現代鍛錘技術的發展與創新（一）
2015-06-30
概述
通過論述運用現代化電液錘技術發展起來的不同原理和結構形式的鍛錘，體現電液錘技術的創新性，展現電液錘技術在未來的發展方向。
傳統的蒸-空兩用鍛錘是上世紀中前期鍛造行業的主導產品。隨著現代液壓技術和電控技術的高速發展，電液錘逐漸發展起來，尤其在上世紀八十年代得到突飛猛進的發展。其中液氣式電液錘通過不斷創新，技術日趨成熟。該項技術由于既適合自由鍛，又適合模鍛，因此該項技術推廣很快，也得到了廣大用戶認可，目前國內生產的電液錘的95％以上都是液氣式電液錘。按照技術成熟程度的高低依次排列出不同結構原理的電液錘：
1)液氣式電液錘；2)全液壓電液錘：3)程控全液壓模鍛錘、4)手動全液壓模鍛錘。
一、液氣式電液錘
1、原理
液氣式電液錘的基本原理是：工作缸上腔是封閉的高壓氮氣，下腔是液壓油，中間靠錘桿活塞隔開，系統對下腔單獨控制，下腔進油，錘頭提升，高壓氮氣受到壓縮，儲存能量，下腔排油，高壓氮氣驅動活塞帶動錘頭打擊，簡稱“氣壓驅動，液壓蓄能”。
電液動力頭，它的主體是一個箱體，作為工作時短期容油的油箱(不工作時，油箱內的油液經回油管進入置于地面的液壓站的油箱內)，有八條螺栓通過緩沖墊、預壓彈簧固定在原汽缸的位置，該油箱又稱連缸梁，在其中間裝有主缸，主缸頂部裝有緩沖缸，內有緩沖活塞，活塞上部充有一定壓力的氮氣，其壓力與蓄能器上部的氣壓相同。
主缸下部有兩個孔分別與快速放液閥和保險閥連通。液壓站來油通過管路進入箱體右上側安裝的主操縱閥和蓄能器中，蓄能器下部的油腔直接和主操縱閥相通，上部通過管路接氣瓶組。主缸內裝有錘桿活塞，活塞將下部的油液和上部的氮氣分開，活塞上部充有一定壓力的氮氣，并與副氣罐連通。錘桿下部和錘頭剛性連接，靠楔鐵壓緊，操作部分基本不變。液壓系統采用泵——蓄能器——卸荷閥組成的組合傳動恒壓液源，既保證了系統的穩定性和可靠性又大大降低了裝機容量。電液錘的基本動作是提錘和打擊兩種。
提錘時，只需操縱主閥使油泵蓄能器內的高壓油和主缸活塞下腔相通即可。錘桿活塞在高壓油的作用下，迅速完成錘頭的回程。
打擊時，操縱主閥使活塞下腔和油箱相通，快放閥打開，活塞下部的油通過大孔徑通道流回液壓站油箱，同時活塞上部在氣體壓力和錘頭系統重力作用下，使錘頭加速向下運動，直到形成打擊為止。
能量大小的獲得，可用手柄控制打擊行程實現，操縱部分可完成提錘、打擊、回程、慢升、慢降和急停收錘、懸錘等多種動作。
2、結構和組成
⑴.機身部分包括：左右機身、左右導軌、底座(自由鍛)等；⑵.砧座部分包括：砧座、砧墊、下砧塊(自由鍛)及相關零件等；⑶.動力頭部分包括：連缸梁、錘頭、錘桿、氣缸、緩沖缸、連接板、上砧塊(自由鍛)等；⑷.液壓站部分包括：油箱、電機——油泵組、電控卸荷閥、閥座、電控溫度表、換熱電機泵組、換熱器、濾油器等；⑸.專用閥、安全閥部分包括：主控操縱閥、快速放液閥、保險閥、霍爾開關等；⑹.管路、潤滑部分包括：管路支架、油氣管、潤滑泵等；⑺.操縱部分：由操作手柄組合件組成；⑻.氣瓶組部分：氮氣瓶、氣瓶架和匯氣筒、高壓球閥等；⑼.電控部分包括：主電機、冷卻電機、電控箱、按鈕站等；⑽.水冷卻部分包括：冷卻水塔、水池、水泵、電機、水管、閥門(以上用戶自備)；⑾.基礎部分包括：地腳螺栓組件等。
