Vibrations causées par le mécanisme de mouvement de la machine de forgeage La machine de forgeage a une structure déséquilibrée, ce qui entraîne des vibrations pendant le fonctionnement. (1) Les composants de la structure déséquilibrée de la machine de forgeage (figure 1) comprennent le bloc coulissant, la bielle, le vilebrequin, l'engrenage, etc. Fig. 1 Structure déséquilibrée de l'équipement de forgeage Le coulisseau se déplace dans [...]
Les machine de forgeage a une structure déséquilibrée, ce qui entraîne des vibrations pendant le fonctionnement.
(1) Les composants de la structure en déséquilibre de la machine de forgeage (figure 1) comprennent le bloc coulissant, la bielle, le vilebrequin, l'engrenage, etc.
Fig. 1 Structure déséquilibrée de l'équipement de forgeage
Le coulisseau se déplace de haut en bas, tandis que le vilebrequin, l'engrenage et la tête de bielle tournent. Ces pièces mobiles non uniformes génèrent une force vibratoire qui fait vibrer la machine à forger.
(2) Force de démarrage des composants déséquilibrés :
En raison des facteurs de qualité des pièces mobiles et de la vitesse de mouvement élevée, en particulier de la vitesse de rotation rapide des pièces coulissantes, les extrémités des pièces déséquilibrées en rotation et les pièces mobiles en mouvement alternatif génèrent une force de démarrage importante, ce qui entraîne une augmentation des vibrations de la machine de forgeage.
(3) Pour réduire les vibrations de fonctionnement et améliorer la précision et la stabilité de la machine de forgeage pendant la production de forgeage à grande vitesse, un dispositif d'équilibrage dynamique à mouvement alternatif (figure 2) peut être ajouté ou un dispositif d'équilibrage rotatif peut être conçu pour réduire les vibrations de fonctionnement de la machine de forgeage elle-même.
Fig. 2 Dispositif d'équilibrage dynamique
Cependant, ces dispositifs d'équilibrage consomment souvent de l'énergie, ce qui va à l'encontre des principes d'économie d'énergie et d'économie d'énergie des machines de forgeage.
La mise en œuvre de ces dispositifs d'équilibrage du fonctionnement nécessite un examen approfondi de leur nécessité, de leur coût de fabrication, de leur consommation d'énergie, de l'environnement dans lequel ils sont utilisés et d'autres facteurs pertinents.
(4) Par rapport aux machines industrielles générales, les machines de forgeage nécessitent des opérations de démarrage et d'arrêt instantanées de grande puissance pendant le démarrage et l'arrêt.
Il est donc essentiel de choisir et d'adapter un embrayage et un frein de grande capacité pour permettre aux pièces mobiles de démarrer et de s'arrêter instantanément, mais cela peut également entraîner des vibrations.
Forgeage à chaud et les machines d'emboutissage ont des capacités élevées et génèrent des vibrations importantes lors des démarrages et des arrêts instantanés.
Pour équilibrer les performances de démarrage et d'arrêt et les vibrations, il est nécessaire de régler la vitesse d'action de l'embrayage et du frein dans une plage qui n'affecte pas le fonctionnement de la machine. C'est ce que l'on appelle communément un "embrayage doux" et un "frein doux".
Les vibrations produites par les machines de forgeage peuvent varier considérablement en fonction du type de traitement, de la capacité d'application, matériaux de forgeageLa conception de l'appareil doit être adaptée aux besoins de l'utilisateur, à la vitesse de production et à la conception mécanique.
(1) Vibration au début du traitement :
Le bloc coulissant de la machine de forgeage commence à se déplacer vers le bas à partir du point mort haut et provoque l'impact de la matrice sur la pièce à usiner à une vitesse fixe. Cet impact entraîne des vibrations.
(2) Vibrations en fin de traitement :
Lorsque le bloc coulissant de la machine de forgeage est proche du point mort inférieur, les matrices supérieure et inférieure subissent une pression importante. À ce moment-là, les parties sollicitées de chaque composant se déforment et vibrent sous l'impact de cette charge.
