淺談我國鍛造液壓機的發(fā)展過程和發(fā)展趨勢

鄭慶明

摘要：本文全面分析了鍛造液壓機的特征，探討了其整個發(fā)展和演變的過程，闡述了當前技術發(fā)展的現(xiàn)狀，探討了鍛造液壓機在我國未來的發(fā)展趨勢，需要正視鍛造液壓機發(fā)展所面臨的機遇與挑戰(zhàn)。

關鍵詞：鍛造液壓機；發(fā)展過程；發(fā)展趨勢

前言：

對于鍛造液壓機而言，發(fā)展于20世紀50年代，是鍛壓設備的一種，主要借助液體壓力實現(xiàn)對能量的傳達，整個操作過程都是由液壓實現(xiàn)控制，隸屬于鍛造設備。這種設備與機械壓力相比，在壓力和速度方面能夠進行無極調(diào)整，應用的范圍更加廣闊，能夠實現(xiàn)任意位置輸出的功能，實現(xiàn)對功率的全部輸出，將壓力控制在所需的范圍之內(nèi)，整個結構在布局方面彰顯靈活性，各個操作部位所執(zhí)行的動作都能夠在便利的條件下實現(xiàn)密切配合，達到設計標準和操作需求。與此同時，液壓元件自身通用性較強，選擇的條件是標準化，在設計和生產(chǎn)制造方面彰顯便捷性和簡單性。這種設備自動化程度加高，能夠實現(xiàn)多次數(shù)和周期的鍛造，在規(guī)格是尺寸上進行精確的控制，在鐵路、鋼鐵、航空等行業(yè)中應用廣泛，尤其是在有色和黑色金屬的自由鍛造方面應用范圍更加突出，同時，對于溫蒂要求較窄的高合金材料的鍛造也適用。在當前的鍛造設備發(fā)展中，自由鍛造被認定是未來的發(fā)展趨勢和方向，使得世界各個工業(yè)大國都下大力度進行研發(fā)，尤其是隨著液壓技術和微電子技術的不同進步，這種發(fā)展趨勢更加明顯和突出。對于鍛造液壓機而言，其在生產(chǎn)效率方面的優(yōu)勢十分突出，能夠較好地實現(xiàn)節(jié)能效果，鍛造能力較強，能夠完成高品質的鍛件，與常規(guī)的鍛錘和鍛造水壓相比較，生產(chǎn)能力更強，為鍛件產(chǎn)品的質量提供了保障。這在一定程度上減少了對操作人員的需求，振動幅度不大，噪聲不明顯，自動化程度較高，對鍛造現(xiàn)場的環(huán)境、勞動力強度等都進行了改善，是比較有發(fā)展、理想的鍛造設備，是新一代的鍛造設備類型。

1 對鍛造液壓機的概述

1.1 液壓鍛造機的主要構成

對于鍛造液壓機而言，主要包含幾個部分，首先是本體部分，其在整個機器構造中數(shù)據(jù)壓制鍛件的主要構成，是重視的執(zhí)行機構，其次，是液壓系統(tǒng)，應用在驅動主機之中。再次，是設備的電氣系統(tǒng)，承擔的是工藝控制系統(tǒng)的作用。

1.1 液壓鍛造機的應用范圍

對于鍛造液壓機的工藝而言，其在應用范圍上比較廣闊，適合于多種鍛造方式的自由鍛造工序，如沖孔、彎曲、剁切等，同時，胎膜鍛造也可以使用。這種設備具有較高的機械化程度，運行的速度較快，同時，能夠實現(xiàn)對壓下量尺寸的有效控制，尤其是針對鍛造溫度要求較窄的高合金鋼的鋼釘開坯，在機械、船舶等行業(yè)應用較多。這種機組集合了諸多領域的技術，如液壓、微電子、通訊、傳感測試以及信息處理等技術，同時月排水、土建等領域也關系密切，是復雜的系統(tǒng)工程。

