Cilindro hidráulico telescópico material 27SiMn tecnologia de processamento de tubo antes da usinagem
Prefácio
O tubo do cilindro é o elemento chave que forma a cavidade interna para conter o fluido. Portanto, o desempenho abrangente do tambor do cilindro, como resistência à pressão, resistência ao desgaste e resistência à fadiga, desempenha um papel fundamental na vida do cilindro hidráulico telescópico.
Geralmente, o tubo do cilindro deve ser capaz de suportar a pressão dentro de 22 MPa (pressão contínua), mesmo até 55 MPa. Portanto, na produção de tubo de cilindro hidráulico telescópico, as condições técnicas dos tubos de aço para os cilindros estão claramente definidas. O tubo para cilindros hidráulicos telescópicos geralmente adota os seguintes processos: processo de recozimento de alívio de tensão, processo de tratamento térmico de normalização, processo de tratamento térmico de têmpera e revenimento, etc. O tubo produzido pelos processos de tratamento térmico acima têm propriedades técnicas diferentes e são adequados para cilindros hidráulicos trabalhando em ambientes diferentes.
1 Condições técnicas do cilindro telescópico do tubo
Ao fazer o material 27SiMn para produzir cilindros hidráulicos, os requisitos técnicos para tubo são os seguintes.
1.1 Composição química: 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 Propriedades mecânicas
Resistência à tração Rm≥ 860 MPa, resistência ao escoamento ReH≥760MPa; taxa de alongamento A5≥12%, taxa de encolhimento Ψ≥40%; energia de impacto AkV2 (20 ℃) ≥39J; dureza 240∼280HBW
1.3 Desempenho do processo
O teste de pressão à temperatura ambiente pode suportar uma pressão de 25 ~ 30MPa (pressão contínua)
1.4 Organização metalográfica
Camada de descarburação ≤0,20mm; em termos de macroestrutura, a folga geral, a folga central e a segregação do tubo de aço são ≤2, e não deve haver nenhuma cavidade de retração, bolhas subcutâneas, manchas brancas, descascamento, delaminação, rachaduras e outras inclusões. ; A estrutura metalográfica é sorbita temperada + perlita, nível 3.
1.5 Rugosidade da superfície
Rugosidade da superfície Rа≤12,5 µm
1.6 Precisão da geometria
As tolerâncias dimensionais dos diâmetros interno e externo são ± 0,15 mm
2/3/4/5 Estágios Tubo de Cilindro Telescópico Processo de tratamento térmico temperado e revenido
Para atender aos requisitos técnicos de cilindros hidráulicos telescópicos de ação simples ou dupla usados em ambientes complexos, para fazer o tubo ter força, dureza, tenacidade, resistência à pressão e resistência à fadiga suficientes, é a escolha mais ideal adotar um tratamento térmico temperado e revenido processo para ajustar as propriedades mecânicas abrangentes do material
2.1 Processo de tratamento térmico de têmpera e revenimento convencional
A fim de fazer o tubo do cilindro ter excelentes características, como alta resistência, alta dureza, boa resistência ao desgaste, forte plasticidade, resistência à alta pressão, pequena deformação, menos descarbonetação e longa vida à fadiga, o tratamento térmico do tubo é implementado de acordo com o processo seguinte.
De acordo com as características do material 27SiMn, o processo específico de têmpera e revenimento é: aquecimento a 910∼920 ℃, mantendo por 35 min e, em seguida, resfriamento de água; então adotando tratamento térmico de têmpera em 510∼520 ℃ por 180min.
Após este tratamento térmico, a rugosidade da superfície do tubo é de 12,5 μm e a espessura da camada descarbonetada é de 0,10 mm; a estrutura metalográfica é sorbita temperada + perlita + semirrede, tira, bloco, ferrita acicular (Figura 3), 5 graus de tamanho de grão; suportar pressão de 30 MPa (últimos 10s).
Analise os resultados do teste e obtenha:
① Depois que o tubo do cilindro hidráulico telescópico é resfriado e temperado e tratado termicamente, a resistência à tração, resistência ao escoamento, alongamento, redução de área, energia de impacto, acabamento de superfície e profundidade de descarbonetação atendem aos requisitos técnicos dos cilindros hidráulicos;
② O tubo do cilindro hidráulico telescópico é severamente deformado após o tratamento térmico de têmpera e revenimento, que não pode atender aos requisitos técnicos do cilindro hidráulico;
③ Depois que o tubo do cilindro hidráulico telescópico passa por tratamento térmico de têmpera e têmpera, a estrutura metalográfica do tubo é sorbita temperada + perlita + semi-reticulada, tira, maciça, ferrita acicular, com um tamanho de grão de grau 5, que não atinge o nível do tambor do cilindro hidráulico. exigência de habilidades.
