原料から最終検査まで 油圧シリンダチューブができるまで

油圧シリンダのチューブは一見シンプルに見えますが、両端が開いた鋼管です。しかし、保持しなければならない公差、許容しなければならない圧力、維持しなければならない表面仕上げなどの点から、産業サプライチェーンの中で最も精密に製造された部品の一つに数えられます。鋼材が工場に到着した瞬間から、署名された検査報告書が出荷される瞬間まで、その管がどのように作られるのかを理解すると、紙の上では同じに見える 2 つの管が、使用中にまったく異なる性能を発揮する理由が説明されます。

ステップ 1 — 原材料の選択と入荷検査

すべての油圧シリンダー チューブは鋼管ブランクから始まり、その鋼のグレードは些細なことではありません。油圧シリンダチューブのサプライチェーンで最も一般的に指定されるグレードは次のとおりです。 E355 (EN 10305)、ST52.3 (DIN 2393)、AISI 1045、および JIS STKM13C 。それぞれの製品は、降伏強度、被削性、冷間加工応答性のバランスが異なりますが、この段階で最も重要な特性、つまり加熱から加熱まで予測可能で一貫した組成を共有しています。

チューブが生産に入る前に、受入検査では 3 つのことが確認されます。まず、材料試験証明書 (MTC) が注文書の仕様と照合され、炭素含有量、マンガン レベル、降伏強度が必要なグレードと一致しているかどうかが確認されます。次に、入荷する各バッチのサンプルは硬度試験を受け、重要なプログラムでは引張試験を受け、機械的特性が単なる書類ではなく証明書の値と一致することを確認します。第三に、チューブの外径、肉厚、真直度を長さに沿った複数の点で測定し、入ってくるブランクが下流の処理に必要な許容範囲内に収まっていることを確認します。

このステップでは、多くの品質問題が後で検出されるのではなく、防止されます。過剰な肉厚変化のあるチューブブランクは、冷間引抜きやホーニングによってその不均衡が伝播します。入荷検査で発見するには数分かかります。ホーニング後にそれを捕捉すると、完全な加工サイクルがかかります。

ステップ 2 — 冷間絞り: 寸法精度の達成

未加工の鋼管は、熱間圧延シームレスであろうと、電縫溶接であろうと、油圧シリンダのサービスには適合しない寸法変動を伴います。熱間圧延製品の外径公差は ±0.5 mm、内面粗さ値は Ra 6.3 μm 以上が一般的です。油圧シリンダのボアには Ra ≤ 0.4 μm と、100 分の 1 ミリメートル単位で測定される寸法公差が必要です。冷間引抜加工はそのギャップを埋めるものです。

冷間引抜プロセスでは、チューブブランクは、周囲温度で硬化マンドレル（内径と肉厚を制御する）上で精密ダイ（外径と真円度を制御する）を通して引き抜かれます。ダイとマンドレルによって加えられる圧縮応力と引張応力により、チューブが目標形状に縮小されると同時に鋼が冷間加工され、熱間圧延された母材と比較して降伏強度が 20 ～ 40% 向上します。その結果、厳密な寸法制御、外径と内径の両方で表面仕上げが改善され、耐疲労性が強化されたチューブが得られ、熱プロセスによる寸法変動はすべて発生しません。

このプロセスから 2 つの製品タイプが生まれます。

• 冷間引抜シームレスチューブ — 溶接継ぎ目のない固体ビレットから製造されており、円周方向に均一な肉厚と最高の耐圧安定性を実現します。 250 bar 以上で動作する高圧油圧シリンダーに最適な選択肢です。を参照してください。 油圧シリンダー用冷間引抜鋼管 一般的な等級と公差オプションの範囲。
• DOM チューブ (マンドレル上に引抜き) − 元の溶接継ぎ目が断面で実質的に見分けられなくなるようにマンドレル上に引き抜かれた溶接されたチューブ。 DOM は、より競争力のあるコスト ポイントでほぼシームレスな寸法性能を実現し、100 ～ 200 bar の中圧シリンダー アプリケーションで広く使用されています。

