Edelstahlbearbeitung 101: Ein ultimativer Leitfaden für Anfänger und Experten

In diesem Artikel werfen Sie einen Blick auf die zahlreichen Einsatzmöglichkeiten der Edelstahlbearbeitung in verschiedenen Branchen. Von der Luftfahrt bis zur Ökoenergie: Lassen Sie uns zeigen, wie bearbeitete Edelstahlteile andere Technologien bei der Entwicklung moderner Infrastruktur unterstützen.

Was ist Edelstahl?

Edelstahl ist eine Metalllegierung, die aus vielen Elementen besteht, darunter Eisen, Nickel, Chrom, Molybdän usw.

Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und anderen mechanischen und physikalischen Eigenschaften ist es eines der beliebtesten Metalle für die meisten Anwendungen.

Hochwertiger bearbeitbarer Edelstahl

· Duplex-Edelstahl

Edelstahl 303 zeichnet sich durch seine Zerspanbarkeit und hohe Schneidleistung aufgrund seines geringen Schwefelgehalts aus. Dies macht ihn beim Spanbrechen praktisch. Sein Schwefelanteil ermöglicht eine Oberflächenbearbeitung mit gratfreien Kanten und minimalem Werkzeugverschleiß.

Dadurch eignet es sich für komplizierte und präzise Bearbeitungsaufgaben wie Gewindeschneiden und Bohren.

Duplex-Edelstahl-Phasendiagramm

Duplex-Edelstahl-Phasendiagramm

· Edelstahl 316

Die Bearbeitung des Edelstahls 316 könnte als besonders schwierig erscheinen, da er zäh ist und zur Kaltverfestigung neigt. Die Auswahl der Schneidwerkzeuge und Bearbeitungsbedingungen wurde optimiert, um eine Kaltverfestigung zu verhindern oder zu minimieren. Nur so sind die passenden Bearbeitungsergebnisse gewährleistet.

Auch die richtige Anwendung des Kühlmittels und die korrekte Führung der Späne zwischen den Spänen und den Schneidkanten machen die Bearbeitung äußerst effektiv.

· Niederschlag: Gehärteter Edelstahl

Edelstahl 17-4 weist ein gewisses Maß an Bearbeitbarkeit auf, ist jedoch möglicherweise schwieriger zu bearbeiten als andere Güten.

Eine ordnungsgemäße Wärmebehandlung unmittelbar vor der Bearbeitung verbessert die Bearbeitbarkeit der Materialien. Sie können damit Werkzeugverschleiß und Kaltverfestigungsprobleme reduzieren.

· Austenitische Edelstähle

Edelstahl 304 lässt sich gut bearbeiten, weist aber auch die bei der Bearbeitung auftretende Kaltverfestigung auf. Das Einhalten präziser Schnittgeschwindigkeiten, Düsen und Kühlmittelverwendung sowie die Auswahl der richtigen Werkzeuge ist der wichtigste Weg, die Kaltverfestigung zu reduzieren.

· Martensitische Edelstähle

Die Bearbeitung von 440C-Edelstahl, der für seine hohe Verschleißfestigkeit und Abrasivität bekannt ist, ist eine ziemliche Herausforderung. Für diesen Prozess werden die Hartmetallwerkzeuge mit hoher Verschleißfestigkeit verwendet, die normalerweise für die Bearbeitung von 440C-Aluminiumlegierungen verwendet werden.

Die Sicherstellung eines günstigen Schnitts durch Steuerung der Schnittkräfte und optimaler Bearbeitungsparameter ist entscheidend für die Herstellung einer gewünschten Oberfläche.

Eigenschaften von Edelstahl, die ihn für die Bearbeitung geeignet machen.

Korrosionsbeständigkeit: Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl garantiert, dass bearbeitete Teile selbst in extremen Umgebungen beständig gegen Verschleiß sind.

