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傳統的鍛造方法
用鍛造液壓機鍛造鋼錠的傳統方法系采用兩錘頭鍛造（見圖1）。上部錘頭移動，下部錘頭靜止。當兩個錘頭擠壓時，金屬會發生顯著的側向流動。因此，需要擠壓毛坯多次才能獲得橫截面所需尺寸。這種鍛造方法效率偏低。
二十世紀后半頁，研制出了可同時用四錘頭鍛造鋼錠的徑向鍛機（見圖2）。當從四個方向擠壓時，金屬不會發生側向流動。與兩錘頭鍛造液壓機相比，鍛造過程生產率也提高幾倍。
鍛造原理：
但是，最先進的徑向鍛機也無法完全取代鍛造壓機，原因如下：
采用徑向鍛機鍛打的金屬在質量方面往往遜色于鍛造壓機鍛打出的金屬。
與徑向鍛機相比，鍛造壓機可鍛打尺寸和重量相當大的鋼錠。
徑向鍛機價格遠高于鍛造壓機的價格。
鍛造壓機系通用的鍛造機械，用它可完成各種鍛造工序。而徑向鍛機主要擅長于毛坯拉伸。
開發鍛造單元的必要性
鑒于上述原因，萌發出了為鍛造壓機研制四錘頭鍛造單元的想法。下面展示了研制出的四錘頭鍛造單元取代壓機上的兩錘頭進行鍛造的情形（圖3）。
用于2000噸壓機的四錘頭鍛造單元 用于2000噸壓機的四錘頭鍛造單元
四錘頭鍛造單元（見圖4）由下列部分組成；下部殼體1、上部殼體2、滑塊3-4、錘頭5-8、側向導軌9-12。
下部殼體1固定在壓機工作臺上。上部殼體2緊貼于壓機動梁。當壓機動梁向上提起，上部殼體2便借助側向導桿9-12向帶有側向錘頭5，7的滑塊3，4一邊分離。用機械手將鋼錠送入鍛造單元工作空間的下部錘頭8。當壓機動梁向下行程時，鋼錠同時被四錘頭5-8擠壓。
用于2000噸壓機的四錘頭鍛造單元
圖4四錘頭鍛造單元
1—下部殼體； 2--上部殼體；
3，4—側向滑塊； 5-8—錘頭；9-12—側向導桿
用鍛造模塊進行鍛造
在鍛造單元中進行鍛造時，側向錘頭沿較為復雜的軌跡移動。因此，在毛坯的橫向平面中金屬會產生額外的側移動。這會改善金屬質量。
鍛造單元配備了殼體及其錘頭的水冷系統。
鍛造單元也擁有自動化潤滑系統，從而延長了鍛造單元工作壽命。
只有采用四錘頭的特殊鍛造方法，四錘頭鍛造單元才能有效地工作。在鍛造單元中兩種鍛造鋼錠的方法見圖5和圖6。
在鍛造過程中鋼錠橫截面發生形變的順序：
 圖5 鍛造時伴隨著錘頭間的金屬擠壓
圖6
1—鋼錠橫截面； 2—錘頭；
3，4—在中間過度階段毛坯的橫截面；5—定徑后鍛件的橫截面
這些鍛造方法可保證：
消除金屬鑄造結構缺陷；
減少鍛件表面金屬缺陷層厚度；
鋼錠一次加熱延伸系數達9；
可獲得精度高、表面接近于軋制毛坯表面的鍛件。
重型鍛壓機械股份公司鍛造單元使用經驗
自2005年起，重型鍛壓機械股份公司就在兩臺2000噸的壓機上采用了兩個四錘頭鍛造單元。在此期間，已鍛造碳結鋼、合金鋼鋼錠30000多噸。這些鍛造單元一直用于三班生產。
重型鍛壓機械股份公司使用鍛造單元的經驗表明：
與兩錘頭鍛造相比，鍛造生產率平均提高到2倍。
金屬合格率提高10-20%。
鍛件公差減少3/5，而余量減少1/3。
減少了毛坯額外預熱次數。加熱毛坯的燃氣耗量減少30%。
每噸鍛件電耗減少30%。
用鍛造單元鍛打的鍛件質量優于兩錘頭壓機鍛打的鍛件質量（見圖7，表1）。
在2000噸壓機上用四錘頭鍛造單元鍛打的鍛件。
 圖7 這些鍛件金屬具有很高的機械性能
表1
采用鍛造單元取得的經濟效益
如生產工具鋼鍛件，預計年經濟效益超過600萬美圓。
投資回收期約一個月。
在其他兩家企業使用鍛造單元的經驗：
在2005-2006年期間，重型鍛壓機械股份公司為上薩爾達市«ВСМПО АВИСМА»集團公司制造并提供了兩臺用于2000噸壓機的鍛造單元，還為伊熱夫斯克市ОАО «Буммаш»股份公司制造并提供了一臺鍛造單元。
n 在«ВСМПО АВИСМА»集團公司的鍛造單元上，鍛打航空業使用的鈦合金鋼錠和毛坯。由此鍛打出的鍛件用于制造波音和空客公司的飛機零件。
n ОАО «Буммаш»股份公司在2000噸壓機上采用四錘頭鍛造單元鍛打重量7-10噸的結構合金鋼鋼錠和工具鋼鋼錠。鍛造生產率擴大到1.7-1.8倍，鍛件質量得到改善。
目前，重型鍛壓機械股份公司研制出一系列工業用四錘頭鍛造單元
重型鍛壓機械股份公司生產的四錘頭鍛造單元技術規格：
表2
碳化物多相性圖表
圖8
多相性，基準№到毛坯（鍛件）軸線距離
1-原材料； 2-徑向鍛機鍛打的鍛件；
3-鍛造裝置鍛打的鍛件
鍛造單元的使用特性
四錘頭鍛造單元可用于鍛造空心毛坯。這兒展示的是直徑415mm、壁厚30mm的管坯的鍛造過程。鍛打出的空心毛坯直徑330mm，質量上乘。
在四錘頭鍛造單元中，可獲得精度較高的、變換橫截面的鍛件，如：鐵路車廂軸，以及正方形和矩形橫截面的鍛件。
多階梯管子照片
圖9
結論
四錘頭鍛造單元本身是一種原理上全新的研發成果。
只有當采用新型鍛造方法才能有效地使用它們。
重型鍛壓機械股份公司在世界上率先掌握了用于鍛造液壓機的工業用四錘頭的批量生產。
在4臺2000噸鍛造液壓機上長期使用5個鍛造單元的結果表明：其經濟效益高、工作可靠。
四錘頭鍛造單元可用于生產不同橫截面的高精制品，其中包括空心制品。 |
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