全液压短行程模锻锤在未来锻造工业中的应用趋势

作者：海安百协锻锤有限公司 张长龙

欢迎访问e展厅 展厅 10 锻压/冲压/轧制设备展厅 压力机, 空气锤, 锻压机床, 单柱液压机, 四柱液压机, ... 摘要：分析我国新千年锻造工业的发展方向及具有高效、节能、高精度、高可靠特点的全液压短行程模锻锤在锻造工业技术进步与发展中的适应性，简述在未来锻造工业中，全液压短行程模锻锤的应用将会愈来愈广泛。 关键词：模锻锤 未来锻造 应用趋势 1 新千年我国锻造工业的发展趋势 随着现代科技在汽车、摩托车及航天工业的应用及我国加入WTO进程的加快，市场国际化、采购全球化的经济结构逐步形成，我国的锻造工业将面临新的发展机遇，并逐步向着专业化、规模化、商品化生产方式转变；锻件的需求将逐步呈现轻量化、精密化、复杂化、多样化的趋势；锻件精化生产工艺与设备的推广及新材料的应用已成为众多锻造企业提高市场竞争力的重要手段。 锻件的轻量化 主要表现在新材料的应用。镁、铝、钛合金及其它非钢质锻件在汽车工业中的应用愈来愈多。加之非钢质锻件对生产设备、工艺、材料要求较高，因而其生产的附加值也高。目前，美国、加拿大钢质锻件占中小型锻件总量的95%，而相应的销售额仅占总额的65-75%，而占总量5%的非钢质锻件的销售却占销售总额的20%以上。 锻件的精密化 主要表现在精密锻造工艺的应用。近年来，挤压成形、冷锻及冷温锻、粉末锻造等高效率、高质量、高精度、节能、节材工艺的应用已逐渐为人们所重视，与此相关的工艺、设备近年也得到相应发展，有逐渐取代部分热锻成形的发展趋势。 锻件的复杂化 随着我国轿车轻量化要求的提高，汽车传动结构越来越紧凑、小巧，锻件的结构趋于合理化、相对复杂化。为保证零件的抗疲劳强度要求，需要锻造成形的复杂零件的种类也有所增加。 锻件的多样化 我国汽车工业发展目前已呈现多元化倾向，特别是家用轿车的发展，为适应不同消费者的需求，轿车市场已呈现多品牌、多品种共同发展的格局。市场的总需求提高了，但轿车的品牌也多了，多品牌的轿车重新瓜分了有限的市场，必然造成锻件的需求的多样化。 为适应锻件的轻量化、精密化、复杂化、多样化的“四化”需求，锻造企业将面临新一轮的技术革命，以新材料，新工艺、新设备为特征的“三新”技术的应用，正逐步成为我锻造从业人员的自觉行动和努力目标。 2 锻件的“四化”要求必然促进“三新”技术的发展 2.1 新材料的应用 随着镁、铝、钛合金在汽车零件中的应用比例愈来愈高及装璜五金工业如铜接头、铜水嘴等零件的规模化生产，有色金属锻件需求愈来愈多，有色金属锻造呈现上升趋势。由于有色金属特别是铝、铜合金的锻造温度低，始、终锻温度区间较小，成形速度及与之相应的成形设备相对钢质锻件要求较高。因此，具有灵活、快速的特性适应有色金属锻造的锻锤将得到应用。 2.2 新工艺的应用 锻件的精密化对锻造成形工艺和设备提出了较高要求。据有关研究成果显示，对于形状简单的锻件，可采用冷模锻、温锻成形工艺，既可提高锻件的尺寸精度，又可提高材料利用率，同时还可省去锻后的切边工序，甚至机加工工序。不仅降低了能耗，而且提高了生产率。对于形状复杂的零件，可采用粉末锻造成形工艺。近年来，粉末锻造成形工艺已成功地在齿轮、连杆等零件的锻造成形中得到应用，其产品不仅具有良好的动平衡性能，而且具有均匀的材质分布，尺寸精度较高。 