유압 실린더 제작 방법: 원자재부터 완제품까지

유압 실린더는 겉보기에는 단순해 보이지만 안정적인 생산에는 강철 튜브 절단, 로드 삽입, 씰 장착보다 훨씬 더 많은 작업이 필요합니다.

고성능{0}}실린더는 재료 제어, 정밀 가공, 열처리, 표면 마감, 씰 설계, 용접, 깔끔한 조립 및 압력 테스트에 따라 달라집니다. 보어 형상, 로드 마감, 씰 홈, 용접 품질 또는 재료 특성의 작은 오류로 인해 누출, 조기 씰 마모, 로드 스코어링, 압력 손실 또는 피로 파손이 발생할 수 있습니다.

실린더가 생산되는 방식을 이해하면 OEM, 장비 제조업체 및 교체 구매자가 보어, 스트로크 및 가격만 비교하는 대신 공급업체의 제조 능력을 판단하는 데 도움이 됩니다. 또한 각 구성 요소가 더 큰 유압 시스템에 어떻게 맞는지 보여줍니다.

이 가이드는 강재 선택부터 가공, 도금, 조립, 최종 검사까지의 제조 과정을 따릅니다. 건축 스타일을 더 폭넓게 비교하려면 다음 가이드를 참조하세요.유압 실린더 유형 및 디자인.

원자재 및 사양

실린더 재료는 내부 압력, 반복 하중, 슬라이딩 마모, 부식 및 용접 응력을 견뎌야 합니다. 따라서 다양한 구성요소는 다양한 등급과 제품 형태를 사용합니다.

실린더 배럴 재질

미국 시장에서는 실린더 배럴이 DOM 기계식 튜빙이나 심리스 기계식 튜빙으로 시작되는 경우가 많습니다. SAE 1026 DOM은 일반적인 옵션입니다.

DOM은 맨드릴 위에 그려지는 것을 의미합니다. 이는 단일 강철 등급이 아닌 제조 공정을 설명합니다. ASTM A513/A513M은 전기-저항-용접 기계 튜빙을 다루고 있으며 유형 5 인발-위-맨드릴 튜빙을 포함합니다. ASTM A519/A519M은 이음매 없는 탄소강 및 합금강 기계 튜빙을 다룹니다.

HYDAC은 1026 DOM 및 ST52.3 DOM을 일반적인 실린더 튜브 재료로 나열합니다. 또한 1045 냉간 인발 크롬-도금 강철을 일반적인 로드 재료로 나열하고 있으며, 더 까다로운 서비스에는 4140, 316 스테인리스 스틸 및 17-4 PH를 사용할 수 있습니다.가공 후 연마된 실린더 튜브는 피스톤 씰이 작동하는 마감된 내부 표면을 제공합니다.

피스톤 로드강

SAE 1045는 가장 일반적인 피스톤 로드 재료 중 하나입니다. 일반적인 명목 화학은 대략 다음과 같습니다.

탄소: 0.43~0.50%

망간: 0.60~0.90%

인: 일반적으로 낮은 최대치로 제어됩니다.

황: 일반적으로 낮은 최대치로 제어됩니다.

더 높은-강도의 로드에는 4140 크롬-몰리브덴 강철 또는 4340 니켈-크롬-몰리브덴 강철을 사용할 수 있습니다.

일반적인 4140 화학은 대략 다음과 같습니다.

탄소: 0.38~0.43%

크롬: 0.80~1.10%

몰리브덴: 0.15~0.25%

망간: 0.75~1.00%

4340등급은 일반적으로 약 1.65~2.00% 정도의 상당한 니켈을 첨가하여 더 큰 강도와 인성을 제공합니다.

SAE J403은 SAE 탄소강의 화학적-조성 시스템을 정의합니다. SAE J404는 41xx 및 43xx 제품군을 포함한 합금강을 다룹니다. 화학만으로는 치수, 처리 조건 또는 기계적 특성을 정의할 수 없으므로 구매 주문에는 적용 가능한 제품 사양이 필요합니다.

스테인레스 부품은 일반적으로 등급 304와 316을 사용합니다. 등급 316은 몰리브덴을 함유하고 있으며 염화물 노출이 중요한 곳에 유용합니다. 한 가지 제품 형태에 대해 Outokumpu는 약 17.2% 크롬, 10.1% 니켈 및 2.1% 몰리브덴의 일반적인 316L 구성을 나열합니다.

재료 추적성

입고되는 철강은 손으로 쓴 자재 라벨만으로 식별되어서는 안 됩니다. 중요한 부품의 경우 구매자는 다음이 필요할 수 있습니다.

