2022精锻机行业研究报告 .doc
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1、精锻机行业研究报告 精锻机行业研究报告 一、锻造介绍1、锻造工艺介绍 锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法,锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷,优化微观组织结构,同时由于保存了完整的金属流线,锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件,除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外,多采用锻件。 按变形温度,锻造又可分为热锻(锻造温度高于坯料金属的再结晶温度)、温锻(锻造温度低于金属的再结晶温度)和冷锻(常温)。钢的开始再结晶温度约为
2、727,但普遍采用800作为划分线,高于800的是热锻;在300800之间称为温锻或半热锻。 根据坯料的移动方式,锻造可分为自由锻、镦粗、挤压、模锻、闭式模锻、闭式镦锻。 (1)自由锻。利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁(砧块)间产生变形以获得所需锻件,主要有手工锻造和机械锻造两种。 (2)模锻。模锻又分为开式模锻和闭式模锻.金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件,又可分为冷镦、辊锻、径向锻造和挤压等等。(3)闭式模锻和闭式镦锻由于没有飞边,材料的利用率就高。用一道工序或几道工序就可能完成复杂锻件的精加工。由于没有飞边,锻件的受力面积就减少,所需要的荷载也减少。但是,应注意不能使
3、坯料完全受到限制,为此要严格控制坯料的体积,控制锻模的相对位置和对锻件进行测量,努力减少锻模的磨损。 2、径向锻造 径向锻造是对轴向旋转送进的棒料或管料施加径向脉冲打击力,锻成沿轴向具有不同横截面制件的工艺方法。 径向锻造方法专门加工实心或空心长轴类零件。锻造时,分布在棒料圆周方 1 向的锤头(28个)对工件快速和同步锻打。如工件为圆截面,则一面低速旋转,一面轴向进给移动;如工件为非圆截面,则只轴向进给而不旋转径向锻造的特点是不需要专用模具,能按预定程序锻出精密的轴类零件。径向锻造每次压缩量小,每分钟锻打次数高,一般为2401800次分,能提高金属的塑性。这种方法可用于热锻或冷锻。 锻件的精度
4、。热锻的外径0.5毫米,内径0.1毫米;冷锻的外径0.1毫米,内径0.01毫米。 径向锻造所用设备分精锻机和轮转锻机两类。用精锻机锻造时,工件一面轴向送进一面旋转,锤头径向锻打。这类机器多用程序控制、数字控制或微处理控制系统自动操作,生产效率高,用以建立热锻火车轴等自动生产线和冷锻枪管来复线等。精锻机有立式和卧式之分。还有一种设备锻造时,工件只送进,不旋转,多用于钢厂,将钢锭直接锻成方钢、扁钢等。轮转锻机有2或4个锤头,锤头一面围绕工件转动,一面对准工件径向锻打,工件只轴向送进。轮转锻机结构简单,价格低,但自动化程度低,噪音大。 3、锻造设备 锻造设备是指在锻造加工中用于成形和分离的机械设备。
5、锻造设备包括成形用的锻锤、机械压力机、液压机、螺旋压力机和平锻机,以及锻造操作机、开卷机、矫正机、剪切机、等辅助设备。 锻造设备主要用于金属成形,所以又称为金属成形机床。锻造设备是通过对金属施加压力使之成形的,力大是其基本特点,故多为重型设备,设备上多设有安全防护装置,以保障设备和人身安全。 人们为了制造工具,最初是用人力、畜力转动轮子来举起重锤锻打工件的,这是最古老的锻造机械。14世纪出现了水力落锤。1516世纪航海业蓬勃发展,为了锻造铁锚等,出现了水力驱动的杠杆锤。18世纪出现了蒸汽机和火车,因而需要更大的锻件。 1842年,英国工程师内史密斯创制第一台蒸汽锤,开始了蒸汽动力锻造机械的时代
