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(xiu)鋼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壓不(bu)銹鋼管和空心異形材,只能用于擠壓實心的棒材和型材。
目前,廣泛使用的(de)(de)四(si)柱式臥式擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)一般為500~6000t級(ji),并有(you)向大(da)噸位擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)發展的(de)(de)趨勢,10000t級(ji)的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)已在不少國家使用。美國的(de)(de)空軍部門(men)于(yu)(yu)20世紀中(zhong)就已建(jian)成了6臺(tai)(tai)12000t級(ji)的(de)(de)大(da)型擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji),3臺(tai)(tai)用于(yu)(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)鋁合金,3臺(tai)(tai)用于(yu)(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)鋼及難(nan)熔合金,柯蒂斯·萊特公司(si)建(jian)成的(de)(de)一臺(tai)(tai)120MN(12000t)的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji),就是其中(zhong)擠(ji)(ji)壓(ya)鋼材的(de)(de)一臺(tai)(tai)。
表8-29中所列是國外一些擠(ji)壓機的(de)結構(gou)及使(shi)用情況,可以看出,臥式(shi)(shi)液(ye)壓擠(ji)壓機中,四(si)柱式(shi)(shi)使(shi)用得比較(jiao)普遍,且(qie)擠(ji)壓機上(shang)都具有內置(zhi)式(shi)(shi)穿(chuan)孔系統(tong)的(de)結構(gou),同時可以生產不銹鋼管(guan)、棒(bang)、型材。
表8-30為英國菲爾汀設計(ji)公司于(yu)1973年后設計(ji)制造投產的兩臺臥式管型材擠壓機的主要技術性(xing)能。
四柱(zhu)(zhu)臥式(shi)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)如圖8-29所(suo)示,可以(yi)看出,四柱(zhu)(zhu)式(shi)、臥式(shi)并設(she)(she)有內置(zhi)式(shi)獨立的(de)(de)穿(chuan)孔(kong)系統的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji),由(you)前橫梁(liang)(liang)(liang)、后橫梁(liang)(liang)(liang)、主(zhu)柱(zhu)(zhu)塞(sai)活動(dong)(dong)梁(liang)(liang)(liang)和(he)(he)穿(chuan)孔(kong)柱(zhu)(zhu)塞(sai)活動(dong)(dong)梁(liang)(liang)(liang)等(deng)部分(fen)組成(cheng)。后橫梁(liang)(liang)(liang)固(gu)定在基礎上(shang),前橫梁(liang)(liang)(liang)則通過滑(hua)(hua)動(dong)(dong)軸承或滑(hua)(hua)軌可以(yi)隨著擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力的(de)(de)大小前后浮(fu)動(dong)(dong)。前后橫梁(liang)(liang)(liang)通過4根張(zhang)力柱(zhu)(zhu)連結(jie)在一起形(xing)成(cheng)剛性框架結(jie)構。主(zhu)柱(zhu)(zhu)塞(sai)動(dong)(dong)梁(liang)(liang)(liang)由(you)主(zhu)缸(gang)(gang)和(he)(he)回(hui)(hui)程缸(gang)(gang)帶動(dong)(dong),穿(chuan)孔(kong)動(dong)(dong)梁(liang)(liang)(liang)由(you)穿(chuan)孔(kong)缸(gang)(gang)和(he)(he)回(hui)(hui)程缸(gang)(gang)帶動(dong)(dong),按照工藝程序(xu)在基礎滑(hua)(hua)道上(shang)移(yi)(yi)動(dong)(dong)。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿固(gu)定在主(zhu)柱(zhu)(zhu)塞(sai)上(shang),而(er)芯棒系統固(gu)定在穿(chuan)孔(kong)動(dong)(dong)梁(liang)(liang)(liang)上(shang)。