Wärmebehandlung von Hydraulikzylindern

Die Wärmebehandlung ist ein entscheidender Schritt bei der Herstellung von Hydraulikzylindern, der sich direkt auf die Haltbarkeit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Zylinder auswirkt.

1. Warum ist eine Wärmebehandlung für Hydraulikzylinder notwendig?

Im Betrieb sind Hydraulikzylinder einem erheblichen Innendruck, äußeren Belastungen, Stößen und Reibung ausgesetzt. Ihre Hauptkomponenten (insbesondere der Zylinderkörper und die Kolbenstange) müssen folgende Eigenschaften aufweisen:

液压油缸在工作中承受着巨大的内部压力、外部负载、冲击和摩擦。其主要部件（尤其是缸筒和活塞杆）必须具备以下性能：

1. Hohe Festigkeit und Steifigkeit: Widerstand gegen Ausdehnung und Verformung durch Druck.

1. 高强度和刚度：抵抗压力引起的膨胀和变形。
2. Hohe Verschleißfestigkeit: Reduzierung des Verschleißes zwischen der Kolbendichtung und der Innenwand des Zylinders sowie zwischen der Kolbenstange und der Führungsbuchse/Dichtung.

2. 高耐磨性：减少活塞密封件与缸筒内壁、活塞杆与导向套/密封件之间的磨损
3. Gute Ermüdungsbeständigkeit: Widerstand gegen Wechselbeanspruchungen durch Hin- und Herbewegung, um Ermüdungsbruch zu verhindern.

3. 良好的耐疲劳性：承受往复运动带来的交变应力，防止疲劳断裂。
4. Bestimmte Zähigkeit: Widerstand gegen Stoßbelastungen, um Sprödbruch zu verhindern.

4. 一定的韧性：抵抗冲击载荷，防止脆性断裂

Die Rohmaterialien (normalerweise Kohlenstoffstahl oder legierter Stahl) können diese anspruchsvollen Anforderungen in ihrem Lieferzustand (z. B. geglüht oder gewalzt) oft nicht gleichzeitig erfüllen.

Die Wärmebehandlung ist ein Schlüsselprozess, der die gewünschten mechanischen Eigenschaften durch Steuerung des Erhitzens und Abkühlens des Stahls erreicht und dadurch seine innere Mikrostruktur (metallographische Zusammensetzung) verändert.

原材料（通常是碳钢或合金钢）在供货状态（如正火或轧制态）下，往往无法同时满足这些苛刻的要求。 热处理就是通过控制钢材的加热和冷却过程，改变其内部微观结构（金相组织），从而获得所需力学性能的关键工艺。

Wärmebehandlung der Kolbenstange
Die Kolbenstange ist ein freiliegendes bewegliches Teil. Sie muss verschleißfest, korrosionsbeständig und biegefest sein.
· Gängige Materialien: 45# Stahl, 40Cr, 35CrMo, Edelstahl (z. B. 2Cr13)
· Hauptwärmebehandlungsverfahren: Härten und Anlassen + Oberflächenhärtung (oder Verchromen)

活塞杆是外露的运动部件，既要耐磨，又要抗腐蚀、抗弯曲。

· 常用材料：45号钢，40Cr，35CrMo，不锈钢（如2Cr13）

· 主要热处理工艺：调质 + 表面淬火（或镀铬）

Oberflächenhärtung (Hochfrequenz-/Mittelfrequenz-Induktionshärtung): Die Außenfläche der Kolbenstange wird gehärtet, um eine Härte von HRC 45-55 zu erreichen und ihre Verschleißfestigkeit zu erhöhen. Nach dem Härten ist auch ein Niedrigtemperatur-Anlassen erforderlich.
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Hartverchromung: Dies ist das gängigste und klassischste Verfahren. Auf dem Grundmaterial der Kolbenstange, das gehärtet oder oberflächengehärtet wurde, wird eine Hartchromschicht mit einer Dicke von ca. 0,03-0,05 mm galvanisiert.

Die Härte der Hartchromschicht ist extrem hoch (HV 800-1000, ca. HRC 65-70), extrem verschleißfest und weist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf. Vor dem Beschichten ist in der Regel ein Feinschleifen erforderlich, und nach dem Beschichten ist ein Polieren erforderlich.

