Persselectie voor smeden: Hoe tonnage berekenen voor optimale resultaten

Overzicht

De matrijssmeedhamer, schroefpers en hete matrijssmeedpers zijn de drie belangrijkste smeedapparatuur in de smeedindustrie.

Hoewel de respectieve technologieën in de loop der jaren zijn ontwikkeld, hebben ze verschillende mogelijkheden door hun unieke prestatiekenmerken.

Berekening van het aantal smeedstukken

De smeedhoeveelheid verwijst naar de maximale kracht (meestal gemeten in ton) die een smeedmachine kan weerstaan. Deze kracht is voldoende om metalen plastisch te vervormen en zo de vereiste smeedstukken te produceren.

Volgens de definitie van de China Forging Association zijn grote smeedstukken vrij gesmede producten geproduceerd door hydraulische machines van meer dan 1000 ton en vrije smeedhamers van meer dan 5 ton, evenals smeedstukken geproduceerd door warmpersmachines van meer dan 6000 ton en smeedhamers van meer dan 10 ton.

In praktische toepassingen houdt het kiezen van de juiste smeed tonnage rekening met verschillende factoren, waaronder de grootte, vorm en vereiste vervormingsgraad van de smeedstukken.

De tonnage van een schroefpers kan bijvoorbeeld worden berekend met de formule P= p/q= (64~73)F/q, waarbij P de tonnage van de schroefpers is (KN), p de vereiste vervormingskracht voor het smeden van de matrijs (KN) en F het projectieoppervlak van het smeedstuk samen met de steek (cm).²).

Daarnaast worden ook theoretische berekeningsmethoden en empirische formules gebruikt om de tonnage van de apparatuur te bepalen.

Prestatiekenmerken en selectie van smeedapparatuur

1. Matrijzensmeedhamer

1.1 Prestatiekenmerken

De smeedhamer is een smeedapparaat dat wordt gebruikt voor het produceren van smeedstukken in middelgrote tot grote series.

Het is veelzijdig en kan worden gebruikt voor meerdere soorten matrijzen smeden.

Door zijn eenvoudige structuur, hoge productiviteit, lage kosten en aanpassingsvermogen aan het smeedproces van de matrijs wordt het veel gebruikt als smeedapparatuur.

De rol van de smeedhamer in de moderne smeedindustrie hangt af van de volgende factoren:

• Eenvoudige structuur en lage onderhoudskosten;
• Gemakkelijk te bedienen en flexibel;
• De hamer van het matrijzensmeedstuk kan voor multi-matrijzensmeedstuk worden gebruikt, geen behoefte aan pre-smeedapparatuur, en met sterke veelzijdigheid;
• De vormsnelheid is snel en kan worden aangepast aan verschillende soorten smeedstukken;
• De investering in apparatuur is laag (slechts 1/4 van de investering in persen voor warm smeden).

Het belangrijkste voordeel van de smeedhamer is zijn hoge slagsnelheid, die resulteert in een korte contacttijd met de mal en hem ideaal maakt voor situaties waarin een snelle vervorming nodig is om de mal te vullen.

Dit geldt ook voor smeedstukken met dunne geribbelde platen, complexe vormenen strenge eisen voor gewichtstolerantie.

Door zijn snelle en flexibele werking heeft het een groot aanpassingsvermogen en wordt het soms "universele" apparatuur genoemd.

Daarom is het bijzonder geschikt voor de productie van meerdere types en kleine batchgroottes.

In termen van kosteneffectiviteit is de smeedhamer het voordeligst vormapparatuur.

1.2 Hoe een smeedhamer selecteren

De maximale slagenergie van de smeedhamer is de meest kritische parameter voor het bepalen van de werkcapaciteit.

Bij het kiezen van de benodigde hamerslagenergie kan de volgende formule als referentie worden gebruikt:

E=25 (3,5～6,3)_totaal

In de formule:

• E-Strike-energie vereist voor smeedstukken (J)；
• K-staal type coëfficiënt (0,9 voor staal met laag koolstofgehalte; 1 voor staal met gemiddeld koolstofgehalte en laag koolstofgehalte). gelegeerd staal1,1 voor koolstofstaal met een laag koolstofgehalte; 1,25 voor constructiestaal met een hoog koolstofgehalte)；
• F_totaal-Totaal vervormingsgebied van het smeedvlak (inclusief huid en uitvloeiing) (㎝)²)

Bij serieproductie en wanneer een hoge productiviteit nodig is, gebruikt de formule de bovengrenswaarde van 6,3. In gevallen waarin de laatste smeedstap kan worden uitgevoerd en de productiviteit geen rol speelt, wordt de ondergrens van 3,5 gebruikt.

