Aluminium, roestvast staal, staal, technische kunststoffen: het juiste materiaal voor uw onderdelen

Een materiaal kiest u vanwege zijn functie, niet uit gewoonte. Vijf vragen verkorten de lijst snel:

• Welke belastingen? Sterkte, stijfheid, hardheid, slijtage, vermoeiing.
• Welke omgeving? Corrosie, temperatuur, chemicaliën, contact met voedsel of medische toepassing.
• Welke massa? Aluminium weegt ongeveer een derde van staal (2,7 g/cm³ tegen 7,85), technische kunststoffen nog minder.
• Welke verdere bewerking? Lassen, warmtebehandeling, oppervlaktebehandeling: niet elke kwaliteit leent zich daarvoor.
• Welk budget? De prijs van het materiaal, maar vooral de bewerkingstijd die het vergt.

Beschrijf de functie in uw aanvraag: het bedrijf voor CNC-bewerking kan uw keuze bevestigen of een voordeliger kwaliteit voorstellen.

Enkele gangbare afwegingen

• Een lichte steun die snel bewerkt wordt: een aluminiumlegering in plaats van staal.
• Een onderdeel dat aan zeespray is blootgesteld: RVS 316L of 5083 in plaats van S235, ook als dat geschilderd is.
• Een rol of een stille geleider: POM of PA6 in plaats van metaal, als geluid en smering ertoe doen.

Aluminium is snel te bewerken, laat zich goed oppervlaktebehandelen en maakt onderdelen lichter. De keuze draait om de legering:

• 6082 of 6061: de standaardkeuze. Veelzijdig, lasbaar, anodiseerbaar. 6082 is gebruikelijker in Europa, 6061 in Noord-Amerika; ze zijn vaak uitwisselbaar, vandaar het nut van de vermelding “of gelijkwaardig”.
• 2017A: sterker en zeer prettig te bewerken, maar minder corrosiebestendig en slecht lasbaar. Geschikt voor mechanische onderdelen die uit massief materiaal worden bewerkt.
• 5083: voor corrosiebestendigheid, met name in zeemilieu, en voor lassen. Het wordt vooral als plaat geleverd en geeft lange spanen bij het bewerken.
• 7075: wanneer sterkte voorrang heeft (luchtvaart, zwaar belaste onderdelen). Het is niet lasbaar, kost meer en is minder corrosiebestendig: een oppervlaktebescherming is vaak nodig.

De metallurgische toestand (bijvoorbeeld T6 of T651) maakt deel uit van de aanduiding: vermeld die op de tekening.

Staal

• S235: gangbaar constructiestaal, lasbaar en voordelig. De sterkte is bescheiden en het is niet bedoeld om te harden: voetplaten, frames, steunen.
• C45: ongelegeerd staal met een gemiddeld koolstofgehalte, dat kan worden gehard en ontlaten voor meer hardheid. De klassieke keuze voor assen, spillen en mechanische onderdelen; lassen is lastig.
• 42CrMo4: gelegeerd chroom-molybdeenstaal, gebruikt na harden en ontlaten voor onderdelen die zwaar op vermoeiing worden belast (assen, tandwielen). In behandelde toestand is het moeilijker te bewerken: men bewerkt vaak voor, behandelt, en bewerkt dan af of slijpt om de maten te halen ondanks vervormingen.

Roestvast staal

• 304L: het standaard RVS, met laag koolstofgehalte, lasbaar. Het verhardt tijdens het bewerken, wat het gereedschap slijt en de tijden verlengt ten opzichte van staal.
• 316L: molybdeen verbetert de weerstand tegen putcorrosie, met name bij chloriden: zeemilieu, chemie, farmacie, medisch. Het is duurder dan 304L.
• 303: verrijkt met zwavel om het bewerken te vergemakkelijken, geschikt voor gedraaide onderdelen in serie. Daartegenover staat een lagere corrosiebestendigheid en wordt lassen afgeraden.

Het automatenmessing (CuZn39Pb3) is een van de makkelijkst te bewerken metalen: korte spanen, mooi oppervlak, goede geleidbaarheid. Het is gangbaar voor koppelingen, kranen en contacten. Het bevat lood: controleer voor drinkwater of voedingsmiddelen de toepasselijke eisen, loodvrije kwaliteiten bestaan.