3、技術創新
安陽鍛壓機械工業有限公司在推進實施電液錘產業化過程中，憑借自身的技術力量，緊密聯系用戶工藝和要求，勇于攻關，解決了一系列技術難題。對電液錘進行了多項創新設計，創造出具有“安鍛特色”的電液錘產品，介紹如下：⑴.設計了“X”形導軌結構：
國內蒸—空鍛錘的梳形導軌存在力臂短、過定位、無溫度補償功能的缺點。為了不使錘頭因升溫膨脹使導軌間隙減小而導致卡死，只好加大導軌的冷態間隙。打擊時錘桿受附加彎矩，易斷裂，用于多模腔鍛造時導軌磨損嚴重。
為了克服這個弱點，我們對電液錘主機進行了創新設計，采用“X”形導軌結構。由于X型導軌有較長的力臂，錘頭的熱膨脹方向與導軌面方向基本一致，熱膨脹時對導軌間隙影響不大，導軌間隙可以調得很小(0.2mm左右)，這樣就使得鍛造過程中的偏擊力，全部由錘頭導軌來承擔，使得錘桿壽命大大提高。
⑵.延長密封壽命，避免油氣互竄：
a.液氣錘工作缸上腔是高壓氮氣，下腔是高壓油，因此早期的電液錘很容易發生b.采用耐磨、耐高溫的導向環和具有較強補償能力的Ky圈。c.根據封油和封氣介質的不同，選用邵氏硬度不同的Ky圈。d.加強動力頭的定位。
⑶.解決非正常壽命錘桿斷裂問題：
a.改進錘桿和錘頭聯接方式，依據摩擦學原理，設計出了3套件(壓件、錐套、錘桿)漲緊結構，使得錘桿由原來的“雙錐結構”改為“單錐結構”，大大避免了應力集中的產生，從而達到了既聯接可靠又拆卸方便。錘桿壽命成倍提高。b.錘桿表面進行了滾壓處理，提高了表面硬化層，從而提高錘桿的使用壽命。
⑷.解決了閥的靈活性問題；
早期的電液錘操作靈活性差及慢降動作不好一直是用戶頭疼的一個問題，過去曾經流傳過“自由鍛電液錘并不自由”，針對這一問題，我們采取以下措施：
a.改進二級閥的設計，加大節流孔的面積，從而提高慢降過程中的流量和流速。b.縮短主閥與二級閥的距離，實現“零距離”連接，從而縮短了二級閥的反應速度，消除了容積效應的影響。
⑸.粗錘桿理論用于動力頭改造；
電液錘柔性細錘桿理論是很著名的，它是德國Lasco公司發明的，電液錘柔性細錘桿理論，徹底改變了原蒸—空鍛錘的“導軌—錘頭—錘桿”系統的剛性條件，使鍛造過程中的偏擊力，大部分由錘頭導軌來承擔，這對于自由鍛錘來說，由于其鍛造工藝特點，偏擊力不大，這時柔性細錘桿正好發揮其獨特的優越性。
但對于多模腔鍛造的模鍛錘實施“換頭”改造，“柔性細錘桿理論”顯然是不適用的。由于多模腔鍛造的偏擊力很大，再加上終鍛時冷擊現象嚴重，所以，導致導軌早期損壞嚴重，甚至出現“卡錘”現象。因此，我們在進行“換頭”改造時，對于多模腔鍛造且偏載力大的模鍛錘，仍然沿用蒸—空鍛錘的“剛性粗錘桿理論”，取得滿意效果。
