CN106834952B - 油缸缸筒管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油缸缸筒管及其制备方法，油缸缸筒管含有的组分及各组分的重量百分比如下：C：0.15％～0.22％；Si：0.10％～0.50％；Mn：1.20％～1.70％；P：0～0.015％；S：0.02％～0.08％；Nb：0～0.04％；V：0～0.14％；N：0～0.03％；Al：0.01％～0.04％，其余为铁和不可避免的杂质，总计100％。它具有较高强韧性，而又易于切削加工。

Description

油缸缸筒管及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种油缸缸筒管及其制备方法。
背景技术
目前，随着液压机械的广泛应用，油缸用管材市场的需求量在逐年增加。目前市场上油缸缸筒材质主要有20钢、35钢、45钢、Q345B、25Mn，状态为热轧态或正火态，强度较低。随着油缸行业自重轻型化和提举重型化的发展，对油缸的强度和低温冲击韧性要求越来越高，屈服强度大于500MPa和-20℃冲击值大于27J已成为趋势，
目前，国内液压缸缸筒内孔的加工，主要采用热轧无缝钢管的镗削(滚压)工艺和冷拔无缝钢管的珩磨工艺。国外一些液压缸生产厂家的缸筒，大多采用冷拔管工艺及一种新型的加工工艺—刮削滚光加工工艺。油缸管从结构上主要分为活塞式油缸、柱塞式油缸、多级油缸、摆动式油缸。柱塞式液压缸缸筒的内表面粗超度要求低，粗镗即可得成品缸筒，一般为了避免冷拔工艺，现实中主要通过在热轧管上增加镗削加工量加工出油缸缸筒，此类油缸粗镗过程中，经常出现由于一次车削量大而出现“崩刀”现象，刀具成本急剧增加，特别是加工一些大口径、高钢级或硬度不均匀的缸筒，情况更是如此。
目前，国内对合金油缸用缸筒的材质和整个生产工艺流程研究不多，对改善合金缸筒切削性能的报道更是少见。虽然近期公开的专利中对油缸管有所提及，例如，申请号CN201310646150.5的中国专利介绍了冷拔油缸管的加工方法，主要工艺流程：打头、钻孔、酸洗、磷化、皂化、冷拔。适用于大幅度减少壁厚的油缸管冷拔；申请号为CN201220556451.X的中国专利公开了一种管体为锰钢直缝焊管的油缸管，这种油缸管加工方便、成本较低；申请号为CN201410411168.1的中国专利公开了一种转向油缸缸筒的车削加工工艺，主要步骤为：下料、车外圆、焊接支架、铣面、钻孔、内孔加工。半成品。使用深孔镗床将车内孔与珩磨合并，提高了内孔光洁度，并提高了效率，简化了生产流程。又如，申请号为CN201310500770.8的中国专利介绍了冷拔精密油缸缸筒管的制造方法，涉及到热轧管、冷拔管、珩磨等生产工艺。以上专利有如下特点，第一、以上专利都是从加工工艺上特别是冷拔工艺和车削工艺上改善油缸缸筒的内表面质量、尺寸和形状精度；第二、均未提及车削加工中特别是柱塞式油缸内表面大切削量情况时刀具的消耗。
总之，我国油缸缸筒的研究主要集中在冷拔加工、车削加工工艺，并不多见从材料设计和缸筒管端部设计上考虑提高缸筒的综合性能、改善柱塞式或多级油缸缸筒切削性能，从而使这类高性能油缸缸筒管的生产成本降低和生产效率提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种油缸缸筒管，它具有较高强韧性，而又易于切削加工。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种油缸缸筒管，它含有的组分及各组分的重量百分比如下：
C：0.15％～0.22％；Si：0.10％～0.50％；Mn：1.20％～1.70％；P：0～0.015％；S：0.02％～0.08％；Nb：0～0.04％；V：0～0.14％；N：0～0.03％；Al：0.01％～0.04％，其余为铁和不可避免的杂质，总计100％。
