Luft- und Dampfhämmer erklärt: Typen, Design und Betrieb für modernes Schmieden

Was sind Presslufthämmer?

Presslufthämmer sind mechanische Schmiedehämmer, die eine elektrische Energiequelle oder Dampf nutzen, um den Hammer zum Schlagen anzuheben und ihn auf das zu bearbeitende Werkstück zu beschleunigen. Auch als „Freiform-Schmiedepresslufthämmer“ bezeichnet. Sie werden seit den späten 1880er Jahren von Schmieden, Messerschmieden, Metallarbeitern und Herstellern verwendet und haben Fallhämmer ersetzt.

Design und Betrieb

Ein typischer Pressluftammer besteht aus einem Rahmen, einem Amboss und einem hin- und hergehenden Stößel, der einen Hammerkopf oder eine Matrize hält. Das Werkstück wird auf dem unteren Amboss oder der Matrize platziert, und der Kopf oder die obere Matrize schlägt auf das Werkstück.

Der Pressluftammer ist ein direkter Nachfahre des Fallhammers, unterscheidet sich aber darin, dass der Pressluftammer potenzielle Energie in einer Anordnung mechanischer Gelenke und Federn, in Druckluft oder Dampf speichert und den Stößel auf dem Abwärtshub beschleunigt.

Dies liefert mehr Kraft als das bloße Fallenlassen des Gewichts. Vorgänger wie Fallhämmer, Dampffallhämmer, Brett- oder Riemenhämmer nutzten die Energiequelle, um den Stößel oder Hammerkopf anzuheben, ließen ihn aber ausschließlich unter Schwerkraft fallen.

Presslufthämmer werden nach dem Gewicht der bewegten Teile bewertet, die direkt auf das Werkstück einwirken. Dies umfasst das Gewicht der Teile, die aus oberer Matrize, Stößel, mechanischen Gelenkarmen und Federn oder Stößel, Kolben und zugehörigen Pleuelstangen bestehen können. Spezifische Designelemente werden durch die Energiequelle diktiert. Der größte Pressluftammer wurde durch Dampf angetrieben und hatte eine Schlagkraft von 125 Short Tons (113 t).

Typen von Presslufthämmern

Es gibt verschiedene Arten von Schmiedepresslufthämmern, die auf dem Markt weit verbreitet sind.

• Drucklufthämmer (Pneumatische Hämmer)
• Dampf- oder Luftdruckhämmer
• Helvehämmer (Helve Hammers)
• Hydraulische Presslufthämmer
• Hebel-Feder-Hämmer (Lever-Spring Hammers)

1. Pneumatischer Pressluftammer

Pneumatische Presslufthämmer sind eine typische Form mechanischer Vorrichtungen, die für das Führen des Zylinders verantwortlich sind, in dem der Kolben arbeitet. Dieser Kolben ist mit Hilfe einer Kurbel und eines Pleuelmechanismus mit der Hauptmotorenwelle verbunden. Ein Handhebel betätigt das Luftventil.

Das Luftventil wird durch die verschiedenen Zylinder bereitgestellt. Ein weiterer Kolben arbeitet im Zylinder, der den Tup an seinem Boden trägt und in festen Führungen gleitet. Um den Tup zu bewegen, wird der Kolben im Zylinder nach unten bewegt, um ein Vakuum über dem Kolben im anderen Zylinder zu erzeugen. Dies sorgt für einen Saugwirkung auf den Kolben, wodurch der Tup anfängt zu heben.

Nahe dem Ende des Aufwärtshubs des Kolbens im Zylinder wird die Luft von einem Zylinder in den anderen gepresst, wo sie durch den Aufwärtshub des Kolbens komprimiert wird. Dies bewirkt, dass der Kolben und somit der Tup mit hoher Geschwindigkeit nach unten bewegt wird. Dieser Vorgang wird regelmäßig wiederholt, und die erforderlichen Schläge werden erzielt.

2. Dampf- oder Luftdruckhammer

Ein Dampfdruckhammer bezeichnet solche, die durch die Wirkung von entweder Dampf oder Druckluft betrieben werden können. Dies sind Vorrichtungen, die einen beweglichen Stößel, Stange, Kolben, ein Hebezeug, einen doppeltwirkenden Hochdruckdampfzylinder, Gehäuse/Rahmen und Amboss umfassen.

