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【摘要】：敘述我國電液錘技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及國外電液錘技術(shù)發(fā)展歷程，簡述現(xiàn)代電液錘技術(shù)的主要特征，闡明我國電液錘應(yīng)著重發(fā)展符合高效、節(jié)能、環(huán)保、高精度、高可靠等要求的程控液壓鍛錘。

【關(guān)鍵詞】：電液錘 發(fā)展趨勢 程控液壓鍛錘 

一、我國電液錘的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

我國電液錘的應(yīng)用起始于70年代，鑒于當時國外液壓對擊錘的出現(xiàn)，基于同時達到節(jié)能、減振的目的，我國一些研究院所開始了液壓對擊錘的研制。1974年，現(xiàn)任中機鍛壓公司總經(jīng)理張長龍（前身海安鍛壓機床廠鍛錘研究所所長，海安縣百協(xié)鍛錘有限公司創(chuàng)始人）與山西太原重機學院聯(lián)合研制了我國第一臺63 KJ液壓聯(lián)動液氣驅(qū)動不等速對擊錘，同期吉林工大也研制出了25 KJ粗錘桿并以放油打擊方式工作的液壓對擊錘。80年代，以北京理工大學為代表的科研院所開始用電液傳動方式對傳統(tǒng)蒸空鍛錘進行改造，并取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。80年代末，張長龍創(chuàng)辦的公司又與濟南鑄鍛所合作研制了世界上首臺機身靜止狀態(tài)下實現(xiàn)消振并以進油打擊方式工作的消振液壓模鍛錘，據(jù)統(tǒng)計到1995年累計生產(chǎn)近50臺。90年代，張長龍又開始全液壓錘的研究，2002年成功研制出我國第一臺具有高效、節(jié)能、環(huán)保、高精度、高可靠等特點的C88K型程控全液壓模鍛錘并獲得全液壓模鍛錘國家專利。到2015年先后推出16~160 KJ程控鍛錘近幾百臺。

2006年成功研發(fā)了我國第一臺大噸位CD88K-100KJ（4噸）液壓聯(lián)動液氣驅(qū)動不等速對擊程控鍛錘；

2007年開始CT88K-125KJ~630KJ（5~25噸）大噸位程控全液壓有砧鍛錘的研制，并開始研發(fā)CD88K-160KJ~400KJ（6~16噸）大噸位液壓聯(lián)動全液壓驅(qū)動等速對擊程控鍛錘。

我國電液錘的研究相對國外起步較晚，但發(fā)展極為迅速，門類較為齊全。目前從事電液錘研究生產(chǎn)的單位已達十多個，出現(xiàn)了多種牌號、多種系列的電液錘。

從驅(qū)動介質(zhì)及動作原理來看可分為兩類：一類是以進油打擊方式工作的全液壓鍛錘，一類是以放油打擊方式工作的液氣錘。

以進油打擊方式工作的全液壓鍛錘，其工作缸有桿腔始終通過恒定的壓力油，當無桿腔進壓力油時，有桿腔與無桿腔同時接通實現(xiàn)差動，錘頭在自重及差動油壓作用下快速下降，實現(xiàn)打擊。打擊后，無桿腔與回油口接通失壓同時與有桿腔的通路被切斷，錘頭在有桿腔壓力油作用下迅速回程。采用此原理的全液壓鍛錘，具有回程速度快、無回彈連擊、無悶?zāi)，F(xiàn)象、打擊頻率高等優(yōu)點而主要應(yīng)用于模鍛電液錘。中機公司生產(chǎn)的C88K、CT88K系列程控全液壓模鍛錘即屬此類。

