還記得小時候每年春耕之時,就喜歡跟著大人去鐵匠鋪,主要是對打鐵非常感興趣,將鐵塊放入到火爐中不停地抽拉風箱,鐵塊燒得通紅后放在鐵板上,用一把小小的錘子不停翻來覆去的敲打,不時還能飛濺出鐵花,幾個小時后就能將鐵塊捶打成鋤頭和鐮刀來,有時候還能給自己打個小玩具。
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打鐵是最原始的鍛造工藝,這種工藝因其非常實用的特點,幾千年以來一直是最主要的金屬鍛造工藝。 / v0 K' H5 m/ ^4 F3 C8 \
1 i l8 T, f- z' P5 F" u1 b圖片來源:pixabay 6 c1 l0 a$ u- c: g
但鐵匠鋪也只能鍛打小塊的鐵,現代工業制造中對大件鋼鐵的需求量非常的大,各種大小和不同形狀的,人力鍛造肯定就不行了,這就需要鍛壓機這種超級鋼鐵的鍛壓設備了,那些被燒得通紅的超大圓餅,圓柱以及方塊在鍛壓機下很快就被錘成想要的形狀。
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鍛壓機主要用于金屬成型,是通過錘擊的方法,將可塑狀態下的金屬材料變成需要的尺寸和形狀,它是現代工業中的必要裝備。
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金屬材料通過鍛壓不僅可以得到零部件的形狀,還能夠改善金屬內部的組織結構,提高金屬的機械性能和物理性能,所以鍛壓機在航空航天,船舶制造,高鐵等領域廣泛應用。 " U, p6 Y O4 ~6 ?; ~
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4 |2 y% V8 s) T C! i鍛壓鍛壓是對金屬施加外力,讓其變形以改變尺寸形狀以及性能,是一種金屬成型的加工方法,鍛壓是鍛造和沖壓的總稱。 沖壓是靠壓力機和模具的配合,對金屬材料施加外力,使材料按照模具的形狀塑性變形成需要的形狀和尺寸,最后從模具上分離的加工方法。
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2 R, s. N( L( y; A% x+ d鍛造就是利用鍛壓機直接對金屬施加壓力,使之塑性變形的一種加工方法,根據鍛造成型的加工方法可以分為自由鍛,模鍛,擠壓,軋制和拉拔,還有根據工件的鍛造加工溫度還可以分為熱鍛和冷鍛。
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# T/ V4 l; \+ `+ P. t$ r: u/ m鍛壓機的發展
$ H( W9 W: Y5 ^. Q: x鍛壓機的發展歷史就是伴隨著工業技術的發展同步進行的,自從人類開始發現和使用金屬以后,最早是使用石器來錘擊金屬來制造飾品和小用品,后來又發明了用畜力和水力來提升重錘鍛打工件,這也是最古老的鍛打機械。 $ r3 l. f1 O' I. c
18世紀隨著蒸汽機的發明,很快出現了以蒸汽為動力的鍛壓機,這能提供更大的動力,并迅速進入百噸級,也讓那些大件的鍛壓成為可能,鍛壓進入了應用動力時代,人類也進入到工業時代。 4 j6 o5 k! _, H! X' J2 ~. X
19世紀末開始出現了以電為動力的鍛壓機,并獲得了迅速發展。 + K. @) B O' H; z& ^4 {( ^0 ^
20世紀初隨著重型機械設備的發展,出現了以油為工作介質的液壓鍛壓機,噸位也迅速提高,進入到萬噸級。 7 K7 l# z3 ?9 g) l& A- _( h2 [
進入新世紀,隨著各個行業對復雜鍛件的需求變多,各國都在發展大噸位的鍛壓機以滿足需求,縱觀鍛壓機的發展幾乎就是人類重工業發展的縮影。
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帕斯卡定律) {3 s. s( v4 `, V3 T! W, M
說到鍛壓機,就不得不提到一個叫帕斯卡的物理學家,就是他做了一個砸桶實驗,后來人們就是利用其原理制造出最早的水力鍛壓機,真是東方有司馬光砸缸而西方有帕斯卡砸桶。 帕斯卡在密封的桶里裝滿了水,在上面開了一個圓孔塞裝一根長管,圓孔與長管連接處要密封住,然后從高處持續往水管中注水,當水加到一定量時,水桶就會炸裂開漏水。 " i; Q1 ?1 i. ?. h& b$ R+ o* _
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桶爆了就是水給了桶太大的力,也就是桶受到了很大的水壓強,而將水管換成木塞用力按壓木塞,桶同樣會炸裂,這是因為在封閉的木桶內受到不管是水的壓力還是手壓木塞的壓力,要是受力的大小一樣桶同樣會破裂。 ( T+ J. s" G' e; |. X
所以說,在封閉的桶內只要受到外力擠壓,而水具有流動性,所以就會向桶的四周傳遞這個壓強,也就是封閉的液體可以將壓強等大的傳遞到液體的每一個部分,這就是帕斯卡定律。 . R" Z- f: o5 E) y( g; J: e
根據帕斯卡定律,在一個封閉的液體系統中給一個活塞施加壓力,另一個活塞就會產生相同的壓強,而如果那個大活塞的面積是小活塞的10倍,這就會讓那個大活塞產生比小活塞大出10倍的壓力。
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人們最早發明和現在使用的大噸位水力鍛壓機,就是利用這種力量倍增器的原理制造出來的。 ' F9 \! \: m& k2 o0 _0 j( u |
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電動鍛壓機工作原理- R- I- C; i$ C
而現在常用的鍛壓機則是電動的,工作時由電動機帶動皮帶,再由大皮帶輪驅動偏心傳動軸,偏心傳動軸轉動帶動中間的滑塊和鍛錘直線上下運動,一次鍛壓完成后滑塊回程上行,鍛錘靠滑塊突然向下釋放的能量驅動完成鍛壓。
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鍛壓機在鍛壓時靠的是沖擊力,所以在一個鍛壓過程中的時間就會很短,短時的最大功率比平均功率要大幾十倍以上,因此就在傳動系統中設置了飛輪來幫助滑塊對積蓄能量進行補充,一個鍛壓完成后飛輪會再次加速積蓄以備下個鍛壓使用。 3 c) ~1 \+ p' M. t# ]" H% f
現在世界上那些超大噸位的鍛壓機,如6萬噸或者8萬噸多是采用液壓缸作為動力驅動,這些巨無霸不僅可以熱鍛還能冷鍛,不但鍛造的工件尺寸大,力氣大,而且還能達到很高的精度和自動控制。
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平常看鍛壓機就是傻大粗的鋼鐵機器,但它卻是衡量一個國家工業實力的重要標志,也是現代先進發展的重要裝備,尤其是大型鍛壓機世界上只有很少幾個國家能制造,所以更是被各國都視為國寶級裝備,能為國家的工程和制造業提供有力支持。
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