Молотки кузнечные: типы, конструкция и принцип работы

Что такое кузнечные молотки?

Кузнечные молотки — механические молоточки, использующие электрическую энергию или пар для подъема молоточка перед ударом и ускорения его на заготовку. Также называются «Молотки свободной ковки с приводом». Используются кузнецами, ножевыми мастерами, металлургами и производителями с конца 1880-х, вытеснили упряжные молоточки (trip hammers).

Конструкция и принцип работы

Типичный кузнечный молоток состоит из рамы, наковальны и возвратно-поступающего рама с молотковой головкой или матрицей. Заготовка кладется на нижнюю наковальну или матрицу, верхняя головка или матрица ударяет по заготовке.

Кузнечный молоток — прямой наследник упряжного молоточка, отличается тем, что накапливает потенциальную энергию в системе механических рычагов и пружин, в сжатом воздухе или паре, и ускоряет рам на нисходящем ходе.

Это дает большую силу, чем просто падение под гравитацией. Предшественники — упряжные молоточки, паровые падающие молоточки, дощно-ременные молоточки — использовали источник энергии для подъема рама или головки, но отпускали её только под действием гравитации.

Кузнечные молотки классифицируются по весу движущихся частей, прямо действующих на заготовку. Включает вес верхней матрицы, рама, рычагов и пружин или рама, поршень, соединительные штанги. Специфические конструктивные элементы диктуются источником энергии. Крупнейший паровой молоток имел рейтинг 125 коротких тонн (113 т).

Типы кузнечных молотков

Различные типы кузнечных молотков, широко применяемые на рынке.

• Пневматические молоточки
• Паровые или пневматические молоточки
• Молоточки с рычагом (Helve Hammers)
• Гидравлические кузнечные молоточки
• Рычажно-пружинные молоточки

1. Пневматический кузнечный молоток

Типичное механическое устройство, несущее цилиндр, в котором работает поршень. Поршень соединен с главным валом двигателя через кривошип и соединительную штангу. Ручной рычаг управляет воздушным клапаном.

Воздушный клапан питается через разные цилиндры. Другой поршень работает внутри цилиндра, несущего туп (туп — ударную часть) внизу и скользящего по фиксированным направляющим. Для движения тупа поршень в цилиндре движется вниз, создавая вакуум над поршнем в другом цилиндре. Это дает всасывающий эффект на поршень, поднимающий туп.

Ближе к концу верхнего хода поршня в цилиндре воздух загоняется из одного цилиндра в другой, где сжимается за счет верхнего хода поршня. Это заставляет поршень и туп двигаться вниз с высокой скоростью. Операция повторяется регулярно, получая нужные удары.

2. Паровой или пневматический молоток (Steam or Air Power Hammer)

Паровой молоток — действует за счет пара или сжатого воздуха. Устройство включает движущийся рам, штангу, поршень, подъемный инструмент, двухходовой высокодавленный паровой цилиндр, раму/корпус и наковальну.

Кузнечные молоточки, где пар сначала поступает в низ цилиндра; поршень поднимается вверх вместе с движущимися частями. Сила ~3 м/с, масса движущихся частей ~5000 кг.

Когда нужен удар, рычаг автоматически подвигается: верхний скользящий клапан открывается для приема пара сверху цилиндра, а выпускной пар остается внизу. Таким образом получаются нужные удары.

3. Молоток с рычагом (Helve Power Hammer)

Также называется упряжным или наклонным молотком — крупный приводной молоток. Тип кузнечных молотков, где в кузнице устанавливается более одного молоточка с рычагом, что также называется молоточной мельницей.

Обычно поднимаются кулачком, который внезапно отпускает, сбрасывая силу гравитации. Рычажные молоточки — механические устройства, преимущественно гидравлически приводящиеся водяным колесом.

Также используются для превращения зараженного железа (blooms) в более обрабатываемое прутковое железо в аффинажных кузницах.

4. Гидравлический кузнечный молоток (Hydraulic Power Hammer)

Гидравлические молоточки также называются гидравлическими прессами, использующие давление масла 200–300 раз выше атмосферного в гидравлическом цилиндре. Гидравлические прессы применяются в тяжелой ковке, состоят из пресса и гидравлического привода. Темп производства в гидравлических прессах выше по сравнению с другими молотками ковки, где выполняется одиночное действие выдавливания.

Гидравлический молоток имеет низкий шум и вибрацию — скорость, давление, ход матрицы контролируются автоматически. Прессы с силой 75 000 тонн обычны. В ковке используются прессы 1000–10 000 тонн. В основном для производства гайок, болтов, винтов, рифлен.

5. Рычажно-пружинный молоток (Lever Spring Hammer)

Довольно легкий тип кузнечного молотка, в основном для мелкой ковки. Состоит из тяжелой рамы с вертикальным выступом сверху, служащим корпусом для подшипника, в котором осциллирует ламеллированная пружина.

Два конца пружины: один несет соединительную штангу, другой — вертикальный туп. Туп несет вес и движется вертикально вверх-вниз по фиксированным направляющим.

Соединительная штанга соединена с экцентриковым шейвом на нижнем конце. Экцентриковый шейв соединен с кривошипным колесом, отвечающим за работу молоточка и нажатие педали вниз.

Это заставляет шейв вращаться через кривошипное колесо, ламеллированная пружина начинает осциллировать в подшипнике. Непрерывная осцилляция пружины заставляет туп двигаться вверх-вниз. Таким образом наносятся нужные удары на заготовку. Ручной рычаг регулирует ход соединительной штанги и интенсивность ударов.