Stärke und Zähigkeit: Die einzigartigen Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften von Edelstahl ermöglichen es ihm, den Bearbeitungskräften standzuhalten und die hohe Dimensionsstabilität der fertigen Teile aufrechtzuerhalten.

Kaltverfestigung: Edelstahl kann durch das Phänomen der Kaltverfestigung während der Bearbeitung eine Erhöhung der Härte und Festigkeit erfahren. Um diesen Effekt zu kontrollieren, sind jedoch die richtige Werkzeugauswahl und Schnittparameter sehr wichtig.

Wärmeleitfähigkeit: Die Wärmeleitfähigkeit von Edelstahl ist unterschiedlich und leitet die Wärme vom Werkzeug ab, was übermäßigen Werkzeugverschleiß und ein gleichmäßiges Maschinenverhalten verhindert.

Techniken und Prozesse für die Edelstahlbearbeitung

· Auswahl des Schneidwerkzeugs

Sie berücksichtigen die Qualität und Art der Beschichtungen und Formen der Schneidwerkzeuge, um die Kosten zu minimieren und die Lebensdauer zu erhöhen. Für die Herstellung von Teilen aus rostfreiem Stahl werden häufig Hartmetall- oder Schnellarbeitsstahlwerkzeuge mit speziellen Beschichtungen wie TiN oder TiAlN ausgewählt, da das Material hart und abrasiv ist. Dies trägt dazu bei, den Werkzeugverschleiß zu verringern und Maßgenauigkeit zu gewährleisten.

Bearbeitungsmethoden

  • Drehen: Sie drehen das Werkstück, während Sie das Einpunktwerkzeug halten, um ein rundes Werkstück herzustellen. Das Drehen kann sehr vielseitig sein, da es enge Toleranzen und eine gute Oberflächenqualität bietet, die es für die Herstellung von Wellen, Buchsen oder Zylindern geeignet machen.
  • Mahlen: Entfernen Sie Material vom Werkstück mit rotierenden Schneidwerkzeugen, um praktisch mehrere Formen, Schlitze und Reliefs herzustellen. Fräsen hilft bei der Herstellung komplexer Formen und ist sehr effektiv bei der Herstellung von Komponenten wie Zahnrädern, Halterungen und Gehäusen in kleinen Mengen.
CNC-Fräsmaschine

CNC-Fräsmaschine

  • Bohren: Sie bohren Löcher in das Werkstück, indem Sie Bohrer drehen. Bohren ist der Hauptvorgang für die Montage und Bearbeitung von Bauteilen; Es erstellt vorgefertigte Löcher in Edelstahlteilen wie Ventilen, Flanschen und Armaturen.
CNC-Bohrmaschine

CNC-Bohrmaschine

  • Laser schneiden: Sie verwenden einen gezielten Laserstrahl, mit dem Sie Edelstahl erhitzen oder verdampfen, um sehr präzise Schnitte zu erhalten, die nur minimalen Materialverlust verursachen. Das Laserschneiden ist schnell und präzise und daher das richtige Werkzeug für die Herstellung komplizierter Formen in dünnen Blechen.
  • EDM (Elektroerosionsbearbeitung): Sie verwenden diese Methode der elektrischen Entladung, um Material vom Werkstück zu verdampfen und abzuschneiden und so komplexe Formen mit äußerster Präzision zu erstellen. EDM hat sich bei schwer zu bearbeitenden Materialien wie gehärtetem Stahl als äußerst effektiv erwiesen und ermöglicht die Herstellung komplexer Gesenke, Formen und Werkzeuge für Fertigungsprozesse.
Erodiermaschine

Erodiermaschine

  • Schleifen: Durch Schleifen mit harten Schleifscheiben wird Material von der Oberfläche eines Werkstücks entfernt, wodurch enge Toleranzen und eine hohe Oberflächenqualität erreicht werden. Schleifen hingegen ist für Präzisionskomponenten unerlässlich, bei denen Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität von entscheidender Bedeutung sind.
  • CNC-Bearbeitung: Sie sind in der Lage, die volle Kontrolle über Bearbeitungsvorgänge zu haben, die die Komplexität der Teilegeometrie und -größe oder die engen Teile ermöglichen. Dieser CNC-Bearbeitungsprozess sorgt für präzise Wiederholbarkeit und Effizienz, wodurch Bearbeitungszeit und Gemeinkosten erheblich gespart werden.