以放油打擊方式工作的液氣錘，其工作缸無桿腔充有一定量的壓縮氣體，液壓油進入有桿腔時，無桿腔氣體被壓縮，錘頭被迫回升；當有桿腔與回油口接通排油時，無桿腔內(nèi)的壓縮氣體膨脹，錘頭在自重及膨脹氣體作用下，實現(xiàn)快速下降運動。以此方式工作的液氣錘，由于回程信號必須在打擊完畢后方能發(fā)出，因而存在悶?zāi)r間長，回彈連擊等現(xiàn)象，同時，由于無桿腔壓縮氣體作用，使回程阻力增大，回程速度不快，打擊頻率不高，因而以此方式工作的液氣錘一般適用于自由鍛電液錘。

從打擊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上也分為兩類：一類是對擊錘又稱無砧錘，一類是有砧錘。

有砧錘，如中機公司C88K型程控全液壓模鍛錘、C66Y系列雙臂隨動控制全液壓自由鍛錘、C61Y系列單臂隨動控制全液壓自由鍛錘、北理工和西重所研制的電液錘及利用原有蒸空錘的錘身、砧座進行換頭后改造形成的電液錘，均屬此類。

二、國外電液錘的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

國外電液錘的發(fā)展起步于本世紀30年代，早于我國近40年，以世界著名的鍛錘制造商德國Lasco公司液壓錘發(fā)展歷史來看，液壓錘經(jīng)歷了從放油打擊自由落錘到放油打擊液氣錘（即類似于我國目前放油打擊方式液氣錘）再到現(xiàn)在的全液壓驅(qū)動鍛錘發(fā)展過程。在錘擊特性上，形成了10-125 KJ有砧錘、63-400 KJ無砧座對擊錘兩大系列。目前該公司提供的全液壓錘不僅具有簡單可靠的結(jié)構(gòu)，而且具有極為周到的運行監(jiān)測系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)、能量自控系統(tǒng)及程序打擊控制系統(tǒng)，已成為世界上最為著名的智能型電液錘的杰出代表，目前提供全液壓錘還有德國的Beche公司。

三、現(xiàn)代電液錘—程控液壓鍛錘技術(shù)主要特征

3.1 高度集成的全液壓動力驅(qū)動系統(tǒng)

電液錘的快速發(fā)展，得益于其具有巨大的節(jié)能效應(yīng)，全液壓錘也不例外，除了傳動原理上全液壓錘具有液氣錘所不能及的優(yōu)點外，在結(jié)構(gòu)上、控制性能上也占有相當?shù)膬?yōu)勢，主要表現(xiàn)在：

（1） 采用錐閥式控制。錐閥式控制具有響應(yīng)速度快、通流量大、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，油路最短，流量、壓力損失最小，全液壓錘正是依靠這一先進的技術(shù)，才具有高效、節(jié)能、快速的特點。

（2） 采用復合缸結(jié)構(gòu)。全液壓錘的打擊速度基本上與蒸空錘一致。因而打擊時對有桿腔的排油速度要求極高。全液壓錘采用復合缸結(jié)構(gòu)，打擊時有桿腔、無桿腔瞬時接通，有桿腔壓力油通過復合缸內(nèi)部通道迅速進入無桿腔，實現(xiàn)無管、無閥、少無沿程阻力排油；回程時，壓力油直通復合缸通道進入有桿腔，實現(xiàn)少無沿程損失進油。采用復合缸結(jié)構(gòu)給液壓錘的快速打擊，快速回程創(chuàng)造了無與倫比的先決條件。

（3） 采用較少的標準通用的液壓先導閥。全液壓錘采用三個標準通用的液壓閥即可實現(xiàn)充油、排油、調(diào)整、打擊等基本動作，維修、保養(yǎng)、更換極其方便、快捷、低廉。

（4） 采用高低壓雙重防外泄結(jié)構(gòu)。有桿腔通恒壓最難解決的是其密封問題。眾所周知，壓力愈高，密封要求愈高，壓力愈低，密封愈易得到保證。高低壓雙重防外泄密封結(jié)構(gòu)，使高壓油在不能絕對密封的情況下產(chǎn)生的微量泄漏通過泄油通道流回油箱，低壓密封僅保證泄油通道的液壓油不致于外泄。雙重密封措施保證了密封安全可靠。

