Hogyan készülnek a hidraulikus hengerek: nyersanyagoktól a késztermékekig

A hidraulikus henger kívülről egyszerűnek tűnik, de a megbízható gyártás sokkal többet foglal magában, mint egy acélcső vágása, rúd behelyezése és tömítések felszerelése.

A nagy teljesítményű{0}}henger az ellenőrzött anyagokon, a precíz megmunkáláson, a hőkezelésen, a felületkezelésen, a tömítés kialakításán, a hegesztésen, a tiszta összeszerelésen és a nyomáspróbán múlik. A furat geometriájában, a rúd kidolgozásában, a tömítés hornyaiban, a hegesztési minőségben vagy az anyag tulajdonságaiban fellépő kis hibák szivárgást, korai tömítéskopást, rúd bemetszését, nyomásveszteséget vagy kifáradási hibát okozhatnak.

A hengerek gyártásának megértése segít az eredeti gyártóknak, a berendezések gyártóinak és a cserevásárlóknak a beszállító gyártási képességének megítélésében, ahelyett, hogy csak a furatot, a löketet és az árat hasonlítanák össze. Azt is bemutatja, hogy az egyes alkatrészek hogyan illeszkednek a nagyobb hidraulikus rendszerbe.

Ez az útmutató a gyártási folyamatot követi az acél kiválasztásától a megmunkáláson, a bevonaton, az összeszerelésen át a végső ellenőrzésig. Az építési stílusok szélesebb körű összehasonlításához lásd az útmutatóthidraulikus hengerek típusai és kivitelei.

Nyersanyagok és specifikációk

A hengeranyagoknak ellenállniuk kell a belső nyomásnak, a ciklikus terhelésnek, a csúszó kopásnak, a korróziónak és a hegesztési igénybevételnek. A különböző összetevők ezért eltérő minőséget és termékformát használnak.

Hengerhordó anyagok

Az Egyesült Államok piacán a hengerhengerek gyakran DOM mechanikus csőként vagy varrat nélküli mechanikus csőként kezdődnek. A SAE 1026 DOM gyakori opció.

A DOM jelentése tüskére húzva. Egy gyártási folyamatot ír le, nem pedig egyetlen acélminőséget. Az ASTM A513/A513M az elektromos -ellenállással-hegesztett mechanikus csöveket fedi le, és 5-ös típusú, húzott,-tüske{8}}csöveket tartalmaz. Az ASTM A519/A519M varrat nélküli szén- és ötvözött acél mechanikus csöveket takar.

A HYDAC az 1026 DOM-ot és az ST52.3 DOM-ot sorolja fel általános hengercsőanyagként. Az 1045-ös hidegen húzott-krómozott{5}}acélt is felsorolja, mint gyakori rúdanyagot, 4140, 316 rozsdamentes acél és 17-4 PH pedig elérhető az igényesebb kiszolgáláshoz.A megmunkálás után egy csiszolt hengercső biztosítja a kész belső felületet, amelyen a dugattyútömítések működnek.

Dugattyúrúd acélok

A SAE 1045 az egyik legelterjedtebb dugattyúrúd-anyag. Tipikus névleges kémiája hozzávetőlegesen:

Szén: 0,43-0,50%

Mangán: 0,60-0,90%

Foszfor: általában alacsony maximumra szabályozva

Kén: általában alacsony maximumra szabályozzák

A nagyobb -szilárdságú rudak 4140 króm-molibdén acélt vagy 4340 nikkel-króm{5}}molibdén acélt használhatnak.

A tipikus 4140 kémia körülbelül:

Szén: 0,38-0,43%

Króm: 0,80-1,10%

Molibdén: 0,15-0,25%

Mangán: 0,75-1,00%

A 4340-es fokozat jelentős nikkelt ad hozzá, általában 1,65-2,00%, ami nagyobb szilárdságot és szívósságot biztosít.

A SAE J403 kémiai összetételű rendszereket határoz meg a SAE szénacélokhoz. A SAE J404 ötvözött acélokra vonatkozik, beleértve a 41xx és 43xx családokat. A beszerzési rendelésnek továbbra is szüksége van egy megfelelő termékspecifikációra, mert a kémia önmagában nem határozza meg a méreteket, a feldolgozási feltételeket vagy a mechanikai tulajdonságokat.

