Máy ép thủy lực là gì

Định nghĩa máy ép thủy lực

Máy ép thủy lực là một loại máy sử dụng chất lỏng (cụ thể là dầu thủy lực) làm môi trường làm việc để truyền năng lượng dựa trên nguyên lý PASCAL để tạo ra lực rất lớn lên bề mặt ép.

Nói chung, máy ép thủy lực bao gồm 3 phần: Khung máy, hệ thống động lực và hệ thống điều khiển thủy lực.

Giới thiệu tóm tắt về máy ép thủy lực

Máy ép thủy lực dùng để gia công các sản phẩm kim loại, nhựa, cao su, gỗ, bột. Nó thường được sử dụng trong các quy trình tạo hình ép, chẳng hạn như rèn ép , dập, đùn nguội, nắn, uốn, gấp mép, kéo tấm, luyện kim bột , v.v.

Máy ép thủy lực lớn nhất

• Máy ép thủy lực đúc khuôn 80.000 tấn cao 27 mét trên mặt đất và 15 mét dưới lòng đất, với tổng chiều cao 42 mét và tổng trọng lượng 22.000 tấn, khiến nó trở thành máy ép thủy lực mạnh nhất trên thế giới.
• Máy ép thủy lực rèn khuôn khổng lồ là một thiết bị chiến lược cấp kho báu quốc gia, biểu tượng cho sức mạnh của ngành công nghiệp nặng. Trên thế giới chỉ có một số nước làm được loại máy ép rèn thủy lực như vậy.
• Hiện nay, trên thế giới chỉ có Trung Quốc, Hoa Kỳ, Nga và Pháp có máy ép thủy lực hơn 40.000 tấn.
• Hoa Kỳ đã chế tạo hai trong số những máy ép rèn 45.000 tấn lớn nhất thế giới vào khoảng năm 1955, chúng vẫn được sử dụng cho đến ngày nay.
• Năm 2001, một máy ép rèn khác nặng 40.000 tấn được chế tạo tại nhà máy thép Shultz ở California.
• Liên Xô đã chế tạo 2 máy ép rèn khổng lồ nặng 75.000 tấn vào khoảng năm 1961.
• Pháp đã mua một máy dập khuôn 65.000 tấn từ Liên Xô vào năm 1976 và phát triển một máy dập khuôn 40.000 tấn vào năm 2005 với sự hợp tác của Đức.
• Máy ép rèn trọng lượng 30.000 tấn đầu tiên của Trung Quốc bị đình trệ trong gần 40 năm sau khi nó được xây dựng vào năm 1973.
• Cho đến hai năm gần đây, một số máy ép khổng lồ đã được phát triển một cách bùng nổ.
• Chỉ riêng trong năm 2012 đã có 30.000 tấn, 40.000 tấn và 80.000 tấn máy ép rèn khuôn được chế tạo. Máy ép thủy lực 80.000 tấn đã phá kỷ lục thế giới do Liên Xô cũ nắm giữ trong 51 năm.
• Máy dập khuôn được sử dụng chủ yếu để sản xuất đồ rèn hợp kim nhôm / titan có độ bền cao trong hàng không vũ trụ, điện hạt nhân, hóa dầu và các lĩnh vực khác.

Có thể nói, trên thế giới, quốc gia nào có máy ép khuôn khổng lồ thì nước đó có ngành hàng không hùng mạnh.

Lịch sử báo chí thủy lực

• Năm 1795, người Anh j. brammer đã sử dụng nguyên lý của PASCAL để tạo ra một máy ép thủy lực dùng để đóng gói và ép dầu thực vật.
• Đến giữa thế kỷ 19, nước Anh bắt đầu sử dụng máy ép thủy lực để rèn. Máy ép thủy lực dần thay thế búa hơi siêu lớn.
• Vào cuối thế kỷ 19, Hoa Kỳ đã chế tạo máy ép thủy lực rèn tự do 126,00T.

Kể từ đó, thế giới đã sản xuất hơn 20 bộ máy thủy lực rèn tự do 10.000T, trong đó có hai bộ sản xuất tại Trung Quốc (xem Hình 4).

Với sự phát triển và cải tiến của bơm cao áp điện, máy ép thủy lực rèn đang phát triển theo hướng có trọng tải nhỏ.