재료 테스트 보고서(MTR)

히트 또는 로트 번호

화학 성분

필요한 경우 인장 또는 항복 특성

열처리-조건

입고검사기록

열수는 절단, 가공, 용접, 열처리 및 최종 검사를 통해 추적 가능해야 합니다. 이는 광산 기계, 리프팅 시스템, 해양 장비 및 고장이 심각한 결과를 초래할 수 있는 기타 응용 분야에 사용되는 안전-중요 실린더에 가장 중요합니다.

절단 및 기계 가공에서 발생하는 철 스크랩은 재활용 가능성이 높습니다. 서비스 가능한 실린더는 전체 어셈블리를 폐기하는 대신 씰, 글랜드, 로드 및 수리 가능한 배럴을 교체할 수 있으므로 자재 사용 및 소유 비용을 줄일 수도 있습니다.

배럴 및 로드 가공

입고되는 자재가 검사를 통과하면 배럴과 로드가 정밀 가공으로 이동합니다. 이 단계에서는 일반 강철 표면이 씰링 시스템의 작업 표면이 됩니다.

실린더 배럴 가공

튜브를 길이에 맞게 절단하고 가공을 위해 준비합니다. 시작 조건과 필요한 마무리에 따라 생산에는 다음이 포함될 수 있습니다.

보링 → 스카이빙 → 호닝 → 롤러 버니싱

모든 배럴이 모든 작업을 거치는 것은 아닙니다.

호닝은 다음과 같은 이점을 제공하므로 널리 사용됩니다.

보어 진원도

직진성

직경 일관성

표면 질감

윤활유 보유

스카이빙 및 롤러 버니싱은 부드럽고 가공 경화된 보어를 생성하면서 높은 생산율을 제공할 수 있습니다.{0}} 이는 이 조합을 대량 생산에 유용하게 만듭니다.

실린더 보어 표면 마감

가능한 가장 낮은 Ra 값은 자동으로 최상의 마감이 아닙니다. 보어는 윤활유를 담는 미세한 골을 유지하면서 피스톤 씰이 절단되지 않도록 충분히 매끄러워야 합니다.

SKF는 대략 다음을 권장합니다.

Ra=0.05 ~ 0.20 μm

Rz=0.4 ~ 2.0μm

호닝이나 롤러 버니싱으로 생성된 동적 보어 밀봉 표면용.

유용한 도면은 종종 Ra보다 더 많은 것을 지정합니다. 추가 특성은 다음과 같습니다.

Rz

R최대

재료비 Rmr

진원도

원통형

직진성

Parker는 또한 피크의 모양과 골의 분포가 윤활 및 씰 마모에 영향을 미치기 때문에 Ra가 동일한 두 표면이 다르게 동작할 수 있다고 지적합니다.

내경 공차

정밀 실린더는 종종 H8 또는 H9에 필적하는 보어 공차를 사용합니다. 선택은 실린더 크기, 씰 시스템, 가공 방법 및 용도에 따라 달라집니다.

모든 설계에 하나의 값을 복사하는 대신 씰 제조업체의 하드웨어 및 홈 권장 사항에서 최종 공차를 선택하십시오. 참고로 게시된 SKF 테이블 중 하나는 50~80mm 사이의 H8 보어에 대해 약 +0.046/0mm를 허용합니다.

피스톤 로드 가공

일반적인 로드 프로세스는 다음과 같습니다.

선삭 → 직선화 → 연삭 → 연마 → 표면 처리 → 최종 연마

센터리스 연삭은 긴 로드 길이에 걸쳐 가까운 직경 공차를 유지할 수 있기 때문에 생산에서 일반적입니다.

고품질-크롬-도금 피스톤 로드Ra 0.2 μm 미만의 표면 거칠기를 가질 수 있습니다. Ovako는 Cromax 제품에 대해 Ra를 0.2μm 미만으로 지정하며 일반적인 값은 약 0.05~0.10μm입니다. Parker 씰 지침에는 특정 고무 및 PTFE 동적 씰링 표면에 대해 약 Ra 0.2μm, 일부 폴리우레탄 응용 분야에 대해 약 Ra 0.4μm가 나와 있습니다.

가공검사

제조업체는 다음을 통해 중요한 치수와 표면을 확인할 수 있습니다.

보어 게이지

에어 게이지

좌표 측정기

진원도 테스터

프로필로미터

진직도 고정 장치

마이크로미터

광학검사장비

육안 검사로는 밀봉 표면 거칠기를 확실하게 확인할 수 없기 때문에 프로필로미터가 특히 유용합니다.

