弹簧钢丝热处理生产线.ppt

弹簧钢丝热处理生产线 弹簧是机械行业和日常生活中最常用的零件。弹簧 在弹性范围内使用，卸载后应回复到原来位置，塑性变 形越小越好，因此钢丝应具有高的弹性极限、屈服强度 和抗拉强度。屈强比越高，弹性极限就越接近抗拉强度， 因而越能提高强度利用率，制成的弹簧弹力越强。弹簧 钢丝按生产工艺可分为冷拉弹簧钢丝和油回火弹簧钢丝 两种，以晶闸管中频感应加热和IGBT超音频感应加热电 源为核心，采用淬火回火温度闭环，钢丝的张力闭环方 式，通过PLc集中控制，完成系统的工艺控制，从而达 到系统的高效率、产品的高质量、性能的高一致性。我 们新近开发投产了速率为30～45 m／min的油回火弹簧 钢丝生产线。 弹簧钢丝的生产过程是将钢丝冷拉到所需尺寸后，通过加热到淬火温度，获得奥氏体组织，然后淬火为马氏体，再回火获得屈氏体组织。油回火钢丝具有极好的弹性和非常高的力学性能，并且其疲劳强度及较高工作温度下的抗应力、松驰性能也要比冷拉钢丝好得多。在重要用途弹簧钢丝领域?，合金钢介入油回火生产也占有很大比例，弹簧制造厂可以直接用油回火钢丝制造弹簧省去淬火一回火工序，有较高的经济效益和社会效益。本生产线系统由控制部分、机械传动部分和感应加热部分组成。加热生产线工作原理流程示意图见图l。 全自动弹簧钢丝热处理生产线设备，整套设备由：中频电源、电容柜、感应器、全自动送料架、卸料架和控制柜组成。中频电源采用分体式结构设计，电源柜为GGD标准柜。电容柜和感应器结构设计紧凑，提高了加热效率。合理控制感应器与淬火圈距离，缩短了红热棒料暴露在空气中的时间，减少了棒料的氧化皮，降低了能耗。根据用户设定的工艺参数，自动控制传动机构的速度。感应器中没有工件时，自动控制系统自动降低中频电源的输出功率；工件进入感应器，自动控制系统自动提升中频电源的输出功率。 1．1加热电源 本生产线采用了晶闸管(SCR)中频电源和固态模 。 块化(IGBT)超音频感应加热电源的组合来实现效率的 最大化。对于感应加热电源乜】，由于圆棒料加热电源所 需频率与棒料直径、电阻率及导磁率有关，同样直径 的棒料，在居里点(疋=723。℃)前后导磁率将发生剧 变，因此在居里点前与居里点后，加热电源要采用不同 的频率。此生产线共有4台加热电源组成，淬火加热采 用KGPS一250 kw／4～6 kHz晶闸管中频电源(居里点前 升温)和IPS一160kW／30kHz IGBT超音频电源(居里点 后升温)，回火加热采用KGPS一100 kW／4～6 kHz两台 晶闸管中频感应加热电源。电源主回路结构为晶闸管三相工频六脉全控整流，节能高效平波电抗器，scR或IGBT并联逆变，将三相工频转化成单相中频、超音频输出。 电源的控制系统由整流触发、调节控制、逆变控制及保护等组成。整流触发采用数字电路提供整流桥晶闸管的6路触发脉冲。调节控制完成电源的调功、限流、限压、电流负反馈，并设有过电流、过电压、低水压、缺相、过温等保护。逆变控制采用定时锁相功能及为scR、IGBT模块提供可靠的触发驱动脉冲，保证设备具有极强的抗干扰能力及稳定性。电源采用电压，电流双闭环控制，具有恒电压运行功能。电源具有内控、外控功能，内控时手动启停及调功，外控时可由PLC进行操作。 1．2控制部分和机械传动部分 整条生产线采用连线方式工作，由PLC中央控制台进行集中统一协调控制。由于弹簧钢丝生产线为连续不问断运行，故电机与电源的自动控制显得尤为重要，并且将直接影响到产品的质量。电机传动部分采用ABB变频调速电源来控制传送线的运行速度。利用集控台，通过PLC及人机界面等控制系统，使生产线启动时，能自动完成传动机构及各电源的启动，并自动实现速度与功率上升的合理匹配，自动调节加热电源的功率。温度闭环调节可保证淬火、回火的温度稳定，确保生产线按最佳工艺参数运行，保证产品质量不受人工及环境因素的影响。同时系统具有20套工艺参数的设定、存储、调节，修改、统计等功能。人机界面中文图形文本(触摸屏)可设定及实时显示电源功率、频率，钢丝速度、长度、直径、质量及有关信息。 放线机构采用立式放线加气动翻转10～45。角放线， 2只放线机分时交替工作，保证连续放线不停车。矫直机 由压送机构(配4 kW减速机l台)，前牵引机(配7．5 kW 减速机1台，压送轮直径就20衄4对，液压压紧装置)， 矫直机构(配有水平矫直7辊，垂直矫直7辊，1．1 kw 减速机2台，自动压紧)3部分组成。其中压送及牵引通 过变频器进行控制，牵引机配11 kw减速机，压送轮采用 液压压紧装置。带随动的液压剪切机(配30 kw电机油泵)， 保证剪切力及剪切速度，并能手动／自动剪切及分料。淬火 冷却为带喷头油箱，外型尺寸为3．5m×0．5 m×1．3 m。回火 冷却为带喷头水箱，外型尺寸为2．5 m×0