Ако сте производствен инженер или началник на цех, вероятно сте открили, че се взирате вХидравлична преса с H рамкавъв вашето съоръжение, чудейки се дали е достатъчно гъвкав, за да се справи с повече от студено формоване или прости задачи за сглобяване. Може би имате партида от части, които изискват горещо пресоване – помислете за синтероване на метал, композитно ламиниране или дори вложки за нагряване – и не искате да инвестирате в изцяло ново оборудване. Въпросът, който получавам най-често като доставчик на хидравлични преси, е: Може ли хидравлична преса с H-рамка действително да се използва за горещо пресоване? Краткият отговор е да, но само ако обърнете внимание на няколко ключови съображения, които правят този стил на рамката различен от другите типове преси, като хидравлична преса със С рамка или хидравлична преса със стълб. Нека разбием това с прозрения от реалния свят, базирани на хиляди прес инсталации, които съм поддържал през последните 15 години.
Първо, нека дефинираме какво всъщност включва горещото пресоване. За разлика от студеното пресоване, което прилага сила при стайна температура за оформяне или свързване на материали, горещото пресоване комбинира сила на натиск с контролирана топлина (обикновено между 200°C и 1200°C, в зависимост от материала), за да постигне свойства, които студеното формоване не може да съпостави. Например, синтероването на метали използва топлина за сливане на прахообразни метални частици заедно, докато налягането поддържа формата, което води до части, които са по-плътни и по-здрави от студено синтерованите алтернативи. Композитните ламинати (като въглеродни влакна за аерокосмически части) често изискват горещо пресоване, за да се втвърди смолата и да се елиминират кухините между слоевете, а термофиксираните вложки в пластмасови или метални компоненти се нуждаят от точна температура и сила, за да предотвратят напукване, докато закрепват вложката.
Дизайнът на H рамката е популярен избор за много производители, тъй като предлага висока твърдост в широка работна зона, пълен преден достъп за товарене и разтоварване на големи части и здрава товароносимост (до 10 000 тона в някои поръчкови конструкции). Но когато започнете да добавяте топлинни компоненти към тази рамка, трябва да отчетете топлинното разширение, което е критичен фактор, който не е толкова голям проблем при студеното пресоване. При студени операции рамката остава при температурата на околната среда, така че няма почти никаква промяна в нейната структурна геометрия по време на работа. Когато загреете плочите (плоските метални плочи, които прилагат сила върху частта), плочите се разширяват както надлъжно, така и хоризонтално и това разширение пренася топлината към самата рамка. Това може да наруши подравняването на тавана на пресата (движещата се част, която прилага сила) и опората (неподвижната плоча, която поддържа частта), което води до неравномерно разпределение на налягането в частта. За критични приложения като аерокосмически ламинати неравномерният натиск може да създаде слаби места, които да се провалят по време на тестването, така че това не е проблем, който можете да пренебрегнете.
Нека поговорим за компонентите, които трябва да модифицирате или добавите към стандартна H рамка, за да стане подходяща за горещо пресоване. Първо, плочите: стандартните плочи за студено пресоване са дебели стоманени блокове, но плочите за горещо пресоване трябва да издържат на високи температури и да поддържат плоскост както при топлина, така и при натиск. Често предлагаме термично обработени плочи от легирана стомана за приложения с горещо пресоване, с вътрешни канали за нагревателни елементи или патронни нагреватели. Някои клиенти също добавят охлаждащи канали към плочите, особено за чувствителни към цикъла операции, така че да могат бързо да понижат температурата между партидите, за да ускорят производството.
След това отоплителната система. Има два често срещани метода на нагряване за горещо пресоване: електрически патронни нагреватели (вмъкнати в каналите на плочата) и нагряване на базата на течност (използвайки горещо масло или вода, циркулиращи през плочата). Електрическите нагреватели са по-лесни за инсталиране и управление за по-малки части, докато базираните на течност системи предлагат по-равномерно разпределение на топлината за по-големи плочи. Ключът тук е, че хидравличната система на вашата H рамка трябва да е съвместима с всички модификации, които правите на плочите. Не искате да инсталирате 500°C патронни нагреватели и да разберете, че уплътненията на вашата преса не могат да издържат на топлина над 150°C. Това е грешка, която виждаме през цялото време – клиентите не отчитат преноса на топлина от плочите към цилиндъра или хидравличната течност, което води до повреда на уплътнението и скъп престой.
Подравняването е друго голямо с горещите преси с H рамка. Двата вертикални крака на рамката са това, което осигурява твърдост, но когато плочите се нагреят, тяхното разширяване може да доведе до леко изместване на буталото. За да противодействате на това, препоръчваме да добавите линейни водещи релси към модула на буталото, които го поддържат подравнен дори когато рамката и плочите се разширяват. Някои производители използват възглавници или регулируеми подложки, за да настроят подравняването по време на монтажа, но при горещо пресоване това подравняване трябва да се проверява редовно, докато пресата старее, тъй като повтарящите се термични цикли могат да причинят незначително изкривяване с течение на времето.