2 對鍛造液壓機發(fā)展現(xiàn)狀的全面介紹

2.1 液壓鍛造機的優(yōu)勢

對于鍛造液壓機，其主要的功能是實現(xiàn)對傳統(tǒng)鍛造設備不足的克服，如能耗高、排放高、泄漏嚴重、污染和噪音污染大，同時，不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生較大的振動，滿足了當下社會所追求的環(huán)保理念，能夠實現(xiàn)能耗的有效降低，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標，同時，能夠滿足一些特殊材料在鍛造溫度上的特殊要求，在一定程度上提升鍛造產(chǎn)品的品質，精度上得到保障，其是在水壓機的原理基礎上發(fā)展起來的。在國外，鍛造液壓機興起1950年，在1960年廣泛應用在工業(yè)領域。這種鍛造設備在德國發(fā)展的最好，技術最為先進，代表了高水平的鍛造液壓機組的發(fā)展方向。

2.2 對鍛造液壓機結構類型的介紹

對于液壓鍛造機，其在結構上主要分為雙柱下拉式和雙柱上推式，驅動系統(tǒng)實現(xiàn)了由液壓泵直接傳動對水泵蓄勢站的替代，從而，使得介質由水更換為液壓軸。對于液壓的控制模式，主要包含閥控和泵控兩種方式。在閥控中，采取定量泵完成液壓的作用，借助開關閥實現(xiàn)對系統(tǒng)流量和壓力的控制，這種方式具有較強的可靠性，成本投入不高，但是，需要進行復雜的系統(tǒng)調(diào)整，元件參數(shù)的變化影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不利于電測電控的進行。對于參數(shù)的設置和調(diào)整，其效果主要與操作者的經(jīng)驗和水平關系密切，

2.3 對我國鍛造液壓機發(fā)展歷程的介紹

在我國，鍛造液壓機研發(fā)工作原因1965年，立足發(fā)展和應用的實際，對其運行原理、結構類型、元器件等進行基礎性的應用研究，尤其是發(fā)展和應用了100噸和200噸的試驗樣機，階段性成本比較突出。在1975年，行業(yè)研究機構研發(fā)了2000噸的鍛造液壓機，但是，在運行機理上仍缺乏成熟性，也受制于當時元器件的限制，沒有在根本上解決機器沖壓過程中產(chǎn)生的噪音和振動問題，很難正常應用在生產(chǎn)領域，也就是說，沒有取得根本性的成功。在后來，這種鍛造液壓機的研究處于停滯不前的狀態(tài)，使得這一領域的研究沒有取得任何進展，制約了這一研究方向的進步，也正是因為這種原因，對于這種鍛造液壓機設備的使用，大量從國外進行引進。尤其是現(xiàn)場掌控能力，面對較快的響應，液壓沖擊和振動很難避免，也就是說，結構上次不足和限制直接影響快鍛的次數(shù)和周期。在德國，擁有最高水平的閥控模式的鍛造液壓機。在泵控方式中，系統(tǒng)流量和壓力的調(diào)整主要受制于變量泵，能夠與光滑的正弦曲線靠攏，系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性提升，同時，鍛造周期也大幅提升，在結構上突出靈活性與簡單性，布局緊湊，但是，需要價格較高的系統(tǒng)泵和法閥元件，需要油液具有較高標準的清潔度，也就說，使用條件更為嚴格。在我國，對于鍛造液壓機的引進，主要是以閥控系統(tǒng)為主要模式。隨著改革開放的推進，經(jīng)濟發(fā)展迅速，從國外引進設備的數(shù)量和領域不斷擴大，大部分鍛造液壓機都是在這一階段引入國內(nèi)的，其中，主要領域是大型鍛造廠，是主要的需求行業(yè)，絕大部分都因引自德國，主要設備類型是中小型鍛造液壓機，處于1000噸至3200噸之間。在這個階段，有些重型企業(yè)也進行了小型鍛造液壓設備的研發(fā)，但是，成功率不高。例如，在蘭石重工，對了實現(xiàn)對原有蒸汽錘的改造，在當時提出了設備更新?lián)Q代和改造的計劃，，研發(fā)800噸的鍛造液壓機，以期實現(xiàn)對5噸蒸汽錘的替代，因此，在全國進行調(diào)研，進行可行性分析，形成報告，被定位當時重要的科研項目。在經(jīng)過5年的研究之后，在蘭石投入使用，結構類型為下拉式，但是，由于受到當時技術、制造以及相關配套元器件的限制，故障頻出，故障率較高，很難滿足正常的生產(chǎn)需要。鑒于這種情況，諸多企業(yè)加強聯(lián)合，如沈陽重型、天津天段等企業(yè)，分析國內(nèi)發(fā)展和需求的實際，立足自身的科技實現(xiàn)，與高校進行合作，積極總結先期的經(jīng)驗和不足，針對國外引進的鍛造液壓機進行研究，尤其是重視對元器件類型、設備運行機理以及電控系統(tǒng)的研究，進行多次實驗和完善，生產(chǎn)出來800噸的鍛造液壓機，由此，國內(nèi)掌握了生產(chǎn)鍛造液壓機的核心技術，也形成了一大批這一領域的人才，能夠進行合理的設計、正確的操作以及全面的維護，為鍛造液壓機的產(chǎn)品更新奠定了基礎。隨著小型鍛造液壓機的不斷成熟和應用，國內(nèi)開始進行大型鍛造液壓機的研發(fā)，主要是1600噸和2000噸，在2003年之后，投入市場，使得整個鍛造液壓機的發(fā)展更上新的階段。經(jīng)過20幾年的發(fā)展，鍛造液壓機在主機結構上實現(xiàn)了整體鑄造機架和預緊力焊接機架，在主缸密封技術方面已經(jīng)達到世界先進水平。在液壓系統(tǒng)上，應用了大通徑的精密型插裝閥，實現(xiàn)與快速滑閥的組合，與電氣系統(tǒng)進行配合，實現(xiàn)對系統(tǒng)流量和壓力的有效調(diào)節(jié)，發(fā)揮了傳統(tǒng)閥控和泵控的集中優(yōu)勢，對缺陷和不足進行了規(guī)避，實現(xiàn)了較為理想的控制目標。對于整個控制系統(tǒng)，注重軟硬件方面的發(fā)展和完善，達到國外先進技術標準。將計算機及編程分級控制應用其中，有利于進行功能的增加和拓展，使得鍛造領域的控制技術實現(xiàn)了廣闊的發(fā)展。

