南通铭烽液压机械制造有限公司
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温锻造液压机的相关技术参数
发布时间: 2018-6-29 9:21:01
  超塑性是指金属在一定温度范围内和一定组织结构条件下,以一定低应变速率进行变形时可出现超常好的塑性指标,且流动应力极低的金属特性。
  等温锻造是在保持锻件的锻造温度基本不变的情况下进行锻造,一般是在十分慢的变形速度下进行,因此合适的等温锻造条件常可使金属在超塑性状态下变形。
  钛合金、高温合金采用等温锻造时,因锻造温度范围窄,变形抗力大,故常常必须将变形温度、变形速度和毛坯晶粒度调整到超塑性状态,从而使材料的流动应力大幅度降低,以实现用比常规锻造小得多的载荷来生产锻件。
  等温锻造时应保持模具的温度基本不变并等于锻件的温度,以消除锻件毛坯与模具之间的热传导损失。
  等温锻造(超塑性)具有以下显著的优点:
  1)显著提高金属材料的塑性。
  2)极大地降低了金属的变形抗力,只相当于普通模锻的几分之一到几十分之一。
  3)能使形状复杂、薄壁、高筋的锻件在一次模锻中锻成,而用普通模锻时,则需要多次模锻(多次加热),从而影响锻件表面质量,普通模锻时锻件表面缺陷的厚度为0.25mm左右,而等温模锻件则为0.05mm左右。
  4)金属充满型槽的性能良好,可以得到尺寸精密的锻件,减少切削加工量,节约金属。
  5)锻件晶粒组织细小均匀,因此产品整体上有均匀的力学性能。
  表1为钛合金涡轮盘锻件的两种模锻工艺的比较。
  表1两种模锻工艺的比较

工艺参数

单 位

普通模锻

等温模锻

毛坯加热温度


940

940

模具加热温度

480

940

变形速度

Mm/s

12.7-42.3

0.025

平均单位压强

MPa

500-58.3

11.7

模锻工步次数

4

1


用于等温锻造的模锻液压机应具有下述两个特点
  1)要能在整个等温锻造过程中(大约2-8min)保持模具温度等于锻件的锻造温度。
  2)要能控制比较合适的、很慢的变形速度,且在不同的变形阶段能有不同的最佳变形速度。例如在毛坯变形的初始阶段,可以采取较大的应变速率进行锻造,然后再以小的应变速率锻造,最后从毛坯的充填需要和材料的反弹角度考虑,进行一段时间保压。
  常用材料最佳超塑性应变速率范围为10-10’2S,对应于液压机活动横梁的速度是0.1-0.001mm/s。而一般液压机活动横梁的速度范围是5-150mm/s,显然不能适应超塑性和等温锻造工艺的要求。
  美国喀麦隆锻造公司曾将其在休斯敦工厂的一台80MN液压机改装成等温模锻液压机。日本住友公司已有HCF-1500型等温模锻液压机商品出售。俄罗斯的K20.601型超塑性模锻液压机已投入批量生产,用于模锻铝合金、镁合金、钛合金的封头、法兰、套管及十字管等,其技术参数如表2所示。
  我国天津市天锻压力机公司生产了20MN和80MN两种等温锻造液压机。其中THPl0--8000型号的80MN等温锻造液压机共有5个工作缸,中间缸作用力为60MN,四角各布置一个10MN的工作缸,当液体工作压力为25MPa时,总作用力为80MN,而工作压力为31.5MPa时,最大作用力为100MN。等温锻造时的工作行程速度为0.5-0.005mm/s,用比例伺服阀(力士乐产品)闭环控制,总的速度控制采取泵控加阀控,能够实现微米级别的速度控制。在超微速锻造时有等速、等应变和变应变三种控制速度模式。
  表2 K20.601等温锻造液压机主要技术参数

参数名称

单位

量值

THP10-2000B

THP10-8000

公称力(25MPa)


20

80

回程力

MN

3

5.6

耐压力(31.5t,lPa)

MN


100

工作油压

MPa

25

25

系统耐压力

MPa


31.5

压力分级

MN


40,60,80

最犬开口高度

mm

2500

2500

活动横梁行程

mm

100D

1600

  利用四角4个侧工作缸来调平纠偏,四角上各装有一套索尼的直线位移传感器,当位移传感器的读数比较有差异时,用侧工作缸各自的比例伺服阀来自动调整(共4套比例伺服阀),以保持活动横梁的水平,精度可达0.04-0.05mm/m。而当中主液压缸的速度则应略滞后于4个侧工作缸。此液压机已投产,用以锻造钛合金等锻件。
它们的主要技术参数如表3所示。
  表3 MFP10系列等温锻造液压机技术参数(铭烽液压机公司)

