锻压机_百度文库
2022-07-08 04:26

  摘要:本文主要介绍国内外了自由锻造机的发展历程,及重大的 成果。对我国自由锻造机的现状进行分析,并对其以后的发展趋势做 出了总结。 关键词:自由锻造液压机 发展历程 发展趋势

  自由锻造液压机的改型还贷和现代化技术改进是近几十年来的发展趋势, 60MN 以下自由锻造液压机大部分都采用矿物油作为工作液,用正弦泵直接驱 动; 在结构上采用下拉式、 两根方立柱、 大间距; 在控制方面而采用计算机控制, 向速度快、精度高、自动控制压下量、自动测量锻件尺寸、自动记录生产管理数 据、自动诊断故障等功能;在机械化方面,都配用锻造操作机与液压联动,提高 锻件质量。

  近年来,锻造行业发展迅速,尤其在锻造设备方面更是日新月异。锻造压机 在经过几代更新后,已向高频次,高精度(±1~±3mm) ,具备自动控制、测量、 记录等方面发展;另外,随着大锻件规格和需求的不断提高,压机也逐步向大吨 位、大开档发展。为了适应压机发展趋势,压机本体结构设计也在不断改进,到 现在为止,已形成一套先进、可靠、实用的设计方案。

  国内建造大型自由锻造机启动较早,在 1982 年中国第二重型机器厂设计并 安装于重庆西南铝加工厂 100MN 锻压机投产使用。随着改革开放的深入国民的 经济形势向好,国家在机械行业扶持的四大产业—航空航天、船舶、汽车和电力 进入了发展高峰,到本世纪初,国内大型和超大型自由锻液压机迅速发展,继第 一重汽厂 2006 年建成 150MN 自由锻水压机后,第二重型机器厂于 2008 年建成 160MN 自由端水压机,紧接着上海重型机械厂于 2009 年建成 165MN 自由锻油

  压机,目前世界最大、最先进的 18500 吨自由锻造油压机组,在中信重工机械股 份有限公司竣工投产。 这个世界级重型装备制造高端平台,将使大型锻件实现国 产化,打破国外的封锁和垄断。 目前国内已建成了 10 台万吨级自由端造液压机,其规模和锻造力均居世界 首位,加之在建的万吨级自由锻液压机数量将达到 18 台左右。这些在建的万吨 级锻造液压机计划将在 2014~2015 年相继完成, 届时中国将是名副其实的锻造液 压机大国。国内建成的和正在建的大型自由锻造机具有如下特点: (1)自由锻造机的数量居世界之首,从 100~200MN 已形成系列将成为世 界锻造大国。 (2)国产化程度大幅度提高。建成的自由锻造机除洛阳中信公司的 185MN 是进口国外设备以及一汽和二汽与国外联合制造的 150MN、160MN 的锻造机的 电器系统由国外设计, 其余建成的和在建的都具有我国完全自主的知识产权,这 标志着我国设计制造大型、超大型自由锻压机的水平已接近世界先进水平。 (3)自由锻液压机采用了三梁四柱全预应力框架结构和上推式油缸结构, 能够使锻压机在工作时更加稳定,降低了疲劳损坏的程度。 (4)液压的工作介质由高压向超高压发展,有的可达到 63Mpa。

  1859 ~ 1861 年在维也纳铁路工厂出现了第一批用于金属加工的液压机, 1884 年在英国曼彻斯特首先使用了锻造钢锭的自由锻造水压机。由于自由锻造 液压机与锻锤相比,具有低噪音和大变形等显著优势,1887~1888 年自由锻造 水压机迅速得到系列开发和应用。 1893 年美国建成了第一台万吨级( 126 MN) 自

  由锻造水压机,使大钢锭的锻造由锻锤过渡到使用锻造液压机,50 kN 以上的大 型自由锻锤逐渐被淘汰。 由于纯水的气蚀、 锈蚀等特性, 使阀的寿命极低, 因此, 水压机也由最初的以纯水为工作介质的蒸汽增压器传动, 逐渐发展为常规的以乳 化液为工作介质的泵- 蓄势器传动。1938~1944年德国率先制造了三台世界最 大吨位的150 MN自由锻造水压机。泵- 蓄势器传动的自由锻造水压机持续了一 百多年的发展应用,其操纵系统虽然几经革新,但仍然以手动操作为主,且大多 无锻造精度控制。进入20 世纪中期,随着工业的进一步发展,要求自由锻 造液压机具有自动化生产、 高精锻次数和锻件厚度尺寸精确控制等功能。通过对 压机增加锻件尺寸控制和辅助机械,由微型计算机控制,使压机与操作机进行联 动来提高劳动生产率, 减轻工人劳动强度, 实现了自由锻造工艺的一次重大突破。 泵直接传动系统具有恒速性, 且油压电气控制元件规格齐全,油压控制技术趋于 成熟,油压机成为自由锻造实现高效高精自动化生产的理想选择。1952 年瑞典 首先研制了一台10 MN 快速锻造油压机,其后英、美和西德等国都设计制造了 5 ~ 30 MN 的快速锻造液压机。1962 年英国钢铁协会( BISRA) 制造了首套压 机与操作机联动的自由锻造油压机组,采用电子数码控制装置,成功实现厚度控 制和压机与操作机联动。 五年后,该协会研制的采用计算机控制的自由锻造油压 机正式投入工业生产, 开创了自由锻造全自动化生产的新。但由于缺乏大功 率、 大流量的油压高压动力系统,初期的自由锻造油压机的最大吨位均不超过30 MN, 自由锻造液压机进入了水压机和油压机共存时期。 油压机按液压控制方式的 不同分为阀控系统和泵控系统, 阀控系统具有高精度和高频响的特点,被绝大多 数压机所采用; 泵控系统用于油品好、 效率高、 功率大的场合, 仅限于德国PAHNKE 公司使用的潘克改进型正弦驱动系统。进入20世纪70年代,欧美各国便开始对旧

