L'acciaio è disponibile in molte forme: varie forme geometriche di piastre di metallo, piastre, barre e travi, tubi e, naturalmente, materie prime solide utilizzate nella lavorazione a CNC in acciaio. L'acciaio viene utilizzato in così tante applicazioni e così tanti settori, quindi ha senso avere molti tipi diversi di acciaio. Ma qual è la differenza tra acciaio inossidabile e acciaio a basso contenuto di carbonio? Macchinatura gratuita e acciaio per utensili? In questo articolo, imparerai a conoscere molti tipi di acciaio elaborato e come tipi di acciaio a processo CNC con successo.
Cos'è l'acciaio?
L'acciaio è un termine ampio per leghe di ferro e carbonio. Il contenuto di carbonio (0,05% -2% in peso) e l'aggiunta di altri elementi determinano la lega specifica di acciaio e le sue proprietà del materiale. Altri elementi legati includono manganese, silicio, fosforo, zolfo e ossigeno. Il carbonio aumenta la durezza dell'acciaio allo stesso tempo, possono essere aggiunti altri elementi per migliorare la resistenza alla corrosione o la lavorabilità. Il contenuto di manganese è generalmente più elevato (almeno 0,30% e 1,5%) per ridurre la fragilità dell'acciaio e aumentarne la forza.
La forza e la durezza dell'acciaio sono una delle sue caratteristiche più popolari. È che rende l'acciaio adatto per applicazioni di costruzione e trasporto, poiché questo materiale può essere utilizzato a lungo sotto carichi pesanti e ripetuti. Alcune leghe in acciaio, vale a dire varietà in acciaio inossidabile, sono resistenti alla corrosione, il che le rende la scelta migliore per le parti che funzionano in ambienti estremi.
Tuttavia, questa forza e durezza estenderanno anche il tempo di lavorazione e aumenteranno l'usura degli strumenti. L'acciaio è un materiale ad alta densità, il che lo rende troppo pesante per alcune applicazioni. Tuttavia, l'acciaio ha un elevato rapporto resistenza-peso, motivo per cui è uno dei metalli più comunemente usati nella produzione. Nel nostro processo di produzione, usiamo spesso l'acciaio inossidabile in materia prima come
Accessori metallici Casting Parti.
Tipo di acciaio
Discutiamo molti tipi di acciaio. Come acciaio, il carbonio deve essere aggiunto al ferro. Tuttavia, il contenuto del carbonio varierà, portando a grandi cambiamenti nelle sue prestazioni. L'acciaio al carbonio di solito si riferisce ad acciaio diverso dall'acciaio inossidabile ed è identificato dal grado di acciaio a 4 cifre, in modo più ampio, è in acciaio a basso contenuto di carbonio, acciaio a carbonio medio o acciaio al carbonio.
Acciaio a basso contenuto di carbonio: contenuto di carbonio inferiore allo 0,30% (in peso)
Acciaio al carbonio medio: 0,3-0,5% di contenuto di carbonio
Alto acciaio al carbonio: 0,6% e superiore
I principali elementi in lega di acciaio sono rappresentati dal primo numero nel grado a quattro cifre. Ad esempio, qualsiasi acciaio 1xxx, come 1018, avrà carbonio come elemento di lega principale. 1018 acciaio contiene 0,14-0,20% di carbonio e piccole quantità di fosforo, zolfo e manganese. Questa lega per uso generale è comunemente utilizzata per la lavorazione di guarnizioni, alberi, ingranaggi e perni.
L'acciaio di carbonio di grado facile da procedere subisce trattamenti ri-fosfating e ri-fosfating per rompere i chip in pezzi più piccoli. Ciò impedisce che i chip lunghi o grandi siano impigliati con lo strumento durante il taglio. L'acciaio macchinabile può accelerare i tempi di lavorazione, ma può ridurre la duttilità e la resistenza all'impatto.
Acciaio inossidabile
L'acciaio inossidabile contiene carbonio, ma contiene anche circa l'11% di cromo, che aumenta la resistenza alla corrosione del materiale. Più cromo significa meno ruggine! L'aggiunta di nichel può anche migliorare la resistenza alla ruggine e la resistenza alla trazione. Inoltre, l'acciaio inossidabile ha una buona resistenza al calore ed è adatto a aerospaziale e altre applicazioni in ambienti estremi.
