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(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(guang)泛使用(yong)的(de)四柱式臥式擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)一(yi)般(ban)為500~6000t級,并(bing)有(you)向(xiang)大(da)噸位擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)發展(zhan)的(de)趨勢,10000t級的(de)擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)已(yi)在不少國家使用(yong)。美(mei)國的(de)空軍部門于(yu)20世(shi)紀中就已(yi)建(jian)成(cheng)了(le)6臺(tai)(tai)12000t級的(de)大(da)型擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji),3臺(tai)(tai)用(yong)于(yu)擠(ji)壓(ya)鋁合(he)金,3臺(tai)(tai)用(yong)于(yu)擠(ji)壓(ya)鋼及難熔合(he)金,柯(ke)蒂斯(si)·萊特(te)公司建(jian)成(cheng)的(de)一(yi)臺(tai)(tai)120MN(12000t)的(de)擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji),就是其中擠(ji)壓(ya)鋼材的(de)一(yi)臺(tai)(tai)。
表(biao)8-29中(zhong)所列是國外一(yi)些(xie)擠壓機的結(jie)構及(ji)使用情況,可(ke)以看出,臥(wo)式(shi)液壓擠壓機中(zhong),四(si)柱式(shi)使用得比較普遍,且擠壓機上都(dou)具有(you)內置式(shi)穿孔系統的結(jie)構,同時可(ke)以生產不銹(xiu)鋼管、棒、型材。
表8-30為英國菲爾汀(ting)設計公司于1973年(nian)后(hou)設計制(zhi)造投產的(de)兩(liang)臺臥(wo)式管型材擠壓機的(de)主要技術(shu)性能。
四柱(zhu)(zhu)臥(wo)式(shi)擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)如(ru)圖8-29所示,可(ke)以(yi)看(kan)出(chu),四柱(zhu)(zhu)式(shi)、臥(wo)式(shi)并設(she)有內置(zhi)式(shi)獨立的(de)(de)(de)穿孔(kong)系統的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji),由前(qian)(qian)橫(heng)梁(liang)、后(hou)橫(heng)梁(liang)、主柱(zhu)(zhu)塞活動梁(liang)和(he)穿孔(kong)柱(zhu)(zhu)塞活動梁(liang)等部分組成。后(hou)橫(heng)梁(liang)固(gu)定在基礎(chu)上,前(qian)(qian)橫(heng)梁(liang)則(ze)通過滑(hua)動軸承或(huo)滑(hua)軌可(ke)以(yi)隨著擠(ji)(ji)(ji)壓力的(de)(de)(de)大小(xiao)前(qian)(qian)后(hou)浮動。前(qian)(qian)后(hou)橫(heng)梁(liang)通過4根張力柱(zhu)(zhu)連(lian)結在一起(qi)形(xing)成剛性框(kuang)架(jia)結構。主柱(zhu)(zhu)塞動梁(liang)由主缸(gang)和(he)回(hui)程(cheng)缸(gang)帶動,穿孔(kong)動梁(liang)由穿孔(kong)缸(gang)和(he)回(hui)程(cheng)缸(gang)帶動,按照工藝程(cheng)序在基礎(chu)滑(hua)道(dao)(dao)上移(yi)動。擠(ji)(ji)(ji)壓桿固(gu)定在主柱(zhu)(zhu)塞上,而芯棒系統固(gu)定在穿孔(kong)動梁(liang)上。擠(ji)(ji)(ji)壓筒(tong)則(ze)由擠(ji)(ji)(ji)壓筒(tong)移(yi)動缸(gang)帶動,并鎖緊和(he)松開。擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)所有動梁(liang)的(de)(de)(de)前(qian)(qian)后(hou)移(yi)動都可(ke)以(yi)在基礎(chu)滑(hua)道(dao)(dao)上自如(ru)的(de)(de)(de)進行。擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)同(tong)時(shi)還設(she)有擠(ji)(ji)(ji)壓中心(xin)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)調整(zheng)機(ji)(ji)構,以(yi)確保(bao)設(she)備磨損時(shi)不(bu)致影響到(dao)擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)的(de)(de)(de)中心(xin)線(xian)(xian),保(bao)證擠(ji)(ji)(ji)壓產品(pin)的(de)(de)(de)質量。
