Wykonujemy każdy element wewnątrz amortyzatora, w tym tłoczysko

Eurobalt wykonuje pełną gamę komponentów amortyzatorów: tłoki, prowadnice tłoczyska, zawory denne, płytki zaworowe, końcówki montażowe i tłoczyska. Kilka z nich już prezentowaliśmy: spiekane tłoki, zawory i prowadnice wykonane metodą metalurgii proszków oraz precyzyjnie obrabiane tłoki aluminiowe do zawieszeń o wysokich osiągach.

Tłoczysko to element, który widać w ruchu, gdy amortyzator się ściska: polerowany stalowy trzpień przesuwający się przez uszczelnienie. Przenosi pełne obciążenie skoku zawieszenia, przejmuje siły boczne wynikające z niewspółosiowości, a jego trwałość zależy całkowicie od jakości powierzchni. Poniżej pokazujemy, jak Eurobalt wytwarza te tłoczyska we własnym zakładzie, od pręta surowego po gotowy trzpień chromowany na lustro.

Dlaczego tłoczysko to najtrudniejszy element

Tłoczysko pełni jednocześnie trzy funkcje:

• Strukturalną: przenosi siłę osiową z piasty koła na tłok, często przy obciążeniu bocznym.
• Uszczelniającą: zapewnia uszczelnieniu tłoczyska i zgarniaczowi idealnie cylindryczną, idealnie gładką powierzchnię roboczą. Rysa o głębokości 1 μm wystarczy, by powstał wyciek oleju.
• Odporną na korozję: przy maksymalnie wysuniętym amortyzatorze tłoczysko jest narażone na deszcz, sól drogową i pył hamulcowy.

Ta kombinacja wymusza nietypowy zestaw technologii: ciągliwy rdzeń, twardą powierzchnię i warstwę chromu odporną zarazem na zużycie i korozję. Żaden inny element amortyzatora nie ma takich samych wymagań.

Materiał

Pracujemy głównie z trzema grupami stali węglowych i mikrostopowych. Wybór zależy od średnicy tłoczyska, przewidywanego obciążenia oraz tego, czy amortyzator jest gazowy, czy hydrauliczny (tłoczysko drążone czy pełne):

Norma	Gatunek	Typowe zastosowanie
EN 10083-2	C45 / 1.0503 (≈ AISI 1045)	Lekkie amortyzatory samochodowe, niskie ciśnienie gazu
EN 10294-1	20MnV6 / 1.5217	Standardowe tłoczyska amortyzatorów hydraulicznych i gazowych, hartowane indukcyjnie
EN 10267	38MnSiVS5 / 1.5232	Wysokowytrzymałe tłoczyska mikrostopowe do zastosowań ciężkich i sportowych

Dlaczego stale mikrostopowe (20MnV6, 38MnSiVS5)? Dodatki wanadu i niobu dają już bezpośrednio z walcowni drobną, jednorodną strukturę ferrytyczno-perlityczną, bez cyklu ulepszania cieplnego rdzenia. Oznacza to lepszą stabilność wymiarową w dalszej obróbce, zwłaszcza podczas hartowania indukcyjnego powierzchni, gdzie nierównomierna twardość rdzenia powoduje bicie, którego prostowanie nie usunie całkowicie.

Do amortyzatorów gazowych materiał otrzymujemy zwykle w postaci ciągnionej rury bez szwu (DOM) o średnicy wewnętrznej zbliżonej do wymiaru gotowego; do tłoczysk pełnych wychodzimy od pręta okrągłego ciągnionego na zimno o powierzchni łuszczonej i polerowanej, gotowego do nakiełkowania bez dodatkowego przejścia tokarskiego.

Zakres wymiarów

Wytwarzane przez nas tłoczyska obejmują cały zakres amortyzatorów samochodów osobowych i lekkich dostawczych, a także cięższych amortyzatorów przemysłowych:

Parametr	Typowy zakres
Średnica zewnętrzna	8 – 50 mm
Średnica wewnętrzna (tłoczyska drążone)	3 – 20 mm
Długość	150 – 1500 mm
Stosunek długości do średnicy	do 60:1 (wiercenie głębokie)

Średnice poniżej 8 mm lub długości powyżej 1500 mm są również możliwe, ale wymagają dedykowanego oprzyrządowania i osobnej walidacji procesu.

Przebieg produkcji

Gotowe tłoczysko amortyzatora przechodzi przez siedem odrębnych operacji. Kolejność nie jest wymienna: hartowanie indukcyjne musi nastąpić po wierceniu głębokim, ale przed chromowaniem; prostowanie znajduje się między hartowaniem a chromowaniem; szlifowanie bezkłowe zawsze jest ostatnie. Poniżej sekwencja dla typowego tłoczyska drążonego ⌀16 × 600 mm.

