Auswahl einer Schmiedepresse: Wie man die Tonnage für optimale Ergebnisse berechnet | MachineMFG

Auswahl der Schmiedepresse: Wie man die Tonnage für optimale Ergebnisse berechnet

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Übersicht

Der Gesenkschmiedehammer, die Spindelpresse und die Warmgesenkschmiedepresse sind die drei wichtigsten Schmiedegeräte in der Schmiedeindustrie.

Obwohl die jeweiligen Technologien über viele Jahre hinweg entwickelt worden sind, haben sie aufgrund ihrer einzigartigen Leistungsmerkmale unterschiedliche Fähigkeiten.

Gesenkschmieden

Leistungsmerkmale und Auswahl von Schmiedeanlagen

1. Gesenkschmiedehammer

1.1 Leistungsmerkmale

Der Gesenkschmiedehammer ist eine Schmiedeeinrichtung, die für die Herstellung verschiedener Gesenkschmiedestücke unter mittleren bis großen Produktionsbedingungen verwendet wird.

Es ist vielseitig und kann für mehrere Zwecke verwendet werden Matrizentypen Schmieden.

Aufgrund ihres einfachen Aufbaus, ihrer hohen Produktivität, ihrer niedrigen Kosten und ihrer Anpassungsfähigkeit an den Gesenkschmiedeprozess wird sie häufig als Schmiedeanlage eingesetzt.

Die Rolle des Schmiedehammers in der modernen Schmiedeindustrie hängt von den folgenden Faktoren ab:

  • Einfache Struktur und geringe Wartungskosten;
  • Einfach zu bedienen und flexibel;
  • Der Gesenkschmiedehammer kann für das Schmieden mit mehreren Gesenken verwendet werden, ohne dass eine Vorschmiedeeinrichtung erforderlich ist, und ist sehr vielseitig einsetzbar;
  • Die Umformgeschwindigkeit ist hoch, die Anpassungsfähigkeit an verschiedene Arten von Schmiedeteilen;
  • Die Investitionen in die Ausrüstung sind gering (nur 1/4 der Investitionen in Warmschmiedepressen).

Der Hauptvorteil des Schmiedehammers ist seine hohe Schlaggeschwindigkeit, die zu einer kurzen Kontaktzeit mit der Form führt und ihn ideal für Situationen macht, die eine schnelle Verformung zum Füllen der Form erfordern.

Dazu gehören Schmiedestücke mit dünnen Rippenplatten, komplizierte Formenund strenge Anforderungen an die Gewichtstoleranz.

Aufgrund seiner schnellen und flexiblen Betriebseigenschaften ist er sehr anpassungsfähig und wird manchmal als "Universalgerät" bezeichnet.

Sie eignet sich daher besonders für die Produktion von Mehrfachsorten und kleinen Losgrößen.

In Bezug auf das Kosten-Nutzen-Verhältnis ist der Schmiedehammer am günstigsten Formgebungsausrüstung.

Gesenkschmiedehammer

1.2 Wie man einen Schmiedehammer auswählt

Die maximale Schlagenergie des Schmiedehammers ist der wichtigste Parameter für die Bestimmung seiner Arbeitskapazität.

Bei der Auswahl der erforderlichen Schlagenergie kann die folgende Formel als Referenz verwendet werden:

E=25(3.5~6.3)KFinsgesamt

In der Formel:

  • Erforderliche E-Schlag-Energie für Schmiedestücke (J);
  • K-Stahltyp-Koeffizient (0,9 für Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt; 1 für Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und mit niedrigem Kohlenstoffgehalt) legierter Stahl1,1 für niedriglegierten Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt; 1,25 für hochlegierten Baustahl);
  • Finsgesamt-Gesamte Verformungsfläche des Schmiedeplans (einschließlich Haut und Grat) (㎝)2)

Bei der Serienfertigung und wenn eine hohe Produktivität erforderlich ist, verwendet die Formel den oberen Grenzwert von 6,3. In Fällen, in denen der letzte Schmiedeschritt durchgeführt werden kann und die Produktivität keine Rolle spielt, wird der untere Grenzwert von 3,5 verwendet.