3 對鍛造液壓機發(fā)展方向和前景的分析

3.1 對鍛造液壓機發(fā)展背景的分析

在當前，我國鍛造設備的發(fā)展主要受到環(huán)境保護以及節(jié)能減排的影響，同時，也包含原有發(fā)展中面臨的噪音大、振動范圍廣、空間狹小以及鍛透性的缺陷，由此，大中型鍛造液壓機逐漸實現(xiàn)了對傳統(tǒng)鍛造設備的替代，這就使得鍛造液壓機的發(fā)展?jié)摿Ω泳薮?，市場廣闊。隨著行業(yè)競爭的加劇，各個領域都關注裝備水平的提升，將其作為提高行業(yè)競爭實力的主要因素，注重向規(guī)模要效益，以期自身在行業(yè)競爭中立足，保持領先地位，因此，在注重人才培養(yǎng)和科技引進方面，更加注重裝備水平的提升。另外，立足國內(nèi)鍛造行業(yè)發(fā)展實際，鍛造廠數(shù)量較大，規(guī)模各異，自由鍛造設備占據(jù)的比重不大，仍以鍛造錘為主要設備類型。傳統(tǒng)的鍛錘強度較大，鍛件的附加值不高，設備亟待更新和改造，這幾使得鍛造液壓機進入了高速發(fā)展的階段和時期，尤其是中小噸位鍛造液壓機的需求，在市場上呈現(xiàn)供不應求的局面，因此，鍛造液壓機的發(fā)展市場良好。為了滿足市場不斷增加的要求，吸引重視研發(fā)高自動化程度的大型鍛造液壓機，提高技術先進水平、保證結構合理、提高實用工效，同時，要重視提高系統(tǒng)運行的可靠性，保證運行的穩(wěn)定性，便于進行操作，使得操作人員和機器設備處于安全的狀態(tài)，對環(huán)境影響不大，能夠實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的，發(fā)揮其自身的先進優(yōu)勢，實現(xiàn)機電液一體化，在大型和超大型自由鍛造設備領域滿足市場行情。在這一市場背景下，安陽鍛壓工業(yè)有效公司研發(fā)了4000噸的數(shù)控鍛造液壓機，

