پرس های فورج داغ: اطلاعات عملکرد و راهنمای انتخاب

تعیین نیروی مطبوعاتی و ظرفیت کاری مورد نیاز

انتخاب پرس آهنگری گرم با محاسبه نیروی لازم بر اساس سطح پیش بینی شده قطعه و تنش جریان مواد در دمای آهنگری شروع می شود. برای فولاد کربنی در دمای 1100-1200 درجه سانتی گراد، فشار ویژه مورد نیاز بین 60 تا 85 نیوتن بر میلی متر مربع است. در حالی که فولادهای آلیاژی و سوپرآلیاژهای مبتنی بر نیکل به 95 تا 140 نیوتن بر میلی متر مربع نیاز دارند. ناحیه پیش بینی شده قطعه (از جمله زمین فلاش) را در تنش جریان ضرب کنید، سپس یک حاشیه ایمنی 20% برای بارگذاری غیرمنتظره یا سایش قالب غیرمنتظره اضافه کنید.

مثال: جعل بند فرمان کامیون

یک بند انگشت فرمان با مساحت پیش بینی شده 28500 میلی متر مربع ساخته شده از فولاد 42CrMo4 در دمای 1150 درجه سانتی گراد به تنش جریان تقریباً 95 نیوتن بر میلی متر مربع نیاز دارد. نیروی پایه = 28500 × 95 = 2707500 نیوتن ≈ 2.71 MN. با احتساب حاشیه 20 درصد، حداقل نیروی پرس 3.25 MN است. با این حال، عمل صنعت برای این اندازه جزء استفاده می کند پرس 8 تا 12 MN برای رسیدن به پر کردن قالب مناسب و کاهش علائم چکش . تناژ بالاتر همچنین با کاهش تنش های اوج روی سطوح ابزار، عمر قالب را افزایش می دهد.

انرژی در هر ضربه: معیار عملی

پرس های آهنگری گرم مکانیکی بر اساس ظرفیت انرژی (کیلوژول) آنها رتبه بندی می شوند. برای تشکیل فلاش قابل اعتماد، پرس باید تحویل دهد حداقل 200 کیلوژول در هر 1000 کیلوگرم خروجی آهنگری در ساعت . یک پرس مکانیکی 10 MN معمولاً 350-500 کیلوژول انرژی چرخ طیار را ذخیره می کند که برای قطعات تا 8 کیلوگرم در فولاد کافی است.

پرس های آهنگری گرم مکانیکی در مقابل هیدرولیک: معیارهای مقایسه ای

هر فناوری بسته به حجم تولید، پیچیدگی قطعات و تلورانس های مورد نیاز، مزایای مشخصی را ارائه می دهد. جدول زیر داده های عملکرد خطوط تولید واقعی در آهنگری خودرو و هوافضا را خلاصه می کند.

پرس های هیدرولیک در مواقعی که حفره های عمیق، دنده های نازک یا تحمل های باریک مورد نیاز است عالی می شوند. ، در حالی که پرس های مکانیکی توان عملیاتی بالاتری را برای قطعات ساده و متقارن فراهم می کنند. برای آهنگری گرم آلومینیوم (375 تا 450 درجه سانتیگراد)، یک پرس هیدرولیک با کنترل دقیق سرعت باعث کاهش ضربان و افزایش عمر قالب تا 120 درصد در مقایسه با نمونه های مکانیکی می شود.

بهینه سازی Die Life و مدیریت حرارتی

سایش قالب مستقیماً هزینه آهنگری را کنترل می کند. کارکردن پرس آهنگری داغ بدون دمای قالب کنترل شده عمر ابزار را به طور تصاعدی کاهش می دهد. پیش گرمایش تا 200 تا 300 درجه سانتیگراد قبل از اولین ضربه، شوک حرارتی را به حداقل می رساند و از ریز ترک خوردن جلوگیری می کند. در طول تولید، کانال های خنک کننده حلقه بسته که دمای سطح قالب را در 15± درجه سانتیگراد از نقطه تنظیم حفظ می کنند، عمر مفید را 80 تا 150 درصد افزایش می دهند.

• تاثیر روانکاری: روان کننده های گرافیت مبتنی بر آب (غلظت 5 تا 8 درصد) اصطکاک را تا 25 درصد کاهش می دهند و نرخ سایش قالب را به 0.002 میلی متر در هر 1000 ضربه کاهش می دهند.
• داده های چرخه حرارتی: به ازای هر 50 درجه سانتیگراد افزایش دمای سطح قالب بالای 450 درجه سانتیگراد، عمر قالب 40 درصد کاهش می‌یابد که علت آن تلطیف فولاد ابزار داغ است (به عنوان مثال، H13، 1.2344).
• دستورالعمل عملی: یک سیستم اسپری خودکار را اجرا کنید که 0.2-0.3 میلی لیتر روان کننده در هر سانتی متر مربع از حفره قالب در هر ضربه، هماهنگ با باز شدن پرس اعمال می کند.