冷間引抜き後、チューブは端部の直角度が ±0.05 mm に保たれた状態で最終的な長さに切断されます。この公差は、シリンダー ヘッドの取り付けのためにチューブの端部を面に向けてねじ切りするときに重要になります。

ステップ 3 — ホーニングまたはスカイビングとローラーバニシング

冷間引抜きでは、優れた寸法精度のチューブが製造されますが、内ボア表面は、熱間圧延されたブランクよりは改善されていますが、ピストン シールと接触する準備がまだ整っていません。 ID は次の表面仕上げに達する必要があります。 Ra ≤ 0.4 µm 早期の摩耗や漏れなくピストンシールを確実にサポートするには、H8 以上のボア径公差が必要です。これは、ホーニングと、スカイビングとローラー バニシングの組み合わせ (SRB) の人気が高まっている 2 つの仕上げプロセスによって実現されます。

ホーニング チューブが軸方向に往復運動しながら、ボア内で回転する砥石を使用します。材料は徐々に除去され、ボア表面に残る特徴的なクロスハッチパターンが潤滑油を保持し、シール性能に役立ちます。ホーニングは十分に確立されており、Ra ≤ 0.2 µm に達することができますが、比較的時間がかかり、穴から完全に除去する必要がある研磨スラリーが生成され、材料を移動させるのではなく除去します。

スカイビングとローラーバニシング スカイビング ヘッド (1 回のパスで正確な穴を切断) とローラー バニシング ヘッド (切断面を冷間加工し、微細な山を谷に潰す) を組み合わせたものです。ローラーバニシングステージでは、材料を除去するのではなく表面層を緻密化し、Ra ≤ 0.4 μm の穴を形成し、表面ゾーンの硬度が向上し、洗浄する研磨残留物がなくなりました。 SRB は部品あたりの速度が速く、スラリーを生成せず、シールの寿命を延ばすために一部のシール メーカーが特に推奨するボアを生成します。

ホーニングと SRB のどちらを選択するかは、ボア直径、チューブの長さ、生産量、特定の Ra 目標によって異なります。大径、ロングストロークのシリンダチューブの場合、SRB のシングルパス機能はスループットに大きな利点をもたらします。 0.2 μm 未満の非常に厳しい Ra 要件の場合は、ホーニングにより切れ味が維持されます。多くのメーカーはボアに SRB を使用し、最も要求の厳しい仕様に合わせて最終ホーニング パスを適用します。の ホーニングチューブとSRBチューブ 製品ラインには両方の仕上げパスが反映されているため、購入者は用途と圧力クラスに一致するプロセスを指定できます。

ステップ 4 — 最終検査: 出荷前に何をチェックするか

最終検査に合格した油圧シリンダ チューブには、すべての重要なパラメータが測定され、仕様に適合していることを示す文書化された証拠が添付されます。物理的なチューブだけでなく、その文書が適格な購入者に求められるものです。生産ロットの検査シーケンスでは、通常、次のチェックが行われます。

超音波検査は特に注意が必要です。 UT は、チューブの壁を通して高周波音波を送信し、目視検査では見えない内部の不連続性、つまり積層、含有物、または表面下の亀裂からの反射を検出します。 150 bar を超えて動作する油圧シリンダーの場合、OEM 顧客による生産チューブの 100% の UT (サンプリングではなく) の指定がますます増えており、出荷ごとに特定のチューブのロットに追跡可能な UT レポートが期待されています。

寸法検査と NDT 検査の後、合格したチューブは防錆処理 (通常はボアと外径に防錆油が塗布されます) を受けてから、輸送中に完成したボアを保護するために両端にキャップが付けられます。出荷に同梱される最終文書パッケージには、原材料からの MTC、工程内検査記録、および発行される QC レポートが含まれます。標準納品条件としてこの完全な文書証跡を要求するバイヤーは、現場でのパフォーマンスに関する疑問が生じた場合に根本原因分析をサポートするトレーサビリティ チェーンを作成します。

これらの検査段階が生産時にどのように構成されているかの詳細な概要は、次のサイトから入手できます。 品質管理プロセス ドキュメント.