Sau những năm 1950, máy ép thủy lực rèn nhanh nhỏ xuất hiện, có thể làm những công việc tương đương với công việc được thực hiện bởi búa rèn 3-5Ton.

Vào những năm 1940, Đức đã sản xuất một máy ép rèn lớn 18.000T. Từ đó đến nay, thế giới đã sản xuất được 18 bộ máy thủy lực rèn 18.000T, trong đó một bộ sản xuất tại Trung Quốc là 30.000T.

Các loại máy ép thủy lực

Theo hình thức cấu tạo thân máy, máy ép thủy lực chủ yếu được chia thành:

• Máy ép thủy lực bốn cột
• Máy ép thủy lực một cột (loại C)
• Máy ép thủy lực ngang
• Máy ép thủy lực khung đứng
• Máy ép thủy lực đa năng

Nếu phân loại theo trọng tải , máy ép thủy lực có thể được chia thành:

• Máy ép thủy lực 63T
• Máy ép thủy lực 100T
• Máy ép thủy lực 150T
• Máy ép thủy lực 200T
• Máy ép thủy lực 250T
• Máy ép thủy lực 300T
• Máy ép thủy lực 315T
• Máy ép thủy lực 500T
• Máy ép thủy lực 630T
• Máy ép thủy lực 800T

Theo các ứng dụng, nó chủ yếu được chia thành loại tạo hình , uốn, kéo dài, đột dập, bột (kim loại, phi kim loại) tạo hình, ép, đùn, v.v.

Máy ép thủy lực rèn nóng

Là một trong những thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp rèn, máy rèn thủy lực lớn có thể hoàn thành tất cả các loại kỹ thuật rèn tự do.

Hiện tại có các dòng máy ép thủy lực rèn với quy cách 800T, 1600T, 2000T, 2500T, 3150T, 4000T và 5000T.

Máy ép thủy lực 4 cột

Máy ép thủy lực 4 trụ phù hợp để ép vật liệu nhựa, như các sản phẩm dạng bột, tạo hình sản phẩm nhựa, tạo hình kim loại ép đùn nguội (nóng), kéo tấm, ép ngang, uốn, xuyên và các quá trình chỉnh sửa.

Máy ép thủy lực 4 cột có thể được chia thành: máy ép thủy lực bốn cột 2 dầm, máy ép thủy lực 4 cột 3 dầm và máy ép thủy lực bốn cột bốn dầm.

Máy ép thủy lực khung chữ C

Phạm vi làm việc mở rộng, có thể kéo dài hành trình xi lanh thủy lực (tùy chọn) bằng cách sử dụng không gian 3 mặt với khả năng thu lại tối đa 260mm-800mm. Có thể đặt trước áp suất làm việc.

Máy ép thủy lực ngang

Các bộ phận của máy có thể được lắp ráp, tháo rời, làm thẳng, nén, kéo căng, uốn cong, đột lỗ, v.v. để tạo ra một máy đa năng.

Bàn làm việc của loại máy này có thể di chuyển lên xuống, kích thước mở rộng chiều cao đóng mở của máy giúp thuận tiện hơn khi sử dụng.

Máy ép thủy lực 2 trụ

Dòng sản phẩm này thích hợp để ép, uốn và tạo hình cho các loại chi tiết, dập thụt, gấp mép, đột dập và kéo giãn nhẹ các chi tiết nhỏ. Và nó cũng thích hợp cho các sản phẩm bột kim loại hình thành.

Áp dụng điều khiển điện, với chuyển động công việc và chu kỳ bán tự động, có thể bảo vệ thời gian trì hoãn áp suất, và có hướng khối trượt tốt, dễ vận hành, dễ bảo trì, độ bền kinh tế.

Theo nhu cầu của người dùng có thể thêm dụng cụ nhiệt, xi lanh phun, hiển thị hành trình, chức năng đếm. Nó được chế tạo dựa trên định luật PASCAL và sử dụng truyền áp suất chất lỏng. Máy ép thủy lực 2 trụ không chỉ có nhiều loại mà còn được ứng dụng rất đa dạng. Tổng áp suất do thủy lực sinh ra lớn và thường được dùng để rèn và dập.

Máy ép rèn cũng được chia thành 2i loại: máy ép thủy lực rèn khuôn và máy ép thủy lực rèn tự do. Máy ép thủy lực rèn khuôn cần sử dụng khuôn, trong khi máy ép rèn tự do thì không.

