12.5MN（1250 t）快速液壓鍛造機(jī)，由主機(jī)本體、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、50 kN/125 kN·m 全液壓有軌鍛造操作機(jī)、50 kN 液壓升降回轉(zhuǎn)臺、30kN 全液壓無軌裝出料機(jī)等部分組成。其中主機(jī)本體的結(jié)構(gòu)形式為單缸、整體框架雙柱下拉式結(jié)構(gòu)，由整體機(jī)架、固定梁、工作缸、回程缸、支座、導(dǎo)向裝置、鍛造工具、移動工作臺、橫向移砧裝置、行程檢測裝置、潤滑系統(tǒng)、主機(jī)蓋板等組成。

     故障為液壓設(shè)備常見故障，液壓缸劃傷問題，俗稱“拉缸”現(xiàn)象，油缸及活塞桿表面的劃傷通常為表面鍍鉻層破損，為輕度劃傷，無需補(bǔ)焊油缸主體，只需要將活塞桿表面修復(fù)以達(dá)到減少摩擦力。若劃傷深度＞0.1 mm，傷及油缸或液壓桿主體，則需要通過補(bǔ)焊及電鍍的辦法來處理劃痕；若劃傷面積較大且深，主體損壞程度嚴(yán)重，考慮成本后則可選擇重新購買或制作液壓缸。由于本次故障的劃傷面積中等，劃痕深度＜0.1mm，主缸體未明顯損壞，同時設(shè)備拆裝繁瑣，拉運(yùn)成本高，考慮采用現(xiàn)場修復(fù)方案，以小成本、簡流程、短周期來完成修復(fù)工作。

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故障現(xiàn)象及分析                    

1.1 故障現(xiàn)象

   活塞桿表面及缸筒內(nèi)壁有一定程度的劃痕（圖1），發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象后立即停機(jī)，防止故障擴(kuò)大化，故障現(xiàn)象分為4 種：

（1）劃痕深處方向一致，全部位于油缸西北角。

（2）活塞桿拉傷造成密封損壞，有漏油現(xiàn)象。

（3）滑動梁西北角定位銅塊固定螺栓松動脫落，滑動梁東西方向定位銅塊的間隙較大（2.5～3）mm，遠(yuǎn)大于南北方向間隙（0.5～0.6）mm。

（4）活塞桿與缸筒內(nèi)密封墊處有少量硬質(zhì)碎屑。

1.2 原因分析

    設(shè)備主體結(jié)構(gòu)頂部滑動梁為自由端，設(shè)備運(yùn)行時，機(jī)架滑動梁帶動油缸缸筒上下移動，完全依靠導(dǎo)向裝置（定位銅塊）定位（圖2）?；瑒恿何鞅狈较虻亩ㄎ汇~塊松動脫落，使得油缸東西方向失去支撐力，動作時受側(cè)向力偏載，導(dǎo)致活塞桿與油缸內(nèi)壁密封銅套拉傷，主缸與回程缸拉傷的位置都處于同一方向，說明滑動梁整體方向偏移。

     滑動梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了設(shè)備工作時有著較高的要求，機(jī)架滑動梁的垂直方向由地面上下共16組可調(diào)整的定位銅塊定位，每個梁柱的4 個方向均需要保證與各定位銅塊之間的距離保持在0.8 mm 之內(nèi)，使得滑動梁在上下運(yùn)動過程中既保證垂直，同時無偏載摩擦阻力。

    綜合各類因素分析，引起故障的原因有3 個方面：

（1） 設(shè)備安裝人員對大部分緊固螺栓、螺母未做防松動處理，其中就包括導(dǎo)向裝置中的導(dǎo)向板（定位銅塊）固定螺絲。設(shè)備運(yùn)行時本身產(chǎn)生較強(qiáng)的震動，造成導(dǎo)向裝置上下兩端導(dǎo)向板的固定螺絲松動，使導(dǎo)向板與機(jī)架之間間隙變大，失去支撐作用，引起機(jī)架單方向傾斜，傾角超出設(shè)備容許偏差。

（2）液壓油中混有細(xì)小的硬質(zhì)雜質(zhì)，在柱塞運(yùn)動過程中，雜質(zhì)夾在柱塞與密封銅套和密封墊圈之間產(chǎn)生刮擦，加之柱塞受力偏載，加劇了磨損受力；同時劃傷時產(chǎn)生的異物（如銅墊碎屑）還有可能混入液壓油，使其污染，導(dǎo)致柱塞表面的二次劃傷。

（3） 設(shè)備操作人員在停機(jī)日常巡檢時沒有按照規(guī)定章程進(jìn)行，以至于沒有及時發(fā)現(xiàn)定位銅板螺絲的松動及脫落，沒有及時采取措施，導(dǎo)致偏載現(xiàn)象加劇。

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故障分析及修復(fù)                  

