鍛造裝備與工藝簡(jiǎn)析

周顏忠

（中車(chē)蘭州機(jī)車(chē)有限公司，甘肅蘭州 730050）

0 引言

國(guó)外的鍛造設(shè)備界限非常清晰，不同模型之間都有詳細(xì)的劃分標(biāo)志，設(shè)備類(lèi)型不容易混淆，劃分也較為詳細(xì)，例如，熱鍛型設(shè)備，冷鍛型設(shè)備以及溫鍛型設(shè)備，等等，這些是從溫度角度進(jìn)行區(qū)分。還有一些精鍛型設(shè)備，從噸位或規(guī)格區(qū)分，用戶(hù)可以根據(jù)自身鍛造工藝需求，選擇不同鍛造設(shè)備。制造商要根據(jù)用戶(hù)的鍛造需求生產(chǎn)鍛造設(shè)備，及時(shí)快速提供特定的工藝鍛造設(shè)備。減少了資源和資金浪費(fèi)，用戶(hù)也能節(jié)省資金，提升整體效益。

國(guó)內(nèi)鍛造設(shè)備建造商發(fā)展較慢，而且受到計(jì)劃經(jīng)濟(jì)影響，設(shè)備開(kāi)發(fā)能力以及科技研發(fā)速度都跟不上目前迅速增長(zhǎng)的用戶(hù)需求，不能靈活根據(jù)用戶(hù)需求，量身定做專(zhuān)用設(shè)備。因此，很多制造商開(kāi)發(fā)一些萬(wàn)能通用型設(shè)備，用戶(hù)也習(xí)慣選用標(biāo)準(zhǔn)的大眾化設(shè)備，但是這些設(shè)備不能完全適合自身工藝需求。通用型設(shè)備需要兼顧工藝特點(diǎn)，針對(duì)特定工藝，很難發(fā)揮全部?jī)?yōu)勢(shì)，還會(huì)造成一定資源浪費(fèi)。

1 高能螺旋壓力機(jī)

（1）目前高能螺旋壓力機(jī)主要依靠?jī)煞N傳統(tǒng)形式，一種是依靠轉(zhuǎn)子與機(jī)器螺桿連為一體，通過(guò)電機(jī)直接傳動(dòng)，這種機(jī)器使用普遍。例如，漢新威奇6307 高能螺旋壓力機(jī)等，設(shè)備傳動(dòng)環(huán)節(jié)少，旋轉(zhuǎn)速度較低，需要采用一些扭矩很大的專(zhuān)用電機(jī)。如果螺旋桿導(dǎo)套損壞，也會(huì)影響電機(jī)運(yùn)行。另一種是電機(jī)利用齒輪與皮帶的咬合，然后再用皮帶帶動(dòng)從動(dòng)飛輪螺桿的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，這種機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)形式較好，占據(jù)空間較小，便于電機(jī)故障處理。只需要拆卸皮帶即可進(jìn)行改變，自動(dòng)化程度高，不會(huì)影響電機(jī)性能。

自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)工作過(guò)程中，受到其他生產(chǎn)線(xiàn)系統(tǒng)的控制，也可以通過(guò)毛坯加熱，然后系統(tǒng)自動(dòng)分揀后將材料送入熔爐。經(jīng)過(guò)加熱，氣缸將材料推入滑道材料取料點(diǎn)，機(jī)器手臂取料后放入壓力倉(cāng)進(jìn)行鍛造。鍛造后進(jìn)行自動(dòng)潤(rùn)滑和冷卻工作，周而復(fù)始循環(huán)運(yùn)行，最后可以自動(dòng)完成后續(xù)大部分工序。

（2）自動(dòng)噴墨裝置。一些自動(dòng)噴墨裝置需要使用電動(dòng)螺旋壓力機(jī)，電動(dòng)螺旋壓力機(jī)工作時(shí)溫度非常高，如果散熱不均，有可能損壞機(jī)械，因此自動(dòng)潤(rùn)滑冷卻裝置是必要設(shè)備。可以極大減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，確保工人安全（在傳統(tǒng)鍛造工藝中工人容易受傷），并且節(jié)約資金，機(jī)械工作時(shí)精度也比工人工作要高，保證操作均勻一致。到一定高度以上，壓力機(jī)滑塊鍛造車(chē)間會(huì)將工件進(jìn)行回程遞送。

（3）電動(dòng)螺旋壓力機(jī)對(duì)于精密鍛造工藝要求非常高，這類(lèi)精密鍛造工藝非常考驗(yàn)一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平。大部分設(shè)備都使用熱精鍛然后加冷精整的復(fù)合工藝，及時(shí)在高熱情況下進(jìn)行鍛造，然后冷卻降溫后進(jìn)行整形。一般工藝路線(xiàn)為下料配料自動(dòng)分揀排序等工序，抵抗力低，塑造性能較好。對(duì)于一些復(fù)雜容易成型的工件，可以保證工件質(zhì)量，并且在精鍛造工藝中保證效率。必要時(shí)還會(huì)采用一些少氧化以及無(wú)氧化的工藝條件，使用室內(nèi)工藝條件可以減少工件停留時(shí)間，防止工件在空氣中暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，工件受到氧化。

2 數(shù)控模鍛電液鍛造生產(chǎn)線(xiàn)

