粉末成型液压机液压系统改造
2011年 2月第49卷第1期武钢技术
WISCO TECH NOLOGY
Feb. 2011
Vol. 49 No. 1#47#
粉末成型液压机液压系统改造
张安龙, 毛莉艳, 李 凯, 李 辉, 梁新舟
(武钢国际经济贸易总公司, 湖北武汉430081)
摘 要:结合液压机所生产产品的缺陷及其成因, 分析液压机液压系统在压力控制、流量控制上的设计缺陷, 采用排除液压系统压力干涉、增加液压缸流量控制的改进措施, 实践证明, 相应的改进措施能有效地提高液压机性能。
关键词:液压机; 液压系统; 粉末成型; 性能
中图分类号:T H 137. 3 文献标识码:B 文章编号:1008-4371(2011) 01-0047-03
Revamp of hydraulic system of the hydropress for powder formation
ZH ANG An -lo ng , M AO L-i yan, LI Kai, LI H ui, LIANG Xin -zhou
(International Eco no mic and T rading Corporation of W ISCO, Wuhan 430081, China) Abstract:In com bination w ith the defects and the cause of products pr essed by hydro -pr ess the design defects of hydr aulic system abo ut pressure and flow contro l w ere ana -lyzed, the attractive measure for ex cluding press interfer ence of hy draulic system and in -creasing the flow control o f cylinder were applied. Practice has proved that by taking the attr activ e measure the performance o f hy dro press could be incr eased. Key w ords:hy dropress; hy draulic system; pow der com pacting; performance 某公司1台粉末成型液压机专用于生产各种磁环, 由于液压机的设计缺陷, 所生产的产品成品率偏低, 直接影响其产量和经济效益, 为提高产品品质、产量及经济效益, 必须对液压机液压系统进行改造。
1 产品缺陷及原因
该公司液压机所生产的废品率为48%, 经对100件废品进行统计后发现, 废品主要体现在纵裂、分层、横裂及局部缺陷(如图1~图4) , 其中以纵裂、分层为主, 占据了废品的82%(如图5) 。
经分析, 产生废品的原因如下。
1) 纵裂。纵裂发生在脱模阶段[1-2]。液压机
图1 纵裂
图2 分层
的振动会引起上模头、下模头和芯杆的振动, 当振幅超过产品承受的极限时, 产品破裂。上模及阴
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模的脱模速度大、液压冲击(如阴模运动到最底端时会产生液压冲击) 都会引起此类振动。可以采取降低脱模速度、减小压力冲击等办法来减小液压机的振动。
2) 分层和横裂。该类缺陷主要是由阴模及芯杆脱模引起。粉末在上模头、阴模、芯杆、下模头共同挤压作用下成型, 成型品与阴模及芯杆面接触, 阴模与芯杆脱模时需克服与成型品之间的摩擦力, 如果摩擦力大于成型品的承受极限, 则被摩擦力拉伤甚至拉裂; 该类缺陷还与脱模速度有关, 如脱模速度快, 也容易造成分层和横裂。
3) 局部缺陷。产品在烧结时, 如果密度不均匀, 产品烧结时收缩性也会不一致, 密度小的区域收缩大, 密度大的区域收缩小。密度不一致时, 产品各区域的强度也会不一致, 密度大的区域强度大, 密度小的区域强度小。因此, 局部缺陷往往是由密度不一致引起的
[1-2]
[3]
1工作; 当YA1、YA2都不通电时, 系统卸载。上模缸上下腔的面积比为4B 1, 再加上滑块的自重, 当上模缸上腔压力很低时, 压机的压制力也会很大。所以在压制时上模缸下腔要提供一定的背压来平衡掉一部分压制力。阀4、5、6、12用于设定上模缸下腔压力。上模缸在快速下降、慢速下降、