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒則由(you)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒移(yi)(yi)動(dong)(dong)缸(gang)(gang)帶動(dong)(dong),并鎖緊和(he)(he)松(song)開。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)所(suo)有動(dong)(dong)梁(liang)(liang)(liang)的(de)(de)前后移(yi)(yi)動(dong)(dong)都(dou)可以(yi)在基礎滑(hua)(hua)道上(shang)自如的(de)(de)進行(xing)。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)同時(shi)還設(she)(she)有擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)中(zhong)心線的(de)(de)調整(zheng)機(ji)(ji)構,以(yi)確保(bao)設(she)(she)備(bei)磨(mo)損時(shi)不(bu)致影(ying)響到(dao)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)中(zhong)心線,保(bao)證擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)產品的(de)(de)質量。
液壓(ya)(ya)(ya)的(de)(de)(de)管型(xing)材擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)一(yi)般都(dou)是制造成臥(wo)式(shi)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji),其(qi)噸位可(ke)(ke)以在600~33000噸,供(gong)給擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)作(zuo)(zuo)為動力(li)源的(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)(ya)水的(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)壓(ya)(ya)(ya)力(li)都(dou)在24~32MPa.一(yi)臺具有單擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong)和帶有雙工位的(de)(de)(de)旋(xuan)轉式(shi)或抽屜式(shi)模(mo)架的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji),其(qi)裝(zhuang)入空(kong)心坯料、清除擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)余料、清理擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong)內襯以及其(qi)他(ta)方面的(de)(de)(de)所有輔助工序(xu)都(dou)在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)中心線上(shang)完成,且不是在主(zhu)要工序(xu)的(de)(de)(de)時間內同時完成的(de)(de)(de),結(jie)構上(shang)不是屬(shu)于先進的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji),其(qi)生產(chan)(chan)能力(li)每(mei)小時可(ke)(ke)以達到60~80次(圖8-30).而高生產(chan)(chan)率的(de)(de)(de)現代化管型(xing)材擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)配置有在旋(xuan)轉框架內的(de)(de)(de)兩個(ge)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong),使大部分輔助工序(xu)與主(zhu)要工序(xu)同時完成,使擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)能力(li)提高到每(mei)小時擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)100~120次(圖8-30)。
美國(guo) Lone Star 鋼(gang)廠的(de)55MN(5500t)臥(wo)式鋼(gang)管(guan)擠(ji)壓(ya)機(ji)是由(you) Mannesmann-Meer提(ti)供技術和Fielding公(gong)司(si)共同設(she)計制(zhi)造的(de)。該擠(ji)壓(ya)機(ji)采用(yong)了雙(shuang)工位,能軸向(xiang)移(yi)動和轉(zhuan)(zhuan)動的(de)擠(ji)壓(ya)筒座上(shang)安置2個(ge)坯料擠(ji)壓(ya)筒,用(yong)安裝在(zai)雙(shuang)工位旋轉(zhuan)(zhuan)模(mo)架上(shang)的(de)2只模(mo)子(zi)生產石油管(guan)和不(bu)銹鋼(gang)管(guan)產品。5500t臥(wo)式鋼(gang)管(guan)擠(ji)壓(ya)機(ji)的(de)主(zhu)要性能如(ru)下:
