Hüdraulikasilindrite valmistamine: toorainest valmistoodeteni

Hüdrauliline silinder näeb väljast lihtne välja, kuid usaldusväärne tootmine hõlmab palju enamat kui terastoru lõikamist, varda sisestamist ja tihendite paigaldamist.

Suure jõudlusega-silinder sõltub kontrollitud materjalidest, täpsest töötlusest, kuumtöötlemisest, pinnaviimistlusest, tihendi kujundusest, keevitusest, puhtast montaažist ja survetestimisest. Väikesed vead ava geomeetrias, varda viimistluses, tihendi soontes, keevisõmbluse kvaliteedis või materjali omadustes võivad põhjustada lekkeid, varajast tihendi kulumist, varda skoorimist, rõhukadu või väsimust.

Silindrite tootmise mõistmine aitab originaalseadmete tootjatel, seadmete tootjatel ja asendusostjatel hinnata tarnija tootmisvõimet, selle asemel et võrrelda ainult ava, käiku ja hinda. Samuti näitab see, kuidas iga komponent sobib suuremasse hüdrosüsteemi.

See juhend jälgib tootmisprotsessi alates terase valikust kuni töötlemise, plaadistamise, montaaži ja lõppkontrollini. Ehitusstiilide laiemaks võrdluseks vaadake juhendithüdrosilindrite tüübid ja konstruktsioonid.

Tooraine ja spetsifikatsioonid

Silindri materjalid peavad taluma siserõhku, tsüklilist koormust, libisemiskulumist, korrosiooni ja keevituspingeid. Seetõttu kasutavad erinevad komponendid erinevat klassi ja tootevorme.

Silindri tünni materjalid

USA turul algavad silindritorud sageli DOM-i mehaanilistest torudest või õmblusteta mehaanilistest torudest. SAE 1026 DOM on levinud valik.

DOM tähendab tõmmatud üle torni. See kirjeldab pigem tootmisprotsessi kui ühte teraseklassi. ASTM A513/A513M hõlmab elektri-takistus-keevitatud mehaanilisi torusid ja 5. tüüpi tõmmatud-üle-südamiku torusid. ASTM A519/A519M hõlmab õmblusteta süsinik- ja legeerterasest mehaanilisi torusid.

HYDAC loetleb 1026 DOM ja ST52.3 DOM tavaliste silindritoru materjalidena. Samuti loetletakse tavalise varraste materjalina 1045 külmtõmmatud-kroomitud{5}}teras, nõudlikumaks teeninduseks on saadaval 4140, 316 roostevaba teras ja 17-4 PH.Pärast töötlemist annab lihvitud silindritoru viimistletud sisepinna, millel kolvitihendid töötavad.

Kolvivarraste terased

SAE 1045 on üks levinumaid kolvivarda materjale. Selle tüüpiline nominaalne keemia on ligikaudu järgmine:

Süsinik: 0,43–0,50%

Mangaan: 0,60–0,90%

Fosfor: tavaliselt reguleeritakse madalale maksimumile

Väävel: tavaliselt reguleeritakse madalale maksimumile

Tugevama-varraste puhul võib kasutada 4140 kroom-molübdeenterast või 4340 nikkel-kroom{5}}molübdeenterast.

Tüüpiline 4140 keemia on ligikaudu:

Süsinik: 0,38–0,43%

Kroom: 0,80–1,10%

Molübdeen: 0,15–0,25%

Mangaan: 0,75–1,00%

Klass 4340 lisab märkimisväärselt niklit, tavaliselt umbes 1,65–2,00%, mis tagab suurema tugevuse ja sitkuse.

SAE J403 määratleb SAE-süsinikteraste keemilise koostise süsteemid. SAE J404 hõlmab legeerteraseid, sealhulgas perekondi 41xx ja 43xx. Ostutellimus vajab siiski kohaldatavat toote spetsifikatsiooni, sest keemia üksi ei määra mõõtmeid, töötlemistingimusi ega mehaanilisi omadusi.

