進(jìn)口與國(guó)產(chǎn)鍛造自動(dòng)噴淋潤(rùn)滑設(shè)備現(xiàn)狀分析及選型建議

文／王明濤·北京易工自動(dòng)化技術(shù)有限公司

20 世紀(jì)70 年代第一條全自動(dòng)化鍛造生產(chǎn)線自國(guó)外引入后，經(jīng)過(guò)50 多年的發(fā)展，我國(guó)鍛造裝備行業(yè)得到了巨大的進(jìn)步，國(guó)產(chǎn)鍛造主機(jī)及上下游配套設(shè)備廠家為全世界規(guī)模之最，在設(shè)備品質(zhì)方面也獲得了較高的發(fā)展與進(jìn)步。但由于我國(guó)鍛造裝備行業(yè)起步較晚，且長(zhǎng)期受到國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的封鎖，距德日美意等老牌工業(yè)強(qiáng)國(guó)尚有一定的差距。主要體現(xiàn)在設(shè)備關(guān)鍵零部件材料及加工技術(shù)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)以及精細(xì)化設(shè)計(jì)理念等方面。

自動(dòng)化生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀和瓶頸

就鍛造自動(dòng)化生產(chǎn)線而言，國(guó)內(nèi)尚未真正形成以主機(jī)設(shè)備為核心的完整而全面的系統(tǒng)技術(shù)。鍛造裝備產(chǎn)業(yè)由于處于產(chǎn)業(yè)鏈底層，市場(chǎng)水平有限，國(guó)家科研投入市場(chǎng)化反映程度低，對(duì)于設(shè)備用戶而言全自動(dòng)化鍛造生產(chǎn)線一次性投資較大，于是形成了大多數(shù)生產(chǎn)線工藝設(shè)備離散式生產(chǎn)交付，由部分有一定經(jīng)驗(yàn)的自動(dòng)化團(tuán)隊(duì)或者廠商提供組線聯(lián)機(jī)服務(wù)的實(shí)際狀況。

但由于鍛造熱加工所涉及的批量性和品種性特點(diǎn)，以及涉及到模具、溫度、材料、節(jié)拍效率等諸多不確定性因素的影響，很多自動(dòng)化生產(chǎn)線只能形成局部自動(dòng)化或者半自動(dòng)化生產(chǎn)的特殊工況形態(tài)。

自動(dòng)噴淋潤(rùn)滑存在的問(wèn)題

在所有影響鍛造全自動(dòng)化不確定工藝因素里面，模具的溫度控制和模具潤(rùn)滑是最難以實(shí)現(xiàn)和把握的核心因素。體現(xiàn)在鋼鍛件和鋁合金鍛件、高溫合金鍛件中對(duì)于模具的溫度控制和潤(rùn)滑性有著較高的要求，直接影響到金屬流動(dòng)是否合理而造成產(chǎn)品是否合格。尤其是鍛打溫度較窄的鋁合金鍛造，這一點(diǎn)更為重要。

對(duì)于自動(dòng)化生產(chǎn)線而言，合理的噴淋設(shè)備的選擇決定了能否讓整個(gè)鍛造生產(chǎn)線是否連貫的無(wú)障礙的生產(chǎn)，整個(gè)指標(biāo)體現(xiàn)在噴淋的霧化是否充分，噴淋是否均勻，以及噴涂量是否合適。如果選擇不合理，很容易潤(rùn)滑不均勻造成模具粘料或者產(chǎn)品缺肉、飛邊不合理等。

我公司長(zhǎng)期以來(lái)針對(duì)用戶，尤其是具有進(jìn)口中大型模鍛設(shè)備的噴淋潤(rùn)滑設(shè)備的用戶做了調(diào)研。我司調(diào)研的幾家德國(guó)和法國(guó)等進(jìn)口噴淋潤(rùn)滑設(shè)備，這些廠家并非專門從事鍛造領(lǐng)域的噴淋潤(rùn)滑的廠家，而是自動(dòng)化公司針對(duì)項(xiàng)目做的非標(biāo)設(shè)計(jì)，故此在設(shè)計(jì)過(guò)程中很多并沒(méi)有考慮現(xiàn)場(chǎng)工況以及后續(xù)使用出現(xiàn)的問(wèn)題：