2. Schroefpers

2.1 Prestatiekenmerken

De schroefpers is geschikt voor matrijssmeed-, stans-, precisiepers-, correctie-, bijsnijd- en buigprocessen.

De gemiddelde excentrische belastbaarheid is echter aanzienlijk kleiner in vergelijking met die van de warm smeedwerk pers en de smeedhamer.

Daardoor is het niet geschikt voor verwarmingsprocessen met meerdere processen (zoals ontkalken, voorsmelten en trimmen).

Daarom is bij het gebruik van een schroefpers voor eindsmeedwerk extra apparatuur nodig om hulpprocessen uit te voeren.

De smeedkarakteristieken van de schroefpers worden bepaald door de prestaties van de apparatuur.

Aangezien de schroefpers de dubbele werkkenmerken heeft van zowel de matrijzensmeedhamer als de pers voor het warme matrijzensmeedstuk, heeft hij de volgende eigenschappen:

• Een bepaalde impact hebben tijdens het werkproces;
• De slag van de schuif is niet vast; het apparaat is uitgerust met een uitwerpmechanisme;
• De kracht die wordt opgevangen tussen de schuif en de tafel tijdens de vorming van het smeedstuk wordt opgevangen door de framestructuur van de pers.

Daarom heeft het matrijssmeedstuk van de schroefpers de volgende kenmerken:

1. De schroefpersschuif heeft een lage slagsnelheid en minimale impact, waardoor meerdere vervormingen in één groef mogelijk zijn. Daardoor kan hij veel vervormingsenergie leveren voor grote vervormingsprocessen (zoals stuiken en extruderen) en ook aanzienlijke vervormingskracht produceren voor kleinere vervormingsprocessen (zoals precisiepersen en reliëfdrukken).
2. Omdat de slag van de schuiver niet vast is en hij een uitwerpinrichting heeft, is hij geschikt voor het stuiken voor matrijssmeedwerk zonder vlam en smeedwerk met lange stangen. Voor het extrusie- en snijproces moet de matrijs worden uitgerust met een slagbegrenzer.
3. De schroefpers kan slechts in beperkte mate excentrische belastingen aan en wordt meestal gebruikt voor het smeden van matrijzen met één sleuf. De blenk wordt meestal geproduceerd op andere hulpapparatuur. In gevallen van kleine excentrische krachten is het mogelijk om twee groeven te hebben, zoals in het proces van persbuigen gevolgd door eindsmeedwerk of stuiken gevolgd door eindsmeedwerk.

Het gebruik van een schroefpers voor matrijssmeedwerk wordt beperkt door ongunstige factoren, zoals de tonnage van de apparatuur, de lage werksnelheid en de noodzaak van hulpapparatuur voor het blankmaken. Het wordt meestal gebruikt voor de productie van kleine tot middelgrote series smeedstukken.

2.2 Aanpasbaarheid aan smeden met andere matrijzen press

De schroefpers werkt met slagenergie en heeft werkingskenmerken die lijken op die van een smeedhamer. De slag van de persschuif is instelbaar en kan in elke positie worden teruggebracht voordat het laagste punt is bereikt. De hoeveelheid slagenergie en het aantal slagen kan worden geregeld op basis van de vereiste vervorming van het smeedstuk.

Tijdens het smeden wordt de vervormingsweerstand van het smeedstuk echter gecompenseerd door de elastische vervorming van het sluitsysteem van het bed. De schroefpers heeft een structuur die lijkt op die van een pers voor warm smeden, waardoor het een apparaat voor matrijssmeedwerk is dat een zekere overbelastbaarheid heeft.

De gemiddelde excentrische belastbaarheid van de schroefpers is kleiner dan die van de pers voor warm smeden en de hamer voor het smeden van CNC-matrijzen, waardoor hij alleen geschikt is voor het smeden van matrijzen met één sleuf. Er kan extra apparatuur nodig zijn om het hulpproces te voltooien als een schroefpers wordt gebruikt voor eindsmeedwerk.

De schuif van de schroefpers heeft een tragere slagsnelheid en een lagere werkingsfrequentie, en kan slechts in één groef vervormen. Tijdens de enkelvoudige vervorming ondergaat het middelste deel van de blenk een aanzienlijke vervorming, waardoor het horizontaal vloeit en een grote knipperende rand vormt, waardoor het moeilijk wordt om het metaal in diepe groeven te vullen en de kans op plooien toeneemt in vergelijking met smeedhamers. Dit is vooral uitgesproken bij smeedstukken met complexe dwarsdoorsnedevormen.

Bovendien is de schroefpers minder flexibel en gaat hij minder lang mee dan een schroefpers. een CNC smeedhamer. Hij is geschikt voor het smeden van onderdelen met een relatief eenvoudige vorm, lage precisievereisten en hoge vervormingsenergie. De slagenergie en -frequentie worden meestal bepaald door de operator op basis van de vereiste vervorming van het smeedstuk.

