テレスコピック油圧シリンダー材料機械加工前の27SiMnチューブ加工技術
序文
シリンダーチューブは、流体を収容するための内部空洞を形成する重要な要素です。したがって、耐圧性、耐摩耗性、疲労強度などのシリンダーバレルの包括的な性能は、伸縮式油圧シリンダーの寿命において重要な役割を果たします。
一般に、シリンダーチューブは、22MPa（連続圧力）以内の圧力、さらには55MPaまでの圧力に耐えることができる必要があります。したがって、伸縮式油圧シリンダーチューブの製造では、シリンダーバレルの鋼管の技術的条件が明確に定義されています。伸縮シリンダー用チューブは通常、応力緩和焼鈍プロセス、焼ならし熱処理プロセス、焼入れ焼戻し熱処理プロセスなどのプロセスを採用しています。上記の熱処理プロセスで製造されたチューブは、技術的特性が異なり、油圧シリンダーの動作に適しています。さまざまな環境で。
1.チューブ伸縮シリンダーの技術的条件
27SiMn材料を製造して伸縮式油圧シリンダーを製造する場合、チューブの技術要件は次のとおりです。
1.1 化学組成：C：0.24〜bai0.32 Si：1.10〜1.40 Mn：1.10〜1.40 P：≤0.035S：≤0.035Cu：≤0.30Cr：≤0..
1.2 機械的性質
引張強度Rm≥860 MPa、降伏強度ReH≥760MPa;伸び率A5≥12％、収縮率Ψ≥40％;衝撃エネルギーAkV2（20℃）≥39J;硬度240∼280HBW
1.3プロセスパフォーマンス
室温での圧力試験は25〜30MPaの圧力（連続圧力）に耐えることができます
1.4金属組織
脱炭層≤0.20mm;マクロ構造に関しては、鋼管の一般的な緩み、中心の緩み、および偏析は2以下であり、収縮空洞、皮下気泡、白い斑点、剥離、層間剥離、亀裂、およびその他の介在物があってはなりません。 ;金属組織構造は、強化ソルバイト+パーライト、レベル3です。
1.5表面粗さ
表面粗さRа≤12.5µm
1.6ジオメトリの精度
内径と外径の寸法公差は両方とも±0.15mmです
2.2 / 3/4/5ステージ伸縮シリンダーチューブ焼入れ焼戻し熱処理プロセス
複雑な環境で使用される単動式または複動式の伸縮式油圧シリンダーの技術的要件を満たし、チューブに十分な強度、硬度、靭性、耐圧性、および耐疲労性を持たせるには、急冷および焼き戻し熱処理を採用するのが最も理想的な選択肢です。材料の包括的な機械的特性を調整するプロセス
2.1従来の焼入れ焼戻し熱処理プロセス
シリンダーチューブ用チューブは、高強度、高硬度、優れた耐摩耗性、強い可塑性、高圧耐性、小さな変形、脱炭が少なく、疲労寿命が長いなどの優れた特性を持たせるために、以下のようにチューブ熱処理を行っています。次のプロセス。
27SiMn材料の特性によると、特定の焼入れおよび焼戻し熱処理プロセスは次のとおりです。910までの加熱∼920℃、35分間保持してから水冷。その後、510で焼戻し熱処理を採用∼520℃で180分。
この熱処理後、チューブの表面粗さは12.5μm、脱炭層の厚さは0.10mmです。金属組織構造は、強化ソルバイト+パーライト+セミネットワーク、ストリップ、ブロック、針状フェライト（図3）、5グレードの粒径です。 30 MPaの圧力に耐えます（最後の10秒）。
テスト結果を分析して、以下を取得します。
① 伸縮式油圧シリンダーチューブを焼入れ、焼き戻し、熱処理した後、引張強度、降伏強度、伸び、面積の減少、衝撃エネルギー、表面仕上げ、および脱炭の深さはすべて、油圧シリンダーの技術的要件を満たします。
② 伸縮式油圧シリンダーチューブは、焼入れおよび焼戻し熱処理後にひどく変形し、油圧シリンダーの技術的要件を満たすことができません。