  的泵-蓄势器传动水压机进行改造,其主要方法如下: ( 1) 废弃水泵蓄势站。仅留用压机的本体,将水压机直接改为泵直接传动 的油压机。

  加一套油压伺服系统,根据动梁位置,采用油压伺服阀或高性能比例阀,通过接 力缸控制分配器摇杆轴的摆角和速度。或者,通过单顶缸控制单个进排液分配阀 的启闭动作, 提高压机的自动化程度,美国的OILGEAR 公司就是根据此原理对旧 的水压机进行全面改造。但是,由于油控水系统是借助中间油缸,间接控制进排 液分配阀的启闭,因此,响应速度、阀口开启量和锻件尺寸精度始终无法达到泵 直接传动油压机的效果。同时,工作介质和控制介质的不同更易造成交叉污染。 进入21 世纪, 自由锻造液压机在数控化、高精度化和专业化方向得到高速发展, 随着高压大流量油泵的问世, 突破了长期制约大型油压机发展的瓶颈,油压机已 完全替代水压机成为自由锻造的主流设备, 1996 年德国SMS 率先制造了一台100 MN 自由锻造油压机。目前世界上已投产的阀控系统自由锻造油压机最大吨位已 达165MN,泵控系统自由锻造油压机最大吨位已达185 MN。所有压机控制系统均 采用计算机控制, 具有速度快( 提高每分钟的行程次数) 、精度高( ± 1~± 3 mm) 、自动控制压下量、自动测量锻件尺寸、自动记录生产管理数据、自动诊断 故障等功能; 在机械化方面,都配有全液压锻造操作机,与液压机联动,用来提 高锻件产量。

  无论从万吨级自由锻造液压机的数量或者规格来看, 我国已成为设计界拥有 最多数量、 最大吨位的自由锻压设备的国家。国内万吨级自由锻压机和全液压锻

  造操作机的设计成套能力已经达到国际先进水平随着自由锻造液压机向自动化、 精细化以及环保化方向发展,我国自由锻造液压机的设计及发展应具有如下方 面: (1)自动化 随着高压大流量油泵的问世,突破了长期制约大型油压机发展的瓶颈,油压 机已完全替代水压机成为自由锻造的主流设备, 目前我国已投产的阀控系统自由 锻造油压机最大吨位已达 165MN,泵控系统自由锻造油压机最大吨位已达 185 MN。所有压机控制系统均采用计算机控制,具有速度快( 提高每分钟的行程次 数) 、精度高( ±1~±3mm) 、自动控制压下量、自动测量锻件尺寸、自动记录 生产管理数据、 自动诊断故障等功能; 在机械化方面, 都配有全液压锻造操作机, 与液压机联动,用来提高锻件产量。 (2)环保化 近年来, 随着人们环保意识的加强和排污成本的增大,国际上很多知名生产 液压机的大企业,如德国的威普克- 潘克( Wepuko Pahnke) 、梯芬 ( Tiefenbach) 、英国的芬乐( Fenner)等公司已开始致力于纯水液压系统基础元件 和控制技术的研究, 虽然研发还局限于一些特定应用目标的需要,品种规格还十 分有限,但发展势头却十分强劲。针对纯水介质的腐蚀、磨损、泄漏、气蚀和冲 击等技术难题,从新材料、新技术和新工艺三方面入手,研制开发了高压水泵、 马达、各种压力、流量和方向控制阀、甚至比例和伺服控制阀等液压基础元件, 额定压力可达到32 MPa甚至更高。一些元件的性能( 包括可靠性及使用寿命) 达 到甚至超过同类的油压元件, 随着这些基础元件的成功应用,为研究开发真正意 义上的由单一纯水系统控制的自由锻造水压机创造了技术条件, 我国在这方面还 欠缺一定的技术水平,未来我国自由锻造机的设计应该向这方面靠拢。

  (3) 精细化 随着现代科学技术和研究工作的进一步深人, 新的锻造方法正朝着精细 化、最佳化方向发展。所以, 纵观上述各种方法, 在具体实施工艺编制和锻造操 作过程中, 仍然还只是以少数几个工艺参数来进行宏观控制的, 如砧宽比、压下 量、温度和锻比等。这样, 不可避免地还会出现锻造废品现象。此外, 在考虑拔 长工艺的最优化路线方面, 如何能使锻造火次最少、拔长趟数最少、锻造时间最 短、省略徽粗的可能性最大或徽粗直径最小, 以实现最高生产效率并保证锻件内 部质量的双重目标方面, 前述的各种锻造方法都还有待于进一步完善和改进。

  经过上百年的发展,自由锻造压机设备和锻造工艺水平取得了很大展。但 还需要不断努力的将新理论和新技术应用于新设备的开发, 努力探索和发展锻造 设备及辅助设备的新原理、新结构,开发出安全可靠、高效节能、性能优越的新 型锻造设备,为基础工业发展和经济增长做出新的贡献。

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