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高性能和高可靠性——锻压设备技术开发的主要目标

  • 2009-12-14 15:55:00
  • 来源:济南巨能液压机电工程有限公司
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作 者:济南巨能液压机电工程有限公司副总经理/高级工程师 郭长清
关 键 词:锻压设备,技术
文献摘要:成立于2004年底的济南巨能液压机电工程有限公司,主要技术人员均在原国有科研单位从事技术开发工作,机械、液压、电控的综合开发能力和技术水平已在同行业内得到认可。在四年的时间内,巨能技术人员开发出了自由锻造液压机、大型模锻液压机、全系列数控辗环机、全液压锻造操作机、联动快锻机组、高精度冲压液压机和汽车纵梁液压机、中厚板开卷校平线、数控板材加工设备等锻压设备,并很快形成生产能力,将产品推向市场,跨越式发展成为综合实力最强的锻压设备生产开发制造商之一。
  成立于2004年底的济南巨能液压机电工程有限公司,主要技术人员均在原国有科研单位从事技术开发工作,机械、液压、电控的综合开发能力和技术水平已在同行业内得到认可。在四年的时间内,巨能技术人员开发出了自由锻造液压机、大型模锻液压机、全系列数控辗环机、全液压锻造操作机、联动快锻机组、高精度冲压液压机和汽车纵梁液压机、中厚板开卷校平线、数控板材加工设备等锻压设备,并很快形成生产能力,将产品推向市场,跨越式发展成为综合实力最强的锻压设备生产开发制造商之一。尤其是自由锻造液压机、辗环机、中厚板开卷校平线在行业内已具有技术领先优势,市场占有率也在稳步提高。

  开发高性能和高可靠性设备的关键是对设备的使用工艺和控制要求有透彻的理解,公司技术人员特别重视在产品使用过程中的技术改进,尤其注重各产品关键技术和控制元件的先进性和可靠性,有些基础性的技术开发通过与高校联合指导研究生的方式进行。

高性能和高可靠性始终是技术开发的主要目标,在以下的产品应用中就有具体体现。

一、济南巨能是锻压设备生产厂商中唯一自主研发液压元件者,对于不同的锻压设备对液压元件的要求有深刻的认识,这就是:提高其性能、可靠性和使用寿命。
1、新开发的6系列二通插装阀(通径16~250mm)通过改进内部结构提高了通油能力和抗污染能力,从而降低了阀口压力损失,降低了故障率,因为液压系统90%以上的故障是由液压油污染造成液压阀卡死引起的。提高抗污染能力也就意味着使滑动部位更耐磨,从而提高了使用寿命。
2、在压机有偏载的情况下,液压缸的导向部位承受有侧向力,局部压强增大,很容易破坏导向摩擦副,间隙增大也使密封更容易失效,巨能液压缸(最大缸径2200mm)导向采用堆焊铜新工艺提高了抗偏载能力,延长使用寿命,特别适应于锻造液压机等不能避免偏载的情况。
3、采用全锻件并改进结构的高压滤油器(100~630L/min)提高了安全性,彻底解决了铸造壳体易爆裂造成事故的问题,尤其是筒体与底座之间的连接螺纹强度提高,使产品更加可靠,材料和结构的改变使一次重大事故发生的概率降为零。
4、专用于大型锻造液压机的充液阀已开发出了Dg500产品,不同于常规充液阀的控制结构提高了主机运行和换向速度,为实现快速锻造提供了保证。为减小外泄漏,锻造液压机的充液阀都安装在充液油箱内部,提高了可靠性也就意味着降低了维修难度。
这些基础性的开发在几十台锻造液压机上的使用,赢得了用户对锻造液压机性能和可靠性的认可,有利于锻造液压机的推广。

