Tipi di acciaio inossidabile
Acciaio inossidabile austenitico
L’acciaio inossidabile austenitico è comunemente utilizzato. Sono noti per non arrugginire, essere flessibili e facili da saldare. Non è magnetico e non può essere reso più duro riscaldandolo. Gli acciai austenitici sono i tipi 304 e 316. Questi acciai sono utilizzati per molti tipi di utensili, come i motori a gas per le fabbriche e gli edifici.
Acciaio inox ferritico
Gli acciai inossidabili ferritici hanno circa il 12% di cromo e sono magnetici grazie alla loro struttura a grani cubici centrati sul corpo. Hanno una minore resistenza alla corrosione e al calore rispetto agli acciai austenitici, ma sono più resistenti alle cricche da tensocorrosione. Gli acciai ferritici, come i tipi 430 e 446, sono ampiamente utilizzati nelle parti di automobili e negli elettrodomestici da cucina.
Acciaio inossidabile martensitico
Gli acciai inossidabili martensitici sono noti per la loro grande durezza e resistenza, che possono essere migliorate con un trattamento termico. In genere hanno una resistenza alla corrosione peggiore rispetto agli acciai austenitici e ferritici. Gli acciai martensitici, come i tipi 410 e 420, sono impiegati nella coltelleria, negli strumenti chirurgici e nelle valvole, grazie alle loro proprietà di tempra e rinvenimento.
Acciaio inox Duplex
Gli acciai duplex hanno una composizione mista di fasi austenitiche e ferritiche. Questo li rende più forti e più resistenti alle cricche da tensocorrosione. Inoltre, contengono meno molibdeno e nichel dei tipi austenitici, il che li rende più economici. I gradi duplex, come il 2205 e il 2507, sono utilizzati nell’industria petrolifera e del gas, nei processi chimici e nell’industria navale.
Durevolezza per precipitazione dell’acciaio inossidabile
Gli acciai inossidabili induriti per precipitazione (acciai PH) si distinguono per l’elevata resistenza e l’eccezionale resistenza alla corrosione. Il trattamento termico può essere utilizzato per indurirli e aumentarne la resistenza allo snervamento. I gradi PH più comuni sono il 17-4 PH e il 15-5 PH, utilizzati nei componenti aerospaziali, nelle apparecchiature per il petrolio e il gas e nei reattori nucleari per la loro grande durata e affidabilità.
Scegliere il giusto grado di lega di acciaio inossidabile
Grado SS 17-4
Il grado SS 17-4 è un acciaio inossidabile martensitico ad alta resistenza ed eccellente resistenza alla corrosione. Contiene fino al 30% di cromo, che lo rende più durevole. La capacità di questa lega di tollerare ambienti ostili e situazioni di elevata sollecitazione la rende perfetta per l’uso nel settore petrolifero e del gas, nelle turbine degli aerei e nei reattori nucleari.
SS303
L’SS303 è un acciaio inossidabile austenitico molto facile da lavorare. Non è troppo costoso e non arrugginisce, quindi molti lo usano per produrre dadi, bulloni, viti, parti di aerei e apparecchiature elettriche. Non può però essere utilizzato in ambiente marino e il riscaldamento non lo rende più duro.
SS304
L’SS304 è uno dei gradi di acciaio inossidabile più diffusi. Offre eccellenti caratteristiche di saldabilità, lavorabilità e resistenza alla corrosione. Ciò lo rende utile per un’ampia gamma di applicazioni, tra cui architettura, scambiatori di calore, attrezzature per la manipolazione degli alimenti e componenti automobilistici. Nonostante la sua flessibilità, l’SS304 è soggetto a cricche da corrosione sotto sforzo in alcune condizioni.
SS416
L’SS416 è considerato l’acciaio inossidabile più lavorabile. Ha una moderata resistenza alla corrosione e un’elevata lavorabilità, che lo rendono ideale per dadi, bulloni, alberi, ingranaggi, valvole e pompe. Tuttavia, può essere più adatto ad ambienti marini o saturi di cloro, oltre ad avere una migliore saldabilità.
Vantaggi dell’acciaio inossidabile nella lavorazione CNC
Alta resistenza alla trazione
L’elevata resistenza alla trazione significa che l’acciaio inossidabile può sopportare forti forze di trazione o di piegatura senza rompersi. Questa caratteristica è molto importante per gli oggetti che verranno piegati e ruotati molto nel corso della loro vita. L’acciaio inossidabile è più resistente dell’acciaio dolce, dell’ottone e dell’alluminio. Questo lo rende un’ottima scelta per i componenti che devono essere resistenti e durare a lungo.