Сега, как H рамката се сравнява с други видове преси за горещо пресоване? Например, хидравличната преса с C рамка е по-компактна и по-евтина за леки товари, но има една страна за опора, така че е по-податлива на деформация при високо налягане - особено когато се комбинира с термично разширение. Това прави C рамките по-малко идеални за големи задачи с горещо пресоване с висока сила. Стълбовата хидравлична преса използва четири вертикални стълба вместо два странични крака, което предлага отлично подравняване, но стълбовете често са разположени по-близо една до друга, ограничавайки достъпа за големи части. H-рамките, напротив, имат пълен преден и страничен достъп, което ги прави идеални за товарене на големи или тежки горещо пресовани части, като панели на каросерията на автомобили или компоненти на вятърни турбини. Компромисът е, че трябва да проектирате H рамката, за да се справите с топлинното разширение, поради което ние не предлагаме решение за горещо пресоване „един размер за всички“ – ние персонализираме всяка H рамка въз основа на специфичния температурен диапазон на клиента, размера на частта и изискванията за сила.
Нека споделим пример с реален клиент, за да направим това конкретно. Преди няколко години работихме с производител на зъбни колела от прахообразен метал за тежкотоварни камиони, който искаше да премине от студено синтероване към горещо пресоване, за да увеличи издръжливостта на зъбните колела. Първоначално те разгледаха специална колонна гореща преса, но техните зъбни колела бяха с диаметър 12 инча и тясното разстояние на колонната преса би направило невъзможно разтоварването на тежкото синтеровано зъбно колело, без да се повреди. Те избраха да модифицират съществуващата си 500-тонна преса с H рама, но дойдоха при нас, защото първият им опит за добавяне на нагревателни компоненти се провали - техният бункер се измести с 0,5 mm, когато плочите достигнаха 400°C, което доведе до неравномерна плътност в зъбните колела. Добавихме линейни водещи релси към буталото, надстроихме уплътненията до високотемпературен полиуретан и инсталирахме температурни сензори в двете плочи, за да осигурим равномерна топлина в работната зона. След модификацията тяхната плътност на предавките се увеличи с 12%, намалявайки износването и удължавайки живота на частите с 30%. Това е вид резултат, който можете да получите, когато адаптирате H рамка правилно за горещо пресоване.
Има и ограничения, които трябва да се имат предвид при използване на H рамка за горещо пресоване. За приложения с много високи температури (над 800°C) често препоръчваме допълнителна изолация между плочите и рамката, тъй като дори малко количество топлопредаване към рамката може да причини проблеми с разширението. Също така не предлагаме да използвате H рамки за горещо пресоване със свръхвисока сила (над 5000 тона) без специално проектиране, тъй като двата странични крака на рамката могат да изпитат по-голямо напрежение при усукване, отколкото четирите колони на колонна преса, когато силата се прилага неравномерно поради топлинно разширение. За тези приложения с висока сила пресата с колони може да бъде по-надежден вариант и ние ще ви преведем през това сравнение.
Безопасността е друг фактор, който никога не пренебрегваме, когато модифицираме H рамки за горещо пресоване. Горещите плочи могат да достигнат температури, които причиняват сериозни изгаряния, така че ние инсталираме предпазни устройства около работната зона, блокировки, които спират пресата, ако предпазителите са отворени, и топлоустойчиви ръкавици и оборудване като част от нашия стандартен пакет за гореща преса. Ние също така осигуряваме обучение за операторите на нашите клиенти, тъй като горещото пресоване добавя нови рискове като изхвърляне на част поради топлинно разширение и прегряване на хидравличната течност.
В крайна сметка дали хидравличната преса с H-рамка работи за вашите нужди от горещо пресоване се свежда до три неща: вашият необходим температурен диапазон, размер и сила на детайла и желание за справяне с термичното разширение и подравняване. Ако вече притежавате преса с H рамка, не предполагайте, че тя не може да извършва горещо пресоване – с правилните модификации на плочите, нагревателните системи и компонентите за подравняване, това може да бъде рентабилна алтернатива на закупуването на специална гореща преса. Ако сте на пазара за нова преса, работата с доставчик, който разбира както дизайна на H рамката, така и изискванията за горещо пресоване, ще ви помогне да избегнете скъпи грешки.
За повече информация как да адаптирате вашата съществуваща H рамка или да изберете нова за горещо пресоване, можете да разгледате нашата пълна гама от решения за хидравлични преси, включителноХидравлична преса с H рамка, научете как хидравличната преса C Frame се сравнява за вашите специфични задачи или вижте предимствата на подравняването на хидравличната преса Pillar. Нашият екип има десетилетия опит в подкрепа на производители в различни индустрии, от автомобилостроенето до космическото производство, и ние сме тук, за да ви помогнем да намерите правилното решение за вашите нужди от горещо пресоване. Свържете се с нас днес, за да обсъдим вашия проект и да получите персонализирана препоръка, съобразена с вашите производствени цели.
Референции
- Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2014).Производствени процеси за инженерни материали(7-мо издание). Pearson Education.
- Groover, MP (2020).Основи на съвременното производство: материали, процеси и системи(7-мо издание). Джон Уайли и синове.
- Американско дружество на машинните инженери (ASME). (2018).Стандарти за безопасност за хидравлични преси(B11.1-2018). ASME International.
- Дитер, GE и Бейкън, DJ (2018).Механична металургия(3-то издание). Образование на McGraw-Hill.