生产研究显示，粉末锻造与普通模锻相比具有四大优势： (1)能耗低，粉末锻造连杆其能耗仅为普通锻造的50%； (2)材料利用率高，可达80%-90%以上，而普通锻造只有40%-60%； (3)粉末锻造精度高，机械性能好，内部组织无偏析，无各向异性； (4)粉末锻造可生产形状复杂的零件。 2.3 新设备的应用 由于新材料、新工艺的推广应用，与之相适应的成形设备同样获得了广阔的发展空间，为适应锻件“四化”要求，锻造设备正逐步向高效率、高精度、高可靠、低能耗方向发展。我国锻造行业厂点分散，工艺水平落后，锻造成形设备老化，普通模锻件的生产能力很有富余，但能达到德国DIN7526E级标准的精锻件水平的生产能力明显不足，与国外差距较大，为适应国际市场需求，大力推行工艺改造，积极采用新型设备，正成为我国锻造行业走出国门迎接世界同行挑战的必由之路。 3 全液压短行程模锻锤的特点 全液压短行程模锻锤是充分发挥传统锻锤灵活自如、成型速度快的优势，综合运用了液压、电器等现代传动、控制技术，具有高效、节能、高精度、高可靠特点的新型锻造设备，它与传统蒸空锤及国内外现有的电液锤相比，具有独特的优势。 灵活、快速是锻锤得到应用的最主要的工艺特征，由于其独特的全液压传动结构，使锤头在较短行程内获得巨大的能量成为可能，即短行程高速锻造和高频率的连续锻造成为现实。以25KJ全液压锤为例，其打击速度可达5.8m/s，打击频率可达93min-1；最大打击行程仅为670mm，这就为锻件的高效率快速成形创造了先决条件，全液压短行程模锻锤的这一优势是其它锻造设备所无可比拟的。 全液压短行程模锻锤，采用整体Ｕ形铸钢砧座床身，可方便拆换的宽导轨结构，以及便于对模的模具固定、调整结构，为锻件的高精度要求提供了保证。传统蒸空锤的换头改造，仅仅解决节能问题，但打击系统刚性没有改变，工作精度问题不可能得到解决，由于立柱与砧座难以完全固定，因而动力头的工作状态极为恶劣，特别是锤杆，不仅要传递动力，还要承受由于立柱摆动、打击偏载带来弯曲力矩。全液压短行程模锻锤导轨间隙可达0.2mm，工作精度、打击刚性、打击效率及精度保持性能将大大优于蒸空锤，其动力头的工作状态，特别锤杆的受力状况将大为改善；简单的结构是锻锤具有较高可靠性的前提条件。 全液压短行程模锻锤，采用了先进的锥阀控制技术，复合缸传动技术，双重防外泄技术及液压集成技术，使主油路实现无管联接，系统结构大为简单。新技术的应用极大地提高了设备运行的可靠性，为其在锻造行业中成功地得到应用奠定了基础。 全液压短行程模锻锤之所以被称为现代化的锻造设备不仅由于其具有简单可靠的结构，快速灵活的操作特性，还在于其配备了现代化的在线压力、温度、清洁度等电子监控系统及可实现程序打击的能量自控系统。良好的液压系统运行环境是液压锤正常工作的先决条件；精确的打击能量的控制系统，不仅减轻富余打击能量打击带来的振动和噪音，而且提高设备运行的可靠性及模具的寿命，稳定了锻件的质量，降低了对操作者熟练程度的要求。 4 全液压短行程模锻锤在当今锻造工业的适应性及应用实例 全液压短行程模锻锤在热锻工艺中的应用，特别是在形状复杂的扁平类零件的热锻成形、有色金属的锻造成形应用，其灵活、快速的特性得到了充分的发挥，它的优势已为人们所共知。 全液压短行程模锻锤的快速特性在冷锻工艺应用中也具有相当的优势，据有关资料及研究试验表明，较高的变形速度可提高金属塑性变形程度，其原因在于：变形速度大于加工硬化速度，致使材料可继续变形而不会破裂；同时由于金属与模具型腔之间的摩擦系数随变形速度提高而下降，使金属流动速度加快，易于充填成形；较高的变形速度，不仅降低了变形抗力，还可减少变形的不均匀性。 