CN106183696A - 一种啮齿状耐冲击的横向稳定杆衬套 - Google Patents

一种啮齿状耐冲击的横向稳定杆衬套 Download PDF

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Abstract

一种啮齿状耐冲击的横向稳定杆衬套，包括固定支架、衬套本体和骨架；衬套本体的表面设置有衬套凸筋，在衬套本体的边缘与凸筋之间设置有衬套啮合齿；在衬套内孔壁上均匀设置有环形凹槽，嵌在衬套本体内的骨架将衬套本体分割成外橡胶层和内橡胶层两部分；固定支架与衬套本体的外表面相配合，在与衬套啮合齿啮合的部位，固定支架的内表面相应设置有支架啮合齿；固定支架上下部接口处设置有支架翻边，支架翻边上设有联接孔；所述衬套本体采用天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、共聚型氯醇橡胶、乙烯‑乙酸乙烯酯橡胶等材料加工制成。采用本发明能解决汽车在行驶过程中稳定杆衬套的滑动和异响，减少磨损，延长其使用寿命。

Description

一种啮齿状耐冲击的横向稳定杆衬套
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域，具体涉及一种啮齿状耐冲击的横向稳定杆衬套。
背景技术
汽车横向稳定杆是汽车悬架中的一种辅助弹性元件，它的作用是防止车身在转弯时发生过大的横向侧倾，尽量使车身保持平衡。稳定杆衬套固定在车架上，对稳定杆起着支撑、定位的作用。同时，稳定杆衬套必须有足够的轴向刚度从而限制稳定杆轴向蹿动。现有技术中，横向稳定杆与稳定杆衬套之间采用金属卡箍固定，在汽车行驶过程中与稳定杆之间会产生异响，尤其是在低温条件下由于稳定杆衬套的橡胶发硬导致更大的异响，并造成稳定杆衬套的磨损，降低了使用寿命。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明设计了一种啮齿状耐冲击的横向稳定杆衬套，能解决汽车在行驶过程中两者之间产生的异响，减少了稳定杆衬套的磨损，延长了其使用寿命。
本发明采用以下技术方案：
一种啮齿状耐冲击的横向稳定杆衬套，包括固定支架、衬套本体和骨架；
所述衬套本体的表面中间设置有衬套凸筋，所述衬套本体的边缘与凸筋之间设置有衬套啮合齿；衬套本体的侧面设置有一个垂直于横向稳定杆的切口，所述切口由衬套本体外表面切至衬套内孔；所述衬套内孔与所述横向稳定杆相配合；所述衬套内孔壁上均匀设置有环形凹槽，所述衬套本体内嵌有骨架，所述骨架将衬套本体分割成外橡胶层和内橡胶层两部分，所述内橡胶层的厚度大于所述外橡胶层的厚度；
所述固定支架与所述衬套本体的外表面相配合，在与所述衬套啮合齿啮合的部位，所述固定支架的内表面相应设置有支架啮合齿，与所述衬套啮合齿相啮合；所述固定支架被水平轴线分为上下两部分，所述上下部接口处设置有支架翻边，所述支架翻边上设有联接孔；
所述骨架分为骨架一和骨架二，所述骨架一和所述骨架二横截面为圆弧状，二者不相连，相对嵌在衬套本体中，接口处有间隙；所述骨架两侧均匀设置有通孔；在所述骨架另两侧中央各设置有通槽；所述骨架采用钢板材料，经过落料、冲孔及弯曲工序制成。
所述衬套本体通过注射成型制成，在注射之前，将所述骨架沿竖直方向卡在注射型腔内，再将熔融橡胶材料沿热流道模具注射进型腔，熔融橡胶材料流入通孔及通槽，将外橡胶层和内橡胶层结合成一体，成型固化后，顶出制件；
