te bewerken materiaal. In de productie worden veel bewerkingsproblemen niet veroorzaakt door de staalsoort zelf, maar door de toestand van het ruwe stuk, thermisch beïnvloede oppervlakken, onvoldoende opspanstijfheid of een ongeschikte bewerkingsvolgorde.
Algemene CNC-freesparameters voor S355
Bij het bewerken van S355 met gecoate hardmetalen frezen kunnen de volgende waarden worden gebruikt als begininstellingen onder stabiele, algemene omstandigheden.
| Bewerkingsparameter | Aanbevolen startbereik |
|---|---|
| Snijsnelheid | 180–280 m/min |
| Voer per tand | 0,05–0,18 mm/tand |
| Axiale snijdiepte | 0,3–1,0 keer de diameter van het gereedschap |
| Radiale snijbreedte | 10%–40% van de gereedschapsdiameter |
De snijsnelheid kan worden verhoogd bij stabiel zijdelings frezen, bij gebruik van een kleinere radiale ingrijping of bij bewerking met hoogwaardig gecoat gereedschap.
Bij het snijden door walshuid, vlamgesneden randen, diepe sleuven, onderbroken oppervlakken of onderdelen met een beperkte stijfheid kan het nodig zijn de snijsnelheid te verlagen tot ongeveer 120–180 m/min.
Deze waarden zijn geen vaste normen voor S355. De snijsnelheid en de voedingssnelheid moeten worden aangepast aan de hardheid van het materiaal, de leveringsconditie, het materiaal van het gereedschap, de geometrie van de snijder, de koelmethode en de stabiliteit van de werkstukopspanning.
Gereedschapskeuze en koeling
Hardmetalen gereedschappen, ontworpen voor ISO P-staal Voor de bewerking van S355 wordt doorgaans de voorkeur gegeven aan deze materialen.
Voorbewerkingsgereedschappen moeten het volgende bieden:
- Sterke snijranden
- Goede weerstand tegen afbrokkelen
- Voldoende ruimte voor de spaander
- Slijtvaste coatings
Bij het kiezen van afwerkingsgereedschap moet prioriteit worden gegeven aan:
- Scherpe snijranden
- Geringe slingering van het gereedschap
- Hoge stijfheid van de houder
- Dimensionale consistentie
Coatings zoals TiCN, TiAlN en AlTiN kunnen de slijtvastheid en de prestaties bij hoge temperaturen verbeteren. De uiteindelijke keuze moet echter worden gebaseerd op de fabrikant van het gereedschap, de bewerking, de snijomstandigheden en de koelstraatstrategie.
Koelvloeistof helpt de snijtemperatuur onder controle te houden, de smering te verbeteren en spanen af te voeren. Bij het boren van diepe gaten, het frezen van smalle sleuven of bewerkingen waarbij veel materiaal wordt verwijderd, moet de koelvloeistof de snijkant effectief bereiken om ophoping van spanen en plaatselijke oververhitting te voorkomen.
Veelvoorkomende problemen bij het bewerken van S355
Slijtage aan gereedschap veroorzaakt door walshuid
Warmgewalste plano’s zijn vaak bedekt met een laag walshuid. Dit oppervlak kan harder en schurender zijn dan het onderliggende staal.
De eerste snijbeweging moet onder de aanslag plaatsvinden, in plaats van dat de snijkant voortdurend langs het oppervlak schuurt.
Lokale verharding langs thermisch gesneden randen
Bij vlamsnijden en plasmasnijden ontstaat een warmtebeïnvloede zone. Snelle plaatselijke afkoeling kan de microstructuur veranderen en de hardheid van de snijkant verhogen, wat kan leiden tot voortijdige slijtage van het gereedschap, afbrokkeling of onstabiel snijden.
Indien mogelijk moet de snijrand vóór de bewerking worden gereinigd, of moet bij de offerteopstelling en procesplanning rekening worden gehouden met voldoende bewerkingsspeling.
Krakjes en oppervlakteafwijkingen
Een te grote overhang van het gereedschap, onvoldoende ondersteuning van het werkstuk of een te grote radiale aangrijping kunnen trillingen veroorzaken.
De stabiliteit tijdens het verspanen kan worden verbeterd door de overhang van het gereedschap te verkleinen, de ondersteuning van het werkstuk te vergroten, het toerental van de spil aan te passen of de radiale snijbreedte te verkleinen.
Burr-formatie
Er ontstaan vaak bramen bij de uitgang van boorgaten, langs de randen van dunne platen en rond elkaar kruisende gaten.
Scherp gereedschap, geschikte voedingssnelheden en zorgvuldig geplande afschuinbewerkingen kunnen de hoeveelheid handmatig ontbramen verminderen.
Vervorming van het werkstuk
Grote platen, lange onderdelen en gelaste constructies kunnen vervormen doordat restspanning vrijkomt tijdens het verspanen.
