锻造液压机是 在1950年开始研究发展起来的一种锻压设备,是 一种利用液体压力来传递能量的全液压控制的锻造设备,它与机械压力机相比,具有压力和速度可在广泛的范围内无级调整,可在任意位置输出全部功率和保持所需压力,结构布局灵活,各执行机构动作可很方便地达到所希望的配合关系等很多优点。同时液压元件具有高度的通用性标准化特点,设计和制造均较为简单。由于其自动化程度高,锻造频次高,锻造尺寸精度控制准确,广泛应用于机械、钢铁、有色冶金、铁路机车、船舶、风电/核电、航空航天等行业,适用于有色与黑色金属钢锭开坯等自由锻造及胎模锻造,也适用于锻造温度范围窄的高合金材料和Ti合金材料的锻造。在自由锻设备中目前被认为是 发展的主要方向之一,世界各工业发达国家都在大力开发,特别是 近几年随着液压技术和微电子技术的飞速发展,更加速了这种发展进程。锻造液压机具有生产效率高、节能、锻造能力强、锻件质量高的优点,与锻锤和锻造水压机相比,扩大了生产能力、提高了锻件质量、减少了操作人员,振动小、噪声低、自动化程度高,改善了锻造工人的劳动环境和劳动强度,是 一种较为理想的自由锻设备,也是 锻造设备的更新换代产品。
一、锻造液压机简介
锻造液压机的组成主要包括以下几部分:
(1)本体部分,它是 压制锻件的主要执行机构。
(2)液压系统,用于驱动主机。
(3)电气系统,主要的工艺控制系统。
锻造液压机工艺应用范围广,适用于敦粗、拔长、冲孔、马杠扩孔、弯曲、剁切、错移等自由锻造的各种工序,也可用来进行胎膜锻造。由于它的机械化程度高,运行速度快,又能控制压下量的尺寸,特别适合锻造温度范围窄的高合金钢的钢锭开坯,广泛应用于机械、钢铁、有色冶金、铁路机车、船舶等行业。机组综合应用了机械液压技术、微电子技术、电控技术、网络通讯技术、传感测试技术、信息处理及软件编程等相关技术,涉及到机械、液压、电器、土建、通风、给排水等专业领域,是 一项大型的系统工程。
二、锻造液压机的发展现状
锻造液压机是 为了克服原有锻造设备高能耗、高排放、高泄漏、高污染、噪声大、振动大等不足,响应国家环保、能耗少、节能减排的要求,并满足特殊材料锻造温度范围窄的工艺要求,保证锻件质量和提高锻造精度,在锻造水压机的基础上发展起来的。国外于1950年广泛开展研究,并于1960年在实际工业中应用。锻造液压机在国外的发展,从技术先进性要首推德国,主要是 德国MEER、PAHNKE、SPS、辛北尔康普公司生产的,代表着国际最高水平和锻造液压机组的发展方向。其主机的结构形式为双柱下拉式(中、小型)和双柱上推式(大、中型),其驱动系统由水泵蓄势站传动改进为液压泵直接传动,传动介质由水改为液压油。在液压控制方式上有阀控和泵控两种控制方式,阀控方式中,液压泵为定量泵,采用开关阀控制系统流量和压力,可靠性好,成本低,但系统调整难度大,元件参数变化对系统稳定性影响较大,不便实现电测电控,参数调整取决于调试维护人员的现场经验,虽响应快但易于引起液压冲击和振动,快锻次数的提高受到结构性局限。德国MEEK公司和SPS公司的产品代表着阀控方式锻造液压机的最高水平。泵控方式中,采用变量泵调节系统流量和压力,可逼近光滑正弦曲线,使系统运行十分平稳,快锻次数大幅度提高,且系统布置结构简单、紧凑,但系统泵、阀元件十分昂贵,对油液清洁度要求高,使用条件苛刻。泵控方式锻造液压机以德国PAHNKE公司的产品为代表。国内现引进的锻造液压机中,主要以阀控方式为主,国内最初开发的锻造液压机就是 立足于阀控系统。
我国从1965开始了锻造液压机的研制工作。从应用的实际要求出发,对锻造液压机的运行机理、主机结构、基础元器件等方面进行基础应用性研究,制作了100t、200t试验样机取得了一些实验室研究项目的进展和阶段性成果。到1975年,国内部分科研院所与企业合作制造出我国第一台2000t锻造液压机,但由于对锻造液压机运行机理的研究水平在技术上还未成熟,且受当时基础元器件的局限,该设备未能解决液压冲击造成的振动和噪声,无-常应用于生产,未能取得成功,在之后相当一段时间内处于停滞状态,严重制约了锻造液压机在我国的发展,并由此拉开了引进国外锻造液压机的序幕。
从1979年到1990年,随着改革开放和我国经济的快速发展,掀起了引进国外先进设备的-,我国大部分锻造液压机就是 在这一时期引进购置的。国内主要的大型锻造厂基本上都装备了锻造液压机,几乎均为德国产品,以中、小型锻造液压机(1000t~3150t)为主。
在此期间,也有部分重机企业进行小型锻造液压机的研制,但均未能取得成功。如兰石重工为更新原5t蒸汽锤,于1982提出了设备更新改造计划,用800t锻造液压机取代5t蒸汽锤,立足于国内市场进行调研和可行性分析研究,并被列为“六五”期间机械部重大科技攻关项目。经过近五年的研制,于1987年在兰石投入试生产,该机组主机采用了下拉式结构形式,但由于受当时技术、制造、配套等各方面条件的约束,故障停机率较高,不能满足正常的生产使用要求。
在这种情况下,我国兰石重工、沈阳重型、天津天段等重型企业根据国内的实际情况,立足于自己的力量,联合院校进行开发,在总结前期研究成果的基础上,对国外引进的锻造液压机的基础元件、运行机理、电控系统等方面进行了充分调研,并经过多次研究与改进,终于生产出能够正常使用的800t压机产品,并由此初步掌握了锻造液压机的关键技术,培养了一批有设计、使用和维护人员组成的技术队伍,为锻造液压机的产品开发奠定了基础。
自1998年以来,随着小吨位锻造液压机研制技术的日趋成熟,国内开始了1600t和2000t锻造液压机的研制工作,并于2003年后相继将产品推向市场,使我国锻造液压机的研制工作又上了一个新的台阶。国内在20多年开发研制液压机产品过程中,主机结构形式发展了整体铸造机架及预紧力焊接机架,主缸密封技术也达到了国外同类产品技术水平。液压系统由大通径精密插装阀及快速滑阀组成,结合电气控制系统,实现了对系统流量、压力的电控调节,综合了传统阀控、泵控方式的优越性,而又避免了其原有的缺陷,达到了比较理想的控制效果。控制系统在硬件配置和软件功能上均达到了国外产品水平,采用工业计算机及可编程分级控制,更有利于扩充功能,进一步发展了先进控制技术在锻造领域的应用。
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