所述横向稳定杆为采用弹簧钢制成的扭杆弹簧，采用中频感应，快速加热至690℃-750℃进行中温轧制成型；
所述衬套本体由橡胶材料制成，所述橡胶材料按重量份组分为：天然橡胶50-60份，丁苯橡胶20-30份，甲基乙烯基硅橡胶3-5份，其中乙烯基的含量在0.07％-0.15％之间，聚硅氧烷改性三元乙丙橡胶5-10份，聚丙烯3-5份，ABS树脂1-3份，聚苯乙烯1-3份，聚氯乙烯1-3份，芳烃油3-5份，硬脂酸1-3份，偶联剂1-2份，丁苯胶乳10-20份，交联助剂1-2份，天然衍生蜡1-3份，正烷烃1-1.5份，酚类抗氧化剂2-3份，硫代酯类抗氧化剂0.3-0.5份，亚磷酸酯类抗氧化剂0.5-1份，苯二胺抗氧化剂0.1-0.2份，二氧化钛2-3份，碳酸氢镁4-5份，茶多酚3份，石棉粉1-2份，聚磷酸铵4-5份，轻质碳酸钙5-10份，环糊精4-8份，硫磺0.3-0.5份，二甲基二硫代氨基甲酸锌1-1.2份，氧化铝1-2份，高耐磨炭黑5-10份；
所述衬套本体橡胶材料的制备步骤如下：
a.取丁苯胶乳与交联助剂，混合后进行辐射交联操作，置于烘干房中喷雾干燥后得到硫化丁苯橡胶粉末；
b.取酚类抗氧化剂、硫代酯类抗氧化剂、亚磷酸酯类抗氧化剂均匀混合后得到混合氧化剂，经过加热烘干后得到混合氧化剂粉末；
c.将天然橡胶、丁苯橡胶、甲基乙烯基硅橡胶和聚硅氧烷改性三元乙丙橡胶投入密炼机中塑炼5-8min，使温度达到90-100℃，继续加入芳烃油、硬脂酸、偶联剂、聚丙烯、ABS树脂、聚苯乙烯和聚氯乙烯，进行混炼，混炼20-25min后进行冷却，得到预混胶；
d.将步骤b中得到的预混胶加入开炼机中，在60-80℃的温度下开炼8-10min后加入硫化丁苯橡胶粉末、芳烃油、硬脂酸、偶联剂、天然衍生蜡、正烷烃、混合氧化剂粉末、苯二胺抗氧化剂、二氧化钛、碳酸氢镁、茶多酚、石棉粉、聚磷酸铵、轻质碳酸钙、环糊精、硫磺、二甲基二硫代氨基甲酸锌、氧化铝、高耐磨炭黑，继续开炼，待温度升到140-160℃时排胶，室温放置10-12h，得到混合胶体；
e.将混合胶体在双辊开炼机上混炼，并加入硫磺，混炼均匀后送入双螺杆挤出机料斗，进行挤出造粒；
f.将得到的橡胶颗粒放入平板硫化机中，控制硫化温度为145-155℃，控制硫化压力为10-14MPa，控制硫化时间为20-30min，硫化后在恒温箱中放置30-40h，即得；
衬套本体、固定支架和横向稳定杆的装配步骤如下：
S1、将衬套本体内表面涂布厚度均匀的粘接剂，晾干；
S2、将步骤1的涂有粘接剂的衬套本体用硫化机进行硫化处理，得到预硫化衬套；
S3、对稳定杆表面进行喷砂处理，将步骤2中的预硫化橡胶衬套本体粘于其上；
S4、对衬套均匀施加沿稳定杆轴线垂直方向的压缩力，直至横向稳定杆与稳定杆衬套之间的粘结牢固稳定；
S5、将固定支架卡合在衬套本体表面，并通过联接孔将稳定杆与稳定杆衬套联接在车体相应位置。
进一步的，所述通孔和通槽的数量根据骨架的尺寸设定，可在骨架两侧各均匀设置有3个通孔，在骨架3的另两侧中央各设置一个通槽，所述通槽内侧为弧形过渡。
进一步的，在稳定杆衬套注射成型前，向橡胶配方中加入石蜡。
进一步的，在装配过程步骤2中，所述粘接剂的涂布厚度为0.3-0.6mm。
进一步的，所述横向稳定杆为采用弹簧钢制成的扭杆弹簧，如50CrVA、60Si2MnA、60Si2Mn等。
进一步的，所述中温轧制的温度为700℃-723℃。
