Gépi kalapácsok és működésük
A kézi erővel végzett kovácsolás a tömeg- és sorozatgyártással dolgozó kovácsüzemeket nem tudja kielégíteni. A kézi kalapács vagy a ráverőkalapács gyenge ütései nem képesek nagy alakváltozásokat előidézni huzamosabb ideig. A kézi kovácsolásnál az anyagot sokszor kellene felhevíteni, ez anyag- és időveszteséget jelentene. Ezért nagy kovácsdarabok előállításakor gépi kovácsoláshoz folyamodunk. A szabadalakító gépi kovácsolással alacsony szerszámköltségek mellett készíthetők munkadarabok. Ezek azonban nem pontos méretűek, sok időt és forgácsolómunkát igényelnek, amíg belőlük beépíthető gépalkatrész készül.
Süllyesztékes kovácsolással jelentős szerszámköltség mellett ugyanezek a darabok a kész méretet megközelítő méretekkel kovácsolhatók. Így kevés forgácsolómunkával, csupán 10-15% forgácshulladékkal készülhetnek a munkadarabok.
A kész méretek megközelítése kovácsolással nem mindig gazdaságos. A gazdaságosság vizsgálatánál helytelen volna a kovácsolással bezárólag vizsgálni a munkadarab önköltségét. Előfordul, hogy nagyobb szerszámköltséggel készült, pontos méretű kovácsdarab kovácsolt állapotban nagyobb önköltséget mutat, mintha olcsóbb szerszámmal vagy szabadalakító kovácsolással és nagyobb ráhagyással készült volna. A darab forgácsolás utáni önköltsége mégis kisebb, mert készre munkálása már alig igényelt forgácsolást.
A gazdaságosságon felül minőségi kérdések is döntően befolyásolják a technológia megválasztását. A jó átkovácsolás, a helyes szálkiképzés vagy előhajlítás a legkiválóbb és legmegbízhatóbb gépalkatrészeket vagy szerkezeti részeket adják.
A) A gépi kovácsolás célja
A gépi kovácsolás célja többféle lehet. E célt a következő tényezők határozzák meg:
1. egyszerű kiképzésű darabok egyedi és kis sorozatú gyártása;
2. bonyolultabb kiképzési darabok egyedi és kis sorozatú gyártása;
3. szerszámtömbök kovácsolása széntartalmú és ötvözött szerszámacélokból;
4. készre kovácsolás;
5. kovácsolás ráhagyással további megmunkálás céljaira
A gépi kovácsolás célja tehát eléggé összetett. A célt csak jól képzett kovácsszakemberek képesek megvalósítani a termelés követelményeinek figyelembevételével. Minden esetben törekedni kell a forgácsolási ráhagyások csökkentésére. A megfelelően megválasztott technológián kívül főleg az egyszerű és olcsó rátét- és alátétszerszámokkal igyekeznek ezt elérni.
B) A gépi kovácsolás történeti fejlődése
A vasgyártás és a kovácsolás szoros összefüggésben fejlődött a középkorban. A nyújtókovácsolásnak csak másodrendű szerepe volt az alakképzés. Fő célja a folyékony salak eltávolítása volt. Akkoriban a kovácsvas egyik fő feltétele a kovácshegeszthetőség volt. Nagyobb alkatrészeket csak kovácshegesztéssel lehetett előállítani. A féltermék képezte a vaseszközök, fegyverek stb. nyersanyagát.
A kovácsiparban számottevő fejlődés a XVIII. század végéig nem volt. Gyökeres változást a francia forradalom (1789) és a világkereskedelem fellendülése hozott. A vízi erővel működtetett, ún. hámorok ütősúlya nem volt elegendő a nagy méretű kovácsdarabok (hajótengelyek) kovácsolására. Gyökeres változásra volt szükség. Erre az időszakra esik a Bessemer és Siemens-Martin acélgyártás feltalálása. Ezután nem volt szükség többé salaktalanító átkovácsolásra.
A század második felében a kohászati berendezések, gépek, hajók, ágyúk szükségleteinek kielégítéséhez mind nagyobb súlyú kovácsdarabokra volt szükség. A gőzkalapácsok medvesúlyát folyton növelni kellett. Ennek folytán tervezte meg Alfred Krupp az 50 t medvesúlyú gőzkalapácsot.