Überlegungen zur Edelstahlbearbeitung

Die Wahl der Ausrüstung und der richtige Einsatz von Kühlmitteln sowie die Spannmethoden sind ebenfalls entscheidende Faktoren für die CNC-Bearbeitung, und diese Faktoren sind nicht trivial.

Die Belastung, die die Späne tragen müssen, wird reduziert und die Oberflächengüte wird perfektioniert, wobei Wärmeerzeugung und Spanabfuhr im Mittelpunkt stehen.

Einflussfaktoren auf die Bearbeitung von Edelstahl.

  • Zusammensetzung des Werkstückmaterials: Sie zählen sowohl die Legierungszusammensetzung von Edelstahl, die den Chrom- und Nickelgehalt umfasst, als auch die Bearbeitbarkeit und die Neigung zur Kaltverfestigung.
  • Werkstückgeometrie: Sie überlegen, wie klein oder groß das Werkstück ist, und entscheiden so über die beste Bearbeitungsstrategie, die den Maschinenvariablen gerecht wird.
  • Schnittparameter: Sie steuern Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe je nach Edelstahlsorte, Werkzeug und Oberflächengüte, indem Sie die Sorte, die Schneidwerkzeuge und die Oberflächengüte ändern. Werkzeugverschleiß und kein Materialanstieg, da das beste haltbare Material verwendet wird, das Sie verwenden werden.
  • Maschinensteifigkeit: Herstellung der Werkzeugmaschine mit Schwerpunkt auf deren Stabilitäts- und Steifigkeitskompetenz, um den großen Kräften beim Hartschneiden von Edelstahl standzuhalten. Dies dient auch der Reduzierung von Vibrationen und Durchbiegungen, was zu einer höheren Präzision in der Maßhaltigkeit und Oberflächenveredelung führt.

Herausforderungen und Lösungen bei der Bearbeitung von Edelstahl.

· Kaltverfestigung

Die Kaltverfestigung während der Bearbeitung ist ein störender Faktor. Dadurch erhält das Werkzeug eine längere Lebensdauer und ein starkes Arbeitsmaterial, was dazu führt, dass das Arbeitsmaterial weniger bearbeitet wird. Sie müssen die Schruppparameter optimieren, um die Wärmeentwicklung zu reduzieren, und Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl oder Kobalt zusammen mit aufgebrachten Oberflächenbeschichtungen wählen.

· Spankontrolle

Beim Schneiden kann es zu unkontrollierter Spanbildung und Ausbrüchen am Werkzeug und manchmal auch am beschädigten Bauteil kommen. Schleiffräser nutzen Spanbrecher, geeignete Kühlmittelsprays und passende Vorschubgeschwindigkeiten, um das Material zu zerspanen und die Reste effektiv auszutreiben. Dadurch wird sichergestellt, dass sich die Späne nicht aufspalten und der Verschleiß des Schneidwerkzeugs bei der Bearbeitung von Edelstahl bei beiden Vorgängen minimal ist.

· Werkzeugverschleiß und Lebensdauer

Dieses Werkzeugverschleißproblem hängt mit dem Hochgeschwindigkeitsschneiden von rostfreiem Stahl zusammen, was sowohl zu einer Änderung der Produktionsmenge als auch des Budgets führt. Mit Ansätzen wie der Auswahl von Werkzeugmaterialien und -beschichtungen, der Auswahl von Schnittgeschwindigkeiten und Vorschüben und dem Einsatz von Spankontrolltechniken kann die Werkzeuglebensdauer verlängert werden.

