L'acier se présente sous de nombreuses formes: diverses formes géométriques des plaques métalliques, des plaques, des barres et des poutres, des tuyaux et bien sûr des matières premières solides utilisées dans l'usinage CNC de l'acier. L'acier est utilisé dans de nombreuses applications et tant d'industries, il est donc logique d'avoir de nombreux types d'acier différents. Mais quelle est la différence entre l'acier inoxydable et l'acier à faible teneur en carbone? Usinage gratuit et acier à outils? Dans cet article, vous découvrirez de nombreux types d'acier transformé et comment réussir les types d'acier CNC.
Qu'est-ce que l'acier?
L'acier est un terme large pour les alliages de fer et de carbone. La teneur en carbone (0,05% -2% en poids) et l'ajout d'autres éléments déterminent l'alliage spécifique de l'acier et ses propriétés de matériau. Les autres éléments d'alliage comprennent le manganèse, le silicium, le phosphore, le soufre et l'oxygène. Le carbone augmente la dureté de l'acier en même temps, d'autres éléments peuvent être ajoutés pour améliorer la résistance ou l'ouvabilité de la corrosion. La teneur en manganèse est généralement plus élevée (au moins 0,30% à 1,5%) pour réduire la fragilité de l'acier et augmenter sa résistance.
La résistance et la dureté de l'acier est l'une de ses caractéristiques les plus populaires. C'est qui fait de l'acier adapté aux applications de construction et de transport, car ce matériau peut être utilisé pendant longtemps sous des charges lourdes et répétées. Certains alliages en acier, à savoir les variétés en acier inoxydable, sont résistants à la corrosion, ce qui en fait le meilleur choix pour les pièces qui fonctionnent dans des environnements extrêmes.
Cependant, cette résistance et cette dureté prolongeront également le temps d'usinage et augmenteront l'usure des outils. L'acier est un matériau à haute densité, ce qui le rend trop lourd pour certaines applications. Cependant, l'acier a un rapport résistance / poids élevé, c'est pourquoi il est l'un des métaux les plus couramment utilisés dans la fabrication. Dans notre processus de fabrication, nous utilisons souvent l'acier inoxydable de matière première comme
Accessoires en métal pièces de coulée.
Type d'acier
Discutons de nombreux types d'acier. En acier, le carbone doit être ajouté au fer. Cependant, le contenu du carbone variera, conduisant à de grands changements dans ses performances. L'acier au carbone fait généralement référence à l'acier autre que l'acier inoxydable et est identifié par la qualité d'acier à 4 chiffres, plus largement parlant, il est en acier à faible teneur en carbone, en acier à carbone moyen ou en acier à haute teneur en carbone.
Acier à faible teneur en carbone: teneur en carbone inférieure à 0,30% (en poids)
Acier à carbone moyen: 0,3-0,5% de teneur en carbone
Acier à haut carbone: 0,6% et plus
Les principaux éléments d'alliage de l'acier sont représentés par le premier numéro de la qualité à quatre chiffres. Par exemple, tout acier 1xxx, comme 1018, aura du carbone comme élément d'alliage principal. 1018 L'acier contient 0,14-0,20% de carbone et de petites quantités de phosphore, de soufre et de manganèse. Cet alliage à usage général est couramment utilisé pour l'usinage des joints, des arbres, des engrenages et des épingles.
L'acier au carbone de qualité facile à transformer subit des traitements de ré-phosphoss et de ré-phosphation pour diviser les copeaux en petits morceaux. Cela empêche les puces longues ou grandes d'être enchevêtrées avec l'outil pendant la coupe. L'acier machinable peut accélérer le temps de traitement, mais peut réduire la ductilité et la résistance à l'impact.
Acier inoxydable
L'acier inoxydable contient du carbone, mais contient également environ 11% de chrome, ce qui augmente la résistance à la corrosion du matériau. Plus de chrome signifie moins de rouille! L'ajout de nickel peut également améliorer la résistance à la rouille et la résistance à la traction. De plus, l'acier inoxydable a une bonne résistance à la chaleur et convient à l'aérospatiale et à d'autres applications dans des environnements extrêmes.
