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冷拔钢管工艺的三大优点

液压油缸产品中液压缸筒的制造,冷拔钢管工艺具有一定的发展空间,这是因为采用冷拔钢管工艺至少有以下几个方面的优点。一、材料的机械性能得到了明显的提高。二、简化了工艺过程,节省了加工工时投入和原材料投入。三是提高产品使用寿命和产品的精度和粗糙度。正是因为以上的优点,所以冷拔钢管工艺已被越来越多的厂家采用。

所谓冷拔钢管是指液压油缸中的液压缸筒是由热轧无缝钢管为原料,经过高精度冷拔机模具挤压使之塑性变形的精密管材,这种冷拔钢管不但尺寸精度高达H8—H11,表面粗糙度可达Ra0.4—3.2um,而且机械强度较原材料时机械性能提高20—35%,可直接经过珩磨后制成液压缸体和汽缸缸体,也省去了中间的调质处理,同时还解决了用传统方法无法加工的难题。

这种工艺早在上世纪70年代就在工业发达国家使用,德国在70年代已经研制了500—700吨的冷拔机组,冷拔钢管的内径达500mm的缸体,并批量生产推向市场。

冷拔钢管

我国生产精密冷拔钢管起步较晚,在70年代就已经可以生产内径40mm的精密冷拔钢管,但缸径太小,应用不广泛难以推广,80年代末煤炭部会同合肥钢铁公司参照引进的冷拔机研制了一台150吨的冷拔机,但因拔制力小长度短满足不了市场需求。淮北煤机厂在吸收国内外冷拔技术的基础上,对冷拔机进行了改造。已制造出了JLB等系列冷拔机组,拔制力可达300吨,拔制钢管内径40—200mm长度可达10m,这种设备操作简便、质量稳定,生产工人劳动强度不大。我厂在2008年8月引进了淮北煤机厂制造的JLB300冷拔机组和技术,仅仅几年的时间生产能力不断壮大,现已年拔钢管1500吨,创造产值3000万元,而且尚有很大了潜力。

这种高精度冷拔钢管优点已逐步深入人心主要从以下几个方面论述。

一、在材料的机械性能方面

由于冷拔钢管在拔制过程中晶粒被拉长和破碎,晶格产生了“位移”呈现出强度和硬度增高,晶粒密度变细的效果,而且可通过合理的工艺,可保证冷拔钢管塑性变形保持在一定的范围内,经过冷拔加工的钢管,其综合机械性能都高于热轧状态。如:20钢冷拔缸筒φ83/φ63抗拉强度达623N/mm2,而原热轧管材只是410N/mm2。又如单体液压支柱油缸原用27SiMn钢制造缸筒,通过试验已证实完全可利用35钢冷拔钢管代替,因此可以通过冷拔工艺提高普通钢材的机械性能来代替贵重的合金钢材。

冷拔钢管

二、在工艺过程以及工时投入和材料投入方面。

过去少数液压缸体在设计要求经过热处理提高其性能,如单体液压支柱缸体及立柱管坯热处理调质进行机械加工,机械行业的缸体也有采用45钢经过正火处理再加工的规定,而冷拔钢管由于其机械性能的提高,从而可以简化掉相应的热处理过程。

液压缸体内孔加工是比较费工的工艺过程,过去是采用硬质合金刀具进行高速推镗而成。以镗削φ100mm、1m长的油缸为例,粗、精镗加上调质处理,则共需80分钟,而通过冷拔工艺把φ100mm、8m长的油缸经过两次拔成,拔前车管头和前处理共需60分钟,每米油缸平均仅需工时7分钟,对比之下精密冷拔工艺可缓解镗孔工艺提高效率近10倍。

由于传统的油缸加工方法是深孔镗削工艺使大量钢材变成铁屑,钢材的利用率最多不过50—70%,而精密冷拔工艺为无切削冷变形工艺,除了必要的酸洗除锈,除去氧化皮和部分产品要求留有0.25—0.4mm的珩磨余量外,几乎没有材料的损耗。以单体液压支柱油缸为例,外径φ114mm,内径φ100mm,过去用φ114mmXφ94mm热轧管加工,内径需两次镗削余量6mm,按长度1040mm计,每根投料28.5公斤钢材,材料的利用率仅为70%,而改用精密冷拔管后则需20公斤即可,考虑到冷拔工艺过程,必要的工艺损耗,钢材利用率也可达到95%左右。

大口径冷拔钢管

三、在产品精度、粗糙度等质量方面

从外观看表面粗糙度,传统的镗削加工虽然也能达到要求,但表面多保持着热轧状态的缺陷,而精密冷拔钢管由于拔前内外表面均去除氧化皮,再经过内外模拉拔挤压,不但表面粗糙度好,而且光滑平整、美观,这也是它的一个显著特点。其次是冷拔钢管的几何精度和尺寸精度是通过内外模挤压塑性变形而成的,由于模具本身精度是很高的,所以经过内外模挤压变形的冷拔钢管的精度也是由模具来得到保证的,其原有的几何偏差通过冷拔后被清除。另外精密冷拔管在拔前预处理中经过磷化、皂化处理,目的是满足冷拔钢管工艺的需要,也为提高冷拔钢管的质量提供了保护性能,而且冷拔后的钢管在使用过程中与未拔过的传统工艺加工的产品比较,还具有不易生锈等特点,大大提高了冷拔钢管的产品质量。

综上所述这种高精度冷拔管是采用无切削工艺,较传统的工艺省工省料,具有较好的机械性能和较高的产品精度,用这种工艺生产的产品耐磨、耐用,具备较高的使用寿命,已被煤矿井下支护所采用,并在不断扩展到采油、冶金设备、工程机械、汽车行业。需求量越来越大具有广泛推广的空间。推广使用冷拔钢管工艺制造液压油缸产品、汽缸产品具有非常广泛的发展空间,这也是我们今后产品做大,企业做强的发展方向。

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