此類(lèi)生產(chǎn)線(xiàn)使用既有打擊的方式，并且在打擊過(guò)程中全程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，通過(guò)傳感器精確控制機(jī)械手臂的打擊能量、打擊次數(shù)以及打擊頻率等參數(shù)。這類(lèi)設(shè)備還能儲(chǔ)存、分析工作參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障進(jìn)行報(bào)警等。在工作過(guò)程中如果出現(xiàn)故障，無(wú)法運(yùn)行時(shí)，可以自動(dòng)進(jìn)行診斷。電液錘能量利用率非常高，相比于傳統(tǒng)工具，可以節(jié)約能耗，降低成本，并且精度高，操作安全可靠，鍛造工件質(zhì)量非常穩(wěn)定。與熱模段壓力機(jī)相比，這類(lèi)工具使用便捷靈活，成本低，減少了許多不必要的人工成本，特別適合批量生產(chǎn)鍛造工件。而且鍛造工件精度很高，高精度的鍛造模具可以保證工件質(zhì)量，但由于打擊能量比較大，鍛造工件打擊需要控制工件的厚度，因此需要通過(guò)計(jì)算工件厚度來(lái)設(shè)置鍛造機(jī)打擊能量，保證鍛造工件尺寸的一致。

3 楔橫扎精密軋制

楔橫軋?jiān)O(shè)備是將材料進(jìn)行高溫加熱后送入不斷旋轉(zhuǎn)的楔形凹起模器，材料在模具的限制以及運(yùn)動(dòng)的帶領(lǐng)下，做出與模具反向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)由于旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生了離心現(xiàn)象，材料會(huì)發(fā)生鏡像和軸向變形，形成階梯狀的零件。這類(lèi)機(jī)器可以鍛造精度很高的毛坯，具有節(jié)省能源和材料、成本低、提高生產(chǎn)速度等優(yōu)點(diǎn)。工作時(shí)全程由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，替代傳統(tǒng)空氣錘制造毛坯工件，屬于新工藝與設(shè)備，在工作過(guò)程中連續(xù)回轉(zhuǎn)形成工件。

目前許多用戶(hù)都是使用楔橫軋機(jī)進(jìn)行工件生產(chǎn)。自動(dòng)材料裝填裝置以及材料回收裝置等可以達(dá)到半自動(dòng)工作模式。材料工作溫度受到系統(tǒng)的嚴(yán)格控制，在計(jì)算機(jī)控制下既可以保證溫度穩(wěn)定，也可以保證工件尺寸與形狀達(dá)到恒定。工件進(jìn)入生產(chǎn)線(xiàn)后，帶有接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)傳感器進(jìn)行檢測(cè)并發(fā)出電訊號(hào)，由氣缸將材料推入毛坯爐中進(jìn)行工作壓制成型后，配料落入運(yùn)輸機(jī)中輸送到下一工程[2]。

4 典型鍛造工藝裝備探究

發(fā)動(dòng)機(jī)軸件、復(fù)雜齒輪等變形程度較大的精密鍛件成型設(shè)備。室內(nèi)大型工業(yè)零件成型精度要求非常高，所需變形能量也大，采用傳統(tǒng)空氣錘進(jìn)行模具鍛造，精度差，零件合格率低，人工工作誤差大，產(chǎn)生噪聲與環(huán)境污染。使用熱膜鍛造壓力機(jī)，可以直接解決精度問(wèn)題，非常適合大批量生產(chǎn)這類(lèi)大型鍛造零件，但是投資巨大，如果沒(méi)有大量訂單進(jìn)行后期成本回本，也不經(jīng)濟(jì)。同時(shí)壓力機(jī)的壓力不能進(jìn)行隨意挑選，要事先進(jìn)行設(shè)定，也不能進(jìn)行延伸處理。對(duì)于材料要求也高，材料需要進(jìn)行相應(yīng)耐熱，不允許產(chǎn)生氧化皮等。設(shè)備操作和模具不能超負(fù)荷使用，因?yàn)橛锌赡苤袛嗌a(chǎn)等，可能損壞模具，造成曲軸變化。工具停留時(shí)間長(zhǎng)，造成模具使用壽命短，而且傳統(tǒng)的壓入方式也會(huì)產(chǎn)生誤差。

因此現(xiàn)在許多對(duì)于精度要求高的企業(yè)，包括軍工生產(chǎn)企業(yè)使用離合螺旋壓力機(jī)鍛造這類(lèi)工件。螺旋式螺旋壓力機(jī)是大型鍛造精密模鍛設(shè)備的發(fā)展方向，吸收了許多模鍛設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。

離合式螺旋壓力機(jī)打擊能力較于傳統(tǒng)的螺旋壓力機(jī)更高，慣量全程由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。滑塊經(jīng)過(guò)一段驅(qū)動(dòng)行程后達(dá)到最大速度，提供很高的能量值。熱模段曲柄壓力機(jī)與摩擦壓力機(jī)損失許多能量，增加能耗輸出，離合式螺旋壓力機(jī)可以輸出更多的有效能量，在同等能量的投入下，輸出能量為傳統(tǒng)壓力機(jī)的兩倍，因此也作為高能壓力機(jī)。離合式螺旋壓力機(jī)可以在很多不同位置上都能輸出最大能量。設(shè)計(jì)模具時(shí)可以根據(jù)需求進(jìn)行自由定制，很大程度上不會(huì)受到模具高度以及寬度的限制。

5 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)鍛造廠(chǎng)家多且設(shè)備數(shù)量巨大，每年的鍛造工件需求量也很大，但總體上技術(shù)水平不高。許多老式鍛造設(shè)備是中小鍛造企業(yè)的主要設(shè)備。精密鍛造工件的需求量逐年穩(wěn)步上升，落后的設(shè)備制約我國(guó)工業(yè)水平的發(fā)展以及工程效率。目前非常需要新設(shè)備更新?lián)Q代，包括一些精密鍛造工件的企業(yè)。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，迫切需要制造新型節(jié)能高質(zhì)量的鍛造設(shè)備。