Seleccionar el tubo pulido correcto para un cilindro hidráulico es un paso importante en el diseño y fabricación de un cilindro hidráulico confiable.
El tubo del cilindro no es simplemente un trozo de tubo de acero. Su diámetro interno, tolerancia dimensional, rugosidad de la superficie, redondez, rectitud, material y espesor de la pared afectan el funcionamiento del pistón y los sellos dentro del cilindro.
Un tubo pulido correctamente seleccionado puede ayudar a lograr un movimiento suave del pistón, un sellado confiable, un rendimiento constante del cilindro y una larga vida útil.
Esta guía explica los factores más importantes a considerar al seleccionar un tubo pulido para aplicaciones de cilindros hidráulicos.
1. ¿Qué es un tubo pulido?
Un tubo bruñido es un tubo de acero de precisión cuya superficie interna ha sido acabada mediante un proceso de bruñido.
El bruñido utiliza herramientas abrasivas para eliminar una cantidad controlada de material de la superficie interna del tubo.
Uno de los rasgos característicos de un tubo pulido es su patrón de rayado-. Este patrón se produce mediante el movimiento combinado de rotación y vaivén de la herramienta de bruñido.
Los tubos bruñidos se utilizan ampliamente como cilindros en cilindros hidráulicos y neumáticos porque pueden proporcionar:
Diámetro interno preciso
Tolerancia de identificación controlada
Baja rugosidad superficial
Buena redondez
buena rectitud
Calidad constante de la superficie interna
Una textura superficial adecuada para sistemas de sellado de cilindros
2. Comience con el diseño del cilindro hidráulico
Antes de seleccionar un tubo pulido, determine los requisitos del cilindro hidráulico.
La información importante incluye:
Diámetro interior del cilindro
Ataque
Presión de trabajo
Presión máxima
velocidad del pistón
Temperatura de funcionamiento
fluido hidraulico
Tipo de sello
Vida útil esperada
Entorno operativo
Volumen de producción
Estos factores determinan el material del tubo requerido, las dimensiones, las tolerancias, el acabado de la superficie y los requisitos de inspección.
Un tubo adecuado para un cilindro industrial pequeño puede no serlo para un cilindro de maquinaria de construcción de alta-presión.
3. Elija el diámetro interno correcto
El diámetro interno (ID) suele ser una de las primeras especificaciones a establecer.
El ID determina el diámetro nominal del cilindro y debe ser compatible con el pistón y el sistema de sellado.
Por ejemplo:
DI: 80 mm
Esto no define completamente el tubo.
También debe especificar la tolerancia de ID requerida.
Por ejemplo, un dibujo puede definir una clase de tolerancia específica o una tolerancia numérica basada en el diseño del cilindro.
Por qué es importante la tolerancia de la identificación
Un DI demasiado grande puede afectar el ajuste previsto del pistón y del sello.
Un ID de tamaño insuficiente puede aumentar la dificultad y la fricción del montaje.
Por este motivo, el proveedor del tubo debe controlar e inspeccionar el diámetro interior según el plano del cliente o las especificaciones acordadas.
4. Determine el diámetro exterior
El diámetro exterior (OD) está estrechamente relacionado con el espesor de la pared y las dimensiones generales del cilindro.
Por ejemplo:
ID=80 mm
DE=100 mm
El espesor nominal de la pared es:
(100 − 80) ÷ 2=10 mm
Sin embargo, este cálculo sólo proporciona el espesor nominal de la pared.
El diseño real del tubo debe considerar la presión hidráulica, las propiedades del material, las dimensiones del cilindro, las condiciones de carga y los requisitos de ingeniería aplicables.
5. Seleccione el espesor de pared correcto
El espesor de la pared es especialmente importante en los cilindros hidráulicos que contienen presión-.
Un cilindro que funciona a alta presión puede requerir un espesor de pared mayor que un cilindro similar que funciona a menor presión.
Sin embargo, simplemente aumentar el espesor de la pared no siempre es la mejor solución.