③ 伸縮式油圧シリンダーチューブが焼入れおよび焼き戻し熱処理を受けた後、チューブの金属組織構造は焼き戻しソルバイト+パーライト+半網状、ストリップ、塊状、針状フェライト、粒径グレード5、これは油圧シリンダーバレルのレベルに到達しません。スキル要件。
2.2焼入れおよび焼戻し熱処理プロセスの効果が低い理由の分析
2.2.1鋼管の幾何学的精度は深刻な変形を引き起こします
高温で急冷すると、冷却媒体の急冷の影響で瞬間的に熱膨張・収縮現象が発生し、管自体の残留応力が弱くなり、管が大きく変形します。焼入れ焼戻し後の正確な公差で。したがって、焼入れ焼戻し前に応力を完全に除去し、構造を安定させる熱処理プロセスを採用する必要があります。これにより、焼入れ焼戻し中のチューブの変形を効果的に防ぐことができます。
2.2.2金属組織が要件を満たしていない
（1）上記の焼入れ焼戻し工程の加熱中の温度は、金属組織変態の要件を満たすことができません。焼入れ温度が低すぎると、フェライトが完全に溶解せず、完全にオーステナイト化されません。この場合、冷却と焼入れが行われるため、焼入れ前に析出した塊状フェライトは、温度の低下と時間の経過とともに徐々に増加します。
（2）マルテンサイト変態が完了していない。オーステナイトは、マルテンサイト変態が起こる前に、臨界冷却速度よりも速い冷却速度でマルテンサイト変態開始温度Msまで冷却されなければならない。マルテンサイト変態はパーライト変態とは異なります。オーステナイトがMs点より低い温度に冷却されるとき、それは一般に接種される必要はありません。変換はすぐに開始され、非常に速く進行しますが、変換はすぐに停止し、完了できません。 。
変態を継続するためには、温度を下げる必要があります。温度がマルテンサイト変態終了温度Mfまで下がると、マルテンサイト変態は進行できなくなります。 Mf以下に冷却してもマルテンサイト変態量は100％に達していないが、マルテンサイト変態が停止しており、マルテンサイト変態現象が不完全である。したがって、この焼入れ焼戻し工程では、焼入れ温度と保持時間を適切に上げて、オーステナイト変態を加速・確実にする必要があります。同時に、27 simnチューブは、冷却水タンクによる冷却の欠点を回避するために、冷却時に水噴霧冷却を採用しています（27 simnチューブは、炉から出た直後に冷却のために水タンクに入り、マルテンサイト変態温度Msポイント。ボディ変態を継続できます。マルテンサイト変態は連続冷却の条件下でのみ実行できます。水タンクが冷却されると、チューブは水タンク冷却水の温度まで直接冷却されます。 Msポイントを効果的に反映することはできません）。この材料のMs点は355℃であるため、このMs点温度まで水を噴霧して冷却した後、連続水噴霧の条件下でマルテンサイトを効果的かつ完全に変態させることができます。そうしないと、オーステナイト変態が不完全になり、オーステナイト組織が保持されます。
（3）冷却媒体は、急冷中にチューブの急速な熱拡散冷却効果を達成することができません。水道水を直接使用して鋼管を冷却する場合、冷却速度が速すぎ、局所的な冷間収縮が不均一で、構造内の物質が十分に拡散せず、内部応力が大きく、管に亀裂が生じやすく、変形。急冷冷却媒体に均一な冷却温度、小さな温度差、および速い冷却速度の特性を持たせるために、一般的な急冷技術は、特に合金鋼の急冷および冷却において、水道水中に塩および他の混合物を加えることである。急冷冷却は、さまざまな等温温度と冷却速度の要件を満たすことができる塩漬け対策を採用しています。したがって、均一な温度、小さな温度差、速い冷却速度、および材料の均一な内部構造の効果を達成するために、冷却水に5％から10％の工業用塩を加える必要があります。
2.2.3金属組織構造およびチューブの変形に対する加熱および冷却速度の影響