6、。1795年,英国的布拉默发明水压机,但直到19世纪中叶,由于大锻件的需要才应用于锻造。 2 随着电动机的发明,十九世纪末出现了以电为动力的机械压力机和空气锤,并获得迅速发展。第二次世界大战以来,七十五万千牛的模锻水压机、1500kw的对击锤、六万千牛的板料冲压压力机、十六万千牛的热模锻压力机等重型锻压机械,和一些自动冷镦机相继问世,形成了门类齐全的锻造机械体系。 二十世纪60年代以后,锻造机械改变了从19世纪开始的,向重型和大型方向发展的趋势,转而向高速、高效、自动、精密、专用、多品种生产等方向发展。于是出现了每分种行程2000次的高速压力机、六万千牛的三坐标多工位压力机、25000kn的精
7、密冲裁压力机、能冷镦直径为48毫米钢材的多工位自动冷镦机和多种自动机,自动生产线等。各种机械控制的、数字控制的和计算机控制的自动锻造机械以及与之配套的dyh系列锻造操作机、机械手和工业机器人也相继研制成功。现代化的锻压机械可生产精确制品,有良好的劳动条件,环境污染很小。 二、各类锻造设备特点介绍1、电液锤 传统蒸汽锤、空气锤能源消耗大,据统计能源利用率不到2%。为解决蒸汽锤、空气锤存在的问题,国外锻锤设计制造商加快了电液锤的研制步代,取得显著成效。德国lasco公司是世界著名的锻锤制造商。从电液锤发展历史来看,液压锤经历了从放油打击单动落锤(kh型,称为第1代产品)到放油打击双动落锤(khk型
8、,称为第2代产品)再到现在的全液压双动落锤(kgh,称为第3代产品)。全液压双动落锤的打击能量是通过控制油量多少来实现的,打击阀的关闭时间可不受锤头位置的限制,操作十分灵活可靠,彻底根除了放油打击电液锤的许多弊病。因此,近年来这种电液锤得到较快的发展。该公司的电液锤已经实现了程序化控制,即打击能量和打击次数都可实现程序控制。锤的传动效率高达65%,为蒸汽锤和空气锻锤的30倍。此外,德国beche公司还研制了全液压锤。近10年来,我国在电液锤研制方面也取得很大发展,主要表现在传统蒸汽锤、空气锤换头改造上,即采用电液传动装置了代原有锻锤的气缸及动力站,保留原有机架、砧座。安阳锻压机械公司利用这种技
9、术为数十家企业改造1-3t传统蒸汽锤和空气锤10余台,取得了较好效果,能源利用率由2%提高到20%-60%。除换头外, 3 电液锤整机的研制仍处于发展阶段,居于德国lasco公司第2代产品发展水平上,属于液气锤。全液压锤研究和制造正在起步。 2、液压机 液压机的结构特真使其易于获得较大的工作压力、行程和空间;工作压力和工作速度可根据需要进行调整,且平稳,无冲击。其不足之处是生产效率比较低,活动横梁下死点不易控制准确。由于液压机具有变形速度低的特点,有利于合金的塑性变形。因此,比较适用于高合金铸锭锻造。国外制造液压机技术比较成熟。俄罗斯重型锻压设备制造公司是生产锻压设备的主导公司,可生产800t
10、,125t,2000t,3150t,6300t液压机,其载重量为5-30t,负载力矩为118-785kn,是轨道式锻造操作机。俄罗斯依若尔重机厂能制造12500t的液压机。俄罗斯上萨尔达冶金生产联合公司是世界上最大的钦生产商,拥有世界上最大的75000t液压机。2002年,在75000t和30000t液压机上安装了自动控制系统,可生产重达3.2t的锻件。美国能生产液压机的最大吨位为12000t,日本生产的最大吨位为10000t,我国液压机设计制造技术与国际水平相当,第一重型机械集团、第二重型机械集团公司均可制造12000t液压机。我国拥有10000t级大型液压机数量己跃居世界第3位。为了提高液