Un tubo más grueso también significa:
mayor peso
Mayor costo de material
Dimensiones exteriores más grandes
Potencialmente más mecanizado
Por lo tanto, el espesor de pared apropiado debe determinarse mediante cálculos adecuados del diseño del cilindro.
Para aplicaciones de seguridad-críticas o de alta-presión, el espesor de la pared debe verificarse mediante métodos de ingeniería calificados en lugar de depender de reglas generales.
6. Seleccione el grado de material adecuado
Los materiales comunes utilizados o considerados para los tubos de cilindros hidráulicos incluyen:
E355
ST52
C45
Grados de acero al carbono
Grados de acero aleado
El material correcto depende del diseño del cilindro y de las propiedades mecánicas requeridas.
E355
E355 se usa ampliamente para aplicaciones de tubos de acero de precisión.
Proporciona una combinación de resistencia, maquinabilidad y disponibilidad que lo hace adecuado para muchas aplicaciones de cilindros hidráulicos.
ST52
ST52 es una designación que se encuentra comúnmente en aplicaciones hidráulicas.
Sin embargo, los compradores deben confirmar el estándar exacto y la especificación del material porque la designación por sí sola no define todos los requisitos del tubo terminado.
C45
C45 es un acero al carbono medio-que se utiliza habitualmente para aplicaciones mecánicas.
Puede considerarse para ciertos diseños de cilindros donde sus propiedades mecánicas y características de procesamiento sean apropiadas.
Acero aleado
Para aplicaciones exigentes, se pueden seleccionar aceros aleados cuando se requiere mayor resistencia u otras propiedades mecánicas específicas.
La selección del material siempre debe basarse en la aplicación real y las especificaciones aplicables.
7. Verifique las condiciones de entrega del material
Al comprar tubos de acero de precisión, la calidad del acero por sí sola puede no ser suficiente.
Las condiciones de entrega pueden afectar:
Propiedades mecánicas
maquinabilidad
estrés residual
Estabilidad dimensional
Procesamiento posterior
Dependiendo del estándar aplicable, los clientes pueden encontrar-designaciones de condiciones de entrega como:
+C
+LC
+SR
+A
Confirme siempre las condiciones de entrega requeridas con el proveedor cuando así se especifique en el plano o en las especificaciones de compra.
8. Comprenda la tolerancia de identificación
La tolerancia del DI es uno de los parámetros más importantes para un tubo pulido.
Los fabricantes de cilindros hidráulicos pueden especificar una clase de tolerancia o una tolerancia numérica particular.
La tolerancia determina cuánto puede desviarse el diámetro interior acabado de la dimensión nominal.
Un proveedor debe poder controlar la identificación terminada de manera consistente durante todo el lote de producción requerido.
No miremos sólo la tolerancia
La tolerancia de ID debe considerarse junto con:
Redondez
Rectitud
Rugosidad de la superficie
textura superficial
Grosor de la pared
Un tubo puede cumplir con la tolerancia de DI nominal pero aún así ser inadecuado si otros parámetros críticos están fuera de las especificaciones.
9. Especificar la rugosidad de la superficie
La rugosidad de la superficie tiene una relación directa con el rendimiento del pistón y del sistema de sellado.
Un tubo pulido con un acabado adecuado puede proporcionar una superficie interna lisa que soporte:
Movimiento suave del pistón
Fricción controlada
Sellado fiable
Desgaste reducido
Operación consistente del cilindro
Sin embargo, Ra no debería ser el único parámetro de superficie considerado.
El perfil y la textura de la superficie también pueden influir en el rendimiento y la lubricación del sello.
Por lo tanto, la especificación de superficie requerida debe basarse en el diseño del cilindro y, cuando corresponda, en las recomendaciones del fabricante del sello.
10. ¿Por qué es importante el patrón de rayado-cruzado?
Una de las características más reconocibles de un tubo pulido es su patrón de rayado-.
El patrón se crea mediante el movimiento de la herramienta de bruñido a través de la superficie interna.
La textura resultante puede ayudar a retener y distribuir el lubricante en la pared del cilindro.
Esto es particularmente relevante para aplicaciones de sellado dinámico, donde el pistón y los sellos se mueven repetidamente a través del tubo.
