还记得小时候每年春耕之时,就喜欢跟着大人去铁匠铺,主要是对打铁非常感兴趣,将铁块放入到火炉中不停地抽拉风箱,铁块烧得通红后放在铁板上,用一把小小的锤子不停翻来覆去的敲打,不时还能飞溅出铁花,几个小时后就能将铁块捶打成锄头和镰刀来,有时候还能给自己打个小玩具。
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打铁是最原始的锻造工艺,这种工艺因其非常实用的特点,几千年以来一直是最主要的金属锻造工艺。
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8 S- T9 \: d: X: o/ Z, w7 J, X# N图片来源:pixabay 2 C! _$ z7 z1 z. F
但铁匠铺也只能锻打小块的铁,现代工业制造中对大件钢铁的需求量非常的大,各种大小和不同形状的,人力锻造肯定就不行了,这就需要锻压机这种超级钢铁的锻压设备了,那些被烧得通红的超大圆饼,圆柱以及方块在锻压机下很快就被锤成想要的形状。
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锻压机主要用于金属成型,是通过锤击的方法,将可塑状态下的金属材料变成需要的尺寸和形状,它是现代工业中的必要装备。
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金属材料通过锻压不仅可以得到零部件的形状,还能够改善金属内部的组织结构,提高金属的机械性能和物理性能,所以锻压机在航空航天,船舶制造,高铁等领域广泛应用。
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5 e& w5 u8 S8 O# m& w . {. h# C# I O7 `3 u- W2 {锻压
锻压是对金属施加外力,让其变形以改变尺寸形状以及性能,是一种金属成型的加工方法,锻压是锻造和冲压的总称。
冲压是靠压力机和模具的配合,对金属材料施加外力,使材料按照模具的形状塑性变形成需要的形状和尺寸,最后从模具上分离的加工方法。
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锻造就是利用锻压机直接对金属施加压力,使之塑性变形的一种加工方法,根据锻造成型的加工方法可以分为自由锻,模锻,挤压,轧制和拉拔,还有根据工件的锻造加工温度还可以分为热锻和冷锻。
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# y& x1 s# {0 P _ - c+ Y0 r( i5 h: l9 x1 \0 z锻压机的发展) v$ P/ ^, n1 c
锻压机的发展历史就是伴随着工业技术的发展同步进行的,自从人类开始发现和使用金属以后,最早是使用石器来锤击金属来制造饰品和小用品,后来又发明了用畜力和水力来提升重锤锻打工件,这也是最古老的锻打机械。
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18世纪随着蒸汽机的发明,很快出现了以蒸汽为动力的锻压机,这能提供更大的动力,并迅速进入百吨级,也让那些大件的锻压成为可能,锻压进入了应用动力时代,人类也进入到工业时代。
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19世纪末开始出现了以电为动力的锻压机,并获得了迅速发展。
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20世纪初随着重型机械设备的发展,出现了以油为工作介质的液压锻压机,吨位也迅速提高,进入到万吨级。
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进入新世纪,随着各个行业对复杂锻件的需求变多,各国都在发展大吨位的锻压机以满足需求,纵观锻压机的发展几乎就是人类重工业发展的缩影。
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% R e% k% q2 R- H- M- w: W3 J. R - I3 b/ s: G6 W& {- Y* l 帕斯卡定律 5 H, e4 j/ e* S
说到锻压机,就不得不提到一个叫帕斯卡的物理学家,就是他做了一个砸桶实验,后来人们就是利用其原理制造出最早的水力锻压机,真是东方有司马光砸缸而西方有帕斯卡砸桶。
帕斯卡在密封的桶里装满了水,在上面开了一个圆孔塞装一根长管,圆孔与长管连接处要密封住,然后从高处持续往水管中注水,当水加到一定量时,水桶就会炸裂开漏水。
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桶爆了就是水给了桶太大的力,也就是桶受到了很大的水压强,而将水管换成木塞用力按压木塞,桶同样会炸裂,这是因为在封闭的木桶内受到不管是水的压力还是手压木塞的压力,要是受力的大小一样桶同样会破裂。
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所以说,在封闭的桶内只要受到外力挤压,而水具有流动性,所以就会向桶的四周传递这个压强,也就是封闭的液体可以将压强等大的传递到液体的每一个部分,这就是帕斯卡定律。
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根据帕斯卡定律,在一个封闭的液体系统中给一个活塞施加压力,另一个活塞就会产生相同的压强,而如果那个大活塞的面积是小活塞的10倍,这就会让那个大活塞产生比小活塞大出10倍的压力。
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人们最早发明和现在使用的大吨位水力锻压机,就是利用这种力量倍增器的原理制造出来的。
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5 Q: A+ ^/ `9 i8 U/ r0 {/ O; P( G. u 电动锻压机工作原理" p' P T3 b$ b1 U
而现在常用的锻压机则是电动的,工作时由电动机带动皮带,再由大皮带轮驱动偏心传动轴,偏心传动轴转动带动中间的滑块和锻锤直线上下运动,一次锻压完成后滑块回程上行,锻锤靠滑块突然向下释放的能量驱动完成锻压。
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锻压机在锻压时靠的是冲击力,所以在一个锻压过程中的时间就会很短,短时的最大功率比平均功率要大几十倍以上,因此就在传动系统中设置了飞轮来帮助滑块对积蓄能量进行补充,一个锻压完成后飞轮会再次加速积蓄以备下个锻压使用。
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现在世界上那些超大吨位的锻压机,如6万吨或者8万吨多是采用液压缸作为动力驱动,这些巨无霸不仅可以热锻还能冷锻,不但锻造的工件尺寸大,力气大,而且还能达到很高的精度和自动控制。
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平常看锻压机就是傻大粗的钢铁机器,但它却是衡量一个国家工业实力的重要标志,也是现代先进发展的重要装备,尤其是大型锻压机世界上只有很少几个国家能制造,所以更是被各国都视为国宝级装备,能为国家的工程和制造业提供有力支持。
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