Телескопический гидравлический цилиндр, материал 27SiMn, технология обработки труб перед обработкой
Предисловие
Трубка цилиндра - это ключевой элемент, образующий внутреннюю полость для жидкости. Таким образом, комплексные характеристики цилиндра цилиндра, такие как сопротивление давлению, износостойкость и усталостная прочность, играют ключевую роль в сроке службы телескопического гидроцилиндра.
Как правило, требуется, чтобы трубка баллона выдерживала давление в пределах 22 МПа (постоянное давление), даже до 55 МПа. Таким образом, при производстве телескопической трубы гидроцилиндра четко определены технические условия стальных труб для цилиндров. Трубка для телескопических гидроцилиндров обычно включает следующие процессы: процесс снятия напряжения, процесс нормализации термической обработки, процесс закалки и отпуска и т.д. работа в разных средах.
1 Технические условия трубчатого телескопического цилиндра
При изготовлении материала 27SiMn для гидроцилиндров изделия технические требования к трубе следующие.
1.1 Химический состав: C: 0,24 ～ bai0,32 Si: 1,10 ～ 1,40 Mn: 1,10 ～ 1,40 P: ≤0,035 S: ≤0,035 Cu: ≤0,30 Cr: ≤0 ..
1.2 Механические свойства
Предел прочности на разрыв Rm≥ 860 МПа, предел текучести ReH≥760МПа; коэффициент удлинения A5≥12%, коэффициент усадки ≥40%; энергия удара AkV2 (20 ℃) ≥39Дж; твердость 240∼280HBW
1.3 Производительность процесса
Испытание под давлением при комнатной температуре выдерживает давление 25 ~ 30 МПа (постоянное давление)
1.4 Металлографическая организация
Слой обезуглероживания ≤0,20 мм; с точки зрения макроструктуры общая рыхлость, рыхлость в центре и сегрегация стальной трубы ≤2, и не должно быть усадочной полости, подкожных пузырей, белых пятен, отслаивания, расслоения, трещин и других включений. ; Металлографическая структура - отпущенный сорбит + перлит 3 ступени.
1.5 Шероховатость поверхности
Шероховатость поверхности Rа≤12,5 мкм.
1.6 Точность геометрии
Допуски на размеры внутреннего и внешнего диаметров составляют ± 0,15 мм.
2 2/3/4/5 ступенчатая телескопическая цилиндрическая труба Процесс термической обработки с закалкой и отпуском
Для удовлетворения технических требований к телескопическим гидроцилиндрам одинарного или двойного действия, используемых в сложных условиях, чтобы труба имела достаточную прочность, твердость, ударную вязкость, сопротивление давлению и сопротивление усталости, это наиболее идеальный выбор для применения термической обработки с закалкой и отпуском. процесс настройки комплексных механических свойств материала
2.1 Обычный процесс термической обработки закалки и отпуска
Чтобы труба для цилиндрической трубы имела превосходные характеристики, такие как высокая прочность, высокая твердость, хорошая износостойкость, высокая пластичность, высокое сопротивление давлению, небольшая деформация, меньшее обезуглероживание и длительный усталостный ресурс, термообработка трубы осуществляется в соответствии с следующий процесс.
В соответствии с характеристиками материала 27SiMn, процесс термообработки с закалкой и отпуском следующий: нагрев до 910∼920 ℃, выдержка 35 мин, затем водяное охлаждение; затем применяют отпускную термообработку на 510∼520 ℃ в течение 180 мин.
После этой термообработки шероховатость поверхности трубки составляет 12,5 мкм, а толщина обезуглероженного слоя составляет 0,10 мм; металлографическая структура - закаленный сорбит + перлит + полусеточный, полосовой, блочный, игольчатый феррит (рис. 3), 5 классов крупности; выдерживает давление 30 МПа (последние 10 с).
Проанализируйте результаты тестирования и получите:
① После закалки, отпуска и термообработки трубы телескопического гидроцилиндра прочность на растяжение, предел текучести, удлинение, уменьшение площади, энергия удара, чистота поверхности и глубина обезуглероживания соответствуют техническим требованиям гидроцилиндров;
② Трубка телескопического гидроцилиндра сильно деформирована после закалки и отпускной термической обработки, что не соответствует техническим требованиям гидроцилиндра;
③ После того, как труба телескопического гидроцилиндра проходит закалку и отпуск, металлографическая структура трубы представляет собой отпущенный сорбит + перлит + полусетчатый, полосчатый, массивный, игольчатый феррит с зернистостью марки 5, который не достигает уровня ствола гидроцилиндра. Требование навыков.