擠壓機公稱壓力 5500t
總(zong)擠(ji)壓(ya)力等級 5500t,4000t,1500t
擠壓(ya)力(li)等級(當扣除回程力(li)時(shi)) 4950t,3150t
該擠壓機配備有不銹鋼(gang)管擠壓次(ci)數(shu)的自動計數(shu)器。
近代(dai)所有的(de)(de)(de)(de)快(kuai)速水力(li)(li)(li)(li)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)都(dou)配備有一(yi)(yi)個(ge)(ge)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)水蓄力(li)(li)(li)(li)器。就(jiu)像(xiang)自由(you)鍛造(zao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)機(ji)一(yi)(yi)樣(yang),擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)具(ju)有幾(ji)級不同(tong)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)。如20世紀50年代(dai)末(mo)期(qi)建成的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)些(xie)鋼管和型鋼擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji),不再采(cai)用(yong)一(yi)(yi)個(ge)(ge)單獨的(de)(de)(de)(de)3000t水壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)缸(只(zhi)能用(yong)減小(xiao)蓄力(li)(li)(li)(li)器中壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)辦法來變換擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)),而改用(yong)一(yi)(yi)種可以(yi)在500~3000t,按6個(ge)(ge)不同(tong)等級來變換壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)。這樣(yang)就(jiu)使擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)范圍(wei)擴(kuo)大很多(duo)。
擠壓(ya)筒(tong)對(dui)于模子的(de)(de)位(wei)置固定不變(bian),這就要(yao)求送錠(ding)(ding)器具有不同的(de)(de)長度,以(yi)適應坯料在(zai)較長的(de)(de)范(fan)圍內變(bian)化,通常送錠(ding)(ding)器被設計成(cheng)1號和2號兩部分,在(zai)自動(dong)操(cao)作中(zhong),當擠壓(ya)桿將坯料推進(jin)擠壓(ya)筒(tong)一定長度時,1號送錠(ding)(ding)器自動(dong)退出(chu),2號送錠(ding)(ding)器繼續送坯料進(jin)擠壓(ya)筒(tong),直(zhi)至擠壓(ya)筒(tong)的(de)(de)端面位(wei)置。此外,為了(le)節省時間和高(gao)壓(ya)水,要(yao)盡可(ke)能地縮(suo)短行程長度。
在不銹鋼管和型(xing)鋼擠壓(ya)機(ji)上(shang),目前尚不能(neng)在同(tong)一個過程中、在同(tong)一臺擠壓(ya)機(ji)上(shang)進行擠壓(ya)和穿(chuan)孔兩個工序。這(zhe)是因(yin)為在長(chang)鋼坯(pi)穿(chuan)孔之后(hou),要(yao)保持玻璃潤滑劑(ji)薄膜是困難的(de)。因(yin)此,當空心坯(pi)進行擠壓(ya)時,移動(dong)穿(chuan)孔芯棒所需要(yao)的(de)壓(ya)力(li)就(jiu)比較小了。這(zhe)樣在主柱塞中所裝設的(de)穿(chuan)孔芯棒移動(dong)裝置做成內置式的(de)穿(chuan)孔裝置就(jiu)能(neng)夠滿足(zu)工藝要(yao)求了。
在具有多級壓(ya)(ya)力的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)機上,也(ye)可(ke)(ke)(ke)以利用一個(ge)(ge)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)在外面(mian)的(de)水壓(ya)(ya)缸,借助這個(ge)(ge)水壓(ya)(ya)缸可(ke)(ke)(ke)以用來移動或固定(ding)芯(xin)棒,或者作為一個(ge)(ge)獨立(li)的(de)穿孔裝(zhuang)置(zhi)(zhi),成為外置(zhi)(zhi)式的(de)穿孔裝(zhuang)置(zhi)(zhi)。并且(qie),這個(ge)(ge)水壓(ya)(ya)缸往(wang)往(wang)可(ke)(ke)(ke)以加到(dao)主水壓(ya)(ya)缸的(de)任何一個(ge)(ge)組(zu)合(he)中(zhong),形成多級壓(ya)(ya)力的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)機。