Nguyên lý làm việc của máy ép thủy lực

• Diện tích của pít tông lớn và nhỏ lần lượt là S2 và S1, lực tác dụng lên pít tông lần lượt là F2 và F1.
• Theo nguyên lý PASCAL, áp suất của chất lỏng giới hạn ở mọi nơi đều bằng nhau, nghĩa là F2 / S2 = F1 / S1 = p; F2 = F1 (S2 / S1).

Hiệu quả của áp suất thủy lực cũng giống như lực tác dụng lên đòn bẩy. Lực lượng được tăng lên, hành trình sẽ giảm xuống. Do đó, quãng đường chuyển động của pít tông lớn gấp S1 / S2 lần của pít tông nhỏ.

Nguyên tắc cơ bản 

Bơm dầu chuyển dầu thủy lực đến các van điều khiển và được phân vào khoang trên hoặc khoang dưới của xi lanh thông qua van một chiều và van xả. Dưới tác dụng của dầu cao áp, phốt làm kín làm xi lanh chuyển động lên xuống.

Máy ép thủy lực là một thiết bị sử dụng chất lỏng để truyền áp suất. Định luật PASCAL được áp dụng để truyền áp suất trong bình chứa kín. Hệ thống dẫn động thủy lực của máy ép thủy lực bốn cột gồm cơ cấu trợ lực, cơ cấu điều khiển, cơ cấu chấp hành, cơ cấu phụ và môi chất công tác.

Thông thường, máy bơm dầu được sử dụng làm cơ cấu nguồn. Một hoặc nhiều máy bơm được lựa chọn để đáp ứng yêu cầu về tốc độ chạy của cơ cấu chấp hành.

• Bơm bánh cánh gạt cho áp suất thấp (áp suất dầu dưới 100 bar);
• Bơm cánh bánh răng cho áp suất trung bình (áp suất dầu nhỏ hơn 200 bar);
• Bơm pittông dùng cho áp suất cao (áp suất dầu nhỏ hơn 350 bar).
• Muốn tăng  áp lên 600  – 1000 bar cần phải sử dụng các bộ tăng áp.

Phương tiện làm việc

Chức năng của dầu thủy lực làm việc được sử dụng trong máy ép thủy lực không chỉ là truyền áp suất mà còn đảm bảo các bộ phận làm việc của máy ép thủy lực nhạy, đáng tin cậy, tuổi thọ cao và ít rò rỉ.

Các yêu cầu cơ bản của dầu thủy lực trên máy ép là:

① Có sẵn độ nhớtphù hợp và khả năng nén thấp để cải thiện hiệu quả truyền động.

② Chống rỉ sét;

③ Hiệu suất bôi trơn tốt;

④ Dễ dàng làm kín;

⑤ Hiệu suất ổn định, làm việc lâu dài mà không bị suy giảm chất lượng.

Ban đầu máy ép thủy lực lúc đầu sử dụng nước làm môi chất làm việc, sau đó sử dụng chất lỏng đã được nhũ tương hóa bằng cách cho một lượng nhỏ dầu đã được nhũ hóa vào nước để tăng khả năng bôi trơn và giảm ăn mòn.

Máy ép dầu với dầu khoáng như một phương tiện làm việc đã xuất hiện vào cuối thế kỷ 19. Dầu có độ nhớt tốt, chống ăn mòn và độ nhớt vừa phải, có lợi cho việc nâng cao hiệu suất của máy ép thủy lực.

Trong nửa sau của thế kỷ 20, một loại dung dịch nhũ hóa gốc nước mới đã được phát triển, được đặc trưng là “nước chứa dầu” chứ không phải là “dầu chứa nước”.

Triển vọng của “dầu bao gồm nước” là dầu, tính bôi trơn và khả năng chống ăn mòn của nó gần với dầu. Bên cạnh đó, nó chứa ít dầu và không dễ cháy. Tuy nhiên, nhũ tương gốc nước đắt hơn nên hạn chế khả năng lây lan của nó.

Cấu trúc máy ép thủy lực

Hệ thống truyền động

Hệ thống dẫn động của máy ép thủy lực chủ yếu bao gồm hai loại: dẫn động trực tiếp bơm và dẫn động bơm tích lũy.