2. Schneckenpresse

Schneckenpresse

2.1 Leistungsmerkmale

Die Spindelpresse eignet sich für Gesenkschmieden, Stauchen, Präzisionspressen, Korrekturen, Beschneiden und Biegevorgänge.

Die durchschnittliche exzentrische Belastbarkeit ist jedoch deutlich geringer als bei der Warmgesenkschmieden Presse und dem Schmiedehammer.

Daher eignet es sich nicht für Mehrprozess-Erwärmungsvorgänge (wie Entzundern, Vorschmieden und Beschneiden).

Daher sind bei der Verwendung einer Spindelpresse für das endgültige Schmieden zusätzliche Geräte für die Durchführung von Hilfsprozessen erforderlich.

Die Gesenkschmiedeeigenschaften der Spindelpresse werden durch die Leistung der Anlage bestimmt.

Da die Spindelpresse die doppelten Arbeitseigenschaften des Gesenkschmiedehammers und der Warmgesenkschmiedepresse aufweist, verfügt sie über die folgenden Merkmale:

  • eine gewisse Wirkung während des Arbeitsprozesses haben;
  • Der Hub des Schiebers ist nicht festgelegt; das Gerät ist mit einer Auswurfvorrichtung ausgestattet;
  • Die Kraft, die während der Umformung des Schmiedestücks zwischen dem Schieber und dem Tisch wirkt, wird von der Rahmenkonstruktion der Presse aufgenommen.

Daher hat das Gesenkschmieden der Spindelpresse folgende Eigenschaften:

  1. Der Spindelpressenschieber hat eine langsame Hubgeschwindigkeit und einen minimalen Aufprall, wodurch mehrere Verformungen in einer einzigen Nut möglich sind. Dadurch kann er reichlich Verformungsenergie für große Verformungsprozesse (z. B. Stauchen und Strangpressen) bereitstellen und auch eine erhebliche Verformungskraft für kleinere Verformungsprozesse (z. B. Präzisionspressen und Prägen) erzeugen.
  2. Da der Hub des Schiebers nicht festgelegt ist und er über eine Ausstoßvorrichtung verfügt, eignet er sich für das Stauchen beim Gesenkschmieden ohne Flamme und beim Schmieden von langen Stangen. Für den Extrusions- und Beschneideprozess muss eine Hubbegrenzungsvorrichtung in die Form eingebaut werden.
  3. Die Spindelpresse ist nur begrenzt in der Lage, exzentrische Lasten zu bewältigen, und wird in der Regel für das Gesenkschmieden mit einem Schlitz verwendet. Der Rohling wird in der Regel auf anderen Hilfsvorrichtungen hergestellt. Bei kleinen exzentrischen Kräften ist es möglich, zwei Nuten zu haben, wie z. B. beim Verfahren der Pressenbiegen mit anschließendem Fertigschmieden oder Stauchen mit anschließendem Fertigschmieden.

Die Verwendung einer Spindelpresse für das Gesenkschmieden wird durch ungünstige Faktoren eingeschränkt, wie z. B. die Tonnage der Anlage, die niedrige Betriebsgeschwindigkeit und die Notwendigkeit von Zusatzgeräten für das Stanzen. Sie wird in der Regel für die Produktion kleiner und mittlerer Serien von kleinen bis mittelgroßen Schmiedestücken verwendet.

2.2 Anpassungsfähigkeit an andere Gesenkschmieden press

Die Spindelpresse arbeitet mit Schlagenergie und hat ähnliche Arbeitseigenschaften wie ein Gesenkschmiedehammer. Der Hub des Pressenschiebers ist einstellbar und kann in jede beliebige Position zurückgeführt werden, bevor er seinen tiefsten Punkt erreicht. Die Höhe der Schlagenergie und die Anzahl der Schläge können je nach der erforderlichen Verformungsarbeit des Schmiedestücks gesteuert werden.