Best Practices der Edelstahlbearbeitung

1. Materialvorbereitung

Sie arbeiten daran, sicherzustellen, dass die Werkzeuge rund sind und eine saubere Oberflächenstruktur haben, und dass die Arbeit intensiv genug ist, um die Löcher frei von Fehlern auf den Oberflächen und in den Löchern zu machen.

2. Vorrichtungsdesign

Es liegt in Ihrer Verantwortung, Vorrichtungen mit hoher Stabilität und minimalen Vibrationseigenschaften zu entwickeln, damit die Bearbeitungspräzision und Wiederholbarkeit verbessert werden kann.

3. Werkzeugwegoptimierung

Die geformten Schnittpfade dieses Optimierungswerkzeugs zielen darauf ab, den Werkzeugeingriff zu minimieren und auch die Schnittkraft einzudämmen, was wiederum zu einer besseren Endbearbeitung des Teils und auch zu einer längeren Lebensdauer des Werkzeugs führt.

4. Kühlung und Schmierung

Dies erreichen Sie durch effektive Kühlung und Schmierung, um die Wärmeentwicklung und Reibung zu minimieren, die bei der Bearbeitung von Edelstahl zu einer Überhitzung des Werkstücks und Werkzeugverschleiß führen würden.

5. Entgraten und Endbearbeiten

Doch mit unterschiedlichen Werkzeugen, etwa einem Entgratungsset oder einer Bürste, entfernen Sie Grate und Fehlstellen auf der Oberflächenschicht und erhalten Teile mit perfekter Qualität und einwandfreier Funktion.

6. Inspektion

Sie prüfen die Teile manuell auf Passgenauigkeit und Oberfläche gemäß den vorgegebenen Zeichnungen und Messdaten sowie auf die Qualitätsnorm.

Anwendungen der Edelstahlbearbeitung

  • Luft- und Raumfahrt: Turbinenschaufeln und Abgassysteme sowie Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt wie Bolzen und Schrauben.
  • Automobil: Abgassysteme, Motorteile, Getriebekomponenten und Fahrwerksverstärkungen.
  • Medizinische Geräte: Chirurgische Instrumente, orthopädische Implantate, zahnärztliche Instrumente und Diagnosegeräte.
Medizinische Geräte aus Edelstahl

Medizinische Geräte aus Edelstahl

  • Geräte zur Lebensmittelverarbeitung: Förderbänder, Mischbehälter, Schneidklingen und Sanitärarmaturen
Schneidklingen aus Edelstahl

Schneidklingen aus Edelstahl

  • Öl und Gas: Ventile, Pumpen, Rohre und Bohrungen
Kugelhahn aus Edelstahl

Kugelhahn aus Edelstahl

  • Marine: Schiffbau, Offshore-Bau und Schiffsantriebssysteme
  • Chemische Verarbeitung: Die Verarbeitung von Edelstahl ist ein entscheidender Produktionsschritt bei der Herstellung von Geräten für die chemische Industrie, wie Reaktoren, Wärmetauscher, Tanks und Rohrleitungen.
  • Erneuerbare Energien: Die aus bearbeitetem Edelstahl hergestellten Komponenten werden in der Branche der erneuerbaren Energien verwendet, beispielsweise zur Erzeugung von Wind- und Solarenergie, als Turbinenkomponenten, Rahmen für Solarmodule und Montagestrukturen.

Abschluss

Im Mittelpunkt aller Branchen steht der allgegenwärtige Einsatz von Unternehmen, die Edelstahl verarbeiten, was an ihre unersetzliche Rolle erinnert. Mit der Entwicklung von Technologie und Industrie werden Dienstleistungen im Bereich der Edelstahlverarbeitung weiterhin eine unverzichtbare Kraft bleiben, um den dynamischen Bedürfnissen der Gesellschaft gerecht zu werden.

Mehr Ressourcen::

Bohren von Edelstahl – Quelle: TSINFA

CNC-Bearbeitungswerkzeuge – Quelle: TSINFA

Bearbeitung von Edelstahl – Quelle: 3ERP