通過論述運用現代化電液錘技術發展起來的不同原理和結構形式的鍛錘，體現電液錘技術的創新性，展現電液錘技術在未來的發展方向。
傳統的蒸-空兩用鍛錘是上世紀中前期鍛造行業的主導產品。隨著現代液壓技術和電控技術的高速發展，電液錘逐漸發展起來，尤其在上世紀八十年代得到突飛猛進的發展。其中液氣式電液錘通過不斷創新，技術日趨成熟。該項技術由于既適合自由鍛，又適合模鍛，因此該項技術推廣很快，也得到了廣大用戶認可，目前國內生產的電液錘的95％以上都是液氣式電液錘。按照技術成熟程度的高低依次排列出不同結構原理的電液錘：
1)液氣式電液錘；2)全液壓電液錘：3)程控全液壓模鍛錘、4)手動全液壓模鍛錘。
一、液氣式電液錘
1、原理
液氣式電液錘的基本原理是：工作缸上腔是封閉的高壓氮氣，下腔是液壓油，中間靠錘桿活塞隔開，系統對下腔單獨控制，下腔進油，錘頭提升，高壓氮氣受到壓縮，儲存能量，下腔排油，高壓氮氣驅動活塞帶動錘頭打擊，簡稱“氣壓驅動，液壓蓄能”。
電液動力頭，它的主體是一個箱體，作為工作時短期容油的油箱(不工作時，油箱內的油液經回油管進入置于地面的液壓站的油箱內)，有八條螺栓通過緩沖墊、預壓彈簧固定在原汽缸的位置，該油箱又稱連缸梁，在其中間裝有主缸，主缸頂部裝有緩沖缸，內有緩沖活塞，活塞上部充有一定壓力的氮氣，其壓力與蓄能器上部的氣壓相同。
主缸下部有兩個孔分別與快速放液閥和保險閥連通。液壓站來油通過管路進入箱體右上側安裝的主操縱閥和蓄能器中，蓄能器下部的油腔直接和主操縱閥相通，上部通過管路接氣瓶組。主缸內裝有錘桿活塞，活塞將下部的油液和上部的氮氣分開，活塞上部充有一定壓力的氮氣，并與副氣罐連通。錘桿下部和錘頭剛性連接，靠楔鐵壓緊，操作部分基本不變。液壓系統采用泵——蓄能器——卸荷閥組成的組合傳動恒壓液源，既保證了系統的穩定性和可靠性又大大降低了裝機容量。電液錘的基本動作是提錘和打擊兩種。
提錘時，只需操縱主閥使油泵蓄能器內的高壓油和主缸活塞下腔相通即可。錘桿活塞在高壓油的作用下，迅速完成錘頭的回程。
打擊時，操縱主閥使活塞下腔和油箱相通，快放閥打開，活塞下部的油通過大孔徑通道流回液壓站油箱，同時活塞上部在氣體壓力和錘頭系統重力作用下，使錘頭加速向下運動，直到形成打擊為止。
能量大小的獲得，可用手柄控制打擊行程實現，操縱部分可完成提錘、打擊、回程、慢升、慢降和急停收錘、懸錘等多種動作。
2、結構和組成
⑴.機身部分包括：左右機身、左右導軌、底座(自由鍛)等；⑵.砧座部分包括：砧座、砧墊、下砧塊(自由鍛)及相關零件等；⑶.動力頭部分包括：連缸梁、錘頭、錘桿、氣缸、緩沖缸、連接板、上砧塊(自由鍛)等；⑷.液壓站部分包括：油箱、電機——油泵組、電控卸荷閥、閥座、電控溫度表、換熱電機泵組、換熱器、濾油器等；⑸.專用閥、安全閥部分包括：主控操縱閥、快速放液閥、保險閥、霍爾開關等；⑹.管路、潤滑部分包括：管路支架、油氣管、潤滑泵等；⑺.操縱部分：由操作手柄組合件組成；⑻.氣瓶組部分：氮氣瓶、氣瓶架和匯氣筒、高壓球閥等；⑼.電控部分包括：主電機、冷卻電機、電控箱、按鈕站等；⑽.水冷卻部分包括：冷卻水塔、水池、水泵、電機、水管、閥門(以上用戶自備)；⑾.基礎部分包括：地腳螺栓組件等。
