Kako so izdelani hidravlični cilindri: od surovin do končnih izdelkov

Hidravlični cilinder je od zunaj videti preprost, vendar zanesljiva proizvodnja vključuje veliko več kot rezanje jeklene cevi, vstavljanje droga in namestitev tesnil.

Visoko zmogljiv-cilinder je odvisen od nadzorovanih materialov, natančne strojne obdelave, toplotne obdelave, površinske končne obdelave, oblikovanja tesnil, varjenja, čiste montaže in tlačnega testiranja. Majhne napake v geometriji izvrtine, zaključku palice, tesnilnih utorih, kakovosti zvara ali lastnostih materiala lahko povzročijo puščanje, zgodnjo obrabo tesnila, zareze palice, izgubo tlaka ali odpoved zaradi utrujenosti.

Razumevanje, kako se proizvajajo valji, pomaga proizvajalcem originalne opreme, proizvajalcem opreme in kupcem nadomestnih izdelkov oceniti dobaviteljeve proizvodne zmogljivosti, namesto da bi primerjali samo vrtino, gib in ceno. Prikazuje tudi, kako se vsaka komponenta prilega večjemu hidravličnemu sistemu.

Ta vodnik sledi proizvodnemu procesu od izbire jekla prek strojne obdelave, galvanizacije, sestavljanja in končnega pregleda. Za širšo primerjavo stilov gradnje glejte vodnik zavrste in izvedbe hidravličnih cilindrov.

Surovine in specifikacije

Materiali jeklenk morajo prenesti notranji tlak, ciklične obremenitve, drsno obrabo, korozijo in varilne obremenitve. Različne komponente zato uporabljajo različne razrede in oblike izdelkov.

Materiali cevi cilindra

Na ameriškem trgu se jeklenke pogosto začnejo kot mehanske cevi DOM ali brezšivne mehanske cevi. SAE 1026 DOM je običajna možnost.

DOM pomeni narisano preko trna. Opisuje proizvodni proces in ne posamezne vrste jekla. ASTM A513/A513M zajema električno{4}}uporovnovarjene-mehanske cevi in ​​vključuje vlečene-preko-cevi s trnom tipa 5. ASTM A519/A519M zajema brezšivne mehanske cevi iz ogljikovega in legiranega jekla.

HYDAC navaja 1026 DOM in ST52.3 DOM kot pogosta materiala za cevi cilindrov. Navaja tudi hladno vlečeno kromirano-jeklo 1045 kot običajen material za palice, pri čemer je za zahtevnejše storitve na voljo nerjavno jeklo 4140, 316 in 17-4 PH.Po strojni obdelavi brušena cev cilindra zagotavlja končno notranjo površino, na kateri delujejo tesnila bata.

Jekla za batnice

SAE 1045 je eden najpogostejših materialov za batnice. Njegova tipična nominalna kemija je približno:

Ogljik: 0,43 do 0,50 %

Mangan: 0,60 do 0,90 %

Fosfor: običajno nadzorovan na nizek maksimum

Žveplo: običajno nadzorovano na nizek maksimum

Palice z večjo-trdnostjo lahko uporabljajo 4140 krom-molibden jeklo ali 4340 nikelj-krom-molibden jeklo.

Tipična kemija 4140 je približno:

Ogljik: 0,38 do 0,43 %

Krom: 0,80 do 1,10 %

molibden: 0,15 do 0,25 %

Mangan: 0,75 do 1,00 %

Stopnja 4340 doda precej niklja, običajno okoli 1,65 do 2,00 %, kar zagotavlja večjo trdnost in žilavost.

SAE J403 opredeljuje sisteme kemične-sestave za ogljikova jekla SAE. SAE J404 zajema legirana jekla, vključno z družinama 41xx in 43xx. Naročilnica še vedno potrebuje veljavno specifikacijo izdelka, ker kemija sama po sebi ne opredeljuje dimenzij, pogojev obdelave ali mehanskih lastnosti.