本发明的有益效果为：
依据如上所述的本发明，在衬套本体中嵌入骨架，在衬套受外力作用时，能大大提高稳定杆衬套的轴向刚度，保护衬套本体，延长稳定杆衬套的使用寿命；在衬套本体上增加凸筋结构，使衬套受力更均；在衬套本体的内孔壁上均匀设置有环形凹槽，在横向稳定杆衬套的工作过程中当扭转输入施加给横向稳定杆，内橡胶层经历变形时，环形凹槽使得横向稳定杆与衬套内孔之间产生间隙，同时内橡胶层的径向最内部经由粘结剂在横向稳定杆的外周面的整个周向上连续延伸。采用这种布置，内橡胶层的弹性变形有效地被这些间隙吸收，从而使得衬套内孔与稳定杆的粘结界面处的应力集中减小，实现横向稳定杆衬套的耐用性提高以及粘结可靠性增强的效果。
本发明中，外橡胶层的厚度小于内橡胶层的厚度，当扭转输入施加给横向稳定杆时，外橡胶层经历的变形极小，这使得在外橡胶层内应力集中小，衬套本体内部不易产生裂纹等缺陷，提高稳定杆衬套的使用寿命。
本发明将经过硫化处理的预硫化橡胶衬里直接粘贴于稳定杆上面，保证粘接的质量，同时在衬套本体表面设置啮合齿与支架相应位置齿状啮合，装配到车体上后，便将衬套本体牢牢卡在稳定杆与支架之间，使稳定杆和稳定杆衬套有足够的轴向刚度，从而限制稳定杆衬套在稳定杆上滑动，消除汽车在行驶过程中二者之间产生的异响。
另外，本发明所使用的橡胶材料，可以大大提高稳定杆衬套的耐冲击、耐屈挠性能和抗撕裂性能，提升衬套本体的抗氧化性和强度，使稳定杆衬套具备耐腐蚀、耐磨性以及优良的防老化性。
附图说明
图1为本发明的侧视剖面图；
图2为本发明的主视剖面图；
图3为本发明中骨架的结构示意图。
其中，1-固定支架；11-联接孔；12-支架翻边；13-支架啮合齿；2-衬套本体；21-衬套啮合齿；22-切口；23-衬套凸筋；24-衬套内孔；241-环形凹槽；25-外橡胶层；26-内橡胶层；3-骨架；31-骨架一；32-骨架二；33-通孔；34-通槽；35-间隙；4-横向稳定杆。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
一种啮齿状耐冲击的横向稳定杆衬套，包括固定支架1、衬套本体2和骨架3；
如附图所示，所述衬套本体2的表面中间设置有衬套凸筋23，衬套本体2的边缘与凸筋23之间设置有衬套啮合齿21，衬套本体2的侧面设置有一个垂直于横向稳定杆4的切口22，所述切口22由衬套本体外表面切至衬套内孔24；所述衬套内孔壁上均匀设置有环形凹槽241，所述衬套本体2内嵌有骨架3，所述骨架3将衬套本体2分割成外橡胶层25和内橡胶层26两部分，所述内橡胶层26的厚度大于所述外橡胶层25的厚度；
如图2所示，所述固定支架1与所述衬套本体2的外表面相配合，在与所述衬套啮合齿21啮合的部位，所述固定支架1的内表面相应设置有支架啮合齿13，如图1所示，所述固定支架1被水平轴线分为上下两部分，所述上下部接口处设置有支架翻边12，所述支架翻边12上设有联接孔11，联接孔11将固定支架1的上下两部分联接并与车体相应部位联接固定；
如图1所示，所述骨架3分为骨架一31和骨架二32，所述骨架一31和所述骨架二32相对嵌在衬套本体2中，横截面为圆弧状，二者不相连，接口处有间隙35；如图3所示，所述骨架3两侧均匀设置有通孔33，通孔33的数量根据骨架的尺寸设定，本实施例中的骨架3两侧各均匀设置有3个通孔33；在所述骨架另两侧中央各设置有一个通槽34；由于衬套本体2为橡胶件，强度有限，在衬套本体中嵌入骨架3，在衬套受外力作用时，能大大提高稳定杆衬套的轴向刚度，保护衬套本体2，延长稳定杆衬套的使用寿命。所述骨架3采用钢板材料，经过落料、冲孔及弯曲工序制成，通槽34的内侧为弧形过渡，可有效避免应力集中。