Bơm truyền động trực tiếp

Bơm của hệ thống truyền động này cung cấp chất lỏng làm việc áp suất cao cho xi lanh thủy lực. Van phân phối được sử dụng để thay đổi hướng của chất lỏng cung cấp. Van xả tràn dùng để điều chỉnh áp suất giới hạn của hệ thống đồng thời đóng vai trò chống tràn an toàn.

Hệ thống truyền động này có ít quy trình hơn, kết cấu đơn giản, áp suất có thể tự động tăng giảm theo yêu cầu lực làm việc, giảm tiêu thụ điện năng. Tuy nhiên, công suất của máy bơm và động cơ truyền động phải được xác định bởi lực làm việc lớn nhất và tốc độ làm việc lớn nhất của máy ép thủy lực.

Loại hệ thống truyền động này chủ yếu được sử dụng cho máy ép thủy lực cỡ vừa và nhỏ, và cũng có thể được sử dụng cho máy ép thủy lực rèn tự do lớn (chẳng hạn như 12000T) được dẫn động trực tiếp bởi máy bơm.

Bộ truyền động tích lũy bơm (bộ tích áp)

Có một hoặc một bộ tích lũy trong hệ thống truyền động này. Khi chất lỏng làm việc áp suất cao được cung cấp bởi máy bơm có phần dư, nó sẽ được tích trữ bằng bộ tích lũy. Khi nguồn cung cấp không đủ để đáp ứng nhu cầu, nó được cung cấp bởi bộ tích điện.

Công suất của máy bơm và động cơ có thể được lựa chọn theo lượng chất lỏng làm việc áp suất cao trung bình nếu sử dụng hệ thống này. Tuy nhiên, năng lượng tiêu hao lớn, hệ thống có nhiều quá trình, kết cấu phức tạp do áp suất chất lỏng làm việc không đổi.

Loại hệ thống truyền động này được sử dụng cho máy ép thủy lực lớn, hoặc một bộ hệ thống truyền động để dẫn động một số máy ép thủy lực.

Kết cấu

• Theo phương của lực, có các máy ép thủy lực dọc và ngang.
• Hầu hết các máy ép thủy lực là thẳng đứng, trong khi máy ép thủy lực được sử dụng để ép đùn là nằm ngang.
• Máy ép thủy lực khung chữ c mở được ba mặt, dễ vận hành, nhưng kém cứng cáp.
• Máy ép thủy lực khung hàn dùng để dập có cấu tạo cứng, mở ra trước sau nhưng đóng sang trái và phải.
• Trong máy ép thủy lực rèn tự do bốn cột truyền thẳng đứng, xi lanh dầu cố định trên dầm trên, pít tông được gắn chặt vào dầm di động. Dầm chuyển động được dẫn hướng bởi cột thẳng đứng và chuyển động lên xuống dưới áp lực của chất lỏng làm việc.
• Có bàn làm việc trên dầm di chuyển qua lại. Đe trên và đe dưới tương ứng được lắp đặt dưới dầm di động và trên bàn làm việc.
• Lực làm việc do khung bao gồm dầm và cột trên và dưới chịu.
• Máy ép thủy lực rèn tự do cỡ lớn và vừa được dẫn động bởi bộ tích lũy bơm thường sử dụng ba xi lanh làm việc để có được lực làm việc ba cấp.
• Bên ngoài xi lanh công tác còn có xi lanh cân bằng và xi lanh hồi lực tác dụng lực hướng lên.

Ưu điểm của máy ép thủy lực

So với quy trình dập truyền thống , quy trình ép khuôn thủy lực có những lợi thế kinh tế và kỹ thuật rõ ràng là giảm trọng lượng, giảm số lượng bộ phận và số lượng khuôn, cải thiện độ cứng và sức mạnh, giảm chi phí sản xuất, v.v. Ngày càng có nhiều ứng dụng được thực hiện trong lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp ô tô.

Trong các lĩnh vực công nghiệp ô tô, hàng không, vũ trụ, mục tiêu dài hạn là giảm chất lượng kết cấu và tiết kiệm năng lượng trong hoạt động. Đó cũng là một trong những xu hướng của sự phát triển của công nghệ sản xuất tiên tiến.

Hydroforming là một công nghệ sản xuất tiên tiến để tạo ra cấu trúc nhẹ.

