全液壓自由鍛電液錘錘桿的故障分析及處理

文／王勇明，姚彥軍·陜西宏遠航空鍛造有限責任公司

近幾十年來，隨著現(xiàn)代液壓技術和電控技術的飛速發(fā)展，以及蒸汽空氣錘被國家列為淘汰的設備，為了既能發(fā)揮鍛錘的優(yōu)點又能克服空氣錘存在的缺點(耗能大，操作勞動強度非常大)，國內許多企業(yè)技術人員對鍛錘進行技術改進和攻關，研發(fā)新型鍛壓設備。目前，高效節(jié)能的電液錘已成為鍛錘的主力軍，甚至一些生產廠家采用獨立的工作臺和遙桿進行操作，做到了人機分離，安全性強。

我國的電液錘技術是在把液壓傳動原理用于傳統(tǒng)蒸-空鍛錘進行動力頭技術改造，將能量由壓縮空氣改為液壓驅動的基礎上逐步發(fā)展起來的。在“換動力頭”改造過程中，我國技術人員對液壓系統(tǒng)上快速放油閥及相關控制閥技術進行不斷創(chuàng)新和改進，使得這項技術不僅能應用于模鍛錘，而且也能有效應用于自由鍛錘上，目前，國內90%以上的傳統(tǒng)蒸-空鍛錘都進行了技術升級。

本文結合我公司日常電液錘的使用狀態(tài)，介紹了一些全液壓自由鍛電液錘在鍛造過程中存在的技術問題和解決方法，進一步提高設備的可靠性、實用性、完好性。

電液錘動力頭的主要結構和動作原理

全液驅動電液錘是指錘頭的打擊和回程，錘桿的上下行程均為液壓油驅動的電液錘。自由鍛電液錘動力頭的結構簡圖見圖1。電液錘的系統(tǒng)原理為錘桿活塞下腔常通高壓油，通過控制活塞上腔油的高壓和低壓轉換來實現(xiàn)打擊和回程。錘桿活塞上腔通高壓時，錘桿活塞下腔仍通高壓油，相通的高壓油同時作用在錘桿活塞上部的圓面積和下部的環(huán)面積上，由于有面積差形成向下的作用力，再結合落下部分的自重實現(xiàn)向下打擊，同時活塞下腔的液壓油通過油路返到活塞上腔；當活塞上腔為低壓時，常作用于活塞下腔環(huán)面積的油壓產生的回程力克服落下部分的自重及相應的摩擦力實現(xiàn)回程。

圖1 自由鍛電液錘動力頭的結構簡圖

電液錘的基本動作是提錘和打擊兩種。工作時，司錘工操縱手柄控制主操縱閥閥芯的位置，通過控制能量大小，可用手柄控制打擊行程實現(xiàn)，操縱部分可完成提錘、打擊、回程、慢升、慢降和急停收錘、懸錘等多種動作，操縱方式和原蒸空錘基本相同，只是操作靈活、輕巧，不像蒸空錘操作手柄較沉，一天工作下來勞動強度非常大。

電液錘錘桿的故障分析

全液壓自由鍛電液錘是一種節(jié)能、環(huán)保的新型鍛造設備，主要進行模鍛件鍛荒和制坯以及生產產品。我公司全液壓自由鍛電液錘主要生產高溫合金和鈦合金等高強度、高硬度產品和荒型，工裝砧子一般采用材質5CrNiMo(熱處理硬度302～360HBW)或材質42CrMo(熱處理硬度300 ～320HBW)。公司全液壓自由鍛電液錘有3 個班組，一天24 小時工作制，設備連續(xù)使用，由于鍛錘頻繁打擊后砧面較軟，容易出現(xiàn)坑洼不平等現(xiàn)象。為了不影響產品質量，使用一段時間后必須及時對砧面進行刨面見平和倒角處理，以保證鍛件產品的質量，防止產品尺寸超差和不足，給下一道工序模鍛帶來困難甚至出現(xiàn)產品報廢的情況。每次刨面時需對砧面下落4 ～8mm，保證砧面沒有一處坑洼區(qū)，由于經(jīng)常反復刨面后，上、下砧高度下落，到達一定程度后，會導致錘頭運行時封閉高度不夠。因此，錘桿運行到最下端時活塞密封槽處密封正好在主油管進油孔處，由于高壓油頻繁沖擊密封導致密封損壞，錘桿活塞密封全面脫落后容易導致錘桿活塞和缸襯拉傷，造成設備控錘不穩(wěn)的故障，因此需對設備缸蓋進行拆卸，更換錘桿和密封，情況嚴重將更換缸襯，維修成本非常高。

電液錘錘桿的改進

為了解決自由鍛電液錘工裝上砧、下砧打擊面頻繁使用造成砧面坑洼不平的問題，一般只采用砧面反復刨面的方法從而保證產品質量，而在生產中由于上、下砧砧面刨面導致高度降低從而導致錘頭運行封閉高度下降，經(jīng)常引發(fā)設備其他故障的出現(xiàn)，于是通過對原有錘桿進行重新設計改進，加長錘桿的長度和相應增加密封槽數(shù)，通過錘桿改進，不但降低了設備的故障率，而且提高了上下砧的使用次數(shù)，無形中在生產成本不變的基礎上大大提高了工裝的使用壽命，節(jié)約了生產成本。

故障改進方案

針對3t 自由鍛電液錘砧面進行反復刨面見平情況，于是對設備有效工作行程進行測量和計算，既保證工裝上、下砧有效使用壽命又不影響錘桿密封使用壽命。唯有改變錘桿長度才能避免以上問題，于是將原錘桿總長由2780mm更改為2860mm，并且保證打擊能量，錘桿密封槽由原來4 道增加至5 道，中間新增一道密封槽(安裝格來圈)，防止上、下密封由于磨損造成上下油腔液壓油互竄出現(xiàn)錘頭掉錘和打擊無力的故障，改進后的自由鍛電液錘錘桿見圖2。通過本次改造，不但提高了上、下砧有效使用頻次，而且大大節(jié)約了生產成本，有效解決了設備密封損壞、竄油故障的難題，消除了控錘不穩(wěn)的安全隱患，有效提高了工裝和錘桿等部件的使用壽命。

圖2 自由鍛電液錘錘桿改進圖

改進后的效果

⑴上、下砧使用壽命由原來2 個月延長至4 個月，3 套工裝同時交叉使用，1 套工裝上下砧3 ～5 天時間需進行刨面1 次，全年可大幅度節(jié)省設備維修成本。

⑵解決了由于封閉高度不夠導致設備錘桿活塞密封容易磨損，并且上、下油腔竄油造成故障頻發(fā)等問題，大大降低了設備的故障率，錘桿使用壽命由原來的6 個月延長至2 ～3 年。自從改進錘桿，設備故障率大幅度降低，且提高了生產效率，降低了費用成本。

⑶避免了密封頻繁損壞導致設備控錘不穩(wěn)的安全隱患，提高了設備安全可靠性。

結束語

本文對全液壓自由鍛電液錘錘桿的故障分析及處理策略進行了探究，通過這次的技術改造，將錘桿進行了相應的加長和密封圈槽數(shù)量增加，設備運行狀況良好，再未出現(xiàn)掉錘和打擊能量下降的故障。通過改進，大大提高了維修效率，節(jié)約了砧子等工裝的成本，獲得了極大的經(jīng)濟效益和社會效益。