等温锻压是为了充分利用某些金属在等一温度下所具有的高塑性，或是为了获得特定的组织和性能。在等温锻造过程中需要将模具和坯料一起保持恒温。等温锻造特别适合于那些锻造温区窄的难变形材料，例如高温合金、钛合金、粉末高温合金等。等温锻造对设备的主要要求是：工作环境相对较差、模具需要加热、工作速度较小，一般为0.02～1mm/s、滑块的平行度要求较高、偏载相对较大、拔模力较大等要求。

本文介绍一种专门用于等温锻造的液压机，设备外形如图1所示，该液压机具有较高的精度、抗偏载能力、应对较大拔模力所设计的滑台结构等。

等温锻工艺简介

图1 设备外形图

本文所介绍的等温锻工艺过程如下：加热炉（包含模具）一起安装于设备的工作台上，上模与滑块连接固定。首先，对模具进行加热，该过程一般需要7～8小时。其后，将锻件坯料放入模具中进行加热到预定温度，设备开始对坯料进行压制成形，此过程中模具及坯料一直保持成形的温度。最后，设备一直保压至工件及模具冷却至室温，压机滑块回程取出成品零件。因此，该设备对液压机的保压时间要求较长，压力的稳定性要求高。

等温锻液压机的关键技术

机身采用分体预紧框架结构，由上横梁、下横梁、左右立柱、四根拉杆及拉伸螺母等组成，上横梁、下横梁、左右立柱通过拉杆经液压超压预紧，立柱和上下梁之间由定位键连接。上横梁、下横梁、四立柱采用钢板焊接箱形结构，具有足够的刚度和强度。

滑块导向采用斜楔式45度X型导轨导向，调整方便、调整精度高，可有效防止受热变形对滑块运行精度的影响，抗偏载能力强（图2）。为了增强滑块的抗偏载能力，提高滑块的运行精度，滑块的导向长度加长至常规压机的2.5倍。

图2 滑块导轨示意图

图3 油缸驱动移动台示意图

图4 移动台防带起示意图

为了方便模具更换，设备设有移动工作台如图3所示，在更换模具时工作台移出机身外方便模具的吊装。由于等温锻零件的脱模力达到4000kN左右，采用常规的移动台夹紧装置无法满足其夹紧要求，脱模时移动台会被带起，造成无法取出零件的情况发生。因此，本机专门设计了移动台驱动及防带起方案如图4所示。

为了防止移动台被脱模力带起，在设备两个立柱上设置两个支架与左右立柱焊接为一体，支架下平面与立柱下平面距离通过精加工尺寸公差控制。移动台移进压机时其上平面与立柱支架下平面有很小的间隙(0.2～0.3mm)。滑块回程及顶起缸顶出零件时，脱模力会带动移动台及下模上升，在立柱支架的限制下无法上移，脱模力由立柱支架承受。这种防带起结构，移动台与立柱支架间隙较小。常规滚轮式移动台，需要10～15mm提升间隙，防止设备工作时因滚轮受力而导致设备的损坏。

根据设备使用工况，该设备的移动台采用滑动式，移动台在导轨及下梁上平面滑动。由于滑动摩擦力比滚动摩擦力大，因此，移动台的驱动力需要非常大，移动台采用较大推力的活塞缸推动。为了保证移动台移动速度稳定可控，移入、移出速度一致，采用可控差动式回路对驱动油缸进行控制如图5所示。在活塞杆推出时电磁阀Y2不得电，在有杆腔和无杆腔之间形成差动回路，有杆腔的油液进入无杆腔提高推出速度。反之，活塞杆退回时电磁阀Y2得电切断有杆腔和无杆腔之间的差动回路。这样在同样输入流量下，油缸的推出和退回速度一致。

图5 移动台油缸控制回路

等温锻造控制系统，主油泵采用数字泵，控制回路采用高频响比例伺服阀，在速度较小时通过PLC控制高频响比例伺服阀开口实现小流量的稳定输出。为了保证滑块在微速下平稳运行，采用专门设置的小油泵对主缸活塞缸下腔输入一定的压力，使滑块处于较大背压下运行，进而杜绝了爬行现象的产生。等温锻造控制系统可在工作速度范围为0.02～1mm/s内可实现恒速控制。由于设备保压时间较长，而此时液压系统所需要的油流量非常小，仅需要维持一定的压力稳定即可。采用数字泵在设备保压时，通过PLC程序控制将数字泵的排量调整到能维持压力恒定的最小水平。此时，设备能耗可降到较低的水平，在生产过程中实现节能环保，降低设备能耗。

电气系统配有工业控制用计算机，压机工艺动作及参数（如：速度、时间、位置、压力等）可通过计算机设定，实现整个工作过程的自动控制。同时可以记录、存储、打印各种工作参数，包括以下方面：⑴滑块四点的位置—时间曲线及数据；⑵滑块的平均位置—时间曲线及数据；⑶主缸的压力—时间曲线及数据；⑷滑块的速度—时间曲线及数据。以实现整个生产过程的可控、可追溯性。