WSPÓŁCZESNE

MATERIAŁY

INŻYNIERSKIE I

ZASADY ICH

DOBORU

1

PLAN PREZENTACJI

I.

Przedstawienie elementu.

II.

Technologia wytwarzania.

III.

Warunki pracy elementu.

IV.

Możliwe uszkodzenia tłoczyska.

V.

Wymagania stawiane tłoczyskom.

VI.

Proponowane materiały.

VII.

Porównanie właściwości materiałów.

VIII.

Podsumowanie.

IX.

Literatura.

2

TEMAT PROJEKTU:
TŁOCZYSKO SIŁOWNIKA
HYDRAULICZNEGO

3

Rys. 1. Tłoczysko siłownika hydraulicznego [8].

I. PRZEDSTAWIENIE ELEMENTU.

4

Rys. 2. Schemat siłownika hydraulicznego z oznaczonymi elementami
budowy [13].

II. TECHNOLOGIA WYTWARZANIA.

1.

Cięcie prętów.

2.

Hartowanie gładzi tłoczyska.

3.

Prostowanie tłoczyska.

4.

Obróbka skrawaniem końcówek tłoczyska.

5.

Szlifowanie.

6.

Obróbka galwanotechniczna.

5

III. WARUNKI PRACY



różne wartości ciśnienia nominalnego,



różne wartości temperatur,



oddziaływanie środka smarującego,



oddziaływanie czynników atmosferycznych,



duże siły rozciągające i ściskające.

6

IV. MOŻLIWE

USZKODZENIA

TŁOCZYSKA

7

1. ZGINANIE TŁOCZYSKA

8

Brak możliwości naprawy – wymiana na nowy.

Rys. 3. Uszkodzenie tłoczyska - zgięcie
[9].

2. PORYSOWANIE POWIERZCHNI
TŁOCZYSKA.

9

Możliwość regeneracji – obróbka mechaniczna i
galwanotechniczna.

Rys. 4. Uszkodzenie tłoczyska

– porysowanie powierzchni

[9].

3. ŁUSZCZENIE POWŁOKI CHROMOWEJ
TŁOCZYSKA.

10

Możliwość regeneracji – obróbka mechaniczna i
galwanotechniczna.

Rys. 5. Uszkodzenie tłoczyska –

łuszczenie powłoki chromowej

[9].

4. USZKODZENIE MECHANICZNE
PODCZAS MONTAŻU.

11

Naprawa lub regeneracja zależy od stopnia
uszkodzenia. Przy niewielkich zarysowaniach stosuje
się obróbki mechanicznej i galwanotechnicznej.

Rys. 6. Uszkodzenie tłoczyska – uszkodzenie mechaniczne [14].

5. NADMIERNE ZUŻYWANIE SIĘ
TŁOCZYSKA TYLKO Z JEDNEJ STRONY.

12

Brak możliwości naprawy – wymiana na nowy.

Rys. 7. Uszkodzenie tłoczyska –

nadmierne zużywanie się

tłoczyska z jednej strony [9].

6. ZERWANIE GWINTU W GÓRNEJ
CZĘŚCI TŁOCZYSKA.

13

Brak możliwości naprawy – wymiana na nowy.

Rys. 7. Uszkodzenie tłoczyska – zerwanie gwintu

w górnej części tłoczyska [15].

V. WYMAGANIA STAWIANE

TŁOCZYSKOM.



odporność korozyjna α=0,2,



odporność na zarysowania α=0,15,



wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie

α=0,15,



możliwość obróbki mechanicznej α=0,15,



spawalność α=0,1,



odporność na obciążenia dynamiczne

α=0,15,



niska cena α=0,1.

14

VI. PROPONOWANE MATERIAŁY.

15

1.Stal C45 hartowana indukcyjnie.

2.Stal 20MnV6.

3.Stal Ni-Cromax (Cromax 280X).

4.Stal 42CrMo4 ulepszana cieplnie.

5.Stal nierdzewna AISI 431 (X17CrNi16-2).

16

Lp.

Materiał

C% max

Mn %

Si%

max

Cr%

max

Mo%

max

V%

max

S%

max

P%

max

Ni%

1

C45

0,42-

0,50

0,50-

0,80

0,15-

0,40

-

-

-

0,03

5

0,035

-

2

20MnV6

0,16-

0,22

1,40-

1,75

0,15-

0,35

-

-

0,10-

0,20

0,02

5

0,035

≥0,020

-

3

Ni-Cromax

(Cromax

280X)

0,18

1,55

0,35

-

-

0,11

0,02

5

≤0,020

-

4

42CrMo4

0,38-

0,45

0,60-

0,90

0,15-

0,40

0,90-

1,20

0,15-

0,25

-

0,03

0

0,030

-

5

AISI 413

(X 7CrNi16-2)

0,20

1,00

1,00

15-17

-

-

0,03

0

-

1,25-

2,50

Tab. 1. Skład chemiczny proponowanych materiałów [5].

17

Lp.

Materiał

R

m

wytrzymałość

na

rozciąganie

(MPa)

R

p0,2

granica

plastyczności

(MPa)

A

wydłużenie

[%]

Spawalność

Próba

udarności

KU

20C

KV

-20C

1

C45

520-700

360

15

Ograniczona

>50J

-

2

20MnV6

540-710

450

16

Bardzo dobra

40J

27J

3

Ni-Cromax

(Cromax

280X)

650-800

 440

19

Bardzo dobre

27J

-

4

42CrMo4

880-1150

730

12

Ograniczona

25J

27J

5

AISI 413

(

X17CrNi16-2

)

900-1050

(ulepszony )

700

12

Ograniczona

20J

-

Tab. 2. Właściwości mechaniczne proponowanych materiałów [5].