(3) Vibration après traitement :
Une fois le traitement terminé et la charge sous pression retirée, les pièces soumises à des contraintes vibreront également en raison de la récupération de la déformation. Ce type de vibration varie en fonction du type d'usinage, l'usinage par enlèvement de copeaux représentant la majeure partie de la vibration globale.
Le traitement mécanique du forgeage peut être divisé en plusieurs catégories : découpage, cintrage, étirage et forgeage.
Pour les machines de forgeage, les méthodes de traitement susmentionnées et les combinaisons de ces méthodes entraînent des vibrations différentes en raison des différentes méthodes de traitement.
(1) Traitement de la suppression :
Lorsque la matrice supérieure entre en contact avec la pièce à usiner, la charge maximale est générée et la pièce se brise, libérant la charge. La déformation (flexion) des composants sous pression tels que le corps de la table, le bloc coulissant, la bielle, le vilebrequin et l'engrenage d'entraînement est instantanément soulagée par la charge de traitement. À ce moment-là, de fortes vibrations se produisent dans la direction opposée à la charge. Ce phénomène est communément appelé "overshoot" (figure 3).
Fig. 3 Diagramme schématique du dépassement
(2) Traitement du pliage :
Les vibrations produites pendant le processus de pliage varient en fonction de la méthode de traitement, telle que la forme de pliage. En règle générale, le traitement commence par une petite charge au stade initial.
Au stade final de la transformation, le gaufrage peut être utilisé pour obtenir un pliage précis du produit et pour produire un pliage visuellement agréable. Le gaufrage nécessite une pression importante, qui peut entraîner des vibrations dans les machines de forgeage.
(3) Traitement des dessins :
La charge de formage dans le processus d'étirage augmente progressivement. Lors de l'emboutissage profond, la charge maximale est généralement générée à environ 40% à 70% de la hauteur d'emboutissage. À mesure que le processus s'approche du point mort inférieur, la charge diminue, ce qui se traduit par des vibrations de formage relativement faibles.
Pour éviter les indentations sur les matériaux ou les produits lors de l'emboutissage, un dispositif appelé "die pad" est couramment utilisé pour empêcher la formation de plis. La position de contact entre le tampon et la matrice est celle où le curseur est le plus proche du point mort inférieur. Lorsque la pièce à usiner frappe la matrice supérieure, un bruit fort et des vibrations importantes sont générés.
(4) Le traitement du forgeage comprend les méthodes suivantes :
Forgeage à chaud, forgeage à froid, extrusion, gaufrage, traitement des matériaux composites, etc.
En raison de la température élevée du matériau, le temps de contact entre la matrice et la pièce à usiner doit être réduit au minimum. La vitesse du bloc coulissant doit être rapide et le temps de contact entre le matériau à haute température, le produit et la matrice doit également être réduit. Par conséquent, lorsque de grands composants tels que le vilebrequin, l'engrenage et le bloc coulissant sont rapidement mis en marche et arrêtés, les vibrations de démarrage et d'arrêt de la machine de forgeage augmentent. Dans le même temps, le temps de formation du produit étant court et l'impact du traitement étant élevé, des vibrations importantes sont produites.
En raison de la lenteur de la déformation de la structure métallique du matériau transformé, il n'est pas possible de procéder au formage à une vitesse de traitement rapide. Par conséquent, les machines de forgeage utilisent généralement un mécanisme d'entraînement à vitesse lente (joint coudé et bielle) dans la zone d'emboutissage. La vitesse d'impact entre la pièce et la matrice supérieure est lente, et le temps de formage est long, de sorte que la vitesse de changement de charge de la machine de forgeage est lente, ce qui se traduit par des vibrations de charge relativement faibles.
Qu'il s'agisse de forgeage à chaud ou à froid, une forte charge est généralement générée à la fin du processus, ce qui entraîne des vibrations dues à la récupération des pièces sous contrainte après le traitement.
Le traitement des composites implique généralement une combinaison de traitements sous pression tels que le découpage (découpage), le pliage et l'étirement. Dans ce cas, la charge générée par le traitement de découpe au point mort bas achève la découpe avant le point mort bas, ce qui provoque un dépassement instantané.
