• 用曲柄热模锻压机床生产管线法兰件(1)
  • 发布时间:2018-07-23 17:08 | 作者:采集侠 | 来源:网络整理 | 浏览:
  • 在现代锻造生产中,为成批制造环形锻件,其中包括法兰锻件,一般采用3种可保证大致相同和足够高水平锻件质量的热变形方法:热模锻、辗扩、带预辗扩环形毛坯的热模锻。    热模锻法兰锻件一般用4道工序实现:镦粗、最终成形、冲孔和切边。这时锻件的尺寸和形状可达到所需精度,从而可取消接管外表面和贴近它的锻件法兰部分端面的后续机械加工。这是由于在最终成形时毛坯的温度较稳定,因在前述镦粗过程中毛坯的冷却不显著。    与其它制造环形锻件的方法相比,热模锻的特点是在采用最少量锻压设备的条件下达到的生产率最高。采用的设备只有热模锻机(用于镦粗和最终成形工序)和切边压力机(用于冲孔和切边)。这种设备的通用性好,必要时可用于制造其它类型锻件。    作为环形热模锻毛坯,一般采用圆形或方形横截面的坯料。首先进行镦粗,然后在模腔内最终成形。冲孔时在毛坯内形成废料,其最小直径尺寸取决于锻件上孔的大小,而最小厚度尺寸取决于最终成形时金属的流动条件。废料的存在将导致金属利用系数的减小、加热和变形该废料的能耗增加,并导致最终成形锻件所需的力增加。    在辗扩时,环形毛坯的变形是在旋转工作辊和心轴间的径向间隙内和环形件轧机上的上、下锥辊间的轴向间隙内同时进行的。这时,被辗扩的环形件重量仍不变,而当环形件在径向和轴向间隙内压缩时其直径随环形件横截面积的减小而逐渐增大。型面尺寸差较大的环形件,其中包括法兰锻件的辗扩,主要特点是必须保证环形件横截面内的金属以径向和轴向流动,并且当环形件的直径达到给定尺寸时还要完成横截面型面的最终成形,即被特型工作辊和心轴形成的型腔应完全被金属填满。    辗扩只有对带孔的毛坯才可能,因此,在辗扩过程前必须有在相应压力机上用热模锻法制造环形毛坯的过程。这时,最好利用封闭式工具,因毛刺残留在环形毛坯的表面上可能成为辗扩时的缺陷源。在制造环形毛坯时形成的废料不大,因其仅取决于环形件轧机的心轴直径。因此,在辗扩时可以达到较高的毛坯材料的有效利用。    但是必须指出,为用辗扩法制造目前最大的法兰锻件,必须有制造环形毛坯用的压力机和径向-轴向环形件轧机,因它们是专门化设备,仅适于生产环形锻件。此外,在辗扩时发现最终成形的锻件的尺寸波动(沿高度或直径)和锻件的圆度偏差,约为锻件最大直径的0.5%。因此,在辗扩时锻件的形状和尺寸精度较热模锻时的低。辗扩的生产率也显著低于热模锻的生产率。    热模锻与预辗扩环形毛坯复合的方法,叙述如下。与辗扩一样,预先制造环形毛坯,但在该情况下其横截面形状较简单,无需优化,因辗扩是用光滑轧辊实现的。将毛坯置于环形件轧机上辗扩至获得矩形横截面的环形件,并使其尺寸接近于成品锻件的尺寸。然后,用热模锻法最终成形锻件。    采用该工艺时,废料仅在模锻环形毛坯时形成,且其尺寸不大,而在最终成形时仅沿内、外直径形成飞边。与一般热模锻相比,这可显著降低金属的消耗和加热最终成形毛坯的能耗,并可明显减小最终成形的所需力,即在提高制造经济性的同时,还可保证在同一热模锻机上生产较大锻件的可能性。    采用辗扩后的环形毛坯件不仅可在锻锤上和压力机上,而且还可在用模具轴向辗扩用的专用热模锻机上实现最终成形,后者获得的环形锻件其精度较在通用设备上模锻时的要高。为实现上述方法,必须有下列设备:制造环形锻件用压力机、环形件轧机、热模锻机和切边机(后者在用模具的轴向辗扩机上最终成形时不需要)。复合方法时的生产率受环形件轧机的生产率限制,故为保持热模锻线上主热模锻机组的生产率,必须安装两台这样的轧机。    根据管法兰锻件的制造,在对比环形锻件的各种制造方法时必须指出,热模锻与预辗扩复合的方法目前主要用于汽车工业制造小型横截面的环形锻件。在生产型面尺寸落差很大的法兰时,这种方法实际上不采用。这可解释为,一方面因为重调具有不同特征的多台设备组成的生产线时劳动量较大,仅对大批量生产少品种的锻件才有效,而法兰的特点是同型锻件具有很多品种,其每种规格尺寸有若干方案,它们的锻件尺寸和毛坯尺寸都不相同。另一方面,在最终成形开始前锻件冷却较显著(约200℃),因此在制造法兰锻件时要求补充加热,以稳定预辗扩后锻件的温度,目的是保证法兰的非加工表面所需的精度。    同样必须指出,为辗扩尺寸差很大的环形锻件,必须采用径向尺寸差较大的工作轧辊,以使其能形成锻件的相应横截面型面。这时,在辗扩过程中发现锻件型面各段上的圆周速度不同(轧辊的径向尺寸愈大,则圆周速度愈大),并发现被辗扩的材料相对成型工具产生不可避免的滑动,这是工具磨损的主要原因。用目前已有的手段(选择工具材料、采用润滑和冷却)来补偿磨损,效果不大。因此,外径达600mm左右、重量达80kg的型面尺寸差较大的环形锻件,宜用热模锻法制造。因此有理由认为:对管法兰锻件而言,现代热模锻设备的工艺性是限制热模锻法应用范围的主要因素。    生产重型机械压力机的沃罗涅日股份公司的实践表明,为热模锻法兰,最好采用曲柄式热模锻压力机。近几年来,该公司生产了11台这种压力机(其中4台公称力40MN,2台63MN,1台80MN和2台125MN),已在西班牙、朝鲜和美国3个知名的法兰制造工厂投入使用。同时在其中1台公称力125MN的压力机上,已于1988年掌握了457.2mm法兰锻件(外径为650mm)的模锻。这在世界实践中是第一次为此目的而采用这么大的曲柄式热模锻压力机。这些数据表明,在法兰生产中模锻锤已让位给曲柄式热模锻压力机。它是最有前景的热模锻设备。    当锻件重量较大(这是法兰件的特点)时,曲柄式热模锻压力机的高生产率首先要求其在制造过程中必须实现运送和操纵锻件的自动化,至少是机械化。因此,模锻法兰用的曲柄式热模锻压力机必须和相应装置(包括制造锻件的整个过程——从加热的毛坯运送到压力机上,直至取下成品锻件)视为热模锻装置的统一体进行综合研究。从这观点出发,现在生产的用于热模锻管法兰的重型机械压力的装置,可分为两个不同的组成部分:变形设备和工艺过程自动化的手段。    较小尺寸的法兰锻件(包括200 mm的),一般是大批量制造的。这时生产经济性的主要准则是生产率,其首先决定采用的是工艺过程高度自动化的设备,即自动化热模锻综合体。这些综合体的特点是用一台带有抓斗式的输送机按工具的所有工位运送被模锻工件到同一台曲柄式热模锻压力机上,实现热模锻的所有工序(镦粗、最终成形、冲孔和切边)。(来源:机经网)

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