18

Właściwości powłoki

chromowanej

Wielkość

Grubość warstwy

15 m

Twardość

powierzchni

850-1150 HV

Chropowatość

R

amax

= 0,2m

Przyczepność

Bez pęknięć, złamań lub

odprysków po wstrząsie

cieplnym.

Odporność na

korozję

Minimalnie 120 godzin

według ISO 9227 w

neutralnym roztworze

solanki.

Tab. 3. Właściwości powłoki chromowanej dla materiałów: C45,
20MnV6, 42CrMo4 [5].

19

Warstwa niklu

Warstwa chromu

Chropowatość

powierzchni

Odporność na

korozję

Grubość  30m

Grubość 20m

R

a

≥ 0,2 m

Powyżej 1000

godzin według

ISO 9227 –

neutralny

roztwór soli.

Twardość 300 HV

Twardość 850-1150 HV

R

a

≥ 1,6 m

Tab. 4. Własności powłoki stali Ni-Cromax [5].

Odporność na

korozję

Twardość

powłoki

chromowej

Chropowatość

Grubość

warstwy

chromu

Odporność na

korozję

powłoki

chromowej

Ze wszystkich stali

martenzytycznych ta

stal ma najlepszą

odporność na

korozję, może być

stosowana w

warunkach

morskich,

930 HV

R

amax

= 0,15m

20m

Powyżej 500

godzin według

ISO 9221 –

neutralny

roztwór solanki

Tab. 5. Własności stali AISI 431 [5].

20

Lp.

Materiał

Cena

[zł

(netto) /

ϕ90 0.1

mb]

1

C45

580

2

20MnV6

593

3

Ni-Cromax

(Cromax 280X)

627

4

42CrMo4

792

5

AISI 431

(X17CrNi16-2)

810

Tab. 6. Porównanie cen prętów tłoczykowych wykonanych
z zaproponowanych materiałów.

VII. PORÓWNANIE WŁAŚCIWOŚCI

MATERIAŁÓW.

21

Materiał

Właściwość

C45

20MnV6

Ni-Cromax

(Cromax 280X)

42CrMo4

AISI 431

(X17CrNi16-2)

Odporność

korozyjna α=0,2

β=2 (min. 120 h)

β=2 (min. 120

h)

β=10 (1000 h)

β=2 (min. 120

h)

β=5 (500 h)

Odporność na

zarysowania

α=0,15

β=10(1150 HV)

β=10(1150 HV)

β=10(1150 HV)

β=10(1150 HV)

β=8(930 HV)

Wytrzymałość na

ściskanie i

rozciąganie

α=0,15

β=6(520 MPa)

β=6(540 MPa)

β=7(650 MPa)

β=9(880 MPa)

β=10(950 MPa)

Możliwość

obróbki

mechanicznej

α=0,15

β=10(8)

β=8 (6)

β=8 (6)

β=6 (5)

β=8 (6)

Spawalność

α=0,1

β=2

(Ograniczona)

β=10 (Bardzo

dobra)

β=10 (Bardzo

dobra)

β=2

(Ograniczona)

β=2

(Ograniczona)

Odporność na

obciążenia

dynamiczne

α=0,15

β=10 (50J)

β=8 (40J)

β=6 (27J)

β=6 (25J)

β=5 (20J)

Cena α=0,1

β=10 (580

zł/0,1mb)

β=5(593

zł/0,1mb)

β=3(627zł/0,1m

b)

β=2(792

zł/0,1mb)

β=1(810zł/0,1mb

)

Σ

6,6

6,8

8,05

5,25

5,65

Tab. 7. Porównanie właściwości proponowanych materiałów.

Wybrany Materiał – Ni-Cromax (Cromax 280X)

Uzasadnienie:



spełnia w największym stopniu wszystkie

wcześniej założone kryteria,



zapewnia długotrwałą pracę siłownika,



jest stosowanym materiałem na tego typu

elementy.

22

VIII. PODSUMOWANIE

IX. LITERATURA

1.

Bednarczyk I., Hernas A., , Nauka o materiałach i mechanika,
Wydawnictwo WSZOP, Katowice 2009.

2.

Czetwertyński E., Utrysko B., Hydraulika i hydromechanika, PWN,
Warszawa 1968.

3.

Marczuk M., Projektowanie i eksploatacja urządzeń hydroforowych,
ARKADY, Warszawa 1973.

4.

Osiecki A., Hydrostatyczny napęd maszyn, WNT Warszawa, 1998.

5.

Firma Hydro, Katalog – Pręty tłoczyskowe i rury cylindrowe – 2012.

6.

Firma MetalPedia, Stale – Dane techniczne.

7.

Firma Krosno, Specyfikacja techniczna nr 006/2013, Linia obróbki
mechanicznej tłoczyska.

8.

agrotrade.home.pl

9.

www.kyb-europe.com/kyb-poland/common-failure-issues.html

10.

bipromasz.pl/index.php

11.

www.hydrobig.pl/en/podstawy-hydrauliki-silowej

12.

www.hp.szczecin.pl/cromax-280x/

13.

www.passerotti.com.pl

14.

www.magnum-technology.com

15.

www.motofocus.pl.

23

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ!

24