Het titanium (grade 2 of Ti-6Al-4V) combineert lichtheid (circa 4,5 g/cm³), hoge sterkte, corrosiebestendigheid en biocompatibiliteit. Het is moeilijk te bewerken, omdat het warmte slecht afvoert en het gereedschap slijt: reken op duidelijk hogere materiaalkosten en bewerkingstijd.

Zuiver koper, gewaardeerd om zijn elektrische en thermische geleidbaarheid (stroomrails, koellichamen), is zacht en kleverig: het is minder goed te bewerken dan messing.

Technische kunststoffen worden bewerkt uit staven, platen of buizen. Ze zetten veel meer uit dan metalen, kunnen onder belasting kruipen en sommige nemen vocht op: strakke toleranties zijn daarin lastiger te halen (zie de gids over toleranties).

• POM: stijf, stabiel, lage wrijving. Het goede compromis voor mechanische precisieonderdelen.
• PA6: slijt- en slagvast, maar zwelt door vochtopname: te vermijden voor strakke passingen.
• PEEK: temperatuurbestendig (in de orde van 250 °C bij continu gebruik), chemisch bestendig, steriliseerbaar. Zeer duur materiaal.
• PTFE: zeer lage wrijving en chemisch inert, maar zacht en kruipgevoelig: weinig geschikt voor nauwkeurig dragende onderdelen.
• PMMA: transparant en stijf, maar bros; het scheurt onder spanning of bij contact met bepaalde oplosmiddelen.
• PE-HD: voordelig, licht, goede chemische bestendigheid, weinig stijf en sterk uitzettend.

Kwalitatieve richtlijnen om materialen te vergelijken. De relatieve kosten gaan over het ruwe materiaal (€ voordelig, €€€€ zeer hoog); ze zeggen niets over de bewerkingstijd.

De prijs van een bewerkt onderdeel is de som van materiaal, machinetijd en gereedschap (zie hoe een offerte voor bewerking wordt opgebouwd). Het materiaal dat per kilo het goedkoopst is, is dus niet altijd het goedkoopst per onderdeel: een legering die snel te bewerken is, kan een hogere kilo-prijs compenseren, terwijl een moeilijk te bewerken RVS of titanium de machinetijd verhoogt.

Twee andere hefbomen wegen op de kosten. Allereerst de afmeting van het halffabricaat: een onderdeel dat uit massief materiaal wordt bewerkt, verbruikt een hele staaf of plaat, waarvan een groot deel als spanen eindigt. Een doorsnede dicht bij de handelsafmetingen beperkt de verspilling. Vervolgens het materiaalcertificaat (bijvoorbeeld type 3.1 volgens NF EN 10204), nuttig voor de traceerbaarheid maar alleen aan te vragen als het nodig is.

Materialen met hoge interne spanningen (dikke platen, kunststoffen) kunnen na het bewerken vervormen: het bedrijf voorziet dan een voorbewerking, een spanningsarmgloeiing en een afwerking, wat extra tijd kost.

Wat beschikbaarheid betreft, zijn de gangbare kwaliteiten (6082, S235, C45, 304L, 316L, POM, PA6) op voorraad bij de groothandel te vinden. Speciale kwaliteiten, zoals titanium, PEEK of 7075 in bepaalde afmetingen, kunnen levertijden of minimale afnamehoeveelheden vereisen.

Gebruik de genormaliseerde aanduiding in plaats van de gangbare naam, met de toestand of behandeling: “EN AW-6082 T6”, “S235JR (1.0038)”, “42CrMo4 +QT (1.7225)”, “X2CrNiMo17-12-2 (1.4404)” voor een 316L, “POM-C”. Geef aan of een gelijkwaardige kwaliteit wordt geaccepteerd en of een certificaat vereist is. Vermijd dubbelzinnige vermeldingen zoals alleen “alu” of “RVS”: die dwingen het bedrijf om contact met u op te nemen, of zelfs om te offreren op basis van een andere aanname dan de uwe.

Klaar om prijzen op te vragen? Plaats uw aanvraag op Meaflow: het is gratis en zonder commissie, u ontvangt de offertes van meerdere leveranciers en kunt ze vergelijken voordat u kiest.