Secondo la struttura cristallina del metallo, l'acciaio inossidabile può essere diviso in cinque tipi. I cinque tipi sono austenite, ferrite, martensite, duplex e indurimento delle precipitazioni. I gradi in acciaio inossidabile sono identificati da tre cifre anziché da quattro cifre. Il primo numero rappresenta la struttura cristallina e gli elementi di lega principale.
Ad esempio, l'acciaio inossidabile in serie 300 è una lega di cromo-nichel austenitico. 304 acciaio inossidabile è il grado più comune, noto anche come 18/8 perché il suo contenuto di cromo è del 18% e il contenuto di nichel è dell'8%. 303 acciaio inossidabile è una versione a lavorazione libera di 304 in acciaio inossidabile. L'aggiunta di zolfo riduce la sua resistenza alla corrosione, quindi l'acciaio inossidabile di tipo 303 è più inclini alla ruggine del tipo 304.
L'acciaio inossidabile può essere utilizzato in una vasta gamma di settori. L'acciaio inossidabile di tipo 316 può essere utilizzato per attrezzature mediche, come parti della valvola in macchine e condutture, dopo una corretta elaborazione. 316 acciaio inossidabile viene anche utilizzato per la lavorazione di dadi e bulloni, molti dei quali sono usati nelle industrie aerospaziali e automobilistiche. 303 acciaio inossidabile viene utilizzato per ingranaggi, alberi e altre parti necessarie per aeroplani e automobili.
Acciaio per utensili
L'acciaio per utensili viene utilizzato per produrre strumenti per vari processi di produzione, tra cui fusione, stampaggio iniezione, timbratura e taglio. Esistono molte diverse leghe in acciaio per utensili che possono essere utilizzate per diverse applicazioni, ma sono tutte conosciute per la loro durezza. Ognuno di essi può resistere all'usura di più usi (lo stampo in acciaio utilizzato per lo stampaggio a iniezione può resistere a un milione di volte o più del materiale) e ha una resistenza ad alta temperatura.
Un'applicazione comune di acciaio per utensili sono gli stampi per iniezione, che vengono elaborati da CNC in acciaio temprato per produrre le parti di produzione di alta qualità. L'acciaio H13 viene generalmente selezionato a causa delle sue buone proprietà di affaticamento termico, la forza e la durezza possono resistere all'esposizione a lungo termine a temperature estreme. Lo stampo H13 è molto adatto per materiali di stampaggio a iniezione avanzata con alta temperatura di fusione, perché fornisce una durata più lunga di muffa rispetto ad altri acciai da 500.000 a 1 milione di volte. Allo stesso tempo, S136 è in acciaio inossidabile, con una durata di muffa di oltre un milione di volte. Questo materiale può essere lucidato al più alto livello e utilizzato in applicazioni speciali in cui è necessaria un'elevata chiarezza ottica.
Elaborazione in acciaio
Alcune delle proprietà più utili dell'acciaio provengono da ulteriori fasi di lavorazione e lavorazione. Questi metodi possono essere eseguiti prima di elaborare per modificare le proprietà dell'acciaio e semplificare il trattamento dell'acciaio. Ricorda che l'indurimento del materiale prima della lavorazione estenderà il tempo di lavorazione e aumenta l'usura degli strumenti, ma l'acciaio può essere trattato dopo la lavorazione per aumentare la resistenza o la durezza del prodotto finito. Detto questo, è importante pensare in vista di tutti i trattamenti pianificati che è necessario applicare per ottenere le proprietà necessarie per le tue parti.
Trattamento termico
Il trattamento termico si riferisce a diversi processi che prevedono la manipolazione della temperatura dell'acciaio per modificare le sue proprietà del materiale. Un esempio è la ricottura, che viene utilizzata per ridurre la durezza e aumentare la duttilità, facilitando il trattamento dell'acciaio. Il processo di ricottura riscalda lentamente l'acciaio alla temperatura richiesta e lo mantiene per un periodo di tempo. Il tempo e la temperatura richiesti dipendono dalla lega specifica e diminuiscono all'aumentare del contenuto di carbonio. Infine, il metallo si raffredda lentamente nel forno o è circondato da materiali isolanti.
La normalizzazione del trattamento termico può eliminare lo stress interno in acciaio mantenendo una maggiore resistenza e durezza rispetto all'acciaio ricotto. Durante il processo di normalizzazione, l'acciaio viene riscaldato ad alta temperatura e quindi raffreddato all'aria per ottenere una durezza più elevata.
