曲柄壓力機(jī)模鍛與錘上模鍛的優(yōu)缺點(diǎn)分析
《模具工業(yè)》新的投稿系統(tǒng)正式上線啦!點(diǎn)擊(模具工業(yè) (cnki.net))在線辦公系統(tǒng)中的作者投稿系統(tǒng),注冊(cè)后按提示操作就可投稿,歡迎投稿!
從曲柄壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理可知,電動(dòng)機(jī)通過(guò)飛輪釋放能量,曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滑塊作往復(fù)運(yùn)動(dòng),進(jìn)行鍛壓工作。這種鍛壓設(shè)備具有下列特點(diǎn):
(1)由于變形力使設(shè)備本身封閉系統(tǒng)的彈性變形所平衡,滑塊的壓力基本上屬靜力性質(zhì),因而工作時(shí)無(wú)振動(dòng),噪聲小。
(2)象鼻形導(dǎo)向機(jī)構(gòu)增加了滑塊的導(dǎo)向長(zhǎng)度,提高了設(shè)備的工作精度
(3)楔形工作臺(tái)可以調(diào)節(jié)壓力機(jī)閉合高度,避免因滑塊“卡死”(或稱悶車)而損壞曲柄連桿。
(4)具有自動(dòng)頂料裝置,便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
曲柄壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)也帶來(lái)了以下模鍛工藝特點(diǎn):
1)鍛件精度較錘上模鍛精度高。這是由于機(jī)架結(jié)構(gòu)封閉、剛性大、變形小,所以上下模閉合高度穩(wěn)定,鍛件高度方向尺寸較精確;同時(shí)由于滑塊導(dǎo)向精度高,鍛模又可以采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套,所以鍛件水平方向尺寸也精確;另外由于上下頂出機(jī)構(gòu)從上下模中自動(dòng)頂出鍛件,故模鍛件的模鍛斜度比錘上模鍛的小,在個(gè)別情況下,甚至可以鍛出不帶模鍛斜度的鍛件。
曲柄壓力機(jī)上模鍛的鍛件尺寸穩(wěn)定,余量變化范圍為0.4~2 mm,公差為0.2~0.5 mm,較錘上模鍛件小30%~50%,因此,常用來(lái)進(jìn)行熱精壓、精鍛。
2)曲柄壓力機(jī)上模鍛件內(nèi)部變形深透而均勻,流線分布也均勻、合理,保證了力學(xué)性能均勻一致。圖1表示坯料在錘上及曲柄壓力機(jī)上變形開始至變形終了時(shí)金屬充填型槽的情況。
圖片
a)變形開始前 b)變形過(guò)程中 c)變形結(jié)束時(shí)
圖1 金屬在錘上及曲柄壓力機(jī)上充填型槽的情況
變形開始時(shí),與上模直接接觸的D0~d區(qū)域的金屬表層在瞬間獲得與上模一樣向下運(yùn)動(dòng)的速度,而直徑為d的這部分金屬仍處于靜止?fàn)顟B(tài),因此產(chǎn)生一個(gè)與上模運(yùn)動(dòng)方向相反的慣性力,迫使這部分金屬壓人型槽,而向外流動(dòng)的金屬遇到模壁受阻。當(dāng)上模繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)時(shí),慣性的作用則顯著減弱,金屬主要靠吸收能量來(lái)變形。錘上模鍛時(shí),由于錘頭速度大,又是多次打擊,金屬運(yùn)動(dòng)慣性大,而且重復(fù)若干次,故金屬壓入型槽的作用較為強(qiáng)烈。曲柄壓力機(jī)上模鍛時(shí),滑塊速度低,慣性作用小,金屬充填型槽能力不及錘上模鍛。因此對(duì)主要以壓入方式成形的鍛件,多采用多個(gè)型槽過(guò)渡,使坯料逐步成形。但在曲柄壓力機(jī)上模鍛,金屬變形是在滑塊一次行程中完成的,坯料內(nèi)外層在一次行程中均得到變形,因而比多次錘擊變形方式要深透而均勻得多。
3)曲柄壓力機(jī)上模鍛容易產(chǎn)生大飛邊,金屬充填上下模差異不大。這是由于滑塊運(yùn)動(dòng)速度低,金屬在水平方向流動(dòng)比錘上模鍛劇烈。
4)曲柄壓力機(jī)模鍛具有靜壓力的特性,金屬在型槽內(nèi)流動(dòng)較緩慢。這對(duì)變形速度敏感的低塑性合金的成形十分有利。
另外,在模具方面,曲柄壓力機(jī)模鍛時(shí),由于采用多型槽逐步過(guò)渡,模具較錘用模具受力情況緩和,因此壽命較長(zhǎng)。又由于實(shí)現(xiàn)組合式模具,便于制造、修理和更換,其材料和加工費(fèi)也隨之下降。
曲柄壓力機(jī)上模鍛雖有不少優(yōu)點(diǎn),但也有以下缺點(diǎn):
1)與同樣能力的模鍛錘相比,曲柄壓力機(jī)的造價(jià)比較昂貴,一次性投資大。
2)曲柄壓力機(jī)行程和壓力不能隨意調(diào)節(jié),不適宜進(jìn)行拔長(zhǎng)、滾擠等制坯操作。但由于其滑塊行程壓力固有特性以及具有上下頂件機(jī)構(gòu),因此可進(jìn)行擠壓和局部鐓粗操作。在一定的場(chǎng)合下(如模鍛螺釘或閥門之類的桿形件時(shí))往往可用擠壓或局部鐓粗來(lái)代替拔長(zhǎng)、滾擠進(jìn)行制坯。當(dāng)不能代替時(shí),則采用其他設(shè)備(如輥鍛機(jī)、平鍛機(jī)等)制坯。
3)對(duì)坯料表面的加熱質(zhì)量要求高,不允許有過(guò)多的氧化皮。因?yàn)榕髁显谛筒壑幸淮五憠撼尚?,氧化皮掉落在型槽中不易去除,?huì)刺傷鍛件表面。因此,應(yīng)考慮采用無(wú)氧化或少氧化方法加熱毛坯,或模鍛前清除表面氧化皮和模腔中的氧化皮殘?jiān)?/p>
4)當(dāng)設(shè)備操作或模具調(diào)整不當(dāng)時(shí),有可能使滑塊在接近下死點(diǎn)時(shí)發(fā)生悶車,中斷生產(chǎn),甚至可能使曲柄、連桿或模具損壞。
5)對(duì)于一些主要靠壓入方式成形的鍛件,不得不采用多型槽模鍛,增加了工序和模具。
綜上所述,曲柄壓力機(jī)在一定條件下可以生產(chǎn)各類形狀的鍛件。對(duì)于主要靠鐓粗方式成形的鍛件以及帶有桿部或不帶桿部的擠壓、沖孔件,尤其適宜在曲柄壓力機(jī)上模鍛。此外,還可在其上進(jìn)行熱精壓、校正等工序。在合理的制坯配合下,其生產(chǎn)效率也較錘上模鍛效率高。
鑒于曲柄壓力機(jī)的許多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)和容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,曲柄壓力機(jī)越加得以廣泛地應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外許多先進(jìn)的模鍛廠普遍采用曲柄壓力機(jī)代替模鍛錘,并已達(dá)到很高的機(jī)械化或自動(dòng)化程度。