Unter Stahlfräsen versteht man das Umformen eines Bauteils aus dieser Legierung aus Eisen, Kohlenstoff (und anderen Zusätzen) mit Hilfe von Schneidwerkzeugen, genauer gesagt CNC Fräsmaschinen und klassischen Geräten für diese Art der Bearbeitung.
Diese Art der Stahlumformung gilt für verschiedene Stahlsorten - von Gussstahl, Werkzeugstahl und Baustahl bis hin zu Edelstahl, einem der wichtigsten Materialien für die CNC Bearbeitung von Stahl. Die Bearbeitung von Stahlteilen mit einer Fräsmaschine ermöglicht die Herstellung von Objekten mit nahezu beliebiger Form bei gleichzeitig hoher Präzision.
Es ist erwähnenswert, dass dieses Verfahren in Verbindung mit der numerischen Steuerungstechnik (d.h. CNC Fräsen von Stahl) in vielen Branchen zum Standard geworden ist, da es die schnelle Herstellung großer Mengen von Teilen mit geringen Toleranzen ermöglicht.
Fräsen von Stahl (Edelstahl und andere Sorten)
Die Bearbeitung eines Stahlblocks durch Fräsen ist eine Form der Bearbeitung, die auch als Kavitätenbearbeitung bezeichnet wird.
Das bedeutet, dass bei der Oberflächenbearbeitung überschüssiges Material mit einem auf einer Hochgeschwindigkeitsspindel montierten Fräser abgetragen wird.
Stahl gehört zu den zerspanbaren Werkstoffen, und wie bei Aluminium ist die Art des Werkstoffs ausschlaggebend für seine Zerspanbarkeit (d. h. seine Eignung für die Bearbeitung mit einer Fräsmaschine).
Stahl selbst ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff (bis zu 2 %; darüber hinaus wird eine solche Legierung als Gusseisen bezeichnet) und anderen Elementen, die ihm zusätzliche Eigenschaften verleihen (z. B. Cr-Mo-Stahl 4130, d. h. er enthält Chrom und Molybdän als Hauptzusatzstoffe).
Stahl zeichnet sich - im Allgemeinen - durch seine hohe Härte, Zugfestigkeit und Elastizität aus.
Was wir als Stahl bezeichnen, wird durch die polnische Norm PN-EN 10020:1996 geregelt.
Die beliebteste Sorte dieser Legierung ist nach wie vor der Edelstahl, der für die Herstellung verschiedener Arten von Teilen verwendet wird - von einfachen Elementen bis hin zu großen Strukturen.
Die Sorten dieses Metalls werden nach ihren physikalischen und mechanischen Eigenschaften unterschieden.
Die vielleicht populärste Einteilung unterteilt die Stahllegierungen nach Verwendungszweck in:
- Baustahl (wird für den Bau von Stahlkonstruktionen, bestimmten Teilen usw. verwendet),
- Werkzeugstahl (wird zur Herstellung von Werkzeugen verwendet),
- Spezialstähle (magnetischer, hitzebeständiger und schließlich der beliebteste: Edelstahl).
Edelstahl wird wiederum unterteilt in:
- ferritische Stähle,
- austenitische Stähle (70 % der Produktion von nichtrostendem Stahl),
- martensitische Stähle,
- ferritisch-austenitische Stähle, die auch als "Duplex-Stähle" bezeichnet werden.
CNC- und konventionelles Stahlfräsen - Worauf ist zu achten?
Das eigentliche Stahlfräsverfahren (CNC und traditionell) gliedert sich in vier Hauptphasen:
- Schruppen (oder Vorfräsen) - bei dem überschüssiges Material entfernt wird,
- Mittelfeinbearbeitung - bei der das Werkstück eine grobe Endform erhält,
- Feinbearbeitung - bei der das Werkstück seine endgültige Form erhält,
- Endbearbeitung - d.h. Feinstbearbeitung - bei der die Stahloberfläche mit geeigneten Fräs- oder Schleifwerkzeugen geglättet wird.