参数名称

单位

量值

工作缸作用力

MN

12.5

 下工作缸作用力


12.5

顶出器作角另

MN

4

净空高度

mm

3000

活动横梁行程

mm

1600

“顶出器行程

mm

2500*2000

移动工作台尺寸

mm

8-16


普通模锻

Mm/s

8-16

五作行程速度

超塑性模锻

Mm/s

0.2-2.0

空程速度

Mm/s

100

工作液体压力

MPa

32

外形平面尺寸

mm

15000x9000

高度

mm

1483

液压机重量

t

505


25MN等温锻造液压机的技术特点如下
  1)低速的实现及其控制:等温锻造要求活动横梁的工作速度为0.05-0.30mm/s,速度稳定性误差为±0.03mm/s。通过控制比例伺服阀开口的大小来改变输出流量,以实现低速。为保持比例伺服阀调定的输出流量的稳定,比例伺服阀接有压力补偿器,以保持比例伺服阀进出I=I之间有稳定的压差,一般压差p:3.5MPa。比例伺服阀采用德国BOSCH公司产品。在回程缸油路还设有一个比例减压溢流阀,以使回程缸能保持一个恒定的背压,从而保持低速的稳定性。
  2)偏载时活动横梁的调平控制:在25MN的负载下,速度为0.015-0.30mm/$时,要求负载偏心200mm时,活动横梁的倾斜不大于0.25mm/m;4个工作缸呈矩形分布,为控制动梁前后、左右4个方向的平行度,采用4个比例伺服阀分别控制4个工作缸的位移和速度,以实现4个缸的同步。即使各缸的负载不同,由于比例伺服阀装有压力补偿器,使比例伺服阀输入输出1=1保持一个恒定的压差,从而使比例伺服阀保持一个恒定的输出流量,不会随负载的变化而变化。在动梁的四角装有四套行程检测机构,分别检测动梁四角的位移,以一个角的行程检测机构检测到的位移为基准,其他三个行程检测机构检测到的位移分别与之比较,当出现偏差时,检测结果被反馈到工业控制机,工业控制机运算处理后,控制比例电磁铁,改变比例伺服阀的开口大小,改变其输出流量,使4个缸保持同步。
  3)动梁的位置精度与位置重复精度:25MN等温锻造液压机要求的位置精度误差为-1-0.1mm,位置重复精度误差为0.05mm。它们也是由比例伺服阀来控制实现。当动梁位移接近设定位移值时,使比例伺服阀的开口变小,输出流量变小,动梁速度减慢,接近设定位置,然后停止,从而准确定位。
  4)保压时压力的稳定:25MN等温锻造液压机要求的保压时压力稳定性误差为4-3%,在定压压制时,主缸压力达到设定压力开始保压,压力传感器检测主缸压力,当压力出现变化时,检测结果被送到工业控制机运算处理后,控制比例伺服阀开口大小,使主缸补压或卸压。
  5)温度控制系统:包括加热装置、水冷板、温控仪、水冷系统等。采用中频感应加热,分为上、下两部分,超塑性成形模具安装在加热装置内,分模面和加热装置上、下两部分结合面一致。加热装置上、下两部分均有测温口多处。
  水冷板分上、下水冷板,用以防止加热板的热量传到液压机的动梁和工作台上。水冷板通循环水。加热装置、模具和水冷板之间加水泥石棉板隔热。温控仪采用动圈式。
  6)电控系统:采用工业控制机和可编程序控制器(PLc)双机系统,PIE完成对外围常规器件的操作,工业控制机完成位置检测、控制运算和各比例系统的控制。
  25MN等温锻造液压机的主要技术参数如下:
  公称力    25MN
  回程力   2MN
  顶出力    2MN
  动梁行程   1500ram
  顶出缸行程 500mm
  打料行程 100mm
  开口高度 2500ram
  打料力 200kN
  动梁速度快下 100-200mm/s
  等温锻工作速度 0.05-0.30mm/s
  普通锻工作速度 0.3-5mm/s。
  慢速回程 1-5mm/s
  快速回程 90mm/s
  顶出缸顶出速度 90mm/s
  工作台有效尺寸左右 2500mm
  前后 1800ram
  移动工作台载重 30000kg
  液体王作压力 25MPa
  工件工作温度 小于1200℃.
  25MN等温锻造液压机在安装调试完毕后,进行了全面的参数、性能、控制精度、几何精度。装配加工质量、.安全性能等方面的检验,全部符合技术条件的要求,几何精度检验在连续运行考核后进行。各项精度的检测结果如表4所示。

检测项目

设计规定值

实测值

动粱下平面平面度

移动工作台上平面平面度

动梁行程轨迹对移动工作台上平面垂直

移动工作台重复定位精度

满负荷下底座中心总挠度(刚度)

动粱位置精度

动粱位釜重复精度

动梁速度误差(0.05.0.30rml/s)

保压时压力稳定性误差

动梁调平精度(25biN,速度0.05-0.30mm/s,负载偏心200mm)

0.25mm

0.25mm

0.2/500mm

0.05mm

0.51mm

±0.1mm

0.05mm

±0.03mm/s

±3%

0.25rm/m

0.15mm

0.20mm

0.17/500mm

0.015mm

0.40mm

±0.03mm

0.03mm

±0.02mm/s

±2.2%

0.14nm/m