Vibración causada por el mecanismo de movimiento de las máquinas de forjar.
La máquina de forja tiene una estructura desequilibrada, lo que provoca vibraciones durante el funcionamiento.
(1) Los componentes de la estructura desequilibrada en las máquinas de forjar (Figura 1) incluyen el bloque deslizante, la biela, el cigüeñal, el engranaje, etc.
Fig.1 Estructura desequilibrada del equipo de forja.
El control deslizante se mueve hacia arriba y hacia abajo mientras el cigüeñal, el engranaje y la cabeza de la biela giran. Estas piezas móviles no uniformes generan una fuerza vibratoria que hace que la máquina de forja vibre.
(2) Resistencia inicial de los componentes desequilibrados:
Debido a los factores de calidad de las piezas móviles y a la alta velocidad de movimiento, particularmente la rápida velocidad de rotación de los componentes deslizantes, los puntos finales de los componentes giratorios desequilibrados y las piezas móviles alternativas generan una fuerza inicial significativa, lo que lleva a un aumento en la Vibraciones de las piezas móviles de las máquinas de forjar.
(3) Para reducir las vibraciones operativas y aumentar la precisión y estabilidad de las máquinas de forja durante la producción de forjado a alta velocidad, se puede agregar un dispositivo de equilibrio dinámico alternativo (Figura 2) o se puede diseñar un dispositivo de equilibrio giratorio para reducir las vibraciones operativas de la forja. máquina misma.
Fig. 2 Dispositivo de equilibrio dinámico
Sin embargo, estos dispositivos de equilibrio consumen a menudo energía, lo que entra en conflicto con los principios económicos y de ahorro energético de las máquinas de forja.
La implementación de estos dispositivos de equilibrio operativo requiere una consideración integral de su necesidad, costo de fabricación, consumo de energía, entorno operativo y otros factores relevantes.
(4) En comparación con las máquinas industriales en general, las máquinas de forja requieren operaciones de arranque y parada instantáneas de alta potencia durante el arranque y la parada.
Por ello, es fundamental seleccionar y combinar el embrague y el freno con gran capacidad para permitir que las piezas móviles arranquen y se detengan instantáneamente, pero esto también puede provocar vibraciones.
Las máquinas de forja y estampación en caliente tienen altas capacidades y generan importantes vibraciones durante arranques y paradas instantáneas.
Para equilibrar el rendimiento y las vibraciones de arranque y parada, es necesario ajustar la velocidad de acción del embrague y del freno dentro de un rango que no afecte el funcionamiento de la maquinaria. Esto se conoce comúnmente como “embrague suave” y “frenado suave”.
Vibración producida por las máquinas de forjar durante el funcionamiento.
Las vibraciones producidas por las máquinas de forja pueden variar significativamente dependiendo del tipo de procesamiento, capacidad de aplicación, materiales de forja, velocidad de producción y diseño mecánico.
Periodo de vibración en el proceso de forja.
(1) Vibración al inicio del procesamiento:
El bloque deslizante de la máquina de forjar comienza a moverse hacia abajo desde el punto muerto superior y hace que la matriz impacte la pieza de trabajo a una velocidad fija. Este impacto produce vibraciones.
(2) Vibración cerca del final del procesamiento:
Cuando el bloque deslizante de la máquina de forjar está cerca del punto muerto inferior, los troqueles superior e inferior experimentan una presión significativa. En este punto, las partes tensionadas de cada componente se deformarán y vibrarán bajo el impacto de esta carga.
(3) Vibración después del procesamiento:
Una vez que se completa el procesamiento y se elimina la carga presurizada, las piezas estresadas también vibrarán debido a la recuperación de la deformación. Este tipo de vibración varía según el tipo de procesamiento, siendo el procesamiento de corte el que representa la mayor parte de la vibración general.
Influencia de la tecnología de procesamiento en el nivel de vibración.
El procesamiento de forja mecánica se puede clasificar ampliamente en procesamiento de corte, procesamiento de doblado, procesamiento de embutición y procesamiento de forja.