Nerjaveče komponente običajno uporabljajo stopnje 304 in 316. Stopnja 316 vsebuje molibden in je uporabna, kadar je izpostavljenost kloridom pomembna. Za eno obliko izdelka Outokumpu navaja tipično sestavo 316L, ki vsebuje približno 17,2 % kroma, 10,1 % niklja in 2,1 % molibdena.

Sledljivost materiala

Vhodnega jekla ne bi smeli označiti samo z ročno napisano oznako materiala. Za kritične dele bodo kupci morda potrebovali:

Poročila o preskusu materiala (MTR)

Tečajne ali lot številke

Kemična sestava

Natezne lastnosti ali lastnosti tečenja, kjer so potrebne

Pogoj-toplotne obdelave

Zapisi o vhodnih pregledih

Toplotno število mora ostati sledljivo z rezanjem, strojno obdelavo, varjenjem, toplotno obdelavo in končnim pregledom. To je najbolj pomembno pri-kritičnih varnostnih jeklenkah, ki se uporabljajo v rudarskih strojih, dvižnih sistemih, opremi na morju in drugih aplikacijah, kjer bi lahko imela okvara resne posledice.

Jekleni odpadki pri rezanju in strojni obdelavi se lahko zelo reciklirajo. Jeklenke, ki jih je mogoče servisirati, lahko tudi zmanjšajo porabo materiala in lastniške stroške, saj je mogoče zamenjati tesnila, tesnila, palice in sode, ki jih je mogoče popraviti, namesto da bi zavrgli celoten sklop.

Obdelava cevi in ​​palic

Ko vhodni material prestane pregled, se cev in palica premakneta v natančno obdelavo. Na tej stopnji navadne jeklene površine postanejo delovne površine tesnilnega sistema.

Obdelava cevi cilindra

Cev je razrezana na dolžino in pripravljena za strojno obdelavo. Odvisno od začetnih pogojev in zahtevanega zaključka lahko proizvodnja vključuje:

Vrtanje → Luščenje → Honanje → Žganje z valji

Vsak sod ne gre skozi vsako operacijo.

Honanje se pogosto uporablja, ker izboljša:

Okroglost izvrtine

Naravnost

Skladnost premera

Površinska tekstura

Zadrževanje maziva

Luščenje in bruniranje z valji lahko zagotovita visoke proizvodne stopnje, hkrati pa ustvarite gladko, -kaljeno izvrtino. Zaradi tega je kombinacija uporabna pri množični proizvodnji.

Končna obdelava izvrtine cilindra

Najnižja možna vrednost Ra ni samodejno najboljši zaključek. Izvrtina mora biti dovolj gladka, da preprečite rezanje tesnila bata, hkrati pa ohranite mikroskopske vdolbine, ki zadržujejo mazalno olje.

SKF priporoča približno:

Ra=0.05 do 0,20 μm

Rz=0.4 do 2,0 μm

za dinamične tesnilne površine izvrtin, izdelane s honanjem ali bruniranjem z valji.

Uporabna risba pogosto določa več kot Ra. Dodatne značilnosti lahko vključujejo:

Rz

Rmaks

Materialno razmerje Rmr

Okroglost

Cilindričnost

Naravnost

Parker tudi ugotavlja, da se lahko dve površini z enakim Ra obnašata različno, ker oblike vrhov in porazdelitev vdolbin vplivajo na mazanje in obrabo tesnil.

Toleranca premera izvrtine

Precizni valji pogosto uporabljajo tolerance izvrtine, primerljive s H8 ali H9. Izbira je odvisna od velikosti cilindra, sistema tesnil, metode obdelave in uporabe.

Izberite končno toleranco iz proizvajalčevih priporočil strojne opreme in utorov, namesto da kopirate eno vrednost v vsako zasnovo. Kot referenca ena objavljena tabela SKF dovoljuje približno +0.046/0 mm za izvrtino H8 med 50 in 80 mm.