2.2 Análise das razões para o fraco efeito do processo de tratamento térmico de têmpera e revenimento
2.2.1 A precisão geométrica do tubo de aço produz graves deformações
Quando o tubo é resfriado em alta temperatura, devido ao efeito do resfriamento rápido do meio de resfriamento, o fenômeno de expansão e contração térmica ocorre instantaneamente, e a tensão residual do próprio tubo é fraca, resultando em séria deformação do tubo com tolerância precisa depois de ser temperado e revenido. Portanto, é necessário adotar um processo de tratamento térmico para eliminar completamente as tensões e estabilizar a estrutura antes da têmpera e revenido, o que pode prevenir efetivamente a deformação do tubo durante a têmpera e revenido.
2.2.2 Organização metalográfica não atende aos requisitos
(1) A temperatura durante o aquecimento do processo de têmpera e têmpera acima não pode atender aos requisitos de transformação da estrutura metalográfica. Uma temperatura de têmpera muito baixa fará com que a ferrita não se dissolva completamente e não austenitize totalmente. Neste caso, o resfriamento e a têmpera são realizados, de modo que a ferrita maciça que foi precipitada antes da têmpera aumente gradualmente com a diminuição da temperatura e a extensão do tempo
(2) A transformação da martensita não está completa. A austenita deve ser resfriada até a temperatura inicial de transformação da martensita Ms a uma taxa de resfriamento maior do que a taxa de resfriamento crítica antes que a transformação da martensita possa ocorrer. A transformação da martensita é diferente da transformação da perlita. Quando a austenita é resfriada a qualquer temperatura abaixo do ponto Ms, geralmente não precisa ser inoculada. A transformação começa imediatamente e prossegue muito rapidamente, mas para rapidamente e não pode ser concluída. .
Para que a transformação continue, a temperatura deve ser reduzida. Quando a temperatura cai para a temperatura final da transformação da martensita Mf, a transformação da martensita não pode mais prosseguir. Mesmo se for resfriado abaixo de Mf, a quantidade de transformação de martensita não atingiu 100%, mas a transformação de martensita foi interrompida e há um fenômeno de transformação de martensita incompleta. Portanto, neste processo de têmpera e revenimento, é necessário aumentar apropriadamente a temperatura de têmpera e o tempo de retenção para acelerar e garantir a transformação da austenita. Ao mesmo tempo, o tubo 27 simn adota resfriamento por spray de água durante o resfriamento para evitar as desvantagens do resfriamento com um tanque de água de resfriamento (o tubo 27 simn entra no tanque de água para resfriamento imediatamente após sair do forno, e não pode garantir o Temperatura de transformação da martensita Ponto Ms. A transformação do corpo pode continuar. A transformação da martensita só pode ser realizada sob a condição de resfriamento contínuo. Quando o tanque de água é resfriado, o tubo é resfriado diretamente à temperatura da água de resfriamento do tanque de água, que não pode refletir efetivamente o ponto Ms). Como o ponto Ms deste material é 355 ℃, após pulverizar água para resfriar a esta temperatura do ponto Ms, a martensita pode ser efetivamente e completamente transformada sob a condição de pulverização contínua de água, caso contrário, haverá transformação incompleta da austenita e organização da austenita retida
(3) O meio de resfriamento não pode atingir o efeito de resfriamento de difusão térmica rápida do tubo durante a têmpera. Quando a água da torneira é usada diretamente para resfriar o tubo de aço, a taxa de resfriamento é muito rápida, o encolhimento a frio local é desigual, a substância na estrutura não é difundida o suficiente, o estresse interno é grande e o tubo está sujeito a rachaduras e deformação. A fim de fazer com que o meio de resfriamento de têmpera tenha as características de temperatura de resfriamento uniforme, pequena diferença de temperatura e velocidade de resfriamento rápida, a tecnologia geral de têmpera é adicionar sal e outras misturas na água da torneira, especialmente na têmpera e resfriamento de ligas de aço. O resfriamento de têmpera adota medidas de salga, que podem satisfazer diferentes requisitos de temperatura isotérmica e taxa de resfriamento. Portanto, é necessário adicionar 5% a 10% de sal industrial à água de resfriamento para obter os efeitos de temperatura uniforme, pequena diferença de temperatura, velocidade de resfriamento rápida e estrutura interna uniforme do material.
