全液壓短行程模鍛錘在未來(lái)鍛造工業(yè)中的應(yīng)用趨勢(shì)

1 新千年我國(guó)鍛造工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì) 

    隨著現(xiàn)代科技在汽車、摩托車及航天工業(yè)的應(yīng)用及我國(guó)加入WTO進(jìn)程的加快，市場(chǎng)國(guó)際化、采購(gòu)全球化的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)逐步形成，我國(guó)的鍛造工業(yè)將面臨新的發(fā)展機(jī)遇，并逐步向著專業(yè)化、規(guī)�；�、商品化生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變；鍛件的需求將逐步呈現(xiàn)輕量化、精密化、復(fù)雜化、多樣化的趨勢(shì)；鍛件精化生產(chǎn)工藝與設(shè)備的推廣及新材料的應(yīng)用已成為眾多鍛造企業(yè)提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。  

    鍛件的輕量化 主要表現(xiàn)在新材料的應(yīng)用。鎂、鋁、鈦合金及其它非鋼質(zhì)鍛件在汽車工業(yè)中的應(yīng)用愈來(lái)愈多。加之非鋼質(zhì)鍛件對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、工藝、材料要求較高，因而其生產(chǎn)的附加值也高。目前，美國(guó)、加拿大鋼質(zhì)鍛件占中小型鍛件總量的95%，而相應(yīng)的銷售額僅占總額的65-75%，而占總量5%的非鋼質(zhì)鍛件的銷售卻占銷售總額的20%以上。  

    鍛件的精密化 主要表現(xiàn)在精密鍛造工藝的應(yīng)用。近年來(lái)，擠壓成形、冷鍛及冷溫鍛、粉末鍛造等高效率、高質(zhì)量、高精度、節(jié)能、節(jié)材工藝的應(yīng)用已逐漸為人們所重視，與此相關(guān)的工藝、設(shè)備近年也得到相應(yīng)發(fā)展，有逐漸取代部分熱鍛成形的發(fā)展趨勢(shì)。  

    鍛件的復(fù)雜化 隨著我國(guó)轎車輕量化要求的提高，汽車傳動(dòng)結(jié)構(gòu)越來(lái)越緊湊、小巧，鍛件的結(jié)構(gòu)趨于合理化、相對(duì)復(fù)雜化。為保證零件的抗疲勞強(qiáng)度要求，需要鍛造成形的復(fù)雜零件的種類也有所增加。  

    鍛件的多樣化 我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展目前已呈現(xiàn)多元化傾向，特別是家用轎車的發(fā)展，為適應(yīng)不同消費(fèi)者的需求，轎車市場(chǎng)已呈現(xiàn)多品牌、多品種共同發(fā)展的格局。市場(chǎng)的總需求提高了，但轎車的品牌也多了，多品牌的轎車重新瓜分了有限的市場(chǎng)，必然造成鍛件的需求的多樣化。  

    為適應(yīng)鍛件的輕量化、精密化、復(fù)雜化、多樣化的“四化”需求，鍛造企業(yè)將面臨新一輪的技術(shù)革命，以新材料，新工藝、新設(shè)備為特征的“三新”技術(shù)的應(yīng)用，正逐步成為我鍛造從業(yè)人員的自覺行動(dòng)和努力目標(biāo)。  

    2 鍛件的“四化”要求必然促進(jìn)“三新”技術(shù)的發(fā)展  

    2.1 新材料的應(yīng)用  

    隨著鎂、鋁、鈦合金在汽車零件中的應(yīng)用比例愈來(lái)愈高及裝璜五金工業(yè)如銅接頭、銅水嘴等零件的規(guī)�；�生產(chǎn)，有色金屬鍛件需求愈來(lái)愈多，有色金屬鍛造呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。由于有色金屬特別是鋁、銅合金的鍛造溫度低，始、終鍛溫度區(qū)間較小，成形速度及與之相應(yīng)的成形設(shè)備相對(duì)鋼質(zhì)鍛件要求較高。因此，具有靈活、快速的特性適應(yīng)有色金屬鍛造的鍛錘將得到應(yīng)用。  