2.1 活塞桿受力分析

    主油缸與活塞桿在連接部分由組合密封墊實(shí)現(xiàn)密封，見圖3。在相對運(yùn)動過程當(dāng)中，活塞桿與油缸應(yīng)處于同軸度運(yùn)動，水平方向除密封墊的靜壓力，無其他外力。故障中由于滑動梁在單方向的支撐塊松動脫落，導(dǎo)致油缸整體偏移，使油缸相對運(yùn)動過程中水平方向多出一個偏載力，施加在油缸內(nèi)壁的組合密封墊與活塞桿表面之間，受力點(diǎn)為A 點(diǎn)，使得A 點(diǎn)處的組合密封墊（含銅環(huán)）刮擦活塞桿表面使其劃傷。

     在圖4 中對A 點(diǎn)處進(jìn)行受力分析，F(xiàn)1 為正常情況下活塞桿所受重力與油缸液壓作用力的合力，正值為活塞桿向下運(yùn)動，負(fù)值為活塞桿向上運(yùn)動?，F(xiàn)在受到水平方向的偏載力F2，大小可由F1 和偏載角度β（β≈1°）的關(guān)系求出，最后得出合力F3，其方向?yàn)橛苫钊麠U到油缸內(nèi)壁，活塞桿受到反作用力而損傷。液壓系統(tǒng)壓力31.5 MPa，油缸活塞桿下端受力面積395919mm2

（活塞桿直徑710 mm），可計(jì)算得出F3=12473.4 kN。通過受力分析結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，由于活塞桿偏載力的存在，活塞桿在與油缸的相對運(yùn)動過程中，行程約為1200 mm 的活塞桿，表面鍍鉻層厚度（0.03～0.05）mm，多承載的壓力加上液壓油中的少量碎屑，夾雜在密封墊縫隙中，對活塞桿表面鍍鉻層造成劃傷。

2.2 維修方案

   根據(jù)設(shè)備故障情況及原因分析，確定維修方案主要分為3 步：

（1）修復(fù)。拆解劃傷的柱塞桿，對其受損部位進(jìn)行修磨光滑，更換受損的密封組合墊。同時清理液壓系統(tǒng)，去除可能引起劃傷的雜質(zhì)。

（2）調(diào)整。調(diào)整滑動梁機(jī)架4 個方向的16 個定位銅塊，使得4 個方向的定位銅塊與機(jī)架間的縫隙≤0.8 mm，保證機(jī)架垂直無阻力運(yùn)動。

（3）改進(jìn)。通過對螺絲進(jìn)行防松動處理來加固各個方向的定位銅塊，避免震動導(dǎo)致的滑塊松動再發(fā)生。

2.3 工作內(nèi)容

（1）設(shè)備壓機(jī)油缸排油，清理機(jī)架與柱塞桿連接處。

（2）機(jī)架與柱塞桿分解開，壓蓋拆除，銅套拆除，密封拆除。

（3）清理所有連接處雜物，柱塞劃痕處油石打磨處理，檢查維修銅套。

（4）全面清洗設(shè)備主副油箱、充液罐。

（5）檢查及調(diào)整機(jī)架與定位銅塊間隙。

2.4 改進(jìn)方案

   通過分析故障的發(fā)生過程，找到了故障發(fā)生的根源。由于滑動梁單方向定位銅塊螺絲松動并脫落，導(dǎo)致的油缸朝單方向偏移，在活塞桿與油缸的相對運(yùn)動過程中同軸度出現(xiàn)偏差，使得活塞桿在單方向受到偏載力，加之液壓油當(dāng)中有少量的硬質(zhì)碎屑等次要因素，共同造成了油缸的單方向劃傷。發(fā)現(xiàn)問題根源后，有針對性地提出相應(yīng)的解決方案，即如何避免緊固定位銅塊的螺絲松動脫落。

    市場中有各類防松螺絲、防松螺母，大多數(shù)防松方法為增加摩擦力來防止螺絲松動，使用的材料有工程塑料以及防松螺絲膠等。由于液壓油缸部分在使用過程中不可避免的會有少量液壓油滲出，以及油缸日常保養(yǎng)的機(jī)械潤滑油等，這些油脂類在螺絲以及銅塊上累積，加上設(shè)備運(yùn)行的振動，普通的防松螺絲無法達(dá)到固定要求。因此采用在定位塊兩螺母之間加焊防松動桿的辦法，在調(diào)整好定位銅塊與滑動梁的間隙之后，上緊螺母，并在兩螺母之間焊1 條或2 條鋼片，徹底解決螺絲松動的問題。此方案的實(shí)施前提是在滑動梁底部的定位處、油污較多的位置，并且是在調(diào)整好4個方向的間隙之后，一次加焊固定桿可長時間使用。

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快鍛機(jī)故障原因總結(jié)       

3.1 故障情況總結(jié)

