La sélection du tube rodé approprié pour un vérin hydraulique est une étape importante dans la conception et la fabrication d'un vérin hydraulique fiable.
Le tube cylindrique n’est pas simplement un morceau de tube d’acier. Son diamètre interne, sa tolérance dimensionnelle, sa rugosité de surface, sa rondeur, sa rectitude, son matériau et son épaisseur de paroi affectent tous le fonctionnement du piston et des joints à l'intérieur du cylindre.
Un tube affûté correctement sélectionné peut contribuer à un mouvement fluide du piston, à une étanchéité fiable, à des performances constantes du cylindre et à une longue durée de vie.
Ce guide explique les facteurs les plus importants à prendre en compte lors de la sélection d'un tube affûté pour les applications de vérins hydrauliques.
1. Qu'est-ce qu'un tube adouci ?
Un tube adouci est un tube en acier de précision dont la surface interne a été finie par un processus d'affûtage.
Le rodage utilise des outils abrasifs pour éliminer une quantité contrôlée de matériau de la surface interne du tube.
L'une des caractéristiques d'un tube adouci est son motif de hachures croisées. Ce motif est produit par le mouvement combiné de rotation et de va-et-vient de l'outil d'affûtage.
Les tubes polis sont largement utilisés comme cylindres dans les vérins hydrauliques et pneumatiques car ils peuvent fournir :
Diamètre interne précis
Tolérance d'identification contrôlée
Faible rugosité de surface
Bonne rondeur
Bonne rectitude
Qualité de surface interne constante
Une texture de surface adaptée aux systèmes d'étanchéité des cylindres
2. Commencez par la conception du vérin hydraulique
Avant de sélectionner un tube affûté, déterminez les exigences du vérin hydraulique.
Les informations importantes comprennent :
Alésage du cylindre
Accident vasculaire cérébral
Pression de travail
Pression maximale
Vitesse des pistons
Température de fonctionnement
Fluide hydraulique
Type de joint
Durée de vie prévue
Environnement opérationnel
Volume de production
Ces facteurs déterminent le matériau du tube requis, les dimensions, les tolérances, l'état de surface et les exigences d'inspection.
Un tube adapté à un petit cylindre industriel peut ne pas convenir à un cylindre de machine de construction à haute pression-.
3. Choisissez le bon diamètre interne
Le diamètre interne (ID) est généralement l'une des premières spécifications à établir.
Le diamètre intérieur détermine l'alésage nominal du cylindre et doit être compatible avec le piston et le système d'étanchéité.
Par exemple:
ID: 80 mm
Cela ne définit pas complètement le tube.
Vous devez également spécifier la tolérance d'identification requise.
Par exemple, un dessin peut définir une classe de tolérance spécifique ou une tolérance numérique basée sur la conception du cylindre.
Pourquoi la tolérance à l'identité est importante
Un diamètre intérieur surdimensionné peut affecter l’ajustement prévu du piston et du joint.
Un ID sous-dimensionné peut augmenter la difficulté d’assemblage et la friction.
Pour cette raison, le fournisseur de tubes doit contrôler et inspecter l'ID conformément au dessin du client ou aux spécifications convenues.
4. Déterminez le diamètre extérieur
Le diamètre extérieur (OD) est étroitement lié à l'épaisseur de la paroi et aux dimensions hors tout du corps du cylindre.
Par exemple:
ID = 80 mm
DE=100 mm
L'épaisseur nominale de la paroi est :
(100 − 80) ÷ 2=10 mm
Cependant, ce calcul ne fournit que l'épaisseur nominale de la paroi.
La conception réelle du tube doit prendre en compte la pression hydraulique, les propriétés des matériaux, les dimensions du cylindre, les conditions de charge et les exigences techniques applicables.
5. Sélectionnez la bonne épaisseur de paroi
L'épaisseur de paroi est particulièrement importante dans les-vérins hydrauliques sous pression.
Un cylindre fonctionnant à haute pression peut nécessiter une épaisseur de paroi plus grande qu'un cylindre similaire fonctionnant à une pression plus basse.
Cependant, augmenter simplement l’épaisseur des parois n’est pas toujours la meilleure solution.