1. Cięcie i nakiełkowanie

Pręt jest cięty na wymiar na pile tarczowej na zimno (bez strefy wpływu ciepła), planowany na czole i nakiełkowany. Dokładność nakiełkowania bezpośrednio decyduje o biciu osiągalnym później przy szlifowaniu bezkłowym, dlatego współosiowość nakiełka utrzymujemy w granicach 0,02 mm względem osi pręta.

2. Wiercenie głębokie (wiercenie lufowe)

Do amortyzatorów gazowych i odchudzonych tłoczysk sportowych pręt jest przewiercany na wylot wiertłem lufowym jednoostrzowym przy obracającym się pręcie. Chłodziwo podawane jest pod ciśnieniem 60–80 bar przez korpus narzędzia i odprowadza wióry do tyłu rowkiem w kształcie litery V. Współosiowość otworu wewnętrznego względem powierzchni zewnętrznej utrzymujemy w granicach 0,05 mm na 600 mm długości: to krytyczne, bo każda nierównomierność grubości ścianki przekłada się bezpośrednio na bicie po hartowaniu.

To właśnie wiercenie głębokie umożliwia w ogóle napełnienie amortyzatora gazem. Wywiercone, zaślepione z jednej strony tłoczysko stanowi zbiornik gazu; gaz za tłoczyskiem przeciwdziała kawitacji w oleju roboczym. Bez tego otworu każdy amortyzator byłby jedynie niskociśnieniowym zespołem hydraulicznym.

3. Toczenie CNC i gwintowanie

Oba końce tłoczyska są toczone do ostatecznej geometrii na tokarce kłowej przelotowej lub z przeciwwrzecionem: odsadzenie pod osadzenie tłoka, koniec gwintowany pod nakrętkę mocującą tłok, a na przeciwległym końcu albo gwint widełkowy, albo przygotowanie pod ucho zgrzewane tarciowo. Klasa gwintu to zwykle 6g lub 6h wg ISO 965, bicie gwintu poniżej 0,05 mm.

4. Hartowanie indukcyjne powierzchni roboczej

Zewnętrzna walcowa powierzchnia tłoczyska współpracuje z uszczelnieniem tłoczyska. Aby była odporna na zużycie krawędzią uszczelnienia, ścieranie przez zgarniacz i odcisk powstający, gdy tłoczysko jest dociśnięte do odboju przy pełnym wysunięciu, musi być twarda: zwykle 55–60 HRC przy głębokości warstwy hartowanej 0,8–1,5 mm, przy zachowaniu ciągliwego rdzenia (odpowiednik 25–30 HRC).

Stosujemy jednoimpulsowe nagrzewanie indukcyjne z synchronicznym chłodzeniem natryskiem wody, na obracającym się wrzecionie. Strefa hartowana obejmuje tylko obszar skoku roboczego; końce pozostają miękkie, aby można je było gwintować, spawać lub roztłaczać przy montażu. Częstotliwość to zwykle 10 kHz dla naszego zakresu średnic: dość wysoka dla płytkiej penetracji, dość niska, by nie przegrzać faz.

5. Prostowanie

Hartowanie indukcyjne, niezależnie od symetrii, pozostawia naprężenia własne i niewielkie wygięcie. Tłoczyska prostujemy do prostoliniowości ≤ 0,1 mm/m (przy tłoczyskach poniżej 600 mm zwykle 0,05 mm/m) na prostarce dwuwalcowej, a następnie sprawdzamy na pryzmach czujnikiem zegarowym, zanim tłoczysko trafi na chromowanie.

Pominięcie tego etapu lub jego niedbałe wykonanie to najczęstsza przyczyna krótkiej żywotności tanich tłoczysk zamiennych: wygięte tłoczysko obciąża uszczelnienie zmienną siłą boczną, a uszczelnienie ulega zużyciu po dziesiątkach tysięcy cykli zamiast po milionach.

6. Chromowanie twarde

Tłoczysko jest pokrywane galwanicznie warstwą 20–30 μm twardego chromu technicznego (proces Cr⁶⁺ dla równomierności grubości, warianty na chromie trójwartościowym dostępne tam, gdzie obowiązują ograniczenia REACH). Twardość warstwy to zwykle 850–1000 HV: większa niż stali hartowanej indukcyjnie pod spodem i praktycznie niewrażliwa na ścieranie pyłem drogowym i zaschniętym olejem, które niszczy zwykłe tłoczyska tylko szlifowane.