Obdelava batnic

Tipičen postopek palice je:

Struženje → Ravnanje → Brušenje → Poliranje → Površinska obdelava → Končno poliranje

Brezcentrično brušenje je običajno v proizvodnji, ker lahko drži majhne tolerance premera pri dolgih dolžinah palic.

Visoka{0}}kakovostkromirane-batniceima lahko površinsko hrapavost pod Ra 0,2 μm. Ovako za svoje izdelke Cromax določa Ra pod 0,2 μm, s tipičnimi vrednostmi okoli 0,05 do 0,10 μm. Navodila za tesnjenje Parker navajajo približno Ra 0,2 μm za nekatere gume in PTFE dinamične tesnilne površine in približno Ra 0,4 μm za nekatere poliuretanske aplikacije.

Pregled strojne obdelave

Proizvajalci lahko preverijo kritične dimenzije in površine z:

Merilniki izvrtin

Merilniki zraka

Koordinatni merilni stroji

Testerji okroglosti

Profilometri

Naprave za naravnost

Mikrometri

Oprema za optično pregledovanje

Profilometer je še posebej uporaben, ker vizualni pregled ne more zanesljivo potrditi hrapavosti-površine tesnila.

Veliko-tovarne lahko uporabljajo CNC stružne centre, avtomatizirane stroje za honanje, robotsko nakladanje, avtomatizirane varilne celice in-merjenje v procesu. Avtomatizacija lahko zmanjša variacije in delo na valj, vendar proizvajalec še vedno potrebuje spremljanje proces-zmožnosti in končni pregled.

Toplotna obdelava in inženiring površin palic

Kemija jekla je le del enačbe trdnosti. Toplotna obdelava in površinska obdelava prav tako določata, kako deluje palica ali sod.

Normaliziranje in obdelava-in-kaljenja

Proizvajalci lahko normalizirajo ogljikova in legirana jekla, da izboljšajo mikrostrukturo po kovanju ali vroči obdelavi. Normalizacija običajno segreje ogljikovo ali nizko-legirano jeklo na približno 800 do 920 stopinj, čemur sledi zračno hlajenje. Visoko{5}}trdne palice 4140 in 4340 se pogosto dobavljajo ali obdelujejo v kaljenem-in-stanju. Visoko{11}}temperaturno popuščanje za ta jekla običajno poteka pri približno 500 stopinjah ali več, vendar je končna temperatura odvisna od razreda, debeline preseka in zahtevanih mehanskih lastnosti. Na risbi mora biti navedena zahtevana meja tečenja, trdota ali druga končna lastnost, namesto da se domneva, da ena temperatura deluje za vsako velikost palice.

Indukcijsko kaljenje

Indukcijsko kaljenje ustvari utrjeno površino, hkrati pa ohrani trše jedro. Odvisno od aplikacije lahko izboljša:

Odpornost na udarne poškodbe

Površinska odpornost proti obrabi

Odpornost na lokalne deformacije

Zmogljivost upogibanja palice

Palica se običajno brusi po indukcijskem kaljenju in pred galvanizacijo.

Trdo kromiranje

Trdi krom ostaja običajna obdelava palic, ker zagotavlja nizko trenje, visoko trdoto, dobro odpornost proti obrabi, znane metode popravila in široko industrijsko razpoložljivost.

Komercialne hidravlične palice pogosto uporabljajo kromirane plasti, merjene v desetinah mikronov. Ovako, na primer, določa najmanjšo debelino približno 20 μm za številne velikosti Cromax in trdoto kroma najmanj 850 HV0,1. Za-zasnove, ki so občutljivi na-težko uporabo in-korozijo, se lahko uporabi debelejši sloj.

Nitriranje v primerjavi s trdim kromom

Nitriranje ne doda ločenega kovinskega premaza. Namesto tega dušik difundira v površino jekla.

