浅谈我国锻造液压机的发展过程和发展趋势

郑庆明

摘要：本文全面分析了锻造液压机的特征，探讨了其整个发展和演变的过程，阐述了当前技术发展的现状，探讨了锻造液压机在我国未来的发展趋势，需要正视锻造液压机发展所面临的机遇与挑战。

关键词：锻造液压机；发展过程；发展趋势

前言：

对于锻造液压机而言，发展于20世纪50年代，是锻压设备的一种，主要借助液体压力实现对能量的传达，整个操作过程都是由液压实现控制，隶属于锻造设备。这种设备与机械压力相比，在压力和速度方面能够进行无极调整，应用的范围更加广阔，能够实现任意位置输出的功能，实现对功率的全部输出，将压力控制在所需的范围之内，整个结构在布局方面彰显灵活性，各个操作部位所执行的动作都能够在便利的条件下实现密切配合，达到设计标准和操作需求。与此同时，液压元件自身通用性较强，选择的条件是标准化，在设计和生产制造方面彰显便捷性和简单性。这种设备自动化程度加高，能够实现多次数和周期的锻造，在规格是尺寸上进行精确的控制，在铁路、钢铁、航空等行业中应用广泛，尤其是在有色和黑色金属的自由锻造方面应用范围更加突出，同时，对于温蒂要求较窄的高合金材料的锻造也适用。在当前的锻造设备发展中，自由锻造被认定是未来的发展趋势和方向，使得世界各个工业大国都下大力度进行研发，尤其是随着液压技术和微电子技术的不同进步，这种发展趋势更加明显和突出。对于锻造液压机而言，其在生产效率方面的优势十分突出，能够较好地实现节能效果，锻造能力较强，能够完成高品质的锻件，与常规的锻锤和锻造水压相比较，生产能力更强，为锻件产品的质量提供了保障。这在一定程度上减少了对操作人员的需求，振动幅度不大，噪声不明显，自动化程度较高，对锻造现场的环境、劳动力强度等都进行了改善，是比较有发展、理想的锻造设备，是新一代的锻造设备类型。

1 对锻造液压机的概述

1.1 液压锻造机的主要构成

对于锻造液压机而言，主要包含几个部分，首先是本体部分，其在整个机器构造中数据压制锻件的主要构成，是重视的执行机构，其次，是液压系统，应用在驱动主机之中。再次，是设备的电气系统，承担的是工艺控制系统的作用。

1.1 液压锻造机的应用范围

对于锻造液压机的工艺而言，其在应用范围上比较广阔，适合于多种锻造方式的自由锻造工序，如冲孔、弯曲、剁切等，同时，胎膜锻造也可以使用。这种设备具有较高的机械化程度，运行的速度较快，同时，能够实现对压下量尺寸的有效控制，尤其是针对锻造温度要求较窄的高合金钢的钢钉开坯，在机械、船舶等行业应用较多。这种机组集合了诸多领域的技术，如液压、微电子、通讯、传感测试以及信息处理等技术，同时月排水、土建等领域也关系密切，是复杂的系统工程。

2 对锻造液压机发展现状的全面介绍

2.1 液压锻造机的优势

对于锻造液压机，其主要的功能是实现对传统锻造设备不足的克服，如能耗高、排放高、泄漏严重、污染和噪音污染大，同时，不会对周围环境产生较大的振动，满足了当下社会所追求的环保理念，能够实现能耗的有效降低，实现节能减排的目标，同时，能够满足一些特殊材料在锻造温度上的特殊要求，在一定程度上提升锻造产品的品质，精度上得到保障，其是在水压机的原理基础上发展起来的。在国外，锻造液压机兴起1950年，在1960年广泛应用在工业领域。这种锻造设备在德国发展的最好，技术最为先进，代表了高水平的锻造液压机组的发展方向。

