（桂林福达重工锻造有限公司 广西桂林 541002）
摘要：在曲轴锻造生产线的中频加热工序，曲轴毛坯加热后，毛坯表面所产生的氧化皮是锻造产品表面质量缺陷的一大原因，对于非加工面比较大的精密级锻件，氧化皮对产品表面质量的影响更为显著。这就需要将除氧化皮装置运用到曲轴锻造生产线上。
关键词：曲轴锻造生产线；除氧化皮装置
1、引言
传统的去除氧化皮的方法主要有机械振动式以及高压水喷除式，但这两种方法都存在着明显的缺陷。机械振动式靠机械滚轮的振动来带动坯料产生振动，从而使坯料表面的氧化皮剥离并去除，此外，机械滚轮的凹凸表面也为去除氧化皮提供了一定的辅助作用，这种方式基本上能够去除80%的氧化皮，但是，由于坯料自重大，在振动的同时对整个装置的机械结构造成很大的冲击，因此这种装置极易损坏，维护和修理的成本非常高。
高压水喷除式式国外最常见的一种除氧化皮方式，由于投入高，因此国内主要用于钢厂生产，在锻造行业中使用并不多。传统大高压水除氧化皮装置采用的水泵压力高达30MPa，喷头的出水压力达到25MPa左右，频繁起停使泵和喷头都极易磨损，加上进口泵及喷头的高成本，所以在国内的锻造业极难推广。
为了解决曲轴锻造生产线中频加热后去除氧化皮，提高锻件表面质量的问题，根据北京机电研究所研发的利用低压水清除氧化皮的装置，将其应用到桂林福达重工锻造有限公司的各条锻造生产线的对接工作，包括图纸审核以及零件制作、安装、测试全过程。
2、研究方法
2.1除氧化皮装置的设计思路和工作原理如下：
2.1.1如图1所示，除氧化皮装置由1滚道、2压力水系统、3液压系统组成。
图1：除氧化皮装置组成
2.1.2滚道；减速电机通过链条带动滚轮旋转，从而带动经过中频加热炉加热后送出的合格曲轴毛坯做直线运动。喷水环处于滚道的中间位置，曲轴毛坯通过喷水环时，喷水环喷出的高压水打击在毛坯表面的氧化皮上，使氧化皮脱离。滚轮最终将曲轴毛坯送至辊锻手取料位置。减速电机采用变频器控制，滚道线速度根据工作要求可进行调速。
2.1.3压力水系统；其原理如图2所示
水源；经过30目过滤器的自来水由水位控制器、电磁阀给水箱补水，当水箱中的水位低于最低值时，水位控制器自动发出指令，电磁阀开启进行补水。水箱中水位达到最高水位后，水位控制器自动发出指令，电磁阀关闭停止补水。
水增压部分；活塞式水缸由双作用液压缸推动。水缸进水时（此时水箱水位必须高于水箱最低水位），气动球阀处于开启状态，油缸推动水缸活塞向后退，水在重力和负压双重作用下进入水缸。油缸到位后，气动球阀关闭，水缸完成进水工序。当毛坯由滚道送入喷水环前，电控发出指令油缸推动水缸活塞向前移动，由于喷头小孔产生的阻力，水缸内水压升高，其压力可达到3-4Mpa。毛坯通过喷水环后，电控发出指令液压缸停止移动，毛坯除氧化皮完成。随后气动球阀开启，油缸后移。重复上述过程进行下一次除氧化皮。
2.1.4喷水环；用于固定除氧化皮喷头。对于不同直径的毛坯应选用不同直径的喷水环，毛坯直径120-160mm使用大直径喷水环，毛坯直径120-80mm使用小直径喷水环。注意更换喷水环时，保证与之相接的单向阀箭头方向指向喷水环。
图3：液压系统明细表
2.1.5液压系统；用于为油缸推动水缸提供动力。液压系统设计压力16Mpa，油缸工作压力一般为12Mpa左右即可。调整油缸工作压力也可改变除氧化皮水压，液压系统工作原理见图3中的液压系统明细表和图4中的液压原理图。
2.2除氧化皮装置的具体实施方式。
2.2.1安装与调整
2.2.1.1首先按照装配图尺寸将滚道就位，必须保证滚道中心线与辊锻机第一工位中心线一致，左右误差不得大于2mm。
2.2.1.2滚道调平；将毛坯料分别放在滚道前端和后端测量，毛坯中心线与轧制中心一致。滚道左右用平尺找平。调平时采用调节地脚螺栓附近的顶丝，调节到位后必须将地脚板和地面垫实，再用地脚螺栓固定。
