Tłoczyska siłowników hydraulicznych: łańcuch obróbki, który decyduje o trwałości siłownika

Tłoczyska ze stali węglowej, stopowej i nierdzewnej do Ø1000 mm i długości do 16 m. Wykończenie Ra ≤ 0,1 µm, chromowanie twarde, szlifowanie i polerowanie we własnym zakładzie. Certyfikat ISO 9001:2015.

Tłoczysko to jedyny element, który decyduje o tym, jak długo przetrwa siłownik hydrauliczny. Zużycie gładzi cylindra, trwałość uszczelnień, przecieki, zachowanie pod obciążeniem bocznym - wszystko to sprowadza się do jednej wielkości: chropowatości powierzchni tłoczyska przesuwającego się w dławicy. Tłoczysko obrobione w klasie IT7, ale wypolerowane tylko do Ra 0,4 µm niszczy uszczelnienia w ciągu kilku miesięcy. Tłoczysko oszlifowane do Ra 0,1 µm z równomierną warstwą chromu 40 µm pracuje dziesięć lat.

W Hydroforce traktujemy wytwarzanie tłoczyska jako jeden ciągły łańcuch operacji. Toczenie, hartowanie indukcyjne, chromowanie twarde, szlifowanie kłowe i polerowanie - każda operacja zależy od tego, co pozostawiła poprzednia. Zerwij łańcuch w jednym ogniwie, a tłoczysko polegnie na stanowisku badawczym. Nasz zespół utrzymuje cały łańcuch w jednym zakładzie, na własnych maszynach i rękami przeszkolonych operatorów - to samo podejście stosujemy do siłowników hydraulicznych na rynek nordycki.

Dlaczego powierzchnia tłoczyska decyduje o trwałości siłownika

Uszczelnienie tłoczyska utrzymuje mikroskopijny film olejowy między tłoczyskiem a krawędzią uszczelniającą. Powierzchnia zbyt chropowata - film pęka, metal styka się z gumą, uszczelnienie się przepala. Powierzchnia zbyt gładka - film w ogóle się nie tworzy, tłoczysko pracuje na sucho, uszczelnienie twardnieje. Okno jest wąskie: zwykle Ra 0,1-0,2 µm z kontrolowaną strukturą wierzchołków Rk.

Samo chromowanie nie trafi w to okno. Chrom odwzorowuje podłoże. To, co toczenie i szlifowanie zostawią pod spodem, chrom pokaże na wierzchu. Dlatego Hydroforce szlifuje tłoczysko po chromowaniu, a nie przed.

Rodziny materiałów, które obrabiamy

Stal dobieramy przed pierwszym wiórem. Wybór określa każdy kolejny parametr - reakcję na hartowanie, przyczepność chromu, dobór ściernicy, oczekiwaną trwałość.

Do zastosowań chlorkowych i offshore przechodzimy z czystego chromu twardego na triplex Ni-Cr lub na podłoże w pełni duplex nierdzewne. Decyzja zapada na etapie założeń konstrukcyjnych, nie w hali.

Łańcuch obróbki

1. Cięcie, prostowanie, nakiełkowanie

Materiał prętowy przychodzi w odcinkach 6-12 m. Tniemy na długość roboczą, następnie prostujemy na prasie, aż bicie całkowite spadnie poniżej 0,3 mm/m. Nakiełki wiercimy według DIN 332 forma B, aby tłoczysko można było mocować w kłach na każdej kolejnej operacji. Tłoczyska, które na tym etapie nie jest proste, nie uratuje już żadna kolejna operacja.

2. Toczenie zgrubne i wykańczające

Toczenie zgrubne na tokarkach DMG MORI (Ø500 × 1000 mm) lub na ciężkich Schiess (do Ø2000 mm × 16 m) doprowadza tłoczysko do wymiaru zbliżonego do gotowego i pozostawia naddatek 0,4-0,6 mm pod chrom i szlifowanie. Toczenie wykańczające daje Ra 1,6 µm. Odsadzenia, podtoczenia pod gwint, ucho i geometrię głowicy wykonujemy tutaj - gdy chrom znajdzie się na powierzchni, toczenie po nim staje się nieopłacalne. Pełny zakres obróbki opisano w naszym przeglądzie możliwości obróbczych.