2.2 对锻造液压机结构类型的介绍

对于液压锻造机，其在结构上主要分为双柱下拉式和双柱上推式，驱动系统实现了由液压泵直接传动对水泵蓄势站的替代，从而，使得介质由水更换为液压轴。对于液压的控制模式，主要包含阀控和泵控两种方式。在阀控中，采取定量泵完成液压的作用，借助开关阀实现对系统流量和压力的控制，这种方式具有较强的可靠性，成本投入不高，但是，需要进行复杂的系统调整，元件参数的变化影响整个系统的稳定性，不利于电测电控的进行。对于参数的设置和调整，其效果主要与操作者的经验和水平关系密切，

2.3 对我国锻造液压机发展历程的介绍

在我国，锻造液压机研发工作原因1965年，立足发展和应用的实际，对其运行原理、结构类型、元器件等进行基础性的应用研究，尤其是发展和应用了100吨和200吨的试验样机，阶段性成本比较突出。在1975年，行业研究机构研发了2000吨的锻造液压机，但是，在运行机理上仍缺乏成熟性，也受制于当时元器件的限制，没有在根本上解决机器冲压过程中产生的噪音和振动问题，很难正常应用在生产领域，也就是说，没有取得根本性的成功。在后来，这种锻造液压机的研究处于停滞不前的状态，使得这一领域的研究没有取得任何进展，制约了这一研究方向的进步，也正是因为这种原因，对于这种锻造液压机设备的使用，大量从国外进行引进。尤其是现场掌控能力，面对较快的响应，液压冲击和振动很难避免，也就是说，结构上次不足和限制直接影响快锻的次数和周期。在德国，拥有最高水平的阀控模式的锻造液压机。在泵控方式中，系统流量和压力的调整主要受制于变量泵，能够与光滑的正弦曲线靠拢，系统运行的稳定性提升，同时，锻造周期也大幅提升，在结构上突出灵活性与简单性，布局紧凑，但是，需要价格较高的系统泵和法阀元件，需要油液具有较高标准的清洁度，也就说，使用条件更为严格。在我国，对于锻造液压机的引进，主要是以阀控系统为主要模式。随着改革开放的推进，经济发展迅速，从国外引进设备的数量和领域不断扩大，大部分锻造液压机都是在这一阶段引入国内的，其中，主要领域是大型锻造厂，是主要的需求行业，绝大部分都因引自德国，主要设备类型是中小型锻造液压机，处于1000吨至3200吨之间。在这个阶段，有些重型企业也进行了小型锻造液压设备的研发，但是，成功率不高。例如，在兰石重工，对了实现对原有蒸汽锤的改造，在当时提出了设备更新换代和改造的计划，，研发800吨的锻造液压机，以期实现对5吨蒸汽锤的替代，因此，在全国进行调研，进行可行性分析，形成报告，被定位当时重要的科研项目。在经过5年的研究之后，在兰石投入使用，结构类型为下拉式，但是，由于受到当时技术、制造以及相关配套元器件的限制，故障频出，故障率较高，很难满足正常的生产需要。鉴于这种情况，诸多企业加强联合，如沈阳重型、天津天段等企业，分析国内发展和需求的实际，立足自身的科技实现，与高校进行合作，积极总结先期的经验和不足，针对国外引进的锻造液压机进行研究，尤其是重视对元器件类型、设备运行机理以及电控系统的研究，进行多次实验和完善，生产出来800吨的锻造液压机，由此，国内掌握了生产锻造液压机的核心技术，也形成了一大批这一领域的人才，能够进行合理的设计、正确的操作以及全面的维护，为锻造液压机的产品更新奠定了基础。随着小型锻造液压机的不断成熟和应用，国内开始进行大型锻造液压机的研发，主要是1600吨和2000吨，在2003年之后，投入市场，使得整个锻造液压机的发展更上新的阶段。经过20几年的发展，锻造液压机在主机结构上实现了整体铸造机架和预紧力焊接机架，在主缸密封技术方面已经达到世界先进水平。在液压系统上，应用了大通径的精密型插装阀，实现与快速滑阀的组合，与电气系统进行配合，实现对系统流量和压力的有效调节，发挥了传统阀控和泵控的集中优势，对缺陷和不足进行了规避，实现了较为理想的控制目标。对于整个控制系统，注重软硬件方面的发展和完善，达到国外先进技术标准。将计算机及编程分级控制应用其中，有利于进行功能的增加和拓展，使得锻造领域的控制技术实现了广阔的发展。