A rozsdamentes alkatrészek általában 304-es és 316-os osztályokat használnak. A 316-os osztály molibdént tartalmaz, és akkor hasznos, ha a kloridnak való kitettség számít. Az egyik termékforma esetében az Outokumpu egy tipikus 316 literes összetételt sorol fel, amely körülbelül 17,2% krómot, 10,1% nikkelt és 2,1% molibdént tartalmaz.

Anyagkövethetőség

A beérkező acélt nem szabad csak kézzel írt anyagcímkével azonosítani. A kritikus alkatrészekhez a vásárlóknak szüksége lehet:

Anyagvizsgálati jelentések (MTR-ek)

Hő- vagy tételszámok

Kémiai összetétel

Szakító vagy folyási tulajdonságok, ahol szükséges

hőkezelési-feltétel

Bejövő ellenőrzési jegyzőkönyvek

A hőszámnak nyomon követhetőnek kell maradnia vágáson, megmunkáláson, hegesztésen, hőkezelésen és végső ellenőrzésen keresztül. Ez leginkább a bányászati ​​gépekben, emelőrendszerekben, tengeri berendezésekben és más olyan alkalmazásokban használt biztonsági{1}}kritikus hengereknél számít, ahol a meghibásodás súlyos következményekkel járhat.

A vágásból és megmunkálásból származó acélhulladék nagymértékben újrahasznosítható. A javítható hengerek csökkenthetik az anyagfelhasználást és a birtoklási költségeket is, mivel a tömítések, tömszelencék, rudak és javítható hengerek cserélhetők a teljes szerelvény eldobása helyett.

Hordó és rúd megmunkálás

Miután a beérkező anyag átmegy az ellenőrzésen, a henger és a rúd precíziós megmunkálásba kerül. Ebben a szakaszban a közönséges acélfelületek a tömítőrendszer munkafelületeivé válnak.

Hengerhordó megmunkálás

A csövet méretre vágják és előkészítik a megmunkáláshoz. A kiindulási állapottól és a kívánt befejezéstől függően a gyártás a következőket tartalmazhatja:

Fúrás → Síelés → Hónolás → Hengeres polírozás

Nem minden hordó megy át minden műveleten.

A hónolást széles körben használják, mert javítja:

Furat kereksége

Egyenesség

Átmérő konzisztencia

Felületi textúra

Kenőanyag visszatartás

A síkolás és a hengeres polírozás magas termelési sebességet biztosíthat, miközben sima,{0}}edzett furatot eredményez. Ez a kombinációt hasznossá teszi a mennyiségi gyártásban.

Hengerfurat felületkezelése

A lehető legalacsonyabb Ra érték nem automatikusan a legjobb kivitel. A furatnak elég simának kell lennie ahhoz, hogy elkerülje a dugattyútömítés elvágását, miközben megtartja a kenőolajat tároló mikroszkopikus völgyeket.

Az SKF körülbelül a következőket ajánlja:

Ra=0.05 – 0,20 μm

Rz=0.4 - 2,0 μm

Hónozással vagy hengeres polírozással előállított dinamikus furattömítő felületekhez.

Egy hasznos rajz gyakran többet ad meg, mint Ra. További jellemzők lehetnek:

Rz

Rmax

Anyagarány Rmr

Kerekség

Hengeresség

Egyenesség

Parker azt is megjegyzi, hogy két azonos Ra-val rendelkező felület eltérően viselkedhet, mivel a csúcsok alakja és a völgyek eloszlása ​​befolyásolja a kenést és a tömítések kopását.

Furatátmérő tűrés

A precíziós hengerek gyakran a H8-hoz vagy a H9-hez hasonló furattűrést alkalmaznak. A választás a henger méretétől, a tömítési rendszertől, a megmunkálási módtól és az alkalmazástól függ.

Válassza ki a végső tűréshatárt a tömítés gyártójának hardver- és horony-ajánlásából, ahelyett, hogy minden tervbe egy értéket másolna. Referenciaként egy közzétett SKF-tábla körülbelül +0.046/0 mm-t tesz lehetővé egy 50 és 80 mm közötti H8-as furat esetén.

