鍛造液壓油缸缸筒材質(zhì)研究

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)普遍使用的45鋼管由于碳含量高，反映焊接性能的碳當(dāng)量就比較高，在焊接過程中必須采取預(yù)熱、焊后保溫、焊后熱處理等措施，才可以消除焊接缺陷。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于液壓油缸缸筒的結(jié)構(gòu)與加工工藝的限制，很多時(shí)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(chǎn)生較多的焊接缺陷。工程機(jī)械的很多故障和用戶反饋的質(zhì)量意見, 都是涉及液壓油缸缸筒的焊接部位。

隨著我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)的迅速發(fā)展，重型汽車起重機(jī)、泵車等工程機(jī)械對(duì)液壓油缸缸筒材料的強(qiáng)度、韌性和焊接性能方面的要求越來越高。45鋼管是一般結(jié)構(gòu)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(dá)到提高鋼管強(qiáng)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(shí)降低。而Q345B合金鋼管的屈服強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率和沖擊吸收功，均與45鋼管接近，完全能夠滿足起重機(jī)的使用要求。

因此，可選擇Q345B合金鋼管（簡(jiǎn)稱Q345B鋼管)替代傳統(tǒng)的45鋼管生產(chǎn)起重機(jī)上的液壓油缸缸筒。

取45鋼管法蘭和Q345B鋼管試樣進(jìn)行對(duì)焊 ，某公司試驗(yàn)Q345B鋼管的材料成分和力學(xué)性能數(shù)據(jù)均為實(shí)際檢驗(yàn)數(shù)值，而45鋼管的數(shù)據(jù)為GB/T 8162—2008《結(jié)構(gòu)用無縫鋼管》標(biāo)   準(zhǔn)  的要求值），坡口形式為U型，焊接方法為氣體保護(hù)焊，保護(hù)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(duì)比分析焊縫在45鋼側(cè)和Q345B鋼側(cè)不同區(qū)域的顯微組織形貌，進(jìn)而比較材料的焊接性能的優(yōu)劣。

分別采用45鋼管和Q345B鋼管(規(guī)格為?152 mmxl6 mm)用于小批量試制汽車起重機(jī)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(nèi)孔—粗車— 精車。法蘭焊接時(shí)的焊接方法、焊接參數(shù)與加工試樣時(shí)相同，法蘭材料均為45鋼管。基于加工工藝要求，內(nèi)孔刮削后需將法蘭一側(cè)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(chǎn)，統(tǒng)計(jì)不同成分的鋼材在焊接過程中產(chǎn)生的焊接缺陷數(shù)量,從而分析得出鋼材成分對(duì)焊接性能的影響

缸筒材料為45鋼管時(shí)，出現(xiàn)焊接氣孔的幾率約為30%，兩種類型的焊接缺陷都會(huì)出現(xiàn)；而采用Q345B鋼管焊接時(shí)，出現(xiàn)焊接氣孔的幾率不足10%,且未出現(xiàn)連續(xù)的鏈狀氣孔。因此，通過小批量生產(chǎn)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(jī)液壓油缸的安全可靠性。

為了驗(yàn)證兩種材料的液壓油缸缸筒對(duì)汽車起重機(jī)性能的影響，在試驗(yàn)場(chǎng)汽車起重機(jī)吊重情況下， 針對(duì)兩種材料的支腿液壓油缸安裝在車左側(cè)與車右側(cè)分別測(cè)量了液壓油缸的變形情況。從測(cè)量數(shù)據(jù)可以看出，45鋼管和Q345B鋼管的缸筒在試車時(shí)變形量相當(dāng)，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(jī)工況要求。

Q345B鋼管的屈服強(qiáng)度與45鋼管接近，但是其斷后伸長(zhǎng)率和沖擊吸收功這兩項(xiàng)韌性指標(biāo)優(yōu)于45鋼管，完全能夠滿足汽車起重機(jī)的使用要求，

Q345B鋼管可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的45鋼管，廣泛應(yīng)用于汽車起重機(jī)的變幅液壓油缸、伸臂液壓油缸乃至工程機(jī)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(dá)到50%以上；提高了缸筒的斷后伸長(zhǎng)率，保證了缸筒的韌性，減小了缸筒發(fā)生脆性斷裂的危險(xiǎn)。

Q345B鋼管缸筒同時(shí)解決了強(qiáng)度性能與焊接性能問題，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際同類材料的先進(jìn)水平，從而克服了我國(guó)目前一直使用普通結(jié)構(gòu)鋼管制造工程機(jī)械液壓油缸缸筒的不利局面，使我國(guó)液壓油缸行業(yè)特別是工程機(jī)械液壓油缸產(chǎn)品質(zhì)量整體水平有一個(gè)較大的提升。

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