Plinsko nitriranje se običajno izvaja blizu 520 stopinj. Ustvari utrjeno difuzijsko plast z relativno malo popačenja in lahko izboljša odpornost proti obrabi in utrujenost z večjo trdoto površine in tlačnimi napetostmi.

Nitriranje je še posebej primerno za nekatera legirana jekla, ki vsebujejo krom, molibden, vanadij ali aluminij. Ne bi smeli domnevati, da zagotavlja boljšo odpornost proti koroziji kot krom v vsakem okolju.

Zaključki palic za močno korozijo

Stroji-za odstranjevanje snega, pomorska in priobalna oprema, rudarski sistemi in obalne aplikacije morda potrebujejo večjo zaščito, kot jo lahko zagotovi običajni trdi krom.

Možnosti vključujejo:

Sistemi iz nikelj-kroma

Toplotni -prevlečni premazi v slogu HVOF

Keramične prevleke

Laser{0}}prevlečeni premazi

Palice iz nerjavečega jekla

Lastniški sistemi premazov

Parker ponuja sisteme palic s trdim kromom, nikelj-kromom, nitridom, keramiko in-lasersko prevlečenimi palicami za različne pogoje obrabe in korozije. Njegov sistem Global Shield je pri nekaterih izdelkih dobavljen s standardno debelino približno 0,001 palca in je namenjen za močno korozijsko delovanje.

Za primerjavo kovin in premazov se lahko uporabi-preskus razprševanja soli ASTM B117. ASTM B117-26 opredeljuje okolje z nadzorovano slano-meglo, vendar standard opozarja, da samih ur razprševanja soli ne bi smeli obravnavati kot neposredno napoved življenjske dobe.

Tesnila, montaža in končno testiranje

Natančno strojno obdelana cev in palica bosta še vedno odpovedala, če je tesnilni paket napačen ali je sklop onesnažen.

Tesnilni materiali

Pri izbiri tesnila je treba upoštevati:

Hidravlična tekočina

Pritisk

Temperatura

Hitrost palice

Ekstruzijska vrzel

Kontaminacija

Delovni cikel

Splošne temperaturne karte polimerov niso dovolj. Voda-glikol in tekočine z visoko-vodo-vsebnostjo lahko na primer zahtevajo drugačen paket tesnil od naftnega hidravličnega olja. Parker ugotavlja, da so nekatere običajne tesnilne naprave neprimerne za vodo ali tekočine z visoko-vodo-vsebnostjo, in ponuja spremenjeno konstrukcijo za oskrbo z vodo.

Sestav cilindra

Tipično zaporedje je:

Očistite sestavne dele → Namestite tesnila bata → Namestite tesnila droga in brisalec → Namestite bat na drog → Vstavite sklop droga in bata → Namestite uvodnico ali glavo → Zaprite valj → Pritrdilni moment → Priključite preskusna vrata

Čistoča je bistvena. Kovinski ostružki, ki se ujamejo pod rob tesnila, lahko v prvih nekaj ciklih poškodujejo tako tesnilo kot drog.

Med montažo morajo tehniki pregledati:

Usmerjenost tesnila

Seal ustnice

Lokacija varnostnega-ringa

Dimenzije utora

Svinec-v robovih

Površina palice

Čistost izvrtine

Nekatera tesnila zahtevajo namestitvene stožce ali orodja za razširitev. Nekatera termoplastična tesnila se lahko pred namestitvijo segrejejo, da se zmanjša tveganje, da bi jih prerezali ali preraztegnili. Dinamične tesnilne površine običajno prejmejo mazivo, ki je združljivo s končno hidravlično tekočino.

Celoten izbordeli hidravličnega cilindravključuje cevi, palice, tesnila, obrabne komponente, uvodnice, bate in sorodno strojno opremo, ki se uporablja med proizvodnjo ali popravilom.

