CN116984406A - 一种油缸用高强度、高精度e355无缝钢管的冷拔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无缝钢管冷拔技术领域，具体涉及一种油缸用高强度、高精度E355无缝钢管的冷拔方法，包括以下步骤：S1：检查冷拔用E355无缝钢管的表面质量，确保无痂疤、夹层、剥落、起皮、毛刺、撕裂，表面凹孔缺陷深度＜0.2mm；S2：对检查后的热轧E355无缝钢管进行正火处理；S3：将合格的E355无缝钢管进行拔前的酸洗、磷化、皂化预处理；S4：对处理后的E355无缝钢管进行第一次冷拔，第一次为粗拔定型；S5：冷拔后进行去应力退火处理；S6：重复步骤S3再次进行酸洗、磷化、皂化处理；S7：进行第二次冷拔，第二次为精拔定型；S8：最后进行校直，本发明，可节省内孔机加工工序，不但能提高生产效率和材料利用率，还能提高油缸的强韧性。
Description
技术领域
本发明涉及无缝钢管冷拔技术领域，尤其涉及一种油缸用高强度、高精度E355无缝钢管的冷拔方法。
背景技术
液压举升油缸作为自卸汽车的关键部件，其性能和质量直接影响到汽车的工作效率、安全性以及维护成本，传统的液压举升油缸各级套筒采用27SiMn和45号钢热轧管经过调质工艺或27SiMn和Q345B热轧管冷拔后直接使用，尽管这些材料和工艺能满足基本的制造要求，但它们存在的问题也日益明显。
首先，采用这种材质和工艺制造的钢管的韧性较差，导致机械性能低下，这不仅降低了液压缸的使用寿命，而且在高压或冲击负荷下容易导致断裂、内套筒变形、举升乱序等严重问题，给用户带来巨大的经济损失和潜在的安全风险。
其次，当前的制造工艺需要对钢管内外表面进行机加工，这不仅增加了生产成本，还容易引入加工应力，导致材料的变形，此外，这种加工方法会造成大量的材料浪费，这在资源日益紧缺的今天显得尤为不合理。
因此，开发一种新的油缸用材料和工艺，以提高液压举升油缸的性能，延长其使用寿命，减少生产成本和材料浪费，是当下工业界亟待解决的问题。
发明内容
基于上述目的，本发明提供了一种油缸用高强度、高精度E355无缝钢管的冷拔方法。
一种油缸用高强度、高精度E355无缝钢管的冷拔方法，包括以下步骤：
S1：检查冷拔用E355无缝钢管的表面质量，确保无痂疤、夹层、剥落、起皮、毛刺、撕裂，表面凹孔缺陷深度＜0.2mm；
S2：对检查后的热轧E355无缝钢管进行正火处理；
S3：将合格的E355无缝钢管进行拔前的酸洗、磷化、皂化预处理；
S4：对处理后的E355无缝钢管进行第一次冷拔，第一次为粗拔定型；
S5：冷拔后进行去应力退火处理；
S6：重复步骤S3再次进行酸洗、磷化、皂化处理；
S7：进行第二次冷拔，第二次为精拔定型，且两次的冷拔总延伸率控制在1.2～1.5％；
S8：最后进行校直，直线度控制在≤0.25mm/M。
进一步的，所述S1步骤中检查冷拔用E355无缝钢管的表面质量的方法采用目视检查、触摸检查、磁粉检测或超声波检测，具体的：
目视检查：通过使用肉眼观察钢管表面，检查是否有痂疤、夹层、剥落、起皮、毛刺、撕裂等明显缺陷；
触摸检查：用手触摸钢管表面，检查是否有凹陷、突起、毛刺缺陷，并通过触摸来感知表面的不平整或异常；
磁粉检测：将磁粉涂布在钢管表面，通过施加磁场，观察磁粉在钢管表面的分布情况，当钢管表面有痂疤、夹层、剥落、起皮、毛刺、撕裂缺陷，磁粉会在缺陷处积聚形成磁粉堆；
超声波检测：利用超声波的传播和反射原理，通过超声波探头对钢管进行扫描，检测钢管内部和表面的缺陷，探测到痂疤、夹层、剥落、起皮、毛刺、撕裂缺陷，并进行定量评估。
进一步的，所述S2步骤中正火处理步骤具体为：
S201：将检测后的钢管置于热处理炉中，并确保其完全受热；
S202：调节炉温至预定的正火处理温度为900℃；
S203：在上述温度下，保持钢管加热2小时，以确保材料内部微观组织得到均匀的再结晶；
