不銹鋼管擠壓機有多種類型,有機械擠壓機和液壓擠壓機(液壓擠壓機又有水壓和油壓之分);立式擠壓機和臥式擠壓機,一般機械擠壓機以立式居多,而液壓擠壓機則以臥式居多;此外還有三柱式擠壓機和四柱式擠壓機之分,一般老式擠壓機有不少是三柱式的,而三柱式擠壓機又有正三角“Δ”和倒三角“V”布置之分,現代擠壓機都已普遍采用四柱式。原上鋼五廠的40MN(4000t)擠壓機是二柱式擠壓機,但由于二柱式擠壓機擠壓時的擠壓中心線調整要求與兩根張力柱的中心線在同一個平面內。否則,任何原因所引起擠壓中心線的偏離,都將導致不(bu)銹鋼(gang)管和空心型材擠壓時的壁厚不均。因此,二柱式臥式擠壓機不適合擠(ji)壓不銹(xiu)鋼管(guan)和空心異形材,只能用于擠壓實心的棒材和型材。
目前,廣泛使(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)四柱式(shi)臥式(shi)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)一般為500~6000t級(ji),并有(you)向大噸位(wei)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)發展的(de)(de)趨勢(shi),10000t級(ji)的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)已(yi)在不少(shao)國(guo)家使(shi)(shi)用(yong)。美國(guo)的(de)(de)空軍部(bu)門(men)于20世紀(ji)中就已(yi)建(jian)成(cheng)了6臺(tai)12000t級(ji)的(de)(de)大型擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji),3臺(tai)用(yong)于擠(ji)(ji)壓(ya)鋁合金(jin),3臺(tai)用(yong)于擠(ji)(ji)壓(ya)鋼及難熔合金(jin),柯蒂斯·萊特(te)公司(si)建(jian)成(cheng)的(de)(de)一臺(tai)120MN(12000t)的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji),就是其中擠(ji)(ji)壓(ya)鋼材的(de)(de)一臺(tai)。
表8-29中所列是國外一些擠壓(ya)機的(de)結構(gou)及使用情況,可以看(kan)出,臥式液壓(ya)擠壓(ya)機中,四柱式使用得比(bi)較普遍,且擠壓(ya)機上都具有內(nei)置式穿孔(kong)系統的(de)結構(gou),同時(shi)可以生產不銹鋼管、棒、型(xing)材(cai)。
表(biao)8-30為英國菲爾汀(ting)設計公司于1973年(nian)后(hou)設計制造投產的兩臺臥(wo)式(shi)管(guan)型材擠壓機的主要技術性能。
四柱(zhu)臥式(shi)(shi)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機如圖8-29所示,可以(yi)(yi)看出,四柱(zhu)式(shi)(shi)、臥式(shi)(shi)并設(she)有(you)內(nei)置式(shi)(shi)獨(du)立的(de)(de)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)系(xi)統的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機,由前橫(heng)(heng)梁(liang)、后橫(heng)(heng)梁(liang)、主(zhu)柱(zhu)塞(sai)活動(dong)(dong)(dong)梁(liang)和(he)(he)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)柱(zhu)塞(sai)活動(dong)(dong)(dong)梁(liang)等部分組成。后橫(heng)(heng)梁(liang)固(gu)(gu)(gu)定(ding)在(zai)(zai)基礎(chu)上(shang),前橫(heng)(heng)梁(liang)則(ze)通過(guo)滑動(dong)(dong)(dong)軸承或滑軌可以(yi)(yi)隨著擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)(de)大(da)小前后浮動(dong)(dong)(dong)。前后橫(heng)(heng)梁(liang)通過(guo)4根張力(li)柱(zhu)連(lian)結在(zai)(zai)一起(qi)形成剛性框(kuang)架(jia)結構。主(zhu)柱(zhu)塞(sai)動(dong)(dong)(dong)梁(liang)由主(zhu)缸和(he)(he)回(hui)程(cheng)(cheng)缸帶(dai)動(dong)(dong)(dong),穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)動(dong)(dong)(dong)梁(liang)由穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)缸和(he)(he)回(hui)程(cheng)(cheng)缸帶(dai)動(dong)(dong)(dong),按(an)照工藝程(cheng)(cheng)序(xu)在(zai)(zai)基礎(chu)滑道上(shang)移(yi)動(dong)(dong)(dong)。