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山東一然鍛造爐鍛造設(shè)備知識(shí)

信息來(lái)源:原創(chuàng) 作者:山東一然 發(fā)布時(shí)間: 瀏覽量:183

在人類社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中,制造業(yè)起到了舉足輕重的作用,可以說(shuō)制造業(yè)是制造人類財(cái)富的支柱。談到鍛造設(shè)備的發(fā)展過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì), 首先要談一下鍛錘。鍛錘是一種最古老而又萬(wàn)能的鍛壓設(shè)備,在鍛造工業(yè)中一直發(fā)揮著重要作用,是機(jī)械制造業(yè)中量大面廣,不可缺少的一種鍛壓設(shè)備。雖然隨著其它一些鍛壓設(shè)備如液壓機(jī)和機(jī)械壓力機(jī)等的出現(xiàn)和發(fā)展, 在一定程度上取代了一部分鍛錘的工作。但是直到現(xiàn)在,鍛錘,尤其是模鍛錘,在各國(guó)鍛造工業(yè)中仍占主導(dǎo)地位,絕大多數(shù)模鍛件都是在錘上生產(chǎn)的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展! 鍛造設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,鍛造設(shè)備在鈦合金鍛造生產(chǎn)中起到了重要作用,提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。我們的鍛造工藝和模具技術(shù)得到了較大的發(fā)展,對(duì)一些技術(shù)要求高的大型復(fù)雜鍛件也能夠做到完全自給,保證了社會(huì)的需求。
一、鍛造設(shè)備的發(fā)展

1.1 老式鍛錘的改進(jìn)

古老的鍛錘是各種鍛壓機(jī)器的先驅(qū),至今仍在我國(guó)鍛造生產(chǎn)中占有數(shù)量上的優(yōu)勢(shì)。其中錘類設(shè)備最常用的為蒸氣----空氣錘,這類錘主要使用蒸氣作為工作介質(zhì),由于其能量利用率太低(3%左右),工作時(shí)產(chǎn)生巨大的噪聲和地基振動(dòng),促使人們想方設(shè)法對(duì)其進(jìn)行改造。50年代,曾生產(chǎn)過(guò)系列的具有各種打擊能量的雙向?qū)翦N,同時(shí),人們對(duì)振動(dòng)介質(zhì),材料選用和基礎(chǔ)抗震進(jìn)行了許多研究和改進(jìn),但總體效果不理想。60年代,人們開始研究以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓系統(tǒng)代替老式鍛錘的蒸氣或壓縮空氣動(dòng)力源,這種蒸汽錘的能量利用率可達(dá)75%,又因其在機(jī)身上設(shè)置了液壓反彈系統(tǒng),使整個(gè)設(shè)備鍛造時(shí)對(duì)地基的振動(dòng)大大減少,而生產(chǎn)效率與原來(lái)相當(dāng)。經(jīng)過(guò)70--80 年代嘗試和引進(jìn)改進(jìn),較受歡迎,但其工作噪音的問(wèn)題仍未得到解決。山東一然天然氣鍛造爐跟隨時(shí)代發(fā)展,把節(jié)能增效環(huán)保做好,是時(shí)代的產(chǎn)物,更是熱銷產(chǎn)品。
 

1.2 螺旋壓力機(jī)

摩擦螺旋壓力機(jī)是中國(guó)五六十年代的主要鍛壓設(shè)備之一,總體數(shù)量很大,與蒸空鍛錘相當(dāng),幾乎在每一個(gè)中、小型鍛造車間里都由它承擔(dān)著小批量模型鍛造的生產(chǎn)任務(wù)。這種壓力機(jī)在很多方面彌補(bǔ)了鍛錘的不足,而且投資較小,我國(guó)磨擦壓力機(jī)的最大公稱壓力達(dá)到35000KN。

雖然這種機(jī)器的名稱和外型與鍛錘差異很大,但就其作用于金屬塑性變形的原理來(lái)講二者是基本相同的。因此它同樣有著效率低、能耗大的缺點(diǎn)。又因?yàn)樗奶厥饬δ苻D(zhuǎn)換關(guān)系和整體框架式結(jié)構(gòu),實(shí)際工作中的打擊力經(jīng)常超載,機(jī)架、螺桿斷裂的事故屢有所見(jiàn),模具壽命也受到影響,人們采取了增加過(guò)載保護(hù)、更新操縱機(jī)構(gòu)等措施,但并未達(dá)到預(yù)期效果。

 

