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摘 要：工程机械上用的液压油缸失效形式很多都表现为内泄、活塞杆或缸筒的表面层破坏。导致这一结果的根本原因是活塞杆、缸筒表面的异常磨损破坏。从油缸加工工作现场及维修反馈的信息来看，油缸产品的可靠性和耐用性在很大程度上取决于零件表面层的磨削质量，磨削质量的好坏直接影响到后续电镀层的质量，针对磨削活塞杆时产生的质量问题进行分析及探讨相应的对策，对油缸的使用耐久度及可靠性有积极的作用。
关键词：磨削质量；异物磨损；活塞杆质量；应对措施
本文就液压油缸中活塞杆的表面质量对油缸失效问题的影响以及活塞杆表面问题的补救措施进行一些探讨。
一、油缸失效形式及原因分析
油缸的失效形式在实际工作中主要表现为明显的油缸零部件的破坏而导致的油缸不能正常工作。损坏的零部件主要是活塞杆、活塞、缸筒、油缸盖。这些零部件的损坏最开始的形式都是表现为零部件的异常磨损，随着磨损的加大，最后会导致整根油缸的报废。而造成这种异常磨损的主要原因有两个：
1、异物磨损。油缸的传动系统、液压系统、甚至密封件都有可能会有小颗粒混入缸体的工作腔内，造成油缸内的密封件失效、并最终累加为整个缸的磨损报废。
2、活塞杆或缸筒本身的表面存在不同程度的缺陷导致的异常磨损。从拆开后的油缸各个零部件的形态来看，活塞体完好、导向及密封件有明显的拉伤，缸筒内壁有明显拉伤，缸盖本体完好、导向及密封件有明显拉伤，活塞杆基体完好、杆的表面有明显拉伤并伴有表面硬铬层的脱落，从这些表现形式并结合化学微粒取样分析的结果来看，可以断定本支油缸的失效是油于活塞杆的表面铬层脱落从而造成了整支缸的工作失效及报废。
二、活塞杆表面质量对油缸使用性能的影响
1、活塞杆表面质量对耐磨性的影响
活塞杆表面粗糙度对耐磨性的影响主要表现在活塞杆与油缸导向套组成的摩擦副的两个接触表面之间。摩擦接触的最初阶段只在微观表面粗糙的峰部进行，它的实际接触面积远远小于理论接触面积或设计接触面积。在油缸工作过程中摩擦副相互接触的峰部会有极大的单位应力，使实际接触面积处由弹性变形和峰部之间的剪切破坏最终转变成零件表面微观的永久塑性变形，从而导两摩擦副峰部的局部接触面的磨损变形、脱落。
零件的磨损一般可以分为三个阶段，即初期磨损阶段、正常磨损阶段和剧烈磨损阶段。当零件的表面质量比较理想时，这三个阶段会逐步进行。
一旦零件的表面质量比较粗糙时，磨损将直接由剧烈磨损阶段开始。活塞杆的表面粗糙度值越小，其耐磨损性能也越好。但磨损理论的一般经验也告诉我们，当表面粗糙度值太小时，零件参与摩擦的表面在微观上不易储存润滑油，接触面之间容易发生干摩擦，发生分子粘连导致磨损反而加重。因此接触面的粗糙度应有一个最佳值，其值与零件的工作状况决定。当工作载荷和工况不同时，表面粗糙度也应略有不同。比如采石厂的碎石机主轴的粗糙度相较油缸的活塞杆就显得特别大。
2、活塞杆表面质量对疲劳强度的影响
活塞杆的精加工在热处理表面淬火之后进行。淬火后的活塞杆呈现出表面硬心部韧的特点。机械零件在工作中，受交变载荷作用下，零件微观表面凹谷部分将有应力集中并容易因此产生疲劳裂纹。而且零件表面粗糙度值越大，微观表面的凹谷越深、谷底的尖角越小，其应力集中越明显，抗疲劳破坏的能力也就越差。这一点在活塞杆的工作中体现的尤其明显。因为一台机器，不论是挖掘机、装载机还是其它机械，只要是采用油缸作为其动力执行元件，则机器所受的力和机器的自重、摩擦力等将全部作用于油缸的活塞杆上。则活塞杆的表面质量将起到决定性作用。