11、压机的使用效率,国外液压制造商把目光放在锻造液压机的技术改造上,主要对液压系统和控制系统的改造。在这方面德国sps公司、德马克公司积累了不少成功经验,液压系统采用现代的先导阀,手工操纵改用计算机控制,改造后液压机具有与快锻机相同的控制精度和性能。 3、快锻液压机 目前,在一些发达国家,尤其是德国,快锻液压机的设计制造技术已经相当成熟。它们用油作介质,泵直接驱动,大多采用下拉式主机结构,液压泵站一般设置在主机附近的地下室内。某些公司设计制造的快锻液压机具有一系列先进性,主要表现在:液压系统采用具有快速反应的电磁阀作先导阀,其切换频率高达250次/min,故该阀动态响应快、动作灵敏、启闭迅速,能满
12、足压机快速性要求;主缸和排液设有另外的通道,使充液阀成了只有充液功能的单向阀,减少了液压冲击;快锻液压机采用微机控制,压机与操作机之间联动自如,当锻件的锻造工艺确定后,即可通过计算机控制实现程序化锻造,我国快锻液压机的主要生 4 产厂家有西安重型机械研究所和兰石新技术开发实业公司。 在20世纪80年代中期,由西安重型机械研究所和北京重型机械厂研制成国内第1台800t快锻液压机组,在兰石公司投人运行。兰石公司对该机组的液压系统、主机、微机控制系统进行全面评估,发现了快速电磁阀电路板设计、高速轻型泵的泵头阀、主机圆形立柱与调整导套间隙不易调均,运动不够平衡等技术问题,在总结经验的基础上,提出了一系
13、列改进措施,取得了成效。 目前,兰石公司已能生产800t和1600t快锻液压机,制造水平有了很大提高,但其液压系统的主要部件如泵、先导阀等还需国外配套。我国快锻液压机的总体水平与德国制造技术相比还有较大的差距。随着现代工业的快速发展,人们对自由锻件的尺寸精度和生产效率提出了越来越高的要求,因而对液压机的锻造速度和压下精度的要求也随之提高,为了适应这种要求,快锻液压机应运而生。 国外生产快锻液压机的厂家主要有德国曼内斯曼一德马克公司、潘因克(pahnke)公司和日本的三菱长崎机工株式会社。 4、精锻机 精锻机(径向精密锻造机)开发于20世纪40年代,其中卧式精锻机用得较多,分为机械驱动和液压驱动
14、2种形式。径向锻造具有脉冲锻打和多向锻打的特点,而且脉冲锻打频率高(一般为180-1800zk/min),速度快,每次变形量很小。采用多锻模(最多可达8个),沿径向从多个方向锻打,使金属变形处于三向压应力状态,有利于提高金属的塑性。此外,径向锻造机自动化程度高,生产的锻件精度高,表面粗糙度小。 但也有不足之处,因为锻造时,工件表面变形大于中心部位变形,如果锻比控制不当会出现心部锻不透的现象。另外,由于打击频率高,产生变形热,使锻件局部温度上升,导致钢的显微组织不均匀,影响性能。 奥地利gfm是世界知名的径向锻机生产公司,可生产3种类型的精锻机:机械传动的sx型;液压传动的px型;(连续式sd型
15、。 吨位从802500t,最大吨位的sx-85径向锻机,锤头最大锻打力为29420kn,打击次数125次/min。此外,德国eumuco公司也能生产精锻机,以液压传动为 5 主,如smx-18型,最大打击力2697kn,打击次数180320zk/min。 从20世纪80年代中期至今我国已从奥地利引进了sx-25, sx-32,sx-40,sx-55,sx-65型7台精锻机,吨位分别为400t,500t,800t,1000t和1400t,主要用于锻制特种钢、工具钢和锻件,使用效果比较理想。 我国精锻机的研制进程十分缓慢,至今为止只仿制了2台中型精锻机。一台是由大连钢厂牵头制造的一台340t精锻机
