Шероховатость поверхности хонингованной трубы: как определяются, измеряются и контролируются Ra и Rz

Шероховатость поверхности хонингованной трубы — это одна из тех характеристик, которая на чертеже выглядит как одна цифра, а в цехе ведет себя как целая система. Покупатель просит Ra 0,4, поставщик обещает Ra 0,4, а три месяца спустя цилиндр истекает маслом или уплотнение выходит из строя раньше времени, часто потому, что Ra никогда не был всей историей.

Отточив тысячи отверстий для гидравлических и пневматических цилиндров, мы поняли, что количество имеет меньшее значение, чем знание того, что его произвело, как оно было измерено и выдержит ли оно обращение, хранение и сборку. В этом руководстве рассказывается о том, что на самом деле описывает шероховатость хонингованной трубы, какие значения реалистичны для каждого производственного маршрута и как написать спецификацию, которой действительно может соответствовать ваш поставщик.

Что на самом деле означает шероховатость поверхности хонингованного отверстия

Шероховатость описывает мелкие, близко расположенные неровности, оставленные на обработанной поверхности. Два параметра выполняют большую часть работы в спецификациях цилиндрических трубок. Ra – среднее арифметическое отклонений профиля от средней линии на длине выборки; это число, указанное в большинстве рисунков. Rz представляет собой среднее значение самых высоких высот между пиками и впадинами на нескольких длинах отбора проб, и зачастую это более информативный показатель, поскольку кромка уплотнения реагирует на пики и впадины, а не на среднее значение.

Хонингование занимает свое место в производстве цилиндров, поскольку оно выполняет две работы одновременно. Он определяет размер и корректирует отверстие, исправляя округлость, прямолинейность и искажения, которые оставляет после себя холодная вытяжка, сварка или термообработка. Он также создает контролируемую штриховку — неглубокие угловые канавки, которые удерживают масло на стенке отверстия, поэтому кромка уплотнения скользит по тонкой смазочной пленке, а не высыхает по металлу.

Вот почему отверстие, механически отполированное до низкого значения Ra, все равно может работать хуже, чем хонингованное отверстие с немного более высоким показателем. Направленность имеет значение. Так же как и отсутствие порванного металла, загнутых выступов и въевшегося мусора, которые выдерживают полировку, но удаляются правильно заточенным хонинговальным камнем.

Типичные диапазоны шероховатости отделки отверстий цилиндров

Прежде чем писать число на чертеже, полезно знать, где обычно находится каждое условие поставки. Приведенные ниже диапазоны отражают обычный производственный опыт, а не лучшие лабораторные показатели.

Прочтите две колонки о шероховатости вместе, а не одну по отдельности. Поверхность отверстия Ra 0,4 с Rz 4 сильно отличается от поверхности отверстия Ra 0,4 с Rz 1,6, и уплотнения покажут вам разницу задолго до того, как вы изучите чертеж.

Почему отделка внутреннего диаметра решает, как долго прослужит уплотнение

Срок службы уплотнения — это момент, когда шероховатость перестает быть вопросом метрологии и становится предметом гарантии. Отверстие со слишком острыми и слишком высокими вершинами действует как напильник на кромку уплотнения, стирая ее при каждом движении. Слишком гладкое отверстие в другом направлении не может удерживать достаточное количество масляной пленки, поэтому трение возрастает, кромка нагревается, а износ ускоряется по противоположной причине.

Неисправности, которые нас просят диагностировать чаще всего, вовсе не являются проблемами уплотнений; это проблемы с отделкой отверстий, изнашивающие уплотнения снизу. Если ваша группа технического обслуживания продолжает заменять одно и то же уплотнение в одном и том же цилиндре, качество внутреннего диаметра заслуживает проверки до того, как это сделает поставщик уплотнений. Более подробно этот механизм мы рассмотрели в этой статье. почему уплотнения гидроцилиндров продолжают выходить из строя Эта же закономерность применима и к мобильной гидравлике, и к промышленным прессам, и к пневматическим приводам.

