锻造装备与工艺简析

周颜忠

（中车兰州机车有限公司，甘肃兰州 730050）

0 引言

国外的锻造设备界限非常清晰，不同模型之间都有详细的划分标志，设备类型不容易混淆，划分也较为详细，例如，热锻型设备，冷锻型设备以及温锻型设备，等等，这些是从温度角度进行区分。还有一些精锻型设备，从吨位或规格区分，用户可以根据自身锻造工艺需求，选择不同锻造设备。制造商要根据用户的锻造需求生产锻造设备，及时快速提供特定的工艺锻造设备。减少了资源和资金浪费，用户也能节省资金，提升整体效益。

国内锻造设备建造商发展较慢，而且受到计划经济影响，设备开发能力以及科技研发速度都跟不上目前迅速增长的用户需求，不能灵活根据用户需求，量身定做专用设备。因此，很多制造商开发一些万能通用型设备，用户也习惯选用标准的大众化设备，但是这些设备不能完全适合自身工艺需求。通用型设备需要兼顾工艺特点，针对特定工艺，很难发挥全部优势，还会造成一定资源浪费。

1 高能螺旋压力机

（1）目前高能螺旋压力机主要依靠两种传统形式，一种是依靠转子与机器螺杆连为一体，通过电机直接传动，这种机器使用普遍。例如，汉新威奇6307 高能螺旋压力机等，设备传动环节少，旋转速度较低，需要采用一些扭矩很大的专用电机。如果螺旋杆导套损坏，也会影响电机运行。另一种是电机利用齿轮与皮带的咬合，然后再用皮带带动从动飞轮螺杆的电机转动，这种机械转动形式较好，占据空间较小，便于电机故障处理。只需要拆卸皮带即可进行改变，自动化程度高，不会影响电机性能。

自动生产线工作过程中，受到其他生产线系统的控制，也可以通过毛坯加热，然后系统自动分拣后将材料送入熔炉。经过加热，气缸将材料推入滑道材料取料点，机器手臂取料后放入压力仓进行锻造。锻造后进行自动润滑和冷却工作，周而复始循环运行，最后可以自动完成后续大部分工序。

（2）自动喷墨装置。一些自动喷墨装置需要使用电动螺旋压力机，电动螺旋压力机工作时温度非常高，如果散热不均，有可能损坏机械，因此自动润滑冷却装置是必要设备。可以极大减轻工人的劳动强度，确保工人安全（在传统锻造工艺中工人容易受伤），并且节约资金，机械工作时精度也比工人工作要高，保证操作均匀一致。到一定高度以上，压力机滑块锻造车间会将工件进行回程递送。

（3）电动螺旋压力机对于精密锻造工艺要求非常高，这类精密锻造工艺非常考验一个国家的工业水平。大部分设备都使用热精锻然后加冷精整的复合工艺，及时在高热情况下进行锻造，然后冷却降温后进行整形。一般工艺路线为下料配料自动分拣排序等工序，抵抗力低，塑造性能较好。对于一些复杂容易成型的工件，可以保证工件质量，并且在精锻造工艺中保证效率。必要时还会采用一些少氧化以及无氧化的工艺条件，使用室内工艺条件可以减少工件停留时间，防止工件在空气中暴露时间过长，工件受到氧化。

2 数控模锻电液锻造生产线

此类生产线使用既有打击的方式，并且在打击过程中全程实现计算机控制，通过传感器精确控制机械手臂的打击能量、打击次数以及打击频率等参数。这类设备还能储存、分析工作参数，及时发现故障进行报警等。在工作过程中如果出现故障，无法运行时，可以自动进行诊断。电液锤能量利用率非常高，相比于传统工具，可以节约能耗，降低成本，并且精度高，操作安全可靠，锻造工件质量非常稳定。与热模段压力机相比，这类工具使用便捷灵活，成本低，减少了许多不必要的人工成本，特别适合批量生产锻造工件。而且锻造工件精度很高，高精度的锻造模具可以保证工件质量，但由于打击能量比较大，锻造工件打击需要控制工件的厚度，因此需要通过计算工件厚度来设置锻造机打击能量，保证锻造工件尺寸的一致。

3 楔横扎精密轧制

楔横轧设备是将材料进行高温加热后送入不断旋转的楔形凹起模器，材料在模具的限制以及运动的带领下，做出与模具反向的旋转运动。同时由于旋转过程中产生了离心现象，材料会发生镜像和轴向变形，形成阶梯状的零件。这类机器可以锻造精度很高的毛坯，具有节省能源和材料、成本低、提高生产速度等优点。工作时全程由计算机进行控制，替代传统空气锤制造毛坯工件，属于新工艺与设备，在工作过程中连续回转形成工件。

目前许多用户都是使用楔横轧机进行工件生产。自动材料装填装置以及材料回收装置等可以达到半自动工作模式。材料工作温度受到系统的严格控制，在计算机控制下既可以保证温度稳定，也可以保证工件尺寸与形状达到恒定。工件进入生产线后，带有接近开关的检测传感器进行检测并发出电讯号，由气缸将材料推入毛坯炉中进行工作压制成型后，配料落入运输机中输送到下一工程[2]。

4 典型锻造工艺装备探究

发动机轴件、复杂齿轮等变形程度较大的精密锻件成型设备。室内大型工业零件成型精度要求非常高，所需变形能量也大，采用传统空气锤进行模具锻造，精度差，零件合格率低，人工工作误差大，产生噪声与环境污染。使用热膜锻造压力机，可以直接解决精度问题，非常适合大批量生产这类大型锻造零件，但是投资巨大，如果没有大量订单进行后期成本回本，也不经济。同时压力机的压力不能进行随意挑选，要事先进行设定，也不能进行延伸处理。对于材料要求也高，材料需要进行相应耐热，不允许产生氧化皮等。设备操作和模具不能超负荷使用，因为有可能中断生产等，可能损坏模具，造成曲轴变化。工具停留时间长，造成模具使用寿命短，而且传统的压入方式也会产生误差。

因此现在许多对于精度要求高的企业，包括军工生产企业使用离合螺旋压力机锻造这类工件。螺旋式螺旋压力机是大型锻造精密模锻设备的发展方向，吸收了许多模锻设备的优点。

离合式螺旋压力机打击能力较于传统的螺旋压力机更高，惯量全程由计算机进行控制。滑块经过一段驱动行程后达到最大速度，提供很高的能量值。热模段曲柄压力机与摩擦压力机损失许多能量，增加能耗输出，离合式螺旋压力机可以输出更多的有效能量，在同等能量的投入下，输出能量为传统压力机的两倍，因此也作为高能压力机。离合式螺旋压力机可以在很多不同位置上都能输出最大能量。设计模具时可以根据需求进行自由定制，很大程度上不会受到模具高度以及宽度的限制。

5 结束语

我国锻造厂家多且设备数量巨大，每年的锻造工件需求量也很大，但总体上技术水平不高。许多老式锻造设备是中小锻造企业的主要设备。精密锻造工件的需求量逐年稳步上升，落后的设备制约我国工业水平的发展以及工程效率。目前非常需要新设备更新换代，包括一些精密锻造工件的企业。随着市场经济不断发展，迫切需要制造新型节能高质量的锻造设备。