Bagaimana Cara Kerja Mesin Cetak Hidraulik? Panduan Rinci

Mesin press hidrolik adalah mesin yang menggunakan cairan sebagai media untuk mentransfer energi untuk mencapai berbagai proses penempaan.

Mesin cetak hidrolik dibuat menurut prinsip Pascal, dan prinsip kerjanya ditunjukkan pada Gambar 1-1-1. Dua rongga tertutup yang diisi dengan fluida kerja dan memiliki piston dihubungkan dengan pipa. Ketika sebuah gaya P ₁ diterapkan pada piston kecil 1, tekanan cairan adalah p = P ₁ /A ₁ , di mana A ₁ adalah luas penampang piston 1.

Piston 1-Kecil
Piston 2-Besar
3-Benda Kerja

Menurut prinsip Pascal: Dalam wadah tertutup, tekanan cairan benar-benar sama ke segala arah, dan tekanan p akan ditransmisikan ke setiap titik di dalam rongga, sehingga menghasilkan gaya ke atas P ₂ pada piston besar 2, menyebabkan benda kerja 3 berubah bentuk.

P₂=P₁ A₂/A₁

Dimana A ₂ mengacu pada luas penampang piston 2.

A pers hidrolik umumnya terdiri dari dua bagian: bodi (rangka utama) dan sistem hidraulik.

Struktur yang paling umum dari bodi press hidrolik ditunjukkan pada Gambar 1-1-2. Terdiri dari palang atas 1, palang bawah 3, empat kolom 2, dan 16 mur internal dan eksternal yang membentuk bingkai tertutup, yang menanggung semua beban kerja. Silinder kerja 9 dipasang pada palang atas 1, dan berisi piston kerja 8, yang terhubung ke palang bergerak 7. Palang yang bergerak dipandu oleh empat kolom dan membalas antara palang atas dan bawah. Permukaan bawah palang yang bergerak biasanya dipasang dengan cetakan atas (landasan atas), sedangkan cetakan bawah (landasan bawah) dipasang di atas meja kerja palang bawah 3.

Ketika fluida bertekanan tinggi memasuki silinder kerja dan bekerja pada pendorong kerja, gaya besar dihasilkan, mendorong pendorong, palang yang bergerak, dan cetakan atas ke bawah, menyebabkan deformasi plastis benda kerja 5 antara cetakan atas dan bawah. Silinder balik 4 dipasang pada palang bawah, dan selama pengembalian, silinder yang bekerja melewati fluida bertekanan rendah, fluida bertekanan tinggi memasuki silinder balik, mendorong pendorong balik 6 dan palang yang bergerak ke atas, kembali ke posisi semula, menyelesaikan siklus kerja.

1-Balok melintang atas
2-Kolom
3-Balok melintang yang lebih rendah
Silinder 4-kembali
5-Benda Kerja
Plunger 6-kembali
7-Balok melintang yang bergerak
8-Pendorong yang berfungsi
9-Silinder yang berfungsi

Banyak pengepres hidraulik berukuran kecil dan menengah menggunakan silinder kerja tipe piston, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1-13. Ketika ruang atas dan bawah silinder piston secara bergantian memasukkan fluida bertekanan tinggi, langkah kerja dan langkah balik dapat dicapai secara berurutan tanpa memerlukan silinder balik yang terpisah.

1-Tangki minyak
2-Katup luapan
Katup 3 arah
4-Katup throttle
5-Silinder hidrolik
6-Katup periksa
7-Pompa
8-Motor
9-Tangki bahan bakar

Siklus kerja mesin press hidrolik pada umumnya mencakup penghentian, langkah pengisian, langkah kerja, dan langkah balik. Berbagai langkah yang disebutkan di atas, dicapai oleh aksi berbagai katup fungsional dalam sistem kontrol hidraulik.

Sistem hidraulik mesin press hidraulik mencakup berbagai pompa tekanan tinggi dan rendah, bejana bertekanan tinggi dan rendah (tangki bahan bakar, tangki pengisian, akumulator, dll.), katup, dan pipa penghubung yang sesuai. Metode transmisinya dapat dibagi ke dalam penggerak pompa langsung dan penggerak pompa-akumulator.

1. Penggerak pompa langsung

Penggerak pompa langsung melibatkan pompa yang secara langsung memasok cairan bertekanan tinggi ke silinder kerja press hidrolik dan perangkat tambahan lainnya. Sistem hidraulik yang paling sederhana ditunjukkan pada Gambar 1-1-3, yang dicapai melalui katup geser empat arah tiga posisi, yaitu katup arah 3, untuk merealisasikan berbagai pukulan.