加熱と冷却の速度は、熱処理プロセスにおいて非常に重要です。大きなワーク、特殊な形状の部品、パイプなどの場合、熱処理に適さない設計上の欠陥があります。加熱と冷却の速度を特定の範囲に制限する必要があります。そうしないと、ワークピースのさまざまな部分で過度の温度差が発生し、ワークピースが加熱されます。応力-変形による損傷、熱応力、変形が発生すると同時に、オーステナイト化プロセスが完了したかどうかに影響します。
（1）加熱速度を制限します。加熱速度を制限することは、チューブの各部分をより均一に加熱することです。加熱速度が速すぎると、構造の一部がオーステナイト化されず、冷却開始時にトルオタイトが形成され、オーステナイト化の均一性に影響を与えるだけでなく、焼入れ後にも原因となります。粒子は粗く、粒界でさえあります。ひび割れが発生し、鋼管が変形します。同時に、加熱速度は材料の微細構造に影響を与えます。加熱プロセス中、速度は速く、第2段階の一部は溶解する時間がありません。
（2）冷却速度を上げます。焼鈍中は冷却速度を遅くする必要がありますが、焼入れ・冷却中は、微小変形や割れがないことを前提に、速いほど良いです。冷却速度は急冷によって形成される構造に直接影響し、急冷された構造のマルテンサイトは特定の速度でのみ得ることができます。
したがって、加熱と冷却の速度は、鋼管の結晶化速度と変形確率に直接影響します。この熱処理プロセスで加熱と冷却の速度を正確に制御することによってのみ、金属材料の冶金学的構造が保証され、チューブの変形を回避することができます。
2.3焼入れおよび焼戻し熱処理プロセスの改善
上記の分析によると、応力を完全に排除し、構造を安定させるために、チューブ用鋼管の熱処理プロセスが採用されています。次に、鋼管の焼入れ焼戻しプロセスが採用されます。
上記の焼入れ焼戻し熱処理プロセスの後、チューブがテストされ、その幾何学的寸法精度、真直度、および性能は非常に良好です。チューブの表面粗さは12.5μm、脱炭層の厚さは0.15mmです。鋼管には残留収縮、皮下気泡、白い斑点、剥離、層間剥離、亀裂などがなく、中心の多孔性と偏析はすべてレベル2であり、金属組織はレベル3です（強化ソルバイト+フェライト）（図7）;圧力に耐える35∼38MPa（10秒持続）。
伸縮式油圧シリンダーチューブが焼入れ焼戻し熱処理を受けた後、真直度の変化を除いて、他の包括的なインジケーターは油圧シリンダーチューブの技術的要件を完全に満たし、期待される目的を達成します。鋼管の真直度が変化する理由は、鋼管の各部の残留応力の違いにより、高温焼入れ時に冷却媒体の急冷の影響を受け、瞬時に熱が発生するためです。膨張と収縮により、焼入れと焼き戻しの後に鋼管が曲がります。
焼入れおよび焼き戻し後のチューブの深刻な曲げを解決するための効果的な対策は次のとおりです。
チューブは予備的な事前修正を受ける必要があります。焼入れ焼戻し工程が終了した後、鋼管は伸縮式油圧シリンダーの技術的要件を完全に満たすことができるように最終仕上げが施されます。
結論
調整された焼入れおよび焼戻しプロセスは、多くの繰り返しの実地試験に合格し、分析と実証を実施しました。合金元素を含む合金鋼を駆使し、焼入れ性に優れ、焼入れ焼戻し法を採用して材料の総合性能を向上させ、焼入れ焼戻し前にチューブを採用しています。最初の段階で応力を完全に除去して構造を安定させる熱処理プロセス、次に焼入れおよび焼戻し（焼入れ+焼戻し）熱処理プロセスを採用して、材料の包括的な機械的特性を調整します。鋼管は、高強度、高硬度、優れた耐摩耗性、強力な可塑性、および圧力を備えています。大型、脱炭の減少、わずかな変形などの包括的な性能上の利点は、伸縮式ハイドラの技術要件を完全に満たします