Dies sind die Schmiedepresslufthämmer, bei denen der Dampf zunächst eintritt und dann am Boden des Zylinders der Kolben zusammen mit den anderen beweglichen Teilen nach oben gehoben wird. Die Kraft wird als 3 m/s betrachtet, während die Masse der beweglichen Teile fast 5000 kg beträgt.

Wann immer ein Schlag erforderlich ist, wird der Hebel automatisch aktiviert, wobei das obere Schiebeventil geöffnet wird, um Dampf von oben in den Zylinder zu lassen und den Auslassdampf, der unten verbleibt. So werden die erforderlichen Schläge erzielt.

3. Helve-Pressluftammer (Helve Power Hammer)

Ein Helve-Pressluftammer wird auch als Fall- oder Kipp-Pressluftammer bezeichnet, ein riesiger angetriebener Hammer. Dies sind die Arten von Schmiedepresslufthämmern, bei denen mehr als ein Helve-Hammer in einer Schmiede installiert ist, was auch als Hammerwerk bezeichnet wird.

Diese Schmiedepresslufthämmer werden normalerweise mit einer Nocke angehoben, die plötzlich freigegeben wird, um die Schwerkraftkraft fallen zu lassen. Die Helve-Hämmer sind mechanische Vorrichtungen, die meist hydraulisch durch ein Wasserrad angetrieben werden.

Auch werden diese verwendet, um Blöcke (Blooms) aus Eisen in bearbeitbareres Stabeisen in den Raffinerieschmieden umzuwandeln.

4. Hydraulischer Pressluftammer

Die hydraulischen Hämmer werden auch als hydraulische Pressen bezeichnet, die 200- bis 300-fach höheren Öldruck im Vergleich zum atmosphärischen Druck in einem Hydraulikzylinder verwenden. Die hydraulischen Pressen werden in schweren Schmiedearbeiten eingesetzt, die aus einer Presse und einem hydraulischen Antrieb bestehen. Die Produktionsrate in hydraulischen Pressen wird als schneller beobachtet im Vergleich zu anderen Hammer-Schmiedeprozessen, bei denen die einzelne Pressaktion abgeschlossen wird.

Der hydraulische Hammer weist geringe Geräusch- und Vibrationsentwicklung auf, da bei diesen Geräten Geschwindigkeit, Niederdruck und Matrizenhub automatisch gesteuert werden. Pressen, die eine Kraft von 75.000 Tonnen liefern können, sind heutzutage üblich. Hydraulische Pressen werden in Schmiedeindustrien eingesetzt, die von 1.000 bis 10.000 Tonnen reichen. Diese Pressen werden meist für die Produktion von Muttern, Schrauben, Bolzen und Nieten verwendet.

5. Hebel-Feder-Hammer (Lever Spring Hammer)

Ein Hebel-Feder-Hammer ist ein recht leichter Typ von Pressluftammer, der meist für kleine Schmiedearbeiten verwendet wird. Diese Hämmer bestehen aus einem schweren Rahmen mit einer vertikalen Erhöhung an der Oberseite, die als Gehäuse für ein Lager dient, in dem die laminierte Feder schwingt.

Es gibt zwei Enden dieser Feder, wobei ein Ende für das Tragen einer Pleuelstange verantwortlich ist und das andere Ende einen vertikalen Tup trägt. Der Tup trägt das Gewicht und bewegt sich vertikal auf- und abwärts innerhalb der festen Führungen.

Die Pleuelstange ist an ihrem unteren Ende mit einer Exzenterscheibe verbunden. Weiter ist die Exzenterscheibe mit dem Kurbelrad verbunden, das für den Betrieb des Hammers und das Niederdrücken des Tretpedals verantwortlich ist.

Dies bewirkt, dass sich die Scheibe durch das Kurbelrad dreht und daher die laminierte Feder im Lager zu schwingen beginnt. Diese kontinuierliche Schwingung der Feder führt dazu, dass der Tup auf- und abwärts bewegt wird. Daher werden die erforderlichen Schläge auf das Werkstück ausgeübt, und der Handhebel wird betätigt, um den Hub der Pleuelstange und die Schlagintensität einzustellen.