S204：在达到所需的时间和温度后，将钢管自然冷却到室温。
进一步的，所述S3步骤中酸洗步骤包括：
S301：准备含有15％～20％的工业盐酸的酸洗液；
S302：将E355无缝钢管完全浸入上述酸洗液中；
S303：保持钢管在酸洗液中浸泡，持续时间20分钟，以确保工件表面的铁锈、氧化皮被完全清除；
S304：在浸泡期间，确保酸洗液清除工件表面的油污和其他杂质，直至钢管表面呈现出钢的本色；
S305：最后在清水池里浸泡5分钟，然后用高压水冲洗，以去除任何残留的酸和杂质。
进一步的，所述S3步骤中磷化步骤包括：
S306：准备中温锰系磷化药剂作为磷化液，其酸度参数为游离酸度FA：3～5Pt，总酸度TA：25～30Pt，且总酸与游离酸的比值为5～6；
S307：调节磷化液的温度至60℃～65℃；
S308：将经过酸洗的E355无缝钢管完全浸入上述磷化液中；
S309：保持钢管在磷化液中浸泡，持续时间为25～30分钟，以形成磷化膜；
S310：确保形成的磷化膜厚度3～10μm，以获得防腐性能；
S311：使用清水冲洗钢管，以去除钢管表面的任何残留磷化药剂。
进一步的，所述S3步骤中皂化步骤包括：
S312：准备皂化溶液，其pH值为8～9，油脂度为＞1.5Pt；
S313：调节皂化溶液的温度至60℃～70℃；
S314：将经过磷化的E355无缝钢管完全浸入上述皂化溶液中；
S315：保持钢管在皂化溶液中浸泡，持续时间为10～20分钟，以形成皂化膜；
S316：确保形成的皂化膜厚度≥10μm，以提供润滑性和防腐性。
进一步的，所述S4步骤中第一次冷拔的延伸率控制≥总延伸率*90％，S7步骤中的第二次冷拔的减壁量控制在0.15～0.6mm。
进一步的，所述S5步骤中退火处理步骤具体为：
S501：将选定的钢管置于热处理炉中，并确保其均匀受热；
S502：调节炉温至420℃～520℃的退火温度范围内；
S503：在上述温度下，保持钢管加热2小时，以确保应力得到充分释放并获得均匀的微观组织；
S504：在达到所需的时间和温度后，以控制的速率将钢管冷却至室温，确保去除应力。
进一步的，所述第二次冷拔后的无缝钢管具有屈服强度≥650MPa；抗拉强度≥780MPa；断后伸长率≥16％；在-20℃时的冲击功≥39J。
本发明的有益效果：
本发明，通过与传统的27SiMn、45号钢以及Q345B热轧管相比，新方法生产出的钢管韧性更好，具有较高的屈服强度和抗拉强度，这意味着在液压缸受到高压或冲击负荷时，新材料有更低的断裂和变形风险，从而显著提高了液压缸的工作效率和安全性。
本发明，通过对E355无缝钢管进行冷拔，有效地减少了对钢管内外表面的机加工需求，这不仅简化了生产流程，加速了生产效率，而且大大减少了因加工引入的应力和材料浪费，经过冷拔处理的钢管，其尺寸精度高，可以直接用于液压缸制造，无需额外的内孔机加工工序，这为制造商节省了大量的时间和成本。
本发明，确保了油缸在使用过程中的稳定性和耐用性，钢管的高屈服强度、高抗拉强度和良好的延伸率，使得液压缸在实际操作中更为稳定，且在面对不同的工作环境和负荷时，其性能更加可靠，大大降低了液压缸出现断裂、内套筒变形、举升乱序等问题的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的冷拔方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例1
如图1所示，一种油缸用高强度、高精度E355无缝钢管的冷拔方法，包括以下步骤：
S1：检查冷拔用E355无缝钢管的表面质量，确保无痂疤、夹层、剥落、起皮、毛刺、撕裂，表面凹孔缺陷深度＜0.2mm；
S2：对检查后的热轧E355无缝钢管进行正火处理；
S3：将合格的E355无缝钢管进行拔前的酸洗、磷化、皂化预处理；