3.2 對安陽Y13-4000T大型數(shù)控鍛造液壓機的介紹

3.2.1 對安陽數(shù)控鍛造液壓機性能以及影響的分析。安陽這一項目的研發(fā)主要是關注了國際先進鍛造液壓機水平較高的優(yōu)勢，結合實地考察和研究，全面進行了國內(nèi)外鍛造液壓機的發(fā)展情況，對相關技術進行消化和吸收，結合應用實際，對液壓、電控等配套系統(tǒng)進行了全面、綜合與詳細的調(diào)研，也就是說，在這一研究項目中，機器主體、液壓、控制以及相關設施都達到了國內(nèi)先進的技術水準，是機電液一體化的代表。結合了多學科理論，如機械、電子、自控、傳感、信息處理等技術，以用戶需求為出發(fā)點，正確國家相關政策的援助，開發(fā)了集機電液一體化的新型數(shù)控鍛造液壓機，其優(yōu)點表現(xiàn)在：在數(shù)控制基礎下，液壓系統(tǒng)呈現(xiàn)多位性，實現(xiàn)多級液壓卸荷方式。其次，在回程裝置上，采取了液壓彈方式。再次，結合數(shù)控和計算機控制技術，整個工藝流程彰顯自動化，各個部門控制的精度增強。第四，換模功能采取了氣動控制的方式，應用了橫向砧子庫的裝置。第五，在設備上增加了諸多緩沖裝置，目的是降低液壓沖擊力，減小振動，將液壓機的應用范圍實現(xiàn)了擴展。對于當前的鍛件產(chǎn)量，大幅增加，尤其是隨著汽車、核電等領域的高速發(fā)展，大量大型鍛件需要被制作，因此，具有高性能的大型和超大型鍛造液壓機需要增大，因此，對于國內(nèi)的專業(yè)鍛造設備企業(yè)，需要結合市場需求的增大，重視進行產(chǎn)品結構的調(diào)整，大力發(fā)展大型數(shù)控鍛造液壓機，實現(xiàn)技術水平的提升，增強對精度的控制能力，提高鍛造速度，降低液壓沖擊，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時，注重實現(xiàn)鍛造方式的改革，由自動鍛造向程序鍛造轉變，結合不同材料類型，進行不同參數(shù)的專業(yè)設計，形成專用數(shù)據(jù)庫，結合上位生產(chǎn)管理、工藝自動編排以及機組控制系統(tǒng)的軟件，實現(xiàn)柔性加工系統(tǒng)的建立，也就是胡搜，高度融合電子技術、自動檢測技術以及專業(yè)數(shù)據(jù)庫技術，能夠針對不同類型的產(chǎn)品，應用不同的系統(tǒng)，同時，強化在一些小件、單件等產(chǎn)品的批量生產(chǎn)，也就是說，實現(xiàn)對鍛造柔性性加工單元的增加。鑒于鍛壓設備行業(yè)良好的發(fā)展前景，市場需求不斷增大，為整個鍛壓設備行業(yè)發(fā)展帶來巨大的發(fā)展空間和市場。鍛造液壓機在技術和經(jīng)濟方案都具有明顯的優(yōu)勢，備受行業(yè)關注，受到廣泛認可。隨著經(jīng)濟發(fā)展速度的加快，我國機械相關行業(yè)規(guī)模不斷擴大，因此，推動了高性能鍛造液壓機的發(fā)展，需要更加具有高速度、高精確度、高可靠性、節(jié)能性強的產(chǎn)品性能，其在市場中的占有率必將大幅提升，受到各個領域的重視。因此，對于數(shù)控控制的鍛造液壓機的制造成為行業(yè)發(fā)展的主要方向，對制造業(yè)的發(fā)展也發(fā)揮更大的推動作用。