Dans le cas de vibrations résiduelles causées par le dépassement, le processus de pressage du fond commence au point mort inférieur, ce qui entraîne une augmentation significative de l'impact et des vibrations plus puissantes.
Lors de son fonctionnement, la machine de forgeage peut produire des vibrations de fonctionnement dues à sa propre rigidité et aux conditions de fonctionnement. La vibration de charge est produite par le type de traitement et la charge, et la vibration de déformation est générée par la vibration naturelle de la pièce à usiner, de la matrice et de la machine.
Les caractéristiques vibratoires telles que le type, la quantité, le nombre de cycles et la durée peuvent changer légèrement au cours du processus de forgeage, parfois en augmentant et parfois en s'annulant.
Pour améliorer la précision des produits et la durée de vie des matrices, certains clients exigent que la rigidité du corps de la table soit 5 à 6 fois supérieure à celle des machines de forgeage classiques, ce qui augmente également sa capacité relative.
Ces machines sont conçues pour offrir non seulement une grande précision, mais aussi un environnement de travail peu bruyant et peu vibrant.
(1) Les vibrations produites par la machine de forgeage sont transmises à la fondation de la machine et à ses environs par le biais du sol et de la terre de fondation.
(2) Pour une machine de forgeage à emboutissage universel vertical, les vibrations générées au niveau de la surface de montage constituent un facteur important. Cette force de démarrage des vibrations est estimée à 10% à 40% du poids de la machine, ce qui peut entraîner la propagation d'ondes de vibration à travers les fondations.
(1) Prévention de la structure mécanique
Lors de la conception des machines de forgeage, des dispositifs d'équilibre dynamique sont ajoutés à la structure pour éliminer le moment d'inertie déséquilibré causé par des pièces asymétriques telles que les vilebrequins et les bielles. En outre, les pièces rotatives présentant une symétrie circonférentielle sont soumises à des tests d'équilibre dynamique afin d'éviter les vibrations dues à des moments d'inertie déséquilibrés causés par des erreurs de fabrication.
(2) Prévention de la configuration du déblocage des freins
Des vibrations peuvent se produire lors du démarrage et de l'arrêt des machines de forgeage. En réduisant la vitesse de combinaison de l'embrayage et du frein ou en choisissant un embrayage et un frein souples sans affecter la capacité de la presse, vibration mécanique peut être réduite de manière efficace.
(3) Machines de forgeage et prévention des matrices
Les vibrations peuvent être réduites grâce au processus d'emboutissage et à la conception de la structure de la matrice. Il s'agit notamment de réduire la demande de pression d'emboutissage et d'éviter les charges d'emboutissage excessives, de sélectionner des machines de forgeage avec une vitesse d'emboutissage réduite près du point mort bas pour éviter les impacts importants, et de réduire la demande de pression d'emboutissage par un traitement thermique précoce du flan d'emboutissage pour l'emboutissage par forgeage à chaud afin de réduire l'impact et les vibrations.
(4) Prévention de la transmission des vibrations des machines de forgeage
L'utilisation d'un isolateur de vibrations sur la machine de forgeage permet de réduire la transmission des vibrations au milieu environnant par le biais de la fondation. En outre, un fossé d'isolation des vibrations peut être conçu autour de la fondation de la machine de forgeage pour réduire la transmission des vibrations et garantir la précision de l'équipement environnant.
Avec la croissance de l'économie et l'amélioration du niveau de vie, la protection de l'environnement et le bien-être des travailleurs sont devenus de plus en plus importants pour l'État et le public.
Garantir la sécurité des opérateurs face aux risques environnementaux devient une tendance incontournable.
Des mesures de prévention et de contrôle efficaces ne peuvent être prises que si l'on comprend parfaitement les facteurs et les voies de transmission des vibrations causées par les opérations de forgeage. Bien que les vibrations soient un aspect inévitable des opérations de forgeage, leur impact sur l'environnement peut être réduit en modifiant la conception mécanique et en mettant en œuvre un système d'isolation des vibrations. Toutefois, il convient d'examiner attentivement le compromis entre le coût de l'investissement et la protection de l'environnement.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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