Während des Schmiedens wird jedoch der Verformungswiderstand des Schmiedeteils durch die elastische Verformung des Bettverschlusssystems ausgeglichen. Die Spindelpresse hat eine ähnliche Struktur wie eine Warmschmiedepresse, was sie zu einer Gesenkschmiedevorrichtung mit einer gewissen Überlastfähigkeit macht.

Die durchschnittliche exzentrische Belastbarkeit der Spindelpresse ist im Vergleich zu der der Warmumformpresse und des CNC-Gesenkschmiedehammers geringer, so dass sie nur für das Gesenkschmieden mit einem Schlitz geeignet ist. Bei der Verwendung einer Spindelpresse für das endgültige Schmieden kann zusätzliche Ausrüstung erforderlich sein, um den Hilfsprozess abzuschließen.

Der Spindelpressenschieber hat eine langsamere Hubgeschwindigkeit und eine geringere Betriebsfrequenz und kann nur eine Verformung mit einem Schlag in einer Rille durchführen. Während der Verformung mit einem Schlag wird der mittlere Teil des Rohlings stark verformt, wodurch er horizontal fließt und eine große Überlappungskante bildet, was das Füllen des Metalls in tiefen Nuten erschwert und die Wahrscheinlichkeit von Faltenbildung im Vergleich zum Hammerschmieden erhöht. Dies ist besonders ausgeprägt bei Schmiedestücken mit komplexen Querschnittsformen.

Außerdem hat die Schneckenpresse eine geringere Flexibilität und eine kürzere Lebensdauer der Werkzeuge im Vergleich zu ein CNC Gesenkschmiedehammer. Er eignet sich zum Schmieden von Teilen mit relativ einfacher Form, geringen Präzisionsanforderungen und hoher Verformungsenergie. Die Schlagenergie und -frequenz werden in der Regel vom Bediener auf der Grundlage der erforderlichen Verformungsarbeit des Schmiedeteils festgelegt.

Die Spindelpresse hat jedoch im Vergleich zu einem CNC-Gesenkschmiedehammer eine schlechte Regelungsleistung, was zu einer instabilen Schmiedequalität und Schwierigkeiten bei der Automatisierung führt. Sie wird in der Regel für die Produktion kleiner bis mittlerer Serien von kleinen bis mittleren Schmiedeteilen verwendet.

2.3 So wählen Sie Schneckenpresse

Die Berechnungsformel für die Auswahl der Tonnage der Schneckenpresse lautet wie folgt:

1)P= p/q=(64~73)F/q

In der Formel:

  • P-Schneckenpresse Tonnage (KN);
  • p - Für das Gesenkschmieden erforderliche Verformungskraft (KN);
  • F-Schmiedestück zusammen mit der projizierten Fläche des Blitzes (㎝)2)
  • (64~73)-Der Koeffizient für komplexe Schmiedestücke beträgt 73, der für einfache Schmiedestücke 64;.
  • q-q ist ein Verformungskoeffizient, der sich in Hub und Verformungsarbeit beim Gesenkschmieden einer Spindelpresse unterteilen lässt:

① Für Schmiedestücke, die einen großen Verformungshub, Verformung und Verformungsarbeit beim Gesenkschmieden erfordern, sollte der Wert von q zwischen 0,9 und 1,1 liegen.

② Für Schmiedestücke, die einen kleineren Verformungshub und Verformungsarbeit für das Gesenkschmieden erfordern, beträgt der Wert von q 1,3.

③ Für Schmiedestücke, die nur einen kleinen Verformungsweg, aber eine große Verformungskraft für das Präzisionspressen benötigen, beträgt der Wert von q 1,6.