Roostevabast terasest osad kasutavad tavaliselt klassi 304 ja 316. Klass 316 sisaldab molübdeeni ja on kasulik, kui kloriidiga kokkupuude on oluline. Ühe tootevormi puhul loetleb Outokumpu tüüpilise 316L koostise, mis sisaldab umbes 17,2% kroomi, 10,1% niklit ja 2,1% molübdeeni.

Materjali jälgitavus

Sissetulevat terast ei tohiks identifitseerida ainult käsitsi kirjutatud materjalisildiga. Kriitiliste osade jaoks võivad ostjad vajada:

Materjali testimise aruanded (MTR-id)

Kütte või partii numbrid

Keemiline koostis

Vajadusel tõmbe- või voolavusomadused

Kuum{0}}töötlemise seisund

Sissetulevad kontrollidokumendid

Soojusarv peaks jääma jälgitavaks lõikamise, töötlemise, keevitamise, kuumtöötluse ja lõppkontrolli kaudu. See on kõige olulisem ohutus{1}}kriitiliste balloonide puhul, mida kasutatakse kaevandusmasinates, tõstesüsteemides, avamereseadmetes ja muudes rakendustes, kus riketel võivad olla tõsised tagajärjed.

Lõikamisel ja töötlemisel tekkinud terasejäägid on hästi taaskasutatavad. Hoolduskõlblikud silindrid võivad samuti vähendada materjalikasutust ja omamiskulusid, sest tihendid, tihendid, vardad ja parandatavad silindrid saab kogu komplekti äraviskamise asemel välja vahetada.

Tünni ja varda töötlemine

Kui sissetulev materjal läbib kontrolli, liiguvad tünn ja varras täppistöötlusesse. Selles etapis muutuvad tavalised teraspinnad tihendussüsteemi tööpindadeks.

Silindri silindri töötlemine

Toru lõigatakse vajaliku pikkusega ja valmistatakse ette töötlemiseks. Sõltuvalt lähtetingimustest ja nõutavast viimistlusest võib tootmine hõlmata:

Puurimine → Suusatamine → Hoonimine → Rulllihvimine

Mitte iga tünn ei läbi iga operatsiooni.

Hoonimist kasutatakse laialdaselt, kuna see parandab:

Puuri ümarus

Sirgus

Läbimõõdu konsistents

Pinna tekstuur

Määrdeaine kinnipidamine

Lihvimine ja rulllihvimine võivad anda suure tootmisvõimsuse, luues samal ajal sileda, töö{0}}karastatud ava. See muudab kombinatsiooni kasulikuks mahutootmises.

Silindri ava pinnaviimistlus

Madalaim võimalik Ra väärtus ei ole automaatselt parim viimistlus. Ava peab olema piisavalt sile, et vältida kolvi tihendi läbilõikamist, säilitades samal ajal mikroskoopilised määrdeõli hoidvad orud.

SKF soovitab ligikaudu:

Ra=0.05 kuni 0,20 μm

Rz=0.4 kuni 2,0 μm

dünaamiliste aukude tihenduspindade jaoks, mis on valmistatud hoonimise või rullpoleerimise teel.

Kasulik joonis määrab sageli rohkem kui Ra. Täiendavad omadused võivad hõlmata järgmist:

Rz

Rmax

Materjali suhe Rmr

Ümarus

Silindrilisus

Sirgus

Parker märgib ka, et kaks sama Ra-ga pinda võivad käituda erinevalt, kuna tippude kuju ja orgude jaotus mõjutavad määrimist ja tihendite kulumist.

Ava läbimõõdu tolerants

Täppissilindrites kasutatakse sageli H8 või H9-ga võrreldavaid tolerantse. Valik sõltub silindri suurusest, tihendisüsteemist, töötlemismeetodist ja rakendusest.

Valige tihenditootja riistvara ja soonte soovituste põhjal lõplik tolerants, selle asemel, et kopeerida igasse kujundusse üks väärtus. Võrdluseks: üks avaldatud SKF-i tabel võimaldab ligikaudu +0.046/0 mm H8 ava jaoks vahemikus 50–80 mm.

