压力机是粉末冶金零件生产的主要设备

概述
     压力机是粉末冶金零件生产的主要设备。全自动粉末冶金专用液压机具有功能全,生产效率高,产品质量稳定等优点,故倍受制品生产厂家的欢迎。但是,由于全自动液压机集机电、液压于一体,在生产中易发生故障,加之工作介质只能在封闭装置中运行,故一旦发生故障,使人难以查找原因并作出准确的判断。
    我公司购进的30Ｔ全自动液压机,主要用于生产Ｓ195气门导管,产品的压制面积为1.65ｃｍ2。压机投入使用后,产品的质量、班产量及模具的使用寿命,均得到提高。但使用时间不长便相继出现压制毛坯尺寸变高,压机脱模无力,回程速度慢,油温升高等现象,导致机器不能正常运行。经制造厂家修理和更换全套主缸后,经调试恢复正常。但使用不久,故障又依旧出现。此现象使维修工和制造厂家产生困惑,疑虑系超压所致。对此,笔者认为必须找准故障产生的真正原因,方能从根本上解决压机存在的问题。

2　压机的主缸结构及故障分析
    2.1　主缸的结构及工作原理
    根据该机的运行情况和说明书介绍得知,压机的压制、脱模、回程动作控制均来自主缸。其主缸结构见图1。主缸的缸体15经缸帽11、Ｏ形密封圈13、螺栓12的作用对外保持密封,缸内的上活塞17、下活塞20为组合形。上活塞杆贯穿于下活塞的内孔中,按压制工艺需要,各自上下可作分与合的运动,并且密封件牛皮圈4、5、8、9经圈压板3、6、7、10由螺栓14和锁紧帽19紧固在各自的活塞上,形成互不相通的3个液压密封腔。当下腔进油时,压机即回程;中腔进油使压机脱模;上腔进油活塞下行为压制,下行的行程决定压坯的高度。由此可知,此处即为压机产生故障的根源。　
    2.2　主缸受损情况及其原因分析
    打开缸帽从上腔可见,用于固定圈压板的8只Ｍ8六角螺栓,其中有2只被平头拉断,落在圈压板面上。其余螺栓也因受拉变形。板面多处留下被压凹的痕迹,原用的普通牌号铸铁圈压板,沿板中的孔开裂成数块（图2）,牛皮密封圈被割破,缸体被局部划伤。中腔、下腔也出现上述现象,只是伤损稍轻。
    根据现场情况分析,拉断的螺栓头在油压的作用下落在活塞的圈压板面上,当活塞上行至近缸帽处时受阻,致使薄弱处及连串的零件损坏,内部压力泄漏和串腔。螺栓更换后仍无济于事,检查和测量上、下活塞与缸体为间隙配合,并无明显的摩擦迹象。是什么力使多处螺栓几次被拉断呢?经认真分析判断认为,使用非标准密封件牛皮圈是螺栓被拉断的根本原因,理由有3点:
    （1）非标准牛皮密封圈因尺寸差异更换困难。查阅现有资料,未发现采用牛皮作密封件的有关标准。因此非标准备件难以购买,偶尔买到的牛皮密封圈每只之间也存在尺寸差异,从而更换困难;
    （2）非标准牛皮密封圈与缸体接触摩擦力大。由于牛皮圈弹性小,断面为Ｕ形,与缸体呈面接触,摩擦力大,引起压机空载运行时表压波动大;      （3）非标准牛皮密封圈增大缸体与活塞间的摩擦阻力。活塞往复时摩擦产生热量,导致牛皮圈受热膨胀,使缸体与活塞间的摩擦阻力增大。
    上述3点虽无摩擦力的计算和统计数据,但实践已反映出摩擦力大于螺栓所能承受的zui大力,从而使紧固的螺栓首先断裂。

3  采用标准件密封圈,改进活塞结构
    密封件是压机的主要元件,用于油缸中的密封件尤为重要。标准件聚氨酯密封圈具有耐压、耐磨、耐腐蚀和可在-30℃至80℃范围的油温中工作的特点[1],选用它来取代非标准密封圈完全符合生产要求。在操作时,将原活塞上的导向环取下,对该端外圆作车磨加工,另配双腔密封圈座的活塞套,兼作导向环,材料为铸铁ＨＴ30-50[2]。圈压板由45#钢制成。密封件采用标准的Ｏ形圈和聚氨酯Ｙ圈,经螺栓连接分别装配在2个活塞上,改进后的活塞结构见图3。由于上腔是蕴藏传递zui大公称压力的腔,所以对上腔采用双圈密封,中、下腔则为单圈密封。此外,我们还注意到,活塞端面与缸帽的空间高度应大于选用的螺栓头的直径。

4　使用效果
    上、下活塞改进后,部件减少。采用的密封圈截面为Ｙ状,与缸壁为线性接触,摩擦力减小,压机空载行程表压低,满负荷试运行平稳,使工作压力和压制精度均得到提高。该压机经改进后投入正常生产至今已7年多,所生产导管类制品达数百万件,不仅产品质量稳定,而且压机再也没有发生前述现象,做到确保设备的正常生产和延长设备的维修周期,降低了修理费用,见表1。实践证明,主缸结构改进是成功的。在此基础上,我们对该型多台压机按上述方法进行了改制。

5　结论
    （1）30Ｔ全自动粉末冶金制品液压机适合生产细长制品,但在生产中几台设备先后发生故障。经检查分析认为,压机的主缸上下活塞部件存在薄弱环节,螺栓虽是故障的直接引发点,但根本原因是非标准件牛皮密封圈产生摩擦力,使液压机不能正常工作。
    （2）上、下活塞部件的改进和采用标准的聚氨酯密封件,使液压机恢复了正常运行。通过长期生产证明,主缸结构的改进取得很好的技术经济效果,不仅使产品质量稳定,而且节省维修的时间和生产费用。致谢　改制过程中得到沈继林、徐志明、陆瑞吉、吴建国等同志的协助,在此仅致谢意。