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿固(gu)(gu)(gu)定(ding)在(zai)(zai)主(zhu)柱(zhu)塞(sai)上(shang),而芯棒系(xi)統固(gu)(gu)(gu)定(ding)在(zai)(zai)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)動(dong)(dong)(dong)梁(liang)上(shang)。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒則(ze)由擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒移(yi)動(dong)(dong)(dong)缸帶(dai)動(dong)(dong)(dong),并鎖(suo)緊和(he)(he)松開。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機所有(you)動(dong)(dong)(dong)梁(liang)的(de)(de)前后移(yi)動(dong)(dong)(dong)都可以(yi)(yi)在(zai)(zai)基礎(chu)滑道上(shang)自如的(de)(de)進行。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機同時還設(she)有(you)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)中心線(xian)的(de)(de)調整(zheng)機構,以(yi)(yi)確保(bao)設(she)備(bei)磨損時不(bu)致影響(xiang)到擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機的(de)(de)中心線(xian),保(bao)證(zheng)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)產品的(de)(de)質(zhi)量。
液壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)的(de)(de)(de)管型(xing)材(cai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)一般都是制造成臥式擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji),其噸(dun)位(wei)可(ke)以(yi)在600~33000噸(dun),供給擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)作(zuo)為動力(li)(li)源的(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)水(shui)的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)都在24~32MPa.一臺具(ju)有(you)單擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒和帶有(you)雙工(gong)位(wei)的(de)(de)(de)旋轉(zhuan)式或(huo)抽屜式模(mo)架的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji),其裝入空心(xin)坯料(liao)、清(qing)(qing)除(chu)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)余料(liao)、清(qing)(qing)理擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒內(nei)襯(chen)以(yi)及其他方面(mian)的(de)(de)(de)所有(you)輔助工(gong)序(xu)都在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)中心(xin)線上完(wan)(wan)成,且不是在主要工(gong)序(xu)的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)內(nei)同時(shi)完(wan)(wan)成的(de)(de)(de),結(jie)構上不是屬于先進的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji),其生產能力(li)(li)每小時(shi)可(ke)以(yi)達到(dao)60~80次(圖8-30).而高生產率(lv)的(de)(de)(de)現代化管型(xing)材(cai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)配置有(you)在旋轉(zhuan)框(kuang)架內(nei)的(de)(de)(de)兩個(ge)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒,使(shi)大部(bu)分輔助工(gong)序(xu)與主要工(gong)序(xu)同時(shi)完(wan)(wan)成,使(shi)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)生產能力(li)(li)提高到(dao)每小時(shi)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)100~120次(圖8-30)。
