文／王勇明，姚彥軍·陜西宏遠(yuǎn)航空鍛造有限責(zé)任公司

近幾十年來，隨著現(xiàn)代液壓技術(shù)和電控技術(shù)的飛速發(fā)展，以及蒸汽空氣錘被國家列為淘汰的設(shè)備，為了既能發(fā)揮鍛錘的優(yōu)點(diǎn)又能克服空氣錘存在的缺點(diǎn)(耗能大，操作勞動(dòng)強(qiáng)度非常大)，國內(nèi)許多企業(yè)技術(shù)人員對(duì)鍛錘進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和攻關(guān)，研發(fā)新型鍛壓設(shè)備。目前，高效節(jié)能的電液錘已成為鍛錘的主力軍，甚至一些生產(chǎn)廠家采用獨(dú)立的工作臺(tái)和遙桿進(jìn)行操作，做到了人機(jī)分離，安全性強(qiáng)。

我國的電液錘技術(shù)是在把液壓傳動(dòng)原理用于傳統(tǒng)蒸-空鍛錘進(jìn)行動(dòng)力頭技術(shù)改造，將能量由壓縮空氣改為液壓驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的。在“換動(dòng)力頭”改造過程中，我國技術(shù)人員對(duì)液壓系統(tǒng)上快速放油閥及相關(guān)控制閥技術(shù)進(jìn)行不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，使得這項(xiàng)技術(shù)不僅能應(yīng)用于模鍛錘，而且也能有效應(yīng)用于自由鍛錘上，目前，國內(nèi)90%以上的傳統(tǒng)蒸-空鍛錘都進(jìn)行了技術(shù)升級(jí)。

本文結(jié)合我公司日常電液錘的使用狀態(tài)，介紹了一些全液壓自由鍛電液錘在鍛造過程中存在的技術(shù)問題和解決方法，進(jìn)一步提高設(shè)備的可靠性、實(shí)用性、完好性。

電液錘動(dòng)力頭的主要結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理

全液驅(qū)動(dòng)電液錘是指錘頭的打擊和回程，錘桿的上下行程均為液壓油驅(qū)動(dòng)的電液錘。自由鍛電液錘動(dòng)力頭的結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。電液錘的系統(tǒng)原理為錘桿活塞下腔常通高壓油，通過控制活塞上腔油的高壓和低壓轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)打擊和回程。錘桿活塞上腔通高壓時(shí)，錘桿活塞下腔仍通高壓油，相通的高壓油同時(shí)作用在錘桿活塞上部的圓面積和下部的環(huán)面積上，由于有面積差形成向下的作用力，再結(jié)合落下部分的自重實(shí)現(xiàn)向下打擊，同時(shí)活塞下腔的液壓油通過油路返到活塞上腔；當(dāng)活塞上腔為低壓時(shí)，常作用于活塞下腔環(huán)面積的油壓產(chǎn)生的回程力克服落下部分的自重及相應(yīng)的摩擦力實(shí)現(xiàn)回程。

圖1 自由鍛電液錘動(dòng)力頭的結(jié)構(gòu)簡圖

電液錘的基本動(dòng)作是提錘和打擊兩種。工作時(shí)，司錘工操縱手柄控制主操縱閥閥芯的位置，通過控制能量大小，可用手柄控制打擊行程實(shí)現(xiàn)，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(dòng)作，操縱方式和原蒸空錘基本相同，只是操作靈活、輕巧，不像蒸空錘操作手柄較沉，一天工作下來勞動(dòng)強(qiáng)度非常大。