    2.2 新工藝的應(yīng)用  

    鍛件的精密化對(duì)鍛造成形工藝和設(shè)備提出了較高要求。據(jù)有關(guān)研究成果顯示，對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的鍛件，可采用冷模鍛、溫鍛成形工藝，既可提高鍛件的尺寸精度，又可提高材料利用率，同時(shí)還可省去鍛后的切邊工序，甚至機(jī)加工工序。不僅降低了能耗，而且提高了生產(chǎn)率。對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，可采用粉末鍛造成形工藝。近年來(lái)，粉末鍛造成形工藝已成功地在齒輪、連桿等零件的鍛造成形中得到應(yīng)用，其產(chǎn)品不僅具有良好的動(dòng)平衡性能，而且具有均勻的材質(zhì)分布，尺寸精度較高。 
生產(chǎn)研究顯示，粉末鍛造與普通模鍛相比具有四大優(yōu)勢(shì)：  

    (1)能耗低，粉末鍛造連桿其能耗僅為普通鍛造的50%；  
    (2)材料利用率高，可達(dá)80%-90%以上，而普通鍛造只有40%-60%；  
    (3)粉末鍛造精度高，機(jī)械性能好，內(nèi)部組織無(wú)偏析，無(wú)各向異性；  
    (4)粉末鍛造可生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零件。  

    2.3 新設(shè)備的應(yīng)用  

    由于新材料、新工藝的推廣應(yīng)用，與之相適應(yīng)的成形設(shè)備同樣獲得了廣闊的發(fā)展空間，為適應(yīng)鍛件“四化”要求，鍛造設(shè)備正逐步向高效率、高精度、高可靠、低能耗方向發(fā)展。我國(guó)鍛造行業(yè)廠點(diǎn)分散，工藝水平落后，鍛造成形設(shè)備老化，普通模鍛件的生產(chǎn)能力很有富余，但能達(dá)到德國(guó)DIN7526E級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的精鍛件水平的生產(chǎn)能力明顯不足，與國(guó)外差距較大，為適應(yīng)國(guó)際市場(chǎng)需求，大力推行工藝改造，積極采用新型設(shè)備，正成為我國(guó)鍛造行業(yè)走出國(guó)門迎接世界同行挑戰(zhàn)的必由之路。 

    3 全液壓短行程模鍛錘的特點(diǎn)  

    全液壓短行程模鍛錘是充分發(fā)揮傳統(tǒng)鍛錘靈活自如、成型速度快的優(yōu)勢(shì)，綜合運(yùn)用了液壓、電器等現(xiàn)代傳動(dòng)、控制技術(shù)，具有高效、節(jié)能、高精度、高可靠特點(diǎn)的新型鍛造設(shè)備，它與傳統(tǒng)蒸空錘及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的電液錘相比，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。  

    靈活、快速是鍛錘得到應(yīng)用的最主要的工藝特征，由于其獨(dú)特的全液壓傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，使錘頭在較短行程內(nèi)獲得巨大的能量成為可能，即短行程高速鍛造和高頻率的連續(xù)鍛造成為現(xiàn)實(shí)。以25KJ全液壓錘為例，其打擊速度可達(dá)5.8m/s，打擊頻率可達(dá)93min-1；最大打擊行程僅為670mm，這就為鍛件的高效率快速成形創(chuàng)造了先決條件，全液壓短行程模鍛錘的這一優(yōu)勢(shì)是其它鍛造設(shè)備所無(wú)可比擬的。  

