鍛造液壓油缸缸筒材質研究

發布時間：2021-09-08 人氣：

現在國內工程機械行業普遍使用的45鋼管由于碳含量高，反映焊接性能的碳當量就比較高，在焊接過程中必須采取預熱、焊后保溫、焊后熱處理等措施，才可以消除焊接缺陷。在實際生產過程中，由于液壓油缸缸筒的結構與加工工藝的限制，很多時候無法滿足這些熱處理要求，于是就不可避免地在液壓油缸缸筒焊接部位產生較多的焊接缺陷。工程機械的很多故障和用戶反饋的質量意見, 都是涉及液壓油缸缸筒的焊接部位。
隨著我國工程機械行業的迅速發展，重型汽車起重機、泵車等工程機械對液壓油缸缸筒材料的強度、韌性和焊接性能方面的要求越來越高。45鋼管是一般結構用鋼，屬于中碳鋼，與35鋼管相比，僅僅是通過增加碳含量來達到提高鋼管強度的目的。可是此種材料由于碳含量增加，焊接性能也就同時降低。而Q345B合金鋼管的屈服強度、斷后伸長率和沖擊吸收功，均與45鋼管接近，完全能夠滿足起重機的使用要求。
因此，可選擇Q345B合金鋼管（簡稱Q345B鋼管)替代傳統的45鋼管生產起重機上的液壓油缸缸筒。取45鋼管法蘭和Q345B鋼管試樣進行對焊，某公司試驗Q345B鋼管的材料成分和力學性能數據均為實際檢驗數值，而45鋼管的數據為GB/T 8162—2008《結構用無縫鋼管》標準的要求值），坡口形式為U型，焊接方法為氣體保護焊，保護氣體成分為80%Ar+20%C0₂, 焊絲選用EK50-6藥芯焊絲，焊絲直徑1.2 mm。焊接后通過對比分析焊縫在45鋼側和Q345B鋼側不同區域的顯微組織形貌，進而比較材料的焊接性能的優劣。

分別采用45鋼管和Q345B鋼管(規格為∅152 mmxl6 mm)用于小批量試制汽車起重機支腿液壓油缸缸筒，其加工工藝流程為：下料—矯直—粗車外圓至∅150 mm—焊接法蘭—刮削內孔—粗車— 精車。法蘭焊接時的焊接方法、焊接參數與加工試樣時相同，法蘭材料均為45鋼管。基于加工工藝要求，內孔刮削后需將法蘭一側的焊縫車削至焊縫中心，使得焊縫中的焊接缺陷暴露出來。通過小批量試生產，統計不同成分的鋼材在焊接過程中產生的焊接缺陷數量,從而分析得出鋼材成分對焊接性能的影響
缸筒材料為45鋼管時，出現焊接氣孔的幾率約為30%，兩種類型的焊接缺陷都會出現；而采用Q345B鋼管焊接時，出現焊接氣孔的幾率不足10%,且未出現連續的鏈狀氣孔。因此，通過小批量生產試制證明，采用Q345B鋼管替代45鋼管后焊縫中的焊接缺陷降低了，有利于提髙汽車起重機液壓油缸的安全可靠性。

  為了驗證兩種材料的液壓油缸缸筒對汽車起重機性能的影響，在試驗場汽車起重機吊重情況下，針對兩種材料的支腿液壓油缸安裝在車左側與車右側分別測量了液壓油缸的變形情況。從測量數據可以看出，45鋼管和Q345B鋼管的缸筒在試車時變形量相當，無明顯變化，變形量均為 0.03-0.08 mm,變形率為0.05%左右，均能夠滿足汽車起重機工況要求。
  Q345B鋼管的屈服強度與45鋼管接近，但是其斷后伸長率和沖擊吸收功這兩項韌性指標優于45鋼管，完全能夠滿足汽車起重機的使用要求，
  Q345B鋼管可以代替傳統的45鋼管，廣泛應用于汽車起重機的變幅液壓油缸、伸臂液壓油缸乃至工程機械其他液壓油缸上。
  在沒有大幅度增加成本的前提下，采用 Q345B鋼管提高了缸筒焊接性能，減小焊接缺陷達到50%以上；提高了缸筒的斷后伸長率，保證了缸筒的韌性，減小了缸筒發生脆性斷裂的危險。
  Q345B鋼管缸筒同時解決了強度性能與焊接性能問題，達到國內***、國際同類材料的***水平，從而克服了我國目前一直使用普通結構鋼管制造工程機械液壓油缸缸筒的不利局面，使我國液壓油缸行業特別是工程機械液壓油缸產品質量整體水平有一個較大的提升。

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