Un tube plus épais signifie également :
Poids plus élevé
Coût matériel plus élevé
Dimensions extérieures plus grandes
Potentiellement plus d'usinage
L'épaisseur de paroi appropriée doit donc être déterminée par des calculs de conception de cylindre appropriés.
Pour les applications-critiques en matière de sécurité ou à haute-pression, l'épaisseur de la paroi doit être vérifiée par des méthodes d'ingénierie qualifiées plutôt que de s'appuyer sur des règles empiriques générales.
6. Sélectionnez la bonne qualité de matériau
Les matériaux courants utilisés ou pris en compte pour les tubes de vérins hydrauliques comprennent :
E355
ST52
C45
Nuances d'acier au carbone
Nuances d'acier allié
Le choix du matériau dépend de la conception du cylindre et des propriétés mécaniques requises.
E355
L'E355 est largement utilisé pour les applications de tubes en acier de précision.
Il offre une combinaison de résistance, d'usinabilité et de disponibilité qui le rend adapté à de nombreuses applications de vérins hydrauliques.
ST52
ST52 est une désignation couramment rencontrée dans les applications hydrauliques.
Cependant, les acheteurs doivent confirmer la norme exacte et les spécifications matérielles, car la désignation à elle seule ne définit pas toutes les exigences du tube fini.
C45
Le C45 est un acier au carbone moyen- couramment utilisé pour les applications mécaniques.
Il peut être envisagé pour certaines conceptions de cylindres où ses propriétés mécaniques et ses caractéristiques de traitement sont appropriées.
Acier allié
Pour les applications exigeantes, les aciers alliés peuvent être sélectionnés lorsqu'une résistance plus élevée ou d'autres propriétés mécaniques spécifiques sont requises.
La sélection des matériaux doit toujours être basée sur l'application réelle et les spécifications applicables.
7. Vérifiez l'état de livraison du matériel
Lors de l’achat de tubes en acier de précision, la qualité d’acier seule peut ne pas suffire.
Les conditions de livraison peuvent affecter :
Propriétés mécaniques
Usinabilité
Stress résiduel
Stabilité dimensionnelle
Traitement ultérieur
En fonction de la norme applicable, les clients peuvent rencontrer des désignations de conditions de livraison-telles que :
+C
+LC
+SR
+A
Confirmez toujours les conditions de livraison requises auprès du fournisseur lorsqu'elles sont spécifiées sur le dessin ou les spécifications d'achat.
8. Comprendre la tolérance d'identification
La tolérance ID est l’un des paramètres les plus importants pour un tube adouci.
Les fabricants de vérins hydrauliques peuvent spécifier une classe de tolérance particulière ou une tolérance numérique.
La tolérance détermine dans quelle mesure l'ID fini peut s'écarter de la dimension nominale.
Un fournisseur doit être en mesure de contrôler l’ID fini de manière cohérente tout au long du lot de production requis.
Ne regardez pas uniquement la tolérance
La tolérance ID doit être prise en compte avec :
Rondeur
Rectitude
Rugosité de la surface
Etat de surface
Épaisseur de paroi
Un tube peut respecter la tolérance nominale du diamètre intérieur mais ne pas convenir si d'autres paramètres critiques sont en dehors des spécifications.
9. Spécifiez la rugosité de la surface
La rugosité de la surface est directement liée aux performances du piston et du système d'étanchéité.
Un tube adouci correctement fini peut fournir une surface interne lisse qui supporte :
Mouvement fluide du piston
Frottement contrôlé
Étanchéité fiable
Usure réduite
Fonctionnement constant du cylindre
Cependant, Ra ne doit pas être le seul paramètre de surface pris en compte.
Le profil et la texture de la surface peuvent également influencer les performances du joint et la lubrification.
Les spécifications de surface requises doivent donc être basées sur la conception du cylindre et, le cas échéant, sur les recommandations du fabricant du joint.
10. Pourquoi le motif de hachures croisées-est-il important ?
L'une des caractéristiques les plus reconnaissables d'un tube adouci est son motif de hachures croisées.
Le motif est créé par le mouvement de l'outil d'affûtage sur la surface interne.
La texture obtenue peut aider à retenir et à répartir le lubrifiant sur la paroi du cylindre.