Ein auf diese Weise bearbeitetes Werkstück ist bereit für andere Bearbeitungsmethoden, wie Härten oder zusätzliche Oberflächenbeschichtungen (mehr dazu später in diesem Artikel).
Wie beim Aluminiumfräsen müssen auch beim Fräsen von Edelstahl die Parameter an die Eigenschaften des zu bearbeitenden Materials angepasst werden.
Die Bearbeitbarkeit von Edelstahl wird vor allem durch den Kohlenstoffgehalt beeinflusst - je niedriger dieser ist, desto schwieriger ist die Bearbeitung - die vom Fräser abgetragenen Späne sind weicher und können daher den Spindelantrieb blockieren.
Dies ist ein wichtiger Parameter, insbesondere bei der CNC Bearbeitung von Stahl - eine numerisch gesteuerte Fräsmaschine führt aufeinanderfolgende Bewegungen aus, und wenn der Bediener das Verstopfen des Maschinenkopfes durch Späne nicht bemerkt, kann dies zu schweren Schäden sowohl an der Werkstückoberfläche als auch selbst an der Fräsmaschine führen.
Während dies bei der Arbeit mit einer herkömmlichen Fräsmaschine kein Problem darstellt (der Bediener steuert die Arbeit manuell und beobachtet ihren Betrieb), kann es bei der CNC Bearbeitung zu einem Problem werden.
Aus diesem Grund erfordert das CNC Fräsen von Edelstahl ein hohes Maß an Wissen über die Werkstoffkunde und die Bearbeitbarkeit bestimmter Stahlsorten.
Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,25 % - insbesondere wenn sie nicht wärmebehandelt sind - gelten als die am besten bearbeitbaren.
Es ist erwähnenswert, dass bestimmte Elemente, die Stahllegierungen zugesetzt werden (z. B. Molybdän, Chrom oder Nickel), die mechanischen Eigenschaften des Metalls verbessern und darüber hinaus die Bearbeitung eines Blocks aus diesem Material in Fräsmaschinen erleichtern.
Ein weiterer wichtiger Parameter, der das Fräsen von Stahl beeinflusst, ist das Verhältnis zwischen der Härte des Materials und der Schnittgeschwindigkeit. Je höher die Härte, desto niedriger sollte das Schnittgeschwindigkeitsverhältnis sein.
Beim Fräsen von Metall ist es immer wichtig, die richtige Wahl zu treffen:
- der Fräser (aufgrund der Härte und der allgemeinen Bearbeitbarkeit des Werkstoffs),
- die Rotationsgeschwindigkeit des Kopfes,
- Fräsgeschwindigkeit (d. h. wie schnell der Kopf nacheinander über die Oberfläche des Werkstücks fährt),
- Methoden zur Kühlung des Schneidbereichs (da sich das Werkstück beim Fräsen erwärmt, kann eine fehlende Wärmeableitung zu thermischen Rissen und Schäden am Fräser führen).
Dies sind Aspekte, die Betreiber von Edelstahlschneidanlagen (traditionell oder CNC) sehr gut kennen und über die sich der Kunde keine Gedanken machen muss.
Mit der Unterstützung professioneller Metallverarbeitungsunternehmen wie Radmot muss der Kunde lediglich die Parameter für die Anwendung des spezifischen Stahlteils, das numerisch zerspant werden soll, angeben. Die CNC Betreiber kümmern sich um den Rest.
Stahlsorten und ihre Spanbearbeitbarkeit
Es gibt viele Stahlsorten, die sich sowohl in ihren Eigenschaften als auch in ihrer Bearbeitbarkeit unterscheiden.
Die Auswahl des richtigen Materials ist entscheidend, um ein qualitativ hochwertiges Bauteil zu erhalten, dessen Parameter den Erwartungen des Kunden entsprechen. Trotz der vielen unterschiedlichen Anwendungsbereiche wird die Bearbeitbarkeit von Stahl beim Fräsen am häufigsten anhand des bereits erwähnten Kohlenstoffgehalts beurteilt.
