全自动高强钢间接热成形生产线(下)

文/张海杰，严建文，李贵闪·合锻智能制造股份有限公司

《全自动高强钢间接热成形生产线》（上）见《锻造与冲压》2020 年第20 期

间接热成形生产线核心设备

间接热成形生产线的核心设备有热成形压机、自动化搬运系统、加热炉、水冷模具。行业内以压机为主导，自动化、加热炉等均由压机厂家配套供应。图8 为典型间接热成形生产线的核心设备布置图。

热成形压机

间接热成形压机相较于直接热成形压机有以下几个特点。

⑴更快的合模速度。为减少工件的空冷热量损失，需要更快的合模。

⑵更长的保压时间。更大的工件需要更长的保压时间来实现淬火和形状稳定。

⑶更精确的板料温度检测系统。工件尺寸更大、形状更复杂，温度区更多，需要更精确的温度检测系统来保证工件温度场在合格范围内。

⑷效率更高的冷却系统。更大的工件需要更高效的冷却系统来保证合模淬火效果。

⑸滑块建压速度更快。间接热成形压机的成形行程为零，没有压力渐变过程，需要在合模后的极短时间内将压力加到最高，才能保证工件在合模淬火阶段有足够的合模力抵消剧增的内部应力，保证产品质量合格。

⑹吨位更大。直接热成形压机的使用吨位为600 ～1100 吨，而间接热成形压机的使用吨位为1500 ～2500 吨。

⑺较低的模具辅助系统要求。具备模具冷却水和辅助气路即可，一般不需要模具辅助油路。

⑻不同的压力行程曲线。间接热成形工作过程中的压力—位移曲线与直接热成形区别较大，对速度和压力的敏感性更高，工艺曲线贴合的技术难度高。图9 为间接热成形压机。

自动化搬运系统

间接热成形生产线的自动化搬运系统一般包含以下几个部分：拆垛输送线、视觉对中系统（图10）、转运机器人、中转台、出/入炉升降台，上料机械手、热成像系统、下料机械手、下料传送带、整线总控系统。

与直接热成形生产线相比有以下区别：⑴采用人工拆垛而不是机器人拆垛。⑵打标工作在预成形工序完成，没有单独的打标系统。⑶对中系统采用视觉对中而不是机械对中。⑷工件入模温度检测采用精度更高的热成像系统而不是红外传感器。

加热炉

间接热成形生产线目前所使用加热炉的加热方式仅有辐射加热一种，因为间接热成形工件形状的特殊性，其他加热方式很难应用在间接热成形工艺上，均未实际投入市场。

间接热成形目前主流的加热炉结构也分箱式加热炉和辊底式加热炉两种。

⑴间接热成形箱式炉与直接热成形箱式炉的结构基本相同，都是叠层型多层炉，如图11 所示。间接热成形箱式炉的每一层的炉膛尺寸和总体外形尺寸更大，内部有更多的温区，可以通过控制各温区的温度来满足不同零件的工艺需求；炉内的托料架采用矩阵式结构，通用性好，可以通过调整/更换定位销来满足不同形状零件的需求；考虑上料时间问题，炉体不是直接安装在地面，而是有一半在地下。

箱式炉工作过程：炉门打开→出/入炉升降台将冷件送入炉膛→炉门关闭加热→炉门打开→出/入炉升降台将热件取出；工件加热过程保持静止状态；炉门开口较大，炉内气氛和温度控制比较麻烦。

⑵间接热成形辊底炉与直接热成形辊底炉结构不同，为双层结构，下层为封闭式加热层；上层为半开放式传送层，用于将炉内托料架送回线首，如图12所示。间接热成形辊底炉的加热层结构与直接热成形辊底炉相同，只是加热层炉膛更高、炉门开口更大，工件不能直接传送，需要放置在特制的炉内托料架上；其优点是工件不与加热炉的传送装置直接接触，没有炉辊损耗；炉内温度和气氛控制难度低；缺点是每种零件都需要一整套托料架，且托料架因反复升温—降温的工作环境，对材料要求极高，成本难以控制；炉内托料架输送系统结构复杂，使用成本高。

辊底炉工作过程：工件放置在加热层入口等待的炉内托料架上→托料架带工件一起进入加热层加热→加热完成托料架带工件一起从加热层出口出来→工件取走压制，托料架被出炉升降机构抬升至上层传送区→托料架传送至线首→托料架被出炉升降机构下降至加热层入口等待；因为间接热成形工艺的特殊性，箱式炉生产线的节拍大约在3 ～3.5spm，辊底炉生产线的节拍大约在3 ～4spm ，两者的效率并没有决定性的差距。

水冷模具

热成形生产线广泛使用的水冷模具按模具结构分为三类：钻孔式结构、分层式结构、熔铸式结构，如图13 所示。

⑴钻孔式结构：以锻件为毛坯，加工型面，冷却水路采用钻孔工艺加工，只能加工直孔；易加工，便于维修更换，但是无法做到随形加工，冷却均匀性差；一般用于制造工件形状简单的模具；几乎不用于制造间接热成形水冷模具。

⑵分层式结构：使用板材折弯、机加工后拼装成形；随形性好，换热面积大，密封性好，但是设计复杂，对机加工精度要求高；适用于模具损耗小的间接热成形产品，以及生产不等强度件的模具，是间接热成形模具的主要发展方向。

⑶熔铸式结构：以钢管弯曲焊接成冷却水路后埋入铸造模具浇铸成形，然后机加工型面；冷却通道设计简单，随形性好，加工简单，但是模具强度较差，难以维修；适用于模具压力小、产品形状复杂的间接热成形工艺产品，是目前间接热成形模具的主流制造工艺。

典型公司的产品介绍

行业内目前有SCHULER、APT、合肥合锻智能制造股份有限公司三家企业供应间接热成形生产线。

图14 是合肥合锻智能制造股份有限公司供货的2600t 间接热成形生产线。该生产线以2600t 间接热成形液压机为主体，搭配两台8 层箱式加热炉、视觉对中系统、3 台转运机器人、升降式出/入炉机构、1 台上料机器人、一台下料机器人、下料输送带，共同组成核心生产线。该生产线不包含前序预成形冷冲压线。

图15 是SCHULER 公司供货的2600t 间接热成形生产线。该生产线以2600t间接热成形液压机为主体，搭配一台双层辊底式加热炉、循环式上料输送线、1台转运机器人、出/入炉升降机构、1 台上料机器人、一台下料机器人、下料输送带，共同组成核心生产线。该生产线不包含前序预成形冷冲压线。

图16 是APT 公司供货的2600t 间接热成形生产线。该生产线以2600t 间接热成形液压机为主体，搭配一台双层辊底式加热炉、循环式上料输送线、1 台转运机器人、出/入炉升降机构、1 台上料机器人、一台下料机器人、下料输送带，共同组成核心生产线。该生产线不包含前序预成形冷冲压线。