A kalapács 50 évig, 1911-ig volt üzemben. Ezt követte az olasz Termi Művek 100 t-s kalapácsa. A nehéz kalapácsok elterjedésének a XX. század elején a hidraulikus kovácssajtók előretörése vetett véget. Ma már nyújtásra és egyedi darabok alakos kovácsolására nem készülnek 5 t-nál nagyobb medvesúlyú kalapácsok.
A gőzzel működő kalapácsok mellett megjelentek a levegővel működő, különböző medvesúlyú légkalapácsok. Ezekkel kisebb kovácsdarabok egyedi vagy kis sorozatú kovácsolását végzik.
A nagy medvesúlyt igénylő darabok kovácsolását a hidraulikus sajtók vették át. A fejlődő ipar és gépgyártás mind több és pontosabb kivitelű kovácsolt tömegárut követelt a nehéz kovácsdarabok mellett. Ez az igény a kovácsipart az alak- és mérethű darabokat előállító süllyesztékes kovácsolás irányába fejlesztette.
A nagy pontosságú sorozatalkatrészek gyártásához napjainkban mind jobban elterjednek a korszerű gyorskovácsoló gépek, gyorskovácsoló sajtók, a Maxima prések. Ezek egyre nagyobb versenytársai lesznek a gépi kalapácsoknak.
C) A kovácsolás gépei és működésük
A kézi kovácsoló műveleteket egyéni vagy páros kovácsolással végezzük. Ha a darabok tömege 1-2 kg, a meleg anyagot a kovács a tűzből kiveszi, 5-10 kg-os ráverőkalapáccsal a segítő ütemszerűen ráver arra, és közösen alakítják azt.
A követelmények azonban tovább nőnek. A kézi erő mindenképpen kevésnek bizonyul, a kovács kénytelen nagyobb erőhatásokat biztosító külső segítséghez folyamodni. Így jutunk el a gépi kovácsolás gépeihez.
Ezek lehetnek:
– szabadalakító kalapácsok
– és süllyesztékes kalapácsok.
Mind a szabadalakító, mind a süllyesztékes kalapácsok külső vonalvezetését vizsgálva számos kalapácstípus fejlődött ki. Működésüket tekintve (vezérlés, emelés, ejtés) megegyeznek egymással. Ezért csak néhány típust sorolnék fel.
1. Szabadalakító kalapácsok
A szabadalakító kalapácsok szerkezetükben és alapozásukban különböznek a süllyesztékes kalapácsoktól. E kalapácstípusoknál a kovács a munkadarabot két párhuzamos felületű ütőfej között, pusztán kézi ügyességgel vagy egyszerű segédszerszámokkal alakítja ki a kívánt alaknak és méretnek megfelelően.
A fejlődés folyamán a következő szabadalakító gépeket használták:
A nyeles kalapácsok:
– merev nyeles típusok,
– rugós típusok.
Pneumatikus (lég-) kalapácsok;
Hálózati gőz- és légkalapácsok:
– egyállványos,
– kettős állványú és
– hídállványos kalapácsok.
2. Nyeles kalapácsok
A legrégibb típusú kalapácsok. A fejlődés sorrendjét tekintve merev nyeles és rugós típusokban hosszú évtizedeken át szolgálták a kovácsipart. Közlőművel működtek. E kalapácstípusokat főleg kisméretű anyagok nyújtására, egyszerű és könnyű kovácsdarabok alakítására, különlegesen kiképzett ütőfejekkel süllyesztékes kovácsolásra is használták.
E kalapácstípusokat csak felsoroljuk, mert a jelenlegi, fejlődő kovácsipar e kalapácsokat nem használja. Ilyen típusok voltak:
– a közlőművel hajtott nyeles kalapácsok;
– a lengő kalapács;
– az elliptikus, ívrugós kalapács és
– az Ajax-rendszerű lemezrugós kalapács.
Az Ajax-kalapácsok még megtalálhatóak a különböző vállalatok kisebb kovácsműhelyeiben, de mind inkább kikerülnek a forgalomból. Teljesítményük kicsi, a lemezrugók gyakran törnek (nagy az üzem közbeni rázkódtatás). Mind inkább előtérbe kerülnek a saját levegővel működő pneumatikus kalapácsok.
