Сравнительный анализ ковочного штамповочного оборудования

Сравнительный анализ ковочного штамповочного оборудования

Обзор кузнечного ковочного оборудования

Ковочные молоты

В этой  статье дается общее сравнение  четырех типов кузнечного ковочного оборудования. Каждый тип оборудования может работать хорошо или плохо в зависимости от условий и обстоятельств. Есть надежда, что сравнения, сделанные в этой статье, помогут читателям выбрать правильный тип оборудования для конкретной работы.

Молоты — ковочные молоты используют энергию движущихся падающих частей, чтобы деформировать горячую заготовку. Типичный гравитационный молот похож на физику молотка, забивающего гвоздь в дерево. Движение штампа контролируется энергией. Как только энергия передана на заготовку в штампе, он останавливается. У молотовых штампов обычно есть несколько полостей. В каждой полости ковочного штампа многократные удары являются общими для операции ковки.

Типичный молот — это относительно простое оборудование. Чтобы произвести действие, удар, поршень поднимается, а затем опускается. Это падение  может быть усилено силой сжатого воздуха или пара. Несмотря на свою простую конструкцию, ковочный молот должен быть очень прочным, чтобы выдерживать сильные удары во время работы.

Типичная деталь, изготовленная на ковочном молоте — несколько частей сделаны на одном штампе. Применяется также большое количество ударов, чтобы обеспечить правильное заполнение матрицы в процессе ковки.

молот ковочный

Механические прессы

Механические ковочные прессы преобразуют энергию вращения маховика в линейное движение плунжера. Верхняя матрица установлена ​​на движущемся цилиндре. Муфта соединяет маховик с эксцентриковым (или кривошипным) валом. Для механического пресса общая длина хода фиксирована. Грузоподъемность и скорость плунжера зависят от положения плунжера. В нижней мертвой точке скорость матрицы уменьшается до нуля, поскольку движение переходит от нисходящей деформации к возврату вверх.

В отличие от ковочного штамповочного молота, механический пресс более сложный. Различные механические устройства на прессе используются для преобразования энергии маховика в полезную деформацию и для управления ее работой.

Поковки, штампованные на механическом прессе сходны на штамповки , изготовленные на молоте. Ковочные штампы для механического пресса могут иметь более глубокие полости, что позволяет изготавливать поковки глубокой экструзии.

Гидравлические прессы

Гидравлические ковочные прессы используют жидкость для создания давления в гидравлическом цилиндре, что приводит к движению ползуна. Скорость и усилие можно точно контролировать с помощью соответствующей системы. Гидравлические ковочные прессы обычно работают при относительно низких скоростях деформации. Одним из важных аспектов гидравлических ковочных прессов является то, что они ограничены по силе с ограничением мощности и скорости в зависимости от используемой гидравлической системы.

Гидравлический пресс
Хотя сам гидравлический ковочный пресс не очень сложен, необходимые гидравлические и управляющие системы усложняют задачу.  Из-за большого тоннажа, доступного на некоторых гидравлических прессах, кованые детали иногда могут быть очень большими и очень длинными. Способность производить длинные экструзии или изотермические поковки является уникальной для этого типа пресса.

Винтовые прессы

Винтовые прессы преобразуют энергию вращения от маховика в линейное движение ползуна. Муфта обычно соединяет маховик с винтовым механизмом, который приводит винт в движение.  Винтовой пресс как правило производит только  один удар на  одну штамповку.

Винтовой пресс
Как и механический пресс, винтовой пресс преобразует энергию маховика в полезную деформацию. Преобразование энергии вращения в необходимое линейное движение требует некоторой дополнительной сложности для трансмиссии.  Винтовые прессы способны производить тонкую поковку с достаточно большим количеством деталей.

Тепловые Соображения

Все четыре машины производят горячую ковку. Молоты редко используются для горячей ковки и никогда для холодной ковки. Прочность, необходимая в инструментах для холодной ковки, ухудшает ударную вязкость и пластичность, которые необходимы для штамповок с ковкой. Винтовые прессы также не используются для холодной ковки. Гидравлические прессы используются для горячей штамповки, горячей ковки и холодной штамповки или экструзии. Механические прессы используются во всем диапазоне температур ковки.