Dugattyúrúd megmunkálás

Egy tipikus rúd eljárás a következő:

Esztergálás → Egyengetés → Köszörülés → Polírozás → Felületkezelés → Végső polírozás

A középpont nélküli köszörülés elterjedt a gyártásban, mert nagy átmérőtűréseket képes tartani hosszú rúdhosszon.

Kiváló{0}}minőségkrómozott{0}}dugattyúrudakfelületi érdessége Ra 0,2 μm alatti lehet. Az Ovako Cromax termékei Ra-értékét 0,2 μm alatt határozza meg, tipikus értéke 0,05-0,10 μm. A Parker tömítési útmutatója körülbelül Ra 0,2 μm-t ír le bizonyos gumi és PTFE dinamikus tömítőfelületeknél, és körülbelül Ra 0,4 μm bizonyos poliuretán alkalmazásoknál.

Megmunkálási ellenőrzés

A gyártók a kritikus méreteket és felületeket az alábbiakkal ellenőrizhetik:

Furatmérők

Légmérők

Koordináta mérőgépek

Kerekségmérők

Profilométerek

Egyenesítő lámpatestek

Mikrométerek

Optikai ellenőrző berendezés

A profilométer különösen hasznos, mert a szemrevételezéssel nem lehet megbízhatóan igazolni a tömítés{0}}felületi érdességét.

A nagy-volumenü üzemek használhatnak CNC esztergaközpontokat, automatizált hónológépeket, robot-rakodást, automatizált hegesztőcellákat és{1}}folyamatbeli méréseket. Az automatizálás csökkentheti a hengerenkénti ingadozást és a munkát, de a gyártónak továbbra is szüksége van a folyamat-képesség felügyeletére és a végső ellenőrzésre.

Hőkezelés és rúdfelület tervezés

Az acélkémia csak egy része a szilárdsági egyenletnek. A hőkezelés és a felületkezelés is meghatározza a rúd vagy hordó teljesítményét.

Normalizáló és kioltó-és-mérsékletkezelés

A gyártók normalizálhatják a szén- és ötvözött acélokat, hogy finomítsák a mikroszerkezetet kovácsolás vagy melegfeldolgozás után. A normalizálás általában körülbelül 800-920 fokra melegíti fel a szenet vagy az alacsony-ötvözött acélt, majd ezt követi a léghűtés. A nagy-szilárdságú 4140 és 4340 rudakat gyakran hűtött-és-edzett állapotban szállítják vagy dolgozzák fel. Ezeknél az acéloknál a magas hőmérsékletű temperálás általában körülbelül 500 fokon vagy afölött történik, de a végső hőmérséklet a minőségtől, a szelvényvastagságtól és a szükséges mechanikai tulajdonságoktól függ. A rajzon fel kell tüntetni a szükséges folyáshatárt, keménységet vagy más végső tulajdonságot, ahelyett, hogy feltételeznénk, hogy minden rúdméretnél egy hőmérséklet működik.

Indukciós edzés

Az indukciós edzés edzett felületet hoz létre, miközben megtartja a keményebb magot. Az alkalmazástól függően javítható:

Ütéskárosodással szembeni ellenállás

Felületi kopásállóság

Helyi deformációval szembeni ellenállás

A rúd kihajlási teljesítménye

A rudat általában az indukciós edzés után és a bevonat előtt köszörüljük.

Kemény krómozás

A keménykróm továbbra is gyakori rúdbevonat, mivel alacsony súrlódást, nagy keménységet, jó kopásállóságot, ismert javítási módszereket és széles körű ipari rendelkezésre állást biztosít.

A kereskedelmi hidraulikus rudak gyakran több tíz mikronban mért krómréteget használnak. Az Ovako például számos Cromax-mérethez körülbelül 20 μm-es minimális vastagságot és legalább 850 HV0,1 krómkeménységet ír elő. A nagy igénybevételre- és a korrózióra{5}}érzékeny konstrukciók vastagabb réteget használhatnak.

Nitridálás a kemény krómhoz képest

A nitridálás nem ad hozzá külön fémbevonatot. Ehelyett nitrogén diffundál az acél felületébe.