表面淬火（高频/中频感应淬火）：对活塞杆外圆表面进行淬火，使其硬度达到HRC45-55，提高耐磨性。淬火后同样需要低温回火。

· 镀硬铬：这是最主流、最经典的工艺。在经过调质或表面淬火的活塞杆基体上，电镀一层厚度约0.03-0.05mm的硬铬层。硬铬层硬度极高（HV800-1000，约HRC65-70），极其耐磨，并且具有优异的耐腐蚀性。镀铬前通常需要精磨，镀铬后需要进行抛光。

Herstellungsverfahren für Zylinderrohre:
Schneiden → Grobbearbeitung → Härtebehandlung → Halbfertigbearbeitung → Innenloch-Induktionshärtung → Niedrigtemperatur-Anlassen → Fertigbearbeitung (Schleifen) → Reinigung und Montage

缸筒制造流程：

下料→ 粗加工 → 调质处理 → 半精加工 → 内孔感应淬火 → 低温回火 → 精加工（珩磨） → 清洗装配

Herstellungsverfahren für Kolbenstangen:
Schneiden → Grobbearbeitung → Härtebehandlung → Halbfertigbearbeitung → Oberflächen-Induktionshärtung → Niedrigtemperatur-Anlassen / oder direkt ausgewählt → Hartverchromung → Endbearbeitung (Schleifen, Polieren) → Reinigung und Montage

活塞杆制造流程：

下料→ 粗加工 → 调质处理 → 半精加工 → 表面感应淬火 → 低温回火 / 或者直接选择 → 镀硬铬 → 精加工（磨削、抛光） → 清洗装配

 Häufige Probleme und Lösungen
1. Unzureichende Härte
· Ursachen: Unzureichende Härtetemperatur, unzureichende Abkühlgeschwindigkeit, übermäßige Anlasstemperatur oder verlängerte Anlasszeit.
· Auswirkungen: Schlechte Verschleißfestigkeit, vorzeitiger Verschleiß und Rissbildung des Zylinders.

硬度不足

· 原因：淬火温度过低、冷却速度不够、回火温度过高或时间过长。

· 影响：耐磨性差，油缸易早期磨损、拉缸。

2. Verformung und Biegung
· Ursachen: Ungleichmäßiges Erhitzen oder Abkühlen, unsachgemäße Freisetzung von Eigenspannungen im Material, unvernünftige Klemmmethode.
· Auswirkungen: Führt zum Festklemmen und Auslaufen des Zylinders, ungewöhnlicher Verschleiß der Dichtungsbauteile.

变形与弯曲

· 原因：加热或冷却不均匀、材料内部应力释放不当、装夹方式不合理。

· 影响：导致油缸卡滞、泄漏，密封件异常磨损。

3. Härte-Risse
· Ursachen: Übermäßige Abkühlgeschwindigkeit (insbesondere bei hochkohlenstoffhaltigem Stahl oder komplex geformten Teilen), Defekte im Material (z. B. Einschlüsse), fehlendes sofortiges Anlassen nach dem Härten.
· Auswirkungen: Führt direkt zur Zerstörung des Teils und verursacht sogar Risse unter Druck.

淬火裂纹

· 原因：冷却速度过快（尤其对于高碳钢或复杂形状件）、材料本身有缺陷（如夹杂物）、淬火后未及时回火。

· 影响：直接导致零件报废，甚至在压力下发生爆裂。

4. Korrodierte Chrombeschichtung
· Ursachen: Unvollständige Oberflächenbehandlung des Grundmaterials, unsachgemäße Vorbehandlung vor dem Beschichten, unzureichende Härte des Grundmaterials oder übermäßige Dicke der Beschichtung.
· Auswirkungen: Schnelles Rosten und Verschleiß der Kolbenstange, Kontamination des Hydrauliksystems.

镀铬层脱落

· 原因：基体表面处理不干净、镀前处理不当、基体硬度不足或镀层过厚。

· 影响：活塞杆快速锈蚀、磨损，污染液压系统。

Die Wärmebehandlung ist die Kerntechnologie, die Hydraulikzylindern ihre "stahlartige Struktur" verleiht.

Durch Härten und Anlassen wird eine starke und zähe Matrix erhalten. Durch Oberflächenhärtung oder Verchromen wird eine harte und verschleißfeste Oberfläche erzielt.

Diese Kombination aus "äußerer Härte und innerer Zähigkeit" stellt sicher, dass Hydraulikzylinder unter verschiedenen rauen Bedingungen stabil und dauerhaft arbeiten können.

Bei der Auswahl eines Hydraulikzylinders ist das Verständnis des Wärmebehandlungsprozesses und des Niveaus seiner Schlüsselkomponenten eine wichtige Grundlage für die Beurteilung der Produktqualität.

热处理是赋予液压油缸“钢筋铁骨”的核心技术。通过调质获得强韧的基体，通过表面淬火或镀硬铬获得坚硬耐磨的表面，这种“外硬内韧”的组合，确保了液压油缸能够在各种严酷的工况下稳定、持久地工作。在选择液压油缸时，了解其关键部件的热处理工艺和水平，是判断其质量高低的重要依据。