美國 Lone Star 鋼廠(chang)的(de)55MN(5500t)臥(wo)式鋼管擠(ji)壓(ya)機(ji)是由 Mannesmann-Meer提供技(ji)術和Fielding公司共同設計制(zhi)造的(de)。該擠(ji)壓(ya)機(ji)采用(yong)了雙工位(wei),能(neng)軸向移動和轉動的(de)擠(ji)壓(ya)筒座上(shang)安置2個坯料(liao)擠(ji)壓(ya)筒,用(yong)安裝在雙工位(wei)旋轉模(mo)架上(shang)的(de)2只模(mo)子生產石油管和不銹鋼管產品。5500t臥(wo)式鋼管擠(ji)壓(ya)機(ji)的(de)主要性(xing)能(neng)如下:
擠(ji)壓(ya)機(ji)公稱壓(ya)力 5500t
總擠壓力等級(ji) 5500t,4000t,1500t
擠(ji)壓力等級(當(dang)扣(kou)除回程力時(shi)) 4950t,3150t
該擠壓機配備(bei)有(you)不銹鋼管擠壓次數(shu)的(de)自動計數(shu)器。
近代所有(you)的(de)(de)快速水力(li)(li)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)都配備有(you)一(yi)(yi)個(ge)高壓(ya)(ya)(ya)水蓄力(li)(li)器(qi)。就像自由鍛造(zao)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)機(ji)一(yi)(yi)樣,擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)具有(you)幾(ji)級(ji)不(bu)同的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)。如(ru)20世(shi)紀(ji)50年代末期(qi)建(jian)成(cheng)的(de)(de)一(yi)(yi)些鋼管(guan)和型鋼擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji),不(bu)再采用(yong)(yong)(yong)一(yi)(yi)個(ge)單(dan)獨的(de)(de)3000t水壓(ya)(ya)(ya)缸(gang)(只能用(yong)(yong)(yong)減小蓄力(li)(li)器(qi)中壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)的(de)(de)辦法來變(bian)換擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)),而改(gai)用(yong)(yong)(yong)一(yi)(yi)種可(ke)以(yi)在500~3000t,按6個(ge)不(bu)同等級(ji)來變(bian)換壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)。這樣就使擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)范圍擴大很多。
擠(ji)壓(ya)筒對(dui)于模子(zi)的(de)位置固定(ding)不變(bian),這(zhe)就要(yao)求送(song)(song)錠(ding)器(qi)具有(you)不同的(de)長度(du)(du),以適應坯(pi)料在(zai)較長的(de)范圍內變(bian)化(hua),通(tong)常送(song)(song)錠(ding)器(qi)被設(she)計成1號(hao)(hao)和2號(hao)(hao)兩部分(fen),在(zai)自動(dong)操(cao)作中,當擠(ji)壓(ya)桿將坯(pi)料推進擠(ji)壓(ya)筒一(yi)定(ding)長度(du)(du)時(shi),1號(hao)(hao)送(song)(song)錠(ding)器(qi)自動(dong)退(tui)出,2號(hao)(hao)送(song)(song)錠(ding)器(qi)繼續送(song)(song)坯(pi)料進擠(ji)壓(ya)筒,直至擠(ji)壓(ya)筒的(de)端面位置。此外,為了(le)節省時(shi)間和高壓(ya)水,要(yao)盡可能地縮短行程長度(du)(du)。
在(zai)(zai)不銹鋼管(guan)和(he)型鋼擠(ji)壓機上(shang),目(mu)前尚不能在(zai)(zai)同(tong)一(yi)個過(guo)程(cheng)中、在(zai)(zai)同(tong)一(yi)臺(tai)擠(ji)壓機上(shang)進行擠(ji)壓和(he)穿(chuan)孔(kong)兩個工(gong)序。這是因為在(zai)(zai)長(chang)鋼坯(pi)穿(chuan)孔(kong)之后,要(yao)保持玻璃(li)潤(run)滑劑薄膜是困難(nan)的。因此,當空心坯(pi)進行擠(ji)壓時,移動(dong)穿(chuan)孔(kong)芯棒所需(xu)要(yao)的壓力就比較小了。這樣在(zai)(zai)主柱塞中所裝(zhuang)設(she)的穿(chuan)孔(kong)芯棒移動(dong)裝(zhuang)置做成內(nei)置式的穿(chuan)孔(kong)裝(zhuang)置就能夠滿足工(gong)藝要(yao)求(qiu)了。
