Matériau du vérin hydraulique télescopique Technologie de traitement des tubes 27SiMn avant l'usinage
Préface
Le tube cylindrique est l'élément clé qui forme la cavité interne pour contenir le fluide. Par conséquent, les performances complètes du barillet du vérin, telles que la résistance à la pression, la résistance à l'usure et la résistance à la fatigue, jouent un rôle clé dans la durée de vie du vérin hydraulique télescopique.
En général, le tube de cylindre doit être capable de résister à la pression dans les 22MPa (pression continue), même jusqu'à 55MPa. Par conséquent, dans la production de tube de vérin hydraulique télescopique, les conditions techniques des tubes en acier pour les fûts de vérin sont clairement définies. Le tube pour vérins hydrauliques télescopiques adopte généralement les processus suivants: processus de recuit de détente, processus de traitement thermique de normalisation, processus de traitement thermique de trempe et de revenu, etc. Le tube produit par les processus de traitement thermique ci-dessus a des propriétés techniques différentes et convient aux vérins hydrauliques travaillant dans différents environnements.
1 Conditions techniques du vérin télescopique tubulaire
Lors de la fabrication du matériau 27SiMn sur des vérins hydrauliques, les exigences techniques pour le tube sont les suivantes.
1.1 Composition chimique: 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 Propriétés mécaniques
Résistance à la traction Rm ≥ 860 MPa, limite d'élasticité ReH ≥ 760MPa; taux d'allongement A5≥12%, taux de rétrécissement Ψ≥40%; énergie d'impact AkV2 (20 ℃) ≥39J; dureté 240∼280HBW
1.3 Performance des processus
Le test de pression à température ambiante peut résister à une pression de 25 ~ 30 MPa (pression continue)
1.4 Organisation métallographique
Couche de décarburation ≤ 0,20 mm; en termes de macrostructure, le relâchement général, le relâchement central et la ségrégation du tuyau en acier sont ≤2, et il ne devrait y avoir aucune cavité de retrait, bulles sous-cutanées, taches blanches, pelage, délaminage, fissures et autres inclusions. ; La structure métallographique est de la sorbite trempée + perlite, niveau 3.
1.5 Rugosité de surface
Rugosité de surface R ≤ 12,5 µm
1.6 Précision de la géométrie
Les tolérances dimensionnelles des diamètres intérieur et extérieur sont toutes deux de ± 0,15 mm
Processus de traitement thermique trempé et revenu du tube télescopique de cylindre de 2 étapes 2/3/4/5
Pour répondre aux exigences techniques des vérins hydrauliques télescopiques à simple ou double effet utilisés dans des environnements complexes, pour donner au tube une résistance, une dureté, une ténacité, une résistance à la pression et une résistance à la fatigue suffisantes, c'est le choix le plus idéal pour adopter un traitement thermique trempé et revenu. processus pour ajuster les propriétés mécaniques complètes du matériau
2.1 Processus conventionnel de traitement thermique de trempe et de revenu
Afin de faire en sorte que le tube pour tube cylindrique ait d'excellentes caractéristiques telles qu'une résistance élevée, une dureté élevée, une bonne résistance à l'usure, une forte plasticité, une résistance à haute pression, une petite déformation, moins de décarburation et une longue durée de vie à la fatigue, le traitement thermique du tube est mis en œuvre selon le processus suivant.
Selon les caractéristiques du matériau 27SiMn, le procédé spécifique de traitement thermique de trempe et revenu est: chauffage à 910∼920 ℃, maintien pendant 35 min puis refroidissement à l'eau; puis adoptant un traitement thermique de revenu à 510∼520 ℃ pendant 180min.
Après ce traitement thermique, la rugosité de surface du tube est de 12,5 µm et l'épaisseur de la couche décarburée est de 0,10 mm; la structure métallographique est en sorbite trempée + perlite + semi-réseau, bande, bloc, ferrite aciculaire (figure 3), 5 grades de granulométrie; résister à une pression de 30 MPa (10 dernières secondes).
Analysez les résultats des tests et obtenez:
① Une fois que le tube de vérin hydraulique télescopique est trempé, revenu et traité thermiquement, la résistance à la traction, la limite d'élasticité, l'allongement, la réduction de la surface, l'énergie d'impact, la finition de surface et la profondeur de décarburation répondent tous aux exigences techniques des vérins hydrauliques;
② Le tube de vérin hydraulique télescopique est sévèrement déformé après trempe et traitement thermique de revenu, ce qui ne peut pas répondre aux exigences techniques du vérin hydraulique;
③ Une fois que le tube de vérin hydraulique télescopique a subi un traitement thermique de trempe et de revenu, la structure métallographique du tube est en sorbite trempée + perlite + semi-réticulée, en bande, en ferrite aciculaire massive, avec une granulométrie de grade. 5, qui n'atteint pas le niveau du barillet du vérin hydraulique. exigence de compétences.