Para las máquinas de forja, los métodos de procesamiento anteriores y las combinaciones de estos métodos dan como resultado diferentes vibraciones debido a los diferentes métodos de procesamiento.
(1) Procesamiento de supresión:
Tan pronto como el troquel superior entra en contacto con la pieza, se genera la carga máxima y la pieza se rompe liberando la carga. La deformación (flexión) de los componentes prensados, como el cuerpo de la mesa, el bloque deslizante, la biela, el cigüeñal y el engranaje impulsor, se alivia instantáneamente con la carga de procesamiento. En este momento, se producirán fuertes vibraciones en la dirección opuesta a la carga. Este fenómeno se conoce comúnmente como “sobreimpulso” (Figura 3).
Fig.3 Diagrama esquemático de adelantamiento.
(2) Procesamiento de doblado:
La vibración producida durante el proceso de doblado variará según el método de procesamiento, como la forma del doblez. Normalmente, el procesamiento comienza con una pequeña carga en la etapa inicial.
En la etapa final del procesamiento, se puede utilizar el estampado para lograr un plegado preciso del producto y producir un pliegue visualmente agradable. El estampado requiere una presión significativa, lo que puede provocar vibraciones en las máquinas de forja.
(3) Procesamiento de dibujo:
La carga de formación en el proceso de embutición aumenta gradualmente. Durante la embutición profunda, la carga máxima normalmente se genera alrededor del 40% al 70% de la altura de embutición. A medida que el proceso se acerca al punto muerto inferior, la carga disminuye, lo que resulta en vibraciones de formación relativamente bajas.
Para evitar muescas en materiales o productos durante la embutición profunda, comúnmente se usa un dispositivo llamado troquel para evitar arrugas. La posición de contacto entre la base del dado y el dado es donde el control deslizante está más cerca del punto muerto inferior. Cuando la pieza de trabajo impacta contra el troquel superior, se genera un ruido fuerte y una vibración significativa.
(4) El procesamiento de forja incluye los siguientes métodos:
Forja en caliente, forja en frío, procesamiento de extrusión, estampado, procesamiento de compuestos, etc.
- Forja en caliente:
Debido a la alta temperatura del material, se debe minimizar el tiempo de contacto entre el troquel y la pieza. La velocidad del bloque deslizante debe ser rápida y también se debe reducir el tiempo de contacto entre el material de alta temperatura, el producto y la matriz. Como resultado, cuando los componentes grandes, como el cigüeñal, el engranaje y el bloque deslizante, se arrancan y detienen rápidamente, las vibraciones de arranque y parada de la máquina de forja aumentarán. Al mismo tiempo, como el tiempo de formación del producto es corto y el impacto del procesamiento es alto, se producen vibraciones significativas.
- Forja en frío:
Debido a la lenta velocidad de deformación de la estructura metálica del material procesado, no es posible formarlo a una velocidad de procesamiento rápida. Como resultado, las máquinas de forja suelen emplear un mecanismo de accionamiento de baja velocidad (articulación de codo y biela) en el área de estampado. La velocidad de impacto entre la pieza de trabajo y la matriz superior es lenta y el tiempo de formación es largo, por lo que la velocidad de cambio de carga de la máquina de forja es lenta, lo que resulta en vibraciones de carga relativamente bajas.
- Procesamiento de forja:
Independientemente de si se trata de forja en caliente o en frío, normalmente se genera una fuerte carga al final del proceso, lo que provoca vibraciones provocadas por la recuperación de las piezas tensionadas tras el procesamiento.
- Procesamiento compuesto:
El procesamiento de compuestos generalmente implica una combinación de procesamiento de menor presión, como cortar (cortar), doblar y estirar. En este caso, la carga generada por el procesamiento de corte en el punto muerto inferior completa el corte antes del punto muerto inferior, provocando un sobrepaso instantáneo.
En el caso de vibraciones residuales causadas por sobreimpulso, el proceso de prensado del fondo comienza en el punto muerto inferior, provocando un aumento significativo del impacto y vibraciones más potentes.