3.2 采用高剛性的Ｕ形床身的打擊系統(tǒng)

全液壓模鍛錘打擊系統(tǒng)采用整體Ｕ形鑄鋼機架，可方便拆換的寬導軌結(jié)構(gòu)，以及便于對模的模具固定、調(diào)整結(jié)構(gòu)。為鍛件的高精度要求提供了保證。

3.3 可實現(xiàn)人機對話的打擊能量控制系統(tǒng)

3.3.1 較為周到的運行監(jiān)控

現(xiàn)代電液錘通過傳感器對液壓油的清潔度、溫度、壓力、液位等進行監(jiān)察，一旦出現(xiàn)不符合系統(tǒng)運轉(zhuǎn)條件的現(xiàn)象即自動報警，并可實現(xiàn)自我保護，停錘甚至停機。與此同時，對可能涉及安全的輔助設(shè)施也同樣實施盡可能周到的監(jiān)察，在不符合要求的狀態(tài)下，不能實現(xiàn)主機的啟動運轉(zhuǎn)。

3.3.2 打擊能量的控制及程控打擊的實現(xiàn)

鍛錘富余打擊能量引起的振動、噪音是其兩大缺點，但打擊能量一旦得到控制，情況就大有改觀。全液壓模鍛錘采用可編程自動控制系統(tǒng)，使每錘的打擊能量及每個工件的打擊次數(shù)均能按需要得到控制，使得打擊系統(tǒng)的振動情況大為改善，打擊噪音大大降低，同時降低了對操作者的技術(shù)要求，鍛件的精度也相對穩(wěn)定，設(shè)備運行的可靠性及模具的壽命均得到提高。

3.3.3 便于維修的故障顯示

為了便于用戶能更好、更快地做好維修、保養(yǎng)工作，全液壓錘設(shè)有常見故障顯示窗口，一旦出現(xiàn)異常，通過故障顯示窗口即很快能找到故障發(fā)生的原因，以便能迅速作出處理，縮短維修時間。

3.4 符合環(huán)保要求的減振系統(tǒng)

為了克服有砧錘振動較大缺點，現(xiàn)代電液錘均采用液壓阻尼隔振器，不僅隔離了對周圍機床、建筑和居民的振動影響，更主要的降低了由于錘擊帶來的對設(shè)備可靠性和使用壽命的影響。

四、我國現(xiàn)代電液錘技術(shù)的發(fā)展

4.1 從鍛造行業(yè)的現(xiàn)狀看，換頭節(jié)能改造最為經(jīng)濟有效。

電液錘的節(jié)能效果在90 %以上已被實踐證明，以電液錘動力頭改造蒸空錘的技術(shù)已趨于成熟。鍛造行業(yè)通過對蒸空錘的節(jié)能降耗改造，不失為一個步出高能耗低效益困境的有效途徑。因此，積極開展蒸空錘節(jié)能改造利國利民，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span>

4.2 從液壓錘控制性能來看，不同原理液壓錘應(yīng)充分發(fā)揮各自所長。

自由鍛錘由于鍛件工藝要求隨機性較大，不同工步間能量變換較為頻繁，而對無延時快速回程要求較低，打擊頻率相對模鍛錘要求較低，采用放油打擊手動控制的液氣錘由于回程位置易于控制，因而具有一定的優(yōu)勢。由于不存在模具，對機架的剛性要求不高，因此，一般情況下蒸空自由鍛錘采用放油打擊方式的動力頭換頭改造是較為理想的。如以北理工、西重所為代表的換頭改造，實踐證明，是可以滿足生產(chǎn)需求的。

