Из чего изготавливают штоки гидроцилиндров

Шток — ключевой элемент гидроцилиндра, испытывающий значительные нагрузки: осевые и радиальные, частые температурные перепады, контакт с уплотнительными элементами, воздействие масла и, иногда, агрессивной среды. Поэтому к металлу, обработке поверхности и установке штока предъявляются повышенные требования.

Основные марки стали и виды материалов

При выборе стали для штока обычно ориентируются на следующие характеристики:

• прочность на растяжение и изгиб;
• твёрдость поверхности для устойчивости к износу и рискам;
• устойчивость к коррозии, если гидроцилиндр работает в агрессивной среде (солёная вода, химикаты);
• свариваемость и возможность термообработки, если шток имеет сварные, нарезные или приваренные участки.

Популярные марки стали:

CК45 — углеродистая сталь, экономичный вариант для условий с умеренными нагрузками; обрабатывается легко, но требует защиты поверхности (хромирование, покрытие);

42CrMo4 (или аналогичные легированные марки) — более прочные стали для тяжёлых режимов; допускается термическая обработка и поверхностное упрочнение;

Сплавы с хромом (например, покрытие хромом ТВЧ или гальваническим) — для повышения твёрдости поверхности и износостойкости;

Нержавеющие марки, такие как AISI 304, AISI 316 и др. — когда требуется устойчивость к коррозии; они дороже, но оправдывают себя в агрессивной среде.

Обработка поверхности: методы и требования

Чтобы шток служил долго и надёжно, важна качественная обработка:

Механическая обработка: токарные, шлифовальные, полировальные операции. Важно обеспечить минимальные отклонения по диаметру, овальности, биению.

Хромирование или иное покрытие — наносится поверх подготовленной поверхности, чтобы увеличить сопротивление износу, защитить от коррозии. Типичные толщины покрытия — порядка 0,02–0,03 мм, если используется твердое хромовое покрытие.

Полировка и доводка поверхности до требований по шероховатости (Ra) — чем ниже шероховатость, тем меньше трение с уплотнениями и выше срок службы кольца и манжет.

Конструктивные особенности и размерные характеристики

Шток должен быть достаточно жёстким, чтобы не гнуться или не вибрировать под нагрузкой. При выборе диаметра учитывают расчёты на изгиб, особенно если шток длинный и выдвинут.

Важна точность геометрии — прямолинейность, отсутствие перекосов, соосность с другими элементами гидроцилиндра. Даже небольшие отклонения могут привести к завышенному износу уплотнений, рискам и потерям герметичности.

Зависимость диаметра и толщины стенки штока от давления и нагрузки. При высоких давлениях используют более массивные и толстостенные штоки, чтобы выдерживать нагрузку и уменьшать риск пластической деформации.

Практические рекомендации при изготовлении и восстановлении

При восстановлении изношенных штоков: определить степень износа, снять дефект, довести до нужного диаметра, провести хромирование/покрытие и полировку.

Если у штока есть элементы типа приваренных проушин, соединений с кронштейнами — материал должен быть легко свариваемым, устойчивым к деформациям, чтобы не появлялись трещины при нагреве.

Монтаж штока: уплотнительные элементы должны быть установлены без повреждений, задавать правильное сжатие, кольца или манжеты не должны быть перекошены.

Новые дополнения и тенденции

В современных гидросистемах становится более популярным применение композитных покрытий — в том числе наносимые плазменными методами, которые могут сочетать высокую твёрдость поверхности с хорошей адгезией и коррозионной стойкостью.

Использование лазерной или электронно-лучевой закалки поверхностного слоя (или ТВЧ — токами высокой частоты) для увеличения твёрдости и сопротивления износу при минимальном увеличении массы штока.

Применение оптимальных режимов обработки CAD/CAM-контроль, количественного измерения шероховатости на разных участках, не только в торце или цилиндрической поверхности, но и в местах сопряжения с уплотнениями.