3.2.2 對數(shù)控液壓機的介紹。首先，在數(shù)控鍛造液壓機中，采取了智能化的PLC操作控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)較高的數(shù)字控制精度。主要應用了真彩顯示觸摸屏的人機界面，引進了磁滯傳感器測量系統(tǒng)，能夠提供更加多樣的使用功能，方便進行數(shù)據(jù)的輸入和改變。其次，應用了液電最佳組合的快速卸荷技術，具備較多的PLC控制點，能夠實現(xiàn)對系統(tǒng)的快速穩(wěn)定，建設沖擊和振動，故障減少。這種裝置提高了鍛造的頻次，鍛造能力和安全生產(chǎn)能力增強，機械性能提高。再次，采用了液壓機快速升彈技術，回收時間縮短，鍛造頻次增加。這一裝置主要發(fā)揮了高壓系統(tǒng)中液體壓力能的存放和釋放的能力，加速回程時間。第四，對于換模功能的實現(xiàn)，主要采用的氣動控制，使得輔助時間被縮短，鍛造效率提升。這種自動換模功能的實現(xiàn)，能夠進行熱承載的更換作業(yè)，滿足大型設備在換砧方面的要求，鍛造效率被大幅提升。第五，實現(xiàn)了安全系數(shù)極高的零距離和零壓力，實現(xiàn)快速補排的功能，尤其是能夠實現(xiàn)在缸內(nèi)完成壓塊的建設，避免油液外泄。第六，對上退式結構進行了改進，尤其是面對高噸位的鍛造，抗偏載能力增強。

4 對鍛造液壓機發(fā)展過程中亟需解決的問題的闡述

4.1 重視基礎性研究和分析，不同提升產(chǎn)品的設計水準

隨著鍛造液壓機使用量的增大以及公稱載荷的提升，需要重視高材料性能的熱處理工藝問題的研究，重視相關液壓和電器元件質量的增強。針對鍛造液壓機組的關鍵性元件，要重視進行動態(tài)分析，不斷對其進行優(yōu)化設計，做好系統(tǒng)仿真模式的建立，做好建模的控制工作，形成科學的控制策略，立足多角度，進行深入研究，在工作中進行不斷探索和完善。

4.2 全面進行重要工藝的研究，加大科研力度

在具體設計研發(fā)中，要加強與用戶企業(yè)的溝通與合作，進行全面、深入的技術交流與溝通，重視對工藝的全面掌握，對液壓和控制系統(tǒng)進行不斷優(yōu)化，選用合理的配套元器件，進行運行機理的深入研究，加強技術進步，強化程序化鍛造過程的實現(xiàn)。

4.3 強化研發(fā)隊伍建設

在當前的設備市場，大型化設備需求呈現(xiàn)持續(xù)增長的趨勢，這就需要在技術上實現(xiàn)匹配，進行產(chǎn)品技術的不斷突破，在根本上，需要具備素質過硬、責任心較強的研發(fā)隊伍，立足市場需求，加快人才隊伍建設。

4.4 重視開展國際交流，提升設備整體技術水平

與發(fā)達國家相比，中國鍛造設備存在一定的不足，差距明顯，因此，立足產(chǎn)品的存在價值，分析差距產(chǎn)生的原因。要重視在技術和質量方面進行增強，提高設備技術水平和產(chǎn)品的質量，提高產(chǎn)品在市場上的競爭實力。同時，積極開展行業(yè)間國際交流與合作，促進共同發(fā)展的目標，防止出現(xiàn)不正當競爭的問題，這也是提升鍛造液壓機技術水平的根本途徑。

結束語：

綜上，隨著社會的不斷發(fā)展和進步，數(shù)控節(jié)能型的鍛壓設備成為發(fā)展方向，要重視信息技術的發(fā)展，提高設備節(jié)能效果，這也是大型鍛造設備發(fā)展的趨勢。對于鍛造液壓機而言，在經(jīng)過長期發(fā)展之后，自動化和智能化程度增強。在未來，要重視對市場進行全面分析，強化技術研發(fā)，注重關鍵性技術的提高，不斷攻克技術難點，應用新技術和新工藝，促進鍛造設備的科學進步，推動鍛造液壓設備更加具備智能化和自動化。

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