3、技術創新
安陽鍛壓機械工業有限公司在推進實施電液錘產業化過程中，憑借自身的技術力量，緊密聯系用戶工藝和要求，勇于攻關，解決了一系列技術難題。對電液錘進行了多項創新設計，創造出具有“安鍛特色”的電液錘產品，介紹如下：⑴.設計了“X”形導軌結構：
國內蒸—空鍛錘的梳形導軌存在力臂短、過定位、無溫度補償功能的缺點。為了不使錘頭因升溫膨脹使導軌間隙減小而導致卡死，只好加大導軌的冷態間隙。打擊時錘桿受附加彎矩，易斷裂，用于多模腔鍛造時導軌磨損嚴重。
為了克服這個弱點，我們對電液錘主機進行了創新設計，采用“X”形導軌結構。由于X型導軌有較長的力臂，錘頭的熱膨脹方向與導軌面方向基本一致，熱膨脹時對導軌間隙影響不大，導軌間隙可以調得很小(0.2mm左右)，這樣就使得鍛造過程中的偏擊力，全部由錘頭導軌來承擔，使得錘桿壽命大大提高。
⑵.延長密封壽命，避免油氣互竄：
a.液氣錘工作缸上腔是高壓氮氣，下腔是高壓油，因此早期的電液錘很容易發生b.采用耐磨、耐高溫的導向環和具有較強補償能力的Ky圈。c.根據封油和封氣介質的不同，選用邵氏硬度不同的Ky圈。d.加強動力頭的定位。
⑶.解決非正常壽命錘桿斷裂問題：
a.改進錘桿和錘頭聯接方式，依據摩擦學原理，設計出了3套件(壓件、錐套、錘桿)漲緊結構，使得錘桿由原來的“雙錐結構”改為“單錐結構”，大大避免了應力集中的產生，從而達到了既聯接可靠又拆卸方便。錘桿壽命成倍提高。b.錘桿表面進行了滾壓處理，提高了表面硬化層，從而提高錘桿的使用壽命。
⑷.解決了閥的靈活性問題；
早期的電液錘操作靈活性差及慢降動作不好一直是用戶頭疼的一個問題，過去曾經流傳過“自由鍛電液錘并不自由”，針對這一問題，我們采取以下措施：
a.改進二級閥的設計，加大節流孔的面積，從而提高慢降過程中的流量和流速。b.縮短主閥與二級閥的距離，實現“零距離”連接，從而縮短了二級閥的反應速度，消除了容積效應的影響。
⑸.粗錘桿理論用于動力頭改造；
電液錘柔性細錘桿理論是很著名的，它是德國Lasco公司發明的，電液錘柔性細錘桿理論，徹底改變了原蒸—空鍛錘的“導軌—錘頭—錘桿”系統的剛性條件，使鍛造過程中的偏擊力，大部分由錘頭導軌來承擔，這對于自由鍛錘來說，由于其鍛造工藝特點，偏擊力不大，這時柔性細錘桿正好發揮其獨特的優越性。
但對于多模腔鍛造的模鍛錘實施“換頭”改造，“柔性細錘桿理論”顯然是不適用的。由于多模腔鍛造的偏擊力很大，再加上終鍛時冷擊現象嚴重，所以，導致導軌早期損壞嚴重，甚至出現“卡錘”現象。因此，我們在進行“換頭”改造時，對于多模腔鍛造且偏載力大的模鍛錘，仍然沿用蒸—空鍛錘的“剛性粗錘桿理論”，取得滿意效果。