进一步为了对油缸缸筒管合理分配不同区域的金属切削量，提高缸筒材料利用率，减小金属切削量，本发明还提供了一种油缸缸筒管的制备方法，方法的步骤中含有：
(a)按照各组分及各组分的重量百分比配比，制备热轧管坯；
(b)对热轧管坯的一端部加热，并对该端部进行一次外加厚；对热轧管坯的另一端部加热，并对另一端部进行一次内加厚，形成半成品；其中，所述外加厚为从热轧管坯的一端部的外壁处向外径向加厚，所述内加厚为从热轧管坯的另一端部的内壁处向内径向加厚。
进一步，方法的步骤中还含有：(c)对半成品按照要求进行机械加工，形成成品。
进一步，在所述的步骤(c)中，机械加工包括对半成品的外壁面车削加工和/或对半成品的内壁面镗削加工。
进一步为了方便对热轧管坯的端部进行加厚，在所述的步骤(b)中，对热轧管坯的一端部和/或另一端部的加热采用分段加热，分段加热的方法为先预热850℃～950℃，最终加热温度为1100℃～1200℃。
进一步为了保证加热均匀性，在所述的步骤(b)中，加热过程中，热轧管坯匀速旋转，旋转速度为1～25r/min。
进一步，对热轧管坯上进行外加厚的端部的分段加热的方法为先预热900℃，最终加热温度为1120℃。
进一步，对热轧管坯上进行内加厚的端部的分段加热的方法为先预热900℃，最终加热温度为1100℃。
采用以上方法得到的油缸缸筒管具有以下特性：屈服强度ReH≥500MPa、抗拉强度Rm≥650MPa、延伸率≥20％，刀具成本比硫含量低于0.02％钢种节省15％～20％。
本发明的有益效果是：1)开发出具有较高强韧性、而又易于切削加工的油缸用含硫缸筒；2)为了提高油缸加工厂的成材率和减小刀具消耗，同时提高金属材料利用率，充分研究分析了油缸结构，油缸两端由于充当密封功能和导向功能，机加工量比较大，其它位置只需加工出光亮表面即可，这说明主要加工量在缸筒两端，因此可采用这种两端加厚工艺来合理分配两端和中间部位的切削加工量，同时参考易切削钢原理，加入质量分数为0.02％～0.08％的硫元素以提高其切削性能，有利于切削加工，减小了刀具消耗、提高了生产效率；特别是在高强度缸筒切削过程中，不易出现由于硬度高和切削量大而崩刀造成工件报废，端部加厚结构使得缸筒结构上合理经济，优化了缸筒端部内外径尺寸精度，节省金属材料，同时大大减小了缸筒管的切削加工量，降低了刀具消耗。
附图说明
图1为本发明的油缸缸筒管的半成品的结构示意图；
图2为本发明的油缸缸筒管的成品的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
一种油缸缸筒管，它含有的组分及各组分的重量百分比如下：
C：0.21％；Si：0.3％；Mn：1.70％；P：0.013％；S：0.045％；V：0.11％；Al：0.02％，其余为铁和不可避免的杂质，总计100％。
油缸缸筒管的制备方法的步骤中含有：
(a)按照各组分及各组分的重量百分比配比，制备热轧管坯；热轧管坯的规格Φ158mm×10.5mm，长度1650mm，检验直度≤1.0mm/m，壁厚不均度≤10％S(S为同一截面平均壁厚)；
(b)对热轧管坯的一端部加热，并对该端部进行一次外加厚；对热轧管坯的另一端部加热，并对另一端部进行一次内加厚，形成半成品；其中，所述外加厚为从热轧管坯的一端部的外壁处向外径向加厚，所述内加厚为从热轧管坯的另一端部的内壁处向内径向加厚；其中，采用外加厚模具和外加厚冲头进行外加厚，采用内加厚模具和内加厚冲头进行内加厚，外加厚模具的内径为Φ162.7mm，外加厚冲头外径Φ137.6mm，外加厚的端部规格为Φ162mm×12.5mm(外径×壁厚)；内加厚模具的内径Φ158.7mm，内加厚冲头外径Φ133.6mm，内加厚的端部规格Φ158mm×12.5mm；加厚后的端部表面进行检验：加厚处内外表面无缺欠，裂纹等宏观缺陷，加厚的半成品如图1所示。