2.2 Анализ причин плохого воздействия процесса закалки и отпуска.
2.2.1 Геометрическая точность стальной трубы вызывает серьезную деформацию
Когда труба закаливается при высокой температуре, из-за эффекта быстрого охлаждения охлаждающей среды явление теплового расширения и сжатия происходит мгновенно, а остаточное напряжение самой трубы низкое, что приводит к серьезной деформации трубы. с точным допуском после закалки и отпуска. Следовательно, необходимо использовать процесс термообработки для полного устранения напряжений и стабилизации конструкции перед закалкой и отпуском, что может эффективно предотвратить деформацию трубы во время закалки и отпуска.
2.2.2 Металлографическая организация не соответствует требованиям
(1) Температура во время нагрева вышеупомянутого процесса закалки и отпуска не может соответствовать требованиям преобразования металлографической структуры. Слишком низкая температура закалки приведет к неполному растворению феррита и не к полной аустенизации. В этом случае выполняется охлаждение и закалка, так что массивный феррит, выделившийся перед закалкой, постепенно увеличивается с понижением температуры и увеличением времени.
(2) Мартенситное превращение не завершено. Аустенит должен быть охлажден до температуры начала мартенситного превращения Ms со скоростью охлаждения, превышающей критическую скорость охлаждения, прежде чем может произойти мартенситное превращение. Мартенситное превращение отличается от перлитного превращения. Когда аустенит охлаждается до любой температуры ниже точки Ms, его обычно не требуется модифицировать. Преобразование начинается немедленно и продолжается очень быстро, но преобразование быстро останавливается и не может быть завершено. .
Чтобы преобразование продолжилось, необходимо снизить температуру. Когда температура падает до температуры окончания мартенситного превращения Mf, мартенситное превращение больше не может продолжаться. Даже если он охлаждается ниже Mf, степень мартенситного превращения не достигает 100%, но мартенситное превращение прекращается, и возникает явление неполного мартенситного превращения. Следовательно, в этом процессе закалки и отпуска необходимо соответствующим образом увеличивать температуру закалки и время выдержки, чтобы ускорить и обеспечить превращение аустенита. В то же время трубка 27 симн использует охлаждение водяным распылением при охлаждении, чтобы избежать недостатков охлаждения с помощью резервуара для охлаждающей воды (трубка 27 симн входит в резервуар для воды для охлаждения сразу после выхода из печи, и она не может гарантировать Температура мартенситного превращения Ms точка. Превращение тела может продолжаться. Мартенситное превращение может быть выполнено только в условиях непрерывного охлаждения. Когда резервуар для воды охлаждается, трубка непосредственно охлаждается до температуры охлаждающей воды резервуара для воды, которая не может эффективно отражать точку Ms). Поскольку точка Ms этого материала составляет 355 ℃, после распыления воды для охлаждения до температуры точки Ms мартенсит может эффективно и полностью преобразоваться в условиях непрерывного распыления воды, в противном случае произойдет неполное превращение аустенита и организация остаточного аустенита.
(3) Охлаждающая среда не может обеспечить быстрый термодиффузионный охлаждающий эффект трубки во время закалки. Когда водопроводная вода используется непосредственно для охлаждения стальной трубы, скорость охлаждения слишком высока, локальная холодная усадка неравномерна, вещество в конструкции недостаточно диффузно, внутреннее напряжение велико, а труба склонна к растрескиванию и деформация. Чтобы охлаждающая среда для закалки имела характеристики равномерной температуры охлаждения, небольшого перепада температур и высокой скорости охлаждения, общая технология закалки заключается в добавлении соли и других смесей в водопроводную воду, особенно при закалке и охлаждении легированной стали. При закалочном охлаждении используются меры соления, которые могут удовлетворить различные требования к изотермической температуре и скорости охлаждения. Следовательно, необходимо добавить от 5% до 10% технической соли в охлаждающую воду, чтобы добиться эффекта однородной температуры, небольшой разницы температур, высокой скорости охлаждения и однородной внутренней структуры материала.
