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徐工液压件“液压缸薄壁缸体新材料开发与成型制造技术”打破国外垄断

http://www.b2b.hc360.com 中国金属加工网 信息来源:Author发布时间:2019年11月20日浏览:548

  为解决国内超大吨位起重机关键零部件——液压油缸缺乏国产化高强度、高韧性材料,以及大、长薄壁缸体成型技术长期被国外垄断等行业难题,本项目以开发高强韧性材料以及其加工工艺为目标,在国内率先研制出屈服强度比国外同类产品高20%以上的新材料及其薄壁缸筒的高精度加工制造技术,满足了工程机械主机的发展需求。“液压缸薄壁缸体新材料开发与成型制造技术”项目荣获中国液压气动密封件工业协会技术进步奖一等奖,由徐州徐工液压件有限公司完成。

  薄壁缸体由于直径大、壁厚薄,径厚比D/S>20,材料成型难度特别大,在冷拔过程中难以消除钢管内孔螺旋缺陷;轻量化设计过程中,缸体外径经常被设计成特殊的带台阶外形,特殊缸体还需要进行一端封闭,这些都给材料成型技术带来极大困难。

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  本项目以开发全新高强韧性材料以及薄壁缸体成型技术为目标,通过合理控制材料合金元素V、Al的含量以及对特种缸体成型技术的研究,满足工程机械“大国重器”的开发需求,推动关键零部件的国产化进程,减少对进口的依赖,打破欧美技术壁垒。

  该项目拥有以下四大关键技术创新:

  (1)高强韧性薄壁缸体材料开发:研发新材料属于低碳合金钢,其基础化学成分与国标参照材料一致,五大元素中C、Si、Mn的成分下限做了限定,S、P含量减小了,还限定了V、Al两种合金元素的下限含量。新材料不会对采购难度与制造成本产生太大影响,却可以提高材料的强度与韧性。

  (2)薄壁缸体成型技术:国内首创可以消除冷拔管内孔螺旋的冷拔新工艺以及一端封闭与外径带台阶的特殊外形的薄壁缸体成型技术。解决了缸体内孔螺旋、端部增厚、防腐耐磨、一端封闭的材料成型技术难题,提高材料利用率20%。

  (3)薄壁缸体的热处理技术:采用低温强韧化热处理技术,优化了冷变形热处理理论,使冷拔管的强度和韧性同步得到提高,并降低热处理能耗40%。

  (4)薄壁缸体的焊接与机加工技术:采用低热输入量的焊接技术,优化焊接参数保证最终焊接性能提高。薄壁缸体新材料韧性高,加工过程中容易粘刀,径厚比大,加工尺寸稳定性差,通过优化设备加工参数,开发新型加工刀具,保证加工效果,最终实现缸筒内孔圆度<0.02mm、直线度<0.1mm/m,突破行业技术瓶颈。

  该项目已获得发明专利授权10项,实用新型专利授权2项;发表论文9篇;技术查新4项;主持制定国家标准1项;检测报告16份;产品鉴定证书1份。经中国机械工业联合委员会鉴定,主要技术指标达到国际先进水平。

  此外,该项目有以下经济技术指标:

  (1)主要技术指标

  新开发的系列定制材料屈服强度最低值分别为720MPa、550MPa、520MPa,XG720冷拔后性能比国外同类产品的调质状态性能高20%,XG550、XG520性能指标性能高于普通国标材料20%以上,满足了不同工况油缸缸体的性能要求。

  薄壁缸体成型制造技术研究,解决了径厚比D/S>20以上,缸体强度与尺寸稳定性不容易保证的技术难题。目前公司制造的薄壁缸体,内孔圆度在0.02mm以内,通体内孔尺寸偏差0——0.05mm,使缸体内孔质量提高一个等级,缺陷率降低10%以上。

  (2)主要经济指标

  目前高强韧性薄壁缸体材料已经广泛应用在公司所有工程机械油缸产品中,特别是徐工重型的新型XCT系列起重机,由于新材料以及薄壁缸体成型等技术的开发,保证了起重机产品的顺利研发,油缸减重达到20%以上。新设计的XCA1200全地面起重机基于新材料良好的低温冲击性能,已经批量出口俄罗斯,受到客户的一致好评。

  2016年1月至2018年12月,累计使用新材料自制冷拔管超过两万吨,实现销售收入25617.09万元,新增利税1024.67万元,新增利润614.73万元。

  该项目的成功研发,打破了国外技术壁垒,形成徐工专有的四大关键技术创新、十五项创新点,开发的新材料具有高强度、高韧性以及优良的耐冲击、易焊接性能;发明的缸体内孔螺旋修复、端部增厚、防腐耐磨、一端封闭成型等专利新技术已应用于国内外工程机械油缸。

  该项目在国内首创高强韧性材料,并研发出薄壁缸体成型加工技术,打破欧美对大长薄壁冷拔管的技术垄断,带动行业的技术进步,推动中国起重机向大吨位方向发展,并成功保障“大国重器——千吨级超大吨位起重机”的产品研发。


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