3. Pneumatikus (motoros) kalapácsok
A rugós Ajax-kalapácsnál a rugalmas kapcsolatot a lemezrugó biztosította. Az üzemeltetés során számos probléma jelentkezett. A rugók helyett a sokkal jobban megfelelő rugalmas közeget, a levegőt használják: így jöttek létre a pneumatikus és légpárnás kalapácsok. Ezeknél a kalapács ütőtömege, a medve és az ezt mozgató hajtórúd közé levegőt tartalmazó dugattyús hengert iktatunk. A légpárnát biztosító henger elhelyezése és a kalapács működtetése szerint többféle pneumatikus kalapács ismeretes. Ezek közül kovácsüzemeink a következő típusokat alkalmazzák.
a) Schmidt-féle légpárnás kalapács
A kalapács szerkezeti felépítése egyszerű. Fő részei: az állvány, a léghenger, az alsó és felső ütőfejek és a meghajtószerkezet. A léghenger mozgathatóan helyezkedik el az állványon, ahol prizmás vezetékek útján függélyes vezetést kap.
Működése: a meghajtómű mozgásba hozza a léghengert (lefelé, fölfelé), a levegőhengerben lévő dugattyú a dugattyúrúdra ékelt medvét fel és le mozgatja. A levegőhengerben a dugattyú feletti és alatti levegőtér (légpárna) szelepekkel a külső levegővel összeköthető vagy attól elzárható. Az üzemeltetés közben, amikor a hajtórúd felfelé halad, az alsó szelep nyílik, a felső ütőfej felemelkedik, míg a dugattyú a felső helyzetbe, a henger fedeléig nem ér. Mivel ez esetben a felső szelep zárt, a felemelkedő ütőfej dugattyúja a felső térben a levegőt összesűríti, ennek következtében az ütőfej az alsó ütőfejre fokozott ütést mér. Ha azonban a dugattyú feletti levegőtér szelepét is nyitva tartjuk, akkor a felső légnyomás nélküli medve (ütőfej) csak saját súlyával esik le. Ezáltal kisebb ütéseket ad az alsó ütőfejen elhelyezett darabra.
b) Arns-féle kalapács
Az előbbi kalapácsnál a léghenger az állványon lévő vezeték útján mozgott. Az Arns-féle kalapácsnál a léghenger szilárdan ágyazott, benne két dugattyú mozog. Az alsó dugattyú, mely egyben a kalapács medvéje is, és a felső dugattyú, melyet a meghajtómű hajtórúdjával kapcsoltak össze. A légpárnát, vagyis a légtért a két dugattyú között helyezik el. E légtér szelep által szabályozható.
Működése a következő: ha a hajtómű forgattyús tárcsája felemeli a hajtórudat, és a szelep nyitva van, a kalapács medvéje nem emelkedik. Ha az zárva van, az alsó dugattyú az ütőfejjel együtt, a szívás hatására, a külső levegő nyomására felemelkedik, a szelep nyitásakor pedig szabadon leesik. Ha azonban a szelepet zárva tartjuk, a levegő bizonyos sűrítése után a kalapács erőteljes ütéseket mér a képlékeny anyagra.
Mindkét kalapácstípus csak alsó levegővel működik. Hátrányuk a nagy építési magasság. Ezen a fejlődés folyamán a légtér kettéosztásával változtattak. Így jött létre a Jeakley-féle légkalapács.
c) Jeakley (Jekli) féle légkalapács
E kalapácstípus a légpárnás kalapácsok egyik módosított változata. Ennél a két hengerrész egymáshoz képest 30 fokban helyezkedik el. A kalapács medvéje az állványon lévő, ún. munkahengerben mozog. A medve feletti légtér a szabályozószelepen keresztül a ferdén elhelyezett sűrítőhengerrel van összekötve. A sűrítőhengerben mozog a forgattyúval és a hajtórúddal kapcsolt dugattyú, amely szelepen át szívja, sűríti a levegőt.
A kalapács működése: a sűrített levegőt a szelep állásához képest vagy a csatornán át a medve feletti légtérbe vagy pedig a tartályba, esetleg részlegesen mindkettőbe nyomja a léghenger dugattyúja. Ily módon a szabályozószelep vezérlésével az ütés ereje tág határok között változtatható.