So với công nghệ dập và hàn, công nghệ tạo hình bằng thủy lực có những ưu điểm chính sau:

1. Giảm trọng lượng và tiết kiệm vật liệu

Đối với các bộ phận điển hình như giá đỡ động cơ ô tô và giá đỡ bộ tản nhiệt, các bộ phận tạo hình thủy lực nhẹ hơn các bộ phận dập từ 20% ~ 40%. Đối với các bộ phận trục bước rỗng, trọng lượng có thể giảm 40% ~ 50%.

2. Giảm số lượng bộ phận và khuôn và giảm giá thành của khuôn

Các bộ phận tạo hình thủy lực thường chỉ cần một bộ khuôn, trong khi hầu hết các bộ phận dập cần nhiều bộ khuôn hơn. Các bộ phận giá đỡ động cơ thủy lực giảm từ 6 xuống 1, bộ phận khung tản nhiệt giảm từ 17 xuống 10.

3. Giảm hàn của quá trình gia công và lắp ráp tiếp theo

Lấy ví dụ hỗ trợ tản nhiệt, diện tích tản nhiệt tăng 43%, điểm hàn giảm từ 174 xuống 20, quy trình giảm từ 13 xuống 6, và năng suất tăng 66%.

4. Cải thiện sức mạnh và độ cứng, đặc biệt là sức bền mệt mỏi

Ví dụ, độ cứng của khung tản nhiệt dạng thủy có thể tăng 39% theo hướng dọc và 50% theo hướng ngang.

5. Chi phí sản xuất thấp hơn

Theo phân tích thống kê của các bộ phận tạo hình thủy lực được sử dụng, chi phí sản xuất trung bình của các bộ phận tạo hình thủy lực thấp hơn 15% ~ 20% so với các bộ phận dập và chi phí khuôn thấp hơn 20% ~ 30%.

Ứng dụng của máy ép thủy lực

Máy ép thủy lực có thể được sử dụng cho quá trình tạo hình, tiện, uốn và dập các bộ phận tấm kim loại . Nó cũng có thể được sử dụng trong công nghệ ép thông thường bằng cách bổ sung thêm các thiết bị đệm trống , máy ép phôi , bàn di chuyển tùy theo nhu cầu của người sử dụng.

Ngoài việc rèn và tạo hình, máy ép thủy lực ba chùm bốn cột cũng có thể được sử dụng để sửa, ép nắp, đóng gói, đóng bánh và ép tấm. Các vật liệu thích hợp cho quá trình tạo hình thủy lực bao gồm thép cacbon, thép không gỉ, hợp kim nhôm, hợp kim đồng và hợp kim niken. Về nguyên tắc, tất cả các vật liệu thích hợp cho quá trình tạo hình nguội đều thích hợp cho quá trình tạo hình thủy lực.

Nó được sử dụng rộng rãi trong: nhà máy sản xuất phụ tùng ô tô, nhà máy điện tử, nhà máy sản xuất thiết bị điện, nhà máy xử lý nhiệt, nhà máy sản xuất phụ tùng ô tô, nhà máy sản xuất bánh răng, nhà máy sản xuất phụ tùng điều hòa không khí

Bên cạnh đó, công nghệ tạo hình thủy lực đã được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp ô tô, hàng không, vũ trụ và đường ống. Nó chủ yếu áp dụng cho:

• Các bộ phận kết cấu rỗng có mặt cắt hình tròn, hình chữ nhật hoặc hình dạng đặc biệt thay đổi dọc theo trục của các bộ phận, chẳng hạn như bộ phận ống hình dạng đặc biệt của hệ thống xả của ô tô;
• Khung rỗng không tròn, chẳng hạn như khung động cơ, khung bảng đồng hồ và khung thân (chiếm 11% ~ 15% chất lượng xe);
• Các bộ phận trục rỗng và phụ kiện đường ống phức tạp, v.v.

B2bmart.vn vừa tổng hợp những kiến thức cơ bản và rất quan trọng về máy ép thuỷ lực, phân loại và nguyên lý hoạt động của máy ép thuỷ lực cho mọi người. Hy vọng, qua bài viết này bạn sẽ hiểu được loại máy này và lựa chọn được dòng máy phù hợp với nhu cầu của bản thân.