方法的步骤中还含有：(c)对半成品按照要求进行机械加工，形成成品，成品如图2所示。
在所述的步骤(c)中，机械加工包括对半成品的外壁面车削加工和/或对半成品的内壁面镗削加工。
为了方便对热轧管坯的端部进行加厚，在所述的步骤(b)中，对热轧管坯的一端部和/或另一端部的加热采用分段加热，分段加热的方法为先预热850℃～950℃，最终加热温度为1100℃～1200℃。
为了保证加热均匀性，在所述的步骤(b)中，加热过程中，热轧管坯匀速旋转，旋转速度为1～25r/min。
对热轧管坯上进行外加厚的端部的分段加热的方法为先预热900℃，最终加热温度为1120℃。
对热轧管坯上进行内加厚的端部的分段加热的方法为先预热900℃，最终加热温度为1100℃。
实施例二
一种油缸缸筒管，它含有的组分及各组分的重量百分比如下：
C：0.16％；Si：0.10％；Mn：1.20％；S：0.02％；V：0.14％；N：0.02％；Al：0.04％，其余为铁和不可避免的杂质，总计100％。
本实施例的油缸缸筒管的制备方法和实施例一中的相同，不同的是：
对热轧管坯上进行外加厚的端部的分段加热的方法为先预热850℃，最终加热温度为1100℃。
对热轧管坯上进行内加厚的端部的分段加热的方法为先预热950℃，最终加热温度为1200℃。
实施例三
一种油缸缸筒管，它含有的组分及各组分的重量百分比如下：
C：0.22％；Si：0.50％；Mn：1.50％；P：0.015％；S：0.08％；Nb：0.04％；V：0.08％；N：0.03％；Al：0.02％，其余为铁和不可避免的杂质，总计100％。
本实施例的油缸缸筒管的制备方法和实施例一中的相同，不同的是：
对热轧管坯上进行外加厚的端部的分段加热的方法为先预热950℃，最终加热温度为1200℃。
对热轧管坯上进行内加厚的端部的分段加热的方法为先预热850℃，最终加热温度为1150℃。
三个实施例得到的产品经检测，力学性能如表1所示，缸筒坯料外车内镗时，缸筒端部形状结构完整，刀具磨损小，未发生“卡刀”现象，刀具成本节省15％～20％。裂纹等缺陷。达到技术标准要求。
表1：油缸缸筒管坯料力学性能
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种油缸缸筒管的制备方法，其特征在于，油缸缸筒管含有的组分及各组分的重量百分比如下： P：0~0.015%； Nb：0~0.04%；C：0.16%；Si：0.10%；Mn：1.20%；S：0.02%；V：0.14%；N：0.02%；Al：0.04%，其余为铁和不可避免的杂质，总计100%；
方法的步骤中含有：
（a）按照各组分及各组分的重量百分比配比，制备热轧管坯；
（b）对热轧管坯的一端部加热，并对该端部进行一次外加厚；对热轧管坯的另一端部加热，并对另一端部进行一次内加厚，形成半成品；其中，所述外加厚为从热轧管坯的一端部的外壁处向外径向加厚，所述内加厚为从热轧管坯的另一端部的内壁处向内径向加厚；对热轧管坯的一端部和另一端部的加热采用分段加热，分段加热的方法为先预热850℃~950℃，最终加热温度为1100℃~1200℃；加热过程中，热轧管坯匀速旋转，旋转速度为1~25r/min；
（c）对半成品按照要求进行机械加工，形成成品；机械加工包括对半成品的外壁面车削加工和对半成品的内壁面镗削加工。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：对热轧管坯上进行外加厚的端部的分段加热的方法为先预热900℃，最终加热温度为1120℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：对热轧管坯上进行内加厚的端部的分段加热的方法为先预热900℃，最终加热温度为1100℃。
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