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摆辗设备的选用与摆辗工艺应用发展

时间:2018-12-17 8:44:32 来源:徐州九如锻压科技有限公司

          摆辗设备的选用与摆辗工艺应用发展

         前言

        国内摆辗工艺的研究多在于科研院所及高端企业,应用推广相对保守;摆辗设备研发相对于摆辗工艺研究滞后和脱节;国内摆辗机市场鱼龙混杂,个别生产企业只知其“样”不知其“相”,给用户造成了损失、挫伤了信心;如某企业用“剽”来的资料为江苏用户生产的立式摆辗机多年不能正常生产;又如某企业10年前低价倾销了10台左右的卧式摆辗机存在严重的设计缺陷,一直故障连连,如今基本都在睡大觉。等等因素制约了国内摆辗工艺的应用推广。为此,我公司自行开发了一台250吨立式摆辗机,做设备和工艺的研究实验,并在此基础上开发了200吨伺服摆辗机已用于生产。总结设备及工艺实验心得,抛砖引玉,共同探讨,增强信心,从而推动摆辗工艺的应用与推广。

              摆辗工艺及特点

        摆辗即摆动辗压,是利用一个与机床中心线有一定夹角的凸模,绕其与机床中心线的交点(凸模焦点)循环摆动、连续对工件局部加压而实现整体成型的一种压力加工方法。主要特点为:

        省力:工件变形是在局部施压下实现的,成形力是传统锻压力的10~20%。

        材料流动充分:变形力小,摩擦力小(凸模与工件多为滚动接触),材料易变形且金属纤维流向更趋合理。可锻出薄壁或局部薄壁锻件。

        节材降耗:材料流动充分,摆辗件尺寸精度高、粗糙度低,热摆时加工余量小,冷、温摆时可实现少无切削加工。

        振动小,噪音低:小变形力连续施压成型,设备配置功率小,工作无冲击,噪音低,作业环境好。

        效率高,易于实现自动化:设备吨位小,体积小,操作简便。易于实现单机自动化或多机连线;伺服技术的应用,使设备能力利用最大化,大大提高了生产效率。

                 摆辗设备及特点

        一、 摆辗机的分类

        1、按结构形式分类

        卧式摆辗机:主要用于长轴类零件的锻造。如汽车半轴的锻造,目前国内95%的半轴采用摆辗锻造工艺。

        立式摆辗机:主要用于法兰类、短轴类、薄壁类、盆形类零件的锻造。如法兰、碟簧、齿轮架、齿轮轴、伞齿轮、高速钢刀片等的摆辗锻造。

        2、按设备功能分类

        热摆辗:主要用于直径较大、台阶尺寸差异较大的锻件。如半轴、齿轮坯、轮毂等。

        温摆辗:多用于塑性较差难以成型材料的锻造。如高碳合金钢、硬质合金、高速钢等材料的摆辗锻造。

        冷摆辗:多用于有色金属、低碳钢、低碳合金钢等材料的摆辗锻压。如Q235法兰的冷摆辗锻压代替切削加工、20CrMnTi材料的冷摆辗成型等。

        二、 摆辗机的特点

        根据摆动辗压的工作原理以及工艺特点要求,一台优质的摆辗机需达到如下基本要求:

        1、机身刚性高

        由摆动辗压的工作原理知其天然存在一个偏心载荷,要求机身要有足够的刚性。为此,我公司开发的立式摆辗机采用四方立柱、八面导轨、预应力组合框架机身的结构形式,确保有足够的刚性来抵消偏心载荷与高速摆动辗压时的动负荷。

        2、摆头设计

        摆头是摆辗机的核心部件,摆头的设计决定了摆辗设备的优劣。摆头设计时要考虑的主要要素有:摆头结构、摆头材料、摆头润滑、摆头冷却等。我公司摆头结构有两种:滚动轴承结构:用于小吨位摆辗机;球头结构:用于大吨位摆辗机;每种结构均充分考虑了摆头寿命、润滑、冷却等因素。

        3、摆辗机技术参数的确定

        冷、温、热摆辗工艺参数的要求是有很大差异的。大致要求为:热摆辗要求设备小吨位、大功率、大摆角、大进给;冷、温摆辗要求设备大吨位、小功率、小摆角、小进给。(建议用户初次选用摆辗机时由专业技术人员协助选型)

        4、控制系统

        前述已对摆辗设备、摆辗工艺进行了叙述,控制系统的配置才是实现摆辗工艺的核心。我公司针对冷、温、热摆辗工艺的不同参数要求,采用相应的结构形式和伺服控制系统,实现了进给与摆辗力、摆辗功率的闭环控制,摆辗效率最大化;适当调整工艺参数,即可拓展摆辗工艺的应用范围,如变热摆为温摆、变温摆为冷摆等,降低成本,提高供效率,增强效益。

摆辗工艺的应用与发展

        经过广大科研工作者的不懈努力,摆辗工艺的应用在国内已较为宽泛。如汽车半轴、伞齿轮、法兰、齿轮轴等的摆辗锻造,在此不在赘述。以下介绍几种摆辗工艺应用的新案例。

        1、汽车半轴摆辗工艺范围的拓展

        目前国内汽车半轴摆辗机多为200吨,热摆工件最大直径标注为230mm,实际摆辗锻件超过200mm的不过5%。在我公司生产的200吨伺服摆辗机上通过调整工艺参数,摆辗出直径280mm的锻件。

        2、高速钢刀片的温摆辗

        高速钢材料切削性能差,热锻造工艺难。我们采用温摆辗工艺实现高速钢刀片的压力成型。

        工件∮100X1.

        传统工艺:∮100X2坯料,磨削至厚度1mm。即耗时又费材。

        温摆辗工艺:根据高速钢在800℃存在低温超塑性区域的特性,在650~800℃进行温摆辗。材料∮75X2.1,加热到850℃,温摆辗至∮103X1.15,然后落料、磨削加工至尺寸要求。即提高了生产效率,又降低了材料消耗,综合效益翻倍。

        3、不锈钢的摆辗锻造

        不锈钢锻造具有易开裂、热变形抗力大、终锻造温度控制严格等特点,传统锻造时要求“反复轻击遍打,然后重击”,锻造难度大,成品率低(一般在80%以下)。摆动辗压成型原理满足其锻造过程工艺要求,变2~3火锻造为一次摆辗锻造成型,即提高了生产效率,有提高了成品率,效益显著提高。如不锈钢法兰、阀门杆的摆辗锻造。

        4、传统法兰摆辗代替切削加工

        如下图。

        普通法兰传统制造工艺:大直径、小内径、高厚度,切削加工成型。即费料又费时。

        冷摆辗工艺:小直径、大内径、小厚度,摆辗成型。即省料又省时。即提高了生产效率,又节省原材料,效益显著。

        由图示可以看出:摆辗成型代替切削加工,节材约1.2Kg,效率提高3倍,经济效益可观。

       随着社会分工的细化,对摆辗设备的专业化要求越来越高,要求摆辗设备制造厂家要对摆辗工艺进行深入研究,开发出适应不同工艺要求的摆辗设备。伺服控制系统因其迅捷的反馈响应而适应多种摆辗工艺参数变化必将得到大力推广。金属材料正朝着“轻、硬、韧”的方向发展,摆辗工艺恰好适应这一趋势,其应用前景将不可限量,但需广大摆辗技术工作者继续努力。

                 徐州九如锻压科技有限公司

        

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