A korszerű légkalapácsok ma már alsó és felső levegővel működnek. Elterjedésük korlátlannak mondható: 50 kg-os medvetömegtől egészen 2000 kg-os medvetömegig készülnek. Gyors elterjedésüket gazdaságos üzemüknek, viszonylag csekély beruházási költségüknek, egyszerű kezelésüknek köszönhetik. Bárhol felállíthatók, helyszükségletük kicsi, és zárt gépegységet alkotnak. A hajtómotor a gépre van felszerelve.
d) Kettős működésű pneumatikus kalapácsok
A kettős működésű kalapácsok alsó és felső levegővel működnek, ezért kapták a kettős működésű elnevezést. Az ilyen kalapácsok szerkezetileg többfélék lehetnek aszerint, hogy a két henger egymáshoz képest szög alatt helyezkedik-e el, vagy mindkét henger függőleges, vagyis egymással párhuzamos. Szabályozhatóságuk tekintetében vannak körtolattyús és síktolattyús szerkezeti megoldások.
4. Hálózati gőz- és légkalapácsok
A szabadalakító hálózati gőz- és légkalapácsok első jellemzője, hogy a működésükhöz szükséges energiát – gőzt vagy sűrített levegőt – központi telepről, hálózati csővezeték útján kapják. A kalapácsok az alábbi részekből állanak:
– az öntöttvasból vagy lemezből készült állványból és
– az állvány felső részére szerelt hengerből.
A tőke (sabott) a gépállványtól függetlenül alapozott, és ebben is különböznek a süllyesztékes kalapácsoktól, melyeknél a tőkét és az állványt egybeépítik.
Az állványra szerelt hengerben mozog a dugattyú, amelynek rúdjához rögzítik a kalapács medvéjét. Ha a gőzt vagy sűrített levegőt a dugattyú alá vezetjük, ez felfelé mozog, és felemeli a medvét. A dugattyú alatt levő szelep kinyitásával a medve saját súlyerejénél fogva lefelé zuhan, és ütéseket mér a kovácsdarabra. Ez az egyszeres működésű kalapács.
Ha ezekkel a kalapácsokkal nagy alakítóhatást akarunk elérni, akkor a medve tömegét vagy az emelési magasságot kell növelni. Egyik mód sem előnyös. Ha azonban a dugattyú felett a henger felső terébe is gázt vagy sűrített levegőt vezetünk, akkor kisebb szerkezeti magassággal is nagy alakítóhatás érhető el. Ezek a kettős működésű, ill. alsó, felső gőzzel-levegővel működő kalapácsok.
Mindkét kalapácstípusnál legelőnyösebb a 0,6–0,8 MPa gőz- vagy levegőnyomás.
Az állvány kialakítása alapján megkülönböztetünk egyállványú és kettős állványú kalapácsokat. Medvevezetésük szerint vannak medvevezetékes és medvevezeték nélküli kalapácsok. A medve oldalkilengéseit a medvevezetékek akadályozzák meg, főleg nagy medvetömegű kalapácsoknál. A medvevezetés egyébként a henger kímélése szempontjából is szükséges.
a) Egyállványos kalapácsok
Kisebb kovácsmunkák elvégzésére az egyállványos kalapácsok alkalmasak, amelyekkel nyújtókovácsolás és kisebb darabok alakító kovácsolása is megvalósítható. E kalapácstípusok állvány része erősre méretezett, hogy a húzó és nyomó igénybevételeket törés veszélye nélkül elbírják. Többnyire gyorsmedve tömeggel készülnek. Nagyobb medvetömeggel ilyen kalapácsokat nem készítenek, mert a fokozott rezgések következtében henger- és gépállványtörések állnak fenn. Az ütések pontatlansága, a dugattyúrudat terhelő hajlító igénybevétel miatt gyakori a dugattyúrúd- és tömszelence-törés. Az előbbi üzemzavarok kiküszöbölésére az állványt úgy képezik ki, hogy ezen a medvének külön vezetést biztosítanak.
b) Kettős állványú kalapácsok
A gőzkalapácsok legrégibb típusai a kettős állványú gőzkalapácsok. A Nasmith-féle gőzkalapács volt az úttörője a gőzzel működő kovácsológépek kialakításának. E kalapácstípus még ma is a leggyakrabban használt, főleg nehéz darabok kovácsolására használják.