70年代末,國(guó)外對(duì)傳統(tǒng)摩擦螺旋壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重大變革,把摩擦和飛輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及主從關(guān)系互相調(diào)換,并應(yīng)用了大量現(xiàn)代的機(jī)、液、電、計(jì)算機(jī)技術(shù),出現(xiàn)了新型螺旋壓力機(jī)。我國(guó)于90年代初制造出同類產(chǎn)品,現(xiàn)已有十余臺(tái)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的國(guó)產(chǎn)離合器式螺旋壓力機(jī)投放市場(chǎng)。這種壓力機(jī)不僅高效、節(jié)能,而且有效行程很長(zhǎng)、可調(diào),打擊力和輸出能量都是可以預(yù)選的,幾乎集各種傳統(tǒng)通用鍛壓機(jī)器之所長(zhǎng),但因它的技術(shù)含量較大,在使用和維護(hù)方面尚有待于人們的適應(yīng),其造價(jià)較高也需要企業(yè)有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)承受能力。無(wú)論如何,這種新型螺旋壓力機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是肯定無(wú)疑的,它也許會(huì)成為通用鍛壓設(shè)備的更新?lián)Q代產(chǎn)品。

1.3 機(jī)械鍛壓機(jī)

加熱、成形和精整三種設(shè)備構(gòu)成模鍛生產(chǎn)的基本單元,即所謂的“機(jī)組”。最簡(jiǎn)單的、也是最初始的模鍛機(jī)組應(yīng)包含加熱爐、模鍛錘、切邊壓力機(jī)各一臺(tái),若三者之間再用簡(jiǎn)單的輸送機(jī)械聯(lián)系起來(lái),就形成各種現(xiàn)代鍛造生產(chǎn)線的雛形。

 

50年代熱模鍛壓力機(jī)就在中國(guó)的模鍛機(jī)組中出現(xiàn)了,60年代籌建一個(gè)大型汽車制造廠曾用它完全取代了模鍛錘。但相對(duì)于模鍛錘來(lái)講,它的造價(jià)是十分昂貴的,通用性較差,對(duì)工藝設(shè)計(jì)、下料精度、模具安裝、設(shè)備調(diào)試等環(huán)節(jié)的要求都很高,因此多年來(lái)的應(yīng)用都不很普及。鍛錘和摩擦壓力機(jī)的工作原理是較為簡(jiǎn)單的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系,即鍛壓機(jī)械把其執(zhí)行部件從高速運(yùn)動(dòng)中所獲得的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為金屬塑性變形的位能。熱模鍛壓力機(jī)則與此不同,它主要是由剛性連接的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)出強(qiáng)制壓力克服變形阻力,使金屬在準(zhǔn)靜態(tài)下塑性變形。依照這種原理工作的專用機(jī)械也很多,例如水平鍛造機(jī)、多工位鐓鍛機(jī)、輾環(huán)機(jī)、彎曲機(jī)等。

1.4 電液錘

 

近10年來(lái),我國(guó)在電液錘研制方面也取得很大發(fā)展,主要表現(xiàn)在傳統(tǒng)蒸汽錘、空氣錘、換頭改造上。即采用電液傳動(dòng)裝置了代原有鍛錘的氣缸及動(dòng)力站!保留原有機(jī)架、砧座。安陽(yáng)鍛壓機(jī)械公司利用這種技術(shù)為數(shù)十家企業(yè)改造1--3t傳統(tǒng)蒸汽錘和空氣錘10余臺(tái).取得了較好效果,能源利用率由2%提高到20--60%除換頭外,電液錘整機(jī)的研制仍處于發(fā)展階段,居于德國(guó)Lasco公司第2代產(chǎn)品發(fā)展水平上,屬于液氣錘,全液壓錘研究和制造正在起步。

1.5 液壓機(jī)

 

液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其易于獲得較大的工作壓力、行程和空間;工作壓力和工作速度可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整,且平穩(wěn),無(wú)沖擊。其不足之處是生產(chǎn)效率比較低,活動(dòng)橫梁下死點(diǎn)不易控制準(zhǔn)確。我國(guó)液壓機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)與國(guó)際水平相當(dāng),第一重型機(jī)械集團(tuán)、第二重型機(jī)械集團(tuán)公司均可制造12000t液壓機(jī)。我國(guó)擁有10000t級(jí)大型液壓機(jī)數(shù)量已躍居世界第3位。為了提高液壓機(jī)的使用效率,國(guó)外液壓機(jī)制造商把目光放在鍛造液壓機(jī)的技術(shù)改造上,主要對(duì)液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的改造。在這方面德國(guó)SPS公司,德馬克公司積累了不少成功經(jīng)驗(yàn)。液壓系統(tǒng)采用現(xiàn)代的先導(dǎo)閥,手工操縱改用計(jì)算機(jī)控制$改造后液壓機(jī)具有與快鍛機(jī)相同的控制精度和性能。

