高速錘

高速錘是20世紀50年代末期才發展起來的一種新型鍛壓設備。它的動作原理是以高壓氣體作介質，藉助手一種觸發機構，使高壓氣體突然膨脹，以推動錘頭系統和框架系統作高速相對運動而產生懸空打擊。

高速錘的打擊速度比其他鍛壓設備高。例如，曲柄壓力機的滑塊運動速度為0.3~1.5m/s，蒸汽一空氣兩用模鍛錘的打擊速度為5~9m/s，而高速錘的打擊速度可高達12~25m/s。由於高速錘是懸空高速打擊，因此，與同能量的蒸汽一空氣兩用模鍛錘相比，它的質量要輕得多，體積要小得多。

由於高速錘是懸空打擊，且有減震裝置，因此，打擊力基本上不傳到基礎上去，對地面幾乎是沒有振動，這樣高速錘就不需要像模鍛錘那樣龐大的基礎，對廠房的要求也低，節省投資。由於高速錘打擊速度高，金屬在模腔中的流動速度很快，充填性能好，對形狀複雜、薄壁、高肋的零件和高強度鋼、耐熱鋼以及鉬、鎢、鉭等高熔點難變形的金屬，它都能進行加工。在高速錘上所制的鍛件，加工精度高（可達0.02mm），表面粗糙度低（達0.001μm以下），同時提高了力學性能和使用性能。

快放油結構的高速錘，種類很多，其特點是打擊速度稍低（12~18m/s），能量、行程、速度等可以方便地調節，回程快，循環週期短。在這種錘上不但能進行精密鍛造，而且還能部分代替模鍛錘進行一般模鍛。我國以高壓氮氣為主要動力形式，同時也有汽油爆發、火藥爆炸等形式。 ^[1] 

高速錘按照其工作原理可分為以下幾類。

1、液氣式

（1）單向驅動

a、快放油式：分強迫式及壓差式兩類。

b、氣壓懸掛式：分端面及徑向兩類。

c、機械託鎖式：分行程可變及行程固定兩類。

（2）對擊式

a、雙向驅動。

b、液壓聯動。

2、內燃式

3、純氣式

高速錘是一種打擊速度為12~25m/s的懸空對擊式模鍛錘。其組成包括錘頭系統、框架系統和機座系統三個

部分。

（1）錘頭系統

包括錘杆、錘頭、上模等。此係統在打擊過程中向下運動。

（2）框架系統

包括框架和安裝在框架上的零部件（如回程缸、工作缸、頂出缸、保險鎖、下模和模座等）。此係統在打擊過程中向上運動。

（3）機座系統

包括機座及安裝在機座上的零部件（如外導軌、減震器缸體等）。此係統在打擊過程中靜止不動。

高速錘鍛造是在高速錘上完成的鍛造工藝方法。高速錘是利用高壓氣體（通常是14MPa的空氣或氮氣），在極短的時間內突然膨脹來推動錘頭高速鍛打工件的一種新型鍛壓設備。利用高速錘可以擠壓鋁合金、鈦合金、不鏽鋼、合金結構鋼等材料葉片，精鍛各種迴轉體零件（如環形件、齒輪、葉輪等），並適用於一些高強度、低塑性、難變形金屬的鍛造。

高速錘的結構如圖1所示，高壓氣體及錘頭自重，使錘頭向下運動。高速錘在打擊之前，回程缸先把錘頭頂起，然後錘杆下部的高壓缸內充入高壓氣體，將錘頭懸住。打擊時先引入高壓油啓動打擊閥，向高壓缸上部引入高壓氣體，錘頭開始向下運動，隨後，高壓氣體在高壓缸上部急劇膨脹，推動錘頭高速向下運動，同時高壓缸帶動牀身系統向上運動，完成打擊動作。錘擊之後，回程缸將錘頭頂起，頂出機構頂出鍛件。 ^[2] 

由於高速錘鍛造時變形速度快，所以填充性能好，慣性力大，熱效應低，摩擦係數小。高速錘打擊坯料使金屬在極短的時間（0.001~0.002s） 內完全變形，而且在鍛件上要產生徑向及軸向的慣性力，這樣可近似認為金屬無熱量散失或熱量散失很小，熱效應低，在變形過程中有較高的塑性及較低的抗力。另外，慣性力的存在使得在徑向的慣性流動有利於塑性變形，單位變形力有所降低，這種高速鐓粗時的金屬流動特點，為鍛造徑向成形的大面積薄腹板類齒輪、葉輪創造了有利的條件。但在高速擠壓時，它往往使擠壓件受破壞。所以在設計正擠壓件時，應預先計算金屬在擠壓時的流動速度，使它小於許可臨界速度，避免產生慣性斷裂。

另外，高速錘打擊速度越快，金屬與模具之間的相對滑移速度也就越快，而相應的摩擦係數越小，這樣金屬變形較均勻，附加應力小，對低塑性材料鍛造較為有利。 ^[2]