Ceci est particulièrement pertinent pour les applications d'étanchéité dynamique, dans lesquelles le piston et les joints se déplacent de manière répétée dans le tube.
Toutefois, les caractéristiques-de hachures croisées correctes dépendent de l'application.
Il ne s’agit pas simplement de rendre le motif aussi visible ou aussi profond que possible.
La texture de la surface doit être contrôlée en fonction des exigences du cylindre et du système d'étanchéité.
11. Vérifiez la rondeur
La rondeur décrit à quel point la section transversale interne-du tube se rapproche d'un vrai cercle.
Une bonne rondeur est importante car le piston et les joints doivent fonctionner de manière cohérente sur toute la circonférence.
Une mauvaise rondeur peut contribuer à :
Étanchéité inégale
Usure localisée des joints
Frottement accru
Assemblage difficile
Problèmes de fuite
Pour les tubes de vérins hydrauliques de précision, la rondeur doit être spécifiée et mesurée selon une méthode d'inspection convenue.
12. Vérifiez la rectitude
La rectitude devient particulièrement importante à mesure que la longueur du tube augmente.
Un tube long présentant un écart excessif par rapport à la rectitude peut créer des difficultés lors de :
Assemblage du cylindre
Installation des pistons
Usinage final
Usinage des ports
Soudage
Fonctionnement final du cylindre
Pour les fûts de vérins hydrauliques longs, les exigences de rectitude doivent donc être clairement définies dans la spécification technique.
13. Considérez la longueur du tube
Les tubes adoucis peuvent être fournis en différentes longueurs en fonction du processus de fabrication et des exigences du client.
Les exigences typiques incluent :
Longueurs aléatoires
Longueurs fixes
Pièces coupées-à-longueur
Tubes longs pour un usinage ultérieur
Lors de la commande, précisez la longueur requise ainsi que la tolérance de longueur.
Si le tube doit être coupé et usiné après la livraison, le client devra peut-être également envisager une surépaisseur d'usinage supplémentaire.
14. Faites correspondre le tube aiguisé au système de joint
Un tube de vérin hydraulique et son système d’étanchéité doivent être considérés ensemble.
Le joint interagit en permanence avec la surface interne du tube du cylindre.
Les facteurs importants comprennent :
Matériau du joint
Géométrie du joint
Fluide hydraulique
Pression
Température
Vitesse des pistons
Rugosité de la surface
Etat de surface
Une spécification de tube qui semble acceptable sur papier peut néanmoins ne pas convenir si elle ne correspond pas aux exigences du système d'étanchéité sélectionné.
Par conséquent, les recommandations du fabricant de joints doivent être prises en compte lors de l’établissement des spécifications finales de la surface du tube.
15. Considérez le fluide hydraulique
Le fluide hydraulique peut influencer le choix du joint et les performances du vérin.
Les fluides hydrauliques courants peuvent avoir des exigences différentes liées à :
Température
Viscosité
Compatibilité chimique
Matériau du joint
Lubrification
La surface du tube doit être adaptée à l'ensemble du système hydraulique plutôt que d'être sélectionnée indépendamment.
Pour les fluides spécialisés ou les environnements exigeants, consultez les spécifications appropriées des joints et du système hydraulique-.
16. Tenez compte de la pression de fonctionnement
La pression de service est l’un des facteurs les plus importants affectant la conception des tubes de cylindre.
Un vérin hydraulique peut subir :
Pression de service normale
Pics de pression
Charges de choc
Cycles de pression répétés
Le tube doit avoir une capacité structurelle suffisante pour les conditions de fonctionnement prévues.
Pour les cylindres à haute-pression ou à sécurité-critique, la sélection des tubes doit inclure des calculs appropriés pour :
Stress du cerceau
Contrainte axiale
Fatigue
Flambage, le cas échéant
Facteurs de sécurité
La finition de surface à elle seule ne peut pas déterminer si un tube est adapté à une pression nominale particulière.
17. Considérez la candidature
Le tube affûté correct dépend fortement de l'endroit où le vérin hydraulique sera utilisé.
Machines de construction
Des applications telles que :
Excavatrices
Chargeurs
Grues
Bulldozers
peuvent exposer les cylindres à des charges élevées, à des chocs, à des vibrations, à une contamination et à des cycles de fonctionnement répétés.