電液錘錘桿的故障分析

全液壓自由鍛電液錘是一種節(jié)能、環(huán)保的新型鍛造設(shè)備，主要進(jìn)行模鍛件鍛荒和制坯以及生產(chǎn)產(chǎn)品。我公司全液壓自由鍛電液錘主要生產(chǎn)高溫合金和鈦合金等高強(qiáng)度、高硬度產(chǎn)品和荒型，工裝砧子一般采用材質(zhì)5CrNiMo(熱處理硬度302～360HBW)或材質(zhì)42CrMo(熱處理硬度300 ～320HBW)。公司全液壓自由鍛電液錘有3 個(gè)班組，一天24 小時(shí)工作制，設(shè)備連續(xù)使用，由于鍛錘頻繁打擊后砧面較軟，容易出現(xiàn)坑洼不平等現(xiàn)象。為了不影響產(chǎn)品質(zhì)量，使用一段時(shí)間后必須及時(shí)對(duì)砧面進(jìn)行刨面見平和倒角處理，以保證鍛件產(chǎn)品的質(zhì)量，防止產(chǎn)品尺寸超差和不足，給下一道工序模鍛帶來困難甚至出現(xiàn)產(chǎn)品報(bào)廢的情況。每次刨面時(shí)需對(duì)砧面下落4 ～8mm，保證砧面沒有一處坑洼區(qū)，由于經(jīng)常反復(fù)刨面后，上、下砧高度下落，到達(dá)一定程度后，會(huì)導(dǎo)致錘頭運(yùn)行時(shí)封閉高度不夠。因此，錘桿運(yùn)行到最下端時(shí)活塞密封槽處密封正好在主油管進(jìn)油孔處，由于高壓油頻繁沖擊密封導(dǎo)致密封損壞，錘桿活塞密封全面脫落后容易導(dǎo)致錘桿活塞和缸襯拉傷，造成設(shè)備控錘不穩(wěn)的故障，因此需對(duì)設(shè)備缸蓋進(jìn)行拆卸，更換錘桿和密封，情況嚴(yán)重將更換缸襯，維修成本非常高。

電液錘錘桿的改進(jìn)

為了解決自由鍛電液錘工裝上砧、下砧打擊面頻繁使用造成砧面坑洼不平的問題，一般只采用砧面反復(fù)刨面的方法從而保證產(chǎn)品質(zhì)量，而在生產(chǎn)中由于上、下砧砧面刨面導(dǎo)致高度降低從而導(dǎo)致錘頭運(yùn)行封閉高度下降，經(jīng)常引發(fā)設(shè)備其他故障的出現(xiàn)，于是通過對(duì)原有錘桿進(jìn)行重新設(shè)計(jì)改進(jìn)，加長錘桿的長度和相應(yīng)增加密封槽數(shù)，通過錘桿改進(jìn)，不但降低了設(shè)備的故障率，而且提高了上下砧的使用次數(shù)，無形中在生產(chǎn)成本不變的基礎(chǔ)上大大提高了工裝的使用壽命，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

故障改進(jìn)方案

針對(duì)3t 自由鍛電液錘砧面進(jìn)行反復(fù)刨面見平情況，于是對(duì)設(shè)備有效工作行程進(jìn)行測量和計(jì)算，既保證工裝上、下砧有效使用壽命又不影響錘桿密封使用壽命。唯有改變錘桿長度才能避免以上問題，于是將原錘桿總長由2780mm更改為2860mm，并且保證打擊能量，錘桿密封槽由原來4 道增加至5 道，中間新增一道密封槽(安裝格來圈)，防止上、下密封由于磨損造成上下油腔液壓油互竄出現(xiàn)錘頭掉錘和打擊無力的故障，改進(jìn)后的自由鍛電液錘錘桿見圖2。通過本次改造，不但提高了上、下砧有效使用頻次，而且大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，有效解決了設(shè)備密封損壞、竄油故障的難題，消除了控錘不穩(wěn)的安全隱患，有效提高了工裝和錘桿等部件的使用壽命。

圖2 自由鍛電液錘錘桿改進(jìn)圖

改進(jìn)后的效果

⑴上、下砧使用壽命由原來2 個(gè)月延長至4 個(gè)月，3 套工裝同時(shí)交叉使用，1 套工裝上下砧3 ～5 天時(shí)間需進(jìn)行刨面1 次，全年可大幅度節(jié)省設(shè)備維修成本。

⑵解決了由于封閉高度不夠?qū)е略O(shè)備錘桿活塞密封容易磨損，并且上、下油腔竄油造成故障頻發(fā)等問題，大大降低了設(shè)備的故障率，錘桿使用壽命由原來的6 個(gè)月延長至2 ～3 年。自從改進(jìn)錘桿，設(shè)備故障率大幅度降低，且提高了生產(chǎn)效率，降低了費(fèi)用成本。

⑶避免了密封頻繁損壞導(dǎo)致設(shè)備控錘不穩(wěn)的安全隱患，提高了設(shè)備安全可靠性。

結(jié)束語

本文對(duì)全液壓自由鍛電液錘錘桿的故障分析及處理策略進(jìn)行了探究，通過這次的技術(shù)改造，將錘桿進(jìn)行了相應(yīng)的加長和密封圈槽數(shù)量增加，設(shè)備運(yùn)行狀況良好，再未出現(xiàn)掉錘和打擊能量下降的故障。通過改進(jìn)，大大提高了維修效率，節(jié)約了砧子等工裝的成本，獲得了極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。