文／潘小飛，李朝金，熊武·武漢重工鑄鍛有限責(zé)任公司

武漢重工秉承“創(chuàng)建國內(nèi)領(lǐng)先、國際一流的重工企業(yè)”愿景，為開拓“曲柄滑塊結(jié)構(gòu)”熱模鍛壓力機應(yīng)用領(lǐng)域，形成產(chǎn)業(yè)效應(yīng)，自2018 年始，依托材料科學(xué)和全產(chǎn)業(yè)鏈制造的優(yōu)勢，積極進行技術(shù)調(diào)研，聯(lián)合科研院所和行業(yè)內(nèi)著名專業(yè)學(xué)者的力量，積極打造以熱模鍛壓力機為代表的武漢重工非標(biāo)成套設(shè)備品牌，在較小型號1350t 熱模鍛壓力機市場開發(fā)的基礎(chǔ)上，陸續(xù)研發(fā)了1600t、2000t、2500t、3150t、5000t、6000t(圖1)等多個型號熱模鍛壓力機，并成功量產(chǎn)投入市場，設(shè)備性能良好，使用效果獲得用戶好評。

圖1 6000t 熱模鍛壓力機

6000t 熱模鍛壓力機創(chuàng)新點

封閉高度調(diào)整機構(gòu)

熱模鍛壓力機主要結(jié)構(gòu)一般包含機身、主傳動、曲柄滑塊、封閉高度調(diào)整、平衡器、離合器、制動器、上/下頂料等。其中封閉高度調(diào)整機構(gòu)是壓力機中的關(guān)鍵機構(gòu)，直接影響鍛造產(chǎn)品的精度和避免壓力機悶車后傳動機構(gòu)的損壞。通過三維設(shè)計校核計算和樣機驗證，最終采用機械傳動和液壓過載保護相結(jié)合的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)既能精確調(diào)整封閉高度，防止傳動機構(gòu)在設(shè)備工作時受振動偏移，同時也能通過程序控制設(shè)定過載值防止壓力機損壞，能有效避免壓力機故障，見圖2。

圖2 機、液結(jié)合封高調(diào)整及解悶車結(jié)構(gòu)示意圖

離合器、制動器花盤與偏心軸采用機械脹緊和液壓脹緊連接

傳統(tǒng)熱模鍛壓力機主傳動機構(gòu)中離合器花盤、制動器花盤與偏心軸的連接一般采用鍵連接定位，在長期使用后因鍵磨損及鍵槽應(yīng)力集中容易導(dǎo)致配合部位損壞，致使設(shè)備停產(chǎn)維修；武漢重工取長補短，優(yōu)化設(shè)計，采用機械脹緊和液壓脹緊相結(jié)合的方式替代傳統(tǒng)鍵連接結(jié)構(gòu)，見圖3，并最終獲得成功；此種方式在制造、安裝以及維修保養(yǎng)方面均更為方便快捷。

圖3 采用脹緊套緊固的制動器、離合器花盤結(jié)構(gòu)示意圖

偏心軸采用合金材料

大型壓力機多數(shù)采用二級傳動結(jié)構(gòu)，此傳動方式在壓力過載后飛輪的蓄能對設(shè)備有一定的沖擊，容易導(dǎo)致設(shè)備損壞，為減少此種沖擊設(shè)計了飛輪制動器，在緊急情況下可通過程序控制對飛輪進行緊急制動，可減少一定的沖擊，但受沖擊力最大的部件仍為主傳動偏心軸；同時，由于壓力機的結(jié)構(gòu)原理，離合器花盤帶動偏心軸高速旋轉(zhuǎn)，而制動器花盤使旋轉(zhuǎn)的偏心軸突然停止，偏心軸所受扭矩極大，一旦損壞，更換周期長達4 ～6 月，極大影響生產(chǎn)效率；為保證設(shè)備機械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，作為核心部件的偏心軸的選材與制造非常關(guān)鍵。