全液压短行程模锻锤快速特性，同样适用于粉末锻造工艺。为了减少预成形坯与模具表面接触时间，避免工件激冷而导致不完全致密，减少锻件表面或局部表面低密度层厚度，采用较高的打击速度和较高精度全液压模锻锤可达到提高变形速度，提高模具寿命，降低变形阻力，使预成形坯易于充满模具型腔，保证锻件质量和精度的目的。 全液压短行程模锻锤的高效、节能、高精度、高可靠特性，使锻锤在当今锻造工业技术进步和发展中得到复兴，它的适应性正被许多实践所证明。 上海汽车齿轮厂桑车变速箱换挡拨叉成形，原采用摩擦压力机成形，由于拨叉中间连皮薄，锻件温度下降快。金属流动性差，再加上压力机成形速度慢，锻件成形阻力大，型腔不易充满,成品率仅为80%。后改用25KJ液压锤两模镗三锤锻造成形工艺，锻造轮廓清晰，丰满，成品率可达97%。1000T摩擦压力机与25KJ液压锤相比无论是设备造价,能源消耗还是模具寿命，生产成本远远高于25KJ液压锤。目前该厂已拥有四条以液压锤为中心的锻造生产线。 上海手术器械厂其刀剪的成形,原主要依靠摩擦压力机,由于工件薄,锻件成形阻力大,飞边厚达1mm以上,锻件的尺寸精度差,切边后锻件变形量大。锻件的形状、尺寸精度靠后道的精压工序来保证，精压后飞边打磨的工作量大。后改用液压锤锻造成形,由于锻造成形速度快，打击能量又可得到准确控制，锻件的飞边可达0.5mm，锻件切边后变形量很小,形状尺寸精度得到了保证，切边后已不再需要精压工序，打磨工作量也大大降低.液压模锻锤的应用，使生产工艺路线大大缩短，生产成本下降幅度达30%。此外由于锤的应用，锻件的加热次数减少一次，锻件的锻造温度也有所降低，锻件表面由于加热引起的微量元素损失大大减少，锻件材料的化学性能得到保证，避免了由于微量元素损失造成使用过程中出现的锈蚀现象。 上海交大塑性成形工程系,一直从事冷、温锻、粉末锻造成形工艺的研究，其最新研究成果：汽车电机驱动齿轮冷模锻工艺及摩托车三销齿轮冷镦挤工艺，均是利用液压模锻锤进行冷锻成形的成功实例。随着特种锻造工艺的推广应用，高效、节能、高精度、高可靠的新型锻造设备全液压短行程模锻锤的应用将愈来愈广泛. 5 结束语 目前,以新材料、新工艺、新设备为特征的“三新”技术推广应用。已被众多锻造企业所重视，高效、节能、高精度电液锤在未来锻造工业技术进步和发展中的应用优势已渐成共识。但锻锤研究生产企业由于前些年经济、体制等多种因素，液压锤技术发展还相对迟缓。国外锻锤制造商已乘隙打进了中国市场，尽管价格达10万元/吨，但由于锻锤应用后所带来的利润的提高，产品质量的提高，问鼎者仍然不少。据统计近5年我国已引进各种规格的液压模锻锤近20台。“谁来武装我国的锻造工业”这是很值得我们“锻造人”深思的问题。国内，一些研究院所历经十多年的研究，为我国蒸空两用锤的节能改造作出了巨大的贡献，但仅仅解决节能问题是不够的，灵活、快速、高精度、高可靠性是每一个电液锤使用者的共同要求。 我们海安百协锻锤有限公司愿和有志于我国锻造技术进步和发展的企业院所合作，凭借各自的技术优势，消化吸收国内外先进的锻锤设计、制造经验，以高新技术作为发展的起点和方向，为更多用户提供高效、节能、高精度、高可靠的电液锤，并与用户一道，为我国锻造工业的技术进步贡献自己的力量。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (1/7/2005)