A gáznitridálást általában 520 fok közelében végzik. Megkeményedett diffúziós réteget hoz létre viszonylag kis torzítással, és javíthatja a kopásállóságot és a fáradási teljesítményt a nagyobb felületi keménység és nyomófeszültségek révén.

A nitridálás különösen alkalmas egyes krómot, molibdént, vanádiumot vagy alumíniumot tartalmazó ötvözött acélokhoz. Nem szabad azt feltételezni, hogy minden környezetben jobb korrózióállóságot biztosít, mint a króm.

Rúdfelületek súlyos korrózióhoz

A hó-eltávolító gépek, tengeri és tengeri felszerelések, bányászati ​​rendszerek és part menti alkalmazások nagyobb védelemre szorulhatnak, mint amit a hagyományos keménykróm nyújt.

A lehetőségek a következők:

Nikkel{0}}króm rendszerek

HVOF-stílusú termikus-permetező bevonatok

Kerámia bevonatok

Lézeres-bevonatok

Rozsdamentes acél rudak

Szabadalmaztatott bevonatrendszerek

A Parker keménykróm-, nikkel-króm-, nitrid-, kerámia- és{0}}lézerborítású rúdrendszereket kínál a különböző kopási és korróziós körülményekhez. A Global Shield rendszerét körülbelül 0,001 hüvelykes szabványos vastagságban szállítják egyes termékekhez, és súlyos korróziós védelemre szolgál.

Az ASTM B117 só-permetezési vizsgálata használható a fémek és bevonatok összehasonlítására. Az ASTM B117-26 szabályozott só-

Tömítések, összeszerelés és végső tesztelés

A precízen megmunkált hordó és rúd akkor is meghibásodik, ha a tömítéscsomag hibás vagy a szerelvény szennyezett.

Tömítőanyagok

A tömítés kiválasztásánál figyelembe kell venni:

Hidraulika folyadék

Nyomás

Hőmérséklet

A rúd sebessége

Extrudálási rés

Szennyeződés

Üzemi ciklus

Az általános polimer hőmérsékleti diagramok nem elegendőek. A víz-glikol és a magas-víz-tartalmú folyadékok például a kőolaj-hidraulikaolajtól eltérő tömítést igényelhetnek. Parker megjegyzi, hogy egyes hagyományos tömítési elrendezések nem alkalmasak vízhez vagy nagy-víz-tartalmú folyadékokhoz, és módosított konstrukciót kínál a vízszolgáltatáshoz.

Henger összeállítás

Egy tipikus sorrend a következő:

Tisztítsa meg az alkatrészeket → Szerelje be a dugattyútömítéseket → Szerelje be a rúd tömítéseket és az ablaktörlőt → Illessze a dugattyút a rúdhoz → Helyezze be a rudat és a dugattyú egységet → Szerelje be a tömszelence vagy a fejet → Zárja be a hengert → Nyomatékos rögzítőket → Csatlakoztassa a tesztnyílásokat

A tisztaság elengedhetetlen. A tömítőajak alá beszorult fémforgács az első néhány ciklus során károsíthatja a tömítést és a rudat is.

Az összeszerelés során a technikusoknak ellenőrizniük kell:

Pecsét tájolása

Pecsét ajkak

Tartalék-csengetési hely

A horony méretei

Ólom-letörésekben

Rúd felület

Furat tisztaság

Egyes tömítésekhez beszerelési kúpokra vagy tágulási szerszámokra van szükség. Egyes hőre lágyuló tömítéseket fel lehet melegíteni a beszerelés előtt, hogy csökkentse a vágás vagy túlnyúlás kockázatát. A dinamikus tömítőfelületek általában a végső hidraulikafolyadékkal kompatibilis kenőanyagot kapnak.

A teljes választékhidraulikus henger alkatrészekmagában foglalja a gyártás vagy javítás során használt csöveket, rudakat, tömítéseket, kopó alkatrészeket, tömszelencéket, dugattyúkat és kapcsolódó hardvereket.

