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液 压 气 动 与 密 封 ， 2 0 1 2年 第 8期 如何提高液压缸筒用无缝钢管材料利用率 韩 波 江苏华程工业制管股份有限公司 ， 江苏 张家港2 1 5 6 1 1 摘要 液压缸筒用高精度无缝钢管 只有 内径几何尺寸精度 达到 H 9 ～ H1 0 ， 内表面粗糙度 R a O ． 8 1x m， 才能满足在制作液压 缸筒时高 精度无缝 钢管 经过 珩磨后 内孔尺 寸精 度达 到 H 7 ～ H8 ， 内表面粗糙度 R 。 ≤0 ． 2 1 x m ， 否则 ， 需 要预留大量的珩磨及车削加工余量 。即便如 此 ． 高精度无缝钢管 的材料利用率依 然比较低下 ， 不仅需要对高精度无缝钢管内孔 进行 1 5 mm的珩磨 ， 而且需要对外 圆进行 O ． 5 1 m m 的车加工 。 改变传统 的高精度无缝 钢管冷拔生产工艺 ，在生产液压缸筒用高精度无缝钢管初期 ，对钢管 的内表 面进行微量珩磨和外表 面抛 光 ， 再进行制头 、 润滑处理 、 冷拔 、 矫直 、 剪切和检验 ， 那么 ， 得到的高精度无缝钢管几何尺寸精度高 、 内外表面好 。 这样一来 ， 制作液压缸 筒时 。 可减小 内孔珩磨量至 0 ． 5 ～ 2 m m， 并且 高精度无缝 钢管外 表面直接作为液压缸筒的外表面使用 ， 有效 的提高液压缸 筒用高精度无 缝钢管的材料利用率 、 生产效率 ， 尤其是产 品质量能够得到进一 步提高 。 关键词 液压缸筒 ； 高精度 ； 无缝钢管 ； 冷拔 ； 粗糙度 ； 珩磨 ； 利用率 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 2 0 8 0 0 0 6 0 2 Ho w t o I mp r o v e t he U t i h z a do n R a t i o o f Hy d r a u l i c Cy l i n d e r Us e d S e a ml e s s S t e e l Tu b e s HAN Bo J i a n g s u H u a c h e n g I n d u s t r y P i p e Ma k i n g C o r p o r a t i o n ，Z h a n g j i a g a n g 2 1 5 6 1 1 ， C h i n a Ab s t r a c t On l y wh e n t h e i n s i d e d i a me t e r p r e c i s i o n o f h y d r a u l i c c y l i n d e r u s e d h i g h p r e c i s i o n s e a ml e s s s t e e l t u b e s r e a c h e s t o H9- H1 0 a n d i n s i d e s u r f a c e r o u g h n e s s Ra≤O ． 8 1x m c a n t h e p r e c i s i o n o f h y d r a u l i c t u b e s r e a c h e s t o H7- H8 a n d i n s i d e s u rfa c e r o u g h n e s s Ra≤O ． 2 l x m a f t e r t h e t u b e s a r e h o n e d ， o r e l s e ， w h i c h wi l l c a l l s f o r t o o mu c h h o n e a n d ma c h i n e a l l o w a n c e ． A n d e v e n S O ， t h e u t i l i z a t i o n r a t i o o f h i g h p r e c i s i o n s t e e l s e a ml e s s t u b e s r e ma i n s v e r y l o w， b e c a u s e n o t o n l y the i n s i d e d i a me t e r o f p r e c i s i o n t u b e s n e e d s t o b e h o n e d 1 - 5 mm， b u t als o wi t h t h e o u t s i d e d i a me t e r to b e ma c h i n e d 0 ． 