文/王璐·深圳勤達(dá)科技有限公司

電鐓設(shè)備的技術(shù)原理與應(yīng)用

文/王璐·深圳勤達(dá)科技有限公司

本文深入介紹了電鐓設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理與市場應(yīng)用，并對電鐓設(shè)備的優(yōu)勢和發(fā)展做了總結(jié)性概述。作者所屬的意大利CEMSA公司（中國總代理：勤達(dá)科技集團(tuán)）從20世紀(jì)50年代開始逐步進(jìn)入電鐓設(shè)備行業(yè)，并迅速成長為國際電鐓行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)。

什么是電鐓技術(shù)？這類技術(shù)又將如何影響鍛造行業(yè)呢？電鐓是一種熱金屬變形技術(shù)。通常這種技術(shù)應(yīng)用于加工鐵、鋼和合金鋼，但是電鐓設(shè)備還可以加工其他更多的金屬和合金，例如黃銅、鈦、鈦鋁合金及尼孟合金等。

電鐓其實是一種熱預(yù)成形技術(shù)，通常電鐓完成后，產(chǎn)品會緊接著通過不同壓力機(jī)的熱鍛或落錘鍛加工，一般是配合摩擦壓力機(jī)或螺旋壓力機(jī)（直接傳動型）來完成后續(xù)工序。

當(dāng)工件的一部分是長桿，且不參與熱變形加工時，采用電鐓技術(shù)有很大的優(yōu)勢，如發(fā)動機(jī)閥、半軸（驅(qū)動軸）、管兩端變形、斜齒輪、扭轉(zhuǎn)棒、拉桿、鍵銷、卡車輪胎閥（銅）、芽莖和汽車零部件等。

電鐓機(jī)的突出優(yōu)勢

電鐓機(jī)的突出優(yōu)勢主要包括節(jié)能節(jié)材和快速成形兩個方面：⑴電鐓機(jī)可以使用直徑非常接近成品的棒料。在很多應(yīng)用中，如驅(qū)動軸、閥桿是不需要參與鍛造的，因此它的直徑必須大于成品，只需要下游加工即可。而且，工件經(jīng)過電鐓后，可以在密閉的模具中鍛造，這使得材料不會因飛濺而流失。隨著生產(chǎn)過程中的用材減少，所耗費的能源也會相應(yīng)減少，這對實現(xiàn)降低生產(chǎn)成本的目標(biāo)非常有意義；⑵在產(chǎn)品的成形方面，相比傳統(tǒng)的鍛造工藝，電鐓機(jī)具備明顯的速度優(yōu)勢。這對提升生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，降低企業(yè)的運營成本相當(dāng)有效。圖1所示為CEMSA公司的電鐓設(shè)備。

設(shè)備基本構(gòu)成

電鐓設(shè)備由以下兩大部分構(gòu)成：⑴堅固的鋼焊接框架?？捎辛χ伟惭b在其上的工作區(qū)域；⑵整體框架上帶有機(jī)器的電氣和液壓組件。圖2所示為電鐓設(shè)備原理圖，其主要工作部件有鍛錘、截流銅夾和砧座。

鍛錘

鍛錘由一個或多個液壓缸驅(qū)動，在一定的壓力下，推動棒料冷端，使其加熱部位獲得足夠的變形。鍛錘在合適的壓力下移動，不會發(fā)生打滑的情況，保證工件燒球部分的勻稱增大。通常，推力在7～15daN/mm2之間。例如一個直徑為20mm的棒料，頂鍛力為2200～5000daN。在相同情況下，球狀部位的溫度會隨著推力的增加而降低。

截流銅夾

截流銅夾固定在機(jī)器框架上，連接變壓器的次級線圈或整流器；由一個液壓缸驅(qū)動，截流銅夾合金部分夾住棒料，并給其加熱電流。截流銅夾緊固力必須保證與棒料充分接觸，它與棒料間是一種滑動接觸。在頂鍛過程中，棒料在與截流銅夾的接觸部位滑動。為保證良好的導(dǎo)電，且不燒傷工件表面和減少磨損，棒料表面狀態(tài)、截流銅夾的接觸面材料和緊固力的位置調(diào)整都是至關(guān)重要的。