Типичные эксплуатационные скорости

Хотя скорость ползуна (ковочного штампа) во время  ковки дана как скорость, скорость деформации заготовки дана как скорость деформации. Скорость деформации важна, поскольку она влияет на напряжение потока, характеристики потока и микроструктуру ковки. Скорость технической деформации — это номинальная скорость матрицы, деленная на длину деформации.  Гидравлический ковочный  пресс — самый медленный из четырех. Другой крайностью является ковочный штамповочный молот, который деформирует металл при очень высоких скоростях деформации — обычно на два порядка больше, чем у гидравлического ковочного пресса.

Если  металл, который предается ковке, очень чувствителен к скорости деформации, как и многие титановые или алюминиевые сплавы, то ковка их с более низкой скоростью деформации (гидравлический ковочный  или винтовой штамповочный пресс) является предпочтительной. Это усугубляется, когда материал демонстрирует размягчение деформации при высоких (ковочных) температурах, что может привести к локализации потока. Локализация потока может происходить, когда заготовка быстро деформируется в локальной области. Тепло деформации может накапливаться, что приводит к снижению локальной прочности. Это приводит к концентрированной деформации в этой «мягкой» области с очень выраженной полосой сдвига. Локализация потока обычно приводит к очень нежелательной микроструктуре и механическим свойствам. Винтовые и механические ковочные штамповочные прессы обычно работают на промежуточных скоростях.

Одним из последствий скорости ковки оборудования является накопление тепла.  Накопление тепла изменяется косвенно со скоростью — чем выше скорость, тем меньше риск из-за меньшего времени контакта между горячей заготовкой и (относительно) холодным ковочным штампом.

Контрольные аспекты

Какие параметры обычно можно контролировать в каждом типе оборудования?  Часто желательно контролировать один или несколько параметров положения, нагрузки, скорости и / или энергии. Из-за индивидуальной конструкции каждого типа кузнечного ковочного штамповочного оборудования оператор или система могут использовать только ограниченное количество этих переменных для целей управления. Положение, нагрузка и скорость обычно могут использоваться в качестве переменных управления на гидравлическом ковочном прессе, что делает его очень универсальной машиной. Механические ковочные прессы могут использовать положение и скорость в качестве переменных управления.

Необходимо понимать последствия невозможности прямого управления нагрузкой на механический пресс. Если, например, заготовка слишком велика, нагрузка может стать чрезмерной и привести к проскальзыванию сцепления, остановке двигателя или поломке штампового инструмента или прессовых компонентов. Все это, очевидно, нежелательно. Благодаря своей конструкции и базовой физике работы, винтовой штамповочный пресс может использовать нагрузку или энергию в качестве управляющей переменной. В некоторых винтовых ковочных штамповочных прессах можно также использовать положение. Напротив, простой режим работы ковочного молота, который основан на падении большого веса для деформации заготовки, обычно позволяет контролировать только энергию.

С точки зрения автоматизации, механические ковочные штамповочные прессы являются наиболее популярными. Их цикл хода можно легко синхронизировать с роботами или подающими устройствами. Практически вся холодная штамповка выполняется на автоматических механических прессах с четырьмя-шестью станками. Крупногабаритное автомобильное производство налажено на автоматических линиях механических прессов.

Винтовые и гидравлические ковочные штамповочные прессы наиболее популярны для аэрокосмического и медицинского применения алюминиевых, титановых и никелевых суперсплавов. Как правило, они обеспечивают лучший контроль процесса для сплавов, которые очень чувствительны к условиям процесса ковки штамповки. Сталь может быть успешно выкована в широком диапазоне технологических условий. Для многих задач с низким и средним объемом молот является экономичным решением.

Резюме

Целью данной статьи является сравнение четырех типов ковочного штамповочного оборудования- молотов, механических, гидравлических и винтовых ковочных штамповочных прессов.  При проведении сравнения в этой статье мы рассмотрели сложность каждого типа оборудования и типовые типы деталей, производимых на каждом из них. Температура нормального использования, скорость работы, влияние температуры на ковочные штампы и внутри заготовки, а также средства управления каждым типом оборудования были представлены. Последний пункт, который следует извлечь из этих статей, состоит в том, что один тип кузнечного ковочного штамповочного оборудования не подходит для всех видов  ковочных штамповочных работ.

Яндекс.Метрика