2.2.3 A influência da taxa de aquecimento e resfriamento na estrutura metalográfica e deformação do tubo
A taxa de aquecimento e resfriamento é muito crítica no processo de tratamento térmico. Para peças grandes, peças com formas especiais, tubos, etc., existem defeitos de design que não conduzem ao tratamento térmico. As velocidades de aquecimento e resfriamento precisam ser limitadas a uma determinada faixa, caso contrário, isso causará diferenças de temperatura excessivas em várias partes da peça de trabalho e fará com que a peça de trabalho aqueça. Danos por tensão-deformação, tensão térmica e deformação, e ao mesmo tempo pode afetar se o processo de austenitização está completo.
(1) Limite a taxa de aquecimento. Limitar a taxa de aquecimento é aquecer cada parte do tubo de maneira mais uniforme. Se a taxa de aquecimento for muito rápida, parte da estrutura não será austenitizada, e a troostita será formada no início do resfriamento, o que não só afetará a uniformidade da austenitização, mas também fará com que após a têmpera. Os grãos são grossos, mesmo intergranulares aparecem rachaduras e o tubo de aço fica deformado. Ao mesmo tempo, a velocidade de aquecimento afeta a microestrutura do material. Durante o processo de aquecimento, a velocidade é rápida e parte da segunda fase não tem tempo para se dissolver.
(2) Aumente a taxa de resfriamento. Durante o recozimento, a taxa de resfriamento deve ser lenta, mas durante a têmpera e resfriamento, sob a premissa de garantir micro deformação e nenhuma rachadura, quanto mais rápido melhor. A taxa de resfriamento afeta diretamente a estrutura formada pela têmpera, e a martensita da estrutura temperada só pode ser obtida a uma determinada velocidade.
Portanto, a taxa de aquecimento e resfriamento afeta diretamente a taxa de cristalização e a probabilidade de deformação do tubo de aço. Somente controlando com precisão a taxa de aquecimento e resfriamento neste processo de tratamento térmico, a estrutura metalúrgica do material metálico pode ser garantida e a deformação do tubo pode ser evitada.
2.3 Processo de tratamento térmico de têmpera e revenimento aprimorado
De acordo com a análise acima, é adotado o processo de tratamento térmico do tubo de aço para tubo para eliminar completamente as tensões e estabilizar a estrutura; então, o processo de têmpera e revenimento para o tubo de aço é adotado.
Após o processo de tratamento térmico de têmpera e revenimento acima, o tubo é testado e sua precisão dimensional geométrica, retidão e desempenho são muito bons; a rugosidade da superfície do tubo é 12,5 μm, a espessura da camada de descarbonetação é 0,15 mm; o tubo de aço não tem retração residual, bolhas subcutâneas, manchas brancas, descamação, delaminação, rachaduras, etc., porosidade central e segregação estão todas no nível 2, e a estrutura metalográfica está no nível 3 (sorbita temperada + ferrita ) (Figura 7); suportar a pressão 35∼38MPa (dura 10s).
Depois que o tubo do cilindro hidráulico telescópico passa por tratamento térmico de têmpera e revenimento, exceto para a mudança na retilinidade, os outros indicadores abrangentes atendem totalmente aos requisitos técnicos do tubo do cilindro hidráulico e atingem a finalidade esperada. A razão para a mudança na retilinidade do tubo de aço é que, devido à diferença na tensão residual em cada parte do tubo, e durante a têmpera em alta temperatura, ela é afetada pelo rápido resfriamento do meio de resfriamento, causando térmica instantânea expansão e contração, fazendo com que o tubo de aço dobre após têmpera e revenido.
As medidas eficazes para resolver o dobramento grave do tubo após a têmpera e revenimento são:
O tubo precisa passar por uma pré-correção preliminar. Após o processo de têmpera e têmpera, o tubo de aço será submetido ao acabamento final para que o tubo de aço possa atender plenamente aos requisitos técnicos do cilindro hidráulico telescópico.
Conclusão
O processo de têmpera e revenimento ajustado passou em muitos testes práticos repetidos e conduziu análises e demonstrações. Ele faz uso total da liga de aço contendo elementos de liga e tem fortes características de temperabilidade, adota o processo de têmpera e têmpera para melhorar o desempenho abrangente do material e adota o tubo antes da têmpera e têmpera. O processo de tratamento térmico para eliminar completamente o estresse e estabilizar a estrutura no primeiro estágio, e então adotar o processo de tratamento térmico de têmpera e revenimento (têmpera +) para ajustar as propriedades mecânicas abrangentes do material, de modo que o tubo de aço tem alta resistência, alta dureza, boa resistência ao desgaste, forte plasticidade e pressão Vantagens de desempenho abrangentes, como tamanho grande, menos descarburação e leve deformação, atendem plenamente aos requisitos técnicos da hidra telescópica