Machines agricoles
Les cylindres agricoles peuvent nécessiter :
Étanchéité fiable
Bonne protection contre la corrosion
Longue durée de vie
Production-rentable
Équipement industriel
Les vérins hydrauliques industriels peuvent donner la priorité :
Cohérence dimensionnelle
Production reproductible
Contrôle précis
Exigences matérielles spécifiques
Équipement minier et lourd-équipement
Les applications-à usage intensif peuvent impliquer des charges importantes et de longs cycles de fonctionnement.
Les propriétés des matériaux, l'épaisseur des parois, les performances en fatigue, la qualité de la surface et les exigences d'inspection doivent être soigneusement évaluées.
18. Considérez le processus de fabrication des cylindres
Le tube doit également correspondre au processus de fabrication du client.
Demandez ce qui se passe une fois que le tube poli arrive à l'usine.
Le client :
Couper le tube ?
Usiner les extrémités ?
Souder des composants ?
Ports machines ?
Installer des joints ?
Assembler le piston ?
Tester la pression-du cylindre fini ?
Si le tube adouci est fourni proche de l’état fini requis, le fabricant du cylindre peut réduire l’usinage interne supplémentaire.
Cela peut améliorer l’efficacité de la production et réduire les coûts de traitement.
19. Spécifier les exigences d'inspection
Une spécification professionnelle de tube affûté doit inclure des exigences d’inspection appropriées.
Selon l'application, les clients peuvent exiger :
Mesure d'identification
Mesure de DO
Mesure d'épaisseur de paroi
Mesure de rondeur
Mesure de rectitude
Mesure de rugosité de surface
Inspection visuelle
Contrôle dimensionnel
Tests par ultrasons
Tests par courants de Foucault
Tests de propriétés mécaniques
Certification des matériaux
La méthode d'inspection doit être convenue avant la production.
Pour les applications exigeantes, les enregistrements d’inspection peuvent fournir des preuves importantes de la cohérence des lots.
20. Certification des matériaux
De nombreux clients internationaux exigent un certificat de matériau pour les tubes de vérins hydrauliques de précision.
Un document fréquemment demandé est :
FR 10204 3.1 Certificat d'essai de matériaux
Selon les exigences du client, le certificat peut comprendre :
Qualité du matériau
Numéro de manche
Composition chimique
Propriétés mécaniques
Résultats des tests
Le niveau de certification exact doit être confirmé avant de passer la commande.
21. Exemple de spécification de tube aiguisé
Une demande de prix typique pourrait ressembler à ceci :
Produit : Tube aiguisé
Matériel: E355
ID: 100 mm
Tolérance ID : selon le dessin
Diamètre extérieur : 120 mm
Épaisseur de paroi : 10 mm nominale
Longueur : 3000 mm
Rugosité de la surface interne : selon le dessin
Rectitude : Selon dessin
Rondeur : Selon dessin
Texture de la surface : motif de hachures croisées adoucies
Inspection : selon les spécifications convenues
Certificat : EN 10204 3.1, si nécessaire
Cela fournit au fournisseur suffisamment d’informations pour évaluer plus précisément les exigences de fabrication.
22. Erreurs courantes lors de l’achat de tubes aiguisés
Erreur 1 : spécifier uniquement l'ID
Par exemple:
"Veuillez citer un tube poli de 100 mm."
Ce ne sont pas suffisamment d’informations.
Le fournisseur doit toujours connaître les exigences en matière de matériau, de tolérance, d’épaisseur de paroi, de longueur et de surface.
Erreur 2 : choisir le tube le moins cher
Le prix d’achat le plus bas ne produit pas nécessairement le coût total de fabrication le plus bas.
Une mauvaise cohérence dimensionnelle peut créer :
Problèmes d'assemblage
Usinage supplémentaire
Déchets plus élevés
Problèmes de joint
Retards de production
Erreur 3 : ignorer la rectitude
Cela peut devenir un problème important avec les longs cylindres.
Erreur 4 : Regarder uniquement Ra
Une valeur de rugosité de surface ne décrit pas à elle seule complètement la surface interne.
La texture et le profil de la surface peuvent également affecter l'étanchéité et la lubrification.