(1) Mengisi goresan

Katup arah 3 berada dalam posisi lurus, ruang bawah silinder hidrolik tipe piston 5 terhubung ke tangki oli bertekanan rendah, palang yang bergerak turun dari posisi berhenti atas dengan beratnya sendiri, fluida di ruang bawah dibuang kembali ke tangki oli, dan fluida kerja yang dipasok oleh pompa memasuki ruang atas silinder piston melalui katup arah 3. Karena resistansi palang yang bergerak sangat kecil pada saat ini, pompa bekerja di bawah tekanan rendah, terutama untuk mengangkut fluida kerja ke ruang atas silinder piston untuk mengkompensasi volume yang dikosongkan oleh katup arah 3. Karena resistansi palang yang bergerak sangat kecil saat ini, pompa bekerja di bawah tekanan rendah, terutama untuk mengangkut fluida kerja ke ruang atas silinder piston untuk mengimbangi volume yang dikosongkan oleh gerakan ke bawah palang yang bergerak, hingga cetakan atas (landasan atas) menyentuh benda kerja, menyelesaikan langkah pengisian.

(2) Langkah kerja

Katup arah 3 tetap berada pada posisi lurus. Ketika landasan atas menyentuh benda kerja, resistensi meningkat, kecepatan ke bawah dari balok yang bergerak melambat, dan tekanan outlet pompa (biasanya disebut sebagai tekanan dalam teknik, disebut sebagai tekanan di bawah ini kecuali jika ditentukan lain) meningkat. Fluida bertekanan tinggi memasuki ruang atas silinder piston dan bekerja pada piston, memberikan tekanan pada benda kerja melalui palang yang bergerak, sementara fluida di ruang bawah silinder piston terus dibuang kembali ke tangki oli.

(3) Pukulan Balik

Katup arah 3 dialihkan ke posisi komunikasi silang, cairan bertekanan tinggi memasuki ruang bawah silinder piston, mendorong palang yang bergerak ke atas, dan cairan di ruang atas silinder piston dibuang kembali ke tangki.

(4) Berhenti

Katup arah 3 berada di posisi tengah, cairan di ruang atas dan bawah silinder piston disegel di dalam silinder, cairan di ruang bawah menopang berat bagian yang bergerak, berhenti pada posisi apa pun yang diperlukan, menyelesaikan siklus kerja.

2. Transmisi Pompa dan Akumulator

Transmisi pompa dan akumulator menambahkan akumulator ke sistem hidraulik, yang fungsi utamanya adalah menyimpan cairan bertekanan tinggi untuk meratakan beban pompa. Umumnya menggunakan gas bertekanan tinggi untuk mempertahankan tekanan fluida kerja.

Ketika pengepres hidrolik tidak membutuhkan cairan bertekanan tinggi dalam jumlah besar, seperti saat kembali atau berhenti, cairan bertekanan tinggi yang disuplai oleh pompa dapat disimpan sebagian atau seluruhnya di dalam akumulator, dan ketika pengepres hidrolik membutuhkan cairan bertekanan tinggi dalam jumlah besar, cairan tersebut disuplai oleh pompa dan akumulator.

Diagram skematik sistem kontrol hidraulik untuk pompa dan transmisi akumulator ditunjukkan pada Gambar 1-1-4, yang dicapai melalui distributor empat katup tipe rocker untuk berbagai langkah:

Katup 1, 3 Saluran Masuk
2, 4-Katup Pembuangan

(1) Langkah Pengisian Daya

Pada awal siklus kerja, katup pembuangan silinder balik 2 terbuka, palang yang bergerak turun karena beratnya sendiri dari posisi berhenti atas, dan fluida dalam silinder balik dialirkan kembali ke tangki tekanan rendah atau tangki pengisian.

Tekanan fluida di dalam silinder yang bekerja menurun, dan karena udara terkompresi pada (4～6)×10 ⁵ Pa di bagian atas tangki pengisian, katup pengisian didorong terbuka oleh perbedaan tekanan antara silinder kerja dan tangki pengisian. Di bawah aksi udara atau gravitasi bertekanan rendah, sejumlah besar cairan mengalir ke dalam silinder yang bekerja, menyadari langkah pengisian dari palang yang bergerak ke bawah hingga landasan atas (cetakan atas) menyentuh benda kerja, gerakan balok yang bergerak berhenti, dan perbedaan tekanan antara silinder yang bekerja dan tangki pengisian menghilang, katup pengisian secara otomatis menutup di bawah aksi pegas.

Untuk memastikan langkah pengisian yang mulus, menjelang akhir langkah pengisian, ketinggian bukaan katup pembuangan silinder balik harus dikurangi untuk memperlambat palang yang bergerak dan meminimalkan benturan dan getaran.