2.2 Analyse des raisons du mauvais effet du processus de traitement thermique de trempe et de revenu
2.2.1 La précision géométrique du tube en acier produit de sérieuses déformations
Lorsque le tube est trempé à haute température, en raison de l'effet du refroidissement rapide du milieu de refroidissement, le phénomène de dilatation et de contraction thermique se produit instantanément et la contrainte résiduelle du tube lui-même est faible, entraînant une déformation importante du tube. avec une tolérance précise après avoir été trempé et revenu. Par conséquent, il est nécessaire d'adopter un processus de traitement thermique pour éliminer complètement les contraintes et stabiliser la structure avant la trempe et le revenu, ce qui peut empêcher efficacement la déformation du tube pendant la trempe et le revenu.
2.2.2 L'organisation métallographique ne répond pas aux exigences
(1) La température pendant le chauffage du processus de trempe et de revenu ci-dessus ne peut pas répondre aux exigences de la transformation de la structure métallographique. Une température de trempe trop basse fera en sorte que la ferrite ne se dissout pas complètement et ne s'est pas complètement austénitisée. Dans ce cas, un refroidissement et une trempe sont effectués, de sorte que la ferrite massive qui a été précipitée avant la trempe augmente progressivement avec la diminution de la température et l'allongement du temps
(2) La transformation martensitique n'est pas complète. L'austénite doit être refroidie à la température de début de transformation de martensite Ms à une vitesse de refroidissement supérieure à la vitesse de refroidissement critique avant que la transformation de martensite puisse se produire. La transformation de la martensite est différente de la transformation de la perlite. Lorsque l'austénite est refroidie à n'importe quelle température inférieure au point Ms, elle n'a généralement pas besoin d'être inoculée. La transformation démarre immédiatement et se déroule très rapidement, mais la transformation s'arrête rapidement et ne peut pas être terminée. .
Pour que la transformation se poursuive, la température doit être abaissée. Lorsque la température tombe à la température de fin de transformation de martensite Mf, la transformation de martensite ne peut plus avoir lieu. Même s'il est refroidi en dessous de Mf, la quantité de transformation martensitique n'a pas atteint 100%, mais la transformation martensite s'est arrêtée et il y a un phénomène de transformation martensite incomplet. Par conséquent, dans ce processus de trempe et de revenu, il est nécessaire d'augmenter de manière appropriée la température de trempe et le temps de maintien pour accélérer et assurer la transformation de l'austénite. Dans le même temps, le tube 27 simn adopte un refroidissement par pulvérisation d'eau lors du refroidissement pour éviter les inconvénients du refroidissement avec un réservoir d'eau de refroidissement (le tube 27 simn pénètre dans le réservoir d'eau pour se refroidir immédiatement après être sorti du four, et il ne peut garantir le température de transformation de la martensite Point Ms. La transformation du corps peut se poursuivre. La transformation de la martensite ne peut être effectuée que dans des conditions de refroidissement continu. Lorsque le réservoir d'eau est refroidi, le tube est directement refroidi à la température de l'eau de refroidissement du réservoir d'eau, qui ne peut pas refléter efficacement le point Ms). Parce que le point Ms de ce matériau est de 355 ℃, après avoir pulvérisé de l'eau pour refroidir à cette température de point Ms, la martensite peut être efficacement et complètement transformée dans des conditions de pulvérisation d'eau continue, sinon il y aura une transformation incomplète de l'austénite et une organisation austénitique conservée
(3) Le milieu de refroidissement ne peut pas obtenir l'effet de refroidissement par diffusion thermique rapide du tube pendant la trempe. Lorsque l'eau du robinet est directement utilisée pour refroidir le tuyau en acier, la vitesse de refroidissement est trop rapide, le retrait à froid local est irrégulier, la substance dans la structure n'est pas suffisamment diffusée, la contrainte interne est importante et le tuyau est sujet à la fissuration et déformation. Afin de donner au milieu de refroidissement de trempe les caractéristiques d'une température de refroidissement uniforme, d'une faible différence de température et d'une vitesse de refroidissement rapide, la technologie de trempe générale consiste à ajouter du sel et d'autres mélanges dans l'eau du robinet, en particulier dans la trempe et le refroidissement de l'acier allié. Le refroidissement de trempe adopte des mesures de salage, qui peuvent satisfaire différentes exigences de température isotherme et de vitesse de refroidissement. Par conséquent, il est nécessaire d'ajouter 5% à 10% de sel industriel à l'eau de refroidissement pour obtenir les effets d'une température uniforme, d'une faible différence de température, d'une vitesse de refroidissement rapide et d'une structure interne uniforme du matériau.