Végső hengervizsgálat

A gyártóknak a kész palackokat ciklusba kell állítaniuk, és szállítás előtt ellenőrizniük kell, hogy nem szivárog-e. Az ISO 10100:2020, amelyet 2026-ban újra megerősítettek, meghatározza a hidraulikafolyadék-{4}}erőhengerek elfogadási és működési tesztjeit.

A termelési minőségi terv a következőket tartalmazhatja:

Méretvizsgálat

No-terhelés kerékpározás

Belső szivárgásvizsgálat

Külső szivárgásvizsgálat

Bizonyító-nyomásteszt

Löket ellenőrzése

Párna tesztelése

Érzékelő tesztelése adott esetben

Festés és szemrevételezés

Egyes projekt- és gyártói specifikációk az üzemi nyomás 1,3-1,5-szeresét alkalmazzák. Az 1,5-ös szorzó nem általános követelmény. A vonatkozó szabványnak, az ügyfél specifikációjának és a terv{5}}ellenőrzési tervének meg kell határoznia a nyomáspróbát, a tartási időt, a megengedett szivárgást és a robbanási követelményeket.

A felrobbanási tesztelés általában roncsoló hatású, és a tervezési validációhoz tartozik, nem pedig minden gyártóhenger rutinszerű teszteléséhez.

A nagy{0}}teljesítményű tervek is több százezer vagy millió tartóssági cikluson eshetnek át, hogy kiértékeljék:

Tömítéskopás

Fáradtság repedés

Nyomástartás

Csapágykopás

A rúd-bevonat tartóssága

Méretszabványok is vonatkozhatnak. Az ISO 6020-2:2015 bizonyos 16 MPa-os kompakt hengerek szerelési méreteit lefedi, és árammentes marad. Az ISO 6022:2006 a 25 MPa sorozatú hengerek szerelési méreteit fedi le, és az ISO/DIS 6022 szabvány szerint felülvizsgálat alatt áll.

Összekötőrudak és hegesztett hengerek gyártása-

A henger felépítése befolyásolja a gyártási folyamatot, a boríték méretét, a javítási módot és a teljes tulajdonlási költséget.

A hajtórúd{0}}hengerek gyakoriak a gyári gépekben, mert a technikusok viszonylag könnyen hozzáférhetnek a tömítésekhez, tömszelencékhez, dugattyúikhoz és hengereikhez.

Hegesztett hidraulikus hengerek gyakoriak a kotrógépeken, rakodógépeken, mezőgazdasági berendezéseken és más mobil gépeken, ahol a kompakt méretek és a robusztus felépítés számít.

A gyártási költség és az átfutási idő több mint a megmunkálási óráktól függ. A gyakori szűk keresztmetszetek a következők:

Speciális acél elérhetősége

Nagy-átmérőjű csiszolt cső

hőkezelési-kapacitás

Krómozás

Speciális bevonatok

Hegesztői végzettség

Egyedi kovácsolás

A tömítés elérhetősége

A használható kialakítás csökkentheti a tulajdonlási költségeket. A tipikus cserélhető elemek közé tartoznak a tömítések, kopógyűrűk, ablaktörlők, tömszelencék, dugattyúk, csapágyak, csapok és sok kivitelben a rúd.

Ha a henger geometriája és szerkezeti elemei a tűréshatáron belül maradnak, a henger cseréje helyett átépíthető vagy újragyártható. A teljes hidraulikus henger méreteinek rögzítése segít a javítóműhelynek vagy a gyártónak a meglévő egység értékelésében.

Gyártási lekérdezés készítése

Szabványos vagy egyedi ipari hidraulikus hengerek beszerzésekor az alapárnál többet kérjen.

Kérdezze meg a gyártót:

Anyag és MTR követelmények

Egy tipikus megmunkálási-tűrési táblázat

A rúd és a furatfelület specifikációi

hőkezelési-követelmények

Bevonatolási lehetőségek

Pecsét{0}}anyagajánlások

Nyomás{0}}vizsgálati eljárás

Minta CAD-rajz vagy anyagjegyzék

Prototípus és gyártás átfutási ideje

Műszaki felülvizsgálathoz készítse elő az üzemi nyomást, a csúcsnyomást, a furatot, a rúdátmérőt, a löketet, a hidraulikafolyadékot, az üzemi hőmérsékletet, a terhelés irányát, a szerelési elrendezést, a környezetet, a munkaciklust és az éves mennyiséget.