De schroefpers heeft echter slechte controleprestaties in vergelijking met een CNC smeedhamer, wat leidt tot onstabiele smeedkwaliteit en automatiseringsproblemen. Het wordt meestal gebruikt voor kleine tot middelgrote batchproductie van kleine tot middelgrote smeedstukken.

2.3 Hoe selecteer ik schroefpers

De berekeningsformule voor het selecteren van de tonnage van de schroefpers is als volgt:

1）P= p/q=（64～73）F/q

In de formule:

• P-schroefpers tonnage (KN)；
• p-Vormkracht vereist voor matrijssmeedwerk (KN)；
• F-gesmeed stuk samen met het geprojecteerde gebied van de flitser (㎝²⁾；
• (64~73)-De coëfficiënt van complexe smeedstukken is 73, en die van eenvoudige smeedstukken is 64；
• q-q is een vervormingscoëfficiënt, die kan worden onderverdeeld in slag en vervormingsarbeid bij het matrijssmeden van een schroefpers：

① Voor smeedstukken die een grote vervormingsslag, vervorming en vervormingswerk voor het matrijssmeden vereisen, moet de waarde van q tussen 0,9 en 1,1 liggen.

② Voor smeedstukken die een kleinere vervormingsslag en vervormingswerk voor matrijssmeedwerk nodig hebben, is de waarde van q 1,3.

③ Voor smeedstukken die slechts een kleine vervormingsslag nodig hebben, maar een grote vervormingskracht voor precisiepersen, is de waarde van q 1,6.

2） P= (17,5～28) K-F_totaal(KN)

In de formule:

• F_totaal-Totaal geprojecteerd oppervlak van smeedstukken samen met uitvloeiing (㎝²)；
• K-staal type coëfficiënt (0,9 voor koolstofstaal met laag koolstofgehalte; 1 voor koolstofstaal met gemiddeld en laag koolstofgehalte). koolstof gelegeerd staal1,1 voor koolstofstaal met een laag koolstofgehalte; 1,25 voor constructiestaal met een hoog koolstofgehalte)；
• (17,5~28)-De coëfficiënt 28 wordt gebruikt voor vervormingsmoeilijkheden (zoals vervorming door extrusie, vervorming door vlamranden, enz. Anders wordt de coëfficiënt 17,5.

De bovenstaande formule is van toepassing op de berekening van de tonnage van de uitrusting die nodig is voor dubbele tot drievoudige smeedbewegingen. Als een enkele smeedbeweging nodig is, moet de berekening met twee vermenigvuldigd worden.

3. Hete matrijzensmeedpers

3.1 Prestatiekenmerken

De kenmerken van het matrijssmeden op warmpersen worden bepaald door het structurele ontwerp van de pers. Het heeft de volgende opvallende kenmerken:

De stijfheid van het frame van de smeedpers en het krukmechanisme is hoog, wat resulteert in minimale elastische vervorming tijdens het gebruik, wat leidt tot hogere precisie in de geproduceerde smeedstukken.

De geleider heeft een extra neusachtige structuur, waardoor de geleidingslengte wordt vergroot en de geleidingsprecisie wordt verbeterd. Dankzij de nauwkeurige geleiding en het gebruik van een gecombineerde matrijs met een geleiding, kunnen smeedpersen smeedstukken met een hogere precisie produceren. De groeven van elke stap worden gemaakt op een handig inzetstuk en vastgezet op de universele bekisting met behulp van bevestigingsschroeven, waardoor tegenaanvallen tijdens het gebruik worden geëlimineerd.

De werkslag van de pers is vast, met één stap voltooid in één slag en een automatisch uitwerpmechanisme inbegrepen.

3.2 Aanpasbaarheid aan andere smeedapparatuur:

De matrijssmeedpers heeft een bepaalde slag en werkt met een lage snelheid, waardoor de blenk in één slag de vooraf bepaalde vervorming ondergaat. Dit resulteert echter in een aanzienlijke vervorming in het midden van de billet, waardoor deze gemakkelijk in horizontale richting vloeit en een grote flash vormt, waardoor het metaal in diepe groeven niet effectief kan worden opgevuld.

Bovendien is het plooien van smeedstukken waarschijnlijker dan hameren, vooral bij smeedstukken met complexe dwarsdoorsnedevormen.

Om deze uitdagingen te overwinnen, is het nodig om een voorvormstap te gebruiken om de blenk dicht bij de gewenste smeedvorm te brengen, wat een zorgvuldig ontwerp van de smeedstap vereist. Aan de andere kant hebben smeedhamers een hoog aantal slagen per minuut en kunnen ze het gewicht van de hamer regelen om aan de vervormingseisen van de voorvorm te voldoen. Dit maakt het gemakkelijker om de smeedstukken te bedienen en te smeden, zoals verlengen en walsen.

