Wie Bearbeitung von Edelstahlteilen? CNC-Bearbeitungs Technologie und Anwendung von Edelstahl-Teile

Edelstähle gehören zu den beliebtesten Material optionen für die Metall herstellung und werden in Anwendungen eingesetzt, die von Kochgeschirr über Automobil komponenten bis hin zu chemischen Verarbeitungsanlagen reichen. Viele Artikel aus Edelstahl werden durch CNC-Bearbeitung hergestellt, eine vielseitige Fertigung methode, die die Präzision von computergesteuerten Fräsern, Bohrern, Drehmaschinen und anderen Schneidwerkzeugen nutzt, um effizient und kostengünstig präzise, wiederholbare Teile herzustellen.

Tatsächlich bezieht sich der Begriff „Edelstahl“ jedoch auf mehr als nur ein einzelnes Material. Edelstahl ist eine Kategorie von Metallen, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Die Auswahl des richtigen Edelstahls für eine bestimmte Anwendung kann die Leistung des Teils erheblich verbessern oder beeinträchtigen. Hier ist, was Produk tteams wissen müssen.

Was sind Edelstahl?

Edelstahl ist eine Legierung, die hauptsächlich aus Eisen, Kohlenstoff und Chrom besteht, obwohl viele Sorten einen etwas höheren Kohlenstoffanteil für mehr Festigkeit und Härte enthalten. Auch die Einarbeitung anderer Metalle – wie Nickel zur Stabilisierung der kristallinen Mikrostruktur des Eisens oder Molybdän oder Titan zur Erhöhung der Hitze- und Korrosionsbeständigkeit der Legierung – ist gängige Praxis. Rostfreie Stähle können je nach Wärmebehandlung relativ formbar und duktil sein.

Nichtrostende Stähle Verhalten Korrosions- und Rostbeständigkeit aus den Legierungen stammen, wenn sie Sauerstoff ausgesetzt wird. Sobald das blanke Metall der Luft ausgesetzt wird, bildet das Chrom in der Legierung eine dünne Oxidschicht. Diese Oxidschicht hemmt die weitere Oxidation des Metalls und verhindert Korrosion und Rost, die sonst durch Feuchtigkeit und Sauerstoff verursacht werden. Aufgrund dieser Korrosions- und Rostbeständigkeit eignen sich viele Edelstähle gut für Teile, die über längere Zeit der Witterung ausgesetzt sind.

Es gibt fünf Hauptkategorien von rostfreien Stählen:

Austenitisch
Ferritisch
Martensitisch
Duplex
Niederschlagsgehärtet
Obwohl rostfreie Stähle im Allgemeinen schwer zu bearbeiten sind, kann die Bearbeitbarkeit jeder dieser Kategorien durch Befolgen einer Reihe von Best Practices verbessert werden. einschließlich: Verwendung von scharfen Werkzeugen mit der richtigen Schneidgeometrie und Auswahl der geeigneten Vorschubgeschwindigkeiten und Schnitttiefen für jede spezifische Legierung.

Darüber hinaus kann der Einschluss von Elementen wie Schwefel, Kupfer, Blei und anderen Legierungen die Bearbeitbarkeit des Materials verändern. Vor allem Schwefel reduziert die Duktilität der Späne und lässt sie leichter abbrechen.

1. Austenitische Edelstähle

Austenitische Edelstähle — benannt nach den austenitischen kristallinen Mikrostrukturen im Eisen — sind die häufigste Form von Edelstahl. Diese Stahlsorten bieten eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit, eine beeindruckende Umformbarkeit nach der Bearbeitung, eine gute Schweißbarkeit und haben typischerweise einen viel höheren Nickelgehalt im Vergleich zu anderen Legierungstypen. Austenitische Stähle werden mit Zahlen im 300er Bereich bezeichnet.

Stähle der Güteklasse 304 — allgemein bekannt als Standard 18/8 Edelstahl – haben mindestens 18 % Chrom und 8 % Nickel und maximal 0,07 % Kohlenstoff. Sie werden verwendet, um eine breite Palette von Haushalts- und Industrie komponenten herzustellen, darunter Kochgeschirr, Schrauben und Maschinen.