2) P=(17.5~28)K-Finsgesamt(KN)

In der Formel:

  • Finsgesamt-Gesamte projizierte Fläche der Schmiedestücke zusammen mit dem Grat (㎝)2);
  • K-Stahltyp-Koeffizient (0,9 für Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt; 1 für Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und niedrigem Kohlenstoffgehalt) kohlenstofflegierter Stahl1,1 für niedriglegierten Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt; 1,25 für hochlegierten Baustahl);
  • (17,5~28)-Der Koeffizient 28 wird bei Verformungsproblemen (z. B. Extrusionsverformung, Gratkantenverformung usw.) und hoher Produktivität verwendet. Ansonsten wird der Koeffizient 17,5 verwendet.

Die obige Formel gilt für die Berechnung der für einen doppelten bis dreifachen Schmiedehub erforderlichen Tonnage der Ausrüstung. Wenn ein einfacher Schmiedehub benötigt wird, sollte die Berechnung mit zwei multipliziert werden.

3. Warmgesenkschmiedepresse

Warmgesenkschmiedepresse

3.1 Leistungsmerkmale

Die Eigenschaften des Gesenkschmiedens auf Warmschmiedepressen werden durch die Konstruktion der Presse bestimmt. Sie weist die folgenden besonderen Merkmale auf:

Die Steifigkeit des Rahmens der Warmschmiedepresse und des Kurbelmechanismus ist hoch, was zu einer minimalen elastischen Verformung während des Betriebs und damit zu einer höheren Präzision der hergestellten Schmiedestücke führt.

Der Schieber weist eine zusätzliche nasenartige Struktur auf, die die Führungslänge vergrößert und die Führungsgenauigkeit verbessert. Durch die präzise Führung und die Verwendung eines kombinierten Gesenks mit einer Führungsvorrichtung sind Warmschmiedepressen in der Lage, Schmiedestücke mit höherer Präzision herzustellen. Die Nuten jeder Stufe werden auf einem praktischen Einsatz gefertigt und mit Befestigungsschrauben an der Universalschalung befestigt, wodurch ein Gegenschlag während des Betriebs vermieden wird.

Der Arbeitshub der Presse ist fest, wobei ein Schritt in einem Hub ausgeführt wird und eine automatische Ausstoßvorrichtung vorhanden ist.

3.2 Anpassungsfähigkeit an andere Gesenkschmiedeanlagen:

Die Warmgesenkschmiedepresse hat einen bestimmten Hub und arbeitet mit einer langsamen Geschwindigkeit, so dass der Rohling die vorgegebene Verformung in einem Hub durchlaufen kann. Dies führt jedoch zu einer erheblichen Verformung in der Mitte des Knüppels, so dass er leicht in die horizontale Richtung fließt und einen großen Grat bildet, der verhindert, dass das Metall in tiefen Nuten effektiv gefüllt wird.

Außerdem ist das Falten von Schmiedestücken wahrscheinlicher als das Hämmern, insbesondere bei Stücken mit komplexen Querschnittsformen.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, muss der Rohling durch einen Stanzschritt in die Nähe der gewünschten Schmiedeform gebracht werden, was eine sorgfältige Planung des Gesenkschmiedeschritts erfordert. Andererseits haben Gesenkschmiedehämmer eine hohe Schlagzahl pro Minute und können das Gewicht des Hammers so steuern, dass es den Verformungsanforderungen des Rohlings entspricht. Dies erleichtert die Bedienung und das Schmieden der Schmiedestücke, wie z. B. das Verlängern und Walzen.

Langwalz- und Walzverfahren sind jedoch auf einer Warmschmiedepresse nur schwer durchführbar. Für lange stabförmige Rohlinge mit großen Querschnittsunterschieden sind andere Geräte wie Presslufthämmer erforderlich, Walzschmieden oder Flachschmiedemaschinen für das Stanzen und Recken/Walzen verwendet werden.

Die Warmschmiedepresse hat auch Schwierigkeiten, den Oxidzunder auf der Oberfläche des Rohlings zu entfernen, insbesondere an den Enden, der leicht in die Oberfläche des Schmiedestücks gedrückt wird.

