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鋁合金快速鍛造液壓機的加工技術特點

作者:液壓機廠家人氣: 發表時間:2019-07-27
鋁合金快速鍛造液壓機的加工技術特點
 
   在分析现有生产工艺流程模式下成形设备不足的基础上阐述了使用铝合金快速锻造液壓機的优势。之后阐述了铝合金快速锻造液壓機设计的关键技术条件,包括主机参数特点及设计优化、液压系统设计等内容,并指出该种成形液壓機的设计成功将极大提高生产效率、降低能耗、噪声,为该生产工艺的广泛应用提供可能
 
   目前,铝合金锻造工艺流程为加热、镦粗、拔长、滚圆、整形、冷却。通常采用普通锻造液壓機实现热锻成形,但存在生产效率低、能耗较大、工作现场噪声大等问题。
 
   铝合金快速锻造液壓機,可采用人工或机器人实现各工序之间的流转,提高了生产效率,减轻了人工劳动强度。同时,对普通自由锻液壓機在用于铝合金锻造时的使用工况进行分析优化后,采用外部液压控制恒流量泵组和泵直驱系统,以提高设备控制精度,降低能量传递过程中的损耗和待机时的空运行能耗及噪声,总能耗降低30%左右,噪声降低10~15db以上,有效的降低了生产能耗和噪声。
 
鋁合金快速鍛造生産工藝簡介
 
鋁合金快速鍛造生産工藝如下:原材料通過送料機進入加熱爐加熱→傳送至出料台的取料位置→人工或R1機器人取料→人工或R1機器人送入液壓機工作區→操作機在工作區接受工件→操作機在20000kN壓機上完成镦粗、拔長、滾圓、整形工藝→人工或R1機器人由壓機工作區取出鍛件送至冷卻、轉運堆放區,待冷卻後進行時效得到成品。
 
快速锻造四柱液壓機加工细节
快速锻造四柱液壓機加工细节

 
滑塊壓制和退回速度快
 
铝合金锻造零件的锻造温度一般在400~500℃左右,锻造温度区间很小,一般在70~100℃之间,工件出炉后温度很快就会下降到终锻温度,必须快速完成锻造。如果锻造速度不够,不能完成全部锻造工序,就需要重新加热,极大的延长了制造时间、降低了生产效率,并会产生很大的能源浪费。因此,20000kN快速锻造液壓機在满吨位时的成形速度一般要求≥80mm/s,退回速度≥300mm/s。
 
設備偏載較大,沖擊振動大
 
根据成形零件及模具的相关要求,20000kN的液壓機台面(长×宽)为1800mm×1200mm。相对台面较小的模具通过T形槽固定的台板上,模具中心与压机中心在安装模具时会存在一定的误差,使用过程中这个误差会加大;操作机在摆放工件时也会有误差,这些都会导致压机存在一定的偏载。特别是拔长和滚圆工序,工件几乎不可能摆放在模具正中心,此时设备必定存在很大的偏载力矩。设备滑块快速接触工件并压制的过程中在上模和工件接触时会像铁锤敲打一样产生很大的冲击振动。
 
pt游戏平台锻压四柱液壓機定做
pt游戏平台锻压四柱液壓機定做
設備的滑塊運行精度要求高
 
由于铝合金锻造中,铝材料的特殊性,在锻造压制过程中的材料抗力不是单向均匀变化的,液壓機滑块的速度精度和定位精度对于锻件的成形质量会产生很大影响。如果滑块速度和位置精度不够,会导致锻件的内部流线、组织分布不均匀,外形尺寸偏差加大,提高锻件产生缺陷的风险,增加后续的加工量,影响生产效率,严重时可能会导致锻件的报废。由于该设备需满足配合机器人实现半自动化生产,对工件的外形尺寸要求较高。如果工件的外形尺寸偏差较大,会影响机器人正常抓取工件,增加人工干预时间,会导致整个生产线运行效率降低。
 
铝合金快速锻造液壓機的主要方案
 
針對鋁合金鍛造成形工藝對設備的特殊要求:精度高、偏載力較大,以及對生産工藝過程的詳細研究分析,進而優化設計,充分利用各種內外部資源,實現了設備的高精度、高效率、節能環保。
 
液壓機机身框架以传统三梁四柱机身为基础,优化了上下梁的内部结构,提高了框架柔性以吸收冲击,梁焊后采用退火彻底消除焊接应力,保证了机身的强度和刚度。根据铝合金锻造成形工艺的特点:零件较小、应力较为集中,滑块采用单缸加压的形式有效的适应应力集中的使用工况。
 
滑塊本體采用鋼板焊接成箱形結構,同時采用有限元進行分析和優化,具有足夠的剛度和強度,焊後退火消除焊接應力。考慮到鍛件生産工藝對設備偏載要求,增加滑塊高度並優化改造了滑塊導向結構,滑塊的導向采用導套導向,導套的結構和尺寸經過精密計算、優化,從而保證滑塊在熱環境下膨脹變形和較大的偏心載荷情況下的的運行精度。
 
根据成形速度和位移精度的要求,按照常规液壓機设计,滑块压制速度会随着负载压力变化而变化,不能保证压制速度恒定,速度不稳定又会导致位移精度下降。因此,20000kN铝合金快速锻造液壓機,采用恒流量泵搭载负载压力补偿系统,该系统可以保持输出端的流量不随负载压力变化而变化,从而提高速度精度;在补偿系统输入端采用比例伺服阀,用来调节滑块速度、控制滑块位移。
 
根據鍛造工藝過程的分析結果,油泵采用外部液壓控制泵的輸出流量,除成形和回程階段外,泵的排量降低80%~90%,噪聲降低10~15db,用電量降低30%以上,冷卻功率降低30%,實現節能降噪,大大改善了操作環境,降低了使用成本。
 
壓機的滑塊壓力控制采用比例調壓,壓力調整範圍爲公稱壓力的10%~100%,壓力控制精度爲±0.3MPa;滑塊位置采用高精度位移傳感器閉環控制,位置顯示精度可達0.01mm,控制精度在±0.5mm以內;滑塊速度控制采用比例伺服閥,控制精度在±1mm/s以內,有效的提高了鍛件(圖3)的成形精度和位置精度。
 
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