在具有多級壓(ya)力(li)的擠(ji)壓(ya)機(ji)上,也(ye)可以(yi)利用一(yi)個裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)在外面的水(shui)壓(ya)缸,借(jie)助這個水(shui)壓(ya)缸可以(yi)用來移動或固定(ding)芯棒,或者(zhe)作為(wei)一(yi)個獨立(li)的穿孔裝(zhuang)(zhuang)置(zhi),成(cheng)為(wei)外置(zhi)式的穿孔裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)。并且(qie),這個水(shui)壓(ya)缸往往可以(yi)加到主水(shui)壓(ya)缸的任(ren)何一(yi)個組合中,形成(cheng)多級壓(ya)力(li)的擠(ji)壓(ya)機(ji)。
近代(dai)的擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji),由(you)于(yu)(yu)極高的擠壓(ya)(ya)(ya)速(su)度和(he)空程速(su)度,因而要(yao)求采(cai)用特殊的措施來進行安裝。對(dui)于(yu)(yu)低(di)速(su)工(gong)作的擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)來說,主液壓(ya)(ya)(ya)缸可以安裝在地腳板上,而地腳板再固(gu)定(ding)在基礎(chu)上。而對(dui)于(yu)(yu)高速(su)工(gong)作的擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji),基礎(chu)就必(bi)須能(neng)承受沖擊負荷。
為了(le)避免沖擊,必(bi)須(xu)將擠(ji)壓機的前(qian)(qian)梁(liang)(liang)安裝在(zai)活動(dong)的地腳板上(shang),擠(ji)壓時(shi),前(qian)(qian)梁(liang)(liang)通過(guo)滑(hua)動(dong)軸承可以(yi)隨(sui)(sui)著擠(ji)壓力的大小,在(zai)軌道(dao)上(shang)前(qian)(qian)后(hou)浮(fu)動(dong)。因此(ci)在(zai)操縱閥和擠(ji)壓機之間的所有高壓管道(dao)都必(bi)然要適應擠(ji)壓機前(qian)(qian)梁(liang)(liang)在(zai)擠(ji)壓過(guo)程(cheng)中隨(sui)(sui)著擠(ji)壓力的變(bian)化前(qian)(qian)后(hou)浮(fu)動(dong)。
為了提高擠壓(ya)機(ji)的生產能力,擠壓(ya)機(ji)的很多(duo)動(dong)(dong)作(zuo)(zuo)以(yi)及輔(fu)助設備的工作(zuo)(zuo)周期應該實(shi)現自動(dong)(dong)化或半自動(dong)(dong)化操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)。只有當一些動(dong)(dong)作(zuo)(zuo)相(xiang)互交叉地(di)進行(xing)(xing),才(cai)有可能縮短擠壓(ya)機(ji)的工作(zuo)(zuo)周期。因(yin)此,需要特別注意使(shi)擠壓(ya)機(ji)的各(ge)個相(xiang)關部分在擠壓(ya)過程中所處的位置(zhi),不致被隨后(hou)的動(dong)(dong)作(zuo)(zuo)所干擾。在半自動(dong)(dong)化或自動(dong)(dong)化操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)的情況下,必須(xu)有轉(zhuan)換為手(shou)動(dong)(dong)或者按(an)鈕操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)的可能性(譬如在進行(xing)(xing)擠壓(ya)機(ji)調整(zheng)或空載行(xing)(xing)程時)。
當擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機要達到60~80根/h的(de)生產(chan)率,在(zai)坯料(liao)(liao)(liao)和擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)的(de)運(yun)送(song)(song)(song)當中(zhong)就不(bu)能有(you)停歇時(shi)間(jian)。同時(shi),裝(zhuang)料(liao)(liao)(liao)器退出(chu)的(de)速(su)度也不(bu)能慢。在(zai)這樣(yang)高的(de)生產(chan)效(xiao)率的(de)情況(kuang)下,裝(zhuang)料(liao)(liao)(liao)器必須(xu)在(zai)裝(zhuang)有(you)主缸(gang)的(de)后(hou)(hou)(hou)橫梁向前(qian)運(yun)動(dong)的(de)時(shi)候就迅速(su)地(di)退出(chu)。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)的(de)收(shou)集(ji)裝(zhuang)置(zhi)必須(xu)在(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)余料(liao)(liao)(liao)被推出(chu)后(hou)(hou)(hou),將(jiang)其(qi)收(shou)集(ji)起來,并且(qie)將(jiang)壓(ya)(ya)余連同擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)一(yi)起送(song)(song)(song)到一(yi)個(ge)墊(dian)片(pian)分(fen)離裝(zhuang)置(zhi)上(shang),將(jiang)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)同壓(ya)(ya)余分(fen)離開。