A Nasmith-féle gőzkalapács kettős állványán találjuk a kalapácshengert. A kalapács egyszeres működésű. A hengerben mozgó dugattyú és az ehhez erősített dugattyúrúd segítségével első gőznyomással emelkedik. A medve függőleges vezetését az állványrészek és az ezekben kialakított vezetőlécek biztosítják. Kiképzésük olyan, hogy az alsó ütőfej (üllő) minden oldalról hozzáférhető. Az ütések nagyságát a kalapácsvezető a medve emelési magasságának változtatásával szabályozhatja. Szükség esetén a lefelé eső medve ellengőz bebocsátásával lefékezhető.
Kettős állványú kalapácsokat nagy kovácsdarabok kovácsolására építenek. Az alacsonyabb szerkezeti magasság miatt a Nasmith-rendszerű, egyszeres működésű kalapácsok helyett inkább kettős működésű kalapácsokat építenek.
E kalapácsokat hálózati gőz vagy sűrített levegő táplálja. Az ütések nagyságát a dugattyú fölé vezetett gőz vagy levegő nyomásával lehet növelni.
A gőzkalapácsok igen kis hatásfokkal dolgoznak. A hatásfok növelése érdekében ún. kombinált gőzelosztást alkalmaznak, amit takaréktolattyúkkal érnek el.
c) Hídállványos kalapácsok
A nehéz és bonyolult alakú kovácsdarabok, pl. vagontengelyek, gyűrűk, csapostárcsák stb. szabadalakító kovácsolásához az ún. hídállványos gépi kalapácsokat használják.
Ezek előnye, hogy velük a legkülönbözőbb nagyságú idomdarabok is többnyire akadály nélkül kovácsolhatók. Ezt a széles hídállvány, az alsó ütőfejhez való jó hozzáférhetőség minden oldalról jól biztosítja.
A kalapácsok állványrészét acéllemezből szegecseléssel vagy hegesztéssel készítik. Az öntöttvas vagy öntöttacél medvevezetékeket a hídtartókra erősítik.
5. Az erőszükséglet gyakorlati meghatározása
A kovácsdarabok melegalakításánál ténylegesen fellépő erőt ütőerőnek nevezzük. Az ütőerő két komponensből tevődik össze: az egyik a mozgó részek (dugattyú, dugattyúrúd, medve, felső ütőfej) súlya, a másik a dugattyúra ható erő. Ezt a gőz vagy a levegő nyomása biztosítja. A valóságban ezeket az erőket a kalapács szerkezetében el nem kerülhető súrlódási erők csökkentik.
Egy bizonyos munka elvégzéséhez bizonyos tömegű kalapács szükséges. Tömegét számítással vagy tapasztalati adatok alapján összeállított táblázat segítségével állapíthatjuk meg.
D) Süllyesztékes kalapácsok
A süllyesztékes kalapácsok szerkezeti felépítése és alapozása alapvetően különbözik a szabadalakító gépi kalapácsoktól. Az eltérést a süllyesztékes kovácsolás célja, ill. módja okozza. A süllyesztékes kovácsolás célja: egyenletes, cserepontos sorozatdarabok előállítása.
Módja: a nyersanyagnak zárt vagy félig zárt szerszámüregek pontos kitöltésére kényszerítés. E két tényező olyan szerkezeti megoldásokat követel mint pl.:
– a tőkéhez és medvéhez szilárdan hozzáékelt szerszámpár;
– a tőkével össze kell építeni a kalapácsállványt – újabb típusoknál ezek egy darabból állnak;
– mind a tőke, mind ennek betétje a felfoghatóság céljából ékhornyokkal ellátott.
Süllyesztékes kovácsoláskor a nyersanyagnak zárt vagy félig zárt szerszámüregbe kényszerítése legtöbbször az alakítás irányára merőleges, így a két szerszámot középtengelyétől eltoló erőket is ébreszt, az ilyen eltolódások kiküszöbölése csak erős és pontos medvevezetékkel lehetséges.
A szabadalakító gépi kalapácsok medvéje hasáb alakú. A süllyesztékes kalapácsoké alul szélesedő, ezzel lehetőség van nagyobb süllyesztéktömbök biztonságos felfogására.
A süllyesztékes kalapácsokat a következő elvek szerint lehet osztályozni. A medvemozgatás módja szerint lehetnek egyhatású (ejtő), kéthatású (alsó-felső) és ellenütős kalapácsok.
