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2023-06-15
参照欧洲标准EN 10305-1:2002《精密用途钢管交货技术条件第一部分:冷拔无缝钢管》制定的GB/T 3639-2009《冷拔或冷轧精密无缝钢管》,仅仅适用于普通机械结构或者液压系统设备油管使用,类似于美国材料与实验协会标准ASTMA822-2004《液压系统设备冷拉碳素钢无缝钢管》,不适用于制造油缸时候直接采用。
比较下表三种国外油缸用精密钢管产品,有以下一些特点,值得我国同行借鉴。
1.1 国外普遍使用低碳当量材料
目前,国内工程机械行业液压缸缸筒常用材料主要有20号、35号、45号、27SiMn、25Mn等钢,这些材料或者是通过提高含碳量,达到提高材料强度性能的目的,譬如20号、35号、45号钢;或者是通过加入一些Mn、Si等合金元素提高钢材的性能,譬如27SiMn、25Mn。这些材料虽然强度指标提高了,满足了机械设计的强度要求,可是,由于增加了钢材中的C、Mn、Si含量,必然会增大材料的碳当量值,从而影响焊接性能。在油缸加工过程中,复杂断面与连接尺寸处都不可避免地需要进行焊接,而且,油缸外表面经常会连接较多结构件,造成很多时候无法进行焊前预热与焊后回火。材料的焊接性能不好,就会给安装油缸的工程机械使用安全性带来较大隐患。瑞典STRUCTO、Tenaris泰纳瑞斯、日本片仓公司的冷拔管材料以及我国常用冷拔管材料的主要元素含量,与碳当量分别列于表3-12~15。
表3-12 瑞典STRUCTO公司冷拔管材料主要元素含量与碳当量
表3-13 Tenaris泰纳瑞斯公司冷拔管材料主要元素含量与碳当量
外国油缸材料一般采用低C、Mn、Si合金钢材料,对碳当量也有明确要求,就可以很好地避免我们的材料缺陷。表3-17是日本新日铁、美国金属协会、前苏联等国经验总结出的合金元素含量对碳当量的影响系数。按照美国海军船体结构钢用低合金高强度钢碳当量公式:[CEV=C+(Mn+Si)/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15],对比表3-12、表3-13、表3-14、表3-15,可以看出,我国油缸行业普遍使用的碳钢材料以及Si、Mn钢材料的碳当量都较高,而焊接性能都较差。
表3-14 日本片仓公司冷拔管材料主要元素含量
表3-15 我国常用冷拔管材料主要元素含量与碳当量理论计算值
表3-16 碳当量公式中合金元素对应的系数
1.2 不同机械性能要求的油缸使用不同的原材料
国外针对不同性能的冷拔钢管,选择多种不同合金含量的的材料,从而既能够满足油缸的强度性能要求,又能够满足油缸的韧性指标、焊接性能指标等。参见表3-17、表3-18、表3-19。
表3-17 瑞典STRUCTO公司冷拔管成品性能
表3-18 Tenaris泰纳瑞斯公司冷拔管成品性能
表3-19 日本片仓公司冷拔管成品性能
1.3 国外油缸材料都是定制的,更加关注成品的韧性指标
国外油缸材料都不是普通的机械结构钢管,一般都是针对油缸的特殊需要,进行特殊定制的低碳合金材料。通过降低材料碳当量,提高材料的焊接性能;通过添加微量合金元素,提高材料的机械性能,从而保证材料在高强度情况下,仍然具有很高的断后伸长率与冲击功。国外冷拔管非常关注材料的韧性指标,一般要求断后伸长率值都在15%以上,冲击功根据使用的环境温度不同,一般均大于27J。
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