鍛造生產(chǎn)潤(rùn)滑改善方案
2024-01-25
對(duì)于任何企業(yè)來說，生產(chǎn)成本都是至關(guān)重要的的因素。而改善潤(rùn)滑條件是一種經(jīng)濟(jì)且見效快的手段。今天小編給大家分享在鍛造生產(chǎn)中如何改善潤(rùn)滑條件!
整個(gè)鍛造生產(chǎn)中，鍛造潤(rùn)滑劑成本僅2%左右，但是對(duì)整個(gè)鍛造起著決定性作用。適量適宜的潤(rùn)滑劑，可提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)模具壽命、節(jié)約能源，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。
鍛造模具潤(rùn)滑劑的種類
水基石墨潤(rùn)滑劑
水基石墨潤(rùn)滑劑是目前世界上應(yīng)用較為廣泛的鍛造潤(rùn)滑劑。水基石墨潤(rùn)滑劑由粘合劑、潤(rùn)濕劑、粘附劑、摩擦調(diào)整劑、表面活性劑組成。
水基石墨潤(rùn)滑劑的石墨有天然石墨、非晶質(zhì)石墨、合成石墨、膠狀體石墨等。天然石墨好、合成石墨次之，非晶質(zhì)石墨常被用于加工低成本的潤(rùn)滑劑，膠狀體石墨廣泛使用于有自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)的鍛造車間，并且近期成本不斷降低，為眾多鍛造企業(yè)提供了更多有吸引力的選擇。
水基合成潤(rùn)滑劑
水基合成潤(rùn)滑劑使用非石墨產(chǎn)品替代了石墨產(chǎn)品，是對(duì)操作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求較高的鍛造企業(yè)的推薦產(chǎn)品。
水基合成潤(rùn)滑劑又分為含油和水及僅含油兩類。含油的溶液/各種化合物均勻分布在水中；而含水和油的則是乳化油、蠟水。
油基潤(rùn)滑劑
油基潤(rùn)滑產(chǎn)品在某些特定領(lǐng)域也有一定的使用需求，如復(fù)雜的鋼質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門、航空有色金屬及汽車輪轂等鍛件。
隨著油基產(chǎn)品的不斷發(fā)展，新型油基鍛造潤(rùn)滑劑技術(shù)大量使用了過去不曾使用的添加劑?，F(xiàn)如今對(duì)先進(jìn)材料添加抗磨損添加劑、摩擦修復(fù)劑、研磨石墨以及含有高分子聚合物的添加劑等，大大提升了油基鍛造潤(rùn)滑劑產(chǎn)品的性能。這種潤(rùn)滑劑可以在工藝過程中使用更少的潤(rùn)滑劑達(dá)到相同的效果。并且使鍛造現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境與安全問題也得到大幅度改善。
整個(gè)鍛造生產(chǎn)的成本中，模具費(fèi)用是鍛件成本的主要組成部分，一般占生產(chǎn)成本10%～25%，因此提高模具壽命可減少鍛件生產(chǎn)成本中的模具成本。生產(chǎn)過程中，噴淋潤(rùn)滑環(huán)節(jié)是延長(zhǎng)鍛造模具壽命的重要組成部分。鍛造生產(chǎn)中，鍛造潤(rùn)滑劑成本僅占2%左右，但是對(duì)鍛造模具壽命起著決定性作用。近年來，原來手工的潤(rùn)滑冷卻方式已經(jīng)越來越不被大家所接受，從質(zhì)量穩(wěn)定及成本角度考慮，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化鍛造無疑是今后大家選擇的方向，鍛造自動(dòng)潤(rùn)滑裝置的應(yīng)用是其中必不可少的因素。
自動(dòng)潤(rùn)滑裝置方式
鍛造生產(chǎn)線目前采用的自動(dòng)潤(rùn)滑裝置主要有以下幾種：一類是安裝在機(jī)床外部，利用滑塊抬起的空間深入模具型腔對(duì)模具進(jìn)行潤(rùn)滑的自動(dòng)潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)；另一種是安裝在熱模鍛壓力機(jī)的步進(jìn)梁上的自動(dòng)潤(rùn)滑裝置。
采用步進(jìn)梁自動(dòng)化鍛造生產(chǎn)的熱模鍛生產(chǎn)線，該噴淋系統(tǒng)將噴淋頭、噴淋液管、氣管軟管都安裝在步進(jìn)梁上方，整線集成由PLC連線控制，步進(jìn)梁傳輸過程中對(duì)鍛造完畢的上下鍛造模具進(jìn)行噴淋潤(rùn)滑。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)可以對(duì)模具進(jìn)行充分潤(rùn)滑，即使?jié)M工位生產(chǎn)也可以避免潤(rùn)滑過程中潤(rùn)滑液噴在鍛件上面，但由于受往復(fù)運(yùn)動(dòng)和高溫烘烤，易出現(xiàn)管線故障。這種噴淋潤(rùn)滑方式僅限于采用步進(jìn)梁自動(dòng)化的簡(jiǎn)單中小型鍛件自動(dòng)化鍛造模具的噴淋潤(rùn)滑（圖1）。
圖1 安裝在機(jī)床外部的自動(dòng)潤(rùn)滑裝置