A meghajtás módja szerint: mechanikus, gőz-, lég- és olajhidraulikus hajtást különböztetünk meg. Használatosak még a hagyományos ellenütős kalapácsok újabb hazai és külföldi típusai is. Legújabban nagynyomású, gáznemű közeggel működtetett, nagy medvesebességű gépek is szerepelnek.
1. Mechanikus kalapácsok
Ebbe a csoportba sorolhatók mindazok a süllyesztékes kalapácsok, amelyeknél a medvemozgatás közvetlenül vagy közvetve (pl. légpárnával) mechanikus úton, elektromotor közvetlen kapcsolatával történik. Legismertebbek: a deszkás ejtőkalapács, a hevederes ejtőkalapács és a láncos ejtőkalapács. E három kalapácstípus közül ma már csak a deszkás ejtőkalapácsot használjuk. Ez csak speciális üzemekben található.
A deszkás ejtőkalapács egyszerű, primitív szerkezetű kovácsgép, amelynél a medve emelőszerkezete merev deszka.
A süllyesztékes kalapácsok szabatos működésének egyik fő feltétele, hogy a medve az alakítóütés után rögtön felpattanjon, és függő helyzetben maradjon. Ellenkező esetben a rugalmas felpattanás után a szívóhatás következtében esetleg a szerszám üregéből kimozdított darabot visszaeséskor selejtessé ütné.
Ezeknek a feltételeknek mind a mechanikus, mind a gőz-légmeghajtású süllyesztékes kalapácsoknak eleget kell tenniük.
A deszkás ejtőkalapács működése a következő. A kalapács medvéje deszkához erősített. A deszka folyamatosan forgó hengerek közé nyúlik. A forgó hengerek maguk közé szorítják a deszkát, azt forgásuk irányában magukkal viszik, vele együtt a medve is felemelkedik. Az emelkedés mindaddig tart, amíg a medve nem ütközik a rudazaton beállított ütközővel. Az ütköző a dörzshengereket szétválasztja, a súrlódás megszűnik, és a medve szabadon leesik. Az ütőfej felpattanása után a rögzítőpofák a deszkát újra megfogják, a kalapács ütésre készen függve marad. Ha a lábpedált vagy a kézikart állandóan lenyomva tartják, akkor a gép sorozatütéseket végez.
Többüregű kovácsoláskor fontos, hogy a kovács a darab kialakítása közben változó erejű ütéseket alkalmazzon. Erre elektro-pneumatikus vezérléssel válik alkalmassá a bemutatott deszkás kalapács. A működtetést elektromágnesekkel mozgatott szelepek léghengerek segítségével végzik. A működés a deszkás kalapácséval azonos elv szerint történik. A medvét rögzítőpofák tartják függő helyzetben. A rögzítőpofák szorítását önzárás helyett itt a pneumatikus henger karrendszere végzi. A lábkapcsoló lenyomásakor a bal oldali mágnesszeleppel vezérelt préslevegő a pneumatikus henger dugattyúját felfelé mozdítja, mely a hozzá kapcsolt karrendszerrel oldja a rögzítőpofákat. A leeső medve benyomja az állítópofát, így felszabadítja az emelésre állító rudazatot. Ha a dörzshengerek összeszorulnak, a medve felemelkedik. Ilyenkor a végkapcsoló zár. A medve emelése bármely helyzetben megszüntethető, ha a másik lábkapcsolót lenyomják. Ekkor – ugyancsak elektropneumatikus úton – henger nyitja a dörzshengereket. Ezzel a lábkapcsolóval lehet az ütésmagasságot, ill. az ütőerőt ütésenként szükség szerint változtatni.
A deszkás ejtőkalapácsok előnye: az alacsony költség, a jó mechanikus hatásfok. Hátránya: a magas műhelytérszükséglet (a gép magasságán túl a deszka felfutásának magassága is biztosítandó), a deszka korlátolt tartóssága. A tartósságot jószálú bükkfadeszkák rétegezésével, 2-3 sávra osztásával növelik. A nagy deszkakopás miatt ezt a kalapácstípust legfeljebb 16 kJ ütőmunkáig készítik.
A hevederes és a láncos ejtőkalapácsok működési elve megegyezik a deszkás kalapácséval, csak azoknál az emelő közeg lánc vagy heveder.