Stähle der Güteklasse 316 sind ziemlich ähnlich, enthalten jedoch höhere Anteile an Nickel und Molybdän, die eine höhere Beständigkeit gegen Säuren und Chloride bieten. Grade 316 ist daher gut geeignet für Teile in Meeres- und chemischen Verarbeitung Kontexten verwendet. Die zusätzlichen Metalle erhöhen jedoch die Materialkosten.

Sowohl die Stähle 304 als auch 316 sind in kohlenstoffarmen Qualitäten (304L und 316L) erhältlich, die das Risiko von Chromkarbid ausscheidungen (ein Phänomen, das die Korrosionsbeständigkeit entlang der Schweißnähte drastisch verringert) verringern. Diese werden für stark korrosive Umgebungen bevorzugt.

Austenitische rostfreie Stähle können am schwierigsten zu bearbeiten sein, zum großen Teil, weil sie gummiartig sind und schnell kaltverfestigen. Kühl- und Schmiermittel sind bei der Bearbeitung besonders wichtig, um eine Wärme konzentration zu verhindern.

2. Ferritische Edelstähle

Ferritische Edelstähle sind magnetische Legierungen mit hohem Chromgehalt und niedrigem Kohlenstoffgehalt mit hoher Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion (eine häufige Art der Stahlzersetzung) und Oxidation bei hohen Temperaturen.

Diese Qualitäten werden häufig für Automobil komponenten, Küchengeräte, petrochemische Geräte und andere Anwendungen verwendet, die mit potenziell korrosiven Materialien interagieren müssen. Ferritische Edelstähle weisen auch hervorragende Wärmeleiteigenschaften, wodurch sie ideal für Anwendungen wie Kessel-Wärmetauscher und Öfen zu machen.

Obwohl Ferrite nicht die gleiche Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit wie austenitische rostfreie Stähle aufweisen, bietet ihr niedriger Kohlenstoffgehalt eine überlegene Duktilität, sodass diese Güten einer umfassenden Formgebung unterzogen werden können, ohne das Material zu schwächen. Sie sind auch durch Wärmebehandlung nicht härtbar. Aufgrund ihres Nickelmangels sind ferritische Edelstähle oft kostengünstiger als austenitische Güten. Diese Sorten werden durch Zahlen im Bereich 400 bezeichnet.

Güte 434 ist einer der am häufigsten verwendeten ferritischen Edelstähle. Molybdän erhöht die Korrosionsbeständigkeit der Legierung, was zu einem Material führt, das gute mechanische Eigenschaften sowie eine starke Hitze- und Oxidationsbeständigkeit bietet.

Grade 444, auf der anderen Seite enthalten geringe Mengen an Kohlenstoff und Stickstoff, bieten eine überlegene Beständigkeit gegen Lochfraß, Rißkorrosion und Chlorid Spannungsrißkorrosion - Dadurch ist es ideal für Anwendungen wie Heißwassertanks und Brauerei- oder Weinbau ausrüstungen.

3. Martensitische Edelstähle

Martensitische Edelstähle sind ferritischen Stählen strukturell ähnlich, enthalten jedoch höhere Kohlenstoffanteile (der Kohlenstoffgehalt ferritischer Stähle liegt typischerweise unter 0,10 %, während martensitische Sorten bis zu 1 % oder mehr enthalten können). Dadurch entstehen martensitische Mikrostrukturen im Material, die diesen Legierungen nach der Bearbeitung im Vergleich zu anderen rostfreien Stählen eine überlegene Festigkeit und Verschleißfestigkeit verleihen, aber auch die Sprödigkeit des Materials erhöhen können.

Außerdem ermöglicht ihr erhöhter Kohlenstoffgehalt, dass martensitische Stähle wärme- und alterungsbehandelt werden, um das Metall weiter zu härten und zu verstärken. Es erhöht aber auch die Anfälligkeit der Materialien gegen Rost und Korrosion. Diese Familie ist daher ideal für Anwendungen, die eine hohe Festigkeit und Haltbarkeit, aber nur eine durchschnittliche Korrosionsbeständigkeit erfordern, wie Turbinenkomponenten, hochwertiges Besteck sowie mechanische Ventile und Pumpen.