Stabilità a basse temperature
Alcuni tipi specifici di acciaio inossidabile sono stabili anche a basse temperature. Gli acciai austenitici, ad esempio, mantengono un’eccezionale tenacità e resistenza alla trazione al di sotto di 0 gradi Celsius. Ciò rende l’acciaio inossidabile adatto all’uso in condizioni criogeniche. Tuttavia, non tutti gli acciai inossidabili possiedono questa caratteristica, per cui è fondamentale scegliere quello adatto alle proprie esigenze specifiche.
Resistenza alla corrosione
Il fatto che l’acciaio inossidabile non arrugginisca è una delle sue migliori qualità. Non si arrugginisce e non si macchia nemmeno se esposto ad acqua, sostanze chimiche e temperature alte o basse. Poiché l’acciaio inossidabile contiene cromo, che crea uno strato protetto sulla parte superiore, è resistente. L’acciaio inossidabile è quindi ottimo sia per gli interni che per gli esterni, perché dura a lungo e non ha bisogno di molta manutenzione.
Sfide nella lavorazione CNC dell’acciaio inossidabile
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Problemi di surriscaldamento
L’acciaio inossidabile ha una bassa conducibilità termica, quindi si riscalda rapidamente durante la lavorazione. Questo rapido accumulo di calore può danneggiare sia l’acciaio inossidabile che gli utensili utilizzati. Il surriscaldamento può causare l’usura dell’utensile, la riduzione della precisione ed eventualmente la distorsione del materiale. Una gestione efficace del calore è fondamentale per mantenere la qualità dei prodotti lavorati.
Difficoltà di finitura della superficie
Ottenere la corretta finitura superficiale dei componenti in acciaio inossidabile può essere difficile. A differenza di altri metalli, la finitura superficiale dell’acciaio inossidabile influisce non solo sul suo aspetto, ma anche sulla resistenza alla corrosione, sulle caratteristiche elettriche e sulla saldabilità. La scelta dei giusti processi di finitura e la precisione sono fondamentali per garantire che il prodotto finito soddisfi gli standard richiesti.
È richiesta un’elevata competenza tecnica.
La lavorazione dell’acciaio inossidabile richiede competenze tecniche e conoscenze avanzate. Un utensile, una velocità o una tecnica di taglio inadeguati possono danneggiare rapidamente il materiale. La capacità dell’acciaio inossidabile di lavorare duramente e la sua durata lo rendono un materiale difficile da lavorare. Pertanto, per ottenere risultati ottimali, sono necessari personale e attrezzature qualificati.
Superare le sfide nella lavorazione dell’acciaio inossidabile
Scegliere gli strumenti giusti
La scelta degli utensili giusti è fondamentale per il successo della lavorazione dell’acciaio inossidabile. Le frese e le punte di alta qualità, come quelle in acciaio rapido al molibdeno o al tungsteno (HSS), sono in grado di sopportare le sollecitazioni dell’operazione con un’usura minima. Questi utensili aumentano anche la lucentezza della superficie. Evitate di usare utensili che si usurano rapidamente, perché riducono la velocità di lavorazione e aumentano i costi di produzione.
Gestione della generazione di calore
La gestione del calore è fondamentale per evitare problemi alla macchina. Per gestire il calore in modo efficiente, ridurre la velocità di taglio e applicare i refrigeranti. I refrigeranti aiutano a disperdere il calore e a mantenere intatto il materiale. Se il materiale inizia a surriscaldarsi durante la lavorazione, è meglio fermarsi e lasciarlo raffreddare prima di continuare. Questo metodo migliora la precisione e previene i danni.
Gestire la formazione dei chip
La formazione di trucioli può essere un problema importante quando si taglia l’acciaio inossidabile. L’uso di cicli di beccatura e rottura dei trucioli migliora la formazione dei trucioli e impedisce la formazione di trucioli lunghi e filiformi. È importante anche controllare regolarmente l’usura degli utensili, che producono più trucioli. L’applicazione di questi principi può aumentare l’efficienza del processo di lavorazione e migliorare la qualità del prodotto finito.
Problemi e soluzioni comuni nella lavorazione dell’acciaio inossidabile
Surriscaldamento
A causa della sua scarsa conducibilità termica, l’acciaio inossidabile è soggetto a surriscaldamento durante la lavorazione. Ciò può causare l’usura degli utensili e la deformazione del materiale. Per evitare il surriscaldamento, è necessario monitorare la temperatura del pezzo e utilizzare refrigeranti adeguati. Anche la riduzione della velocità di taglio e l’uso di utensili affilati possono contribuire a ridurre l’accumulo di calore.
