热模锻压力机的创新开发

文／潘小飞，李朝金，熊武·武汉重工铸锻有限责任公司

武汉重工秉承“创建国内领先、国际一流的重工企业”愿景，为开拓“曲柄滑块结构”热模锻压力机应用领域，形成产业效应，自2018 年始，依托材料科学和全产业链制造的优势，积极进行技术调研，联合科研院所和行业内著名专业学者的力量，积极打造以热模锻压力机为代表的武汉重工非标成套设备品牌，在较小型号1350t 热模锻压力机市场开发的基础上，陆续研发了1600t、2000t、2500t、3150t、5000t、6000t(图1)等多个型号热模锻压力机，并成功量产投入市场，设备性能良好，使用效果获得用户好评。

图1 6000t 热模锻压力机

6000t 热模锻压力机创新点

封闭高度调整机构

热模锻压力机主要结构一般包含机身、主传动、曲柄滑块、封闭高度调整、平衡器、离合器、制动器、上/下顶料等。其中封闭高度调整机构是压力机中的关键机构，直接影响锻造产品的精度和避免压力机闷车后传动机构的损坏。通过三维设计校核计算和样机验证，最终采用机械传动和液压过载保护相结合的调节结构，此结构既能精确调整封闭高度，防止传动机构在设备工作时受振动偏移，同时也能通过程序控制设定过载值防止压力机损坏，能有效避免压力机故障，见图2。

图2 机、液结合封高调整及解闷车结构示意图

离合器、制动器花盘与偏心轴采用机械胀紧和液压胀紧连接

传统热模锻压力机主传动机构中离合器花盘、制动器花盘与偏心轴的连接一般采用键连接定位，在长期使用后因键磨损及键槽应力集中容易导致配合部位损坏，致使设备停产维修；武汉重工取长补短，优化设计，采用机械胀紧和液压胀紧相结合的方式替代传统键连接结构，见图3，并最终获得成功；此种方式在制造、安装以及维修保养方面均更为方便快捷。

图3 采用胀紧套紧固的制动器、离合器花盘结构示意图

偏心轴采用合金材料

大型压力机多数采用二级传动结构，此传动方式在压力过载后飞轮的蓄能对设备有一定的冲击，容易导致设备损坏，为减少此种冲击设计了飞轮制动器，在紧急情况下可通过程序控制对飞轮进行紧急制动，可减少一定的冲击，但受冲击力最大的部件仍为主传动偏心轴；同时，由于压力机的结构原理，离合器花盘带动偏心轴高速旋转，而制动器花盘使旋转的偏心轴突然停止，偏心轴所受扭矩极大，一旦损坏，更换周期长达4 ～6 月，极大影响生产效率；为保证设备机械结构的稳定，作为核心部件的偏心轴的选材与制造非常关键。

武汉重工结合自身材料科学方面技术优势，研究优选长效疲劳的合金材料来替代传统偏心轴材料，通过长期试验与对比，最终选用了一种性能更优的合金材料替代了常用的42CrMo4 材料，此种材料中Cr 元素含量更高，可提高材料强度，并且含有Ni 元素，可提高材料的强度与韧性，该材料抗拉强度、屈服强度与冲击韧性均较42CrMo4 更优，此合金材料能更好的承受压力机在运行过程中的冲击力与扭矩。

离合器、制动器花盘采用合金锻件

同时，离合器花盘与制动器花盘作为主要受扭的部件，属于大直径凹型薄壁铸件，传统压力机均采用铸钢件，在铸造中薄壁及直角弯曲部分容易产生砂眼或裂纹，在长期扭矩作用下较容易产生疲劳损伤，致使设备故障。同样，武汉重工发挥自身材料科学方面技术优势，采用合金锻件材料(图4)替代传统的ZG35Mn 材料，合金锻件组织较铸钢件更致密，机械性能更优，可极大保障离合器花盘与制动器花盘的使用寿命，减少设备故障率。

图4 特选合金制动器、离合器花盘结构示意图

材料的选取是核心，而锻件的质量为关键。为保证锻件的质量，其生产工艺必须严格把关，而武汉重工集炼钢、锻造、热处理、机加工于一体，拥有丰富的各种合金锻件的生产经验，针对偏心轴及花盘零件的优选合金材料，通过炼钢(化学分析)→锻造→锻后(扩氢、球化)退火→粗加工→超声波探伤→性能热处理→机械性能试验→超声波探伤→精加工→磁粉探伤的标准化生产路线，辅以特定的工艺参数，能有效控制各种合金材料的组织与性能，保证所选合金材料达到最理想的使用效果。

优选材料之后的偏心轴与花盘经过多年生产运用，并与采用传统材料的设备对比，显著降低了偏心轴与花盘因疲劳产生的损伤，降低了设备故障率，保障了设备的生产运行。武汉重工深知质量是产品第一生命，为更好的切入市场，制造的热模锻压力机需结合经济性和质量性，通过分析热模锻压力机的工作情况，结合相关软件，对相关模型进行有限元建模加载，进行设备强度及刚度校核，以及模态分析，对结构改进减重并优化薄弱环节，有效降低制造成本的同时保证了优良的品质。

结束语

“五年磨一剑”，2018 年以来武汉重工人脚踏实地，锐意进取，在摸索的同时不断创新，全面对标各类型压力机结构优缺点，取长补短，积累经验，形成自己的独特压力机结构与材料选型技术，目前已授权压力机各类专利20 余项，拥有全套设备的自主知识产权；并运用系列技术，由1350t 推广至1600 ～6000t 各类型热模锻压力机，产品制造选型系列化，截止日前，共生产各类型压力机50 余台(套)交付市场，获得市场认可。

武汉重工践行“厚德、诚信、创新、致远”核心价值观，上下同心，踔厉奋发，在非标成套设备领域不断地追求、探索，奋力打造“武汉重工”热模锻压力机优秀品牌。