所述衬套本体2通过注射成型制成，在注射之前，将所述骨架3的两部分沿竖直方向卡在注射型腔内，向熔融橡胶材料中加入石蜡配方，可在稳定杆与衬套表面产生润滑油脂，有效减缓摩擦及异响。再将熔融橡胶材料沿热流道模具注射进型腔，熔融橡胶材料流入通孔33及通槽34，实现外橡胶层25和内橡胶层26结合成一体，成型固化后，顶出制件，即形成嵌有骨架3的衬套本体2。
通过对稳定杆衬套的故障现象分析、改进措施及效果的验证，在衬套本体2上增加凸筋23结构，使衬套受力更均；通过稳定杆衬套的变形，可有效的减少稳定杆与衬套的表面相对运动，进而减少衬套的磨损及异响。
如图2所示，在衬套本体2的内孔壁上均匀设置有环形凹槽241，在横向稳定杆衬套的工作过程中当扭转输入施加给横向稳定杆4，内橡胶层26经历变形时，环形凹槽241使得横向稳定杆与衬套内孔24之间产生间隙，同时内橡胶层26的径向最内部经由粘结剂在横向稳定杆4的外周面的整个周向上连续延伸。采用这种布置，内橡胶层26的弹性变形有效地被这些间隙吸收，从而使得衬套内孔与稳定杆4的粘结界面处的应力集中减小，实现横向稳定杆衬套的耐用性提高以及粘结可靠性增强的效果。
另外，外橡胶层25的厚度小于内橡胶层26的厚度，当扭转输入施加给横向稳定杆4时，外橡胶层25经历的变形极小，这使得在外橡胶层25内应力集中小，衬套本体内部不易产生裂纹等缺陷，提高稳定杆衬套的使用寿命。
本发明衬套本体2由橡胶材料制成，所述橡胶材料按重量份组分为：天然橡胶60份，丁苯橡胶30份，甲基乙烯基硅橡胶5份，其中乙烯基的含量为0.12％，聚硅氧烷改性三元乙丙橡胶10份，聚丙烯5份，ABS树脂3份，聚苯乙烯3份，聚氯乙烯3份，芳烃油5份，硬脂酸3份，偶联剂2份，丁苯胶乳20份，交联助剂2份，天然衍生蜡3份，正烷烃1.5份，酚类抗氧化剂3份，硫代酯类抗氧化剂0.5份，亚磷酸酯类抗氧化剂1份，苯二胺抗氧化剂0.2份，二氧化钛3份，碳酸氢镁5份，茶多酚3份，石棉粉2份，聚磷酸铵5份，轻质碳酸钙10份，环糊精8份，硫磺0.5份，二甲基二硫代氨基甲酸锌1.2份，氧化铝2份，高耐磨炭黑10份。
本发明衬套本体2橡胶材料的制备步骤如下：
a.取丁苯胶乳与交联助剂，混合后进行辐射交联操作，置于烘干房中喷雾干燥后得到硫化丁苯橡胶粉末；
b.取酚类抗氧化剂、硫代酯类抗氧化剂、亚磷酸酯类抗氧化剂均匀混合后得到混合氧化剂，经过加热烘干后得到混合氧化剂粉末，粉末粒度为200-300目；
c.将天然橡胶、丁苯橡胶、甲基乙烯基硅橡胶和聚硅氧烷改性三元乙丙橡胶投入密炼机中塑炼5-8min，使温度达到90-100℃，继续加入芳烃油、硬脂酸、偶联剂、聚丙烯、ABS树脂、聚苯乙烯和聚氯乙烯，进行混炼，混炼20-25min后进行冷却，得到预混胶；
d.将步骤b中得到的预混胶加入开炼机中，在60-80℃的温度下开炼8-10min后加入硫化丁苯橡胶粉末、芳烃油、硬脂酸、偶联剂、天然衍生蜡、正烷烃、混合氧化剂粉末、苯二胺抗氧化剂、二氧化钛、碳酸氢镁、茶多酚、石棉粉、聚磷酸铵、轻质碳酸钙、环糊精、硫磺、二甲基二硫代氨基甲酸锌、氧化铝、高耐磨炭黑，继续开炼，待温度升到140-160℃时排胶，室温放置10-12h，得到混合胶体；