Dementsprechend:
- Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (weniger als 0,15 %) lassen sich nur sehr schlecht zerspanen und sind nur schwer mit CNC-Maschinen zu bearbeiten. Wenn es notwendig ist, diese Stahlsorte zu verwenden, kann die Lösung darin bestehen, das Bauteil aus kohlenstoffarmem Stahl zunächst durch Kaltverformung zu verstärken,
- Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt von ca. 0,25% haben eine der besten Zerspanungseigenschaften.
Weiterverarbeitung eines durch Stahlfräsen hergestellten Werkstücks
Die Bearbeitung eines Stahlteils mit einer Fräsmaschine ist selten der letzte Schritt bei der Herstellung eines bestimmten Werkstücks.
Es gibt eine breite Palette von Verfahren, die sowohl die Oberflächenhärte des Stahls verbessern als auch seine Struktur stärken.
Diese Prozesse werden nach ihrer Wirkungsweise unterteilt in:
- thermochemische Behandlung von Stahl,
- Wärmebehandlung von Stahl.
Die thermochemische Behandlung von Stahl umfasst im Wesentlichen die Trocknung der Oberfläche des Bauteils mit chemischen Elementen in Kombination mit Erhitzung.
Eine solche Oberfläche verbessert die Widerstandsfähigkeit gegen äußere Einflüsse und kann darüber hinaus ästhetische Qualitäten verleihen.
Zu den am häufigsten verwendeten thermochemischen Behandlungsverfahren für Stahl gehören:
- Verchromen (Beschichtung mit Chrom, die vor Korrosion schützt, die Wärmeleitfähigkeit verbessert und ein ästhetisches Aussehen verleiht),
- Nitrieren (Sättigung der Stahloberfläche mit Stickstoff, was die Korrosions- und Verschleißfestigkeit sowie die Härte verbessert)
- Sulfidierung (Sättigung der Stahloberfläche mit Schwefel zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit, häufig bei der Herstellung von Schneidwerkzeugen eingesetzt).
Bei der Wärmebehandlung von Stahl geht es darum, die Eigenschaften des gesamten Werkstücks durch Beeinflussung des Werkstoffgefüges zu verbessern. Dabei wird das Bauteil in der Regel auf die erwartete Temperatur erwärmt und dann unter kontrollierten Bedingungen abgekühlt.
Zu den Methoden der Wärmebehandlung von Stahl gehören:
- Härten (das wohl bekannteste thermische Veredelungsverfahren für Stahlteile). Dabei wird das Bauteil erhitzt und schnell abgekühlt, zum Beispiel durch Eintauchen in Öl. Dieses Verfahren stärkt die innere Struktur des Stahlbauteils),
- Glühen (d. h. Erhitzen des Bauteils und Halten auf einer bestimmten Temperatur über einen bestimmten Zeitraum und anschließendes langsames Abkühlen). Dadurch kann sich die Struktur des Bauteils stabilisieren.
Stahlfräsen - Nehmen Sie Kontakt mit uns auf
Bei RADMOT bieten wir sowohl CNC Fräsen, CNC Drehen, als auch andere Dienstleistungen an – Waschen, Eloxieren von Aluminium, Lasermarkierung und Montage.
Nehmen Sie Kontakt mit uns auf und sagen Sie uns, was Sie brauchen. Wir haben eine Menge Erfahrung. Wir bieten seit fast 40 Jahren CNC-Dienstleistungen an. Unser Angebot ist völlig kostenlos. Und wenn Sie sich nicht sicher sind, welche Technologie für Sie am besten geeignet ist, können wir Kunden aus einer Vielzahl von Branchen bei der Bearbeitung beraten und schnell den Preis für die Bearbeitung der von Ihnen bestellten Teile ermitteln - unser Know-how steht Ihnen zur Verfügung.
