Выбор экструзионного пресса для алюминия – 2

Это вторая часть обзора процесса выбора экструзионного пресса по материалам, в основном, из [1].

Компоненты и системы экструзионного пресса

Также часть 1 и часть 3.

Fig. 1 – The identification of the components of an direct extrusion press [2]

Fig. 2 – Specifications of a direct extrusion press [3]

Поперечины, плунжер, контейнер

Литое или кованное?

На ранних прессах для экструзии алюминия многие важные их компоненты (передняя и задняя поперечины, главные плунжеры, контейнеры) отливались из чугуна или стали.
В настоящее время большинство этих компонентов изготавливаются из кованой стали. Кованую сталь намного легче и, главное, надежнее контролировать на различные дефекты, и поэтому поставщик может уверенно гарантировать их качество.
Механическую обработку поковки делают только при наличии без сертификата о прохождении ею сложных ультразвуковых и магнитных испытаний на отсутствие дефектов.
Качество проектирования компонентов пресса обязательно подкрепляется сложными расчетами, основанными, обычно, на методе конечных элементов.

Fig. 3 – Machining a main cylinder for a new press (Presezzi Extrusion) [2]

Толщина передней поперечины

Передняя поперечина пресса должны быть настолько толстой насколько это практически возможно, чтобы свести к минимуму прогиб матрицы (Fig. 2)
Жесткость передней поперечины должна быть такой, чтобы ограничивать прогиб матрицы при максимальной нагрузке не более 0,25-0,40 мм [2]

Pre-stressed tie rods

Четыре колонны (“стержня”) соединяют переднюю и заднюю поперечины. Их усталостное разрушение было обычным делом для прессов ранних конструкций.
В настоящее время это практически исключено за счет установки на них специальных рукавов и предварительного их нагружения по всей длине.

Цикл холостого хода

Потери от холостого хода пресса являются основным фактором его производительности.
В последние годы это цикл сильно сократился благодаря компьютерному управлению, совершенствованию гидравлических систем, сдвигу к конструкциям прессов с коротким ходом и загрузкой спереди, а также других новшеств.
Необходимо иметь в виду, что поставщики прессов часто декларируют самые короткие циклы холостого хода. Важно применять одно и тоже определение этого самого «холостого хода», когда вы сравниваете их для различных прессов. Различные поставщики могут включать или не включать такие технологические этапы как декомпрессия, осадка заготовки и выпуск воздуха.
Нужно обязательно затребовать диаграмму холостого хода, на которой все его составляющие будут изображены во временной шкале.

Гидравлическая система

Гидравлическая система экструзионного пресса требует учета многих вопросов.

Поставщик гидравлики

Хорошо бы, если гидравлическое оборудование поступило от знакомого поставщика, с которым уже есть опыт работы, в том числе, по техническому обслуживанию оборудования и поставке запасных частей.
Лучше всего, чтобы запасные части были общими с уже имеющимися прессами.
Важно четко указать в контракте, какую ответственность берет на себя поставщик по техническому обслуживанию оборудования после его установки, а также, при необходимости, обучения персонала.
Поставщик пресса должен быть готов учесть ваши предпочтения (если они будут) по поставщику гидравлического оборудования. Этот предпочтительный поставщик может быть полезным при составлении технических требований к гидравлической системе для нового пресса.

Количество основных насосов

Необходимо рассмотреть возможность увеличение количества основных насосов для повышения производительности и снижения длительности холостого хода.

Расположение насосов

Насосы могут располагаться на масляном баке над прессом, на полу за прессом, в отдельном приямке или даже отдельном помещении (Fig. 4). Их расположение влияет на уровень шума, удобство обслуживания и эффективность гидравлической системы.

Масляные фильтры и охлаждение масла

Должная фильтрация масла является критическим условием для срока службы и нормальной работы гидравлической системы .
Необходимо убедиться, что конструкция фильтров и теплообменников, а также система температурного контроля соответствует реальным климатическим и другим условиям вашего завода.

Трубопроводы и вспомогательное оборудование

Необходимо продумать типы и расположение трубопроводов, клапанов и другой вспомогательной оснастки с тем, чтобы снизить гидравлические удары на систему и утечки масла.