Selon la structure cristalline du métal, l'acier inoxydable peut être divisé en cinq types. Les cinq types sont l'austénite, la ferrite, la martensite, le duplex et le durcissement des précipitations. Les notes en acier inoxydable sont identifiées par trois chiffres au lieu de quatre chiffres. Le premier nombre représente la structure cristalline et les éléments d'alliage principal.
Par exemple, l'acier inoxydable de la série 300 est un alliage austénitique de chrome-nickel. 304 L'acier inoxydable est la note la plus courante, également connue sous le nom de 18/8 car sa teneur en chrome est de 18% et la teneur en nickel est de 8%. 303 L'acier inoxydable est une version d'usinage gratuite de l'acier inoxydable 304. L'ajout de soufre réduit sa résistance à la corrosion, de sorte que l'acier inoxydable de type 303 est plus sujet à la rouille que le type 304.
L'acier inoxydable peut être utilisé dans un large éventail d'industries. L'acier inoxydable de type 316 peut être utilisé pour les équipements médicaux, tels que les pièces de soupape dans les machines et les pipelines, après un traitement approprié. 316 L'acier inoxydable est également utilisé pour l'usinage des écrous et boulons, dont beaucoup sont utilisés dans les industries aérospatiales et automobiles. 303 L'acier inoxydable est utilisé pour les engrenages, les arbres et autres pièces nécessaires pour les avions et les automobiles.
Outils
L'acier à outils est utilisé pour fabriquer des outils pour divers processus de fabrication, notamment la coulée de matrice, le moulage par injection, l'estampage et la coupe. Il existe de nombreux alliages en acier d'outils différents qui peuvent être utilisés pour différentes applications, mais ils sont tous connus pour leur dureté. Chacun d'eux peut résister à l'usure de plusieurs utilisations (le moule en acier utilisé pour le moulage par injection peut résister à un million de fois ou plus du matériau) et a une résistance à la température élevée.
Une application courante de l'acier à outils est les moules d'injection, qui sont traités par CNC en acier durci pour produire les pièces de production de la plus haute qualité. L'acier H13 est généralement sélectionné en raison de ses bonnes propriétés de fatigue thermique - la résistance et la dureté peut résister à une exposition à long terme à des températures extrêmes. Le moule H13 convient très bien aux matériaux avancés de moulage par injection à haute température de fusion, car il offre une durée de vie de moisissure plus longue que les autres aciers-500 000 à 1 million de fois. Dans le même temps, S136 est en acier inoxydable, avec une durée de vie de moisissure de plus d'un million de fois. Ce matériau peut être poli au plus haut niveau et utilisé dans des applications spéciales où une clarté optique élevée est nécessaire.
Traitement de l'acier
Certaines des propriétés les plus utiles de l'acier proviennent d'étapes de traitement et de traitement supplémentaires. Ces méthodes peuvent être réalisées avant le traitement pour modifier les propriétés de l'acier et rendre l'acier plus facile à traiter. N'oubliez pas que le durcissement du matériau avant l'usinage prolongera le temps d'usinage et augmentera l'usure de l'outil, mais l'acier peut être traité après l'usinage pour augmenter la résistance ou la dureté du produit fini. Cela dit, il est important de réfléchir à tous les traitements planifiés que vous devez appliquer pour réaliser les propriétés nécessaires pour vos pièces.
Traitement thermique
Le traitement thermique fait référence à plusieurs processus différents qui impliquent de manipuler la température de l'acier pour modifier ses propriétés de matériau. Un exemple est le recuit, qui est utilisé pour réduire la dureté et augmenter la ductilité, ce qui rend l'acier plus facile à traiter. Le processus de recuit chauffe lentement l'acier à la température requis et le maintient pendant une période de temps. Le temps et la température requis dépendent de l'alliage spécifique et de la diminution à mesure que la teneur en carbone augmente. Enfin, le métal se refroidit lentement dans le four ou est entouré de matériaux isolants.