⑴進(jìn)口噴淋潤(rùn)滑成套設(shè)備價(jià)格昂貴，且使用成本高；

⑵過(guò)分大流量，造成管路和噴灑出來(lái)的石墨使用量極大，浪費(fèi)嚴(yán)重；

⑶有仿形3D 打印噴嘴，流道混亂，噴淋不均勻，造成積液和浪費(fèi)；

⑷霧化主要靠噴頭處的氣液混合，不僅流量不易控制，造成滴漏現(xiàn)象，若久不用極容易造成堵塞。

另外，我們也統(tǒng)計(jì)了在其他類型生產(chǎn)線的自動(dòng)噴淋潤(rùn)滑中常見(jiàn)的問(wèn)題：

⑴噴淋潤(rùn)滑不均勻，模腔局部噴灑量不夠，造成鍛件粘膜，降低模具壽命；

⑵型腔死角位置容易出現(xiàn)水基石墨的淤積，造成鍛件打不滿；

⑶石墨乳自動(dòng)配比不準(zhǔn)確，穩(wěn)定性差，造成誤操作和生產(chǎn)線長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)；

⑷管路和噴嘴容易堵塞，造成自動(dòng)化生產(chǎn)線無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)；

⑸噴嘴適應(yīng)性差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)根據(jù)型腔做最優(yōu)化噴頭設(shè)計(jì)，造成該噴的地方噴不到，不該噴的地方噴的多，影響節(jié)拍和產(chǎn)品質(zhì)量；

⑹霧化效果較差，噴嘴臨界點(diǎn)為水柱，不僅浪費(fèi)，還容易造成積液，模具周圍環(huán)境惡劣；

⑺噴淋不均勻和流量不穩(wěn)定造成模具冷卻效果差(鋼鍛件顯著)或者模具降溫過(guò)快(鋁合金鍛造顯著)，冷卻差容易造成模具快速脹大變形，模具降溫過(guò)快則造成模具收縮，均會(huì)產(chǎn)生不良品甚至廢品。

自動(dòng)噴淋潤(rùn)滑解決方案

針對(duì)以上問(wèn)題，我公司對(duì)應(yīng)性地研發(fā)和設(shè)計(jì)了多種解決方案：

⑴高壓霧化器成套裝置系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了噴淋到模具型腔的為均勻的霧化液，而非水流；

⑵霧化效果佳，噴淋到型腔的石墨可以在正常模具溫度下迅速蒸發(fā)，不僅可以迅速帶走熱量，而且不會(huì)造成積液，對(duì)模具及壓機(jī)周邊環(huán)境影響做到最??；

⑶前置霧化(潤(rùn)滑液通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)入霧化器，潤(rùn)滑液在霧化器高壓霧化后再通過(guò)管路在噴頭均勻噴出)，且管路封閉，確保噴頭和管路不會(huì)出現(xiàn)堵塞；

⑷復(fù)合多功能仿形噴頭，對(duì)于模具有更強(qiáng)的適應(yīng)性，可實(shí)現(xiàn)噴頭系統(tǒng)的快速更換。同時(shí)仿形噴頭，針對(duì)模具設(shè)計(jì)噴淋點(diǎn)位，使模具溫度有效得到保持；

⑸我司研發(fā)的全自動(dòng)配比裝置，可以實(shí)現(xiàn)配比精確度在±5%以內(nèi)，而且聯(lián)機(jī)使用穩(wěn)定性高；