模鍛錘，由于產(chǎn)品相對穩(wěn)定，不同工步間能量變換呈現(xiàn)一定規(guī)律，易于實現(xiàn)程序控制，由于模具溫度直接影響鍛模壽命及鍛件溫度直接影響型腔能否充滿等因素，因而對鍛錘的無延時快速回程及短時間快速連擊要求較高。由于模具對中及多模鏜偏心鍛造需要，對機架剛性要求就相對較高，如中機公司研制的程控全液壓模鍛錘，采用全液壓動力驅(qū)動、U形整體機架、可編程打擊控制，實現(xiàn)了打擊能量、打擊次數(shù)的程序控制，降低了工人操作的技術(shù)要求，穩(wěn)定了鍛件的質(zhì)量，提高了模具的壽命，降低了打擊噪音，避免了富余能量的打擊，減輕機器對基礎(chǔ)的沖擊。

4.3 從液壓錘結(jié)構(gòu)性能來看，不同結(jié)構(gòu)液壓錘分別具有不同的適應(yīng)性。

液壓對擊錘，不僅解決了耗能高問題，而且達到了減振的目的，但同時也增加了打擊系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)的復雜性。由于鍛錘惡劣的工作環(huán)境和強烈沖擊的工作狀態(tài)，系統(tǒng)愈復雜，故障率高。有砧錘由于結(jié)構(gòu)較為簡單相對可靠性較高，具有一定優(yōu)勢。但大噸位鍛錘如采用有砧錘結(jié)構(gòu)，不僅機身結(jié)構(gòu)龐大，同時對基礎(chǔ)的耐沖擊要求較高，因而對擊錘又具有一定的優(yōu)勢。參照國外液壓錘的結(jié)構(gòu)分類，一般情況下100 KJ以下適宜采用有砧錘結(jié)構(gòu)，100 KJ以上適宜采用對擊錘結(jié)構(gòu)，比較經(jīng)濟適用，具有較好的性能價格比。

4.4 從鍛造行業(yè)的發(fā)展趨勢來看，具有高效、節(jié)能、環(huán)保、高精度、高可靠特點的程控液壓鍛錘具有良好的發(fā)展前景。

隨著市場國際化、采購全球化的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)形成及我國汽車、摩托車及航天工業(yè)的迅猛發(fā)展，鍛造行業(yè)生產(chǎn)方式正趨向?qū)I(yè)化、規(guī)?；?、商品化轉(zhuǎn)變，鍛件的需求也將逐步向著輕量化、精密化、低成本方向發(fā)展。鍛造設(shè)備為了適應(yīng)這一要求，也就必須朝著高效率、高精度、高可靠、低能耗方向發(fā)展。

我國鍛造行業(yè)廠點分散、工藝水平落后，有條件的鍛造廠通過換頭達到節(jié)能降耗的目的，但提高鍛件精度只能是通過提高模具精度來保證，或者采用剛性較好的熱模鍛壓力機來滿足高精度要求，普通模鍛件的生產(chǎn)能力很有富余，能達到德國DIN7526E級標準的精鍛件水平生產(chǎn)能力明顯不足，與國外差距甚大。

長期以來，鍛造行業(yè)的發(fā)展受到多方面的制約，特別是技術(shù)人員、熟練操作工流失嚴重，主要依靠傳統(tǒng)設(shè)備、依靠操作者的技術(shù)熟練程度來保證產(chǎn)品質(zhì)量的生產(chǎn)模式已不能適應(yīng)現(xiàn)代鍛造要求。

因此，大力發(fā)展具有高效、節(jié)能、環(huán)保、高精度、高可靠特點的程控液壓鍛錘，具有良好的經(jīng)濟利益和社會效益，積極采用現(xiàn)代化的數(shù)控鍛造設(shè)備已成當務(wù)之急！

五、結(jié)束語

程控液壓鍛錘在現(xiàn)代鍛造工業(yè)中已成功地得到應(yīng)用，鍛錘的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，鍛錘的缺點已通過現(xiàn)代化的液壓驅(qū)動、電子控制及結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到克服。中機鍛壓憑借其優(yōu)越的性能價格比，已成為中國現(xiàn)代鍛錘技術(shù)發(fā)展的典范，現(xiàn)代化的程控液壓鍛錘將使鍛錘在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用得到復興。