Um dies zu vermeiden, müssen elektrische Erwärmung und andere oxidationsfreie Erwärmungsmethoden verwendet werden. Die Warmschmiedepresse verfügt über ein kombiniertes Gesenk mit einer Führungsvorrichtung, und die Nuten jeder Stufe werden auf geeigneten Einsätzen hergestellt.

Durch diese Konstruktion sind die Einsatzformen viel kleiner als die Hämmer, wodurch effektiv Formenmaterial eingespart wird und die Herstellung, Verwendung und Reparatur der Einsatzformen viel bequemer wird.

3.3 Wie wählt man eine Warmgesenkschmiedepresse aus?

Die Tonnage der Warmschmiedepresse wird auf der Grundlage des maximalen Verformungswiderstands am Ende des Schmiedevorgangs bestimmt. Der Schmiededruck (P) kann anhand der folgenden empirischen Formel berechnet werden:

P=(64~73)KF

In der Formel:

  • F-Projektionsfläche der Schmiedestücke einschließlich der Gratbrücken (cm)2);
  • K-Stahlkoeffizient (0,9 für Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt; 1 für Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und niedrig legierten Stahl; 1,1 für niedrig legierten Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt; 1,25 für hoch legierten Baustahl);

Bei Schmiedestücken mit einer einfachen Form, einer großen runden Oberfläche, niedrigen und dicken Rippen und einer dicken Wand hat der Komplexitätskoeffizient einen kleinen Wert, während das Gegenteil der Fall ist.

Leistungsvergleichstabelle von Drei-Gesenk-Schmiedepressen

Artikel

DampfhammerSchneckenpresseKurbelpresse

Gesenkschmiedehammer

Aufschlaggeschwindigkeit(m/s)4~70.6~0.80.3~0.74~6
Kaltschlagzeit (ms)2~330~6030~602~3
Formgebungszeit (ms)5~1530~15080~1205~15
Streikfrequenz80~1006~1540~8080~110
FlexibilitätGutSchlechtSchlechtGut
Investitionsquote11~242
AnpassungsfähigkeitSortenübergreifende KleinserieEinzelteil in großen MengenEinzelteil in großen MengenSortenübergreifende Kleinserie
Komplexität der StrukturEinfachsteDurchschnittAm kompliziertestenEinfach
Grad der AutomatisierungSchlechtSchlechtGutGut
Prinzip des SchmiedensMehrfaches HammerschlagenEine StoßformungStatische DruckumformungMehrfaches Hammerschlagen
ArbeitsgenauigkeitSchlechtSchlechtHochHoch
Vergleich des Energieverbrauchs152~331

Äquivalentes Verhältnis von drei Gesenkschmiedeanlagen

Bei der Auswahl von Schmiedeausrüstungen mit ähnlichen Fähigkeiten ist das Umrechnungsverhältnis zwischen den Kapazitäten der Schmiedeausrüstungen wie folgt: ein 25KJ Gesenkschmiedehammer (1 Tonne doppeltwirkender Hammer) entspricht einer 10.000 KN Warmschmiedepresse, die wiederum einer 3.500 bis 4.000 KN Spindelpresse entspricht.

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6 Kommentare zu „Forging Press Selection: How to Calculate Tonnage for Optimal Results“

  1. SRIKUMAR CHAKRABORTY

    Sir,
    Will 800T Kapazität Hydraulische Presse kann sicher handhaben Warmschmieden von legierten Stahlsorten wie D2 (Nominal comp; C 1,55, Cr 11,5, Mo 0,80. V 0,90 S & P 0,035 max) Eingangsgröße 30 Zoll dh 750mm dia Barren zur Ausgabe als 350mm rund bei Schmieden Temperatur 1180 dg C.
    Wir wären Ihnen dankbar, wenn Sie uns Ihre Meinung mitteilen würden - Gruß - Srikumar Chakraborty.

  2. Wie berechnet man die Schwungradtonnage für das Kaltschmieden eines 8-mm-Stabes, der nach dem Schmieden zu einem Durchmesser von 22 mm und einer Dicke von 2 mm verformt wurde?

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