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锻压装备的发展历程

锻压装备的发展历程

作者:admin    来源:未知    发布时间:2020-08-26 18:29    浏览量:

机械装备主要具备能量的传输与分配、运动及力的变换与控制功能,实现基于规定生产率的、稳定安全的工业化生产任务。机床作为机械装备的一种,主要分为切削加工机床与成形机床两大类,而锻压装备作为塑性成形设备,是最主要的成形机床,是针对具体材料,在强大的压力作用下,实施规定的工艺,在一定的成形温度、应变速率及生产率下,进行工业化、批量化生产的机械装备。材料——工艺——装备的一体化是锻压装备有别于其他机械装备的显著特点。

锻压装备主要经历了蒸汽一代(蒸汽-空气锤时代)、电气一代(交流异步电动机驱动时代)。人们为了制造工具,最初是用人力、畜力转动轮子来举起重锤锻打工件的,这是最古老的锻压机械。14世纪出现了水力落锤。15~16世纪航海业蓬勃发展,为了锻造铁锚等,出现了水力驱动的杠杆锤。18世纪出现了蒸汽机和火车,因而需要更大的锻件。1842年,英国工程师内史密斯创制第一台蒸汽锤,开始了蒸汽动力锻压机械的时代。1795年,英国的布拉默发明水压机,但直到19世纪中叶,由于大锻件的需要水压机才应用于锻造。随着交流异步电动机的发明,相继诞生了机械压力机、液压机、螺旋压力机、液压仿形旋压机、冷镦自动机等锻压装备。19世纪末出现了以电为动力的机械压力机和空气锤,并获得迅速发展。第二次世界大战(简称二战)前后,锻压装备呈现出了向重型和大型方向发展的趋势,大型模锻液压机是机械制造业不可或缺的重要装备,也是一个国家科技水平、综合国力的重要标志,更是维护国家安全的战略装备。德国于1934年制造了70MN模锻液压机,1938—1944年又先后制造了300MN模锻液压机1台、150MN模锻液压机3台。英国于1937年制造了120MN模锻液压机1台,其他国家都没有万吨模锻液压机。

大型模锻液压机是发展航空、航天工业必不可少的装备,其他重要工业部门也需要大型锻件,如燃气轮机用大型轮盘锻件、各类发动机叶片、大型船用模锻件、电站用大型模锻件、压力容器锻件,以及其他类型民用品模锻件的生产,都离不开大型压力机。750MN模锻水压机、1500kJ对击锤、66MN板料冲压压力机、160MN热模锻机械压力机,我国在近10多年来相继研发成功的185MN自由锻造液压机、360MN立式挤压机、220MN卧式挤压机、400MN模锻水压机、800MN模锻水压机、355MN离合器式高能螺旋压力机等重型锻压机械,莱菲尔德(LEIFELD)公司设计制造了世界上最大强力旋压机ST650H9100(该机可强旋13m长的高精密管),等等,形成了门类齐全的锻压机械体系。

锻压装备就是各种压力机,而压力机的作用是将一个或者多个力和运动施加到模具上,从而对工件进行塑性加工。锻压装备技术主要以实现塑性加工中的材料及变形条件、负载、传动与驱动的最佳能量和运动匹配为目的,研究固体、流体、气体物质及电、磁、温度、光等物理场的相互作用机理,以及驱动、传动、负载之间的运动、动力等特性变换和调控方法。

根据所采用的生产工艺锻压设备可分为成形用的锻锤、机械压力机、液压机3类主要的锻压设备,以及开卷机、矫正机、剪板机、剪切机、锻造操作机等辅助设备。

若按金属毛坯变形区域的大小,可将锻压设备分为整体成形设备与局部成形设备两大类。

整体成形设备是指对整个毛坯进行一次或多次打击(压制)而形成工件的成形设备,其滑块锤头的运动形式多为直线往复运动,故又称为直线成形设备。整体成形设备可根据加工毛坯的几何形态分为三类:体积成形设备、板料成形设备和粉末成形设备。体积成形设备加工的毛坯为块料、厚板料或棒料,整体成形时整个毛坯产生较大的塑性变形,形状与横截面积都有较大变化,制后毛坯的表面积与体积之比显著增大,相应的工艺有模锻、挤压等,相应的设备有热模锻压力机、挤压压力机等。板料成形设备加工的毛坯为板料、条料或带料。压制时局部材料产生较大的塑性变形,压制后整个毛坯的形状产生显著的变化,而厚度一般变化很小。这类变形往往伴随有弹性回复现象,相应的工艺如弯曲、拉深,相应的设备有板料折弯机、拉深压力机等。粉末成形设备加工的毛坯为粉料,压制时不仅有塑性变形,而且产生压实,压实可减少粉料间的孔隙,提高相对密度。相应的工艺有粉末锻造、粉末挤压等,相应的设备有螺旋压力机、机械压力机及液压机等。

局部连续成形设备是指连续对毛坯的局部顺序压制而最终形成工件的成形设备。这类设备连续地使毛坯局部产生塑性变形,最终使整个坯料都经历了变形阶段,从而获得要求的工件。相应的设备有辊锻机、楔横轧机、摆辗机和旋压机等。在用这类设备加工工件的过程中,或工模具旋转而坯料做直线运动,或坯料旋转而工模具做直线运动,或工模具及坯料均作旋转运动,故该类设备又统称为回转成形设备,如摆辗机和辊锻机。

若按锻压设备的机械传动特性(同时也反映了传动介质种类),可将锻压设备分为以下三类:液压传动设备、气压传动设备和电动机拖动设备。

但在工业实际中,锻压设备常按载荷、能量、行程方面的特点进行分类,锻压设备分为以下三类:

(1)载荷限定设备 设备的最大作用力是确定的,完成工艺的能力主要受最大载荷的限制,其传动介质通常为液体,如液压机。

(2)能量限定设备 设备每次打击输出的能量是事先调定的,完成工艺的能力取决于打击时执行机构释放的能量,其传动介质通常为蒸汽或空气,如锻锤。

(3)行程限定设备 设备滑块的行程是确定的,完成工艺的能力因行程位置而异,其传动介质通常为皮带或齿轮等机械零部件,如机械压力机(俗称曲柄压力机)。

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