Что на самом деле контролирует конечный Ra хонингованной трубки

Шероховатость не набирается в конце процесса; это сумма решений, принятых начиная с исходной трубы. Четыре фактора делают большую часть работы.

Исходное состояние отверстия

Равномерное отверстие правильного размера перед хонингованием сокращает время цикла и снижает риск конусности. Трубы, которые поставляются некруглыми или с сильным усилением сварного шва, требуют более длительных циклов хонингования, а более длинные циклы вызывают нагрев и деформацию, из которых ни один камень не может выйти полностью.

Тип абразива и контактное давление

Карбид кремния быстро режется и подходит для снятия припуска; Абразивы из оксида алюминия и алмаза лучше держат форму при чистовой обработке и твердых материалах. Более высокое давление камня увеличивает съем материала, но делает поверхность шероховатой, поэтому чистовая головка обычно работает при пониженном давлении с более мелкой зернистостью.

Скорость штриха и угол штриховки

Отношение вращения к возвратно-поступательному поступлению задает угол штриховки, который обычно составляет примерно от 30 до 60 градусов в зависимости от применения. В пределах этого окна меньший угол поддерживает более высокие скорости скольжения, а более крутой угол улучшает удержание масла в более медленных, сильно нагруженных цилиндрах.

Основной материал и твердость

Среднеуглеродистые марки и сплавы, такие как ST52, E355, 20MnV6 и 27SiMn, ведут себя по-разному под одним и тем же камнем. Более высокая твердость обычно обеспечивает более чистое и однородное покрытие; более мягкие или клейкие материалы имеют тенденцию размазывать и нагружать абразив, что проявляется в более высоком Rz при том же Ra.

Если спецификация требует, чтобы отверстие было плотным по размерам и визуально однородным, хонингованное отверстие обычно поставляется в виде готового изделия, а не полуобработанной трубы, поэтому показания шероховатости и допуск на размер совпадают.

Хонингованная трубка гидравлического цилиндра SRB EN 10305-1 E355 Прецизионные холоднотянутые бесшовные трубы с хонингованной или зеркальной внутренней отделкой SRB для цилиндров гидравлических цилиндров с низким коэффициентом трения, требующих жестких допусков. Посмотреть продукт →

Как измеряется и проверяется шероховатость

Показатель шероховатости имеет смысл только в том случае, если согласован метод измерения. Щуповые профилометры являются эталонным инструментом, а длина отсечки образца меняет результат, поэтому два поставщика могут сообщать о Ra 0,4 и при этом поставлять разные поверхности. Отрезок 0,8 мм обычно используется для тонко хонингованных отверстий; более длинные отсечки начинают приводить к волнистости показаний.

Местоположение имеет такое же значение, как и метод. Одно показание, снятое возле устья отверстия, мало что говорит о середине длинной трубы, поэтому процедура звукового контроля отбирает пробы с обоих концов и центра в более чем одном угловом положении и записывает угол штриховки рядом со значением шероховатости. В цехах калиброванные сравнительные образцы остаются быстрым способом подтвердить, что чистовая обработка ведет себя правильно, а наши собственные процедуры контроля качества рассматривать показания шероховатости, диаметра отверстия и круглости как одну объединенную запись, а не как три отдельных документа.

• Согласуйте набор параметров: Ra и Rz, а не только Ra.
• Согласуйте длину отсечки и класс инструмента.
• Согласуйте положения отбора проб вдоль канала ствола и по окружности.
• Запишите угол штриховки, диаметр отверстия и округлость в одном отчете.
• Перед отправкой защитите готовое отверстие торцевыми крышками, маслом или оберткой.

Согласование шероховатости с применением

Не существует универсального лучшего покрытия. Правильная цель соответствует рабочему циклу, типу уплотнения и жидкости.

