Hydraulická vs mechanická lisy pro lisování: rychlost, síla a náklady

SHRNUTÍ

Volba mezi hydraulickým a mechanickým lisem závisí na kompromisu mezi rychlost a řízení síly . Mechanické lisy jsou průmyslovými pracovními koně pro vysokozdavnostní výrobu, které využívají energii uloženou v setrvačníku k rychlým a konzistentním cyklům, ideálním pro stříhání a mělké tváření. Hydraulické lisy naopak generují sílu prostřednictvím tlaku kapaliny a poskytují plnou jmenovitou sílu po celém zdvihu – díky čemuž jsou vhodnější pro hluboké tažení, složité tvary a proměnné výrobní série. Pro výrobce, kteří vyvažují tyto potřeby, je pochopení konkrétních způsobů aplikace síly prvním krokem ke zlepšení nákladů a kvality výroby.

Základní rozdíl: energie setrvačníku vs. tlak kapaliny

Základní rozdíl spočívá v tom, jak každý stroj generuje a přenáší sílu. Tento inženýrský rozdíl určuje každý aspekt jejich výkonu, od cyklového času až po údržbu.

Mechanické lisy pracují na principu kinetické energie. Elektrický motor roztáčí těžký setrvačník, který ukládá energii. Když obsluha zapne spojku, je tato energie uvolněna prostřednictvím ozubeného a klikového mechanismu, který pohání doraz. Pohyb je pevný a cyklický – podobně jako úder kladiva. Tento koncept umožňuje neuvěřitelnou rychlost a opakovatelnost, ale nabízí jen malou flexibilitu co se týče průběhu zdvihu.

Hydraulické lisy spoléhají na hydrostatický tlak. Čerpadlo vtlačuje hydraulickou kapalinu do válce, čímž tlačí píst dolů. Síla vzniká působením tlaku kapaliny, nikoli hybností pohybující se hmoty. To vytváří tlačivý pohyb, který spíše připomíná stisk svěrky než úder kladiva. Doraz umožňuje proměnnou kontrolu rychlosti a polohy, což obsluze umožňuje přesně řídit, jak a kdy je síla aplikována na obrobek.

Tíživost a aplikace síly: Kritická křivka

Nejvýznamnějším technickým odlišujícím faktorem pro inženýry je kde v zdvihu, ve kterém lis může vyvinout svou jmenovitou tíži. Tento faktor často určuje, zda lis fyzicky dokáže provést konkrétní práci.

Mechanický: Hodnoceno v dolní mrtvé poloze (BDC)

Mechanický lis je hodnocen podle maximální tíže pouze v samém spodku zdvihu, známém jako dolní mrtvá poloha (BDC). Pokud je vodicí hřídel výše ve zdvihu, dostupná síla je výrazně nižší kvůli křivce mechanické výhody klikového/excentrického pohonu. Například 200tunový mechanický lis může poskytnout pouze 50 tun síly ve vzdálenosti dvou palců od spodku. Toto omezení činí mechanické lisy nevhodnými pro hluboké tažení, kde je potřeba vysoká síla již na začátku zdvihu.

Hydraulický: Plná tíže kdekoli

Naopak hydraulický lis může vyvinout svůj plný jmenovitý tlak v libovolném bodě zdvihu. Ať je píst dole, uprostřed nebo nahoře, hydraulický systém okamžitě zajistí maximální tlak. Tato vlastnost je rozhodující pro hlubokého tvarování operace, při kterých materiál vyžaduje konzistentní tvářecí tlak na delší dráze, aby se správně deformoval bez trhání.

Rychlost, objem výroby a účinnost

Rychlost je často hlavním faktorem ovlivňujícím náklady při tváření kovů, a právě zde mechanické lisy dosud dominují.

• Vysokorychlostní provoz: Mechanické lisy jsou navrženy na rychlost. Malé mechanické lisy s rámem typu C dosahují rychlosti až 1 500 zdvihů za minutu (SPM), zatímco větší lisy se přímými sloupy stále pracují výrazně rychleji než srovnatelné hydraulické lisy. U dílů, jako jsou elektrické konektory, podložky nebo automobilové upevňovací prvky, které se vyrábí v milionových sériích, je pevný cyklus mechanického lisu neporazitelný.
• Univerzálnost při nízkém objemu výroby: Hydraulické lisy jsou z principu pomalejší kvůli času potřebnému na čerpání kapaliny. Vyznačují se však v prostředích s vysokou směnou a nízkým objemem výroby. Jejich nastavení je obvykle rychlejší, protože délka zdvihu je programovatelná, nikoli mechanická. Jsou také ideální pro zkušební série a prototypování.