La normalisation du traitement thermique peut éliminer la contrainte interne dans l'acier tout en maintenant une résistance et une dureté plus élevées que l'acier recuit. Pendant le processus de normalisation, l'acier est chauffé à une température élevée, puis refroidi à l'air pour obtenir une dureté plus élevée.
L'acier durci est un autre processus de traitement thermique, vous l'avez deviné, il durcit l'acier. Il augmentera également la résistance, mais cela rendra également le matériau plus cassant. Le processus de durcissement consiste à chauffer lentement l'acier, à le tremper à des températures élevées, puis à immerger l'acier dans l'eau, l'huile ou une solution de saumure pour un refroidissement rapide.
Enfin, le processus de traitement thermique de trempe est utilisé pour réduire la fragilité de l'acier trempé. L'acier trempé est presque identique à la normalisation: il est lentement chauffé à une température sélectionnée, puis l'acier est refroidi par air. La différence est que la température de température est inférieure aux autres processus, ce qui réduit la fragilité et la dureté de l'acier trempé.
Durcissement des précipitations
Le durcissement des précipitations augmente la limite d'élasticité de l'acier. Certaines notes d'acier inoxydable peuvent inclure une valeur de pH dans le nom, ce qui signifie qu'ils ont des propriétés de durcissement des précipitations. La principale différence entre les aciers durcissant les précipitations est qu'ils contiennent des éléments supplémentaires: cuivre, aluminium, phosphore ou titane. Il existe de nombreux alliages différents ici. Afin d'activer les propriétés de durcissement des précipitations, l'acier est formé dans la forme finale puis soumis à un traitement de durcissement de l'âge. Le processus durcissant vieillissant chauffe le matériau pendant longtemps pour précipiter les éléments ajoutés et former des particules solides de différentes tailles, augmentant ainsi la résistance du matériau.
17-4ph (également connu sous le nom de 630 acier) est un exemple courant de durcissement des précipitations pour l'acier inoxydable. L'alliage contient 17% de chrome et 4% de nickel, et 4% de cuivre, ce qui aide le durcissement des précipitations. En raison de l'augmentation de la dureté, de la résistance et de la forte résistance à la corrosion, 17-4ph est utilisé pour les plates-formes de pont d'hélicoptère, les lames de turbine et les barils de déchets nucléaires.
Travail au froid
Les propriétés de l'acier peuvent également être modifiées sans appliquer beaucoup de chaleur. Par exemple, l'acier à froid est renforcé par un processus de durcissement de travail. Lorsque le métal est déformé plastiquement, un durcissement du travail se produit. Cela peut être réalisé en martelant, en roulant ou en dessinant du métal. Pendant le traitement, si l'outil ou la pièce est surchauffée, le durcissement du travail se produira également de manière inattendue. Le travail au froid peut également améliorer l'ouvabilité de l'acier. L'acier doux est très adapté au travail au froid.
Précautions pour la conception de la structure en acier
Lors de la conception de pièces en acier, il est important de se souvenir des caractéristiques uniques du matériau. Les caractéristiques qui le rendent très adaptée à votre application peuvent nécessiter une considération supplémentaire de conception pour la fabrication (DFM).
En raison de la dureté du matériau, le traitement de l'acier prend plus de temps que les autres matériaux plus doux (comme l'aluminium ou le laiton). Vous devez utiliser les paramètres de la machine corrects pour optimiser la qualité d'usinage et minimiser l'usure des outils. En pratique, cela signifie des vitesses de broche plus lentes et des taux d'alimentation pour protéger vos pièces et moules.
Même si vous ne faites pas le traitement lui-même, vous devez toujours évaluer la note d'acier qui convient à votre projet, non seulement en termes de dureté et de force, mais également en considération des différences d'activabilité. Par exemple, le temps de traitement de l'acier inoxydable est environ le double de celui de l'acier au carbone. Lorsque vous décidez des différentes notes, vous devez également considérer les attributs qui sont la priorité la plus élevée et quels alliages d'acier sont facilement disponibles. Les notes couramment utilisées, telles que 304 ou 316 en acier inoxydable, ont une gamme plus large de tailles de stock à choisir, et il faut moins de temps à trouver et à acheter.
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Modifier par Rebecca Wang