e.将混合胶体在双辊开炼机上混炼，并加入硫磺，混炼均匀后送入双螺杆挤出机料斗，进行挤出造粒；
f.将得到的橡胶颗粒放入平板硫化机中，控制硫化温度为145-155℃，控制硫化压力为10-14MPa，控制硫化时间为20-30min，硫化后在恒温箱中放置30-40h，即得。
本发明中，衬套本体2、固定支架1和稳定杆4的装配步骤如下：
S1、将衬套本体内表面涂布厚度均匀的粘接剂，晾干；
S2、将步骤1的涂有粘接剂的衬套本体用硫化机进行硫化处理，得到预硫化衬套；
S3、所述横向稳定杆为采用弹簧钢制成的扭杆弹簧，如50CrVA、60Si2MnA、60Si2Mn等；对稳定杆表面进行喷砂处理，将步骤2中的预硫化橡胶衬套本体粘于其上；
S4、对衬套均匀施加沿稳定杆轴线垂直方向的压缩力，直至横向稳定杆与稳定杆衬套之间的粘结牢固稳定；
S5、将固定支架卡合在衬套本体表面，并通过联接孔将稳定杆与稳定杆衬套联接在车体相应位置。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种啮齿状耐冲击的横向稳定杆衬套，其特征在于，包括固定支架(1)、衬套本体(2)和骨架(3)；
所述衬套本体(2)的表面中间设置有衬套凸筋(23)，所述衬套本体(2)的边缘与凸筋(23)之间设置有衬套啮合齿(21)；衬套本体(2)的侧面设置有一个垂直于横向稳定杆(4)的切口(22)，所述切口(22)由衬套本体外表面切至衬套内孔(24)；所述衬套内孔(24)与所述横向稳定杆(4)相配合；所述衬套内孔壁上均匀设置有环形凹槽(241)，所述衬套本体(2)内嵌有骨架(3)，所述骨架(3)将衬套本体(2)分割成外橡胶层(25)和内橡胶层(26)两部分，所述内橡胶层(26)的厚度大于所述外橡胶层(25)的厚度；
所述固定支架(1)与所述衬套本体(2)的外表面相配合，在与所述衬套啮合齿(21)啮合的部位，所述固定支架(1)的内表面相应设置有支架啮合齿(13)，与所述衬套啮合齿(21)相啮合；所述固定支架(1)被水平轴线分为上下两部分，所述上下部接口处设置有支架翻边(12)，所述支架翻边(12)上设有联接孔(11)；
所述骨架(3)分为骨架一(31)和骨架二(32)，所述骨架一(31)和所述骨架二(32)横截面为圆弧状，二者不相连，相对嵌在衬套本体(2)中，接口处有间隙(35)；所述骨架(3)两侧均匀设置有通孔(33)；在所述骨架另两侧中央各设置有通槽(34)；所述骨架(3)采用钢板材料，经过落料、冲孔及弯曲工序制成。
所述衬套本体(2)通过注射成型制成，在注射之前，将所述骨架(3)沿竖直方向卡在注射型腔内，再将熔融橡胶材料沿热流道模具注射进型腔，熔融橡胶材料流入通孔(33)及通槽(34)，将外橡胶层(25)和内橡胶层(26)结合成一体，成型固化后，顶出制件；
所述横向稳定杆为采用弹簧钢制成的扭杆弹簧，采用中频感应，快速加热至690℃-750℃进行中温轧制成型；