3. Hartowanie indukcyjne

Hartowaniu podlega tylko powierzchnia robocza - nie końce tłoczyska, nie gwinty - do HRC 55-62 dla gatunków 42CrMo4 i C45E. Prowadzimy induktor wzdłuż tłoczyska z kontrolowanym posuwem, chłodzimy wodą tuż za cewką, a następnie odpuszczamy w 180-220 °C, aby usunąć naprężenia powierzchniowe. Głębokość warstwy zahartowanej wynosi zwykle 1,5-3 mm w zależności od średnicy. Warstwa nosi chrom, miękki rdzeń przejmuje obciążenie boczne i uderzenie.

4. Chromowanie twarde

Chromowanie odbywa się we własnej wannie galwanicznej. Na standardowe tłoczyska nakładamy 25-50 µm chromu twardego, na ciężkie siłowniki górnicze i dźwigowe 60-80 µm. Temperaturę wanny, gęstość prądu i czas dobieramy pod żądaną warstwę. Wygląd określa przy tym samo podłoże. Do siłowników morskich i offshore przechodzimy na triplex: podwarstwa niklu, gęsty chrom, wierzchni chrom mikropęknięty. Zamyka to chlorkom drogę do stali przez naturalną sieć pęknięć w chromie.

Pełny katalog powłok, które oferujemy do siłowników hydraulicznych, jest następujący:

5. Szlifowanie kłowe

Chromowane tłoczyska wracają na szlifierki kłowe na przejście wymiarujące. Szlifujemy średnicę w klasie IT6-IT7, utrzymujemy prostoliniowość w granicach 0,1 mm/m na całej długości, uzyskujemy Ra 0,2 µm. Do tłoczysk o długości do 16 m stawiamy podtrzymki w obliczonym rozstawie, aby usunąć drgania. Właśnie na tym etapie tłoczysko staje się elementem hydraulicznym - przed szlifowaniem to tylko chromowany pręt.

6. Polerowanie i obróbka gładkościowa

Tam, gdzie trwałość uszczelnienia jest krytyczna - wysokocyklowe układy nurnikowe, siłowniki morskie, układy dźwigowe - doprowadzamy powierzchnię do Ra ≤ 0,1 µm kamieniem lub taśmą foliową o kontrolowanym docisku. Celem nie jest najniższy możliwy Ra. Celem jest powierzchnia gładzona plateau, która utrzymuje film olejowy, a jednocześnie zachowuje nośne wierzchołki. Dlatego mierzymy zarówno Ra, jak i Rk.

Kontrola

Z każdym tłoczyskiem wydajemy protokół pomiarowy:

• Prostoliniowość i bicie całkowite na całej długości, na pryzmach lub w kłach
• Średnica w co najmniej pięciu przekrojach, kontrola względem pola IT6 / IT7
• Chropowatość Ra i Rz według ISO 4288, profilometr stykowy
• Mapa twardości HRC po powierzchni roboczej, kalibracja na wzorcach
• Grubość chromu metodą fluorescencji rentgenowskiej lub grubościomierzem magnetycznym, w czterech punktach na obwodzie
• Sonda Renishaw na maszynie do średnicy w trakcie procesu, Zeiss Contura do geometrii, tracker laserowy do długich tłoczysk

Ta sama logika kontroli obowiązuje przy ciężkich siłownikach z kutym tłoczyskiem na 350 bar z mocowaniem widełkowym.

Gdzie pracują te tłoczyska

• Siłowniki teleskopowe do śmieciarek i wozideł górniczych
• Układy nurnikowe do wielopunktowego podnoszenia i synchronizacji platform
• Siłowniki bliźniacze i tandemowe do pras i urządzeń formujących
• Morska technika pokładowa i podwodne siłowniki offshore
• Hydraulika mobilna: ładowarki, dźwigi, technika leśna

Wykaz norm

Potrzebujesz tłoczysk siłowników hydraulicznych według własnego rysunku? Wyślij rysunki lub wymagania techniczne na office@hydroforce.ee - przygotujemy wycenę i ofertę.