三、提高活塞杆表面质量的措施
1、提高车削加工的表面质量
粗车机床大部分都选用的普通机床来做比如CA6140、CA6150等等。但也有的活塞杆粗车机床选用的是数控机床来加工，而且是精磨之前的精加工或半精加工，它的好处显而易见。即提高了车削效率同时也大大的降低了粗车的废品率。普通机床进行的粗加工往往会因为接刀痕、粗车刀花等等产生3-7%的废品，而采用数控机加的活塞杆却能够将废品控制在1%以内。
2、提高磨削质量
磨削是决定活塞杆表面质量最重要的工序。磨削准备工作需要考虑的是根据产品材质选择硬度、粒度适合的砂轮。粗磨与精磨砂轮要有严格区分。粗磨时控制磨削烧伤和给精磨的留量，磨削烧伤以活塞杆表面不出现明显的螺旋形刀痕为合格，粗磨后的表面光洁度不大于Ra0.8为好，给精磨的余量应该控制在0.1-0.15之间。实践证明，给磨床切削液加装不同的过滤装置，可以有效改善磨削刀痕缺陷。
3、镀前抛光可有效降低精磨造成的潜在质量问题
精磨后的活塞杆微观表面是与砂轮磨粒排列方向相似的犁形面，同时存在着砂粒掉落后的挤压凹坑。当电镀时这些凹陷的表面不会被完全覆盖住，而在精磨以后引入适当的抛光刚好可以弥补这样的缺陷。抛光的加工原理与磨削不同，而且抛光不必担心磨削中常见的高温问题。当抛光的磨粒作用于磨削的凹陷区域时，微觀的突起会被削平、挤压，低点会被突起处的变形而填充，这样就达到了活塞杆表面质量的改善作用。
四、镀后活塞杆表面质量的补救措施
电镀后的活塞杆表面质量是受前序各质量影响的，比如粗精车、磨序等等。而精磨砂轮的刀痕、电镀针孔凹坑、粗磨砂轮残留痕迹、精车刀花等等也会成为最终电镀表面的不合格因素，其中以精磨砂轮刀痕、电镀针孔凹坑这两种情况最为常见。为了降低镀后杆体表面缺陷给油缸使用寿命带来的影响，有必要在电镀后采取一定的措施来进行补救。比如杆体装缸之前的涂油。其工艺大致为：轴体进行加热——涂油——加压——冷却——最终检查。
实践证明：精磨以后电镀以前进行一次镀前抛光、电镀以后再进行一次镀后抛光并加压涂油对于液压油缸活塞杆的表面质量都有积极的改善作用。
关键词：磨削质量；异物磨损；活塞杆质量；应对措施
本文就液压油缸中活塞杆的表面质量对油缸失效问题的影响以及活塞杆表面问题的补救措施进行一些探讨。
一、油缸失效形式及原因分析
油缸的失效形式在实际工作中主要表现为明显的油缸零部件的破坏而导致的油缸不能正常工作。损坏的零部件主要是活塞杆、活塞、缸筒、油缸盖。这些零部件的损坏最开始的形式都是表现为零部件的异常磨损，随着磨损的加大，最后会导致整根油缸的报废。而造成这种异常磨损的主要原因有两个：
1、异物磨损。油缸的传动系统、液压系统、甚至密封件都有可能会有小颗粒混入缸体的工作腔内，造成油缸内的密封件失效、并最终累加为整个缸的磨损报废。
2、活塞杆或缸筒本身的表面存在不同程度的缺陷导致的异常磨损。从拆开后的油缸各个零部件的形态来看，活塞体完好、导向及密封件有明显的拉伤，缸筒内壁有明显拉伤，缸盖本体完好、导向及密封件有明显拉伤，活塞杆基体完好、杆的表面有明显拉伤并伴有表面硬铬层的脱落，从这些表现形式并结合化学微粒取样分析的结果来看，可以断定本支油缸的失效是油于活塞杆的表面铬层脱落从而造成了整支缸的工作失效及报废。
二、活塞杆表面质量对油缸使用性能的影响
1、活塞杆表面质量对耐磨性的影响
活塞杆表面粗糙度对耐磨性的影响主要表现在活塞杆与油缸导向套组成的摩擦副的两个接触表面之间。摩擦接触的最初阶段只在微观表面粗糙的峰部进行，它的实际接触面积远远小于理论接触面积或设计接触面积。在油缸工作过程中摩擦副相互接触的峰部会有极大的单位应力，使实际接触面积处由弹性变形和峰部之间的剪切破坏最终转变成零件表面微观的永久塑性变形，从而导两摩擦副峰部的局部接触面的磨损变形、脱落。