S4：对处理后的E355无缝钢管进行第一次冷拔，第一次为粗拔定型；
S5：冷拔后进行去应力退火处理；
S6：重复步骤S3再次进行酸洗、磷化、皂化处理；
S7：进行第二次冷拔，第二次为精拔定型，且两次的冷拔总延伸率控制在1.3％；
S8：最后进行校直，直线度控制在≤0.25mm/M。
步骤一种的检查冷拔用E355无缝钢管的表面质量的方法采用目视检查、触摸检查，具体的：
目视检查：通过使用肉眼观察钢管表面，检查是否有痂疤、夹层、剥落、起皮、毛刺、撕裂等明显缺陷，这是最简单、常用的检查方法之一；
触摸检查：用手触摸钢管表面，检查是否有凹陷、突起、毛刺缺陷，并通过触摸来感知表面的不平整或异常；
上述检测方式可视具体情况选择，如果需要快速、经济的检查，目视和触摸检查是首选；如果钢管是铁磁性的，且主要关心表面和近表面的缺陷，磁粉检测是一个很好的选择；如果关心内部缺陷，超声波检测是更好的选择，但成本会相对较高；选择哪种检测方法取决于具体的需求、预算和应用情境。
S2步骤中正火处理步骤具体为：
S201：将检测后的钢管置于热处理炉中，并确保其完全受热；
S202：调节炉温至预定的正火处理温度为900℃；
S203：在上述温度下，保持钢管加热2小时，以确保材料内部微观组织得到均匀的再结晶；
S204：在达到所需的时间和温度后，将钢管自然冷却到室温，确保获得所需的机械性能和微观组织。
S3步骤中酸洗步骤包括：
S301：准备含有18％的工业盐酸的酸洗液；
S302：将E355无缝钢管完全浸入上述酸洗液中；
S303：保持钢管在酸洗液中浸泡，持续时间20分钟，以确保工件表面的铁锈、氧化皮被完全清除；
S304：在浸泡期间，确保酸洗液清除工件表面的油污和其他杂质，直至钢管表面呈现出钢的本色；
S305：最后在清水池里浸泡5分钟，然后用高压水冲洗，以去除任何残留的酸和杂质。
S3步骤中磷化步骤包括：
S306：准备中温锰系磷化药剂作为磷化液，其酸度参数为游离酸度FA：4Pt，总酸度TA：27Pt；
S307：调节磷化液的温度至63℃；
S308：将经过酸洗的E355无缝钢管完全浸入上述磷化液中；
S309：保持钢管在磷化液中浸泡，持续时间为27分钟，以形成磷化膜；
S310：确保形成的磷化膜厚度3～10μm，以获得防腐性能；
S311：使用清水冲洗钢管，以去除钢管表面的任何残留磷化药剂。
S3步骤中皂化步骤包括：
S312：准备皂化溶液，其pH值为8.5，油脂度为2Pt；
S313：调节皂化溶液的温度至65℃；
S314：将经过磷化的E355无缝钢管完全浸入上述皂化溶液中；
S315：保持钢管在皂化溶液中浸泡，持续时间为15分钟，以形成皂化膜；
S316：确保形成的皂化膜厚度≥10μm，以提供润滑性和防腐性；
S4步骤中第一次冷拔的延伸率控制≥总延伸率*90％，S7步骤中的第二次冷拔的减壁量控制在0.3mm。
S5步骤中退火处理步骤具体为：
S501：将选定的钢管置于热处理炉中，并确保其均匀受热；
S502：调节炉温至480℃的退火温度范围内；
S503：在上述温度下，保持钢管加热2小时，以确保应力得到充分释放并获得均匀的微观组织；
S504：在达到所需的时间和温度后，以控制的速率将钢管冷却至室温，确保去除应力并获得所需的材料性能。
第二次冷拔后的无缝钢管屈服强度为660MPa；抗拉强度为790MPa；断后伸长率为17％；在-20℃时的冲击功为40J。
实施例2
S1：首先，检查冷拔用E355无缝钢管的表面质量，通过磁粉检测方法确认钢管表面无痂疤、夹层、剥落、起皮、毛刺、撕裂，以及确保表面凹孔缺陷深度＜0.2mm；
S2：检测后的E355无缝钢管进行正火处理。具体地，炉温调至900℃，保持钢管加热2小时后自然冷却至室温；
S3：对经过正火处理的钢管进行酸洗，磷化和皂化预处理；
酸洗：使用含有15％工业盐酸的酸洗液，钢管浸泡20分钟后使用清水冲洗10分钟；