Kolvivarda töötlemine

Tüüpiline vardaprotsess on järgmine:

Treimine → Sirgendamine → Lihvimine → Poleerimine → Pinnatöötlus → Lõplik poleerimine

Tsentreerimata lihvimine on tootmises tavaline, kuna see suudab pikkade vardade puhul hoida läbimõõduga häid tolerantse.

Kõrge{0}}kvaliteetkroomitud{0}}kolvivardadpinna karedus võib olla alla Ra 0,2 μm. Ovako määrab oma Cromaxi toodete Ra väärtuseks alla 0,2 μm, tüüpiliste väärtustega umbes 0,05–0,10 μm. Parkeri tihendi juhistes on teatud kummist ja PTFE-st dünaamiliste tihenduspindade puhul umbes Ra 0,2 μm ja mõnede polüuretaanrakenduste puhul umbes Ra 0,4 μm.

Mehaaniline kontroll

Tootjad võivad kriitilisi mõõtmeid ja pindu kontrollida:

Puurmõõturid

Õhumõõturid

Koordinaatide mõõtemasinad

Ümaruse testijad

Profilomeetrid

Sirgestusseadmed

Mikromeetrid

Optilise kontrolli seadmed

Profilomeeter on eriti kasulik, kuna visuaalne kontroll ei saa usaldusväärselt kinnitada tihendi{0}}pinna karedust.

Suure{0}}mahuga tehased võivad kasutada CNC-treikeskusi, automatiseeritud lihvimismasinaid, robotlaadimist, automatiseeritud keevitusrakke ja protsessis{1}}mõõtmisi. Automatiseerimine võib vähendada erinevusi ja tööjõudu silindri kohta, kuid tootja vajab siiski protsessi-võime jälgimist ja lõppkontrolli.

Kuumtöötlus ja varraste pinnatöötlus

Terase keemia on vaid osa tugevusvõrrandist. Kuumtöötlus ja pinnatöötlus määravad ka varda või tünni toimimise.

Normaliseeriv ja summutav{0}}ja-karastusravi

Tootjad võivad pärast sepistamist või kuumtöötlemist mikrostruktuuri viimistlemiseks normaliseerida süsinik- ja legeerteraseid. Normaliseerimine soojendab süsiniku või madala-legeerterase üldiselt umbes 800–920 kraadini, millele järgneb õhkjahutus. Kõrge-tugevusega 4140 ja 4340 vardad tarnitakse või töödeldakse sageli karastatud-ja-karastatud olekus. Nende teraste kõrge{11}}temperatuuri karastamine toimub tavaliselt umbes 500 kraadi juures või kõrgemal, kuid lõplik temperatuur sõltub klassist, ristlõike paksusest ja nõutavatest mehaanilistest omadustest. Joonisel tuleks esitada nõutav voolavuspiir, kõvadus või muu lõplik omadus, selle asemel, et eeldada, et iga varda suuruse jaoks töötab üks temperatuur.

Induktsioonkarastamine

Induktsioonkarastamine loob kõvastunud pinna, säilitades samas sitkema südamiku. Olenevalt rakendusest võib see parandada:

Vastupidavus löögikahjustustele

Pinna kulumiskindlus

Vastupidavus kohalikule deformatsioonile

Varraste kõverdumine

Varras lihvitakse tavaliselt pärast induktsioonkarastamist ja enne plaadistamist.

Kõva kroomimine

Kõvakroom jääb vardade tavaliseks viimistluseks, kuna sellel on madal hõõrdumine, kõrge kõvadus, hea kulumiskindlus, tuttavad remondimeetodid ja laialdane tööstuslik kättesaadavus.

Kaubanduslikes hüdrovarrastes kasutatakse sageli kümnetes mikronites mõõdetud kroomikihte. Näiteks Ovako määrab paljude Cromaxi suuruste minimaalseks paksuseks umbes 20 μm ja kroomi kõvaduseks vähemalt 850 HV0,1. Tugeva-koormuse ja korrosiooni{5}}tundlike konstruktsioonide puhul võib kasutada paksemat kihti.

Nitreerimine võrreldes kõva kroomiga

Nitreerimine ei lisa eraldi metallkatet. Lämmastik difundeerub hoopis terase pinnale.

