Материалы для гидроцилиндров: трубы для гильз и штоки поршней

Гильза: хонингованная труба

Гильзы цилиндров обычно изготавливают из бесшовных или тянутых труб из стали класса E355 (St52), поставляемых в хонингованном виде или после обработки методом скайвинга и роликового раскатывания до тонкой внутренней отделки; труба DOM из SAE 1020/1045 покрывает ту же область в дюймовой практике. Ключевые моменты:

• Внутренний допуск обычно составляет около H8–H9, при шероховатости поверхности, достаточно низкой (обычно Ra ≈ 0.2–0.4 µm после раскатывания), чтобы уплотнения скользили по масляной пленке, а не по следам механической обработки.
• Свариваемость имеет значение — привариваются патрубки, фланцы и торцевые крышки — что является одной из причин, по которой среднеуглеродистые стали класса E355 превосходят здесь варианты с более высоким легированием.
• Толщина стенки определяется давлением и правилами устойчивости из норм проектирования цилиндров, а не только маркой материала.

Шток: хромированный пруток

Штоки поршней чаще всего изготавливают из CK45 / SAE 1045 с твердым хромированием:

• Стальная сердцевина воспринимает растягивающую нагрузку и нагрузку продольного изгиба; состояние после закалки с отпуском или нормализации — в зависимости от условий работы.
• Твердый хром (обычно порядка 20–30 µm) обеспечивает защиту от коррозии и твердую рабочую поверхность с низким трением, отделанную примерно до Ra 0.1–0.3 µm.
• Там, где удар или повреждение камнями угрожает штоку, CK45 с индукционной закалкой под хромовым слоем сопротивляется образованию вмятин, которые в противном случае разрезали бы уплотнения.
• Штоки для более тяжелых условий или с высокой нагрузкой переходят на 42CrMo4 (4140) после закалки и отпуска, с таким же хромированием.

Отделка — это функциональное требование

Срок службы уплотнений определяется не столько сталью, сколько поверхностями: слишком шероховатая поверхность истирает уплотнения, слишком гладкая может нарушать смазку, а дефекты хрома (питтинг, трещины, тонкие кромки у шеек) становятся путями утечки и коррозии. Стойкость в солевом тумане и толщина хрома должны указываться в спецификации штока наряду с маркой стали; для труб покупными характеристиками являются отделка хонингованием / раскатыванием и допуск внутреннего диаметра. Ни одна из деталей не является экзотической — цилиндры успешно работают на стабильных, обычных материалах, выполненных со стабильной отделкой.

Варианты стали для штоков, которые стоит знать

Наряду с CK45, для штоков широко применяются микролегированные стали типа 20MnV6: они обеспечивают более высокую и стабильную условную границу текучести, чем 1045, в состоянии после прокатки, при хорошей свариваемости для соединения конца штока — что важно, поскольку проушина или фланец штока приваривается до хромирования. Для коррозионных сред (морская, пищевая, шельфовая) штоки переходят на нержавеющую сталь с твердым хромированием или, все чаще, на альтернативные покрытия (слои, нанесенные термическим напылением или лазерной наплавкой), где процессы с шестивалентным хромом ограничены; логика базовой стали — прочность, свариваемость, сопротивление вмятинам — остается той же под поверхностной системой.

Что фактически указывается в спецификации

Полное обозначение материала цилиндра обычно называет, для гильзы: стандарт и марку трубы, состояние поставки (со снятыми напряжениями для хонингованной трубы), допуск внутреннего диаметра и шероховатость, а также требование к испытанию давлением; для штока: марку и состояние стали, толщину и твердость хрома, шероховатость и продолжительность испытания на коррозию. Пропуск пунктов об отделке и покрытии при детальном указании стали — самая распространенная слабость реальных закупочных спецификаций.