磷化：采用中温锰系磷化药剂，总酸度为25Pt，游离酸度为3Pt，磷化液温度60℃，浸泡时间25分钟；
皂化：采用pH值为8的皂化溶液，油脂度为1.5Pt，皂化溶液温度为60℃，浸泡时间为10分钟；
S4：进行第一次冷拔处理，以总延伸率的90％进行粗拔定型；
S5：对冷拔后的钢管进行退火处理。具体地，炉温调至420℃，保持钢管加热2小时后冷却至室温；
S6：再次进行酸洗、磷化和皂化处理；
S7：进行第二次冷拔处理，控制其减壁量控制在0.15mm进行精拔定型，两次的冷拔总延伸率控制在1.2；
S8：最后进行校直操作，直线度控制在≤0.25mm/M；
此实施例得到的E355无缝钢管具有屈服强度为640MPa，抗拉强度为770MPa，断后伸长率为15％，在-20℃时的冲击功为37J。
实施例3
S1：首先，检查冷拔用E355无缝钢管的表面质量，通过超声波检测方法确认钢管表面无痂疤、夹层、剥落、起皮、毛刺、撕裂，以及确保表面凹孔缺陷深度＜0.2mm；
S2：检测后的E355无缝钢管进行正火处理。具体地，炉温调至900℃，保持钢管加热2小时后自然冷却至室温；
S3：对经过正火处理的钢管进行酸洗，磷化和皂化预处理；
酸洗：使用含有20％工业盐酸的酸洗液，钢管浸泡20分钟后使用清水冲洗10分钟；
磷化：采用中温锰系磷化药剂，总酸度为30Pt，游离酸度为5Pt，磷化液温度65℃，浸泡时间30分钟；
皂化：采用pH值为9的皂化溶液，油脂度为1.6Pt，皂化溶液温度为70℃，浸泡时间为20分钟；
S4：进行第一次冷拔处理，以总延伸率的93％进行粗拔定型；
S5：对冷拔后的钢管进行退火处理,具体地，炉温调至520℃，保持钢管加热2小时后冷却至室温；
S6：再次进行酸洗、磷化和皂化处理；
S7：进行第二次冷拔处理，控制其减壁量控制在0.6mm进行精拔定型，两次的冷拔总延伸率控制在1.2；
S8：最后进行校直操作，直线度控制在≤0.25mm/M；
此实施例得到的E355无缝钢管具有屈服强度为645MPa，抗拉强度为775MPa，断后伸长率为14％，在-20℃时的冲击功为35J。
表1实验数据以及相关性能对比
从表1可以清晰地看到实施例1在屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和冲击功等关键性能指标上均优于实施例2和实施例3，尤其是在冲击功方面，实施例1达到了40J，远高于其他两例，这意味着实施例1制备的E355无缝钢管具有更好的韧性和强度，因此，实施例1确实是最佳实施例，其所采用的目视和触摸的表面检测方法、特定的酸洗、磷化和皂化条件，以及退火炉温等关键工艺参数均对最终钢管的性能产生了积极的影响。
本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种油缸用高强度、高精度E355无缝钢管的冷拔方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：检查冷拔用E355无缝钢管的表面质量，确保无痂疤、夹层、剥落、起皮、毛刺、撕裂，表面凹孔缺陷深度＜0.2mm；
S2：对检查后的热轧E355无缝钢管进行正火处理；
S3：将合格的E355无缝钢管进行拔前的酸洗、磷化、皂化预处理；
S4：对处理后的E355无缝钢管进行第一次冷拔，第一次为粗拔定型；
S5：冷拔后进行去应力退火处理；
S6：重复步骤S3再次进行酸洗、磷化、皂化处理；
S7：进行第二次冷拔，第二次为精拔定型，且两次的冷拔总延伸率控制在1.2～1.5％；
S8：最后进行校直，直线度控制在≤0.25mm/M。
2.根据权利要求1所述的一种油缸用高强度、高精度E355无缝钢管的冷拔方法，其特征在于，所述S1步骤中检查冷拔用E355无缝钢管的表面质量的方法采用目视检查、触摸检查、磁粉检测或超声波检测，具体的：
目视检查：通过使用肉眼观察钢管表面，检查是否有痂疤、夹层、剥落、起皮、毛刺、撕裂等明显缺陷；