零件的磨损一般可以分为三个阶段，即初期磨损阶段、正常磨损阶段和剧烈磨损阶段。当零件的表面质量比较理想时，这三个阶段会逐步进行。
一旦零件的表面质量比较粗糙时，磨损将直接由剧烈磨损阶段开始。活塞杆的表面粗糙度值越小，其耐磨损性能也越好。但磨损理论的一般经验也告诉我们，当表面粗糙度值太小时，零件参与摩擦的表面在微观上不易储存润滑油，接触面之间容易发生干摩擦，发生分子粘连导致磨损反而加重。因此接触面的粗糙度应有一个最佳值，其值与零件的工作状况决定。当工作载荷和工况不同时，表面粗糙度也应略有不同。比如采石厂的碎石机主轴的粗糙度相较油缸的活塞杆就显得特别大。
2、活塞杆表面质量对疲劳强度的影响
活塞杆的精加工在热处理表面淬火之后进行。淬火后的活塞杆呈现出表面硬心部韧的特点。机械零件在工作中，受交变载荷作用下，零件微观表面凹谷部分将有应力集中并容易因此产生疲劳裂纹。而且零件表面粗糙度值越大，微观表面的凹谷越深、谷底的尖角越小，其应力集中越明显，抗疲劳破坏的能力也就越差。这一点在活塞杆的工作中体现的尤其明显。因为一台机器，不论是挖掘机、装载机还是其它机械，只要是采用油缸作为其动力执行元件，则机器所受的力和机器的自重、摩擦力等将全部作用于油缸的活塞杆上。则活塞杆的表面质量将起到决定性作用。
三、提高活塞杆表面质量的措施
1、提高车削加工的表面质量
粗车机床大部分都选用的普通机床来做比如CA6140、CA6150等等。但也有的活塞杆粗车机床选用的是数控机床来加工，而且是精磨之前的精加工或半精加工，它的好处显而易见。即提高了车削效率同时也大大的降低了粗车的废品率。普通机床进行的粗加工往往会因为接刀痕、粗车刀花等等产生3-7%的废品，而采用数控机加的活塞杆却能够将废品控制在1%以内。
2、提高磨削质量
磨削是决定活塞杆表面质量最重要的工序。磨削准备工作需要考虑的是根据产品材质选择硬度、粒度适合的砂轮。粗磨与精磨砂轮要有严格区分。粗磨时控制磨削烧伤和给精磨的留量，磨削烧伤以活塞杆表面不出现明显的螺旋形刀痕为合格，粗磨后的表面光洁度不大于Ra0.8为好，给精磨的余量应该控制在0.1-0.15之间。实践证明，给磨床切削液加装不同的过滤装置，可以有效改善磨削刀痕缺陷。
3、镀前抛光可有效降低精磨造成的潜在质量问题
精磨后的活塞杆微观表面是与砂轮磨粒排列方向相似的犁形面，同时存在着砂粒掉落后的挤压凹坑。当电镀时这些凹陷的表面不会被完全覆盖住，而在精磨以后引入适当的抛光刚好可以弥补这样的缺陷。抛光的加工原理与磨削不同，而且抛光不必担心磨削中常见的高温问题。当抛光的磨粒作用于磨削的凹陷区域时，微觀的突起会被削平、挤压，低点会被突起处的变形而填充，这样就达到了活塞杆表面质量的改善作用。
四、镀后活塞杆表面质量的补救措施
电镀后的活塞杆表面质量是受前序各质量影响的，比如粗精车、磨序等等。而精磨砂轮的刀痕、电镀针孔凹坑、粗磨砂轮残留痕迹、精车刀花等等也会成为最终电镀表面的不合格因素，其中以精磨砂轮刀痕、电镀针孔凹坑这两种情况最为常见。为了降低镀后杆体表面缺陷给油缸使用寿命带来的影响，有必要在电镀后采取一定的措施来进行补救。比如杆体装缸之前的涂油。其工艺大致为：轴体进行加热——涂油——加压——冷却——最终检查。
实践证明：精磨以后电镀以前进行一次镀前抛光、电镀以后再进行一次镀后抛光并加压涂油对于液压油缸活塞杆的表面质量都有积极的改善作用。