- 10月 13, 2023
钢铁是当今全球使用最多的金属之一。在工业领域，制造商采用不同的金属加工服务来满足产品设计规格和要求。
数控加工钢材就是其中之一，这种高度自动化的工艺是制造钢制零件最通用的方法之一。本文将为您介绍有关钢材数控加工的信息，以及获得良好加工效果的各种注意事项。
什么是数控钢材加工？
机械加工是许多制造操作中必不可少的工序。过去，这一过程完全靠人工完成，但非常耗费精力和时间。如今，加工服务已实现自动化，计算机数控（CNC）加工就是其中一种应用。
数控加工涉及使用计算机控制特定刀具的运动，切割金属和塑料材料直到形成预期的设计。由于速度快、精度高、生产效率高，这种自动化工艺在制造业中非常普遍。
数控加工适用于多种材料，钢材也不例外。事实上，数控钢零件是常用的定制加工零件和手板之一。
用于数控加工的钢材等级
数控加工的应用涉及多种材料，为项目选择合适的材料可能很棘手，通常涉及多个因素。然而，选择要使用的材料（在本例中为钢材）只是第一步，您还必须从不同等级的钢材中进行选择。
钢材牌号的特性决定了它们各自在加工项目中的用途，以下是一些常见的钢种及其特性。
4140 钢
该钢种属于低合金钢，含铬、钼和锰量较低，这些化学元素提高了钢种的强度、延展性和韧性。此外，铬含量的增加使该钢种更耐腐蚀。
由于4140钢良好的可加工性和耐磨性，它被广泛应用于许多行业。不过，4140 钢不是那么容易焊接，需要较长时间的预热处理。该牌号通常用于联轴器、主轴、螺栓、螺母和汽车零件的数控钢零件中。
4140钢的机械性能
- 屈服拉伸强度（MPa）： 655
- 剪切模量（GPa） 80
- 断裂伸长率（%）： 19
- 硬度（Brinell）： 197
- 密度（g/cm³） 7.87
4130 钢
与普通钢相比，4130 钢的合金元素含量更高。它由铁、碳、铬、锰、钼、磷、硅和硫组成，这些元素决定了该钢种的韧性、机加工性能和热相容性。
由于它能承受高应力，因此常用于各种建筑用途。此外，它还用于飞机发动机支架。在航空航天领域中，制造商通常更青睐 4130 钢，因为它价格实惠，且符合标准。
4130 钢的机械性能
- 屈服拉伸强度（MPa）： 460
- 剪切模量（GPa） 80
- 断裂伸长率（%）： 20
- 硬度（Brinell）： 217
- 密度（g/cm³） 7.87
1018 钢
该钢种通常被视为低碳钢，由铁、碳、锰、磷和硫组成。1018 钢在钢材数控加工中的最大卖点是其高可焊性，使其成为渗碳数控钢零件的默认选择。但要注意的是，只有在渗碳后才建议进行焊接。
除了具有很好的可焊性外，1018 钢还具有出色的可加工性，这是它可用于车削和铣削钢材的基础。实际上，制造商将其用于拉杆、主轴、轴承和模具部件。
该钢种的主要缺点是与许多精加工工艺不兼容，而且价格相对昂贵。
1018 钢的机械性能
- 屈服拉伸强度（MPa）： 310
- 剪切模量（GPa） 78
- 断裂伸长率（%）： 15
- 硬度（Brinell）： 131
- 密度（g/cm³） 7.87
1045 钢
这是一种由铁、碳、硅、锰、硫或磷组成的中碳钢，这是制造商用于数控钢零件的通用钢种之一。1045 钢强度高、韧性好，因此在许多对防水性能要求很高的数控钢加工项目中得到了广泛应用。
此外，1045 钢还具有可加工性和可焊接性，这两点都是制造商在加工钢材时需要考虑的重要因素。该牌号钢的应用领域包括螺栓、齿轮、轴和螺柱。总的来说，制造商更倾向于将其用于需要极高速度的项目。
1045 钢的机械性能
- 屈服拉伸强度（MPa）： 450
- 剪切模量（GPa） 60
- 断裂伸长率（%）： 12
- 硬度（Brinell）： 170 170
- 密度（g/cm³） 7.87
1215 钢
该钢种含有铁、碳、锰、磷和硫，由于该钢种的硫含量相对较高，因此被视为易切削钢。此外，它可用于自动螺旋机加工，许多人将其称为螺纹钢。
1215 钢在加工过程中形成的切屑较小，因此加工速率较高。不过，它的焊接性不佳。此外，由于碳含量相对较低，它的强度不如其他钢种。
在工业上，它适用于需要进行重型加工的自动化项目，其应用包括螺柱、销、螺钉、接头。
1215 钢的机械性能
屈服拉伸强度（MPa）： 415
剪切模量（GPa） 80
断裂伸长率（%）： 10 10
硬度（Brinell）： 167
密度（g/cm³） 7.87
数控钢零件的优势和挑战
正确加工钢制零件需要丰富的经验和技能，才能每次都获得可靠的结果。虽然加工某些钢材，但使用钢材机加零件所带来的好处往往大于挑战。
优势
如今，大多数数控钢零件都具有良好的可加工性，即钢材金属易于切割或成型，从而达到良好的加工效果。
机工钢材的另一个好处是产品具有很强的耐腐蚀性和耐磨性，此外，钢制零件通常可与多种表面处理兼容。
挑战
但数控钢件加工也存在一些挑战。首先，并不是所有的钢制零件都容易加工。因此，这意味着在几何形状复杂的项目中很难使用某些钢材。
此外，钢材具有不同的热敏性。有些钢种不适合用于受热较大的数控钢零件，因为它们可能会熔化和变形。
加工钢与铝： 有什么区别？
如今，数控加工之所以如此普及，原因之一就是它与各种金属甚至塑料的兼容性。不过，数控金属加工最常见的两种材料是钢和铝，制造商往往不得不在这两种材料中做出选择。下面是数控钢材加工和数控铝材加工的比较。
加工钢材与铝材： 可加工性
机械加工性能取决于多种因素，包括金属的硬度和强度。一般来说，金属的硬度越高，其可切削性就越低，铝也是如此。
钢的布氏硬度范围（80-600）高于铝（约 15），同样，钢的抗拉强度和屈服强度也比铝高。因此，钢的强度更高，但可加工性更差。
加工钢材与铝材： 速度
机械师可以更快的速度加工铝。此外，铝在加热后的冷却速度比钢快，这意味着加工钢材时的生产周期更长。
加工钢材与铝材： 成本
很多时候，钢材与铝材之间的抉择归根结底是成本问题。当两种材料都适用于特定项目时尤其如此。虽然这些金属有不同的种类和等级，但钢材数控加工的成本通常高于铝材。
您应该选择哪一种？
首先要考虑的因素是所需产品的类型。由于钢的熔点较高，因此更适合用于暴露在高温下的产品。另一方面，铝更适用于轻质零件，尤其是对导电性要求较高的产品。
韦克的数控钢加工服务
如今，钢制数控零件在多个行业中都很常见。在进行钢材数控加工之前，制造商必须确定钢材的等级，这包括根据项目需求评估各种特性，提供优质的加工服务等。
在韦克快速成型，我们有专业的工程师和机械师为您提供一站式的金属加工服务，包括数控钢材铣削、车削、线切割加工和各种表面处理服务。同时，我们十分关注项目部件的精度、质量、经济性和交货时间。今天就联系我们获得一个免费的报价！