대량 생산 공장에서는 CNC 터닝 센터, 자동 호닝 머신, 로봇 로딩, 자동 용접 셀 및 공정 측정을 사용할 수 있습니다.- 자동화는 실린더당 변동과 노동력을 줄일 수 있지만 제조업체에는 여전히 공정-능력 모니터링과 최종 검사가 필요합니다.

열처리 및 로드 표면 엔지니어링

철강 화학은 강도 방정식의 일부일 뿐입니다. 열처리와 표면 처리도 로드나 배럴의 성능을 결정합니다.

정규화 및 담금질-및-템퍼 처리

제조업체는 단조 또는 열간 가공 후 미세 구조를 개선하기 위해 탄소강 및 합금강을 정규화할 수 있습니다. 정규화는 일반적으로 탄소강 또는 저{1}}합금강을 약 800~920도까지 가열한 후 공기 냉각을 합니다. 고강도 4140 및 4340 로드는 종종 담금질-및-템퍼링된 상태로 공급되거나 가공됩니다. 이러한 강의 고온-템퍼링은 일반적으로 약 500도 이상에서 발생하지만 최종 온도는 등급, 단면 두께 및 필요한 기계적 특성에 따라 다릅니다. 도면에는 모든 로드 크기에 하나의 온도가 적용된다고 가정하는 대신 필요한 항복 강도, 경도 또는 기타 최종 특성이 명시되어야 합니다.

고주파 경화

유도 경화는 더욱 견고한 코어를 유지하면서 표면을 강화합니다. 애플리케이션에 따라 다음이 향상될 수 있습니다.

충격 손상에 대한 저항

표면 마모 저항

국부적 변형에 대한 저항

로드 버클링 성능

로드는 일반적으로 유도 경화 후 도금 전에 연삭됩니다.

경질 크롬 도금

경질 크롬은 낮은 마찰, 높은 경도, 우수한 내마모성, 친숙한 수리 방법 및 광범위한 산업적 가용성을 제공하기 때문에 일반적인 로드 마감재로 남아 있습니다.

상업용 유압봉은 수십 미크론 단위로 측정되는 크롬 층을 사용하는 경우가 많습니다. 예를 들어 Ovako는 다양한 Cromax 크기에 대해 약 20μm의 최소 두께와 최소 850HV0.1의 크롬 경도를 지정합니다. 고강도-부식 및 부식-에 민감한 설계에는 더 두꺼운 층을 사용할 수 있습니다.

경질 크롬 대비 질화 처리

질화는 별도의 금속 코팅을 추가하지 않습니다. 대신 질소가 강철 표면으로 확산됩니다.

가스 질화는 일반적으로 520도 근처에서 수행됩니다. 상대적으로 뒤틀림이 적은 경화된 확산층을 생성하며, 높은 표면 경도와 압축 응력을 통해 내마모성과 피로 성능을 향상시킬 수 있습니다.

질화는 크롬, 몰리브덴, 바나듐 또는 알루미늄을 포함하는 일부 합금강에 특히 적합합니다. 모든 환경에서 크롬보다 내식성이 더 좋다고 가정해서는 안 됩니다.

심한 부식에 대비한 로드 마감

제설 기계, 해양 및 해양 장비, 광산 시스템, 연안 응용 분야에는 기존 하드 크롬이 제공할 수 있는 것보다 더 많은 보호가 필요할 수 있습니다.

옵션은 다음과 같습니다:

니켈-크롬 시스템

HVOF-스타일 열{1}}스프레이 코팅

세라믹 코팅

레이저-클래드 코팅

스테인레스 스틸 막대

독점 코팅 시스템

Parker는 다양한 마모 및 부식 조건에 맞는 경질 크롬, 니켈 크롬, 질화물, 세라믹 및 레이저{0}} 클래드 로드 시스템을 제공합니다. Global Shield 시스템은 일부 제품에 대해 약 0.001인치의 표준 두께로 제공되며 심각한 부식 서비스를 위해 고안되었습니다.

ASTM B117 염수 분무 테스트는 금속과 코팅을 비교하는 데 사용될 수 있습니다. ASTM B117-26은 통제된 염-안개 환경을 정의하지만 표준에서는 염수 분무 시간만으로 서비스 수명을 직접 예측할 수 없다고 경고합니다.

씰, 조립 및 최종 테스트

씰 패키지가 잘못되었거나 어셈블리가 오염된 경우 정밀하게 가공된 배럴과 로드는 여전히 작동하지 않습니다.

씰재

인감 선택은 다음을 고려해야 합니다.