武漢重工結(jié)合自身材料科學(xué)方面技術(shù)優(yōu)勢，研究優(yōu)選長效疲勞的合金材料來替代傳統(tǒng)偏心軸材料，通過長期試驗與對比，最終選用了一種性能更優(yōu)的合金材料替代了常用的42CrMo4 材料，此種材料中Cr 元素含量更高，可提高材料強度，并且含有Ni 元素，可提高材料的強度與韌性，該材料抗拉強度、屈服強度與沖擊韌性均較42CrMo4 更優(yōu)，此合金材料能更好的承受壓力機在運行過程中的沖擊力與扭矩。

離合器、制動器花盤采用合金鍛件

同時，離合器花盤與制動器花盤作為主要受扭的部件，屬于大直徑凹型薄壁鑄件，傳統(tǒng)壓力機均采用鑄鋼件，在鑄造中薄壁及直角彎曲部分容易產(chǎn)生砂眼或裂紋，在長期扭矩作用下較容易產(chǎn)生疲勞損傷，致使設(shè)備故障。同樣，武漢重工發(fā)揮自身材料科學(xué)方面技術(shù)優(yōu)勢，采用合金鍛件材料(圖4)替代傳統(tǒng)的ZG35Mn 材料，合金鍛件組織較鑄鋼件更致密，機械性能更優(yōu)，可極大保障離合器花盤與制動器花盤的使用壽命，減少設(shè)備故障率。

圖4 特選合金制動器、離合器花盤結(jié)構(gòu)示意圖

材料的選取是核心，而鍛件的質(zhì)量為關(guān)鍵。為保證鍛件的質(zhì)量，其生產(chǎn)工藝必須嚴格把關(guān)，而武漢重工集煉鋼、鍛造、熱處理、機加工于一體，擁有豐富的各種合金鍛件的生產(chǎn)經(jīng)驗，針對偏心軸及花盤零件的優(yōu)選合金材料，通過煉鋼(化學(xué)分析)→鍛造→鍛后(擴氫、球化)退火→粗加工→超聲波探傷→性能熱處理→機械性能試驗→超聲波探傷→精加工→磁粉探傷的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)路線，輔以特定的工藝參數(shù)，能有效控制各種合金材料的組織與性能，保證所選合金材料達到最理想的使用效果。

優(yōu)選材料之后的偏心軸與花盤經(jīng)過多年生產(chǎn)運用，并與采用傳統(tǒng)材料的設(shè)備對比，顯著降低了偏心軸與花盤因疲勞產(chǎn)生的損傷，降低了設(shè)備故障率，保障了設(shè)備的生產(chǎn)運行。武漢重工深知質(zhì)量是產(chǎn)品第一生命，為更好的切入市場，制造的熱模鍛壓力機需結(jié)合經(jīng)濟性和質(zhì)量性，通過分析熱模鍛壓力機的工作情況，結(jié)合相關(guān)軟件，對相關(guān)模型進行有限元建模加載，進行設(shè)備強度及剛度校核，以及模態(tài)分析，對結(jié)構(gòu)改進減重并優(yōu)化薄弱環(huán)節(jié)，有效降低制造成本的同時保證了優(yōu)良的品質(zhì)。

結(jié)束語

“五年磨一劍”，2018 年以來武漢重工人腳踏實地，銳意進取，在摸索的同時不斷創(chuàng)新，全面對標(biāo)各類型壓力機結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點，取長補短，積累經(jīng)驗，形成自己的獨特壓力機結(jié)構(gòu)與材料選型技術(shù)，目前已授權(quán)壓力機各類專利20 余項，擁有全套設(shè)備的自主知識產(chǎn)權(quán)；并運用系列技術(shù)，由1350t 推廣至1600 ～6000t 各類型熱模鍛壓力機，產(chǎn)品制造選型系列化，截止日前，共生產(chǎn)各類型壓力機50 余臺(套)交付市場，獲得市場認可。

武漢重工踐行“厚德、誠信、創(chuàng)新、致遠”核心價值觀，上下同心，踔厲奮發(fā)，在非標(biāo)成套設(shè)備領(lǐng)域不斷地追求、探索，奮力打造“武漢重工”熱模鍛壓力機優(yōu)秀品牌。