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Metallteile, die gerade aus der CNC-Bearbeitung kommen, haben naturgemäß sichtbare Werkzeugspuren, scharfe Kanten und Grate. Unabhängig von der Verringerung des ästhetischen Wertes können sie zudem ungenaue Maße und Toleranzen haben. Um Ihnen ein angemessen ausgearbeitetes Teil zukommen zu lassen, empfehlen wir dringend eine Oberflächenveredelung nach der CNC-Bearbeitung.
Diese Nachbearbeitungsschritte verbessern nicht nur die Festigkeit des Teils, sondern gewähren Korrosionsschutz und verbessern die Rauigkeit der Oberfläche.
Wärmebehandlung und Oberflächenveredelung
Diese zwei am häufigsten im Herstellungsprozess der CNC-Bearbeitung angewendeten Nachbehandlungsschritte sind die Wärmebehandlung (Anlassen, Karburierung) und die Oberflächenbehandlung (Perlenstrahlen, Pulverbeschichtung…). Die passende Oberflächenveredelung anzuwenden hilft dabei, die Rauigkeit der Oberfläche zu verringern, als auch die funktionalen und ästhetischen Eigenschaften des CNC-gefertigten Teils zu verbessern.
Wärmebehandlungsoptionen für die CNC-Bearbeitung
Die Wärmebehandlung verbessert die physischen und mechanischen Eigenschaften des Metalls, indem es sorgfältig erwärmt und abgekühlt wird. Die grundsätzlichen Eigenschaften wie Festigkeit, Härte, Biegsamkeit, Formbarkeit, Verarbeitbarkeit und Elastizität können durch dieses Verfahren sowohl erhöht als auch gezielt verringert werden. Die Verfahren mit Bezug zur Wärmebehandlung sind die folgenden:
Anlassen
Der Anlassprozess beinhaltet, dass das Metall auf oder nahe an dem Punkt erwärmt wird, an dem eine Rekristallisierung eintritt, ohne die Belastungen zu verändern. Nach dem Erwärmen sollte das Metall in einem Ofen oder in Sand auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Dieses langsame Abkühlen verbessert die Elastizität, indem seine Härte verringert wird, und verbessert somit auch die kalte Verarbeitbarkeit des Metalls.
Es wird generell für Stahllegierungen verwendet, kann aber auch bei Kupfer, Aluminium und Messing eingesetzt werden.
Tempern
Das Tempern ist ein Wärmebehandlungsverfahren, das hauptsächlich auf die Reduzierung der Härte eines Metalls ausgelegt ist. Es beinhaltet das Erhitzen eines Metalls auf eine Temperatur unterhalb des kritischen Punktes. Die Temperatur wird dann gemäß der gewünschten zu reduzierenden Härte angepasst, und hängt auch von der Art des Metalls ab.
Im Allgemeinen verringern geringere Temperaturen die Sprödigkeit, während sie die Härte erhalten. Höhere Temperaturen wiederum verringern die Härte und erhöhen die Elastizität und Formbarkeit, verringern aber ein wenig die Umform- und Zugfestigkeit.
Schrittweises Erwärmen wird empfohlen, um Rissbildung im Stahl zu vermeiden. Das Material wird dann für einen festen Zeitraum auf dieser Temperatur gehalten. Stahllegierungen werden hauptsächlich zur Verbesserung ihrer Eigenschaften getempert bzw. vergütet.
Einsatzhärtung / Karburierung
Einsatzhärtung oder auch Karburierung ist ein Wärmebehandlungsprozess, bei dem die Oberfläche des Metalls gehärtet wird, während das Metall darunter weich bleibt. Wie der Name es schon andeutet, wird beim Karburieren Kohlenstoff oder Stickstoff in Legierungen mit geringem Kohlenstoffgehalt induziert, damit sich bei erhöhten Temperaturen die Härtbarkeit verbessert.
Diese Art von Oberflächenbehandlung kann sowohl vor oder nach der CNC-Bearbeitung des Teils erfolgen.
Durchhärten
Das Durchhärten unterscheidet sich vom Einsatzhärten insofern, dass statt der Oberfläche die gesamte Legierung mit einer vergleichbar erhöhten Härtbarkeit versehen wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass Kohlenstoff in die Legierungsmatrix eingearbeitet und das Teil wiederholt in Lauge oder Wasser abgeschreckt wird. Es kann auch in Öl abgeschreckt werden.