Erreur 5 : Ignorer les exigences du fabricant du joint
Le système de tubes et de joints doit être conçu comme un système complet.
Erreur 6 : Ne pas définir les exigences d’inspection
Les attentes en matière de qualité doivent être convenues avant la production plutôt qu’après l’arrivée des tubes.
23. Comment évaluer un fournisseur de tubes adoucis
Lorsque vous comparez des fournisseurs, ne vous limitez pas à leur catalogue de produits.
Capacité de production
Le fournisseur peut-il fabriquer de manière cohérente les éléments suivants :
IDENTIFIANT
DO
Épaisseur de paroi
Longueur
Tolérance
Rugosité de la surface ?
Équipement
Le fournisseur dispose-t-il d’un équipement approprié pour l’affûtage et l’inspection de précision ?
Contrôle de qualité
Le fournisseur peut-il fournir des enregistrements d’inspection pour les dimensions critiques et les paramètres de surface ?
Traçabilité des matériaux
Le fournisseur peut-il fournir la traçabilité du numéro thermique et le certificat de matériau requis ?
Capacité de production
Le fournisseur peut-il maintenir une qualité constante pour la quantité requise ?
Personnalisation
Le fournisseur peut-il fabriquer selon des dessins et des spécifications particulières ?
Expérience
Le fournisseur comprend-il les applications des vérins hydrauliques plutôt que de simplement vendre des tubes en acier ?
Pour un approvisionnement à long terme-, la cohérence du processus est souvent plus importante qu'un excellent échantillon.
24. Liste de contrôle de sélection des tubes aiguisés
Avant de commander, confirmez les points suivants :
Dimensions
Diamètre interne
Tolérance d'identification
Diamètre extérieur
Épaisseur de paroi
Longueur
Tolérance de longueur
Matériel
Nuance d'acier
Norme applicable
État de livraison
Propriétés mécaniques
Surface interne
Rugosité de la surface
État d'affûtage
Caractéristiques des hachures-croisées, si spécifiées
Inspection des surfaces
Géométrie
Rondeur
Rectitude
Tolérance d'épaisseur de paroi
Documentation qualité
Certificat matériel
Rapport d'inspection
Exigences CND
Exigences de traçabilité
Application
Pression de travail
Pression maximale
Vitesse des pistons
Température de fonctionnement
Fluide hydraulique
Système de joint
25. Tube adouci par rapport au tube biseauté et bruni au rouleau
Si vous décidez entre un tube adouci et un tube SRB, tenez compte du processus de fabrication et des exigences du cylindre final.
Tube aiguisé
Processus principal : affûtage abrasif
Surface typique :-surface affûtée hachurée
Points forts : finition interne de précision et texture de surface contrôlée
Tube biseauté et bruni au rouleau
Processus principal : parage + brunissage au rouleau
Surface typique : Surface lisse et brunie
Points forts : Usinage interne efficace et finition de surface précise
Les deux peuvent convenir aux applications de vérins hydrauliques.
Le choix doit être basé sur le dessin du client, le système de joint, les exigences dimensionnelles, le processus de production et le coût total.
26. Réflexions finales
La sélection du tube affûté approprié pour un vérin hydraulique nécessite plus que le choix d'une nuance d'acier et d'un alésage nominal.
Les paramètres les plus importants comprennent :
Matériau + ID + tolérance ID + OD + épaisseur de paroi + rugosité de surface + texture de surface + rondeur + rectitude + longueur + exigences d'inspection.
Ces paramètres doivent fonctionner avec ceux du vérin hydraulique :
Pression + piston + joints + fluide hydraulique + température + conditions de fonctionnement.
Pour cette raison, la meilleure approche consiste à fournir un dessin technique ou une spécification complète lors de la demande de devis.
Un fournisseur de tubes affûtés compétent doit être en mesure d'examiner les exigences, de confirmer la faisabilité de la fabrication, de contrôler les dimensions critiques et les caractéristiques de surface, et de fournir l'inspection et la documentation sur les matériaux requises.
L’objectif n’est pas simplement d’acheter un tube en acier affûté.
L’objectif est d’obtenir un tube de vérin de précision constante qui fonctionne de manière fiable dans l’ensemble du système de vérin hydraulique.