16、,另一台是由大连精工锻压高新技术公司提供技术,中国一重制造的400t精锻机,投产后已使用5年,年加工量达2000t。 国外电液锤制造技术发展迅速。目前,我国仅限于蒸汽锤和空气锤的换头改造技术,整机研制处于发展阶段。我国液压机设计制造技术比较成熟,制造水平与国外相当。我国生产的快锻机的最大吨位为1600t,关键部件尚需进口,实现国产化还有一段路要走,要制造3000t以上的快锻机必须使设计和制造水平上一个新台阶。至于精锻机,设计制造工作进展十分缓慢,仍处于起步阶段,与国外相比有很大差距,应加强投人,迎头赶上。 三、精锻机介绍 1946年,奥地利b.kralowetz博士提出了多锤头对称挤压锻造原理
17、,同年以24锤头卧式精密旋转式径向锻造机(简称“精锻机”)为主导产品的gfm公司宣告成立,至今该公司生产的精锻机遍布世界150多家企业,美、日、德、英和前苏联等工业大国,精锻机的拥有量均在60台以上,吨位从150kn到30000kn,加工尺寸范围20850mm。 精锻机生产以钢锭(坯)为初级原料,经过热(冷)锻造加工成方、扁、圆、空心轴和阶梯轴等各种截面形状的棒(管)材,尤其适用于高速工具钢、模具钢、轴承钢和不锈钢等高合金难变形的特殊钢锻造。 与其他的锻造设备相比,精锻机的优势体现在:(1)结构合理,传动方式优越,产品质量高 精锻机为电机-连杆-偏心轴传动,四锤头以1432000min-1的高
18、频同步锻打,并进行表面压应力锻造,故可避免产生裂纹,改善材料金相组织,确保锻件表面光洁,提高产品质量,锻材尺寸公差小于1%1.5%。 (2)生产工艺先进,成材率高 6 锻造速度快,成材率在80%以上。国内统计的成材率为72%81%,比汽锤高3%10%。 (3)生产效率高,劳动条件好 实践证明,一台3400kn精锻机年产量可达1.6万吨,相当于三台2t汽锤的总产量。工人由72人减为24人,节约劳动力67%。10000kn精锻机的年产量为2.5万吨,相当于三台5t汽锤,节约劳动力50%,尤其是劳动强度大大减少,空气、噪声等环境污染小,生产安全可靠,社会效益好。 (4)节能、节财、降低损耗 由于精锻
19、机生产的锻材尺寸精密,后续加工余量小,锻造加热一火即成,因而节省能源、原材料,减少工时损耗,降低成本接近30%。 四、精锻机下游行业特钢行业介绍1、特钢概念 特钢是区别于普钢的一种特殊钢材类别。特钢之“特”主要体现在两个方面:一是生产过程中需要特别控制质量和性能,一般需要特殊生产设备或工艺流程;二是应用特殊,特钢往往应用于“动态”的工作环境中,如轴承、弹簧等,对钢材的强度、韧性、耐腐蚀性等性能有特殊要求。 2、特钢类别 特钢的分类方法有多种,最常见的是按成份和质量划分,分为特殊质量非合金钢、特殊质量低合金钢、特殊质量合金钢和不锈钢,低合金钢与合金钢的区别在于合金元素含量(以5%为界),不锈钢本
20、属合金钢,因其重要性而单列一类。特钢的交货状态可以是棒材、线材、板带材和管材,其中棒线材占大多数,国内该比例超过60%,板带材和管材分别用于生产各种合金钢板和钢管。 7 按照用途分类,也是最常见的分类,特钢包括结构钢、轴承钢、工具钢、模具钢、弹簧钢、冷镦钢、特种合金等。结构钢用于各类工业机械传动件、紧固件、结构件等;轴承钢用于生产机械用滚珠、轴承和轴承套;工模具钢用来制造各类切削刀具、刃具、量具及模具;特种合金是满足特殊性能要求的合金材料,常用于航空航天、核能、军工产品中。从材型上看,除结构钢大多为板材或锻件外,其它品种多为棒线材形式交货。 随着使用环境的恶化(工业大气、废水、海水的污染以及超
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