استفاده از قالب های نیترید شده (سختی سطح 60-65 HRC) بر روی یک پرس آهنگری داغ 16 MN که توپی‌های چرخ فولادی را تولید می‌کرد، منجر به 22000 ضربه قبل از سایش قابل مشاهده شد - تقریباً دو برابر عمر قالب‌های سخت‌شده. افزایش هزینه اولیه 18 درصدی ظرف سه ماه پس از عملیات دو شیفتی جبران شد.

معیارهای بهره وری انرژی و مزایای سروو هیدرولیک

انرژی 15 تا 25 درصد از هزینه های عملیاتی متغیر پرس های آهنگری گرم را تشکیل می دهد. پرس های هیدرولیک مستقیم با محرک های پمپ با سرعت متغیر و مدارهای احیا کننده بالاترین راندمان را به دست می آورند. در تیرهای محور کامیون آهنگری پرس 20 MN، تغییر از یک پمپ جابجایی ثابت به یک سیستم سرو هیدرولیک مصرف انرژی را از 1.2 کیلووات ساعت در هر قطعه به 0.71 کیلووات ساعت در هر قطعه کاهش داد. - کاهش 41 درصدی صرفه جویی سالانه در 200000 قطعه به 98000 کیلووات ساعت رسید.

معیارهای مقایسه ای انرژی

بر اساس مطالعه 12 خط آهنگری، مقادیر انرژی ویژه زیر (کیلووات ساعت به ازای هر تن خروجی آهنگری) برای پرس های آهنگری گرم مدرن واقعی است:

1. هیدرولیک (معمولی، کنترل دریچه گاز): 620 – 780 کیلووات ساعت در تن
2. هیدرولیک (حسگر بار، جبران فشار): 490 – 610 کیلووات ساعت در تن
3. هیدرولیک (بازیابی انرژی پمپ سروو): 380 – 500 کیلووات ساعت در تن
4. مکانیکی (پیچ اصطکاکی / غیر عادی): 520 – 680 کیلووات ساعت در تن

علاوه بر این، پرس های سروو هیدرولیک انرژی بیکاری را تا 70 درصد کاهش می دهد. زیرا موتور فقط در زمان شکل دهی کار می کند. برای یک عملیات دو شیفت با 40٪ زمان بیکاری، این به تنهایی باعث صرفه جویی سالانه معادل 15٪ از کل هزینه برق می شود.

تأثیر بازه نگهداری بر هزینه کل

نگهداری پیشگیرانه مستقیماً بر زمان کارکرد مطبوعات تأثیر می گذارد. داده‌های 50 تاسیسات نشان می‌دهد که پرس‌های آهنگری داغ با پیروی از یک برنامه تعمیر و نگهداری مبتنی بر آنالیز روغن به دست می‌آیند 98.3% متوسط زمان کار ، در مقایسه با 91.7٪ برای تغییر مبتنی بر زمان. اقدامات کلیدی: فیلترهای هیدرولیک را هر 1500 ساعت کارکرد تعویض کنید، ویسکوزیته روغن را ماهانه آزمایش کنید و هر 4000 ساعت یک بار پیش بارگیری میله اتصال را بررسی کنید.

چک لیست انتخاب عملی برای پرس های آهنگری داغ

قبل از مشخص کردن پرس، این هفت پارامتر را برای تطبیق تجهیزات با واقعیت تولید جمع آوری کنید:

• حداکثر مساحت پیش بینی شده قطعه شامل فلاش (cm² یا in²).
• تنش جریان مواد در دمای واقعی آهنگری (MPa یا psi).
• طول ضربه مورد نیاز برای بیرون انداختن قطعه از قالب پایینی.
• حداکثر بار خارج از مرکز مجاز (معمولاً 10-25٪ از اسمی برای هیدرولیک، 5-10٪ برای مکانیکی).
• حجم مورد انتظار سالانه: کمتر از 50000 قطعه اغلب به نفع هیدرولیک برای انعطاف پذیری ابزار است. بالای 200000 قطعه به نفع خطوط مکانیکی با سرعت بالا است.
• منبع برق موجود: پرس های سروو هیدرولیک به درایوهای هارمونیک کم نیاز دارند، در حالی که پرس های مکانیکی به جریان هجومی بالایی نیاز دارند.
• ادغام با گرمایش خودکار بیلت (القایی 50-500 کیلوهرتز) و جابجایی ربات.

یک پرس فورج گرم که به خوبی مشخص شده است، هزینه کل ساخت هر قطعه را 18 تا 27 درصد کاهش می دهد. در مقایسه با یک ماشین کم اندازه یا ناهماهنگ، عمدتاً از طریق ضایعات کمتر، کاهش تغییرات قالب و بهبود بازده انرژی.