所述衬套本体(2)由橡胶材料制成，所述橡胶材料按重量份组分为：天然橡胶50-60份，丁苯橡胶20-30份，甲基乙烯基硅橡胶3-5份，其中乙烯基的含量在0.07％-0.15％之间，聚硅氧烷改性三元乙丙橡胶5-10份，聚丙烯3-5份，ABS树脂1-3份，聚苯乙烯1-3份，聚氯乙烯1-3份，芳烃油3-5份，硬脂酸1-3份，偶联剂1-2份，丁苯胶乳10-20份，交联助剂1-2份，天然衍生蜡1-3份，正烷烃1-1.5份，酚类抗氧化剂2-3份，硫代酯类抗氧化剂0.3-0.5份，亚磷酸酯类抗氧化剂0.5-1份，苯二胺抗氧化剂0.1-0.2份，二氧化钛2-3份，碳酸氢镁4-5份，茶多酚3份，石棉粉1-2份，聚磷酸铵4-5份，轻质碳酸钙5-10份，环糊精4-8份，硫磺0.3-0.5份，二甲基二硫代氨基甲酸锌1-1.2份，氧化铝1-2份，高耐磨炭黑5-10份；
所述衬套本体(2)橡胶材料的制备步骤如下：
a.取丁苯胶乳与交联助剂，混合后进行辐射交联操作，置于烘干房中喷雾干燥后得到硫化丁苯橡胶粉末；
b.取酚类抗氧化剂、硫代酯类抗氧化剂、亚磷酸酯类抗氧化剂均匀混合后得到混合氧化剂，经过加热烘干后得到混合氧化剂粉末；
c.将天然橡胶、丁苯橡胶、甲基乙烯基硅橡胶和聚硅氧烷改性三元乙丙橡胶投入密炼机中塑炼5-8min，使温度达到90-100℃，继续加入芳烃油、硬脂酸、偶联剂、聚丙烯、ABS树脂、聚苯乙烯和聚氯乙烯，进行混炼，混炼20-25min后进行冷却，得到预混胶；
d.将步骤b中得到的预混胶加入开炼机中，在60-80℃的温度下开炼8-10min后加入硫化丁苯橡胶粉末、芳烃油、硬脂酸、偶联剂、天然衍生蜡、正烷烃、混合氧化剂粉末、苯二胺抗氧化剂、二氧化钛、碳酸氢镁、茶多酚、石棉粉、聚磷酸铵、轻质碳酸钙、环糊精、硫磺、二甲基二硫代氨基甲酸锌、氧化铝、高耐磨炭黑，继续开炼，待温度升到140-160℃时排胶，室温放置10-12h，得到混合胶体；
e.将混合胶体在双辊开炼机上混炼，并加入硫磺，混炼均匀后送入双螺杆挤出机料斗，进行挤出造粒；
f.将得到的橡胶颗粒放入平板硫化机中，控制硫化温度为145-155℃，控制硫化压力为10-14MPa，控制硫化时间为20-30min，硫化后在恒温箱中放置30-40h，即得；
所述衬套本体(2)、固定支架(1)和横向稳定杆(4)的装配步骤如下：
S1、将衬套本体内表面涂布厚度均匀的粘接剂，晾干；
S2、将步骤1的涂有粘接剂的衬套本体用硫化机进行硫化处理，得到预硫化衬套；
S3、对稳定杆表面进行喷砂处理，将步骤2中的预硫化橡胶衬套本体粘于其上；
S4、对衬套本体均匀施加沿稳定杆轴线垂直方向的压缩力，直至横向稳定杆与稳定杆衬套之间的粘结牢固稳定；
S5、将固定支架卡合在衬套本体表面，并通过联接孔将稳定杆与稳定杆衬套联接在车体相应位置。
2.根据权利要求1所述的一种啮齿状耐冲击的横向稳定杆衬套，其特征在于，所述通孔(33)和所述通槽(34)的数量根据骨架的尺寸设定，可在骨架(3)两侧各均匀设置有3个通孔(33)，在骨架3的另两侧中央各设置一个通槽(34)，所述通槽(34)内侧为弧形过渡。
3.根据权利要求1所述的一种啮齿状耐冲击的横向稳定杆衬套，其特征在于，在稳定杆衬套注射成型前，向橡胶配方中加入石蜡。
4.根据权利要求1所述的一种啮齿状耐冲击的横向稳定杆衬套，其特征在于，在装配过程步骤2中，所述粘接剂的涂布厚度为0.3-0.6mm。
5.根据权利要求1所述的一种啮齿状耐冲击的横向稳定杆衬套，其特征在于，所述横向稳定杆为采用弹簧钢制成的扭杆弹簧，如50CrVA、60Si2MnA、60Si2Mn等。
6.根据权利要求1所述的一种啮齿状耐冲击的横向稳定杆衬套，其特征在于，所述中温轧制的温度为700℃-723℃。
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