Sin embargo, las características correctas-de sombreado dependen de la aplicación.
No se trata simplemente de hacer que el patrón sea lo más visible o profundo posible.
La textura de la superficie debe controlarse de acuerdo con los requisitos del cilindro y del sistema de sellado.
11. Verifique la redondez
La redondez describe qué tan cerca se aproxima la sección transversal-interna del tubo a un círculo verdadero.
Una buena redondez es importante porque el pistón y los sellos deben funcionar de manera consistente en toda la circunferencia.
Una mala redondez puede contribuir a:
Sellado desigual
Desgaste localizado del sello
Mayor fricción
Montaje difícil
Problemas de fugas
Para los tubos de cilindros hidráulicos de precisión, la redondez debe especificarse y medirse según un método de inspección acordado.
12. Verifique la rectitud
La rectitud se vuelve particularmente importante a medida que aumenta la longitud del tubo.
Un tubo largo con una desviación excesiva de la rectitud puede crear dificultades durante:
Conjunto de cilindro
Instalación del pistón
Mecanizado final
Mecanizado de puertos
Soldadura
Operación final del cilindro
Por lo tanto, para los cilindros hidráulicos largos, los requisitos de rectitud deben definirse claramente en la especificación técnica.
13. Considere la longitud del tubo
Los tubos bruñidos se pueden suministrar en diferentes longitudes según el proceso de fabricación y los requisitos del cliente.
Los requisitos típicos incluyen:
Longitudes aleatorias
Longitudes fijas
Cortar-a-piezas de longitud
Tubos largos para mecanizado posterior.
Al realizar el pedido, especifique tanto la longitud requerida como la tolerancia de longitud.
Si el tubo se cortará y mecanizará después de la entrega, es posible que el cliente también deba considerar un margen de mecanizado adicional.
14. Haga coincidir el tubo pulido con el sistema de sello
Se deben considerar juntos un tubo de cilindro hidráulico y su sistema de sellado.
El sello interactúa continuamente con la superficie interna del tubo del cilindro.
Los factores importantes incluyen:
Material del sello
Geometría del sello
fluido hidraulico
Presión
Temperatura
velocidad del pistón
Rugosidad de la superficie
textura superficial
Una especificación de tubo que parece aceptable sobre el papel puede seguir siendo inadecuada si no cumple con los requisitos del sistema de sellado seleccionado.
Por lo tanto, se deben considerar las recomendaciones del fabricante del sello al establecer la especificación final de la superficie del tubo.
15. Considere el fluido hidráulico
El fluido hidráulico puede influir en la selección del sello y el rendimiento del cilindro.
Los fluidos hidráulicos comunes pueden tener diferentes requisitos relacionados con:
Temperatura
Viscosidad
Compatibilidad química
Material del sello
Lubricación
La superficie del tubo debe ser adecuada para todo el sistema hidráulico en lugar de seleccionarse de forma independiente.
Para fluidos especializados o entornos exigentes, consulte las especificaciones del sistema hidráulico y del sello correspondiente-.
16. Considere la presión de funcionamiento
La presión de trabajo es uno de los factores más importantes que afectan el diseño del tubo del cilindro.
Un cilindro hidráulico puede experimentar:
Presión de trabajo normal
Picos de presión
Cargas de choque
Ciclos de presión repetidos
El tubo debe tener capacidad estructural suficiente para las condiciones de funcionamiento previstas.
Para cilindros de alta-presión o seguridad-crítica, la selección del tubo debe incluir cálculos apropiados para:
tensión del aro
tensión axial
Fatiga
Pandeo, cuando corresponda
Factores de seguridad
El acabado superficial por sí solo no puede determinar si un tubo es adecuado para una clasificación de presión particular.
17. Considere la solicitud
El tubo pulido correcto depende en gran medida de dónde se utilizará el cilindro hidráulico.
Maquinaria de construcción
Aplicaciones como:
Excavadoras
Cargadores
Grúas
topadoras
puede exponer los cilindros a cargas elevadas, cargas de choque, vibraciones, contaminación y ciclos operativos repetidos.