近代的(de)擠壓(ya)機(ji)(ji),由(you)于(yu)極(ji)高的(de)擠壓(ya)速(su)度(du)和(he)空程速(su)度(du),因而(er)要(yao)求采用特殊的(de)措施來進行安裝。對于(yu)低速(su)工作的(de)擠壓(ya)機(ji)(ji)來說,主液壓(ya)缸(gang)可以安裝在地(di)腳板(ban)上,而(er)地(di)腳板(ban)再(zai)固定在基(ji)礎上。而(er)對于(yu)高速(su)工作的(de)擠壓(ya)機(ji)(ji),基(ji)礎就必須能承受沖擊負荷。
為了避免沖(chong)擊,必須將擠(ji)(ji)壓(ya)機的(de)(de)前(qian)(qian)(qian)梁安裝在活動的(de)(de)地腳板上,擠(ji)(ji)壓(ya)時,前(qian)(qian)(qian)梁通(tong)過滑動軸承(cheng)可以隨(sui)著(zhu)(zhu)擠(ji)(ji)壓(ya)力的(de)(de)大小,在軌(gui)道上前(qian)(qian)(qian)后(hou)浮動。因此在操縱閥和擠(ji)(ji)壓(ya)機之間的(de)(de)所有高壓(ya)管道都必然要(yao)適應(ying)擠(ji)(ji)壓(ya)機前(qian)(qian)(qian)梁在擠(ji)(ji)壓(ya)過程中隨(sui)著(zhu)(zhu)擠(ji)(ji)壓(ya)力的(de)(de)變化前(qian)(qian)(qian)后(hou)浮動。
為(wei)了提高擠壓(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)生產能(neng)力,擠壓(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)很(hen)多動(dong)作(zuo)(zuo)以及輔助設備的(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)周期應該實現自(zi)動(dong)化(hua)或半自(zi)動(dong)化(hua)操作(zuo)(zuo)。只(zhi)有當(dang)一(yi)些動(dong)作(zuo)(zuo)相互交(jiao)叉地進(jin)(jin)行,才有可(ke)能(neng)縮短擠壓(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)周期。因此(ci),需(xu)要(yao)特別注意使(shi)擠壓(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)各個(ge)相關部分在擠壓(ya)(ya)過程(cheng)(cheng)中所(suo)處(chu)的(de)(de)(de)位置(zhi),不致被隨(sui)后的(de)(de)(de)動(dong)作(zuo)(zuo)所(suo)干擾。在半自(zi)動(dong)化(hua)或自(zi)動(dong)化(hua)操作(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)情況(kuang)下,必(bi)須有轉換為(wei)手動(dong)或者按鈕操作(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性(譬(pi)如在進(jin)(jin)行擠壓(ya)(ya)機(ji)調整或空載(zai)行程(cheng)(cheng)時)。
當(dang)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)要達到(dao)60~80根/h的(de)生產率,在坯料和擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)的(de)運(yun)(yun)送當(dang)中(zhong)就(jiu)不能(neng)有停歇時(shi)間。同(tong)時(shi),裝(zhuang)(zhuang)料器(qi)退出(chu)的(de)速(su)度也不能(neng)慢。在這樣高的(de)生產效(xiao)率的(de)情況(kuang)下,裝(zhuang)(zhuang)料器(qi)必須在裝(zhuang)(zhuang)有主缸(gang)的(de)后(hou)橫(heng)梁向前運(yun)(yun)動的(de)時(shi)候就(jiu)迅速(su)地退出(chu)。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)的(de)收(shou)集裝(zhuang)(zhuang)置必須在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)余料被推出(chu)后(hou),將其收(shou)集起來,并且將壓(ya)(ya)余連(lian)同(tong)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)一(yi)起送到(dao)一(yi)個墊(dian)片(pian)分離裝(zhuang)(zhuang)置上,將擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)同(tong)壓(ya)(ya)余分離開。此后(hou),擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)便自動地進(jin)入一(yi)個冷卻(que)系統(tong)進(jin)行(xing)冷卻(que),然(ran)后(hou)再送回擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)繼續使用(yong)。