Gaasnitriidimine toimub tavaliselt 520 kraadi lähedal. See loob kõvastunud difusioonikihi, millel on suhteliselt vähe moonutusi ning see võib parandada kulumiskindlust ja väsimust tänu suuremale pinnakõvadusele ja survepingele.

Nitridimine on eriti sobiv mõnede kroomi, molübdeeni, vanaadiumi või alumiiniumi sisaldavate legeerteraste jaoks. Ei tohiks eeldada, et see tagab igas keskkonnas parema korrosioonikindluse kui kroom.

Varraste viimistlused tugeva korrosiooni jaoks

Lume{0}}eemaldusmasinad, mere- ja avamereseadmed, kaevandussüsteemid ja rannikurakendused võivad vajada rohkem kaitset, kui seda suudab pakkuda tavaline kõva kroom.

Valikud hõlmavad järgmist:

Nikkel{0}}kroomsüsteemid

HVOF{0}}stiilis termo-pihustuskatted

Keraamilised katted

Laser{0}}katted

Roostevabast terasest vardad

Patenditud kattesüsteemid

Parker pakub kõvakroomi, nikkelkroomi, nitriid-, keraamika- ja laser{0}}varraste süsteeme erinevate kulumis- ja korrosioonitingimuste jaoks. Selle Global Shield süsteemi tarnitakse mõne toote standardpaksusega umbes 0,001 tolli ja see on ette nähtud kasutamiseks tugeva korrosiooni korral.

Metallide ja kattekihtide võrdlemiseks võib kasutada ASTM B117 soola-pihustustesti. ASTM B117-26 määratleb kontrollitud soola-udukeskkonna, kuid standard hoiatab, et ainult soolapihustustunde ei tohiks käsitleda otsese kasutusea prognoosina.

Tihendid, kokkupanek ja lõplik testimine

Täpselt töödeldud tünn ja varras ebaõnnestuvad ikkagi, kui tihendipakett on vale või koost on saastunud.

Tihendi materjalid

Tihendi valimisel tuleb arvestada:

Hüdraulika vedelik

Surve

Temperatuur

Varda kiirus

Väljapressimise vahe

Saastumine

Töötsükkel

Üldistest polümeeri temperatuuritabelitest ei piisa. Näiteks vesi-glükool ja kõrge -vee-sisaldusega vedelikud võivad vajada naftahüdraulikaõlist erinevat tihendipaketti. Parker märgib, et mõned tavalised tihendisüsteemid ei sobi vee või suure -veesisaldusega-vedelike jaoks, ning pakub veeteenuse jaoks muudetud konstruktsiooni.

Silindri kokkupanek

Tüüpiline järjestus on järgmine:

Puhastage komponendid → Paigaldage kolvi tihendid → Paigaldage varda tihendid ja klaasipuhasti → Paigaldage kolb varda külge → Sisestage varda ja kolvi koost → Paigaldage tihend või pea → Sulgege silinder → Pöördemomendi kinnitused → Ühendage katsepordid

Puhtus on hädavajalik. Tihendi alla sattunud metallpurk võib esimeste tsüklite jooksul kahjustada nii tihendit kui ka varda.

Kokkupanemise ajal peaksid tehnikud kontrollima:

Tihendi orientatsioon

Tihendage huuled

Varu{0}}helina asukoht

Soone mõõtmed

Plii{0}}faasides

Varda pind

Puuride puhtus

Mõned tihendid nõuavad paigalduskoonuseid või laiendustööriistu. Teatud termoplastilisi tihendeid võib enne paigaldamist soojendada, et vähendada nende lõikamise või ülevenitamise ohtu. Dünaamilised tihenduspinnad saavad tavaliselt lõpliku hüdrovedelikuga ühilduvat määrdeainet.

Täielik valikhüdrosilindrite osadhõlmab torusid, vardaid, tihendeid, kuluvaid komponente, tihendeid, kolbe ja nendega seotud riistvara, mida kasutatakse tootmise või remondi käigus.

