EP0262281B1 - Verfahren zum Herstellen von Zylinderrohren für den Gebrauch bei Temperaturen bis minus 40 Grad Celsius - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von Zylinderrohren für den Gebrauch bei Temperaturen bis minus 40 Grad Celsius Download PDFInfo
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- EP0262281B1 EP0262281B1 EP19860730149 EP86730149A EP0262281B1 EP 0262281 B1 EP0262281 B1 EP 0262281B1 EP 19860730149 EP19860730149 EP 19860730149 EP 86730149 A EP86730149 A EP 86730149A EP 0262281 B1 EP0262281 B1 EP 0262281B1
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Definitions
- the invention relates to a method for producing cylinder tubes for use at temperatures down to minus 40 degrees Celsius.
- the object of the invention is a method for producing cylinder tubes with a yield strength of over 750 N / mm 2 for use at temperatures down to minus 40 degrees C.
- the task is solved by a method with the characteristic features of the main claim. While it is not possible to take measures according to the state of the art, e.g. B. by extensive heat treatment of the finished product to increase the yield strength to a desirable level, it is surprisingly shown that the notched impact strength at low temperatures and the elongation at break do not decrease to the same extent as the yield strength due to the cold forming of the normalized structure according to the current proposal.
- the degree of cold forming makes it possible to achieve the minimum yield strength of 750 N / mm2 and sufficient notched impact strengths for the temperature down to minus 40 degrees C for the respective application.
- the cold forming can be provided in two stages according to the proposal. This measure is proposed if strength and notched impact strength values are to be achieved beyond the minimum values mentioned. In this case, normalization annealing must also be inserted before the second stage. On the other hand, in the second stage, the desired values are already achieved through smaller transformations, because this stage has a finer initial structure.
- the cold forming can be carried out by rolling or drawing or partly by one and partly by the other method.
- the normalization temperature is cooled in air or water.
- the use of the pipes manufactured according to the described method in the finished dimensions for cylinder tubes, as are used in hydraulic drives, is claimed if these have a yield strength of at least 750 N / mm 2 and a notched impact energy of at least 100 J at minus 20 degrees C. should own and thus z. B. be used on earthmoving machines at temperatures down to minus 40 degrees C.
- the impact energy is determined on ISO-V longitudinal samples.
- the rest of the iron and usual impurities are hot-formed in a conventional hot production process to form a 225 x 34 mm front pipe and then cooled in air to room temperature.
- the front pipe is then normalized at 920 degrees C and cooled in air.
- the front pipe is cold formed to the intermediate dimension of 180 x 29.75 mm without intermediate heat treatment.
- the total change in cross-section corresponds to approx. 40%.
- the present intermediate dimension is normalized at 940 degrees C with subsequent water quenching and cold-formed by plug pulls without intermediate heat treatment with individual cross-sectional changes of up to 9% and a total cross-sectional change of 33% to the finished pipe dimension 155 x 19 mm.
- a notched bar impact work of 197 J is determined on longitudinal ISO-V samples at minus 40 degrees Celsius.
- the tube has an Rpo, 2 yield strength of 852 N / mm 2 , a tensile strength of 888 N / mm 2 and an As elongation of 15% at room temperature.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Zylinderrohren für den Gebrauch bei Temperaturen bis minus 40 Grad Celsius.
- Prinzipiell ist es bereits bekannt, daß hohe Kerbschlagzähigkeitswerte im Tieftemperaturbereich bei einer Stahllegierung mit etwa 1% Mangan durch Zugabe von etwa 9% Nickel erreicht werden. Eine derartige Stahllegierung mit der Bezeichung X8 Ni9 nach Euronom 129-76 hat aber nur eine Streckgrenze von etwa 480 N/mm2. Der Stahl ist wegen des hohen Nickelgehaltes recht teuer bei gleichzeitig unzulänglicher Streckgrenze. Für die Anwendung bei weniger tiefen Temperaturen werden Stähle mit nicht zu hohem Nickelgehalt und teilweise dafür höherem Mangangehalt und zusätzlich mehrfacher Glühbehandlung empfohlen. Diese Stähle erreichen trotz der aufwendigen Glühbehandlung nach anderen Vorschlägen nicht die wünschenswerten Festigkeitseigenschaften für den in Rede stehenden Gebrauch.
- Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von Zylinderrohren mit einer Streckgrenze über 750 N/mm2 für den Gebrauch bei Temperaturen bis minus 40 Grad C.
- Die Aufgabe löst ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Während es nicht gelingt, durch die Maßnahmen nach dem Stand der Technik, z. B. durch umfangreiche Wärmebehandlung des Fertigproduktes die Streckgrenze auf eine wünschenswerte Höhe anzuheben, zeigt sich überraschenderweise, daß durch die Kaltumformung des normalisierten Gefüges nach dem gegenwärtigen Vorschlag die Kerbschlagzähigkeit bei tiefen Temperaturen und die Bruchdehnung nicht in demselben Maße abnehmen wie die Streckgrenze ansteigt. Durch das Maß der Kaltumformung ist es möglich für die Temperatur bis minus 40 Grad C des jeweiligen Anwendungsfalles die Mindeststreckgrenze von 750 N/mm2 und ausreichenden Kerbschlagzähigkeiten zu erreichen. Zusätzlich wird vorgeschlagen, das auf Fertigabmessung hergestellte Zylinderrohr einer Anlaßglühung bei einer Temperatur von 300-500 Grad zu unterziehen, wodurch die Festigkeitswerte weiter angehoben werden.