Martensitische Edelstähle werden ebenfalls mit einer 400-Zahl bezeichnet und sind wie Ferrite relativ leicht zu bearbeiten, obwohl ein erhöhter Kohlenstoffgehalt die Bearbeitbarkeit verringert. Sorte 440C zeichnet sich dadurch aus, dass sie einige der größtmöglichen Festigkeits-, Härte- und Verschleißfestigkeitswerte für Edelstahl legierungen bietet – erfordert jedoch zuerst eine Wärmebehandlung, um diese Eigenschaften vollständig zu verwirklichen. Im geglühten Zustand sind 440C-Stähle im am leichtesten zu bearbeitenden Zustand, obwohl robuste Werkzeuge empfohlen werden.

4. Duplex-Edelstähle

Duplex-Edelstähle sind extrem korrosionsbeständige Legierungen, die sowohl austenitische als auch ferritische Mikrostrukturen enthalten. Das Ergebnis ist ein ziemlich formbarer und schweißbarer Satz von Stählen mit einer Mischung aus Eigenschaften aus beiden Kategorien.

Duplex legierungen können die doppelte Festigkeit von austenitischen oder ferritischen Edelstählen bieten. und zeigen Korrosions Beanspruchbarkeit weit größer als gemeinsame austenitischen Legierungen wie Typen 304 und 316, wenn weniger als die Standard-ferritischen Stählen Knacken. Diese Kombination aus hoher Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit macht Duplex legierungen jedoch ideal für Unterwasser anwendungen, bei denen Teile über längere Zeit korrosivem Salzwasser standhalten müssen.

Chlorid-Lochfraß und Spalt korrosionsbeständigkeit werden durch den Chrom-, Molybdän- und Stickstoffgehalt einer bestimmten Legierung bestimmt, aber Duplexstähle enthalten weniger Nickel und Molybdän als austenitische Legierungen und sind daher im Allgemeinen kostengünstiger. Darüber hinaus ermöglicht es ihre hohe Festigkeit den Konstrukteuren, die Schnittdicke für einige Komponenten zu reduzieren, was weiter zu einer Reduzierung der Kosten und des Gesamtgewichts der Teile beiträgt.

Die vielleicht gebräuchlichste Form von Duplex-Edelstahl ist 2205 (benannt nach seiner Zusammensetzung von 22% Chrom und 5% Nickel), die häufig in chemischen Verarbeitungs- und Lagergeräten sowie in Ladetanks verwendet wird. Duplexstähle sind aufgrund ihrer hohen Glühfestigkeit tendenziell schwieriger zu bearbeiten.

5. Ausscheidungsgehärtete Edelstähle

Ausscheidungsgehärtete rostfreie Stähle vereinen die Vorteile von austenitischen und martensitischen Legierungen, wodurch sie in der Lage sind, durch Wärmebehandlungen hohe Festigkeit und mechanische Eigenschaften bei gleichzeitig guter Korrosionsbeständigkeit zu erreichen.

Diese ausscheidung gehärteten rostfreien Stähle bieten nicht nur eine gute Oxidation, sondern weisen unter den meisten Bedingungen eine vergleichbare Leistung mit der austenitischen Sorte 304 auf. Die gebräuchlichste Form von ausscheidung gehärtetem Edelstahl ist 17-4 PH oder die Güte 630, die ihren Namen von ihrer Zusammensetzung aus 17% Chrom und 4% Nickel hat.

Während die Bearbeitbarkeit von ausscheidung gehärtetem Edelstahl je nach Legierung variiert, besteht ein wesentlicher Vorteil dieser Metalle darin, dass sie im lösung behandelten Zustand leicht bearbeitet werden können — an die sich ein Auslagerungsprozess anschließen kann, um die Festigkeit des Stahls zu verbessern.

Finden Sie die ideale Edelstahl legierung für jedes Projekt

Edelstähle gibt es in verschiedenen Formen. Wenn Produktteams nach Superfestigkeit mit durchschnittlicher Korrosionsbeständigkeit suchen, sind martensitische Legierungen eine gute Wahl. Ebenso können Teams, die einen Stahl mit hoher Festigkeit, hoher Lochfraß- und Korrosionsbeständigkeit benötigen, eine Duplex legierung als ideal finden.

Die Bestimmung des geeigneten Materials für eine bestimmte Komponente ist ein wesentlicher Bestandteil der Produktentwicklung und Fertigungsprozesse, und es ziemt Produktteams in vetting Material Optionen gründlich. Die Suche nach dem richtigen Material für die individuellen Anforderungen eines Projekts kann jedoch mit Hilfe eines erfahrenen Fertigungspartners wie KANGDING vereinfacht werden.

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