Silindri viimane katsetamine

Tootjad peaksid valmis silindreid tsükliliselt kasutama ja enne saatmist lekke suhtes kontrollima. 2026. aastal taaskinnitatud ISO 10100:2020 määrab kindlaks hüdraulikavedeliku -jõusilindrite vastuvõtu- ja talitluskatsed.

Tootmise kvaliteediplaan võib sisaldada järgmist:

Mõõtmete ülevaatus

No{0}}koormuseta jalgrattasõit

Sisemise lekke testimine

Väline lekkekontroll

Tõestus-rõhu testimine

Löögi kontrollimine

Padjade testimine

Anduri testimine, kui see on asjakohane

Värvimine ja visuaalne kontroll

Mõned projekti ja tootja spetsifikatsioonid kasutavad töörõhust umbes 1,3–1,5 korda suuremat rõhku. 1,5 kordaja ei ole universaalne nõue. Kohaldatav standard, kliendi spetsifikatsioonid ja disaini{5}}valideerimiskava peaksid määratlema survekindluse, säilitusaja, lubatud lekke ja purunemise nõuded.

Pursketestimine on tavaliselt destruktiivne ja kuulub pigem disaini valideerimise kui iga tootmissilindri rutiinse testimise juurde.

Suure jõudlusega{0}}kujundused võivad läbida ka sadu tuhandeid või miljoneid vastupidavustsükleid, et hinnata:

Tihendi kulumine

Väsimuse lõhenemine

Surve säilitamine

Laagrite kulumine

Varda-katte vastupidavus

Samuti võivad kehtida mõõtmete standardid. ISO 6020-2:2015 hõlmab teatud 16 MPa kompaktsilindrite paigaldusmõõtmeid ja jääb voolutugevuseks. ISO 6022:2006 hõlmab 25 MPa seeria silindrite paigaldusmõõtmeid ja seda vaadatakse läbi standardi ISO/DIS 6022 kaudu.

Roolivarraste ja keevitatud silindrite tootmine

Silindri ehitus mõjutab tootmisprotsessi, ümbriku suurust, parandusmeetodit ja kogu omamiskulusid.

Roolivarda silindrid on tehaseseadmetes tavalised, kuna tehnikud pääsevad nende tihenditele, tihenditele, kolbidele ja silindritele suhteliselt kergesti juurde.

Keevitatud hüdrosilindrid on levinud ekskavaatoritel, laaduritel, põllumajandusseadmetel ja muudel mobiilsetel masinatel, kus on olulised kompaktsed mõõtmed ja vastupidav konstruktsioon.

Tootmiskulud ja teostusaeg sõltuvad rohkem kui töötlustundidest. Levinud kitsaskohad hõlmavad järgmist:

Spetsiaalse terase saadavus

Suure-läbimõõduga lihvitud toru

Kuum{0}}töötlusvõimsus

Kroomitud katmine

Spetsiaalsed katted

Keevitaja kvalifikatsioon

Eritellimusel sepised

Plommi kättesaadavus

Kasutatav disain võib vähendada omamiskulusid. Tüüpiliste vahetatavate esemete hulka kuuluvad tihendid, kulumisrõngad, klaasipuhastid, tihendid, kolvid, laagrid, tihvtid ja paljudes konstruktsioonides varras.

Kui silindri geomeetria ja konstruktsioonikomponendid jäävad tolerantsi piiridesse, võib silindri asendamise asemel ümber ehitada või uuesti valmistada. Hüdrosilindrite täielike mõõtmete registreerimine aitab remonditöökojal või tootjal olemasolevat seadet hinnata.

Tootmispäringu koostamine

Standardsete või kohandatud tööstuslike hüdrosilindrite hankimisel küsige rohkem kui põhihind.

Küsi tootjalt:

Nõuded materjalile ja MTR-ile

Tüüpiline töötlemise{0}}tolerantsitabel

Varda ja ava pinna spetsifikatsioonid

Kuum{0}}töötluse nõuded

Kattevalikud

Pits{0}}materjali soovitused

Rõhu{0}}testi protseduur

Näidis CAD-joonis või materjalide arv

Prototüüp ja tootmisaeg

Tehniliseks ülevaateks valmistage ette töörõhk, tipprõhk, ava, varda läbimõõt, käik, hüdrovedelik, töötemperatuur, koormuse suund, paigalduskorraldus, keskkond, töötsükkel ja aastane kogus.