3 对锻造液压机发展方向和前景的分析

3.1 对锻造液压机发展背景的分析

在当前，我国锻造设备的发展主要受到环境保护以及节能减排的影响，同时，也包含原有发展中面临的噪音大、振动范围广、空间狭小以及锻透性的缺陷，由此，大中型锻造液压机逐渐实现了对传统锻造设备的替代，这就使得锻造液压机的发展潜力更加巨大，市场广阔。随着行业竞争的加剧，各个领域都关注装备水平的提升，将其作为提高行业竞争实力的主要因素，注重向规模要效益，以期自身在行业竞争中立足，保持领先地位，因此，在注重人才培养和科技引进方面，更加注重装备水平的提升。另外，立足国内锻造行业发展实际，锻造厂数量较大，规模各异，自由锻造设备占据的比重不大，仍以锻造锤为主要设备类型。传统的锻锤强度较大，锻件的附加值不高，设备亟待更新和改造，这几使得锻造液压机进入了高速发展的阶段和时期，尤其是中小吨位锻造液压机的需求，在市场上呈现供不应求的局面，因此，锻造液压机的发展市场良好。为了满足市场不断增加的要求，吸引重视研发高自动化程度的大型锻造液压机，提高技术先进水平、保证结构合理、提高实用工效，同时，要重视提高系统运行的可靠性，保证运行的稳定性，便于进行操作，使得操作人员和机器设备处于安全的状态，对环境影响不大，能够实现节能环保的目的，发挥其自身的先进优势，实现机电液一体化，在大型和超大型自由锻造设备领域满足市场行情。在这一市场背景下，安阳锻压工业有效公司研发了4000吨的数控锻造液压机，

3.2 对安阳Y13-4000T大型数控锻造液压机的介绍

3.2.1 对安阳数控锻造液压机性能以及影响的分析。安阳这一项目的研发主要是关注了国际先进锻造液压机水平较高的优势，结合实地考察和研究，全面进行了国内外锻造液压机的发展情况，对相关技术进行消化和吸收，结合应用实际，对液压、电控等配套系统进行了全面、综合与详细的调研，也就是说，在这一研究项目中，机器主体、液压、控制以及相关设施都达到了国内先进的技术水准，是机电液一体化的代表。结合了多学科理论，如机械、电子、自控、传感、信息处理等技术，以用户需求为出发点，正确国家相关政策的援助，开发了集机电液一体化的新型数控锻造液压机，其优点表现在：在数控制基础下，液压系统呈现多位性，实现多级液压卸荷方式。其次，在回程装置上，采取了液压弹方式。再次，结合数控和计算机控制技术，整个工艺流程彰显自动化，各个部门控制的精度增强。第四，换模功能采取了气动控制的方式，应用了横向砧子库的装置。第五，在设备上增加了诸多缓冲装置，目的是降低液压冲击力，减小振动，将液压机的应用范围实现了扩展。对于当前的锻件产量，大幅增加，尤其是随着汽车、核电等领域的高速发展，大量大型锻件需要被制作，因此，具有高性能的大型和超大型锻造液压机需要增大，因此，对于国内的专业锻造设备企业，需要结合市场需求的增大，重视进行产品结构的调整，大力发展大型数控锻造液压机，实现技术水平的提升，增强对精度的控制能力，提高锻造速度，降低液压冲击，维持系统的稳定性。同时，注重实现锻造方式的改革，由自动锻造向程序锻造转变，结合不同材料类型，进行不同参数的专业设计，形成专用数据库，结合上位生产管理、工艺自动编排以及机组控制系统的软件，实现柔性加工系统的建立，也就是胡搜，高度融合电子技术、自动检测技术以及专业数据库技术，能够针对不同类型的产品，应用不同的系统，同时，强化在一些小件、单件等产品的批量生产，也就是说，实现对锻造柔性性加工单元的增加。鉴于锻压设备行业良好的发展前景，市场需求不断增大，为整个锻压设备行业发展带来巨大的发展空间和市场。锻造液压机在技术和经济方案都具有明显的优势，备受行业关注，受到广泛认可。随着经济发展速度的加快，我国机械相关行业规模不断扩大，因此，推动了高性能锻造液压机的发展，需要更加具有高速度、高精确度、高可靠性、节能性强的产品性能，其在市场中的占有率必将大幅提升，受到各个领域的重视。因此，对于数控控制的锻造液压机的制造成为行业发展的主要方向，对制造业的发展也发挥更大的推动作用。