2. Hálózati süllyesztékes gőz-lég kalapácsok
Ezek a kalapácstípusok a század elején terjedtek el, de a fejlett ipari államok nagy gazdasági versenyében rossz hatásfokuk miatt kezdenek kiszorulni. Helyüket mind inkább a jobb hatásfokú, egyedi meghajtású mechanikus prések, olajhidraulikával működtetett kalapácsok foglalják el.
A hálózati gőz-lég kalapácsok egy- vagy kéthatású kalapácsokra és ellenütős kalapácsokra oszthatók fel.
a) Egyhatású gőz-lég ejtőkalapácsok
A mechanikus ejtőkalapácsok mellett is tért hódítottak. Különös ismertetőjelük a hosszú löket, a nagy építési magasság, a vékony dugattyúrúd. Például egy 20 kJ ütőmunkájú, gőzzel vagy levegővel működtetett kalapács magassága a műhelyszint felett kb. 7,5 m. A dugattyúrúd vékony volta miatt gyakoriak a törések a medvébe rögzítés helyén. A dugattyúrúd élettartamának meghosszabbítására ún. olajféket használnak. Ezt a medve és a dugattyúrúd között helyezik el, amely lefékezi a dugattyúrúd sebességét.
A gép szervovezérléssel ellátott, ezzel tetszés szerinti magasságból adhatók le az ütések. Készülnek 800 és 1250 kg medvetömeggel, 12,5 és 25 kJ ütőmunkával, ütésszám: 40-45 1/min. A nagy építési magasság miatt kevésbé stabil. A gőz-lég üzem alacsony hatásfoka miatt ezek a típusok ma már kevésbé korszerűek.
b) Kettős hatású gőz-lég süllyesztékes kalapácsok
Legfőbb jellemzőjük, hogy a medve lefelé haladása a dugattyúra ható gőz- vagy préslevegőnyomással gyorsítható. A gyorsulás következtében az azonos tömegű és lökethosszal dolgozó medve a szabadesésnél nagyobb munkaképességet fej ki, melyhez még nagyobb ütésszám járul.
Európában a kettős hatású gőz-lég kalapácsok alkalmazásának felső határa nem haladja meg a 100 kJ ütőmunkát. Ha ennél nagyobb munkakövetelmény szükséges, az ellenütős kalapácsok kerülnek előtérbe.
A kettős hatású gőz-lég kalapácsok típusai: a hosszú löketű (Iri), a rövid löketű zömök és a rövid löketű gyors kalapács.
E kalapácsok megfelelő beállítás mellett önvezéreltek. Medvéjük nyitott gőz- vagy levegőbeeresztő szelepállással az alsó szerszám fölött állandó lengő mozgást végeznek. Az ütések tág határok között változtathatók. Igen alkalmasak a többüregű süllyesztékes kovácsolásra.
Az Erie típusú gőz-lég kalapács működése azonos a kettős működésű szabadalakító gőz-lég kalapácsokéval. Kezelését maga a kovács vagy külön kalapácsvezető végzi. Az indítókar enyhe lenyomásával gyenge sorozatütéseket, míg mélyre nyomással nagy erejű ütéseket mérhetünk a darab végső kialakításához (előbeverés, készre beverés). A fokozott pontosságú kovácsolás a medvevezetékek könnyű és pontos beállítását is szükségessé teszi. A vezetéket tartó csavarok meglazítása után az enyhén kúpos ékek utánállításával a medve és medvevezetékek közötti hézag pontosan beállítható. A csavarok meghúzásával a vezetékek új helyzetükben rögzíthetők.
A zömök alakú gőz-lég kalapácsok kifejlesztését a nagyobb élettartam, a kevesebb karbantartási költség, de főleg a dugattyúrúd-törések kiküszöbölésére való törekvés tette szükségessé. Vezérlése a már ismert tolattyús vezérléssel történik, a lábindító lenyomásával. A lábpedál csekély lenyomásával gyenge előalakító, mély lenyomásával erős, készre kovácsoló ütések adhatók le. A kalapács a többüreges kovácsolásra alkalmasság követelményeit is kielégíti.
Az ismertetett kalapácsok számos előnye mellett jelentős hátrányok is fennállnak: az alsó ütőfejre, tőkére mért ütőmunkának csak egy része alakul át alakító munkává, a többi az altalajnak adódik át, vagyis elvész. Ez a veszteség meghaladja a 20-25% közötti értéket is. Ez a veszteség káros hatással van a környező épületekre is. Ezeket a lökéseket és rázkódtatásokat igyekeznek ugyan csökkenteni (alátétek, rugók, sabottok alkalmazásával), de ezeket teljesen megszüntetni nem lehet.
