版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán),請聯(lián)系我們

[科普中國]-高速錘

科學(xué)百科
原創(chuàng)
科學(xué)百科為用戶提供權(quán)威科普內(nèi)容,打造知識科普陣地
收藏

背景介紹

高速錘是20世紀(jì)50年代末期才發(fā)展起來的一種新型鍛壓設(shè)備。它的動作原理是以高壓氣體作介質(zhì),借助手一種觸發(fā)機(jī)構(gòu),使高壓氣體突然膨脹,以推動錘頭系統(tǒng)和框架系統(tǒng)作高速相對運(yùn)動而產(chǎn)生懸空打擊。

高速錘的打擊速度比其他鍛壓設(shè)備高。例如,曲柄壓力機(jī)的滑塊運(yùn)動速度為0.3~1.5m/s,蒸汽一空氣兩用模鍛錘的打擊速度為5~9m/s,而高速錘的打擊速度可高達(dá)12~25m/s。由于高速錘是懸空高速打擊,因此,與同能量的蒸汽一空氣兩用模鍛錘相比,它的質(zhì)量要輕得多,體積要小得多。

高速錘特點(diǎn)由于高速錘是懸空打擊,且有減震裝置,因此,打擊力基本上不傳到基礎(chǔ)上去,對地面幾乎是沒有振動,這樣高速錘就不需要像模鍛錘那樣龐大的基礎(chǔ),對廠房的要求也低,節(jié)省投資。由于高速錘打擊速度高,金屬在模腔中的流動速度很快,充填性能好,對形狀復(fù)雜、薄壁、高肋的零件和高強(qiáng)度鋼、耐熱鋼以及鉬、鎢、鉭等高熔點(diǎn)難變形的金屬,它都能進(jìn)行加工。在高速錘上所制的鍛件,加工精度高(可達(dá)0.02mm),表面粗糙度低(達(dá)0.001μm以下),同時(shí)提高了力學(xué)性能和使用性能。

快放油結(jié)構(gòu)的高速錘,種類很多,其特點(diǎn)是打擊速度稍低(12~18m/s),能量、行程、速度等可以方便地調(diào)節(jié),回程快,循環(huán)周期短。在這種錘上不但能進(jìn)行精密鍛造,而且還能部分代替模鍛錘進(jìn)行一般模鍛。我國以高壓氮?dú)鉃橹饕獎恿π问?,同時(shí)也有汽油爆發(fā)、火藥爆炸等形式。1

高速錘分類高速錘按照其工作原理可分為以下幾類。

1、液氣式

(1)單向驅(qū)動

a、快放油式:分強(qiáng)迫式及壓差式兩類。

b、氣壓懸掛式:分端面及徑向兩類。

c、機(jī)械托鎖式:分行程可變及行程固定兩類。

(2)對擊式

a、雙向驅(qū)動。

b、液壓聯(lián)動。

2、內(nèi)燃式

3、純氣式

高速錘是一種打擊速度為12~25m/s的懸空對擊式模鍛錘。其組成包括錘頭系統(tǒng)、框架系統(tǒng)和機(jī)座系統(tǒng)三個(gè)
部分。

(1)錘頭系統(tǒng)

包括錘桿、錘頭、上模等。此系統(tǒng)在打擊過程中向下運(yùn)動。

(2)框架系統(tǒng)

包括框架和安裝在框架上的零部件(如回程缸、工作缸、頂出缸、保險(xiǎn)鎖、下模和模座等)。此系統(tǒng)在打擊過程中向上運(yùn)動。

(3)機(jī)座系統(tǒng)

包括機(jī)座及安裝在機(jī)座上的零部件(如外導(dǎo)軌、減震器缸體等)。此系統(tǒng)在打擊過程中靜止不動。

高速錘鍛造高速錘鍛造是在高速錘上完成的鍛造工藝方法。高速錘是利用高壓氣體(通常是14MPa的空氣或氮?dú)猓?,在極短的時(shí)間內(nèi)突然膨脹來推動錘頭高速鍛打工件的一種新型鍛壓設(shè)備。利用高速錘可以擠壓鋁合金、鈦合金、不銹鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等材料葉片,精鍛各種回轉(zhuǎn)體零件(如環(huán)形件、齒輪、葉輪等),并適用于一些高強(qiáng)度、低塑性、難變形金屬的鍛造。

高速錘的結(jié)構(gòu)如下圖所示,高壓氣體及錘頭自重,使錘頭向下運(yùn)動。高速錘在打擊之前,回程缸先把錘頭頂起,然后錘桿下部的高壓缸內(nèi)充入高壓氣體,將錘頭懸住。打擊時(shí)先引入高壓油啟動打擊閥,向高壓缸上部引入高壓氣體,錘頭開始向下運(yùn)動,隨后,高壓氣體在高壓缸上部急劇膨脹,推動錘頭高速向下運(yùn)動,同時(shí)高壓缸帶動床身系統(tǒng)向上運(yùn)動,完成打擊動作。錘擊之后,回程缸將錘頭頂起,頂出機(jī)構(gòu)頂出鍛件。2

高速錘鍛造特點(diǎn)由于高速錘鍛造時(shí)變形速度快,所以填充性能好,慣性力大,熱效應(yīng)低,摩擦系數(shù)小。高速錘打擊坯料使金屬在極短的時(shí)間(0.001~0.002s) 內(nèi)完全變形,而且在鍛件上要產(chǎn)生徑向及軸向的慣性力,這樣可近似認(rèn)為金屬無熱量散失或熱量散失很小,熱效應(yīng)低,在變形過程中有較高的塑性及較低的抗力。另外,慣性力的存在使得在徑向的慣性流動有利于塑性變形,單位變形力有所降低,這種高速鐓粗時(shí)的金屬流動特點(diǎn),為鍛造徑向成形的大面積薄腹板類齒輪、葉輪創(chuàng)造了有利的條件。但在高速擠壓時(shí),它往往使擠壓件受破壞。所以在設(shè)計(jì)正擠壓件時(shí),應(yīng)預(yù)先計(jì)算金屬在擠壓時(shí)的流動速度,使它小于許可臨界速度,避免產(chǎn)生慣性斷裂。

另外,高速錘打擊速度越快,金屬與模具之間的相對滑移速度也就越快,而相應(yīng)的摩擦系數(shù)越小,這樣金屬變形較均勻,附加應(yīng)力小,對低塑性材料鍛造較為有利。2