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
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.
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