此后(hou)(hou)(hou),擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)便(bian)自動(dong)地(di)進入(ru)一(yi)個(ge)冷卻系統進行(xing)冷卻,然后(hou)(hou)(hou)再(zai)送(song)(song)(song)回擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機繼續(xu)使用。
在(zai)擠壓車間里,由于玻璃(li)潤滑(hua)劑(ji)粉末的(de)沉積,往往會造(zao)成機械(xie)的(de)一些(xie)(xie)滑(hua)動(dong)部件(jian)在(zai)擠壓時很快(kuai)地磨損(sun)。因此(ci),防(fang)護不(bu)便或(huo)不(bu)夠(gou)的(de)部件(jian)都(dou)采用(yong)特殊的(de)材料(liao)來制作,這些(xie)(xie)材料(liao)不(bu)是同玻璃(li)不(bu)起作用(yong)就是易于清除殘(can)留在(zai)上(shang)面的(de)玻璃(li)。而對于像(xiang)主(zhu)柱塞或(huo)其他運(yun)動(dong)部件(jian)上(shang)不(bu)可能這樣做時,就用(yong)可移動(dong)的(de)或(huo)固定(ding)的(de)罩子或(huo)可伸縮的(de)軟性的(de)折(zhe)疊物(wu)(俗稱(cheng)手風琴)遮蓋(gai)起來,并且加以密封(feng),防(fang)止玻璃(li)粉末進入。
此(ci)外,適當的壓力潤滑也(ye)可以使一些部件免(mian)受玻璃(li)粉(fen)沉積的影響。
根(gen)據(ju)德國工廠的(de)(de)經驗,對于(yu)擠壓速度(du)的(de)(de)要求(qiu)是在設(she)計壓力達到80%~90%的(de)(de)時候(hou),就應(ying)該能夠得(de)到所要求(qiu)的(de)(de)擠壓速度(du)。因此,建議采用以下的(de)(de)關(guan)系式來確定建立水泵房時的(de)(de)高壓水效(xiao)率:
有(you)(you)些擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji),這個效率僅僅只(zhi)有(you)(you)在(zai)40%~60%的(de)范圍內操作,有(you)(you)時(shi)還要低一(yi)些。幾乎在(zai)所(suo)有(you)(you)的(de)情況下(xia),此(ci)效率低的(de)原因都(dou)是由于水力系(xi)統的(de)結構不良(liang),而由于擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)使(shi)用不好的(de)僅僅只(zhi)有(you)(you)小部分(fen)。
至(zhi)今(jin)擠壓機(ji)絕大部(bu)分都還是采用(yong)水(shui)(shui)來傳動。當要求在一(yi)個短時(shi)間內具有(you)很高的(de)(de)(de)速度,就必須有(you)一(yi)個高壓水(shui)(shui)蓄力器,因為在很短的(de)(de)(de)擠壓時(shi)間(2~4s)內所需要的(de)(de)(de)水(shui)(shui)量是非常大的(de)(de)(de)。當采用(yong)直接傳動時(shi),所安(an)設的(de)(de)(de)水(shui)(shui)泵能力就要很大。水(shui)(shui)在一(yi)個封閉的(de)(de)(de)系統中,并且(qie)在水(shui)(shui)里加入1%~1.5%的(de)(de)(de)油(you),既(ji)避免設備生銹,同時(shi)還可以起到潤(run)滑(hua)劑的(de)(de)(de)作用(yong)。
近年來所安裝的(de)高壓(ya)水(shui)泵房,幾乎大(da)(da)部(bu)分都(dou)是采用32MPa(約316個(ge)大(da)(da)氣壓(ya)),大(da)(da)家都(dou)把(ba)這(zhe)一(yi)壓(ya)力看作(zuo)為(wei)各種不同因素的(de)最為(wei)有(you)利的(de)綜(zong)合指標。如果水(shui)的(de)壓(ya)力低,則活塞(sai)、閥門和(he)輸送管(guan)道的(de)斷面尺寸就(jiu)要加大(da)(da),同時,由于(yu)擠壓(ya)機要求具(ju)有(you)高的(de)工作(zuo)速度,如果壓(ya)力低,水(shui)的(de)流量就(jiu)會很大(da)(da),這(zhe)樣(yang)對設備有(you)害。
可以(yi)從一(yi)個(ge)集中的(de)蓄力總站得到更高的(de)壓力。這(zhe)對于擠壓機和穿孔機聯合操作(zuo)的(de)時(shi)候特(te)別(bie)有利(li)。同時(shi),這(zhe)也是(shi)一(yi)種很(hen)經(jing)濟的(de)工作(zuo)方法,可以(yi)使大型(xing)的(de)不銹鋼管和型(xing)鋼擠壓機得到3~5個(ge)或者更多的(de)壓力等級,這(zhe)樣就可以(yi)同時(shi)經(jing)濟合理地適(shi)應(ying)各種不同產品規(gui)格(ge)的(de)生產。