Končno testiranje cilindra

Proizvajalci morajo dokončane jeklenke ciklično obdelati in jih pred odpremo pregledati glede puščanja. ISO 10100:2020, ponovno potrjen leta 2026, določa preskuse sprejemljivosti in delovanja za-pogonske cilindre s hidravlično tekočino.

Načrt kakovosti proizvodnje lahko vključuje:

Merski pregled

Brez{0}}ciklično obremenitev

Testiranje notranjega puščanja

Pregled zunanjega puščanja

Dokaz{0}}tlačno testiranje

Preverjanje kapi

Testiranje blazin

Testiranje senzorjev, kjer je primerno

Barvanje in vizualni pregled

Nekateri projekti in specifikacije proizvajalca uporabljajo tlake za preverjanje okoli 1,3 do 1,5-kratnika delovnega tlaka. Množitelj 1,5 ni univerzalna zahteva. Veljavni standard, specifikacija stranke in-načrt validacije zasnove bi morali opredeliti zahteve za dokazni tlak, čas zadrževanja, dovoljeno puščanje in zahteve po razpoku.

Preizkušanje porušitve je običajno destruktivno in spada k validaciji zasnove in ne k rutinskemu testiranju vsakega proizvodnega valja.

Visoko{0}}zmogljive zasnove so lahko tudi podvržene več sto tisoč ali milijonom ciklov vzdržljivosti, da se oceni:

Obraba tesnila

Pokanje zaradi utrujenosti

Zadrževanje pritiska

Obraba ležajev

Trajnost-prevleke palice

Veljajo lahko tudi dimenzijski standardi. ISO 6020-2:2015 zajema namestitvene mere za nekatere 16 MPa kompaktne jeklenke in ostaja veljaven. ISO 6022:2006 zajema vgradne mere za jeklenke serije 25 MPa in se revidira z ISO/DIS 6022.

Proizvodnja veznih drogov in varjenih valjev

Konstrukcija cilindra vpliva na proizvodni proces, velikost ovojnice, način popravila in skupne stroške lastništva.

Cilindri jarmskih drogov so pogosti v tovarniških strojih, ker lahko tehniki relativno enostavno dostopajo do njihovih tesnil, uvodnic, batov in cevi.

Varjeni hidravlični cilindri so pogosti pri bagrih, nakladalcih, kmetijski opremi in drugih mobilnih strojih, kjer so pomembne kompaktne mere in robustna konstrukcija.

Stroški proizvodnje in dobavni rok so odvisni od več kot le obdelovalnih ur. Pogosta ozka grla vključujejo:

Razpoložljivost posebnega jekla

Brušena cev-velikega premera

Zmogljivost-toplotne obdelave

Kromiranje

Posebni premazi

Kvalifikacija za varjenje

Odkovki po meri

Razpoložljivost pečata

Uporabna zasnova lahko zmanjša stroške lastništva. Tipični zamenljivi elementi vključujejo tesnila, obrabne obroče, brisalce, uvodnice, bate, ležaje, zatiče in v mnogih izvedbah palico.

Če geometrija cevi in ​​strukturni sestavni deli ostanejo znotraj tolerance, je valj mogoče predelati ali predelati namesto zamenjati. Beleženje celotnih dimenzij hidravličnega cilindra pomaga serviserju ali proizvajalcu oceniti obstoječo enoto.

Priprava povpraševanja o proizvodnji

Ko nabavljate standardne industrijske hidravlične cilindre ali industrijske hidravlične cilindre po meri, zahtevajte več kot le osnovno ceno.

Vprašajte proizvajalca za:

Zahteve glede materiala in MTR

Tipična tolerančna-tabela obdelave

Specifikacije površine palice in izvrtine

Zahteve za toplotno-obdelavo

Možnosti premazovanja

Priporočila za-tesnilni material

Postopek-preskusa tlaka

Vzorčna risba CAD ali seznam materiala

Dobavni roki prototipa in proizvodnje

Za tehnični pregled pripravite delovni tlak, najvišji tlak, vrtino, premer palice, hod, hidravlično tekočino, delovno temperaturo, smer obremenitve, namestitev, okolje, delovni cikel in letno količino.

