Hoognauwkeurige bewerking van gereedschapsstaal
Koolstofstaal is een legering die voornamelijk bestaat uit ijzer en koolstof, waarbij het koolstofgehalte meestal varieert van 0,04% tot 2,5%. Door deze samenstelling kunnen we koolstofstaal indelen in drie soorten: staal met een laag koolstofgehalte (meestal minder dan 0,3% koolstof), staal met een gemiddeld koolstofgehalte (ongeveer 0,3% tot 0,6% koolstof) en staal met een hoog koolstofgehalte (0,6% tot 2,5% koolstof).
Bewerkingseigenschappen van gereedschapsstaal
Deze tabel geeft de standaard legeringspercentages weer, maar de werkelijke inhoud kan variëren afhankelijk van de fabrikant en specifieke toepassingen.
| Gereedschapsstaalkwaliteit | Koolstof (C) | Wolfraam (W) | Molybdeen (Mo) | Vanadium (V) | Chroom (Cr) | Kobalt (Co) | Mangaan (Mn) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 0.85% | 6.35% | 5.00% | 1.85% | 4.15% | – | 0.30% |
| M42 | 1.10% | 1.50% | 9.50% | 1.15% | 3.75% | 8.00% | 0.30% |
| D2 | 1.50% | – | 0.60% | 0.90% | 11.50% | – | 0.60% |
| A2 | 1.00% | – | 1.00% | 0.25% | 5.25% | – | 1.00% |
| H13 | 0.40% | – | 1.25% | 1.00% | 5.25% | – | 0.40% |
| H11 | 0.36% | – | 1.50% | 0.60% | 5.00% | – | 0.40% |
Fysische eigenschappen van gereedschapsstaal voor CNC-verspaning
Deze versie van de tabel richt zich op eigenschappen die een directe invloed hebben op de prestaties en levensduur van gereedschapsstaal onder operationele omstandigheden, vooral tijdens het bewerken met hoge snelheid of hoge temperatuur.
| Gereedschapsstaalkwaliteit | Hardheid (HRC) | Taaiheid (Joule) | Slijtvastheid | Thermische stabiliteit | Warmtegeleidingsvermogen (W/m-K) |
|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 60-65 | Medium | Hoog | Goed | 25-30 |
| M42 | 65-70 | Hoog | Zeer hoog | Uitstekend | 20-25 |
| D2 | 55-62 | Laag | Zeer hoog | Eerlijk | 15-20 |
| A2 | 57-62 | Hoog | Hoog | Goed | 18-22 |
| H13 | 50-55 | Zeer hoog | Hoog | Uitstekend | 24-28 |
| H11 | 50-54 | Zeer hoog | Hoog | Uitstekend | 23-27 |
CNC Bewerking Gereedschapsstaal Soorten en Toepassingen
Bij CNC-verspaning worden verschillende soorten gereedschapsstaal geselecteerd op basis van hun eigenschappen om verschillende onderdelen te maken. Hier volgen enkele typische soorten gereedschapsstaal en de specifieke onderdelen die ze maken:
Staal met hoge snelheid (HSS)
Boren en frezen: High-Speed Steel wordt veel gebruikt voor de productie van boren en frezen voor CNC-verspaning. Deze gereedschappen moeten bestand zijn tegen hoge temperaturen en slijtage, eigenschappen die HSS biedt, waardoor ze nauwkeurige en efficiënte snijbewerkingen kunnen uitvoeren.
Tappen en matrijzen: HSS wordt ook gebruikt om tappen en matrijzen te maken voor draadsnijwerk. De taaiheid en hardheid maken het ideaal voor het snijden van schroefdraad in metalen zonder snel aan scherpte in te boeten.
Matrijzenstaal
Gereedschap voor spuitgieten: Matrijzenstaal wordt vaak gebruikt voor het maken van zeer nauwkeurige matrijzen voor spuitgieten. De slijtvastheid en het vermogen om maatvast te blijven onder hoge druk en temperatuur maken het geschikt voor de productie van complexe en gedetailleerde kunststof onderdelen.
Stempelvormen: Stempelmatrijzen van matrijzenstaal worden gebruikt om plaatmetaal in specifieke vormen te snijden en te vormen. Dankzij de duurzaamheid en sterkte van matrijzenstaal kunnen deze matrijzen onder hoge druk werken en onderdelen met een hoge herhaalbaarheid produceren.
Gereedschapsstaal (Algemeen)
Tandwielsnijders: Gereedschapsstaal wordt gebruikt om tandwielfrezen te maken, die hard en slijtvast moeten zijn om tandwieltanden nauwkeurig te kunnen snijden in materialen zoals messing en staal.
Stempels en Matrijzen: Deze onderdelen, die in de plaatverwerkende industrie worden gebruikt voor ponsbewerkingen, profiteren van de hoge hardheid en taaiheid van gereedschapsstaal, waardoor ze lang meegaan en nauwkeurig zijn in productieomgevingen met hoge volumes.
Oppervlaktebehandeling van CNC-verspanend koolstofstaal
Oppervlaktebehandelingen worden toegepast om de hardheid van het oppervlak te verhogen, wrijving te verminderen en de corrosiebestendigheid te verbeteren. Veel voorkomende behandelingen zijn:
Nitreren
Dit proces brengt stikstof in het oppervlak van het staal, waardoor een harde, slijtvaste laag wordt gevormd. Dit is vooral gunstig voor onderdelen zoals tandwielen en spindels, die onderhevig zijn aan hoge slijtage.
Carbureren
Door koolstof aan het oppervlak toe te voegen, verhoogt deze behandeling de oppervlaktehardheid en de algemene slijtvastheid aanzienlijk. Het is ideaal voor onderdelen met een hoge belasting zoals nokkenassen en krukassen.
Coating (bijv. TiN, TiCN, AlTiN)
Deze coatings verminderen de wrijving aanzienlijk en verhogen de hardheid, waardoor hogere snijsnelheden en een langere levensduur van het gereedschap mogelijk zijn. Ze zijn uitstekend geschikt voor boren en frezen.
Warmtebehandeling
Warmtebehandelingsprocessen zoals harden en ontlaten worden gebruikt om de microstructuur van gereedschapsstaal aan te passen, waardoor de taaiheid, hardheid en slijtvastheid verbeteren.
Harden en temperen
Bij dit proces wordt het staal verhit tot een hoge temperatuur, gevolgd door snel afkoelen (afschrikken) en opnieuw verhitten (ontlaten). Dit resulteert in een gereedschap dat zowel hard als taai is, geschikt voor snij- en vormtoepassingen.
Gloeien
Dit proces maakt het staal zachter, waardoor het gemakkelijker te bewerken of te vormen is. Na CNC-bewerking kan opnieuw gegloeid worden om de interne spanningen te verlichten en de bewerkbaarheid te verbeteren.