Fig. 4 – Floor-mounted pump layout with three main pumps, three auxiliaries, one spare,
“kidney loop” filtration, and plate-type heat exchanger at rear (Presezzi Extrusion) [2]

Автоматизированное управление прессом

Все современные прессы управляются автоматизированными системами управления на основе программируемых логических контроллеров (ПЛК).
Необходимо точно знать, какие именно параметры включены в схему управления новым прессом.

Поставщик

Будет ли это Siemens или еще кто-то – имейте дело с поставщиком, которого знают ваши специалисты и который обеспечит вам техническую поддержку.

Характеристики и интеграция

Сегодняшние автоматизированные системы управления могут быть интегрированы в общую компьютерную систему всего предприятия со сбором и хранением данных и даже приемку заказов в реальном времени. Возможности этих систем огромны и продолжают расти. Нужно убедиться, что их потенциал действительно даст новому прессу какие-то преимущества.

Диагностика

Специальные дисплеи могут сообщать о потенциальных проблемах до того, как они произойдут. Например, на некоторых новых прессах позволяют постоянные замеры состояния выравнивания (соосности) контейнера относительно пресс-штемпеля. Сеть удаленных дисплеев позволяет следить за состоянием пресса и сообщать об отклонениях от нормальной работы. С помощью таких систем можно проводить диагностику пресса хоть из другого полушария земного шара [1].

Fig. 5 – Modern control desk for entire press line with graphic operator interface (Presezzi Extrusion) [2]

Fig. 6 – Inside a modern press PLC control cabinet (Presezzi Extrusion) [2]

Система выравнивания контейнера

Большинство современных прессов применяют системы выравнивания контейнера, которые можно выставлять снаружи станины пресса. Эти системы дают возможность выравнивания оси контейнера в вертикальной и горизонтальной плоскостях (Fig. 7).

Fig. 7 – Container Housing and flat guide system (Lake Park Tool) [2]

Системы нагрева и охлаждение контейнера

Новые прессы, особенно больших размеров, предлагают нагрев контейнера дифференцированно по нескольким зонам, а также контроль его температуры по многим точкам замеров. Считается, что разумно делить контейнер на нижнюю и верхнюю зоны. Дело в том, что верхняя его часть имеет тенденцию нагреваться больше, чем нижняя.
Некоторые поставщики предлагают контейнер, который может охлаждаться, чтобы снизить температуру, когда она превышает заданные пределы.

Тип матрицедержателя

Применяется в основном два типа матрицедержателей (Fig. 8):

роторный и
продольно-поперечный.

Здесь для выбора ключевыми являются соображения о доступной площади для размещения.

Fig. 8 – Die carrier. (a) Die slide. (b) Rotary die head (Schloemann-Siemag) [3]

Тип загрузчика заготовок

Для обычных прессов вполне пригоден загрузчик в виде тележки, которая доставляет заготовку (цельную или составную) на центральную линию пресса.
Для компактных или коротко-ходовых прессов применяют загрузку сверху и/или роботизированный загрузчик.

Механизм удаления пресс-остатка

Механизм отделения пресс-остатка должен включать пневматический отбойник для быстрого удаления отрезанного пресс-остатка.

Fig. 9

Замена контейнера и пресс-штемпеля

Когда применяют более чем один диаметр заготовки, то предусматривают конструкцию для быстрой смены контейнера и пресс-штемпеля.

Fig. 10 – Stem quick-changing device [3]

Дополнительное оборудование

Прессование без выпуска воздуха

Контейнер держат открытым в ходе осадки заготовки для исключения или минимизации длительности цикла выпуска воздуха.

Запирание матрицы

Фиксирование матрицы в горизонтальном и вертикальном направлениях на время срезывания пресс-остатка, чтобы обеспечить однородную и гладкую поверхность реза.

Fig. 11 – Die-positioning device for accurate shearing [3]

Источники:

Seven Steps for Selecting An Extrusion Press /Al Kennedy // Материалы Семинара ET2008
Extrusion Press Maintenance Manual, ed. Al Kennedy
Aluminum Extrusion Technology / P. Saha