2.2.3 Влияние скорости нагрева и охлаждения на металлографическую структуру и деформацию трубы
Скорость нагрева и охлаждения очень важна в процессе термообработки. Для больших заготовок, деталей особой формы, труб и т. Д. Существуют конструктивные дефекты, не способствующие термической обработке. Скорости нагрева и охлаждения должны быть ограничены определенным диапазоном, в противном случае это вызовет чрезмерную разницу температур в различных частях заготовки и приведет к ее нагреву. влияют на то, завершится ли процесс аустенитизации.
(1) Ограничьте скорость нагрева. Ограничение скорости нагрева заключается в более равномерном нагреве каждой части трубки. Если скорость нагрева будет слишком высокой, часть структуры не будет аустенитизироваться, и в начале охлаждения будет образовываться троостит, что не только повлияет на равномерность аустенизации, но и вызовет после закалки зерна крупные, даже межкристаллитные. появляются трещины, и стальная труба деформируется. В то же время скорость нагрева влияет на микроструктуру материала. Во время процесса нагрева скорость быстрая, и часть второй фазы не успевает раствориться.
(2) Увеличьте скорость охлаждения. Во время отжига скорость охлаждения должна быть низкой, но во время закалки и охлаждения, исходя из соображений обеспечения микродеформации и отсутствия трещин, чем быстрее, тем лучше. Скорость охлаждения напрямую влияет на структуру, образованную закалкой, и мартенсит закаленной структуры может быть получен только при определенной скорости.
Следовательно, скорость нагрева и охлаждения напрямую влияет на скорость кристаллизации и вероятность деформации стальной трубы. Только точно контролируя скорость нагрева и охлаждения в этом процессе термообработки, можно гарантировать металлургическую структуру металлического материала и избежать деформации трубы.
2.3 Улучшенный процесс термической обработки закалки и отпуска
В соответствии с приведенным выше анализом принят процесс термообработки стальной трубы за трубкой для полного устранения напряжения и стабилизации конструкции; затем применяется процесс закалки и отпуска для стальной трубы.
После указанного выше процесса закалки и отпуска труба испытывается, и ее геометрическая точность размеров, прямолинейность и характеристики очень хорошие; шероховатость поверхности трубки 12,5 мкм, толщина обезуглероживающего слоя 0,15 мм; стальная трубка не имеет остаточной усадки, подкожных пузырей, белых пятен, отслаивания, расслоения, трещин и т. д., центральная пористость и сегрегация находятся на уровне 2, а металлографическая структура - на уровне 3 (феррит из отпущенного сорбита + ) (Рисунок 7); выдерживать давление 35∼38 МПа (длится 10 с).
После того, как труба телескопического гидроцилиндра проходит закалку и отпуск, за исключением изменения прямолинейности, другие комплексные индикаторы полностью соответствуют техническим требованиям трубы гидроцилиндра и достигают ожидаемой цели. Причина изменения прямолинейности стальной трубы заключается в том, что из-за разницы остаточных напряжений в каждой части трубы и во время высокотемпературной закалки на нее влияет быстрое охлаждение охлаждающей среды, вызывая мгновенное термическое воздействие. расширение и сжатие, вызывающее изгиб стальной трубы после закалки и отпуска.
Эффективными мерами по устранению серьезного изгиба трубы после закалки и отпуска являются:
Трубка нуждается в предварительной коррекции. После завершения процесса закалки и отпуска стальная труба будет подвергнута окончательной отделке, чтобы стальная труба полностью соответствовала техническим требованиям телескопического гидроцилиндра.
Вывод
Отрегулированный процесс закалки и отпуска прошел множество повторных практических испытаний, а также проведенных анализов и демонстраций. Он полностью использует легированную сталь, содержащую легирующие элементы, и обладает высокими характеристиками закаливаемости, использует процесс закалки и отпуска для улучшения всесторонних характеристик материала, а также принимает трубу перед закалкой и отпуском. Процесс термообработки для полного устранения напряжения и стабилизации конструкции на первом этапе, а затем применение процесса термообработки с закалкой и отпуском (закалка + отпуск), чтобы отрегулировать комплексные механические свойства материала, чтобы стальная труба имеет высокую прочность, высокую твердость, хорошую износостойкость, высокую пластичность и давление. Комплексные преимущества производительности, такие как большой размер, меньшее обезуглероживание и небольшая деформация, полностью соответствуют техническим требованиям телескопической гидравлики.