液壓(ya)(ya)(ya)(ya)的(de)(de)(de)(de)管型材擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)一(yi)般都是制造成臥式擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji),其(qi)噸(dun)位可以在(zai)600~33000噸(dun),供給擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)作為動力源的(de)(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)水的(de)(de)(de)(de)工作壓(ya)(ya)(ya)(ya)力都在(zai)24~32MPa.一(yi)臺(tai)具(ju)有單擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒和(he)帶有雙(shuang)工位的(de)(de)(de)(de)旋轉式或抽屜式模(mo)架的(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji),其(qi)裝入空心坯(pi)料(liao)、清除擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)余料(liao)、清理擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒內(nei)襯(chen)以及其(qi)他方面(mian)的(de)(de)(de)(de)所(suo)有輔(fu)助工序(xu)都在(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)中心線上完成,且不(bu)是在(zai)主(zhu)要工序(xu)的(de)(de)(de)(de)時間(jian)內(nei)同時完成的(de)(de)(de)(de),結構(gou)上不(bu)是屬于先進(jin)的(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji),其(qi)生產(chan)能力每(mei)小時可以達到(dao)60~80次(ci)(圖(tu)8-30).而(er)高生產(chan)率的(de)(de)(de)(de)現代化管型材擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)配置(zhi)有在(zai)旋轉框架內(nei)的(de)(de)(de)(de)兩個擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒,使大部分輔(fu)助工序(xu)與主(zhu)要工序(xu)同時完成,使擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)能力提高到(dao)每(mei)小時擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)100~120次(ci)(圖(tu)8-30)。
美國 Lone Star 鋼(gang)廠的55MN(5500t)臥(wo)式鋼(gang)管(guan)擠壓(ya)機是(shi)由 Mannesmann-Meer提供(gong)技術(shu)和(he)Fielding公(gong)司共同設計制造的。該擠壓(ya)機采用了雙工位,能軸向移動(dong)(dong)和(he)轉動(dong)(dong)的擠壓(ya)筒座上(shang)安(an)置2個坯料(liao)擠壓(ya)筒,用安(an)裝在雙工位旋(xuan)轉模架上(shang)的2只模子生產(chan)石油管(guan)和(he)不銹鋼(gang)管(guan)產(chan)品。5500t臥(wo)式鋼(gang)管(guan)擠壓(ya)機的主要(yao)性能如下(xia):
擠壓(ya)機公稱壓(ya)力 5500t
總擠壓力(li)等級(ji) 5500t,4000t,1500t
擠壓力(li)等級(當扣(kou)除(chu)回(hui)程(cheng)力(li)時) 4950t,3150t
該擠壓(ya)機配備(bei)有(you)不銹(xiu)鋼管擠壓(ya)次數(shu)的自動計數(shu)器。