触摸检查：用手触摸钢管表面，检查是否有凹陷、突起、毛刺缺陷，并通过触摸来感知表面的不平整或异常；
磁粉检测：将磁粉涂布在钢管表面，通过施加磁场，观察磁粉在钢管表面的分布情况，当钢管表面有痂疤、夹层、剥落、起皮、毛刺、撕裂缺陷，磁粉会在缺陷处积聚形成磁粉堆；
超声波检测：利用超声波的传播和反射原理，通过超声波探头对钢管进行扫描，检测钢管内部和表面的缺陷，探测到痂疤、夹层、剥落、起皮、毛刺、撕裂缺陷，并进行定量评估。
3.根据权利要求1所述的一种油缸用高强度、高精度E355无缝钢管的冷拔方法，其特征在于，所述S2步骤中正火处理步骤具体为：
S201：将检测后的钢管置于热处理炉中，并确保其完全受热；
S202：调节炉温至预定的正火处理温度为900℃；
S203：在上述温度下，保持钢管加热2小时，以确保材料内部微观组织得到均匀的再结晶；
S204：在达到所需的时间和温度后，将钢管自然冷却到室温。
4.根据权利要求1所述的一种油缸用高强度、高精度E355无缝钢管的冷拔方法，其特征在于，所述S3步骤中酸洗步骤包括：
S301：准备含有15％～20％的工业盐酸的酸洗液；
S302：将E355无缝钢管完全浸入上述酸洗液中；
S303：保持钢管在酸洗液中浸泡，持续时间20分钟，以确保工件表面的铁锈、氧化皮被完全清除；
S304：在浸泡期间，确保酸洗液清除工件表面的油污和其他杂质，直至钢管表面呈现出钢的本色；
S305：最后在清水池里浸泡5分钟，然后用高压水冲洗，以去除任何残留的酸和杂质。
5.根据权利要求3所述的一种油缸用高强度、高精度E355无缝钢管的冷拔方法，其特征在于，所述S3步骤中磷化步骤包括：
S306：准备中温锰系磷化药剂作为磷化液，其酸度参数为游离酸度FA：3～5Pt，总酸度TA：25～30Pt，且总酸与游离酸的比值为5～6；
S307：调节磷化液的温度至60℃～65℃；
S308：将经过酸洗的E355无缝钢管完全浸入上述磷化液中；
S309：保持钢管在磷化液中浸泡，持续时间为25～30分钟，以形成磷化膜；
S310：确保形成的磷化膜厚度3～10μm，以获得防腐性能；
S311：使用清水冲洗钢管，以去除钢管表面的任何残留磷化药剂。
6.根据权利要求4所述的一种油缸用高强度、高精度E355无缝钢管的冷拔方法，其特征在于，所述S3步骤中皂化步骤包括：
S312：准备皂化溶液，其pH值为8～9，油脂度为＞1.5Pt；
S313：调节皂化溶液的温度至60℃～70℃；
S314：将经过磷化的E355无缝钢管完全浸入上述皂化溶液中；
S315：保持钢管在皂化溶液中浸泡，持续时间为10～20分钟，以形成皂化膜；
S316：确保形成的皂化膜厚度≥10μm，以提供润滑性和防腐性。
7.根据权利要求1所述的一种油缸用高强度、高精度E355无缝钢管的冷拔方法，其特征在于，所述S4步骤中第一次冷拔的延伸率控制≥总延伸率*90％，S7步骤中的第二次冷拔的减壁量控制在0.15～0.6mm。
8.根据权利要求1所述的一种油缸用高强度、高精度E355无缝钢管的冷拔方法，其特征在于，所述S5步骤中退火处理步骤具体为：
S501：将选定的钢管置于热处理炉中，并确保其均匀受热；
S502：调节炉温至420℃～520℃的退火温度范围内；
S503：在上述温度下，保持钢管加热2小时，以确保应力得到充分释放并获得均匀的微观组织；
S504：在达到所需的时间和温度后，以控制的速率将钢管冷却至室温，确保去除应力。
9.根据权利要求1所述的一种油缸用高强度、高精度E355无缝钢管的冷拔方法，其特征在于，所述第二次冷拔后的无缝钢管具有屈服强度≥650MPa；抗拉强度≥780MPa；断后伸长率≥16％；在-20℃时的冲击功≥39J。
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