    全液壓短行程模鍛錘，采用整體Ｕ形鑄鋼砧座床身，可方便拆換的寬導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，以及便于對(duì)模的模具固定、調(diào)整結(jié)構(gòu)，為鍛件的高精度要求提供了保證。傳統(tǒng)蒸空錘的換頭改造，僅僅解決節(jié)能問題，但打擊系統(tǒng)剛性沒有改變，工作精度問題不可能得到解決，由于立柱與砧座難以完全固定，因而動(dòng)力頭的工作狀態(tài)極為惡劣，特別是錘桿，不僅要傳遞動(dòng)力，還要承受由于立柱擺動(dòng)、打擊偏載帶來(lái)彎曲力矩。全液壓短行程模鍛錘導(dǎo)軌間隙可達(dá)0.2mm，工作精度、打擊剛性、打擊效率及精度保持性能將大大優(yōu)于蒸空錘，其動(dòng)力頭的工作狀態(tài)，特別錘桿的受力狀況將大為改善；簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)是鍛錘具有較高可靠性的前提條件。  

    全液壓短行程模鍛錘，采用了先進(jìn)的錐閥控制技術(shù)，復(fù)合缸傳動(dòng)技術(shù)，雙重防外泄技術(shù)及液壓集成技術(shù)，使主油路實(shí)現(xiàn)無(wú)管聯(lián)接，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)單。新技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，為其在鍛造行業(yè)中成功地得到應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。  

    全液壓短行程模鍛錘之所以被稱為現(xiàn)代化的鍛造設(shè)備不僅由于其具有簡(jiǎn)單可靠的結(jié)構(gòu)，快速靈活的操作特性，還在于其配備了現(xiàn)代化的在線壓力、溫度、清潔度等電子監(jiān)控系統(tǒng)及可實(shí)現(xiàn)程序打擊的能量自控系統(tǒng)。良好的液壓系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境是液壓錘正常工作的先決條件；精確的打擊能量的控制系統(tǒng)，不僅減輕富余打擊能量打擊帶來(lái)的振動(dòng)和噪音，而且提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性及模具的壽命，穩(wěn)定了鍛件的質(zhì)量，降低了對(duì)操作者熟練程度的要求。  

    4 全液壓短行程模鍛錘在當(dāng)今鍛造工業(yè)的適應(yīng)性及應(yīng)用實(shí)例  

    全液壓短行程模鍛錘在熱鍛工藝中的應(yīng)用，特別是在形狀復(fù)雜的扁平類零件的熱鍛成形、有色金屬的鍛造成形應(yīng)用，其靈活、快速的特性得到了充分的發(fā)揮，它的優(yōu)勢(shì)已為人們所共知。  

    全液壓短行程模鍛錘的快速特性在冷鍛工藝應(yīng)用中也具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，據(jù)有關(guān)資料及研究試驗(yàn)表明，較高的變形速度可提高金屬塑性變形程度，其原因在于：變形速度大于加工硬化速度，致使材料可繼續(xù)變形而不會(huì)破裂；同時(shí)由于金屬與模具型腔之間的摩擦系數(shù)隨變形速度提高而下降，使金屬流動(dòng)速度加快，易于充填成形；較高的變形速度，不僅降低了變形抗力，還可減少變形的不均勻性。  

    全液壓短行程模鍛錘快速特性，同樣適用于粉末鍛造工藝。為了減少預(yù)成形坯與模具表面接觸時(shí)間，避免工件激冷而導(dǎo)致不完全致密，減少鍛件表面或局部表面低密度層厚度，采用較高的打擊速度和較高精度全液壓模鍛錘可達(dá)到提高變形速度，提高模具壽命，降低變形阻力，使預(yù)成形坯易于充滿模具型腔，保證鍛件質(zhì)量和精度的目的。  

    全液壓短行程模鍛錘的高效、節(jié)能、高精度、高可靠特性，使鍛錘在當(dāng)今鍛造工業(yè)技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展中得到復(fù)興，它的適應(yīng)性正被許多實(shí)踐所證明。  

    上海汽車齒輪廠桑車變速箱換擋撥叉成形，原采用摩擦壓力機(jī)成形，由于撥叉中間連皮薄，鍛件溫度下降快。金屬流動(dòng)性差，再加上壓力機(jī)成形速度慢，鍛件成形阻力大，型腔不易充滿,成品率僅為80%。后改用25KJ液壓錘兩模鏜三錘鍛造成形工藝，鍛造輪廓清晰，豐滿，成品率可達(dá)97%。1000T摩擦壓力機(jī)與25KJ液壓錘相比無(wú)論是設(shè)備造價(jià),能源消耗還是模具壽命，生產(chǎn)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于25KJ液壓錘。目前該廠已擁有四條以液壓錘為中心的鍛造生產(chǎn)線。  