压制时所要求的压力相差较大, 在压力切换过程中产生较大的冲击, 从而导致压机产生较大的振动和噪音。现场监测的数据表明, 压制过程中确实存在较大的液压冲击, 如图7、图8所示。
, 而密度的差异是由压制
图7 上模缸上腔压力波动图
速度引起的。
综上所述, 产品缺陷主要由液压机振动和各模具运行速度引起。当液压机各工序间的压力切换差值较大时, 会引起液压机振动, 差值越大, 振动越大; 压制速度和脱模速度越大, 越容易引起产品缺陷。
2 粉末成型液压机液压系统改造2. 1 原液压机液压系统设计缺陷
原液压系统如图6
所示。
图8 上模缸下腔压力波动图
2) 原系统只有1个流量阀, 不能很好地实现执行机构的速度调节。运行速度大, 会造成压机各部件(特别是上模头) 对液压机整体的冲击, 从而造成振动。
3) 原系统在产品压制时, 上模缸活塞杆往下运动, 换向阀21的电磁铁YA8通电, 上模缸下腔的液压油直接流入顶出缸48上腔, 使顶出缸活塞带动阴模一起运动。上模缸下腔的油压和顶出缸上
图6 改造前液压系统图
腔的油压建立了直接的线性关系, 上模缸上下腔的有效面积比为4B 1, 如果上模缸上腔压力太低, 则不足以将产品压制成型, 压力太高, 顶出缸上腔的压力又太高, 原方案不利于压机的压力分配。
综合压制工艺进行分析后发现, 原压机液压系统的缺陷体现在以下方面:
1) 泵站压力控制油路设计不合理。原系统中, 阀1、2、3、13用于设定系统压力, 溢流阀1、2分别设定2个压力值, 当系统所需压力较低时, YA2
, ; , 2. 2 对原液压机液压系统改造
针对原液压系统的缺陷所采取的改进措施如下:
第1期张安龙, 等:粉末成型液压机液压系统改造# 49 #
1) 切断上模缸下腔和顶出缸上腔的油路, 排除压力干涉。
2) 在3个缸的进油路或回油路上加上1个或2个节流油路, 使之能实现速度调节。
改造后的液压系统如图9所示。其液压阀可分为2部分, 右边虚线框中的阀件为原有阀件, 安装在一个集成块上。左边虚线框中的阀件是增加的阀件, 安装在另外一个集成块上。增加的阀
38
和40用于改变上模缸50的上升或下降速度; 阀41用于改变芯杆缸49的上升下降速度; 阀46和47用于改变顶出缸48的上升下降速度。增加了左边虚线框中的阀件后, 弥补了原液压系统不能
进行压制速度调节的缺陷。
改造后的方案将上模缸下腔的压力和顶出缸上腔的压力分开, 这一点可通过屏蔽电磁铁YA8来实现, 此方案减小了各缸压力间的相互干扰, 压机压力分配问题也得以解决。
3 改造后的效果
对系统进行改进后, 经现场调试, 将上模缸下腔的压力设为13MPa 左右(使阴模强制下移需约3M Pa 的压力) , 通过调节阀38将上模缸的压制速度调整为2. 5mm /s, 通过调节阀46将顶出缸的脱模速度调整为5m m/s, 系统运行的可靠性和稳定性达到最佳, 此时的噪音和振动最小, 压制出的产品具有很高的品质, 如图10
所示。
图9 改造后的系统原理图
图10 系统改造后的合格品
对压机性能进行优化后, 取得如下效果:1) 产品成型率显著提高, 由优化前的52%提升为98%;
2) 产品尺寸较优化前更准确, 优化前尺寸误差为0. 4%, 优化后尺寸误差为0. 1%, 减少了烧结成型后的机加工量;
3) 优化后的产品密度更加均匀, 保证了产品的磁均匀性, 从而提高了电子产品的性能。
题, 通过油路转换优化, 压力干扰问题得以解决。改进后的液压系统的工作压力、压制速度及压制尺寸均可根据不同压制品的不同工艺要求进行调节, 确保了产品压制的质量。
[参考文献]
[1] 董林峰, 李从心. 金属粉末成形过程中出现裂纹的分类研究
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[2] 韩凤麟. 粉末冶金零件压制成形中裂纹的成因与对策[J ].
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长沙:中南工业大学出版社, 1999.
[4] 陈奎生. 液压与气压传动[M ]. 武汉:武汉理工大学出版社,
2001.
(收稿日期:2010-10-27)
4 结 语
原系统没有流量控制阀, 但流量控制对压机系统来说是一个必不可少的因素。通过在各个液压缸进出口添加节流阀或单向节流阀, 实现了对
液压缸运动速度的控制[4], 继而实现了对压制速度的控制。原系统运行时存在压力相互干扰问