Kui kehtivad sõjaväe-, kosmose-, avamere- või muud reguleeritud spetsifikatsioonid, määrake kindlaks täpne lepinguline nõue, mitte taotlege üldist "MIL-i sertifikaati".

Esitage silindri joonis ja rakenduse parameetrid hüdrosilindri päringuvormi kaudu, et taotleda tootmise ülevaatust, prototüübi pakkumist või asendussoovitust. Enne täieliku spetsifikatsioonipaketi esitamist võite võtta ühendust ka Dallastiga.

Korduma kippuvad küsimused

Millised terase klassid ja torude spetsifikatsioonid on Ameerika Ühendriikides levinud?

Levinud tünnimaterjalide hulka kuuluvad 1026 DOM mehaanilised torud ja õmblusteta süsiniku või sulami mehaanilised torud. ASTM A513/A513M hõlmab mitut tüüpi ERW mehaanilisi torusid, sealhulgas tüüp 5 DOM, samas kui ASTM A519/A519M katab õmblusteta süsiniku ja sulami mehaanilisi torusid. Vardad kasutavad tavaliselt 1045 süsinikterast. Tootjad võivad valida 4140, 4340, roostevaba terase või 17-4 PH rakenduste jaoks, mis vajavad suuremat tugevust või korrosioonikindlust.

Milliseid töötlustolerantse ja pinnaviimistlusi peaksin ootama?

Väärtused sõltuvad tihendipakendist ja silindri konstruktsioonist. SKF soovitab suure jõudlusega-lihvitud või rull--põletatud dünaamiliste avapindade jaoks ligikaudu Ra 0,05–0,20 μm. Kvaliteetsete kroomitud{6}}varraste Ra võib samuti olla alla 0,2 μm. Läbimõõtu, ümarust, silindrilisust, Rz ja materjali suhet tuleks hinnata koos, mitte ainult Ra-le tuginedes.

Kuidas on kõvakroom ja nitreerimine võrreldavad?

Kõvakroom lisab väikese{0}}hõõrdumisega kaetud kihi, millel on hea kulumiskindlus ja väljakujunenud remonditaristu. Nitridimine hajutab lämmastiku terase pinnale ning võib vähese mõõtmete muutusega parandada kulumis- ja väsimustugevust. Parem protsess sõltub aluspinnast, korrosiooniga kokkupuutest, löökkoormusest, remondinõuetest ja kuludest.

Milliseid rõhu- ja väsimusteste tuleks kasutada?

ISO 10100:2020 esitab hüdrosilindrite aktsepteerimis- ja toimimis{2}}katsenõuded. Tootmiskatsed võivad hõlmata funktsionaalset tsüklit, lekketeste, tõendus-rõhukatseid ja mõõtmete kontrolli. Disaini kinnitamiseks kasutatakse tavaliselt katkestus- ja{6}}pika kestusega väsimusteste. Reguleerivas spetsifikatsioonis tuleks määratleda katserõhk, selle asemel, et tugineda ühele universaalsele kordajale.

Kuidas valida silindrite tihendeid?

Võtke arvesse rõhku, temperatuuri, pinnakiirust, ekstrusioonivahet, hüdraulikavedelikku ja saastumist. NBR ja polüuretaan on mineraalõlisüsteemides tavalised{1}}. PTFE ja FKM võivad sobida nõudlikumate temperatuuri-, hõõrde- või keemiliste tingimustega. Kontrollige täpset ühendit tegeliku vedeliku suhtes.

Millised on trossi-ja keevitatud silindrite eelised?

Roolivarda silindreid on lihtne lahti võtta ja hooldada ning need on levinud tööstuslikes masinates. Keevitatud silindrid on kompaktsed ja vastupidavad ning neid kasutatakse laialdaselt mobiilsetel seadmetel, nagu ekskavaatorid ja põllumajandusmasinad. Parim konstruktsioon sõltub olemasolevast ruumist, rõhust, töötsüklist, tootmismahust ja hooldusnõuetest.