유압유

압력

온도

로드 속도

압출 간격

오염

듀티 사이클

일반적인 폴리머 온도 차트로는 충분하지 않습니다. 예를 들어, 물-글리콜 및 높은-수분-함유 유체에는 석유 유압 오일과 다른 씰 패키지가 필요할 수 있습니다. Parker는 일부 기존 씰 배열이 물 또는-수분-함유량이 높은 유체에 적합하지 않으며 물 서비스에 맞게 수정된 구조를 제공한다는 점을 지적합니다.

실린더 조립

일반적인 순서는 다음과 같습니다.

구성요소 청소 → 피스톤 씰 설치 → 로드 씰 및 와이퍼 설치 → 로드에 피스톤 장착 → 로드 및 피스톤 어셈블리 삽입 → 글랜드 또는 헤드 설치 → 실린더 닫기 → 패스너 토크 → 테스트 포트 연결

청결은 필수입니다. 씰 립 아래에 금속 칩이 걸리면 처음 몇 사이클 동안 씰과 로드가 모두 손상될 수 있습니다.

조립하는 동안 기술자는 다음을 검사해야 합니다.

인감 방향

인감 입술

백업-링 위치

그루브 치수

모따기의 리드-

로드 표면

보어 청결도

일부 씰에는 설치 콘이나 확장 도구가 필요합니다. 특정 열가소성 씰은 절단되거나 과도하게 늘어나는 위험을 줄이기 위해 설치 전에 예열될 수 있습니다. 동적 밀봉 표면은 일반적으로 최종 유압유와 호환되는 윤활유를 받습니다.

완전한 선택유압 실린더 부품생산이나 수리 중에 사용되는 튜브, 로드, 씰, 마모 부품, 글랜드, 피스톤 및 관련 하드웨어가 포함됩니다.

최종 실린더 테스트

제조업체는 완성된 실린더를 순환시키고 배송 전에 누출 여부를 검사해야 합니다. 2026년에 재확인된 ISO 10100:2020은 유압유{4}}파워 실린더에 대한 승인 및 기능 테스트를 지정합니다.

생산 품질 계획에는 다음이 포함될 수 있습니다.

치수검사

로드 사이클링 없음-

내부 누출 테스트

외부누설검사

증거-압력 테스트

뇌졸중 확인

쿠션 테스트

해당되는 경우 센서 테스트

페인트 및 육안 검사

일부 프로젝트 및 제조업체 사양에서는 작동 압력의 약 1.3~1.5배에 해당하는 내압을 사용합니다. 1.5 승수는 보편적인 요구 사항이 아닙니다. 해당 표준, 고객 사양 및 설계{5}}검증 계획은 내압, 유지 시간, 허용 누출 및 파열 요구 사항을 정의해야 합니다.

버스트 테스트는 일반적으로 파괴적이며 모든 생산 실린더의 일상적인 테스트보다는 설계 검증에 속합니다.

고성능-설계는 다음을 평가하기 위해 수십만 또는 수백만 번의 내구성 주기를 거칠 수도 있습니다.

씰 마모

피로 균열

압력 유지

베어링 마모

로드-코팅 내구성

치수 표준도 적용될 수 있습니다. ISO 6020-2:2015는 특정 16MPa 소형 실린더의 장착 치수를 다루며 최신 상태를 유지합니다. ISO 6022:2006은 25MPa 시리즈 실린더의 장착 치수를 다루고 있으며 ISO/DIS 6022를 통해 개정되고 있습니다.

타이-로드 및 용접 실린더 생산

실린더 구성은 제조 공정, 봉투 크기, 수리 방법 및 총 소유 비용에 영향을 미칩니다.

타이{0}}타이로드 실린더는 기술자가 씰, 글랜드, 피스톤 및 배럴에 비교적 쉽게 접근할 수 있기 때문에 공장 기계에서 흔히 사용됩니다.

용접된 유압 실린더 굴삭기, 로더, 농업 장비 및 컴팩트한 크기와 견고한 구조가 중요한 기타 이동 기계에 일반적으로 사용됩니다.

생산 비용과 리드 타임은 가공 시간 이상에 따라 달라집니다. 일반적인 병목 현상은 다음과 같습니다.

특수강 가용성

대구경-연마 튜브

열처리-처리 용량

크롬 도금

특수 코팅

용접 자격

맞춤형 단조품

인감 가용성

서비스 가능한 설계는 소유 비용을 줄일 수 있습니다. 일반적으로 교체 가능한 품목에는 씰, 웨어 링, 와이퍼, 글랜드, 피스톤, 베어링, 핀 및 많은 설계에서 로드가 포함됩니다.