Análisis de vibraciones compuestas
Durante el funcionamiento, la máquina de forja puede producir vibraciones de funcionamiento debido a su propia rigidez y condiciones de funcionamiento. La vibración de la carga se produce por el tipo de procesamiento y carga, y la vibración de deformación se genera a partir de la vibración natural de la pieza de trabajo, el troquel y la máquina.
Las características de vibración, como tipo, cantidad, número de ciclo y tiempo, pueden cambiar ligeramente durante el proceso de forjado, a veces aumentando y otras anulándose entre sí.
Para mejorar la precisión del producto y aumentar la vida útil del troquel, algunos clientes exigen que la rigidez del cuerpo de la mesa sea de 5 a 6 veces mayor que la de las máquinas de forja típicas, lo que también aumenta su capacidad relativa.
Estas máquinas están diseñadas no sólo para proporcionar alta precisión sino también para ofrecer un entorno de trabajo con poco ruido y baja vibración.
Propagación de vibraciones
(1) La vibración producida por las máquinas de forjar se transmite a los cimientos de la máquina y al área circundante a través del suelo y el suelo de los cimientos.
(2) Para las máquinas de forja universales verticales generales, la vibración generada en la superficie de montaje es un factor importante. Esta fuerza de vibración inicial se estima entre el 10% y el 40% del peso de la maquinaria, lo que puede provocar que las ondas de vibración se propaguen por toda la base.
Medidas de prevención de vibraciones en máquinas de forja.
(1) Prevención de estructuras mecánicas
En el diseño de máquinas de forja, se añaden a la estructura dispositivos de equilibrio dinámico para eliminar el momento de inercia desequilibrado causado por piezas asimétricas como cigüeñales y bielas. Además, las piezas giratorias con simetría circunferencial se someten a pruebas de equilibrio dinámico para evitar vibraciones resultantes de momentos de inercia desequilibrados causados por errores de fabricación.
(2) Prevención del ajuste de liberación del freno
Pueden producirse vibraciones durante el arranque y la parada de las máquinas de forjar. Al reducir la velocidad combinada del embrague y el freno o seleccionar un embrague y freno suaves sin afectar la capacidad de la prensa, se puede reducir eficazmente la vibración mecánica.
(3) Máquinas de forja y prevención de matrices.
La vibración se puede reducir mediante el proceso de estampado y el diseño de la estructura del troquel. Estos incluyen reducir la demanda de presión de estampado y evitar una carga de estampado excesiva, seleccionar máquinas de forja con velocidad de estampado reducida cerca del punto muerto inferior para evitar grandes impactos y reducir la demanda de presión de estampado mediante un tratamiento térmico temprano de la pieza en bruto para el estampado en caliente. . para reducir el impacto y la vibración.
(4) Prevención de la transmisión de vibraciones de las máquinas de forja.
Se puede reducir la transmisión de vibraciones al entorno circundante a través de los cimientos mediante el uso de un aislador de vibraciones en la máquina de forja. Además, se puede diseñar una zanja de aislamiento de vibraciones alrededor de los cimientos de la máquina de forja para reducir la transmisión de vibraciones y garantizar la precisión del equipo circundante.
Conclusión
Con el crecimiento de la economía y los avances en los niveles de vida, la protección del medio ambiente y el bienestar de los trabajadores se han vuelto cada vez más importantes tanto para el Estado como para el público.
Garantizar la seguridad de los operadores frente a los riesgos medioambientales se está convirtiendo en una tendencia inevitable.
Sólo se pueden tomar medidas eficaces de prevención y control mediante una comprensión completa de los factores y la ruta de transmisión de las vibraciones causadas por las operaciones de forjado. Aunque la vibración es un aspecto inevitable de las operaciones de forjado, su impacto en el medio ambiente se puede reducir modificando el diseño mecánico e implementando un sistema de aislamiento de vibraciones. Sin embargo, existe un equilibrio entre el costo de la inversión y la protección ambiental que debe considerarse cuidadosamente.