   12.5 MN 快速鍛造液壓機(jī)的特點(diǎn)為鍛造頻率高，鍛造角度多樣，適用于中小型科研試驗(yàn)平臺，由于其鍛造動作快，便要求其液壓系統(tǒng)有著良好的靈敏度和暢通性。及時檢查設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)后各個液壓管路是否漏油，各液控閥及指示燈是否完好，通過觀察及手動檢查滑動梁各方向定位塊螺絲是否松動并及時上緊，通過使用塞尺檢查定位滑塊縫隙是否符合標(biāo)準(zhǔn)，在日常例行檢查過程中發(fā)現(xiàn)任何問題都應(yīng)當(dāng)及時處理，以免帶來更嚴(yán)重的后果。

   液壓油缸表面劃傷的因素主要有2 個。

（1）含有顆粒物雜質(zhì)的液壓油進(jìn)入液壓油缸。這些顆粒物雜質(zhì)卡在了活塞桿與導(dǎo)向環(huán)之間（或卡在了活塞與缸筒內(nèi)壁之間），當(dāng)油缸活塞相對運(yùn)動時就會發(fā)生劃傷活塞桿、缸筒內(nèi)壁的現(xiàn)象，顆粒物越多、越大，劃傷的痕跡就越深越明顯。

（2）油缸自身的問題。由于設(shè)計(jì)或裝配等原因造成活塞桿、活塞、缸筒、導(dǎo)向環(huán)等部件之間的同軸度誤差過大，或缸筒、活塞桿直線度誤差過大，使得油缸的活塞桿與導(dǎo)向環(huán)之間產(chǎn)生機(jī)械干涉，這種機(jī)械干涉一定會損傷活塞桿或油缸內(nèi)壁。

3.2 同類故障原因

    液壓缸劃傷問題，俗稱“拉缸”現(xiàn)象，傳統(tǒng)方法通常為拆卸后運(yùn)往生產(chǎn)廠家進(jìn)行補(bǔ)焊加工或報(bào)廢更換。使用單位由于沒有備件更換，重新生產(chǎn)配件或返廠維修時間無法控制，長時間故障造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，同時還要支付高額的運(yùn)輸和修復(fù)費(fèi)用。

    液壓缸是工程機(jī)械最主要的部件，堪比為人的關(guān)節(jié)部分，同樣也是最易出現(xiàn)問題的部件，尤其是活塞桿表面劃傷更為普遍，其發(fā)生的主要原因如下：

（1）裝配過程中零件毛刺處理不干凈混入異物造成的缸壁劃傷。

（2）劃傷處脫落的碎屑會嵌入密封件，運(yùn)行時夾雜在密封件工作部位，造成新劃傷。

（3）活塞滑動表面壓過大造成的燒結(jié)現(xiàn)象，各類因素導(dǎo)致活塞桿傾斜，出現(xiàn)偏載現(xiàn)象，或者由于橫向載荷等作用使活塞桿滑動面表面壓上升，將引起燒結(jié)現(xiàn)象。

（4）密封墊（銅墊）的損壞，密封墊（銅墊）在使用中發(fā)生破損，碎片夾在活塞桿縫隙，造成劃傷。

（5）電鍍硬鉻層的磨損，多數(shù)是由于活塞的摩擦鐵粉的研磨作用造成的，中間夾有水分時磨損更快。同時金屬的接觸點(diǎn)電位差造成的腐蝕，發(fā)生在活塞接觸點(diǎn)的部位，腐蝕成點(diǎn)狀發(fā)生。

3.3 同類故障的預(yù)防

   液壓油缸使用中要承受很大的壓強(qiáng)，負(fù)載越重活塞桿表面壓強(qiáng)就會越大，因此，做好液壓油缸的保養(yǎng)工作是整個液壓系統(tǒng)維護(hù)最重要的環(huán)節(jié)。首先要做到防銹，液壓油缸的活塞部分在工作狀態(tài)中是要伸出油缸的，自然就會受到氧化物、酸性氣體的侵蝕，這就需要涂覆適量的油脂進(jìn)行保護(hù)。其次要開箱換油，因?yàn)殚L時間使用，難免會有異物進(jìn)入液壓油缸中，這樣在使用中就會發(fā)生摩擦增大現(xiàn)象。另外，液壓油也有一定的使用壽命，長時間不換油會損壞或者侵蝕液壓油缸內(nèi)部。同時，在設(shè)備負(fù)責(zé)人員日常使用的過程中應(yīng)當(dāng)注意保養(yǎng)與檢查工作，如設(shè)備使用前的巡檢、周期性的保養(yǎng)等工作，不可疏忽大意。

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結(jié)束語       

    快速鍛造液壓機(jī)有著鍛造頻率快，鍛造方向多，精準(zhǔn)度高等優(yōu)點(diǎn)，在自由鍛造領(lǐng)域有著廣泛的使用。為了完成流暢的動作，應(yīng)當(dāng)保證其液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時處理，避免故障的擴(kuò)大化。