• Стандартные гидроцилиндры: хонингованное отверстие в диапазоне допуска H8 с Ra около 0,4 мкм обеспечивает хорошую масляную пленку, не вызывая истирания уплотнения штока или поршня.
• Высокоцикловые или сервоцилиндры: более тонкая обработка с Ra от 0,2 до 0,3 мкм уменьшает прерывистое скольжение и помогает удерживать положение на низкой скорости.
• Пневматические цилиндры: отделка часто указывается немного более грубой, поскольку рабочая среда сама по себе обеспечивает мало смазки.
• Амортизаторные и демпферные трубки: однородное отверстие без заусенцев имеет большее значение, чем абсолютное число, поскольку сопротивление уплотнения напрямую влияет на поведение демпфирования.
• Телескопические и многоступенчатые цилиндры: все этапы должны быть обработаны в соответствии с одним и тем же стандартом, иначе износ будет сосредоточен на самой мягкой поверхности.

Для цилиндров цилиндров из сплавов и среднего углерода, где требуются внутренние диаметры зеркального класса, обработка обычно указывается вместе с маркой материала и диапазоном допуска, чтобы хонинговальная головка, чертежный материал и план контроля были направлены в одном направлении.

ASTM A519 ST52 20MnV6 27SiMn Хонингованная цилиндрическая трубка SRB Холоднотянутые бесшовные стальные трубы с хонингованной или зеркальной внутренней отделкой SRB для цилиндров гидравлических и пневматических цилиндров с низким коэффициентом трения. Посмотреть продукт →

Когда стандартное хонингование недостаточно гладкое

Некоторые области применения выходят за рамки того, что экономично обеспечивает обычная хонинговальная головка: тонкостенные трубы, которые не выдерживают абразивного давления, отверстия для небольших партий, которые необходимо обрабатывать без деформации, или сборки, где требуется чрезвычайно низкий Ra по всей длине. В этих случаях отверстие может быть изготовлено с очень гладким внутренним диаметром, с более строгим контролем размеров и отделкой, заданной до субмикронного уровня, сохраняя при этом отверстие прямым и круглым.

Практическая разница для покупателя заключается в том, что отделка и допуск указываются как пара. Если на вашем чертеже требуется очень точное значение Ra, но при этом остается неопределенным допуск на отверстие, вы, скорее всего, заплатите за качество поверхности, которое вы не сможете использовать, потому что отверстие некруглой формы все равно будет протекать, независимо от того, насколько оно гладкое.

Сверхгладкие внутренние трубки ST52 для гидравлических и пневматических цилиндров Холоднотянутые или холоднокатаные трубы ST52 с допуском H9 и внутренним диаметром Ra 0,4–0,8 мкм для гидравлического, пневматического и точного оборудования. Посмотреть продукт →

Указание шероховатости в заказе

Краткое и четкое описание предотвращает большинство споров. Если требуется хонингование отверстия, включите следующее:

1. Диаметр отверстия с классом допуска, например H8 или H9.
2. Целевое значение Ra плюс потолок Rz, если уплотнение чувствительно к пикам.
3. Длина отсечки измерения и класс используемого прибора.
4. Диапазон углов штриховки, где удержание масла имеет решающее значение.
5. Ограничения по прямолинейности, округлости и толщине стенок.
6. Требования к защите и упаковке готового канала ствола.

Если что-то из этого действительно неизвестно, так и скажите и попросите рекомендации, а не цитируйте круглую цифру из старого рисунка. Отделка, выбранная для мобильного баллона на 200 бар, редко подходит для тихоходного пневматического привода, а стоимость корректировки готовой трубки намного выше, чем примечание в две строки на этапе предложения.

Шероховатость поверхности хонингованной трубы — одна из немногих характеристик, которая одновременно влияет на проектирование, обработку, контроль и надежность в полевых условиях. Если рассматривать его как одно число, это приведет к неприятностям; Рассматриваемый как результат процесса, правильно измеренный и согласованный с применением, он незаметно удаляет целую категорию отказов уплотнений из ваших сервисных записей.

Если вы сейчас работаете над спецификацией отверстия или пытаетесь решить повторяющуюся проблему с уплотнением, мы будем рады вместе с вами взглянуть на чертеж и предложить отделку, которую можно реально изготовить, легко проверить и которая соответствует тому, как на самом деле работает цилиндр.