Veelgebruikte bestrijdingsmethoden zijn onder meer:
- Materiaal symmetrisch aan beide zijden verwijderen
- Voldoende naai- en afwerkingsruimte overlaten
- Het werkstuk opnieuw opspannen na de voorbewerking
- Het scheiden van voorbewerkingen en nabewerkingen
- Bewerk kritieke bevestigingsvlakken en gaten als laatste
- Beoordeling van stressverlichtende behandelingen wanneer dat nodig is
Veelvoorkomende CNC-gefreesde S355-onderdelen
S355 wordt vaak gebruikt voor de productie van:
- Machineonderstellen en montageplatforms
- Grote verbindingsplaten
- Draagbeugels
- Flenzen en lagerhuizen
- Onderdelen voor hijsapparatuur
- Steunen voor transportbanden
- Bevestigingsvlakken op gelaste frames
- Gaten lokaliseren en aanbrengen in dikke staalplaten
Voor deze onderdelen gelden vaak gelijktijdige eisen op het gebied van draagvermogen, lassen en montage. Bij de bewerkingskwaliteit moet daarom niet alleen rekening worden gehouden met de afzonderlijke afmetingen, maar ook met de afstand tussen de gaten, de vlakheid, de haaksheid en de consistentie van de referentiepunten.
Bij gelaste frames is het een praktische werkwijze om eerst het lassen en rechtzetten te voltooien en vervolgens de bevestigingsvlakken, positioneringsgaten en pasvlakken te bewerken. Deze volgorde compenseert de maatveranderingen die door de laswarmte worden veroorzaakt.
Wat moet er worden gespecificeerd bij de aankoop van bewerkte S355-onderdelen?
Het volstaat meestal niet om op een tekening alleen “S355” te vermelden. In offerteaanvragen en inkoopdocumenten dient, waar mogelijk, de volgende informatie te worden vermeld:
| Artikel | Aanbevolen informatie |
|---|---|
| Materiaalkwaliteit | S355JR, S355J2, S355N of een andere specifieke staalsoort |
| Leveringsvoorwaarden | +AR, +N of +M |
| Materiaaldikte | Vereist voor het bepalen van de minimale vloeigrens en de toepasselijke normvoorschriften |
| Soort blanco | Plaat, staaf, constructieprofiel of gelast samenstel |
| Materiaalcertificering | Of een EN 10204 3.1-certificaat vereist is |
| Kritische toleranties | Positie van gaten, vlakheid, loodrechtheid en pasmaten |
| Vereisten voor het oppervlak | Oppervlakteruwheid, afschuiningen, ontbramen en oppervlaktebehandeling |
| Bijzondere vereisten | Slagproeven bij lage temperatuur, koolstofequivalent of behandeling na het lassen |
Indien met een vlamsnijder of plasmasnijder gesneden halffabricaten zijn toegestaan, moeten ook de vereiste bewerkingsspeling en randkwaliteit worden gespecificeerd.
Thermisch snijden kan de kosten voor materiaalvoorbereiding en voorbewerking verlagen, maar de door warmte beïnvloede zone kan de snijbelastingen en de slijtage van het gereedschap vergroten.
Hoe Weldo S355-onderdelen bewerkt
Alvorens het productieproces te ontwikkelen, Weldo Tijdens de bewerking worden de specifieke S355-kwaliteit, de plaatdikte, de leveringsconditie, het type ruwstuk en de kritische toleranties vastgesteld. Vervolgens worden de snij-, opspanning- en bewerkingsvolgordes gepland op basis van de geometrie van het onderdeel.
Standaard plaatonderdelen kunnen worden vervaardigd door middel van zagen, vlamsnijden of plasmasnijden, gevolgd door vlakfrezen, boren, uitboren en contourbewerking. Grote machinefundamenten en gelaste frames worden doorgaans eerst gelast en rechtgetrokken, waarna de bevestigingsvlakken, positioneringsgaten en kritische referentiepunten worden bewerkt.
Tot de belangrijkste procescontroles behoren:
- Het aanpassen van de parameters voor de eerste bewerking bij walshuid en thermisch gesneden randen
- Het selecteren van hardmetalen gereedschappen die geschikt zijn voor ISO P-staalsoorten
- Het onderscheid tussen voorbewerking, halffinish en afwerking
- Symmetrisch materiaal verwijderen uit grote platen
- Het opnieuw opspannen of inspecteren van het onderdeel na de voorbewerking
- Bewerk kritieke gaten en bevestigingsvlakken als laatste
- Een tijdelijke procesbasis op complexe onderdelen aanbrengen en deze verwijderen door draadvonken na de bewerking
- Controle van de afstand tussen de gaten, de vlakheid en de liggingspunten
Een tijdelijke procesbasis kan de opspanstijfheid bij complexe onderdelen verbeteren. Nadat de belangrijkste bewerkingen zijn voltooid, kan de basis worden verwijderd door middel van draadvonkverspaning, waardoor herhaaldelijk opspannen wordt voorkomen en de tijd die nodig is om overtollig materiaal door middel van conventioneel frezen te verwijderen, wordt verkort.
Conclusie
S355 is een Europees constructiestaal dat een goed evenwicht biedt tussen sterkte, taaiheid, lasbaarheid en bewerkingskosten. Het wordt op grote schaal gebruikt voor machinefunderingen, verbindingsplaten, dragende beugels en grote gelaste assemblages. Voor een succesvolle materiaalkeuze en CNC-bewerking moeten de specifieke kwaliteit, dikte en leveringsconditie duidelijk worden gedefinieerd, terwijl de gereedschappen, werkstukopspanning en de volgorde van voor- en nabewerking moeten worden gepland op basis van de materiaalsterkte, de toestand van de plano en de restspanning, om gereedschapsslijtage, vervorming van het werkstuk en de uiteindelijke maatnauwkeurigheid te beheersen.