熱模鍛自動(dòng)生產(chǎn)線另一種噴淋潤(rùn)滑方式是安裝在設(shè)備上，采用擺臂式自動(dòng)噴淋潤(rùn)滑系統(tǒng)。擺動(dòng)潤(rùn)滑裝置由一個(gè)潤(rùn)滑噴灑單元和配液?jiǎn)卧M成，使用高壓軟管和鋼管將該單元和送料單元以及一個(gè)或者多個(gè)噴嘴裝置相連接。在壓力機(jī)的主控臺(tái)處對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，由SPS控制的閥系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)非常精確的冷卻水量和潤(rùn)滑材料混合物劑量的分配。通過擺動(dòng)潤(rùn)滑裝置將空氣、水和脫模劑送入到模腔內(nèi)。該脫模劑自動(dòng)噴涂機(jī)是齒輪鍛造業(yè)內(nèi)能夠良好配合鍛壓機(jī)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)代替人工操作的設(shè)備。該設(shè)備主要由機(jī)座、儲(chǔ)液箱、攪拌系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、噴液系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)等構(gòu)成，采用日本三菱PLC控制，且配備觸摸屏，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。通過合適的氣液配比，將水基脫模劑均勻地噴涂在鍛壓機(jī)上下模具表面，并立即吹干，使模具表面形成耐高溫、耐氧化薄膜。同時(shí)，給模具降溫，使之鍛打時(shí)不粘模，鍛件規(guī)整，延長(zhǎng)模具使用壽命。
圖2 安裝在設(shè)備上的自動(dòng)潤(rùn)滑裝置
這種潤(rùn)滑裝置噴水用于冷卻模具溫度，確保模具處在一個(gè)合適的溫度，空氣用于吹干模具上殘余的水和氧化皮，潤(rùn)滑材料用于對(duì)模具進(jìn)行潤(rùn)滑。整個(gè)潤(rùn)滑裝置通過機(jī)器凸輪角度進(jìn)行控制，通過主機(jī)屏?界面對(duì)各?工位模具潤(rùn)滑用參數(shù)進(jìn)行輸入。
在生產(chǎn)過程中，步進(jìn)梁上卡爪后面的卡爪座內(nèi)安裝有感應(yīng)開關(guān)，用來檢測(cè)每個(gè)工位是否有工件，并根據(jù)PLC程序設(shè)置水、脫模劑、壓縮空氣在工件來、走、或者來和走都噴灑。
對(duì)封閉空間足夠大的壓機(jī)鍛模潤(rùn)滑，鍛造自動(dòng)化生產(chǎn)線的噴淋潤(rùn)滑方式可以采用鍛造毛坯轉(zhuǎn)運(yùn)夾具與噴淋頭安裝在同一機(jī)械手（或機(jī)器人）自動(dòng)化設(shè)備上的方式，鍛?毛坯工序間自動(dòng)化夾持轉(zhuǎn)運(yùn)操作時(shí)，順帶完成模具的噴淋潤(rùn)滑。鍛件在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，由于機(jī)械手需要繼續(xù)完成噴淋任務(wù)，上模噴淋液濺落到鍛件上容易造成鍛件上表面較大溫降，在終鍛前易造成鍛件芯表溫差大，氧化皮厚，易形成鍛造缺陷。同時(shí)鍛件在機(jī)器人夾持過程中等待完成氧化皮吹掃、噴淋潤(rùn)滑冷卻，機(jī)器人夾具受熱時(shí)間較長(zhǎng)，連續(xù)生產(chǎn)時(shí)因受熱時(shí)間過長(zhǎng)其強(qiáng)度快速下降，影響后續(xù)精確定位操作（圖3）。
圖3 噴淋頭與轉(zhuǎn)運(yùn)夾具安裝在同一機(jī)械手上
熱模鍛自動(dòng)化生產(chǎn)線模具潤(rùn)滑劑
石墨乳在鍛造自動(dòng)生產(chǎn)線作為潤(rùn)滑劑廣泛使用，但其也存在著各種缺陷：
殘?jiān)樦斄蠗U間隙下漏至模具和墊板之間，使下頂料孔堵塞，造成頂料桿無法落回或頂出距離發(fā)生變化，影響卡爪對(duì)工件定位抓取。
模具模腔表面石墨乳殘?jiān)不掣皆谀＞咝颓浑y以清理，降低了潤(rùn)滑效果，影響鍛件的金屬流動(dòng)成形和模具壽命。
干燥后石墨粉四處漂浮擴(kuò)散，容易至電器元件電路短路。
加劇相對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)械部件間磨損。故目前安全環(huán)保的綠色鍛造潤(rùn)滑劑逐漸替代石墨乳，使用環(huán)保安全的新材料水基無毒高溫脫模潤(rùn)滑劑和噴淋工藝是未來鍛造工藝發(fā)展的趨勢(shì)。有機(jī)水基潤(rùn)滑劑必定會(huì)提高鍛造自動(dòng)生產(chǎn)線效率，改善鍛造生產(chǎn)環(huán)境，增加鍛造模具壽命，使鍛造企業(yè)獲得產(chǎn)品成本差別化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
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