Indossare gli attrezzi
L’acciaio inossidabile è un materiale rigido che può causare una rapida usura degli utensili. Utensili di alta qualità e di lunga durata, come l’acciaio ad alta velocità (HSS) o i carburi cementati, possono aumentare la durata degli utensili. Ispezionare e sostituire regolarmente gli utensili usurati è fondamentale per mantenere la precisione della lavorazione ed evitare difetti nel prodotto finito.
Controllo dei chip
La formazione di trucioli può essere un problema quando si taglia l’acciaio inossidabile, poiché produce trucioli lunghi e filiformi che possono inceppare la macchina. L’implementazione di cicli di beccatura e di strumenti rompi-trucioli può aiutare a gestire i trucioli. Garantire un adeguato sistema di evacuazione dei trucioli favorisce un funzionamento regolare e riduce i danni alla macchina.
Soluzioni per un’efficace lavorazione CNC dell’acciaio inossidabile
Selezione di materiali appropriati per gli utensili
La scelta dei materiali appropriati per gli utensili è fondamentale per tagliare efficacemente l’acciaio inossidabile.
Acciaio ad alta velocità (HSS)
Gli utensili in acciaio ad alta velocità sono robusti e possono resistere alle alte temperature senza perdere la durezza. Sono adatti a diversi processi di lavorazione, come la foratura e la fresatura.
Carburi cementati
Gli utensili in carburo cementato sono un’ottima alternativa agli HSS quando sono necessari avanzamenti o velocità più elevate. Questi utensili producono una lucidatura superiore e hanno una durata maggiore, il che li rende perfetti per gli ambienti ad alta produzione.
Ottimizzazione della geometria degli utensili
La geometria degli utensili è fondamentale per l’efficienza delle operazioni di lavorazione.
Strumenti di sgrossatura
Gli utensili di sgrossatura sono destinati a rimuovere rapidamente grandi quantità di materiale. Sono caratterizzati da un design robusto in grado di sopportare le elevate sollecitazioni che si verificano durante le prime fasi di lavorazione.
Strumenti di finitura
Gli utensili di finitura hanno una geometria più fine, che consente di ottenere migliori finiture superficiali. Vengono utilizzati nelle fasi finali della lavorazione per ottenere la precisione e la bellezza richieste.
Strumenti di scanalatura
Gli utensili per scanalatura sono progettati per creare scanalature nei materiali. Hanno un design unico che consente una rapida evacuazione dei trucioli e un taglio di precisione.
Utensili di fresatura ad alta efficienza
Gli utensili di fresatura ad alta efficienza sono progettati per aumentare la produzione, pur mantenendo la precisione. Offrono velocità di taglio più elevate e finiture superficiali superiori.
Controllo dei parametri di taglio
Il controllo adeguato dei parametri di taglio è fondamentale per il successo della lavorazione.
Velocità di taglio (SFM)
Il mantenimento della velocità di taglio corretta favorisce un’asportazione efficiente del materiale e riduce l’usura dell’utensile. Regolare la velocità in base alla durezza del materiale e al tipo di operazione.
Tasso di alimentazione
Per raggiungere un equilibrio tra efficienza di taglio e durata dell’utensile, è necessario impostare la velocità di avanzamento. Un avanzamento più elevato può aumentare la produttività, ma può anche aumentare l’usura degli utensili se usato in modo scorretto.
Profondità del taglio
La profondità di taglio deve essere determinata in modo da non applicare una forza eccessiva all’utensile o al materiale. Si tratta di raggiungere un equilibrio che consente un’efficiente rimozione del materiale senza compromettere l’integrità dell’utensile.
Utilizzo dei refrigeranti
I refrigeranti svolgono un ruolo fondamentale nella gestione della generazione di calore durante la lavorazione. Contribuiscono a:
- Ridurre l’attrito tra l’utensile da taglio e il materiale.
- Abbassare la temperatura della zona di taglio.
- Migliorare la durata degli utensili riducendo al minimo l’usura.
- Migliorano la finitura superficiale prevenendo il surriscaldamento e la deformazione del materiale.
Prevenzione della deformazione del pezzo
Per evitare la deformazione del pezzo, è fondamentale:
- Utilizzare impostazioni rigide degli utensili per ridurre al minimo le vibrazioni.
- Mantenere un corretto morsetto per garantire che il pezzo da lavorare sia saldamente in posizione.
- Monitorare e regolare i parametri di taglio per evitare una forza eccessiva sul pezzo.
Opzioni di finitura superficiale per l’acciaio inossidabile
L’aspetto è importante per il prodotto finale?
Hai bisogno di una superficie riflettente?
Lucidatura
La lucidatura è un metodo per lucidare le superfici di giunzione dell’acciaio inossidabile. Crea una superficie liscia e lucida. La maggior parte dei componenti in acciaio inossidabile ha una finitura a specchio #3, #4 o #8. La finitura a specchio è popolare perché riflette la luce e crea un aspetto lucido ed elegante. Le finiture lucide sono comunemente utilizzate nei casi in cui l’estetica è importante, come nei beni di consumo e negli oggetti decorativi.
