Выбор экструзионного пресса для алюминия – 2

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

Характеристики компонентов и систем 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 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:

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