近代所有的(de)(de)快速水力(li)擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)都配備有一(yi)個(ge)高壓(ya)水蓄力(li)器。就(jiu)像自由鍛造壓(ya)力(li)機(ji)(ji)一(yi)樣,擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)具有幾級不(bu)同的(de)(de)壓(ya)力(li)。如(ru)20世紀50年代末(mo)期建成的(de)(de)一(yi)些鋼(gang)管和(he)型(xing)鋼(gang)擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji),不(bu)再(zai)采用一(yi)個(ge)單獨的(de)(de)3000t水壓(ya)缸(只能用減小蓄力(li)器中壓(ya)力(li)的(de)(de)辦(ban)法來變換擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)壓(ya)力(li)),而(er)改用一(yi)種可(ke)以(yi)在500~3000t,按6個(ge)不(bu)同等級來變換壓(ya)力(li)的(de)(de)擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)。這樣就(jiu)使擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)應用范(fan)圍擴(kuo)大(da)很多。
擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)對于模子的位置固(gu)定不(bu)變,這(zhe)就(jiu)要(yao)求送(song)錠(ding)(ding)器(qi)具有(you)不(bu)同的長(chang)度(du)(du),以適應坯料(liao)在(zai)較(jiao)長(chang)的范圍內(nei)變化,通(tong)常(chang)送(song)錠(ding)(ding)器(qi)被設(she)計(ji)成1號和2號兩(liang)部分,在(zai)自(zi)(zi)動(dong)操作中,當擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)桿將坯料(liao)推(tui)進擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)一定長(chang)度(du)(du)時,1號送(song)錠(ding)(ding)器(qi)自(zi)(zi)動(dong)退(tui)出,2號送(song)錠(ding)(ding)器(qi)繼續送(song)坯料(liao)進擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒(tong),直至擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)的端面位置。此外,為了節省(sheng)時間和高壓(ya)水,要(yao)盡(jin)可能(neng)地(di)縮短行程長(chang)度(du)(du)。
在(zai)不銹鋼(gang)管和型鋼(gang)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)上(shang),目前尚不能(neng)在(zai)同一個過程(cheng)中(zhong)、在(zai)同一臺擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)上(shang)進行(xing)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)和穿(chuan)孔(kong)(kong)兩個工序。這(zhe)是(shi)因為在(zai)長鋼(gang)坯穿(chuan)孔(kong)(kong)之后,要(yao)保(bao)持玻璃潤(run)滑劑(ji)薄膜是(shi)困難(nan)的。因此,當空心坯進行(xing)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)時,移動(dong)穿(chuan)孔(kong)(kong)芯棒(bang)所(suo)需(xu)要(yao)的壓(ya)(ya)力就比(bi)較小了。這(zhe)樣在(zai)主柱(zhu)塞中(zhong)所(suo)裝設的穿(chuan)孔(kong)(kong)芯棒(bang)移動(dong)裝置(zhi)(zhi)做成(cheng)內置(zhi)(zhi)式的穿(chuan)孔(kong)(kong)裝置(zhi)(zhi)就能(neng)夠滿足工藝要(yao)求了。