Bollitura e decapaggio
Per ottenere una finitura opaca si ricorre alla sabbiatura e al decapaggio. Questo processo prevede una pulizia meccanica tramite granigliatura, seguita da una pulizia chimica in una vasca di passivazione in acciaio inox. Il risultato è un aspetto moderno e industriale che può nascondere le imperfezioni. Questa finitura è preferita per i progetti marini e per altre applicazioni esposte a condizioni climatiche difficili.
Schiacciamento
L’acciaio inossidabile spazzolato viene creato attraverso un leggero processo di abrasione che gli conferisce un aspetto distinto. La finitura spazzolata è grigio-argento con linee sottili che attraversano la superficie. Questa finitura non riflette la luce come la finitura lucida, conferendo un aspetto più sobrio e raffinato. È comunemente impiegata negli elettrodomestici, negli elementi architettonici e nel design d’interni.
Incisione
L’incisione è il processo di applicazione di sostanze chimiche alla superficie dell’acciaio inossidabile per produrre motivi o texture. Questa tecnica può dare origine a motivi complicati, sia ornamentali che pratici. Le finiture mordenzate sono ampiamente utilizzate nella segnaletica, nelle installazioni artistiche e nella ferramenta su misura. Questo processo consente una personalizzazione creativa e può migliorare l’attrattiva visiva degli oggetti in acciaio inossidabile.
Elettroplastica
L’elettroplaccatura è il processo che consiste nell’aggiungere un sottile rivestimento di un altro metallo alla superficie dell’acciaio inossidabile utilizzando una corrente elettrica. Questa procedura può migliorare la resistenza alla corrosione e l’estetica dell’acciaio inossidabile. Il cromo, il nichel e l’oro sono metalli comunemente utilizzati nella galvanica. I rivestimenti galvanici sono ampiamente utilizzati nell’industria automobilistica, della gioielleria e dell’elettronica di consumo per la loro maggiore durata e per l’aspetto estetico.
Fattori da considerare nella scelta dell’acciaio inox
Forza di trazione
Quando si sceglie l’acciaio inossidabile per un progetto, la resistenza alla trazione è importante. Conoscere le pressioni e i carichi a cui saranno sottoposti i componenti aiuta a selezionare un materiale in grado di sopportare queste sollecitazioni senza cedere. Il confronto tra le resistenze alla trazione dei vari gradi vi aiuterà a eliminare le soluzioni inadeguate.
Requisiti di durezza
Se il vostro progetto richiede componenti con livelli di durezza specifici, verificate se il materiale può essere trattato termicamente per acquisire le qualità richieste. Gli acciai inossidabili austenitici non possono essere temprati mediante trattamento termico, il che può limitarne l’uso in alcune applicazioni. L’equilibrio tra durezza e altre qualità meccaniche è fondamentale per ottenere prestazioni ottimali.
Proprietà magnetiche
Per i progetti che riguardano il magnetismo, è fondamentale capire che gli acciai inossidabili austenitici non sono magnetici a causa della loro microstruttura. Al contrario, gli acciai inossidabili ferritici e martensitici sono magnetici. Questa differenza è importante per le applicazioni nei componenti elettronici e nei dispositivi medici, dove è necessario ridurre le interferenze magnetiche.
Considerazioni sui costi
Sebbene il costo sia sempre una considerazione importante, è fondamentale esaminare l’intero costo del progetto, non solo la spesa per i materiali. Per risparmiare, riducete la quantità di processi di lavorazione e semplificate la progettazione dei componenti. Inoltre, evitate di richiedere gradi troppo specializzati o materiali di marca, perché potrebbero far lievitare i prezzi e i tempi di consegna.
Conclusione
L’acciaio inossidabile è un materiale eccellente per la lavorazione CNC perché è forte, resistente alla corrosione e gradevole alla vista. L’elevata resistenza alla trazione, la stabilità alle basse temperature e la capacità di tollerare condizioni ostili lo rendono un’opzione ideale per una varietà di applicazioni. Tuttavia, presenta anche difficoltà come il surriscaldamento, l’usura degli utensili e il raggiungimento di una qualità superficiale adeguata.
Poiché il taglio dell’acciaio inossidabile è molto difficile, è molto importante lavorare con un’officina meccanica CNC affidabile e competente. I problemi che ne derivano possono essere risolti da macchinisti esperti che dispongono degli strumenti e del know-how giusti. L’officina giusta saprà scegliere i materiali giusti, controllare le impostazioni di taglio, gestire il calore e mettere in atto misure efficaci di controllo dei trucioli.
