Edelstahl CNC-Bearbeitung
Korrosionsbeständig, hochfest — und anspruchsvoll in der Zerspanung.
Edelstahl — Herausforderung und Chance
Edelstahl (nichtrostender Stahl) gehört zu den anspruchsvollsten Werkstoffen in der CNC-Bearbeitung. Die niedrige Wärmeleitfähigkeit (15 W/mK) — rund 10× schlechter als Aluminium — führt zu extremer Wärmekonzentration an der Schneide. Gleichzeitig neigt Edelstahl stark zur Kaltverfestigung und Aufbauschneidenbildung.
Trotz dieser Herausforderungen ist Edelstahl in vielen Branchen unverzichtbar: Lebensmittelindustrie, Medizintechnik, Chemie, Pharma und Marine. Die hervorragende Korrosionsbeständigkeit, die gute Hygienefähigkeit und die hohe Festigkeit machen ihn zum Standardwerkstoff für anspruchsvolle Umgebungen.
Gängige Edelstahl-Sorten
| Kurzname | Werkstoff-Nr. | Typ | Eigenschaften |
|---|---|---|---|
| V2A | 1.4301 (AISI 304) | Austenitisch | Standard-Edelstahl, gute Korrosionsbeständigkeit |
| V4A | 1.4404 (AISI 316L) | Austenitisch | Molybdänhaltig, seewasserbeständig, säurebeständig |
| 1.4571 | AISI 316Ti | Austenitisch | Ti-stabilisiert, hochtemperaturfest |
| Duplex | 1.4462 | Austenitisch-ferritisch | Doppelte Festigkeit, sehr korrosionsbeständig |
| 17-4PH | 1.4542 | Martensitisch | Aushärtbar, Luftfahrt |
Schnittdaten und Werkzeugstrategie
Edelstahl erfordert eine angepasste Zerspanungsstrategie:
| Parameter | Empfehlung | Warum? |
|---|---|---|
| vc | 80–150 m/min | Niedrig wegen Wärmestau |
| Vorschub | Konstant, nie zu gering | Zu geringer Vorschub → Kaltverfestigung → schnellerer Verschleiß |
| Werkzeug | AlTiN- oder TiAlSiN-beschichtet | Hitzebeständige Beschichtung unverzichtbar |
| Schneidengeometrie | Scharfe Schneidkante, pos. Spanwinkel | Reduziert Schneidkräfte und Kaltverfestigung |
| Kühlung | Reichlich Emulsion (6–8 %) | Wärmeabfuhr, Spanbruch |
Goldene Regel: Bei Edelstahl nie im Span stehen bleiben! Die Schneide muss immer im Eingriff sein — sonst verfestigt die Oberfläche und das Werkzeug verschleißt exponentiell schneller.
Typische Anwendungen und Branchen
- Lebensmittelindustrie — Ventile, Gehäuse, Fördertechnik (1.4301, 1.4404)
- Medizintechnik — Implantate, OP-Instrumente, Sterilbehälter (1.4404, 1.4441)
- Chemie & Pharma — Reaktorkomponenten, Rührwerke (Duplex, 1.4571)
- Marine & Offshore — Wellenkomponenten, Beschläge (1.4404, Duplex)
- Maschinenbau — Verschleißteile, Wellen in korrosiver Umgebung
Kaltverfestigung vermeiden — Praxistipps
Kaltverfestigung ist das größte Problem bei der Edelstahl-Zerspanung. Die Oberfläche wird durch plastische Verformung härter als das Ausgangsmaterial. So vermeiden Sie das Problem:
- Nie im Span stehen bleiben: Wenn der Fräser stoppt, verfestigt die Oberfläche sofort. Beim nächsten Schnitt ist die Schicht härter — das Werkzeug bräuchte mehr Kraft und verschleißt exponentiell schneller.
- Vorschub nie zu gering: Ein zu geringer Vorschub erzeugt mehr Reibung als Schnitt. Mindestens 0,05 mm/Zahn bei Frästeilen — lieber etwas mehr.
- Gleichlauffräsen bevorzugen: Im Gleichlauf beginnt der Schnitt mit maximaler Spandicke — die Schneide dringt sofort unter die verfestigte Schicht.
- Scharfe Werkzeuge verwenden: Stumpfe Werkzeuge drücken statt zu schneiden. Werkzeugwechsel-Intervalle bei Edelstahl 30–50% kürzer als bei Stahl.