⑹人機(jī)交互界面可實(shí)現(xiàn)多模式、多參數(shù)、多配方輸入設(shè)置，滿足多品種的柔性定制化需求。

噴淋設(shè)備選型建議

我司自2014 年以來(lái)，長(zhǎng)期專注于鍛造模具自動(dòng)潤(rùn)滑工藝和設(shè)備的研究，針對(duì)各類型的鍛造設(shè)備、各種類型的鍛造材料和產(chǎn)品，系統(tǒng)地為客戶提供了整套的有針對(duì)性的噴淋潤(rùn)滑設(shè)備和解決方案。主要可分為六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人式噴淋系統(tǒng)設(shè)備、伺服機(jī)械臂式噴淋系統(tǒng)設(shè)備、步進(jìn)梁式噴淋潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)備、立式坐標(biāo)式噴淋系統(tǒng)設(shè)備、桁架機(jī)械臂式噴淋系統(tǒng)設(shè)備、固定噴淋式系統(tǒng)設(shè)備等五大類。

按鍛造設(shè)備分類的噴淋設(shè)備選型建議

⑴適合大型模鍛壓力機(jī)(多工位)的噴淋設(shè)備選型建議見(jiàn)表1，設(shè)備見(jiàn)圖1。

圖1 大型關(guān)節(jié)機(jī)器人式噴淋潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)備

表1 適合大型模鍛壓力機(jī)噴淋設(shè)備的選型建議

⑵適合中小型熱模鍛/機(jī)械壓力機(jī)(單工位/多工位)的噴淋設(shè)備選型建議見(jiàn)表2，設(shè)備見(jiàn)圖2。

表2 適合中小型熱模鍛/機(jī)械壓力機(jī)的噴淋設(shè)備選型建議

圖2 中型關(guān)節(jié)機(jī)器人噴淋潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)備

⑶適合中小型螺旋壓力機(jī)/摩擦壓力機(jī)(單工位/多工位)的噴淋設(shè)備選型建議見(jiàn)表3，設(shè)備見(jiàn)圖3。

表3 適合中小型螺旋壓力機(jī)/摩擦壓力機(jī)的噴淋設(shè)備選型建議

圖3 小型氣動(dòng)噴淋潤(rùn)滑機(jī)械臂

⑷適合模鍛錘/立式拉伸油壓機(jī)/臥式多向油壓機(jī)/多工位步進(jìn)梁鍛造壓機(jī)的噴淋設(shè)備選型建議見(jiàn)表4，設(shè)備見(jiàn)圖4 ～圖6。

圖4 立式擠壓坐標(biāo)噴淋潤(rùn)滑成套設(shè)備

圖5 龍門雙臂桁架噴淋潤(rùn)滑設(shè)備

圖6 步進(jìn)梁噴淋潤(rùn)滑系統(tǒng)

表4 適合模鍛錘/立式拉伸油壓機(jī)/臥式多向油壓機(jī)/多工位步進(jìn)梁鍛造壓機(jī)的噴淋設(shè)備選型建議

按鍛造材料分類的噴淋設(shè)備選型建議

⑴適合模鍛錘/立式拉伸油壓機(jī)/臥式多向油壓機(jī)/多工位步進(jìn)梁鍛造壓機(jī)的噴淋設(shè)備選型建議見(jiàn)表5，設(shè)備見(jiàn)圖7。

圖7 伺服噴淋潤(rùn)滑成套設(shè)備-鋁合金

表5 適合鋁合金鍛造的噴淋設(shè)備選型建議

⑵適合鋼鍛件鍛造的噴淋設(shè)備選型建議見(jiàn)表6。

表6 適合鋼鍛件鍛造的噴淋設(shè)備選型建議

⑶適合高溫合金鍛件鍛造的噴淋設(shè)備選型建議見(jiàn)表7。

表7 適合高溫合金鍛件鍛造的噴淋設(shè)備選型建議

結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)噴淋潤(rùn)滑工藝為自動(dòng)化鍛造生產(chǎn)線的重要組成，相比較搬運(yùn)及其他機(jī)械中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)和監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)而言，具有更多不確定性和復(fù)雜性，往往因?yàn)閲娏墉h(huán)節(jié)無(wú)法實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)而造成半人工生產(chǎn)的尷尬現(xiàn)狀，希望通過(guò)以上介紹能給廣大的鍛造企業(yè)帶來(lái)良好的借鑒。