在(zai)擠壓車間里,由于玻(bo)璃(li)潤滑劑粉末的(de)(de)沉積(ji),往往會(hui)造(zao)成機械的(de)(de)一(yi)些(xie)滑動(dong)部件在(zai)擠壓時很快地磨損。因此,防護(hu)不(bu)便或(huo)不(bu)夠的(de)(de)部件都采(cai)用(yong)特殊的(de)(de)材料(liao)來制作,這些(xie)材料(liao)不(bu)是同(tong)玻(bo)璃(li)不(bu)起作用(yong)就是易于清除(chu)殘留在(zai)上(shang)(shang)面的(de)(de)玻(bo)璃(li)。而對(dui)于像主柱(zhu)塞或(huo)其他運動(dong)部件上(shang)(shang)不(bu)可能這樣做時,就用(yong)可移動(dong)的(de)(de)或(huo)固定的(de)(de)罩子或(huo)可伸縮的(de)(de)軟性(xing)的(de)(de)折疊(die)物(俗稱手風琴(qin))遮蓋起來,并且加以(yi)密封,防止玻(bo)璃(li)粉末進(jin)入。
此外,適當(dang)的壓力(li)潤滑也可以使一些部件免受玻璃粉沉積的影響。
根據德國工(gong)廠的(de)(de)經驗,對于(yu)擠壓速度的(de)(de)要(yao)(yao)求是在設計壓力(li)達到(dao)80%~90%的(de)(de)時候,就應該能夠得到(dao)所要(yao)(yao)求的(de)(de)擠壓速度。因此,建議采(cai)用以下的(de)(de)關系式來確定建立(li)水(shui)泵房時的(de)(de)高壓水(shui)效率:
有些(xie)擠壓(ya)機,這個效率僅(jin)僅(jin)只有在(zai)40%~60%的(de)范圍內(nei)操作,有時(shi)還要(yao)低(di)一些(xie)。幾乎在(zai)所(suo)有的(de)情況下(xia),此效率低(di)的(de)原因都是由(you)于水力系(xi)統的(de)結(jie)構(gou)不良,而由(you)于擠壓(ya)機使用不好(hao)的(de)僅(jin)僅(jin)只有小部分。
至今(jin)擠壓機絕大(da)部分都還(huan)是采用(yong)水(shui)來傳動(dong)。當要求在一(yi)(yi)個短時間內(nei)具有(you)很(hen)高的(de)(de)速度(du),就必須有(you)一(yi)(yi)個高壓水(shui)蓄力器,因為在很(hen)短的(de)(de)擠壓時間(2~4s)內(nei)所需要的(de)(de)水(shui)量是非常大(da)的(de)(de)。當采用(yong)直接傳動(dong)時,所安(an)設(she)的(de)(de)水(shui)泵能力就要很(hen)大(da)。水(shui)在一(yi)(yi)個封閉的(de)(de)系統中,并且(qie)在水(shui)里加入1%~1.5%的(de)(de)油,既避免設(she)備生銹,同時還(huan)可以起到潤滑劑的(de)(de)作(zuo)用(yong)。
近年來所安裝的(de)(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)水(shui)泵(beng)房,幾乎大部分都是采(cai)用32MPa(約316個大氣壓(ya)(ya)),大家都把這一(yi)壓(ya)(ya)力(li)看(kan)作為各種不(bu)同因(yin)素的(de)(de)(de)(de)最(zui)為有(you)(you)利的(de)(de)(de)(de)綜合指標(biao)。如(ru)果水(shui)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)低,則活塞、閥門和輸送管道的(de)(de)(de)(de)斷面尺寸就要(yao)加大,同時,由于擠壓(ya)(ya)機要(yao)求具有(you)(you)高的(de)(de)(de)(de)工(gong)作速度,如(ru)果壓(ya)(ya)力(li)低,水(shui)的(de)(de)(de)(de)流量就會很大,這樣對設備有(you)(you)害。
可以(yi)(yi)從一(yi)個(ge)集中的(de)蓄(xu)力總站(zhan)得(de)(de)到更高的(de)壓(ya)力。這(zhe)(zhe)對于擠壓(ya)機(ji)和(he)穿孔機(ji)聯合(he)操作的(de)時候特(te)別有利。同時,這(zhe)(zhe)也(ye)是一(yi)種很經濟(ji)的(de)工作方法,可以(yi)(yi)使大型的(de)不銹(xiu)鋼(gang)管和(he)型鋼(gang)擠壓(ya)機(ji)得(de)(de)到3~5個(ge)或者更多的(de)壓(ya)力等級,這(zhe)(zhe)樣(yang)就可以(yi)(yi)同時經濟(ji)合(he)理地適(shi)應各種不同產品規格的(de)生(sheng)產。