L'acciaio indurito è un altro processo di trattamento termico, hai indovinato, indurisce l'acciaio. Aumenterà anche la forza, ma renderà anche il materiale più fragile. Il processo di indurimento prevede il riscaldamento lentamente dell'acciaio, immergendolo ad alte temperature e quindi immerge l'acciaio in acqua, olio o una soluzione di salamoia per un rapido raffreddamento.
Infine, il processo di trattamento termico di temperamento viene utilizzato per ridurre la fragilità dell'acciaio estinto. L'acciaio temperato è quasi identico alla normalizzazione: viene lentamente riscaldato a una temperatura selezionata e quindi l'acciaio viene raffreddato all'aria. La differenza è che la temperatura di tempera è inferiore rispetto ad altri processi, il che riduce la fragilità e la durezza dell'acciaio temperato.
Indurimento delle precipitazioni
L'indurimento delle precipitazioni aumenta la resistenza alla snervamento dell'acciaio. Alcuni gradi di acciaio inossidabile possono includere un valore di pH nel nome, il che significa che hanno proprietà di indurimento delle precipitazioni. La differenza principale tra acciai di indurimento delle precipitazioni è che contengono elementi aggiuntivi: rame, alluminio, fosforo o titanio. Ci sono molte leghe diverse qui. Al fine di attivare le proprietà di indurimento delle precipitazioni, l'acciaio si forma nella forma finale e quindi sottoposto a un trattamento di indurimento dell'età. Il processo di indurimento dell'invecchiamento riscalda a lungo il materiale per precipitare gli elementi aggiunti e formare particelle solide di dimensioni diverse, aumentando così la resistenza del materiale.
17-4ph (noto anche come 630 acciaio) è un esempio comune di gradi di indurimento delle precipitazioni per acciaio inossidabile. La lega contiene il 17% di cromo e il 4% di nichel e il 4% di rame, il che aiuta a indurimento delle precipitazioni. A causa della maggiore durezza, resistenza e elevata resistenza alla corrosione, 17-4PH vengono utilizzati per piattaforme del ponte di elicotteri, lame di turbina e barili di scorie nucleari.
Lavoro a freddo
Le proprietà dell'acciaio possono anche essere cambiate senza applicare molto calore. Ad esempio, l'acciaio a freddo è reso più forte attraverso un processo di indurimento del lavoro. Quando il metallo è deformato in modo plastico, si verifica l'indurimento del lavoro. Questo può essere ottenuto martellando, rotolando o disegnando metallo. Durante l'elaborazione, se lo strumento o il pezzo viene surriscaldato, l'indurimento del lavoro si verificherà anche inaspettatamente. Il lavoro a freddo può anche migliorare la lavorabilità dell'acciaio. L'acciaio dolce è molto adatto per il lavoro a freddo.
Precauzioni per la progettazione della struttura in acciaio
Durante la progettazione di parti in acciaio, è importante ricordare le caratteristiche uniche del materiale. Le caratteristiche che lo rendono molto adatto all'applicazione potrebbero richiedere ulteriori considerazioni di progettazione per la produzione (DFM).
A causa della durezza del materiale, la lavorazione dell'acciaio richiede più tempo di altri materiali più morbidi (come alluminio o ottone). È necessario utilizzare le impostazioni della macchina corrette per ottimizzare la qualità della lavorazione e ridurre al minimo l'usura degli strumenti. In pratica, questo significa velocità del mandrino più lente e velocità di avanzamento per proteggere le parti e gli stampi.
Anche se non fai l'elaborazione stessa, dovresti comunque valutare il grado in acciaio adatto al tuo progetto, non solo in termini di durezza e forza, ma anche in considerazione delle differenze nella lavorabilità. Ad esempio, il tempo di lavorazione dell'acciaio inossidabile è approssimativamente il doppio di quello dell'acciaio al carbonio. Quando si decide su diversi gradi, devi anche considerare quali attributi sono la massima priorità e quali leghe in acciaio sono facilmente disponibili. I gradi comunemente usati, come 304 o 316 in acciaio inossidabile, hanno una gamma più ampia di dimensioni delle scorte tra cui scegliere e ci vuole meno tempo per trovare e acquistare.
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Modifica di Rebecca Wang