砧座

砧座是在頂鍛推進(jìn)過程中，用于反向支撐棒料尾端的部件。砧座與變壓器或者整流器連接，電流由其中流出加熱棒料。砧座如鍛錘一樣由液壓驅(qū)動，根據(jù)指引移動，它的移動過程對獲得需要的球泡形狀非常重要。機(jī)器工作周期開始時，砧座非常接近載流銅夾，使棒料集中加熱，以避免棒料不受控制的不對稱彎曲變形（如蛇形一樣）；若砧座延遲移動，其沖程的長度和速度對工件球泡成形有很大的影響。

圖1 CEMSA公司的電鐓設(shè)備

圖2 電鐓設(shè)備原理圖

電鐓成形原理

通過焦耳效應(yīng)使工件加熱，如不同類型的電阻焊設(shè)備一樣，根據(jù)鐓鍛棒料的尺寸不同，加熱電流可在幾千安培到十幾萬安培間變化。如直徑為15mm的小棒料，其電流密度范圍在30～40A/mm2；棒料直徑超過100mm的，電流密度大約為12A/mm2。次級電壓和加熱電流的值或多或少都與電阻焊機(jī)相似，但由于電鐓機(jī)的工作循環(huán)效率比電阻焊機(jī)高很多，電極大小是不同的。循環(huán)時間從加工小型發(fā)動機(jī)閥的幾秒，到加工大型驅(qū)動軸的幾分鐘不等。通常的電鐓設(shè)備是能夠適用于額定功率下100%工作循環(huán)的，最大功率可超過額定功率。電鐓機(jī)不僅僅要加熱工件，還需要控制其熱變形量，以便達(dá)到接下來的鍛造加工需要的預(yù)成形。

為了使棒料的直徑增大，在特定的時間和部位達(dá)到必需的溫度，需要給棒料加入一個軸向壓力。這個過程需要注意的是，如果軸向壓力過高，鍛壓成形就會在過低的溫度下進(jìn)行；相反，如果壓力太低，棒料可能會過燒甚至熔化。

電鐓成形關(guān)鍵因素

合適球泡形狀和溫度對于電鐓成形非常重要。球泡形狀不正確，可能造成熱材料的坍塌或者不必要的毛刺，導(dǎo)致無法填入模具；球泡處的溫度必須足夠產(chǎn)生形變且不造成破裂，但也不能過高，以免對材料的冶金和機(jī)械特性（纖維排列和/或微顆粒大?。┰斐蓳p害。另外，溫度必須適合填充到模具中，為后續(xù)的鍛造做準(zhǔn)備。圖3所示為電鐓過程的球泡形狀。

事實上，電鐓設(shè)備帶有一套完整的方案來控制生產(chǎn)過程中的所有參數(shù)。為使球泡的形狀和工作周期最優(yōu)化，設(shè)備會預(yù)測電鐓的幾個步驟。每一步都需要設(shè)定好加熱電流和推力的值，這樣，在最短的時間內(nèi)，才能保證設(shè)備工作周期中的任何點的壓力和電流都能使球泡形狀達(dá)到理想效果。整個工作周期中，電流被實時監(jiān)控并反饋到PLC去。如果工作周期內(nèi)電流值低于標(biāo)準(zhǔn)，程序會調(diào)節(jié)變壓器的初級電壓升高；相反，如果電流高于標(biāo)準(zhǔn)，電壓值會相應(yīng)降低。通過這種系統(tǒng)我們確保了設(shè)備在工作周期中電流值可以精確的保持在程序要求的標(biāo)準(zhǔn)。同樣的，砧座的速度也是由連接在其上的編碼器實時監(jiān)控。如果速度低于標(biāo)準(zhǔn)，PLC會增加比例閥的流量；相反，速度過高，會相應(yīng)降低流量。正是由于有實時校正電鐓機(jī)主要參數(shù)的系統(tǒng)，即使在操作有變化的情況下，也能保證鍛造產(chǎn)品的一致性。

圖3 球泡形狀

結(jié)束語

我們的專業(yè)能力，可幫助您了解形成產(chǎn)品價格巨大差異的因素，主要在于精密度和實際需求的不同。用戶應(yīng)該依據(jù)情況來評估設(shè)備，并毫無疑問的選擇既安全又能滿足需求的最優(yōu)價格機(jī)型。