二、發(fā)展趨勢(shì)

2.1 自由鍛錘的發(fā)展趨勢(shì)

 

自由鍛錘發(fā)展趨勢(shì)就是大型化和成套化。過(guò)去由于制造水平的約束,我國(guó)雙臂自由鍛錘的最大規(guī)格只有5噸,單臂自由鍛錘的最大規(guī)格只有3 噸。目前,安鍛公司已經(jīng)開發(fā)出8 噸雙臂自由鍛錘和5噸單臂自由鍛錘,下一步還將開發(fā)出10噸雙臂自由鍛錘和8噸單臂自由鍛錘。另外一個(gè)趨勢(shì)就是成套化,根據(jù)自由鍛錘的配套要求,成功開發(fā)了系列帶鋸機(jī)、系列操作機(jī)和系列裝取料機(jī)。用戶可以根據(jù)不同的鍛造工件購(gòu)買相應(yīng)的成套自由鍛設(shè)備。

2.2 模鍛錘的發(fā)展趨勢(shì)

 

模鍛錘是模鍛車間使用范圍最廣泛的設(shè)備,它的主要特點(diǎn)是成型速度快、金屬流動(dòng)性好、鍛件質(zhì)量高。因此,特別適用于薄壁零件的鍛造成型,但是普通模鍛錘打擊能量不能精確控制,鍛錘的操作者是靠聽模具打靠聲音來(lái)判斷鍛件是否打成,模具在終鍛時(shí)受到頻繁的沖擊和過(guò)載,很容易發(fā)生早期損壞。實(shí)現(xiàn)打擊能量數(shù)控化,使得設(shè)備輸出的能量既保證鍛件打成,又不產(chǎn)生多余的能量,避免模具打靠產(chǎn)生過(guò)載,是提高模具壽命的必經(jīng)之路。采用數(shù)控全液壓模鍛錘來(lái)進(jìn)行鍛造,打擊能量和打擊工序?qū)崿F(xiàn)了數(shù)控化,下一步就是使用機(jī)器人自動(dòng)上下料,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。因此采用數(shù)控全液壓模鍛錘為主機(jī),實(shí)現(xiàn)模鍛生產(chǎn)線全自動(dòng)化生產(chǎn)是下一步的發(fā)展趨勢(shì)。

2.3 數(shù)控全液壓模鍛錘

2.3.1 基本原理

 

數(shù)控錘采用油泵-蓄能器傳動(dòng),油缸下腔通常壓,液壓系統(tǒng)對(duì)上腔進(jìn)行單獨(dú)控制。上腔進(jìn)油閥打開,來(lái)自油泵、蓄能器以及通過(guò)差動(dòng)回路引來(lái)的下腔的共三部分高壓油進(jìn)入上腔, 實(shí)現(xiàn)錘頭的加速向下和打擊行程,上腔一旦卸壓,錘頭立即快速回程。打擊能量的精確控制靠數(shù)字化控制系統(tǒng)控制打擊閥閉合時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.3.2 性能特點(diǎn)

1)能實(shí)現(xiàn)打擊能量的精確控制。數(shù)控錘通過(guò)精確控制打擊閥的閉合時(shí)間, 既保證了鍛件所需的能量,又不產(chǎn)生額外的沖擊動(dòng)能,因此鍛造模具的壽命大大提高。實(shí)測(cè)表明,能量偏差控制在±1.5%左右,對(duì)于不同高度的模具,可以方便地調(diào)整起始時(shí)間,保證能量的同一性和準(zhǔn)確性。

2)回程速度很快。由于主油缸下腔始終通蓄能器,上腔一旦卸壓,能迅速抬錘,因此模具接觸時(shí)間短,該性能與能量精確控制相結(jié)合,可以使鍛造模具使用壽命提高2倍以上。

3)鍛造精度高。該產(chǎn)品由于導(dǎo)軌采用“X”形結(jié)構(gòu),因此導(dǎo)軌間隙可以調(diào)得很小,打出的鍛件精度很高。

4)材料利用率很高。由于能量可以控制,因而制坯精度很高,打出的鍛件飛邊較為均勻,又由于鍛造精度高,上下模不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)模現(xiàn)象,因此材料利用率很高,為少無(wú)切削奠定了基礎(chǔ)。

5)低噪音。由于該產(chǎn)品屬打擊能量可數(shù)控設(shè)備,因此編制程序,使鍛件打成,但不多給剩余能量,因此噪音很小。傳統(tǒng)鍛錘的操作者是靠聽模具打靠聲音來(lái)判斷鍛件是否打成,有時(shí)判斷不準(zhǔn),習(xí)慣于多打幾下,實(shí)際是多余的。