U výrobců, kteří rozšiřují svou produkci, přechod často znamená změnu od hydraulické flexibility ke stálé mechanické rychlosti. Specializovaní partneři jako Shaoyi Metal Technology využívají tento postup a různorodé možnosti lisů k podpoře automobilových klientů počínaje nízkosériovým prototypováním až po sériovou výrobu milionů komponent certifikovaných dle IATF 16949.

Flexibilita konstrukce, nastavení a údržba

Mimo hrubé technické parametry se každodenní provozní realita těchto strojů výrazně liší.

Bezpečnost a přetížení: Hlavní výhodou hydraulických systémů je ochrana proti přetížení. Pokud hydraulický lis překročí svůj limit tunáže, jednoduše se otevře pojistný ventil a tlak bezpečně poklesne. Mechanický lis se naopak může při přetížení v dolní úvrati (BDC) "zaseknout", což často vyžaduje hodiny údržby k uvolnění závěru a může poškodit drahé nástroje.

Realita údržby: Mechanické lisy jsou robustní a mohou desítky let vydržet při správném mazání, i když spojkové a brzdové obložení patří mezi opotřebovávané součásti. Hydraulické lisy mají méně pohyblivých pevných dílů, ale vyžadují pečlivou kontrolu čistoty kapaliny, integrity těsnění a stavu hadic, aby se předešlo únikům a poklesu tlaku.

Servo lis: Moderní hybrid

V posledních letech se objevila servo technologie lisů, která spojuje oba přístupy. Servo lis využívá servomotor s vysokým točivým momentem pro pohon mechanického převodového ústrojí, čímž eliminuje setrvačník a spojku. To umožňuje plně programovatelné dráhy zdvihu – uživatelé mohou naprogramovat, aby se kleště zpomalily během tvářecí části zdvihu (za účelem snížení tepla a zlepšení kvality dílu) a zrychlily během návratového zdvihu.

I když servo lisy nabízejí „to nejlepší z obou světů“ – rychlost mechanického lisu a ovladatelnost hydraulického – mají vyšší počáteční investiční náklady. Stále častěji se stávají standardem v odvětvích vyžadujících vysokou přesnost, jako je výroba komponentů baterií pro elektromobily, kde jsou potřeba složité křivky tváření spolu s vysokou produkcí.

Shrnutí: Který lis je ten pravý pro vás?

Výběr správného lisu neznamená hledání „lepší“ technologie, ale přizpůsobení stroje konkrétním podmínkám vaší výroby. Použijte tento rámec pro své rozhodnutí:

• Vyberte mechanickou lisy, pokud: Vyrábíte velké množství dílů (tisíce až miliony kusů), vaše díly jsou relativně ploché (stříhání, výstřih, mělké tváření) a rychlost je vaší nejvyšší prioritou.
• Vyberte hydraulický lis, pokud: Potřebujete provádět hluboké tažení, vaše výroba zahrnuje širokou škálu různých dílů s častou výměnou nebo potřebujete plný tahový výkon po celé délce zdvihu.
• Vyberte servolis, pokud: Vyžadujete přesnost řízení toku materiálu u složitých dílů, potřebujete energetickou účinnost a máte rozpočet na investici do univerzální, budoucností siroté technologie.

Nejčastější dotazy

1. Může hydraulický lis provádět operace stříhání?

Ano, hydraulické lisy mohou provádět stříhání, ale obecně jsou pro tento účel méně efektivní než mechanické lisy. Náraz „prasknutí“ při prasknutí materiálu může postupem času poškozovat hydraulický systém, pokud není lis vybaven speciálními tlumiči rázů. Pro čisté operace stříhání jsou zpravidla upřednostňovány mechanické lisy díky své rychlosti a tuhosti.

2. Proč je mechanický lis rychlejší než hydraulický lis?

Mechanický lis je rychlejší, protože využívá energii uloženou v nepřetržitě se otáčejícím setrvačníku. Když se spojka zapne, tato uložená kinetická energie je téměř okamžitě uvolněna k pohonu běžce. Hydraulický lis musí čerpat kapalinu, aby vygeneroval sílu pro každý jednotlivý cyklus, což je z principu pomalejší proces zahrnující přepínání ventilů a nárůst tlaku.

3. Který typ lisu je bezpečnější pro obsluhu a nástroje?

Hydraulické lisy jsou obecně považovány za bezpečnější pro nástroje v případě přetížení. Pokud se do dutiny dostane cizí předmět nebo materiál je příliš silný, pojistný ventil hydraulického systému se aktivuje a okamžitě zastaví lis, aniž by došlo k poškození. Mechanický lis bude pokračovat ve svém tuhém cyklu bez ohledu na překážku, což může vést k fatálnímu poškození dutiny nebo samotné konstrukce lisu.