Maquinaria agrícola
Los cilindros agrícolas pueden requerir:
Sellado fiable
Buena protección contra la corrosión
Larga vida útil
Producción-rentable
Equipos industriales
Los cilindros hidráulicos industriales podrán priorizar:
Consistencia dimensional
Producción repetible
Control preciso
Requisitos de materiales específicos
Equipos de trabajo-pesado y de minería
Las aplicaciones-de servicio pesado pueden implicar cargas severas y ciclos operativos prolongados.
Se deben evaluar cuidadosamente las propiedades del material, el espesor de la pared, el comportamiento ante la fatiga, la calidad de la superficie y los requisitos de inspección.
18. Considere el proceso de fabricación de cilindros.
El tubo también debe coincidir con el proceso de fabricación del cliente.
Pregunte qué sucede después de que el tubo pulido llega a la fábrica.
¿El cliente:
¿Cortar el tubo?
¿Mecanizar los extremos?
¿Componentes de soldadura?
¿Puertos de máquina?
¿Instalar sellos?
¿Montar el pistón?
¿Prueba{0}}presión el cilindro terminado?
Si el tubo pulido se suministra cerca de la condición de acabado requerida, el fabricante del cilindro puede reducir el mecanizado interno adicional.
Esto puede mejorar la eficiencia de la producción y reducir los costos de procesamiento.
19. Especificar los requisitos de inspección
Una especificación de tubo pulida profesional debe incluir requisitos de inspección adecuados.
Dependiendo de la aplicación, los clientes pueden requerir:
medición de identificación
Medición de diámetro exterior
Medición del espesor de pared
Medición de redondez
Medición de rectitud
Medición de rugosidad superficial
Inspección visual
Inspección dimensional
Pruebas ultrasónicas
Prueba de corrientes de Foucault
Pruebas de propiedades mecánicas.
Certificación de materiales
El método de inspección debe acordarse antes de la producción.
Para aplicaciones exigentes, los registros de inspección pueden proporcionar pruebas importantes de la coherencia de los lotes.
20. Certificación de materiales
Muchos clientes internacionales exigen un certificado de material para los tubos de cilindros hidráulicos de precisión.
Un documento comúnmente solicitado es:
ES 10204 3.1 Certificado de prueba de materiales
Dependiendo de los requisitos del cliente, el certificado puede incluir:
Grado de material
número de calor
Composición química
Propiedades mecánicas
Resultados de la prueba
El nivel de certificación exacto debe confirmarse antes de realizar el pedido.
21. Ejemplo de especificación de tubo pulido
Una solicitud de cotización típica podría verse así:
Producto: Tubo pulido
Materiales: E355
DI: 100 mm
Tolerancia de identificación: según dibujo
DE: 120 mm
Espesor de pared: 10 mm nominal
Longitud: 3000 milímetros
Rugosidad de la superficie interna: según dibujo
Rectitud: Según dibujo
Redondez: Según dibujo
Textura de la superficie: patrón de rayado-cruzado perfeccionado
Inspección: Según las especificaciones acordadas.
Certificado: EN 10204 3.1, si es necesario
Esto proporciona al proveedor suficiente información para evaluar los requisitos de fabricación con mayor precisión.
22. Errores comunes al comprar tubos pulidos
Error 1: especificar solo el ID
Por ejemplo:
"Por favor, indique un tubo pulido de 100 mm."
Esta no es suficiente información.
El proveedor aún necesita conocer el material, la tolerancia, el espesor de la pared, la longitud y los requisitos de superficie.
Error 2: elegir el tubo más barato
El precio de compra más bajo no necesariamente produce el costo total de fabricación más bajo.
Una mala consistencia dimensional puede crear:
Problemas de montaje
Mecanizado adicional
Mayor chatarra
Problemas de sello
Retrasos en la producción
Error 3: ignorar la rectitud
Esto puede convertirse en un problema importante con los cilindros largos.
Error 4: mirar solo a Ra
Un valor de rugosidad superficial por sí solo no describe completamente la superficie interna.
La textura y el perfil de la superficie también pueden afectar el sellado y la lubricación.