배럴 형상과 구조적 구성 요소가 허용 오차 범위 내에 있는 경우 실린더를 교체하는 대신 재구축하거나 재제조할 수 있습니다. 전체 유압 실린더 치수를 기록하면 수리점이나 제조업체가 기존 장치를 평가하는 데 도움이 됩니다.

제작 문의 준비

표준 또는 맞춤형 산업용 유압 실린더를 소싱할 때 기본 가격 이상의 가격을 요청하십시오.

제조업체에 다음 사항을 문의하세요.

재료 및 MTR 요구 사항

일반적인 가공-공차 표

로드 및 보어 표면 사양

열처리 요구사항-

코팅 옵션

인감-자재 권장사항

압력-테스트 절차

샘플 CAD 도면 또는 BOM

프로토타입 및 생산 리드타임

기술 검토를 위해 작동 압력, 최고 압력, 보어, 로드 직경, 스트로크, 작동유, 작동 온도, 하중 방향, 장착 배열, 환경, 듀티 사이클 및 연간 수량을 준비합니다.

군사, 항공우주, 해양 또는 기타 규제 사양이 적용되는 경우 일반적인 "MIL 인증"을 요청하기보다는 정확한 계약 요구 사항을 식별하십시오.

제조 검토, 프로토타입 견적 또는 교체 권장 사항을 요청하려면 유압 실린더 문의 양식을 통해 실린더 도면 및 적용 매개변수를 제출하십시오. 전체 사양 패키지를 제출하기 전에 Dallast에 문의할 수도 있습니다.

자주 묻는 질문

미국에서는 어떤 강철 등급과 튜빙 사양이 일반적입니까?

일반적인 배럴 재료에는 1026 DOM 기계식 튜빙과 심리스 탄소 또는 합금 기계식 튜빙이 포함됩니다. ASTM A513/A513M은 Type 5 DOM을 포함한 여러 형태의 ERW 기계식 튜빙을 다루고, ASTM A519/A519M은 심리스 탄소 및 합금 기계식 튜빙을 다룹니다. 막대는 일반적으로 1045 탄소강을 사용합니다. 제조업체는 더 높은 강도나 내식성이 필요한 응용 분야에 대해 4140, 4340, 스테인리스 스틸 또는 17-4 PH를 선택할 수 있습니다.

어떤 가공 공차와 표면 조도를 기대해야 합니까?

값은 씰 패키지와 실린더 설계에 따라 다릅니다. SKF는 고성능-연삭 또는 롤러{4}}광택 동적 보어 표면의 경우 약 Ra 0.05~0.20μm를 권장합니다. 고품질 크롬-도금 막대도 Ra 0.2μm 미만일 수 있습니다. Ra에만 의존하기보다는 직경, 진원도, 원통도, Rz, 재료비를 함께 평가해야 합니다.

경질 크롬과 질화는 어떻게 비교됩니까?

경질 크롬은 우수한 내마모성과 확립된 수리 인프라를 갖춘 저마찰 도금층을 추가합니다.- 질화처리는 질소를 강철 표면에 확산시켜 치수 변화가 거의 없이 마모 및 피로 강도를 향상시킬 수 있습니다. 더 나은 공정은 기판, 부식 노출, 충격 부하, 수리 요구 사항 및 비용에 따라 달라집니다.

어떤 압력 및 피로 테스트를 사용해야 합니까?

ISO 10100:2020은 유압 실린더에 대한 승인 및 기능{2}}테스트 요구사항을 제공합니다. 생산 테스트에는 기능 순환, 누출 테스트, 보증{4}}압력 테스트 및 치수 검사가 포함될 수 있습니다. 버스트 및 장기-지속 피로 테스트는 일반적으로 설계 검증에 사용됩니다. 관리 사양은 하나의 보편적인 승수에 의존하는 대신 테스트 압력을 정의해야 합니다.

실린더 씰은 어떻게 선택해야 합니까?

압력, 온도, 표면 속도, 압출 간격, 작동유 및 오염을 고려하십시오. NBR과 폴리우레탄은 광유 시스템에서 흔히 사용됩니다.- PTFE 및 FKM은 보다 까다로운 온도, 마찰 또는 화학적 조건에 적합할 수 있습니다. 실제 유체와 정확한 화합물을 확인하십시오.

타이-로드 및 용접 실린더의 장점은 무엇입니까?

타이{0}}로드 실린더는 분해 및 정비가 용이하며 산업 기계에 일반적으로 사용됩니다. 용접 실린더는 콤팩트하고 견고하며 굴착기, 농기계 등 이동식 장비에 널리 사용됩니다. 최상의 구성은 사용 가능한 공간, 압력, 듀티 사이클, 생산량 및 유지 관리 요구 사항에 따라 달라집니다.