Optionen für die Oberflächenveredelung bei Xometry
Die Verfahren mit Bezug auf die Oberflächenbehandlung sind die folgenden:
Glasperlenstrahlen
Das Glasperlenstrahlen beinhaltet, dass ein unter Druck stehender Strom aus kleinen Perlen eines Mediums wie Kunststoff oder Glas aus einer Düse auf die Oberfläche des Bauteils gesprüht werden. Dies entfernt Grate, aber auch kleine Fehlstellen und hinterlässt ein glattes Finish. Darüber hinaus erhält das Endprodukt damit ein einheitliches, satin Finish.
Das Glasperlenstrahlen erfolgt in einer geschlossenen Kammer. Für CNC-gefertigte Teile ist das Glasperlenstrahlen mit Glasperlen üblich. Da die Oberfläche matt wird, ist es ideal als Oberflächenveredelung vor dem Färben oder Lackieren. Das Glasperlenstrahlen vor dem Eloxieren ist ebenfalls eine ideale Vorbereitung, da es eine nicht-reflektierende Oberfläche erzeugt.
Die empfohlene Teilgröße liegt zwischen 6 und 600 mm sowohl in der Höhe als auch der Breite. Kleinere Teile sind schwierig zu halten, und erschweren es, einen einheitlich glatte Oberfläche zu erzeugen.
Stromloses Vernickeln
Das stromlose Vernickeln oder chemische Vernickeln beinhaltet die Ablagerung einer gleichmäßigen Schicht aus einer Nickel-Phosphor-Verbindung auf Oberfläche eines festen Substrates wie Aluminium oder Stahl. Das Substrat wird dafür in eine wässrige Lösung getaucht, die Nickelsalze und phosphorreduzierende Mittel enthält.
Im Gegensatz zum Galvanisieren beschichtet dieses Verfahren das Substrat gleichmäßig. Während Ersteres unter der unterschiedlichen Dichte des Stromflusses und dem Widerstand des Substrats leidet.
Pulverbeschichtung
Die Pulverbeschichtung beinhaltet ein frei fließendes trockenes Pulver, mit dem das Substrat beschichtet wird. Im Gegensatz zu flüssigen Farben, die verdunstende Lösemittel verwenden, erfolgt die Pulverbeschichtung elektrostatisch, und wird unter UV-Licht ausgehärtet. Das Pulver kann aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff bestehen.
Das resultierende Finish ist in der Regel zäher und gleichmäßiger im Vergleich zu anderen Beschichtungen. Metalle wie Aluminium und Stahl können effizient mit Polymerpulvern beschichtet werden.
Elektropolitur
Das Elektropolieren ist das genaue Gegenteil zum Galvanisieren. In Letzterem ist das Substrat die Kathode, und die Opferanode überträgt ihre Ionen auf die Kathode. In diesem Fall jedoch ist es umgekehrt, und das Substrat ist die Anode, und ihre Ionen wandern zur Kathode.
Durch dieses Verfahren werden kleine Gipfel und Täler ausgeglichen. Es ist ein gutes Verfahren zum Entgraten und zur Reduzierung der allgemeinen Oberflächenrauigkeit.
Passivierung
Das Passivieren ist ein Prozess, der hauptsächlich Edelstahl betrifft, der aus Eisen, Chrom und Nickel besteht. Die korrosionsgeschützten Eigenschaften des Edelstahls entstehen durch das Chrom in der Legierung, da es eine natürliche Schicht aus Chromoxid auf der Oberfläche erzeugt, während freiliegendes Eisen korrodiert.
Die Passivierung beinhaltet deshalb das Eintauschen des Edelstahls in ein Säurebad (z. B. Salpetersäure), das das freiliegende Eisen löst, und die Festigkeit des Chromoxids erhöht, was wiederum der Korrosion entgegenwirkt.
Eloxieren
Das Eloxieren ist vergleichbar zum Passivieren, indem es die Stärke der Oxidschicht vergrößert und somit die Metalloberfläche korrosionsbeständiger macht. Es empfiehlt sich insbesondere für CNC-gefertigte Aluminiumteile. Es unterscheidet sich insofern von der Passivierung, dass statt eines einfachen Säurebads ein elektrolytischer Prozess involviert ist. Dementsprechend nennt man es auch elektrolytische Passivierung.