5 mm一 1 mm． C h a n g e t h e t r a d i t i o n a l c o l d d r a wn ma n u f a c t u ri n g t e c h n i c s o f h i g h p r e c i s i o n s e a ml e s s s t e e l t u b e s ． At t h e b e g i n n i n g o f t h e p r e c i s i o n t u b e p r o d u c t i o n ， s l i g h t l y h o n e a n d p o l i s h t h e i n s i d e a n d o u t s i d e s u rf a c e o f t h e t u b e s a n d the n s t a r t t h e h a mme r i n g ， l u b ri c a t i n g ， c o l d d r a wi n g ， s t r a i t e n i n g ， c u t t i n g a n d i n s p e c t i o n ． S o t h e p r e c i s i o n a n d s u rfa c e wi l l b e i mp rov e d a n d t h e i n s i d e d i a me t e r h o n e all o wa n c e wi l l b e r e d u c e d b y 0 ． 5 mm- 2 mm．S u c h o u t s u r f a c e o f h i【 g h p r e c i s i o n t u b e s c a n u s e d d i r e c t l y f o r h y d r a u l i c c y l i n d e r t u b e s w h i c h c a n e ff e c t i v e l y r a i s e t h e ma t e ri a l u t i l i z a t i o n r a t i o a n d ma n u f a c t u ri n g e ff i c i e n c y a n d e s p e c i a l l y ，i mp r o v e t h e p r o d u c t s q u a l i t y ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c c y l i n d e r ； h i g h p r e c i s i o n； s e a ml e s s s t e e l t u b e s ； c o l d d r a wn； r o u g h n e s s ； h o n e d； u t i l i z a t i o n r a t i o O 前言 液压缸筒经过国内各生产厂家多年的生产研究 ， 已经在我 国液压行业发挥 出越来越大的作用。然而， 由 于制造液压缸筒所需高精度无缝钢管对表面 尤其是 内表面 质量要求较高 ， 而冷拔高精度无缝钢管无法完 全满足其要求 ，在制造液压缸筒时只能将钢管 内壁珩 磨和外圆车削加工后才能满足液压缸筒的使用要求 ， 因此 ．高精度无缝钢管冷拔时需要预留大量的内表面 收稿 日期 2 0 1 2 0 2 0 1 作者简介 韩波 1 9 7 5 一 ， 男 ， 湖北十堰人 ， 工程师 ， 本科 ， 研 究方 向为金属 材料延压加工技术 。 6 珩磨及外表面车削加工量 ， 余量的大小对材料利用率 、 珩磨效率以及生产成本等起到决定性作用。 1 影 响珩磨 的因素及缺陷分析 影 响珩磨成功与否的主要因素除珩磨设备 自身精 度外 ， 高精度无缝钢管内表 面本身质量 例如 粗糙 度 及缺陷等 乃是关键所在。通常情况下 ， 只有当高精度 无缝钢管内径几何尺寸精度达到 H9 ～ H1 0 ， 内表面粗糙 度 R a O ． 8 m，才能保证珩磨后管件 的内孔几何尺寸 精度达到 H 7 ～ H8 ， 内表面粗糙度 R a O ． 2 m。 虽然高精 度无缝钢管的内径几何尺寸精度控制相对 比较容易 。 但是 由于受到热轧工艺及雏形管料 的影响。控制 内表 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ N o ． 8 ． 2 0 1 2 面粗糙度尤其是 内表面缺陷却十分艰难 ，内表 面粗糙 度及缺陷不达标 ， 往往造成管件经过珩磨后不合格 ， 不 能应用于液压缸筒， 因此 ， 生产高精度无缝钢管时 内孔 需要预留 1 5 mm的珩磨量。 高精度无缝钢管外圆几何尺寸精度及表面粗糙度 要求远没有 内径要求的条件苛刻 ，主要是因为在制作 液压缸筒时管件外表面需经过车削加工后作为液压缸 筒 的外表面来衡量 ， 虽然车削加工量相对较少 ， 生产高 精 度无缝钢管 时外 圆需只需 预留 0 ． 