在具有多級壓(ya)力的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)機上,也可以(yi)利用(yong)一(yi)個(ge)裝置(zhi)在外(wai)面的(de)(de)(de)水(shui)(shui)壓(ya)缸(gang),借(jie)助這個(ge)水(shui)(shui)壓(ya)缸(gang)可以(yi)用(yong)來移動或固(gu)定芯棒(bang),或者作為(wei)一(yi)個(ge)獨立的(de)(de)(de)穿孔(kong)裝置(zhi),成為(wei)外(wai)置(zhi)式的(de)(de)(de)穿孔(kong)裝置(zhi)。并且,這個(ge)水(shui)(shui)壓(ya)缸(gang)往往可以(yi)加到(dao)主(zhu)水(shui)(shui)壓(ya)缸(gang)的(de)(de)(de)任何一(yi)個(ge)組合中,形成多級壓(ya)力的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)機。
近代(dai)的擠壓(ya)(ya)機,由于(yu)極高的擠壓(ya)(ya)速(su)度和(he)空程(cheng)速(su)度,因而要(yao)求采(cai)用特殊的措(cuo)施來(lai)進(jin)行安裝。對于(yu)低速(su)工作的擠壓(ya)(ya)機來(lai)說,主(zhu)液壓(ya)(ya)缸可以安裝在地腳板(ban)上,而地腳板(ban)再固定在基(ji)礎上。而對于(yu)高速(su)工作的擠壓(ya)(ya)機,基(ji)礎就(jiu)必須能(neng)承受沖(chong)擊(ji)負荷。
為了避免(mian)沖擊,必須將擠壓(ya)(ya)機的前梁安裝在活動的地腳板上(shang),擠壓(ya)(ya)時,前梁通過滑動軸(zhou)承可以隨著擠壓(ya)(ya)力的大小,在軌道(dao)上(shang)前后浮動。因此在操(cao)縱(zong)閥(fa)和擠壓(ya)(ya)機之(zhi)間的所(suo)有高壓(ya)(ya)管道(dao)都必然要適應(ying)擠壓(ya)(ya)機前梁在擠壓(ya)(ya)過程中隨著擠壓(ya)(ya)力的變化前后浮動。
為了提高擠壓機(ji)(ji)的生(sheng)產能(neng)力,擠壓機(ji)(ji)的很多動(dong)作以及(ji)輔(fu)助設(she)備的工作周期應該實現自動(dong)化(hua)或半(ban)自動(dong)化(hua)操作。只有(you)當一(yi)些動(dong)作相(xiang)(xiang)互交叉地進(jin)行(xing),才有(you)可能(neng)縮短擠壓機(ji)(ji)的工作周期。因此,需要特別注(zhu)意(yi)使擠壓機(ji)(ji)的各個相(xiang)(xiang)關(guan)部分在(zai)擠壓過程(cheng)中所(suo)處的位(wei)置(zhi),不致被隨(sui)后的動(dong)作所(suo)干擾。在(zai)半(ban)自動(dong)化(hua)或自動(dong)化(hua)操作的情況下,必須有(you)轉換為手(shou)動(dong)或者按鈕(niu)操作的可能(neng)性(譬如在(zai)進(jin)行(xing)擠壓機(ji)(ji)調整(zheng)或空載行(xing)程(cheng)時)。
當擠(ji)壓(ya)(ya)機要達(da)到60~80根/h的(de)(de)(de)生產(chan)率,在坯料和擠(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)運(yun)(yun)送(song)當中就不能(neng)有(you)停歇時間(jian)。同(tong)時,裝(zhuang)料器(qi)退出的(de)(de)(de)速度也不能(neng)慢。在這樣高的(de)(de)(de)生產(chan)效率的(de)(de)(de)情(qing)況下,裝(zhuang)料器(qi)必須在裝(zhuang)有(you)主缸(gang)的(de)(de)(de)后(hou)(hou)橫梁向前(qian)運(yun)(yun)動的(de)(de)(de)時候就迅速地(di)退出。擠(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)收集裝(zhuang)置必須在擠(ji)壓(ya)(ya)余(yu)料被推出后(hou)(hou),將(jiang)其收集起來(lai),并且(qie)將(jiang)壓(ya)(ya)余(yu)連同(tong)擠(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)一(yi)起送(song)到一(yi)個(ge)墊(dian)(dian)(dian)片分離裝(zhuang)置上,將(jiang)擠(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)同(tong)壓(ya)(ya)余(yu)分離開。此后(hou)(hou),擠(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)(dian)(dian)便自動地(di)進(jin)入一(yi)個(ge)冷卻(que)系統進(jin)行冷卻(que),然后(hou)(hou)再送(song)回(hui)擠(ji)壓(ya)(ya)機繼續使用。