(2) Stroke Kerja

Setelah langkah pengisian berakhir, katup pengisian harus benar-benar tertutup, dan silinder balik tetap pada tekanan rendah. Ketika katup saluran masuk silinder kerja 3 terbuka, fluida bertekanan tinggi dari pompa tekanan tinggi atau akumulator memasuki silinder kerja melalui ruang katup pengisian dan bekerja pada pendorong, memberikan tekanan pada benda kerja melalui palang yang bergerak. Pada saat ini, katup pembuangan silinder balik 2 terus terbuka untuk drainase.

(3) Pukulan Balik

Setelah langkah kerja berakhir, katup saluran masuk silinder kerja 3 menutup terlebih dahulu, diikuti dengan pembukaan katup pembuangan silinder kerja 4, melepaskan tekanan fluida bertekanan tinggi di dalam silinder kerja dan pipa. Kemudian, katup pembuangan silinder balik 2 menutup, katup saluran masuk silinder balik 1 terbuka, memungkinkan fluida bertekanan tinggi melewati aktuator katup pengisian, secara paksa membuka katup pengisian. Palang yang bergerak bergerak ke atas di bawah aksi fluida bertekanan tinggi dalam silinder balik, memaksa sejumlah besar fluida dalam silinder kerja masuk ke dalam tangki pengisian.

(4) Berhenti (Ditangguhkan)

Ketika balok yang bergerak mencapai posisi berhenti, katup saluran masuk air 1 dari silinder balik menutup, pada saat ini katup drainase 2 dari silinder balik tetap tertutup, sedangkan katup drainase 4 dari silinder kerja terus terbuka, silinder kerja masih melewati tekanan rendah, dan balok yang bergerak didukung oleh cairan yang disegel di silinder balik, sehingga balok yang bergerak dapat berhenti di posisi mana pun dalam langkah.

Selama penggerak pompa langsung, tekanan cairan yang disuplai oleh pompa berubah seiring dengan resistensi deformasi benda kerja dan tidak konstan. Kecepatan gerak sinar yang bergerak bergantung pada pasokan cairan pompa dan tidak tergantung pada ketahanan deformasi benda kerja.

Selama penggerak pompa dan akumulator, tekanan cairan yang disuplai oleh pompa dan akumulator dipertahankan dalam kisaran fluktuasi tekanan akumulator, yaitu sekitar 10% hingga 15% dari tekanan maksimum. Kecepatan langkah kerja berkurang dengan meningkatnya ketahanan deformasi benda kerja.

Kadang-kadang, untuk memasok press hidrolik dengan fluida kerja bertekanan lebih tinggi, booster ditambahkan di antara silinder kerja dan katup yang sesuai. Struktur skematik booster ditunjukkan pada Gambar 1-1-5. Silinder 1 dan balok bawah dicor menjadi satu, membentuk rangka penahan beban dengan balok atas 6 sampai kolom 7.

1-Silinder
2, Plunger berongga 3
Silinder 4-kembali
Plunger 5-kembali
6-Balok atas
7-Kolom
Balok 8-Bergerak

Silinder 1 berisi pendorong berongga 2, yang merupakan silinder kerja untuk pendorong berongga 3. Ketika fluida bertekanan tinggi memasuki silinder 1, fluida tersebut mendorong plunger berongga 2 ke atas, memaksa fluida bertekanan keluar dari plunger berongga 3. Pengembalian dicapai oleh silinder balik 4, dan rasio dorongan adalah kuadrat dari rasio diameter pendorong besar dan kecil.

Mesin cetak hidrolik pada dasarnya menggunakan dua jenis media kerja: yang menggunakan emulsi pada umumnya disebut mesin cetak hidrolik, dan yang menggunakan oli disebut mesin cetak hidrolik oli, yang secara kolektif disebut sebagai mesin cetak hidrolik.

Emulsi dibuat dengan mencampurkan lemak teremulsi 2% dan air lunak 98%. Ini harus memiliki sifat anti-korosi dan anti-karat yang baik, dan efek pelumas tertentu. Emulsi tidak mahal, tidak mudah terbakar, dan tidak mudah mencemari lokasi, oleh karena itu emulsi ini banyak digunakan pada pengepres hidrolik dengan konsumsi fluida yang besar dan yang digunakan untuk pemrosesan termal.

Cairan yang paling banyak digunakan dalam pengepresan hidraulik oli adalah oli hidraulik, meskipun terkadang oli turbin atau jenis oli mesin lainnya juga digunakan. Oli lebih baik daripada emulsi dalam hal sifat anti-korosi, anti-karat, dan pelumasan. Oli memiliki viskositas yang lebih tinggi dan lebih mudah disegel. Oleh karena itu, dalam beberapa tahun terakhir, penggunaan oli sebagai media kerja semakin meningkat, tetapi oli mudah terbakar, mahal, dan dapat mencemari lokasi.