Langwalsen en walsprocessen zijn echter moeilijk uit te voeren op een warmpers. Voor lange staafvormige blenks met grote verschillen in doorsnede is andere apparatuur nodig, zoals luchthamers, walssmeden machines of vlakke smeedmachines worden gebruikt voor het stansen en strekken/walsen.

De warmpers heeft ook problemen met het verwijderen van de oxidehuid op het oppervlak van de blenk, vooral op de uiteinden, die gemakkelijk in het oppervlak van het smeedstuk wordt gedrukt.

Om dit te voorkomen, moeten elektrische verwarming en andere oxidatievrije verwarmingsmethoden worden gebruikt. De hete smeedpers maakt gebruik van een gecombineerde matrijs met een geleidingssysteem en de groeven van elke stap worden gemaakt op handige inzetstukken.

Dit ontwerp maakt de grootte van de inzetmatrijzen veel kleiner dan die van hamers, waardoor er effectief matrijsmateriaal wordt bespaard en de productie, het gebruik en de reparatie van de inzetmatrijzen veel handiger worden.

3.3 Hoe de pers van het hete matrijzensmeedstuk te selecteren

De tonnage van de smeedpers wordt bepaald op basis van de maximale weerstand tegen vervorming aan het einde van het smeedproces. De smeeddruk (P) kan worden berekend met de volgende empirische formule:

P= (64~73)

In de formule:

• F-Projectieoppervlak van smeedstukken inclusief vlamplaatbruggen (cm²)；
• K-staal type coëfficiënt (0,9 voor laag koolstofstaal; 1 voor middel koolstofstaal en laag koolstof gelegeerd staal; 1,1 voor middel koolstof laag gelegeerd staal; 1,25 voor hoog gelegeerd constructiestaal)；

Voor smeedstukken met een eenvoudige vorm, groot rond oppervlak, lage en dikke ribben, en een dikke wand, heeft de complexiteitscoëfficiënt een kleine waarde, en het omgekeerde is waar.

Prestatievergelijkingslijst van de Pers van het Drie Matrijzensmeedstuk

Gelijkwaardige relatie van smeedapparatuur met drie matrijzen

Bij het selecteren van smeedapparatuur met vergelijkbare capaciteiten is de omzettingsverhouding tussen de smeedapparatuurcapaciteiten als volgt: een smeedhamer van 25KJ (dubbelwerkende hamer van 1 ton) komt overeen met een smeedpers van 10.000 KN, die op zijn beurt overeenkomt met een schroefpers van 3.500 tot 4.000 KN.

Hoe kies je de juiste tonnage voor een smeedpers op basis van verschillende soorten smeedstukken?

Om de juiste smeed tonnage te kiezen, moet eerst rekening worden gehouden met de grootte en vervorming van de gesmede onderdelen. Voor verschillende soorten smeedstukken variëren de vereiste smeedapparatuur, het verbruik van het brandstofverbruik, het matrijsverbruik enzovoort, wat betekent dat de keuze van tonnage gebaseerd moet zijn op de specifieke omstandigheden van het smeedstuk.

Titaanlegeringen hebben bijvoorbeeld een hoge weerstand tegen vervorming tijdens het smeedproces, dus bij het kiezen van smeden tonnage apparatuur moet bijzondere aandacht worden besteed aan de grootte en de vervorming van de onderdelen.

Bovendien is de kwaliteit van het smeedijzer een belangrijke overweging.

In het algemeen zijn smeedstukken met een hogere sterkte en hardheid bestand tegen grotere belastingen en drukken, wat betekent dat bij de keuze van het smeed tonnage ook rekening moet worden gehouden met de kwaliteit van het smeedstuk. Bijvoorbeeld, staalsoort 3 heeft een hogere sterkte en hardheid dan staalsoort 2, dus de keuze van de smeedtonnage kan grotere apparatuur vereisen om aan de verwerkingsbehoeften te voldoen.

Het kiezen van de juiste smeed tonnage vereist een uitgebreide overweging van de grootte en vervorming van de smeedstukken, materiaalsoort en productiekosten.

In de praktijk kan dit worden bereikt door de tonnage van de smeeddruk te berekenen en de positie van de matrijsholte te regelen in combinatie met de werkruimte en de structuur van de apparatuur, waardoor het totale ontwerp van de onderdelen van de smeedmatrijs mogelijk wordt. Dit garandeert niet alleen de kwaliteit van de smeedstukken, maar ook een effectieve beheersing van de productiekosten.