5 ～ 1 mm的车加工 量 ， 但是在材料 的利用率 中还是 占据一定的比例。 当前 ，液压缸筒用高精度无缝钢管的冷拔制造 工 艺相对简化 ，如何改变传统制造工艺进一步提高液压 缸筒用高精度无缝钢管的几何尺寸精度和内外表面质 量 ，从而提高液压缸筒 用高精度无缝钢管材料利用率 是探索的主要方向。当前液压缸筒用高精度无缝钢管 的制造工艺包括 对 圆钢管进行制头 、 润滑处理 、 冷拔 和矫直 ， 然后进行剪切和检验 。正如前面所述 ， 由于受 到热轧工艺及雏形管料的影响 ，管件 内外表面的缺陷 诸如麻点 、凹坑等瑕疵 ，均未得到有效清除而继续存 在 ． 采用该制造工艺得到的高精度无缝钢管 ， 其 内外表 面存在多种缺陷 ， 同时 ， 不圆整现象普遍存在 。根据江 苏华程工业制管股份有 限公司长期 以来对液压缸筒用 高精度无缝钢管经珩磨后缺陷的跟踪分析 ，在通常情 况下 ， 以下 3种缺陷所占的比例最多 ， 如表 1 所示 。 表 1 珩磨后缺 陷 可以看出 ，液压缸筒用高精度无缝钢管经过珩磨 后 ， 主要缺陷是凹坑 、 麻点 ， 占据总缺陷比例高达 8 7 ％， 其次是划伤与不圆整 ， 仅 占据总缺陷 比例 1 1 ％， 由于划 伤与不圆整可以通过优化调整冷拔或热轧加工工艺容 易控制和改善 ． 而凹坑 、 麻点缺陷则受到热轧工艺的限 制无法避免 ， 并且无法在冷拔时消除 ， 使得高精度无缝 钢管在制作液压缸筒时必须预留较大的珩磨及车削加 工余量。不仅降低了液压缸筒用高精度无缝钢管的材 料利用率 ， 而且还增加了液压缸筒 的生产制作成本 ， 降 低 了液压缸筒生产效率 。因此 ， 凹坑 、 麻点是影响高精 度无缝钢管制作液压缸筒 的致命缺陷。 2 改进缺陷的方法 改进液压缸筒用高精度无缝钢管冷拔制造工艺 的 关键 目的是消除由原材料带来的不足缺陷， 使管件经过 冷拔后 内外表面粗糙度和几何尺寸精度更具有优 良性 ， 以降低制作液压缸筒时的珩磨量和车削加工量。 为了使 高精度无缝钢管满足上述条件 ， 先将雏形圆钢管内表面 采取珩磨和外表面采取抛光措施 ， 从源头上消除钢管 自 身的缺陷 ， 诸如凹坑 、 麻点 、 不 圆等 ， 然后再进行后续 的 冷拔生产工序。该措施不仅可以减少冷拔道次 ， 而且可 以提高高精度无缝钢管内外表面质量及几何尺寸精度 ， 在后续的液压缸筒加工制作过程中 ， 内孑 L 珩磨量降至最 低 ，仅仅只需 0 ． 5 ～ 2 m m 的内孔珩磨量即可满足珩磨需 求 ， 并且高精度无缝钢管外表面经过抛光后冷拔 ． 其外 表面粗糙度十分优 良， 不再需要采取外圆车削加工的繁 杂工序 ， 而是直接作为液压缸筒的外表面使用。 以下为原生产方法和改进生产方法后的产 品效果 对比图 ， 如 图 1 所示。 圈豳 a 腺 生 严 方 法 严 品 b 改 进 生 产 方 法 后 产 品 图1产 品 效 果 对 比 图 3 结束语 通过上述液压缸筒用高精度无缝钢管冷拔生产工 艺的改进 ，采取先进行内表 面珩磨 和外表面抛光 的措 施后 ， 在制作液压缸筒 时， 由于高精度无缝钢管的内表 面粗糙度优 良， 基本不存在诸如麻点 、 凹坑等先天性缺 陷， 并且 内孑 L 的几何尺寸精度得到进一 步提高 ， 不圆度 基本消除 ， 因此在制作液压缸筒时珩磨量大幅降低 ， 尤 其是高精度无缝钢管外表面直接应用于液压缸筒 的外 表面 ， 无需经过外圆车削加工 。 两者 的结合 ， 有效降低珩磨量 ， 提高了珩磨效率和 高精度无缝钢管金属材料利用率 ，并且大大降低 了液 压缸筒制造成本 ， 提高了液压缸筒 的生产效率。 参考 文 献 【 1 】 [ 苏1 r ． Ⅱ ． 古 恩著． 金属 压力 加工理 论基 础【 M 1 ． 赵志业 ， 王 国栋 译。 北京 冶金工业 出版社 ． 1 9 8 9 ． 『 2 1 温景林． 金属挤压与拉拔工艺学IMI ． 沈阳 东北大学出版社 ， 1 9 9 6 ． [ 3 ] 臧 克江． 液压缸[ M ] ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 1 0 ． [ 4 ] 压力容器实用技术丛书 编写委员会主编． 压力容器 实用 技 术丛书 压力容器制造和修理[ M ] ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 4 ． 『 5 ] 刘谋渊． 金属压力加工工艺学[ M 】 ． 北京 冶金工业出版社 ， 2 0 0 8 ． 【 6 】 肖景 容， 李 尚建． 塑性成形模 拟理论【 M 】 ． 武汉 华 中理工大 学 出版社 ． 1 9 9 4 ． [ 7 ] 谢水生， 李雷． 金属塑性成型的有 限元模拟 计算及应用【 M ] ． 北 京 科学 出版社 ， 2 0 0 8 ． 【 8 ] 忻尚烈 ， 钟光赤． 冷拔钢管生产I M ] ． 北京 冶金工业出版社， 1 9 6 0 ． 7