    上海手術(shù)器械廠其刀剪的成形,原主要依靠摩擦壓力機(jī),由于工件薄,鍛件成形阻力大,飛邊厚達(dá)1mm以上,鍛件的尺寸精度差,切邊后鍛件變形量大。鍛件的形狀、尺寸精度靠后道的精壓工序來(lái)保證，精壓后飛邊打磨的工作量大。后改用液壓錘鍛造成形,由于鍛造成形速度快，打擊能量又可得到準(zhǔn)確控制，鍛件的飛邊可達(dá)0.5mm，鍛件切邊后變形量很小,形狀尺寸精度得到了保證，切邊后已不再需要精壓工序，打磨工作量也大大降低.液壓模鍛錘的應(yīng)用，使生產(chǎn)工藝路線大大縮短，生產(chǎn)成本下降幅度達(dá)30%。此外由于錘的應(yīng)用，鍛件的加熱次數(shù)減少一次，鍛件的鍛造溫度也有所降低，鍛件表面由于加熱引起的微量元素?fù)p失大大減少，鍛件材料的化學(xué)性能得到保證，避免了由于微量元素?fù)p失造成使用過程中出現(xiàn)的銹蝕現(xiàn)象。  

    上海交大塑性成形工程系,一直從事冷、溫鍛、粉末鍛造成形工藝的研究，其最新研究成果：汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪冷模鍛工藝及摩托車三銷齒輪冷鐓擠工藝，均是利用液壓模鍛錘進(jìn)行冷鍛成形的成功實(shí)例。隨著特種鍛造工藝的推廣應(yīng)用，高效、節(jié)能、高精度、高可靠的新型鍛造設(shè)備全液壓短行程模鍛錘的應(yīng)用將愈來(lái)愈廣泛.  

    5 結(jié)束語(yǔ)  

    目前,以新材料、新工藝、新設(shè)備為特征的“三新”技術(shù)推廣應(yīng)用。已被眾多鍛造企業(yè)所重視，高效、節(jié)能、高精度電液錘在未來(lái)鍛造工業(yè)技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)已漸成共識(shí)。但鍛錘研究生產(chǎn)企業(yè)由于前些年經(jīng)濟(jì)、體制等多種因素，液壓錘技術(shù)發(fā)展還相對(duì)遲緩。國(guó)外鍛錘制造商已乘隙打進(jìn)了中國(guó)市場(chǎng)，盡管價(jià)格達(dá)10萬(wàn)元/噸，但由于鍛錘應(yīng)用后所帶來(lái)的利潤(rùn)的提高，產(chǎn)品質(zhì)量的提高，問鼎者仍然不少。據(jù)統(tǒng)計(jì)近5年我國(guó)已引進(jìn)各種規(guī)格的液壓模鍛錘近20臺(tái)�！罢l(shuí)來(lái)武裝我國(guó)的鍛造工業(yè)”這是很值得我們“鍛造人”深思的問題。國(guó)內(nèi)，一些研究院所歷經(jīng)十多年的研究，為我國(guó)蒸空兩用錘的節(jié)能改造作出了巨大的貢獻(xiàn)，但僅僅解決節(jié)能問題是不夠的，靈活、快速、高精度、高可靠性是每一個(gè)電液錘使用者的共同要求。  

    我們海安百協(xié)鍛錘有限公司愿和有志于我國(guó)鍛造技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展的企業(yè)院所合作，憑借各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，消化吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的鍛錘設(shè)計(jì)、制造經(jīng)驗(yàn)，以高新技術(shù)作為發(fā)展的起點(diǎn)和方向，為更多用戶提供高效、節(jié)能、高精度、高可靠的電液錘，并與用戶一道，為我國(guó)鍛造工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步貢獻(xiàn)自己的力量。