- Stabile Aufspannung: Vibrationen führen zu schwankender Schnitttiefe — und damit zu Kaltverfestigung in den Wellentälern.
Oberflächenveredelung und Passivierung
Edelstahl bietet vielfältige Oberflächenoptionen:
| Verfahren | Ergebnis | Anwendung |
|---|---|---|
| Passivieren | Verstärkte Oxidschicht, erhöhte Korrosionsbeständigkeit | Standard nach CNC-Bearbeitung |
| Elektropolieren | Ra 0,1–0,2 µm, Spiegelglanz, hygienegerecht | Pharma, Lebensmittel, Medizin |
| Schleifen | Definierte Rauheit K240–K800 | Sichtflächen, Architektur |
| Bürsten | Gleichmäßiges Schliffbild | Edelstahl-Optik, Gerätebau |
| Glasperlenstrahlen | Matte, gleichmäßige Oberfläche | Maschinenbau, Lebensmittel |
Wichtig: Nach der CNC-Bearbeitung sollte Edelstahl immer passiviert werden. Beim Zerspanen bleibt Fremdeisen auf der Oberfläche zurück, das zu Fremdrost führen kann. Die Passivierung in Salpetersäure oder Citronensäure entfernt diese Verunreinigungen.
Materialzertifikate und Qualitätssicherung
Für viele Branchen sind Werkszeugnisse und Rückverfolgbarkeit Pflicht:
- 3.1-Zeugnis (EN 10204): Materialzertifikat mit chemischer Analyse und mechanischen Kennwerten. Standard für Pharma, Lebensmittel und Medizintechnik.
- Chargenrückverfolgbarkeit: Jedes Bauteil ist über Chargen-Nr. bis zum Rohstofflieferanten rückverfolgbar.
- Erstmusterprüfbericht (EMPB): Maßprotokoll mit allen kritischen Maßen — Standard bei Erstbeauftragung.
- Oberflächenprüfung: Rauheitsmessung (Ra, Rz) mit Protokoll auf Wunsch.
Bei Strobel Industry erhalten Sie auf Wunsch alle Zertifikate und Prüfprotokolle als PDF. → Kontakt
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen V2A und V4A?
V2A (1.4301) ist der Standard-Edelstahl für allgemeine Korrosionsbeständigkeit. V4A (1.4404) enthält zusätzlich Molybdän und ist dadurch beständig gegen Chloride, Säuren und Seewasser. V4A ist ~30% teurer, aber in aggressiven Umgebungen notwendig.
Warum ist Edelstahl schwerer zu zerspanen als Stahl?
Drei Gründe: 1) Sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit → Hitze bleibt an der Schneide. 2) Neigung zur Kaltverfestigung → die Oberfläche wird härter als das Ausgangsmaterial. 3) Zäher Span → schlechterer Spanbruch, Aufbauschneidenbildung.
Welche Oberflächen sind bei Edelstahl möglich?
CNC-bearbeitet: Ra 1,6 bis Ra 0,4. Durch Elektropolieren bis Ra 0,1 (Spiegelglanz). Gebürstet, gestrahlt oder geschliffen für optische Oberflächen. Passivieren für verbesserten Korrosionsschutz.
Was kostet CNC-Bearbeitung von Edelstahl?
Edelstahl ist 2–3× teurer zu bearbeiten als Baustahl: niedrigere Schnittgeschwindigkeiten, höherer Werkzeugverschleiß. Typische Stückpreise: 50–300 € (Einzelteil), 25–120 € (Kleinserie). Fordern Sie ein konkretes Angebot an.
Kann Edelstahl gehärtet werden?
Austenitische Sorten (1.4301, 1.4404) können nicht klassisch gehärtet werden. Martensitische Sorten (1.4057, 17-4PH) sind härtbar. Alternativ: Kolsterisieren (Oberflächenhärtung ohne Korrosionsverlust) für austenitische Edelstähle.
Ist Edelstahl magnetisch?
Austenitische Edelstähle (1.4301, 1.4404) sind praktisch unmagnetisch. Durch Kaltumformung (z.B. Drehen) kann leichter Magnetismus entstehen. Ferritische und martensitische Sorten sind magnetisch.
Welcher Edelstahl für Lebensmittelkontakt?
1.4301 (V2A) oder besser 1.4404 (V4A). Oberfläche mind. Ra 0,8 µm, idealerweise elektropoliert (Ra 0,2). Die Oberfläche muss passiviert und frei von Riefen, Poren und Spalten sein.
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