E nehézségeket ellenütős kalapácsokkal igyekeznek kiküszöbölni. E kalapácstípusoknak két medvéje (ütőfeje) van, ezek függőleges irányban mozognak. Mivel külső sabottjuk nincsen, működésük rezgésmentes. Többüregű kovácsolásra nem alkalmasak, mert az alsó ütőfej mozgása miatt nem teszi lehetővé a darab fogóval történő megfogását az ütések közben. Az ütőfejek mozgatása szerint lehetnek:
– acélszalaggal, rudazattal
– és hidraulikusan mozgatottak.
E kalapácstípusoknál az alsó ütőfej (medve) nehezebb, mint a felső, hogy álló helyzetben szétnyíljon. Ez az ún. Béché-rendszerű kalapács. A két medve súlya közel azonos, és egyforma sebességgel ütköznek egymásba. A teljes ütőenergia munkává alakul át. A két medve együttműködését acéllemez-heveder biztosítja.
Az Eumucó-rendszerű, ún. rudazatos ellenütős kalapács annyiban tér el a Béché-rendszerű ellenütős kalapácstól, hogy az acélheveder helyett emelőkarok és vonórudak viszik át a felső medve mozgását az alsó medvére. E szerkezet hátránya, hogy a gyenge dugattyúrúd gyakran törik, ez hátráltatja a gép biztonságos üzemeltetését.
Hazai kovácsüzemeinkben általában a Béché-rendszerű ellenütős kalapácsok működnek 60, 80, 130, 250 és 400 kJ ütőmunkával.
3. Hidraulikus kalapácsok
E kalapácstípusokat tulajdonképpen a mechanikus kalapácsok fogalomkörébe sorolhatjuk, mert a meghajtásukhoz szükséges présolajat egyedi, elektromotor hajtású szivattyújukkal termelik. A szerkezet tökéletesítésével Európában számottevő eredményeket értek el.
Fő törekvés, amely ezen újszerű meghajtási mód kifejlesztését előmozdította, a présolajnak mint meghajtóközegnek a használata volt, mert minden más meghajtással szemben sokkal kedvezőbb a hatásfoka és az üzembiztonsága.
A hidraulikus meghajtás mind az ejtőkalapács, mind a kéthatású, azaz felső nyomással dolgozó kalapácstípusnál is elterjedt.
A hidraulikus meghajtás elvi működése
A nagynyomású olajszivattyú folyamatosan szállítja a présolajat az aktív (nagynyomású) tárolótartályba. Amikor az olajnyomás eléri a kívánt szintet, kinyílik a keringetőszelep, az ezután szállított olaj 95%-a nyomás nélkül ömlik vissza az olajtároló tartályba. A megmaradt 5%-ot a szivattyú továbbra is nagy nyomással szállítja az átszivárgási olajveszteségek pótlására. A présolaj ilyen alkalmazási módja nagy mértékben emeli a kalapács hatásfokát.
Ütéskor megnyílik a munka-vezértolattyú, a présolaj az aktív tartályból a medvéhez kapcsolt dugattyú fölé, a henger felső terébe áramlik. Ekkor a medve gyorsuló mozgással leüt. A leütés befejezése előtt közvetlenül megnyílik a kieresztőszelep, és az aktív tartállyal állandóan összekötött alsó hengertér olajnyomása a medvét a leütés után minden késedelem nélkül felemeli. Ha ez nem így volna, a lehűlés miatt a munkadarab a felső szerszámba beragadhatna. A dugattyú alsó vezérlésétől éppen ezért kellett eltekinteni, mert ütés után nem lehetne elég gyorsan felemelni a medvét.
Ezt a sikerültnek mondható konstrukciót a többüregű kovácsolás elvégzéséhez szükséges nagyobb ütésszám elérése érdekében továbbfejlesztették, így programvezérlésre is alkalmasak. Külön elektronikus kapcsolóval látták el, ez gondoskodik arról, hogy a medve mozgásirányának változtatása kellő időben megtörténjék.
Általában 940–3700 kg medvetömeggel, 415–500 mm lökethosszal, 15–55 kW motorteljesítménnyel, nyolcféle nagyságban készülnek a kalapácstípusok.