二、以自有产品二通插装阀、充液阀为依托研发的液压电控系统以大型化和高精度为目标。
1、流量达23750L/min的特大型液压电控系统已在河北盐山大型厚壁无缝管生产线(由立式4300T液压机和卧式6000T液压机组成)上已经可靠运行近三年。
2、由56个液压站和300多只油缸组成的大口径螺旋焊管生产线液压电控系统已随主机出口到美国等多个国家,主要元件采用的都是国产产品,说明了近年中国基础液压元件的进步,特别是其中的400mm高压冲水阀、油水增压器等核心元件更是巨能独家拥有的技术。
3、利用比例伺服技术和数字位移测量技术的液压机四角调平控制系统已有多套应用于汽车覆盖件冲压、汽车纵梁成型、玻璃钢制品(SMC)、模具研配等大吨位、大台面液压机。北京博萨2400T液压机和青岛汽车5000T纵梁液压机的投入使用,证明了国内高精度液压机控制技术的成熟。
4、锻造液压机液压系统经过巨能技术人员近十年的开发努力,已经成熟,以高性能和可靠性为追求目标,逐渐改变了用户对上压式锻造液压机的性能和可靠性不如水压机的偏见。
5、追求高性能,将最新技术应用在产品上的最显著的例子是辗环机液压电控系统,所采用的比例伺服技术是目前液压行业的最新技术,使国产辗环机的液压电气控制技术达到了世界先进水平。

三、自由锻造液压机(800~12000T)的安全、可靠、高性能是济南巨能技术开发的要点。
1、上压式锻造液压机的第一关键是防火,独特的三级卸压方式减小冲击、全封闭的充液油箱内部连接、金属密封的管路接口、63MPa的耐压等级设计提高了管路连接的可靠性,消除了压机上部泄漏从而引起着火的可能性;主油缸和回程油缸全部采用活塞式结构,并采用独特的铜导向,提高了因偏载造成密封失效的保险系数。
2、三级卸压还可以实现在230ms内主油缸无冲击的卸压完毕,在快锻行程小于20mm的情况下,使压机的快锻次数达到90次/分以上,实现真正意义上的快锻,也消除了因冲击造成的震动和噪音,并减小了采用大通径进口比例卸压阀的维修难度,减低了备件成本,因为比例阀对使用环境要求很高,而一般锻造车间的环境都比较恶劣,并且大通径进口比例卸荷阀的价格昂贵。
3、压力分级并自动转换可以明显提高锻造效率,例如三缸等径的锻造液压机的镦粗速度就可提高50%。
4、尤其是依靠液压技术优势,彻底解决了锻造液压机普遍存在的泵出口与油缸之间存在3~5MPa的压力损失问题,扭转了用户“油压机比水压机劲小”的错误观念。
5、对于锻造压机偏载不可避免的问题,通过可靠的设计和制造工艺保证了主机的抗偏载能力,特别是导向部位的铜合金结构和主缸柱塞与滑块的刚柔性组合连接,即提高了抗偏载能力,又保护了立柱导向面。
6、已投入使用的十几台焊接梁的液压机的正常使用证明,只要设计可靠、加工工艺保证,焊接梁的液压机也可以用于锻造,同时其制造成本低于铸造梁压机,减轻了用户投资负担,缩短了制造周期。
7、锻造液压机的可靠性也是关键之一,锻造过程中不停机或出故障后维修时间短是基本要求,在控制系统的配置上,尤其是液压系统尽可能采用结构简单、技术成熟的常规元件,减小维修难度,缩短维修停机时间,降低备件成本。
8、针对以法兰和环件为主要产品的用户,开发出了环件制坯辅助装置,包括定心、抬起、对中装置和上、下冲头转臂装置,与压机配合可实现快速制坯,毛坯不用再回炉加热即可直接进入辗环工序。快速换砧装置、横向移砧装置、砧库、旋转镦粗台等锻造辅助装置也已经开发出产品并投入使用。

四、快锻次数达到90次/分以上的快锻机组的技术关键是电液控制和液压机、操作机与单独使用的主机的不同要求,依靠以上的锻造液压机控制技术,结合已开发出的全液压锻造操作机,采用比例控制技术和数字位移测量技术,开发出的1600T快锻机组(上压式液压机)已在江苏金宏投入使用。主要优点是减轻了用户基础施工的成本,同时液压机运动部分重量的减轻从而提高响应速度也是大吨位快锻液压机组采用上压式液压机的原因。
为满足快速锻造所开发的操作机,其中的大车行走、钳架升降、钳架旋转采用比例控制,大车行走、钳架升降、钳架仰俯倾斜、钳架水平缓冲等设置数字式位移传感器,并将操作机控制作为从站,与液压机之间通过Profeibus-DP总线通讯,提高响应速度和抗干扰能力。钳口夹紧设置压力传感器,显示和控制夹持力,并设置载荷大小选择,夹持小件时不会损坏钳口。