6)無(wú)撞頂現(xiàn)象。通過(guò)精確計(jì)算和設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)中阻尼孔和節(jié)流孔尺寸,使得錘頭到頂緩沖下來(lái),很平穩(wěn),無(wú)一點(diǎn)撞頂現(xiàn)象的發(fā)生。

7)低振動(dòng)。由于該產(chǎn)品打擊能量可數(shù)控,無(wú)多余能量產(chǎn)生,加上錘身下部裝有德國(guó)技術(shù)生產(chǎn)的隔而固品牌隔振器,對(duì)周圍機(jī)床、居民區(qū)無(wú)任何影響。

8)環(huán)保。由于該產(chǎn)品在打擊過(guò)程中,沖擊噪音小,又有減振器,振動(dòng)小,因而是一種環(huán)保型產(chǎn)品。

9)鍛件質(zhì)量較為穩(wěn)定。由于通過(guò)程控器的控制,各種各樣鍛件的鍛造工序可存入程序中,隨時(shí)根據(jù)需要調(diào)出來(lái)使用, 因此同一種鍛件可以得到一致的打擊能量和打擊次數(shù), 避免了人工操作的多樣性,因此鍛件質(zhì)量比較穩(wěn)定。

10)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。由于打擊工序和打擊能量已實(shí)現(xiàn)數(shù)控化, 因此為下一步使用機(jī)器人自動(dòng)上下料打下了基礎(chǔ),自動(dòng)化生產(chǎn)很容易實(shí)現(xiàn)。

2.4 鍛造液壓機(jī)的發(fā)展過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì)

鍛造液壓機(jī)是在普通液壓機(jī)的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來(lái)的。我國(guó)第一臺(tái)鍛造液壓機(jī)是1953 年在沈陽(yáng)制造成功的, 開始由于受液壓技術(shù)和一些液壓基礎(chǔ)元器件的局限, 鍛造液壓機(jī)的發(fā)展是比較緩慢的。近十幾年來(lái),由于液壓技術(shù)的不斷發(fā)展,鍛造液壓機(jī)進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展期。在2000 年以前我國(guó)萬(wàn)噸以上壓機(jī)不足10 臺(tái),僅2006 年一年,投資興建的萬(wàn)噸壓機(jī)就有17 臺(tái),2007 年投資10 臺(tái),兩年的投建臺(tái)數(shù)就超過(guò)了建國(guó)以后五十年的發(fā)展, 中小噸位的鍛造液壓機(jī)的需求更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于萬(wàn)噸以上液壓機(jī)的需求,目前我國(guó)鍛造液壓機(jī)的數(shù)量大約有200 余臺(tái)。

鍛造液壓機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在, 下一步發(fā)展趨勢(shì)就是兩個(gè):一個(gè)快速性,另一個(gè)就是數(shù)控聯(lián)動(dòng)化。

2.4.1 快速性。目前國(guó)外的鍛造液壓機(jī)基本上都是快鍛機(jī),快鍛次數(shù)可達(dá)到每分鐘100 次以上。特別是適合鍛造溫度區(qū)間很小的高合金材料。在自由鍛設(shè)備中被認(rèn)為是發(fā)展的主要方向之一。制造快鍛機(jī)最大的技術(shù)難題就在于克服快鍛過(guò)程中的液壓沖擊及噪音。
2.4.2 數(shù)控聯(lián)動(dòng)化。通過(guò)采用數(shù)控系統(tǒng)來(lái)控制鍛造液壓機(jī)的液壓系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)設(shè)備工作智能化,從而實(shí)現(xiàn)精密定程壓制和定壓壓制。主機(jī)和操作機(jī)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制,可實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。極大地提高了生產(chǎn)效率,鍛件精度也有很大程度的提高,鍛件成本可得到有效控制。
山東一然環(huán)保重視技術(shù)創(chuàng)新,加大科技投入,深化改革,加強(qiáng)管理,經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展,中國(guó)的鍛造上了一個(gè)新的臺(tái)階,天然氣鍛造爐、熱處理臺(tái)車爐等環(huán)保設(shè)備的研發(fā)生產(chǎn)制造中,以節(jié)能增效為主要發(fā)展目標(biāo),在增強(qiáng)自主開發(fā)能力、節(jié)約能源、加速發(fā)展精密成形等方面都取得了可喜的成果。希望在21世紀(jì)能有更多完全國(guó)產(chǎn)化的先進(jìn)技術(shù)裝備進(jìn)入鍛造業(yè),努力實(shí)現(xiàn)全面的鍛件凈成形,使我國(guó)盡早步入世界鍛造技術(shù)強(qiáng)國(guó)之林。

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