Beim Eloxieren wird eine Aluminiumlegierung in ein Schwefelsäureelektrolyt getaucht und dient als Anode. Wenn eine Kathode (inertes Material wie Edelstahl, Nickel, Kohlenstoff usw.) hinzugefügt und Elektrizität durch sie läuft, dann fließt Sauerstoff zur Anode hin und erzeugt dort ein anodisches Oxid. Dieses anodische Oxid beinhaltet hauptsächlich Aluminiumoxid, das gegen Korrosion schützt.
Die Elektrolyte sind normalerweise:
- 10 bis 15 %ige Schwefelsäure bei 25 °C, die eine Oxidschicht von ungefähr 25 µm/h erzeugt
- Gemisch aus Oxalsäure und Schwefelsäure bei 30 °C, die ungefähr
30 µm/h erzeugt - 10 %ige Chromsäure, wie zwischen 38 und 42 °C wirksam ist und ca.
15 µm/h produziert
Das Eloxieren versieht die Oberfläche zudem mit einer groben und körnigen Metallschicht. Es bewirkt außerdem, dass Farbstoff in der Oxidschicht eingefangen werden, was eine beinahe permanente Färbung bewirkt.
Verzinken / Galvanisieren
Das Verzinken wird hauptsächlich mit Stahl assoziiert. Der auch als Feuerverzinken bekannte Prozess beinhaltet das Eintauchen von Stahl in ein Bad aus geschmolzenem Zink, das dadurch den Stahl mit verschiedenen Lagen aus Zink-Eisen-Legierungen und reinem Zink überzieht.
Da das Zink chemisch mit dem Eisengehalt des Stahls reagiert, und äußere Schichten senkrecht zur Oberfläche durchdringt, erzeugt eines eine einheitliche dicke Schicht entlang der Oberfläche.
Oberflächenveredelungen für die CNC-Bearbeitung bei Xometry
Diese Tabelle fasst die verschiedenen zur Wahl stehenden Veredelungsoptionen zusammen, mit denen Sie Ihr gewünschtes Finish und die gewünschte Oberflächentextur erhalten können.
| Veredelung | Geeignete(s) Material(ien) | Vorteile |
| Anlassen | Stahllegierungen, Kupfer, Messing, Aluminium | • Verbesserte elektrische Leitfähigkeit • Erweicht das Material für die Kaltbearbeitung • Verbessert die maschinelle Verarbeitbarkeit |
| Tempern | Stahllegierungen, Kupfer, Messing, Aluminium | • Verbessert Härte, Formbarkeit und Festigkeit |
| Einsatzhärtung / Karburierung | Stahllegierungen, Kupfer, Messing, Aluminium | • Verbessert die Zähigkeit der Oberfläche • Verbessert die Korrosions- beständigkeit |
| Durchhärten | Stahllegierungen, Kupfer, Messing, Aluminium | • Verbessert grundlegend die Zähigkeit der Legierun |
| Verzinken / Galvanisieren | Stahl | • Verbessert die Korrosions- beständigkeit der Oberfläche |
| Passivierung | Edelstahl | • Verbessert die Korrosions- beständigkeit |
| Eloxieren (orange, rot, violett, gold, gelb, schwarz, grün, blau und klares Eloxieren) |
Stahllegierungen, Kupfer, Messing, Aluminium | • Erzeugt ein glänzendes ästhetisches Finish • Verbessert die Korrosions- beständigkeit |
| Stromloses Vernickeln | Aluminium, Stahllegierungen | • Verbessert die Oberfläche • Kostengünstig |
| Pulverbeschichtung | Aluminium, Stahllegierungen | • Erhöht die Festigkeit • Gute Grundlage zum Färben |
| Elektropolitur | Stahllegierungen | • Gleichmäßige, glänzende Oberfläche • Korrosionsbeständig und gut schweißbarE |
| Glasperlenstrahlen | Edelstahl, Aluminium, Messing, Kupfer | • Glattere Oberfläche • Vielfältig angewendetes Finish |
Source CNC Machined Parts With Finishes at Xometry
Surface finish is a very important operation for the CNC machining manufacturing process. Heat treatment improves the overall properties of the metal whereas surface finishes mostly make the metal resist corrosion.
Beziehen Sie CNC-gefertigte Teile mit Veredelung von Xometry
Die Veredelung ist ein wichtiger Vorgang im Herstellungsprozess der CNC-Bearbeitung. Die Wärmebehandlung verbessert die grundlegenden Eigenschaften des Metalls, während die Oberflächenveredelung Metalle hauptsächlich korrosionsbeständiger macht.
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