- Des weiteren kann nach dem Vorschlag vorgesehen sein die Kaltumformung in zwei Stufen vorzusehen. Diese Maßnahme wird vorgeschlagen, wenn Festigkeits- und Kerbschlagzähigkeitswerte über die genannten Mindestwerte hinaus erreicht werden sollen. In diesem Fall muß vor der zweiten Stufe ebenfalls ein Normalisierungsglühen eingelegt werden. Andererseits werden dann in der 2. Stufe die angestrebten Werte schon durch kleinere Umformungen erreicht, weil in dieser Stufe ein feineres Ausgangsgefüge vorliegt.
- Die Kaltumformung kann durch Walzen oder Ziehen oder teils nach dem einen und teils nach dem anderen Verfahren erfolgen. Das Abkühlen von Normalisierungstemperatur erfolgt an Luft oder Wasser.
- Beansprucht wird darüber hinaus die Verwendung der nach dem erläuterten Verfahren hergestellten Rohre in den Fertigabmessungen für Zylinderrohre, wie sie bei Hydraulikantrieben zur Anwendung kommen, wenn diese eine Streckgrenze von mindestens 750 N/mm2 und eine Kerbschlagarbeit von mindestens 100 J bei minus 20 Grad C besitzen sollen und damit z. B. an Erdbewegungsmaschinen bei Temperaturen bis zu minus 40 Grad C verwendet werden. Die Kerbschlagarbeit wird an ISO-V-Längsproben bestimmt.
- Die Erfindung wird anhand des nachstehend beschriebenen Beispiels näher erläutert.
- Ein Stahl mit der chemischen Zusammensetzung von (Massen-%)
- 0,027% C
- 0,25% Si
- 1,91% Mn
- 0,006% P
- 2,88% Ni
- 0,039% Nb
- Rest Eisen und üblichen Verunreinigungen wird mit einer üblichen Warmfertigung zu einem Vorrohr der Abmessung 225 x 34 mm warm umgeformt und anschließend an Luft bis auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Vorrohr wird anschließend bei 920 Grad C normalisiert und an Luft abgekühlt. Durch mehrere Stopfenzüge mit Einzelquerschnittsänderungen bis zu 7% wird das Vorrohr ohne Zwischenwärmebehandlung bis auf die Zwischenabmessung 180 x 29,75 mm kaltumgeformt. Die erfolgte Gesamtquerschnittsänderung entspricht ca. 40%. Die vorliegende Zwischenabmessung wird bei 940 Grad C mit nachfolgender Wasserabschreckung normalisiert und ohne Zwischenwärmebehandlung mit Einzelquerschnittsänderungen bis zu 9% und einer Gesamtquerschnittsänderung von 33% auf die Fertigrohrabmessung 155 x 19 mm durch Stopfenzüge kalt umgeformt.
- In diesem Zustand wird bei minus 40 Grad C eine Kerbschlagarbeit von 197 J an ISO-V-Längsproben ermittelt. Das Rohr weist bei Raumtemperatur eine Rpo,2-Streckgrenze von 852 N/mm2, eine Zugfestigkeit von 888 N/mm2 und eine As-Dehnung von 15% auf.
Claims (8)
1. Verfahren zum Herstellen von Zylinderrohren mit Streckgrenzen >750 N/mm2 für den Gebrauch bei Temperaturen bis -40 Grad C, in dem ein Vorrohr aus Stahl mit 0,02-0,1% Kohlenstoff, 0,005-0,25% Silizium, 1,5-2,0% Mangan, 2-4% Nickel, 0,03-0,06% Niob und Eisen mit üblichen Verunreinigungen durch Warmformgebung und Abkühlen an Luft auf Raumtemperatur hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorrohr bei 900-950 Grad Celsius normalisierend geglüht, auf Raumtemperatur abgekühlt und im Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 100 Grad mit Querschnittsabnahmen von etwa 15-80% auf Fertigabmessung kaltumgeformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderrohr mit der Fertigrohrabmessung einer Anlaßglühung bei einer Temperatur zwischen 300 und 500 Grad unterzogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltumformen zur Fertigabmessung in einer ersten Stufe mit Querschnittsabnahme von insgesamt etwa 20-50% und einem anschließenden Normalisieren bei 900-950 Grad Celsius mit nachfolgender Abkühlung auf Raumtemperatur und in einer zweiten Stufe mit einer Querschnittsabnahme von insgesamt etwa 5-60% erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltumformen mindestens teilweise durch Walzen mit Querschnittsabnahmen von 20-70% bei jedem Durchgang erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltumformen mindestens teilweise durch Ziehen mit Querschnittsabnahmen von 5-50% bei jedem Durchgang erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen von Normalisierungstemperatur auf Raumtemperatur an Luft erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen von Normalisierungstemperatur auf Raumtemperatur in Wasser erfolgt.
8. Verwendung eines Stahles für Zylinderrohre, der 0,02-0,1% Kohlenstoff, 0,05-0,25% Silizium, 1,5-2,0% Mangan, 2-4% Nickel, 0,03-0,06% Niob und Eisen mit üblichen Verunreinigungen aufweist, aus dem durch Warmformgebung Vorrohre erzeugt sind, die einer Normalisierungsglühung bei einer Temperatur zwischen 900-950 Grad Celsius und einer nachfolgenden Kaltumformung mit Querschnittsabnahmen von insgesamt etwa 15-70% auf Fertigabmessung unterzogen worden sind, wobei die Kaltumformung in zwei Stufen von je mindestens 15% Gesamtquerschnittsabnahme und einer dazwischen liegenden Normalisierungsglühung und anschließendem Anlassen auf eine Temperatur zwischen 300 und 500 Grad C erfolgt.
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