Če velja vojaška, vesoljska, morska ali druga zakonsko urejena specifikacija, opredelite natančno pogodbeno zahtevo, namesto da zahtevate generični "certifikat MIL".

Oddajte risbo cilindra in parametre uporabe prek obrazca za povpraševanje po hidravličnem cilindru, da zahtevate pregled proizvodnje, ponudbo prototipa ali priporočilo za zamenjavo. Prav tako se lahko obrnete na Dallast, preden oddate celoten paket specifikacij.

Pogosta vprašanja

Katere vrste jekla in specifikacije cevi so običajne v Združenih državah?

Običajni materiali sodov vključujejo mehanske cevi 1026 DOM in brezšivne mehanske cevi iz ogljika ali zlitine. ASTM A513/A513M pokriva več oblik mehanskih cevi ERW, vključno z DOM tipa 5, medtem ko ASTM A519/A519M pokriva brezšivne mehanske cevi iz ogljika in zlitin. Palice običajno uporabljajo ogljikovo jeklo 1045. Proizvajalci lahko izberejo 4140, 4340, nerjaveče jeklo ali 17-4 PH za aplikacije, ki potrebujejo večjo trdnost ali odpornost proti koroziji.

Katere tolerance obdelovanja in površinske obdelave naj pričakujem?

Vrednosti so odvisne od paketa tesnil in izvedbe cilindra. SKF priporoča približno Ra od 0,05 do 0,20 μm za visoko zmogljive-honane ali valjčno-brušene dinamične površine izvrtin. Kakovostne kromirane-palice so lahko tudi pod Ra 0,2 μm. Premer, okroglost, cilindričnost, Rz in razmerje materiala je treba oceniti skupaj, namesto da bi se zanašali samo na Ra.

Kakšna je primerjava trdega kroma in nitriranja?

Trdi krom doda-prevlečen sloj z nizkim trenjem z dobro odpornostjo proti obrabi in uveljavljeno infrastrukturo za popravila. Nitriranje razprši dušik v jekleno površino in lahko izboljša obrabo in odpornost proti utrujanju z majhnimi dimenzijskimi spremembami. Boljši postopek je odvisen od podlage, izpostavljenosti koroziji, udarne obremenitve, zahtev popravila in stroškov.

Katere preskuse tlaka in utrujenosti je treba uporabiti?

ISO 10100:2020 določa zahteve za-testiranje delovanja in sprejemljivosti za hidravlične cilindre. Preizkušanje proizvodnje lahko vključuje funkcionalno kroženje, preskuse puščanja, preizkuse-tlaka in pregled dimenzij. Preskusi porušitve in dolgotrajnega-utrujanja se običajno uporabljajo za validacijo konstrukcije. Veljavna specifikacija bi morala opredeliti preskusni tlak namesto zanašanja na en univerzalni množitelj.

Kako naj se izberejo tesnila cilindrov?

Upoštevajte tlak, temperaturo, površinsko hitrost, ekstruzijsko režo, hidravlično tekočino in kontaminacijo. NBR in poliuretan sta pogosta v sistemih mineralnega{1}}olja. PTFE in FKM lahko ustrezata zahtevnejšim temperaturnim, trenju ali kemičnim pogojem. Preverite natančno spojino glede na dejansko tekočino.

Kakšne so prednosti jarmov in varjenih valjev?{0}}

Cilindri jarm{0}}ih drogov so enostavni za razstavljanje in servisiranje ter so običajni v industrijskih strojih. Varjeni cilindri so kompaktni in robustni ter se pogosto uporabljajo na mobilni opremi, kot so bagri in kmetijski stroji. Najboljša konstrukcija je odvisna od razpoložljivega prostora, tlaka, delovnega cikla, obsega proizvodnje in zahtev glede vzdrževanja.