3.2.2 对数控液压机的介绍。首先，在数控锻造液压机中，采取了智能化的PLC操作控制系统，能够实现较高的数字控制精度。主要应用了真彩显示触摸屏的人机界面，引进了磁滞传感器测量系统，能够提供更加多样的使用功能，方便进行数据的输入和改变。其次，应用了液电最佳组合的快速卸荷技术，具备较多的PLC控制点，能够实现对系统的快速稳定，建设冲击和振动，故障减少。这种装置提高了锻造的频次，锻造能力和安全生产能力增强，机械性能提高。再次，采用了液压机快速升弹技术，回收时间缩短，锻造频次增加。这一装置主要发挥了高压系统中液体压力能的存放和释放的能力，加速回程时间。第四，对于换模功能的实现，主要采用的气动控制，使得辅助时间被缩短，锻造效率提升。这种自动换模功能的实现，能够进行热承载的更换作业，满足大型设备在换砧方面的要求，锻造效率被大幅提升。第五，实现了安全系数极高的零距离和零压力，实现快速补排的功能，尤其是能够实现在缸内完成压块的建设，避免油液外泄。第六，对上退式结构进行了改进，尤其是面对高吨位的锻造，抗偏载能力增强。

4 对锻造液压机发展过程中亟需解决的问题的阐述

4.1 重视基础性研究和分析，不同提升产品的设计水准

随着锻造液压机使用量的增大以及公称载荷的提升，需要重视高材料性能的热处理工艺问题的研究，重视相关液压和电器元件质量的增强。针对锻造液压机组的关键性元件，要重视进行动态分析，不断对其进行优化设计，做好系统仿真模式的建立，做好建模的控制工作，形成科学的控制策略，立足多角度，进行深入研究，在工作中进行不断探索和完善。

4.2 全面进行重要工艺的研究，加大科研力度

在具体设计研发中，要加强与用户企业的沟通与合作，进行全面、深入的技术交流与沟通，重视对工艺的全面掌握，对液压和控制系统进行不断优化，选用合理的配套元器件，进行运行机理的深入研究，加强技术进步，强化程序化锻造过程的实现。

4.3 强化研发队伍建设

在当前的设备市场，大型化设备需求呈现持续增长的趋势，这就需要在技术上实现匹配，进行产品技术的不断突破，在根本上，需要具备素质过硬、责任心较强的研发队伍，立足市场需求，加快人才队伍建设。

4.4 重视开展国际交流，提升设备整体技术水平

与发达国家相比，中国锻造设备存在一定的不足，差距明显，因此，立足产品的存在价值，分析差距产生的原因。要重视在技术和质量方面进行增强，提高设备技术水平和产品的质量，提高产品在市场上的竞争实力。同时，积极开展行业间国际交流与合作，促进共同发展的目标，防止出现不正当竞争的问题，这也是提升锻造液压机技术水平的根本途径。

结束语：

综上，随着社会的不断发展和进步，数控节能型的锻压设备成为发展方向，要重视信息技术的发展，提高设备节能效果，这也是大型锻造设备发展的趋势。对于锻造液压机而言，在经过长期发展之后，自动化和智能化程度增强。在未来，要重视对市场进行全面分析，强化技术研发，注重关键性技术的提高，不断攻克技术难点，应用新技术和新工艺，促进锻造设备的科学进步，推动锻造液压设备更加具备智能化和自动化。

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