在(zai)擠(ji)壓車間里,由于玻(bo)(bo)璃潤滑劑粉末的(de)(de)(de)(de)沉積,往往會造成(cheng)機械的(de)(de)(de)(de)一些滑動(dong)(dong)部件(jian)在(zai)擠(ji)壓時(shi)很快地(di)磨損(sun)。因此,防護不(bu)便或不(bu)夠的(de)(de)(de)(de)部件(jian)都采用(yong)特殊的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)來(lai)制作(zuo),這(zhe)些材(cai)(cai)料(liao)不(bu)是(shi)(shi)同玻(bo)(bo)璃不(bu)起作(zuo)用(yong)就(jiu)是(shi)(shi)易于清除殘留在(zai)上面的(de)(de)(de)(de)玻(bo)(bo)璃。而對于像(xiang)主柱塞或其(qi)他(ta)運動(dong)(dong)部件(jian)上不(bu)可能這(zhe)樣做時(shi),就(jiu)用(yong)可移(yi)動(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)或固(gu)定的(de)(de)(de)(de)罩子或可伸縮的(de)(de)(de)(de)軟性的(de)(de)(de)(de)折疊物(俗稱(cheng)手風(feng)琴)遮蓋起來(lai),并(bing)且(qie)加以密(mi)封,防止玻(bo)(bo)璃粉末進(jin)入。
此外,適當(dang)的壓(ya)力潤滑(hua)也(ye)可以使(shi)一些(xie)部件免受玻璃粉沉積的影響。
根據德國(guo)工廠的(de)經驗,對(dui)于擠壓(ya)速度(du)的(de)要求是(shi)在設(she)計壓(ya)力達(da)到80%~90%的(de)時候,就應該能(neng)夠得到所要求的(de)擠壓(ya)速度(du)。因(yin)此,建議(yi)采(cai)用以(yi)下(xia)的(de)關(guan)系式來確定(ding)建立(li)水泵(beng)房時的(de)高壓(ya)水效率:
有些擠壓(ya)機(ji),這個效率僅(jin)僅(jin)只有在40%~60%的范圍內(nei)操作(zuo),有時還要(yao)低一些。幾乎在所有的情況下,此效率低的原因都是由(you)于(yu)水(shui)力系統的結(jie)構(gou)不(bu)良,而(er)由(you)于(yu)擠壓(ya)機(ji)使用不(bu)好的僅(jin)僅(jin)只有小部分。
至今擠壓機絕大(da)部分(fen)都還是(shi)采用水(shui)(shui)來傳動(dong)。當要(yao)求在(zai)一個(ge)短(duan)時間(jian)內(nei)具有很(hen)高(gao)的(de)(de)速度,就必須有一個(ge)高(gao)壓水(shui)(shui)蓄力器,因為(wei)在(zai)很(hen)短(duan)的(de)(de)擠壓時間(jian)(2~4s)內(nei)所需要(yao)的(de)(de)水(shui)(shui)量是(shi)非常大(da)的(de)(de)。當采用直接(jie)傳動(dong)時,所安(an)設(she)的(de)(de)水(shui)(shui)泵(beng)能力就要(yao)很(hen)大(da)。水(shui)(shui)在(zai)一個(ge)封閉的(de)(de)系統中,并且在(zai)水(shui)(shui)里(li)加入1%~1.5%的(de)(de)油,既避免設(she)備生銹,同時還可以(yi)起到潤滑劑的(de)(de)作用。
近年來所安裝的高壓(ya)水(shui)泵房,幾乎大部分都是采用(yong)32MPa(約316個大氣壓(ya)),大家都把這一壓(ya)力(li)看作(zuo)為各種不同(tong)因(yin)素的最為有利的綜(zong)合指標(biao)。如果水(shui)的壓(ya)力(li)低,則活塞、閥門和(he)輸送管道(dao)的斷面尺寸就(jiu)(jiu)要加大,同(tong)時(shi),由(you)于擠壓(ya)機要求具有高的工作(zuo)速度,如果壓(ya)力(li)低,水(shui)的流量就(jiu)(jiu)會很大,這樣對設備有害。
可(ke)以(yi)從一個集中的(de)(de)蓄力總站得到(dao)更(geng)高的(de)(de)壓(ya)力。這對于擠壓(ya)機(ji)和(he)穿孔機(ji)聯合操作(zuo)的(de)(de)時(shi)候特別(bie)有利(li)。同(tong)時(shi),這也是一種(zhong)很經(jing)(jing)濟的(de)(de)工作(zuo)方法,可(ke)以(yi)使(shi)大(da)型的(de)(de)不(bu)銹鋼管和(he)型鋼擠壓(ya)機(ji)得到(dao)3~5個或者更(geng)多的(de)(de)壓(ya)力等級,這樣就(jiu)可(ke)以(yi)同(tong)時(shi)經(jing)(jing)濟合理地(di)適應各種(zhong)不(bu)同(tong)產(chan)品規格的(de)(de)生產(chan)。