Ha katonai, űrhajózási, tengeri vagy más szabályozott specifikáció vonatkozik rá, akkor a pontos szerződéses követelményt határozza meg az általános „MIL-tanúsítvány” kérése helyett.

A gyártási felülvizsgálat, prototípus árajánlat vagy csereajánlat kéréséhez küldje el a hengerrajzot és az alkalmazási paramétereket a hidraulikus henger lekérdezési űrlapján keresztül. A teljes specifikációs csomag benyújtása előtt felveheti a kapcsolatot a Dallasttal is.

Gyakran ismételt kérdések

Mely acélminőségek és csőspecifikációk általánosak az Egyesült Államokban?

A szokásos hordóanyagok közé tartozik az 1026 DOM mechanikus csövek és a varrat nélküli szén vagy ötvözet mechanikus csövek. Az ASTM A513/A513M az ERW mechanikus csövek számos formáját fedi le, beleértve az 5-ös típusú DOM-ot, míg az ASTM A519/A519M a varrat nélküli szén- és ötvözet mechanikus csöveket fedi le. A rudak általában 1045 szénacélt használnak. A gyártók választhatnak 4140, 4340, rozsdamentes acélt vagy 17-4 PH-t a nagyobb szilárdságot vagy korrózióállóságot igénylő alkalmazásokhoz.

Milyen megmunkálási tűrésekre és felületi minőségekre számítsak?

Az értékek a tömítéscsomagtól és a henger kialakításától függenek. Az SKF körülbelül Ra 0,05–0,20 μm-t ajánl nagy teljesítményű-hónozott vagy hengerrel{4}}égetett dinamikus furatfelületekhez. A minőségi krómozott -rudak Ra 0,2 μm alatt is lehetnek. Az átmérőt, a kerekséget, a hengerességet, az Rz-t és az anyagarányt együtt kell értékelni, nem csak Ra-ra hagyatkozni.

Hogyan hasonlítható össze a kemény króm és a nitridelés?

A kemény króm alacsony{0}}súrlódású bevonatréteget ad, jó kopásállósággal és kiépített javítási infrastruktúrával. A nitridálás nitrogént diffundál az acél felületébe, és kis méretváltozással javíthatja a kopás- és kifáradási szilárdságot. A jobb eljárás az aljzattól, a korróziónak, az ütési terheléstől, a javítási követelményektől és a költségektől függ.

Milyen nyomás- és fáradtsági teszteket kell alkalmazni?

Az ISO 10100:2020 szabvány elfogadási és működési-vizsgálati követelményeket ír elő a hidraulikus hengerekre vonatkozóan. A gyártási tesztelés magában foglalhatja a funkcionális ciklust, a szivárgásteszteket, a nyomáspróbákat- és a méretellenőrzést. A feltörési és a hosszú{6}}időtartamú kifáradási teszteket általában a tervezés érvényesítésére használják. Az irányadó specifikációnak meg kell határoznia a próbanyomást ahelyett, hogy egyetlen univerzális szorzóra hagyatkozna.

Hogyan kell kiválasztani a hengertömítéseket?

Vegye figyelembe a nyomást, a hőmérsékletet, a felületi sebességet, az extrudálási rést, a hidraulikafolyadékot és a szennyeződést. Az NBR és a poliuretán gyakori az ásványolaj-{1}}rendszerekben. A PTFE és az FKM megfelelhet az igényesebb hőmérsékleti, súrlódási vagy kémiai feltételeknek. Ellenőrizze a pontos vegyületet a tényleges folyadékkal.

Melyek a hajtórúd{0}}és hegesztett hengerek előnyei?

A hajtórúd-hengerek-könnyen szétszedhetők és szervizelhetők, és gyakoriak az ipari gépekben. A hegesztett hengerek kompaktak és robusztusak, és széles körben használják mobil berendezéseken, például kotrógépeken és mezőgazdasági gépeken. A legjobb konstrukció a rendelkezésre álló helytől, a nyomástól, a munkaciklustól, a gyártási mennyiségtől és a karbantartási követelményektől függ.