2.2.3 L'influence de la vitesse de chauffage et de refroidissement sur la structure métallographique et la déformation du tube
La vitesse de chauffage et de refroidissement est très critique dans le processus de traitement thermique. Pour les grandes pièces, les pièces de forme spéciale, les tuyaux, etc., il existe des défauts de conception qui ne sont pas propices au traitement thermique. Les vitesses de chauffage et de refroidissement doivent être limitées à une certaine plage, sinon cela entraînera des différences de température excessives dans diverses parties de la pièce à usiner et entraînera un échauffement de la pièce à usiner, des dommages dus à la déformation, des contraintes thermiques et une déformation, et en même temps peut déterminer si le processus d'austénitisation est terminé.
(1) Limitez la vitesse de chauffage. Limiter la vitesse de chauffage consiste à chauffer chaque partie du tube de manière plus uniforme. Si la vitesse de chauffage est trop rapide, une partie de la structure ne sera pas austénitisée et de la troostite se formera au début du refroidissement, ce qui affectera non seulement l'uniformité de l'austénitisation, mais provoquera également après la trempe Les grains sont grossiers, voire intergranulaires des fissures apparaissent et le tuyau en acier se déforme. Dans le même temps, la vitesse de chauffage affecte la microstructure du matériau. Pendant le processus de chauffage, la vitesse est rapide et une partie de la deuxième phase n'a pas le temps de se dissoudre.
(2) Augmentez la vitesse de refroidissement. Pendant le recuit, la vitesse de refroidissement doit être lente, mais pendant la trempe et le refroidissement, dans le but d'assurer une microdéformation et aucune fissure, plus vite sera le mieux. La vitesse de refroidissement affecte directement la structure formée par trempe, et la martensite de structure trempée ne peut être obtenue qu'à une certaine vitesse.
Par conséquent, la vitesse de chauffage et de refroidissement affecte directement la vitesse de cristallisation et la probabilité de déformation du tuyau en acier. Ce n'est qu'en contrôlant avec précision la vitesse de chauffage et de refroidissement dans ce processus de traitement thermique que la structure métallurgique du matériau métallique peut être garantie et la déformation du tube peut être évitée.
2.3 Processus de traitement thermique de trempe et de revenu amélioré
Selon l'analyse ci-dessus, le processus de traitement thermique du tuyau en acier pour tube afin d'éliminer complètement la contrainte et de stabiliser la structure est adopté; puis le processus de trempe et de revenu pour le tuyau d'acier est adopté.
Après le processus de traitement thermique de trempe et de revenu ci-dessus, le tube est testé et sa précision dimensionnelle géométrique, sa rectitude et ses performances sont très bonnes; la rugosité de surface du tube est de 12,5 μm, l'épaisseur de la couche de décarburation est de 0,15 mm; le tube en acier n'a pas de retrait résiduel, bulles sous-cutanées, taches blanches, pelage, délaminage, fissures, etc., la porosité centrale et la ségrégation sont toutes au niveau 2, et la structure métallographique est au niveau 3 (sorbite trempée + ferrite ) (Figure 7); résister à la pression 35∼38MPa (dure 10 s).
Une fois que le tube de vérin hydraulique télescopique a subi un traitement thermique de trempe et de revenu, à l'exception du changement de rectitude, les autres indicateurs complets répondent pleinement aux exigences techniques du tube de vérin hydraulique et atteignent l'objectif attendu. La raison de la modification de la rectitude du tube en acier est qu'en raison de la différence de contrainte résiduelle dans chaque partie du tube, et pendant la trempe à haute température, elle est affectée par le refroidissement rapide du milieu de refroidissement, provoquant instantanément thermique expansion et contraction, provoquant la flexion du tube en acier après trempe et revenu.
Les mesures efficaces pour résoudre la flexion grave du tube après trempe et revenu sont:
Le tube doit subir une pré-correction préliminaire. Une fois le processus de trempe et de revenu terminé, le tuyau en acier sera soumis à une finition finale afin que le tuyau en acier puisse répondre pleinement aux exigences techniques du vérin hydraulique télescopique.
Conclusion
Le processus de trempe et de revenu ajusté a passé de nombreux tests pratiques répétés et a effectué des analyses et des démonstrations. Il utilise pleinement l'acier allié contenant des éléments d'alliage et présente de fortes caractéristiques de trempabilité, adopte le processus de trempe et de revenu pour améliorer les performances globales du matériau et adopte le tube avant la trempe et le revenu. Le processus de traitement thermique pour éliminer complètement la contrainte et stabiliser la structure dans la première étape, puis adopter le processus de traitement thermique de trempe et de revenu (trempe + revenu) pour ajuster les propriétés mécaniques complètes du matériau, de sorte que le le tuyau en acier a une résistance élevée, une dureté élevée, une bonne résistance à l'usure, une forte plasticité et une pression.Avantages de performance complets tels que la grande taille, moins de décarburation et une légère déformation, répondent pleinement aux exigences techniques de l'hydre télescopique