« 上一篇下一篇 »

液压(气动)缸筒用高精度冷拔管的开发

1.        我国传统缸筒加工方法的缺点
国内制造缸筒的方法一般都是选用厚壁热轧管,调质处理后再采用(1)镗孔+滚压工艺;(2)切削+旋压工艺;(3)强力珩磨工艺等三种加工方式中的一种,这些加工方式存在一些自身无法克服的缺点。
1.1金属利用率较低。采用切削加工工艺生产缸筒,金属利用率仅为70~80%,有30%的钢材被切削成为铁屑,造成原材料的浪费。
1.2废品率较高。机加工过程中,由于刀杆自重,在加工细长薄壁缸筒时,废品率较高,而且加工困难,效率不高。
1.3金属机械性能较低。传统加工工艺仅仅是对钢材切削加工,无法提高钢材的机械性能,制造能承受同等压力的缸筒需要的壁厚值较大,无法达到降低机重,改善所造设备致密性的目的。
2.        高精度冷拔管的特点
高精度冷拔管是通过使用大吨位液压冷拔机的拔制,生产出可以直接使用或略经珩磨后使用的液压(气动)缸筒。我国高精度冷拔管经过十多年的研究,产品质量与技术性能已经可以达到先进国家九十年代水平,其主要特点如下:
2.1、产品的主要工艺流程
                                  ┌───退火←──┐
坯料→探伤→锯切→车头→酸洗→磷化→皂化→冷拔→
                                         ┌─珩磨←───
           涂油、包装、入库←───成品锯切矫直←───
2.2产品的主要技术指标(见表1、表2)
表1   三种高精管产品技术指标比较表
表2:本公司高精管机械性能值
钢号        σ0.2(N/mm2)        σb(N/mm2)        δ5(%)        HB
20#         ≧550          ≧715          ≧9         ≧180
45#         ≧740         ≧880         ≧7         ≧215
27SiMn         ≧750         ≧950         ≧8         ≧220
3.        使用高精度冷拔管加工缸筒的优势
高精度冷拔管主要用途为液压、气动缸筒;液压管线;旋压、纺织以及印刷机械用管;汽车减震器用管;轴套管;内燃机输油管;石油抽油泵管;混凝土输送缸用管;辊道套管以及精密合金钢管等。使用高精度冷拔管,能使用户节省投资,提高工效,减少原材料消耗,具有较高的经济价值和社会效益。
3.1能够获得最佳尺寸的产品
用冷拔方法生产高精度钢管,可以提供任何规格尺寸的缸筒,特别是非标准缸筒,使用冷拔工艺可以及时供货,而且可以保证很高的尺寸精度,这一点是热轧管所无法实现的。
3.2提高机械性能,降低设备重量,增加致密性
冷拔管的金属组织呈纤维状,可以有效地提高金属的性能,工程机械上使用后能够提高设备的致密性,降低机重(见表4),另外,还可满足长行程缸筒的需要。我公司拔机有效行程12M,此长度以内的缸筒均可经冷拔、珩磨后提供,高精度冷拔管已经广泛使用在建筑机械、普通工业设备、游艺机械以及造船工业上,均能满足其不同的需要。


表4   不同材料缸筒的比较
        热轧45#钢无缝管        冷拔45#钢高精管        备注
尺寸规格
(mm)        外径        内径D        壁厚t        外径        内径D        壁厚t        外径减少4.8%
        168        140        14        160        140        10      
重量(kg/m)        53.2        41.9        重量减轻21.2%
承受压力P(kg/cm2)        250        250        选用公式
t≥PD/2σp
其中:σp=σb/5;σb:材料抗拉强度
3.3节省投资,提高效率
高精度冷拔管所选用的热轧管坯均经过无损探伤,把坯料的所有缺陷全部清理干净,保证产品的性能。使用该产品可以省去内孔切削加工生产线,从而减少投资、降低成本、大幅度提高生产效率。
4.        我国高精度冷拔管与日本同类缸筒用管的比较
4.1存在的优势
由表1可以看出,我国高精度冷拔管在尺寸公差与直线度两方面明显优于日本,日本高精度冷拔管机械性能值见表5,与表2对比可以看出,我国高精度冷拔管的机械性能也基本达到日本水平,而我们在售价上明显优于日本,我国吨管售价约比日本低50%;另外,国内供货无论在运输还是在时间上都有优势,可以更好地为用户提供优质服务。
表5:日本片仓公司高精管机械性能值
级  别        σS(N/mm2)        σb(N/mm2)        δ5(%)        HB
KCT-52        ≧380        ≧510        ≧15        ≧152
KCT-60        ≧490        ≧590        ≧10        ≧180
KCT-70        ≧590        ≧690        ≧15        ≧209
4.2需解决的问题
4.2.1修订高精度冷拔管产品国家标准
目前,高精度冷拔管行业生产逐步扩大,企业越来越多,由于缺乏合适的国家标准,均采用《冷拔或冷轧精密无缝钢管》(GB3639-83)及《液压和气动缸筒用精密内径无缝钢管》(GB8713-88)指导生产,上述两个标准在制定时国内高精度冷拔管品种规格少、产量低,钢种牌号不多,交货状态较少,现在已不能满足全国缸筒行业的实际需要,应该组织有关单位共同讨论,参照国外先进标准,修订出适合我国国情的国家标准。
4.2.2焊管产品质量须稳步提高
国外ERW焊管已经在部分行业取代无缝钢管,由于焊管生产批量大,产品表面光滑、壁厚差小、同心度高,更加有利于制造缸筒,利用它们作为冷拔坯料,还具有降低生产成本、提高产品质量的双重功效。目前,我们已考察过国内数家焊管生产企业,产品质量均有待提高。
4.2.3对重点企业进行政策扶持
高精度冷拔管尚处于发展时期,企业规模小、资金不足,扩大生产规模与增加配套设施有一定的困难,产品的综合质量水平与外国先进国家相比还有一定的差距,国家要在政策上给予扶持,以促进我国缸筒用管的国产化进程,保护民族工业逐步成长、壮大。
4.2.4制定油缸行业新标准
目前,国内液压缸行业产品结构仍是老产品占主导地位,例如:HSG系油液压缸,是机械工业部76年鉴定的产品,20多年后的今天,从设计、工艺、使用等各方面来看,还是有许多值得改进与提高的地方。我国设计的油缸筒,安全系数偏大,材料浪费严重,现在可以利用冷拔管机械性能高,内径尺寸变化方便等特点,制定油缸新标准,以充分发挥冷拔油缸筒节材的效果。
4.2.5加强企业自身的技术开发力度
高精度冷拔管生产企业应该与热轧管厂家加强合作,增加冷拔管钢种的研究,扩大产品交货状态;另外,同类企业间要增强协作,坚持技术进步,依靠优异的产品质量占领市场。
5.        结语
通过比较可以看出,开发高精度冷拔管制造缸筒,具有降低机重、增加设备致密性、节材高效的功能。目前,高精度冷拔管与缸筒制造企业间还需要加强合作与攻关,经过双方共同努力,精密钢管国产化工作一定会做得更好。
参考文献
1.        葛志祺责任编辑  《机械零件设计手册(第二版)》(下册)  东北工学院编  1990
2.        KATAKURA STEEL TUBE (日本片仓钢管公司产品样本) 1996
3.        刘志远  液压缸技术发展概况  全国高精度冷拔管技术协作网交流材料   1997