Error 5: ignorar los requisitos del fabricante del sello
El sistema de tubo y sello debe diseñarse como un sistema completo.
Error 6: no definir los requisitos de inspección
Las expectativas de calidad deben acordarse antes de la producción y no después de la llegada de los tubos.
23. Cómo evaluar a un proveedor de tubos pulidos
Al comparar proveedores, considere algo más que su catálogo de productos.
Capacidad de producción
¿Puede el proveedor fabricar constantemente lo que necesita:
IDENTIFICACIÓN
sobredosis
Grosor de la pared
Longitud
Tolerancia
¿Aspereza de la superficie?
Equipo
¿Tiene el proveedor el equipo adecuado para el bruñido e inspección de precisión?
Control de calidad
¿Puede el proveedor proporcionar registros de inspección de dimensiones y parámetros de superficie críticos?
Trazabilidad de materiales
¿Puede el proveedor proporcionar la trazabilidad del número de calor-y el certificado de material requerido?
Capacidad de producción
¿Puede el proveedor mantener una calidad constante para la cantidad requerida?
Personalización
¿Puede el proveedor fabricar según planos y especificaciones especiales?
Experiencia
¿El proveedor comprende las aplicaciones de los cilindros hidráulicos en lugar de simplemente vender tubos de acero?
Para el suministro-a largo plazo, la coherencia del proceso suele ser más importante que una muestra excelente.
24. Lista de verificación de selección de tubos pulidos
Antes de realizar el pedido, confirme lo siguiente:
Dimensiones
Diámetro interno
Tolerancia de identificación
Diámetro externo
Grosor de la pared
Longitud
Tolerancia de longitud
Material
Grado de acero
Norma aplicable
condición de entrega
Propiedades mecánicas
Superficie interna
Rugosidad de la superficie
Condición de bruñido
Características de rayado-cruzado, si se especifica
Inspección de superficies
Geometría
Redondez
Rectitud
Tolerancia del espesor de pared
Documentación de calidad
Certificado de materiales
Informe de inspección
Requisitos de END
Requisitos de trazabilidad
Solicitud
Presión de trabajo
Presión máxima
velocidad del pistón
Temperatura de funcionamiento
fluido hidraulico
Sistema de sellado
25. Tubo pulido versus tubo pulido y pulido con rodillo
Si está decidiendo entre un tubo pulido y un tubo SRB, considere el proceso de fabricación y los requisitos del cilindro final.
Tubo pulido
Proceso principal: bruñido abrasivo
Superficie típica:-superficie pulida rayada cruzada
Fortalezas clave: Acabado interno de precisión y textura superficial controlada
Tubo pulido y pulido con rodillo
Proceso principal: Skiving + bruñido con rodillo
Superficie típica: superficie lisa bruñida
Puntos fuertes: mecanizado interno eficiente y acabado superficial de precisión
Ambos pueden ser adecuados para aplicaciones de cilindros hidráulicos.
La elección debe basarse en el dibujo del cliente, el sistema de sellado, los requisitos dimensionales, el proceso de producción y el costo total.
26. Pensamientos finales
Seleccionar el tubo pulido correcto para un cilindro hidráulico requiere más que elegir una calidad de acero y un diámetro nominal.
Los parámetros más importantes incluyen:
Material + ID + tolerancia ID + OD + espesor de pared + rugosidad de la superficie + textura de la superficie + redondez + rectitud + longitud + requisitos de inspección.
Estos parámetros deben trabajar en conjunto con los del cilindro hidráulico:
Presión + pistón + sellos + fluido hidráulico + temperatura + condiciones de operación.
Por este motivo, el mejor enfoque es proporcionar un dibujo o especificación técnica completa al solicitar una cotización.
Un proveedor de tubos pulidos capaz debería poder revisar los requisitos, confirmar la viabilidad de fabricación, controlar las dimensiones críticas y las características de la superficie, y proporcionar la inspección y la documentación del material requeridas.
El objetivo no es simplemente comprar un tubo de acero pulido.
El objetivo es obtener un tubo de cilindro de precisión constante que funcione de manera confiable dentro de todo el sistema de cilindro hidráulico.