Do zastosowań, w których chrom sześciowartościowy jest ograniczony, oferujemy jako wykończenie alternatywne azotonawęglanie QPQ z dotlenianiem: równoważną twardość powierzchni i lepszą odporność na korozję, w kolorze pasującym do fabrycznych tłoczysk azotowanych.

Parametry powłoki:

Parametr	Wartość
Grubość warstwy chromu	20 – 30 μm
Twardość warstwy	850 – 1000 HV
Odporność na korozję (NSS, ISO 9227)	≥ 96 h do pierwszej rdzy metalu podłoża
Próba przyczepności (ISO 2819, szok termiczny)	Bez odprysków i pęcherzy

7. Szlifowanie bezkłowe i superfinisz

Chromowane tłoczysko przechodzi szlifowanie bezkłowe wgłębne do ostatecznej średnicy zewnętrznej, a następnie superfinisz przelotowy drobnoziarnistą osełką elektrokorundową. To połączenie usuwa guzkową topografię powłoki chromowej i doprowadza powierzchnię roboczą do:

Parametr powierzchni	Wymaganie
Tolerancja średnicy	ISO h8 (typowo), h7 na życzenie
Chropowatość Ra	≤ 0,2 μm
Chropowatość Rz	≤ 1,2 μm
Walcowość	≤ 0,005 mm
Prostoliniowość (końcowa)	≤ 0,1 mm/m

Efektem jest wypolerowana na lustro, lekko skrzyżowana powierzchnia, która utrzymuje film olejowy pod uszczelnieniem tłoczyska: dokładnie to, czego potrzebuje amortyzator, aby przejechać ponad 200 000 km bez wycieków.

Kontrola jakości

Każda partia jest kontrolowana w trzech punktach: po hartowaniu indukcyjnym, po chromowaniu i po szlifowaniu końcowym. Sprawdzamy:

• Wymiary: średnica zewnętrzna i wewnętrzna, długość, bicie gwintu, współosiowość odsadzenia, na współrzędnościowej maszynie pomiarowej, mikrometrem i czujnikiem zegarowym na pryzmach.
• Chropowatość powierzchni: profilometr stykowy, protokół Ra/Rz.
• Głębokość i twardość warstwy hartowanej: Rockwell C na szlifowanym czole, przekrój mikro-Vickersa na zgładach dla potwierdzenia głębokości warstwy.
• Grubość chromu: grubościomierz magneto-indukcyjny na całej długości tłoczyska.
• Przyczepność powłoki: próba szoku termicznego wg ISO 2819.
• Pęknięcia i porowatość: badanie magnetyczno-proszkowe (MT) strefy hartowanej.
• Korozja w mgle solnej: ISO 9227 NSS, próbka z partii.

Materiał jest identyfikowalny od numeru wytopu do gotowego tłoczyska; świadectwa odbioru 3.1 wg EN 10204 dostępne na życzenie.

Miejsce tłoczysk w naszej ofercie amortyzatorów

Wraz z tłoczyskami nasza wewnętrzna oferta komponentów amortyzatorów staje się kompletna. W połączeniu z naszym dotychczasowym doświadczeniem w spiekanych tłokach, zaworach i prowadnicach, w tłokach aluminiowych i stalowych obrabianych CNC oraz z pełną gamą obrabianych i spiekanych części amortyzatorów oznacza to, że możemy dostarczyć producentowi amortyzatorów każdy metalowy element zespołu z jednego źródła i w ramach jednego systemu jakości, opierając się na naszych kluczowych procesach: metalurgii proszków i obróbce CNC.

Pracujemy według rysunków klienta i specyfikacji OEM. Prototypy, małe serie i produkcja seryjna do kilkuset tysięcy tłoczysk miesięcznie: wszystko objęte tym samym opisanym powyżej procesem.

Stosowane normy

Norma	Zakres zastosowania
EN 10083-2	Stale jakościowe i ulepszane cieplnie (C45)
EN 10294-1	Rury stalowe bez szwu do zastosowań hydraulicznych
EN 10267	Stale mikrostopowe ferrytyczno-perlityczne (38MnSiVS5)
ISO 965	Gwinty metryczne ISO ogólnego przeznaczenia, tolerancje
ISO 2819	Powłoki metalowe, metody badania przyczepności
ISO 9227	Badanie korozji w neutralnej mgle solnej (NSS)
EN 10204	Świadectwo odbioru 3.1

---

Eurobalt: produkcja na zamówienie komponentów amortyzatorów i amortyzatorów hydraulicznych w Europie. Tłoczyska należą do naszych stałych specjalności.

Warto przeczytać. Więcej na ten temat: nasza oferta komponentów amortyzatorów.