五、数控径-轴向辗环机(800~7000mm)的主机结构已经定型,提高其性能是发展方向。
1、利用现代控制理论建立辗环过程中环件尺寸变化的数学模型,采用比例伺服控制技术和数字检测技术相结合,为实现自动辗环打下了基础,改变了此前采用比例系统靠操作人员经验操作的尺寸不稳定状况,提高了环件制品的尺寸精度和成品率,因为成品环的最终检验要素是尺寸。
2、采用恒压油源作动力源,相对于每个油泵驱动一个油缸的系统,装机功率和功率消耗降低了30%。
3、与普遍采用的只有轧制力开环系统相比较,采用轧制力和环件尺寸双闭环系统使辗环机的调试周期大大缩短,也使成品环件的尺寸精度大大提高。
 

由采用新技术的4000T锻造液压机和7000mm辗环机组成的河北华宇风电法兰锻造生产线于2009年6月3日举行点火投产仪式

六、模锻液压机的主机结构有各式各样,主要是看锻造何种零件。采用框板结构的10000T模锻压机在洛阳的成功使用,为大吨位模锻液压机主机结构走出了一条新路,可以大大降低模锻压机的成本,有利于模锻压机的推广。70MPa超高压液压技术在该机上的利用,也为吨位大而台面相对较小的液压机的控制技术提供了一种较好的选择。正在制造的兰州石化30000T和山东宏达20000T液压机采用的也是这种结构,并且使用压力提高到了100MPa。

七、超高压液压技术应用于12000T自由锻造液压机的设计方案已通过专家论证。因为大部分自由锻造液压机只是在镦粗时才使用大吨位,而在拔长、滚环、摔圆的工艺时用的吨位并不大,因此12000T液压机镦粗时,在5000T以下时用的是常规压力25MPa,5000T~12000T时用的是超高压80MPa,而其他工艺时的吨位是5000T,用的是常规压力。这样该压机的功率配置相当于是5000T的配置,主机造价也大大降低。对于以锻造饼类件为主的用户,此种结构可谓是既经济,又高效。

八、系列钢板开卷校平剪生产线和开卷纵剪收卷生产线是近年来巨能开发的主要产品之一,由开卷、校平、修边、定尺下料、码垛等设备组成的生产线,加工板材厚度3-25mm,加工板材宽度800-2200mm;适用于加工热轧钢卷、不锈钢卷等;由开卷、纵剪、收卷等设备组成的生产线,加工板材厚度3-16mm,加工板材宽度800-2200mm;适用于加工冷轧和热轧碳钢、硅钢、马口铁、不锈钢及表面涂镀后的各类金属卷板;主要用于冶金、造船、汽车、农用车、机车车辆、钢板加工配送中心等行业。用户遍布全国各地。
   
九、巨能新开发的数控板材加工设备主要包括数控冲孔机、数控冲钻复合机、数控平板钻床、数控钻割复合机、数控车架横梁冲孔机、汽车纵梁平板数控冲孔生产线等中厚板材加工设备。目前国内的中厚板材加工只有冲压、钻孔、等离子(火焰)切割单一工序设备,巨能新开发的数控中厚板材加工设备具有冲、钻、割功能复合一体化的特点,这种特点极大提高了零件的加工效率,降低了加工成本。经用户实际工艺对比,以加工厚度8mm的零件为例,冲割复合机比德国某公司4KW激光切割机的效率提高100%,加工质量提高50%,价格低50%。新研发的汽车平板数控冲孔机,国内独创了一种闭式床身、模具整体运动的结构,降低了整体的设备成本。巨能的中厚板材加工设备已经应用到汽车、纺织机械,未来将逐步推广到工程机械、农用机械、矿山机械和电力基础设施等领域,前景广阔。

  锻压设备,尤其是锻造设备,可靠性永远是第一位的,加热到锻造温度的毛坯不允许设备因故障而长时间的等待,对此济南巨能有深刻的理解。以上的技术改进有些只是细节问题,但对于设备的正常使用却是极为有益的。
 
 
 
 
 
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