2.2.1.3滚道中心高度调整；对于不同直径的毛坯，滚道托料位置是变化的，这样必然造成辊锻手中心与毛坯中心不重合，尤其毛坯直径变化较大时会影响辊锻手取料。调整方法是松开滚道支架和底座之间的连接螺栓上的螺母，分别拧动螺栓上的下螺母调整高度至滚道上的毛坯中心与辊锻手中心重合为止，然后锁紧螺母。
2.2.1.4除氧化皮喷水环安装调整；如图：5所示，安装固定时喷水环中心应与毛坯中心重合。为保证除氧化皮喷头靶距一致，更换不同直径毛坯都需调整除氧化皮喷水环中心高度。具体做法是松开除氧化皮喷水环管夹，提升或降低除氧化皮喷水环中心高度至毛坯中心，位置合适后锁紧管夹即可。安装调整完成后，锻打时检查其使用效果，通过喷水环喷水后，用眼睛观察棒料圆周表面无氧化皮为合格，如扔残留有氧化皮，则需要重新调整并清理喷头，直至达到该要求为止。
图5：安装示意图
2.2.2维护和保养
2.2.2.1滚道上的滚轮轴承采用润滑脂润滑，左右轴承盖上均有加油孔，为保证轴承正常使用每星期要求补充一次润滑脂。
2.2.2.2除氧化皮后的氧化皮随水进入沉淀箱，并有部分氧化皮滞留在机身内，要求每班必须及时清理干净，以便下一班继续使用。
2.2.2.3由于水中含有杂质，除氧化皮喷头会出现堵塞影响除氧化皮效果，发现后应及时拧下喷头进行清理。如果杂物较多，可以将除氧化皮喷头全部拆下启动油缸将水缸内的水直接喷出，反复几次便可清除管道中的杂质。除氧化皮喷头每周安装调整和清理1次。每天检查喷水环紧固螺栓的松动情况，如有松动则立即重新校正并拧紧。
2.2.2.4每班工作中要求检查水箱进口水流是否正常，如发现有流速变小现象，应检查进水管路中的过滤器，有可能滤网堵塞，应及时清理。
2.2.2.5喷头使用一段时间后，孔径变形将影响除氧化皮效果，应根据实际情况及时更换除氧化皮喷头。为保证水流能够均匀覆盖毛坯表面，避免喷出的水流相互干涉，除氧化皮喷头出口槽要求略有偏斜，所有除氧化皮喷头出口槽应一致。喷头的清理方法：拆下喷头后，首先用气枪吹喷水口，如堵塞喷水口的杂物不能吹干净的，用细铁丝疏通，直至可以看到喷水口无杂物为止，然后再利用气枪进一步吹气确保通气顺畅为止。
2.2.2.6每班工作前合上液压泵站电源启动液压泵进行生产，工作结束后关停液压泵切断电源。
3、研究结果
以上研究的除氧化皮装置，在8000T曲轴锻造生产线试用过程中发现，除除氧化皮装置使用后，可以去除曲轴锻件表面90%以上的氧化皮，比不用之前至少提高了50%以上，曲轴锻件表面质量得到明显改善。
4、分析论证
从第一套除氧化皮装置在8000T锻造生产线使用的测试结果发现，除氧化皮装置对于去除曲轴锻件表面的氧化皮效果显著，氧化皮去除程度达到90%以上。使其在后序锻打过程中，减少了因氧化皮过多而影响曲轴锻件的表面质量的情况发生。为进一步论证效果，根据各锻造生产线的特点，对除氧化皮装配进行结构改进后，先后在4000T2#、6300T、12500T和14000T锻造生产线上也进行了安装使用，其除氧化皮效果明显，各生产线曲轴毛坯的表面质量得到了改善。
5、结论
经过在4000T2#、6300T、8000T、12500T和14000T锻造生产线上应用除氧化皮装置，除氧化皮均达到了明显的效果，曲轴锻件表面的氧化皮去除达到90%以上，证明除氧化皮装置在曲轴锻造生产线上应用是可行的。
参考文献：
[1]曾琦、蒋鹏、任学平等：《国内锻造生产线关键技术及发展趋势》第5届全国精密锻造学术研讨会论文集（2013年3月23-25日.山东济南）
论文作者:李春
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/17
标签：毛坯论文; 曲轴论文; 喷头论文; 水缸论文; 表面论文; 皮装论文; 生产线论文; 《电力设备》2019年第7期论文;