Гидравлический кузнечный молот своими руками

Кузнечный молот является одним из самых специфических устройств любого кузнечного цеха. С его помощью деформируют заготовки в горячем и холодном состоянии, придавая им необходимую форму. Разберёмся в работе этого уникального оборудования, какие действия в кузнечном деле можно выполнять ковочным станком и какова себестоимость кузнечных операций.

Эта информацию прежде всего понадобится тем, кто на данный момент решает, какой купить кузнечный молот и как затем его правильно эксплуатировать. Очень важно изучить в рассматриваемых моделях их технические характеристики, чтобы потом методом сравнения сделать оптимальный выбор оборудования.

С помощью кузнечных молотов можно выполнять:

• гибку металлических заготовок;
• вытяжку или удлинение изделий;
• прошив в них отверстий разного диаметра;
• осадку или сжатие заготовок;
• рубку заготовок на части.

Большинство видов кузнечных молотов способны выполнять все перечисленные работы, эти станки легко поддаются классификации по своим конструктивным свойствам и рабочим качествам.

Принцип работы и разновидности

В наиболее удачных конструкциях используется два вида энергии — потенциальная и кинетическая. Потенциальная

определяется массой бойка m, ускорением свободного падения g и высотой h, с которой боёк перемещается вниз. Реализация только этой составляющей привело бы к непомерному увеличению высоты подъёма.

В свою очередь, реализуемая кинетическая энергия

зависит не столько от массы, сколько от скорости v соударения с деформируемым металлом. Таким образом, исходными параметрами должны быть:

Кроме того, с точки зрения производительности ковки большое значение имеют также число ударов в единицу времени, и закрытая высота в плане (параметр важен для выяснения предельных размеров заготовки, которую можно разместить в ковочном пространстве).

В качестве энергоносителей принимают сжатый воздух, пар, а также разнообразные механические устройства. Не всё из вышеперечисленного годится для самодельной разработки. Однозначно не подходит, например, пар, поскольку для этого придётся специально строить котельную станцию. Ряд механических систем — ремень, цепь, доска — также неприемлемы из-за высокой сложности, а также необходимости использования дефицитных и дорогих компонентов. В частности, для приводной доски потребуется высококачественная древесина бука, кедра или ясеня (да и эти породы не выдержат более 40…50 часов эксплуатации). Ещё большей конструктивной сложностью обладают кузнечные молоты с ремнём или цепью.

Они и будут рассмотрены далее.

Конструкции с пневмоприводом

Рисунок-1 Пневматическое исполнение.

Машины могут быть простого и двойного действия. Во втором случае инструмент дополнительно разгоняется за счет повышенного давления, которое создаётся компрессором, при помощи специального распределительного устройства — золотника. Золотник управляет агрегатом, обеспечивая подачу энергоносителя в полость над бойком.

Для самодельного изготовления более подходят варианты с одним цилиндром, где движение происходит в одной полости. Оборудование получается достаточно простым с конструктивной точки зрения, и при наличии мастерской вполне может быть изготовлено своими руками.

Цилиндр при этом может быть открыт либо сверху, либо снизу. (по месту расположения компрессорного поршня). Действуют оборудование следующим образом.

При цилиндре, открытом сверху, движение от электродвигателя передается кривошипному валу, который жёстко связан с поршнем компрессора. Поршень, который при помощи штока соединён с инструментом, в это время находится внизу, на наковальне. При перемещении компрессорного поршня вверх, под ним создаётся разрежение, которое захватывает шток, и вынуждает его увлекаться по направляющим вверх.

При прохождении кривошипного вала через своё верхнее положение компрессорный поршень начинает двигаться вниз, и сжимает воздух, который находится в пространстве между поршнями. Энергия и ход определяются размерами этого пространства, массой подвижных частей и давлением, которое создаёт воздухонагнетающая установка.

Схема с цилиндром

открытым сверху, несколько сложнее. Она включает в себя:

1. Рабочий поршень.
2. Компрессорный поршень.
3. Шток.
4. Боёк.
5. Управляющий рычаг.
6. Шатун.
7. Кривошип.

Как работает

При цилиндре, открытом сверху, компрессорный поршень может свободно скользить по штоку, отрабатывая ту траекторию, которая задаётся ему рычагом чрез кривошипно-шатунный механизм. Таким образом, ход будет зависеть не только от разрежения в полости, но и от веса подвижных частей. У такой техники имеется существенный недостаток — повышенный износ рычагов, которые работают в условиях постоянных вибраций, при резко изменяющихся нагрузках.

Система управления одноцилиндровыми конструкциями такова. В системе управления имеются две рукоятки. Одна предназначена для реверсирования привода кривошипно-шатунного механизма (впрочем, здесь можно установить управляющий датчик хода). Перемещая рукоятку подачи сжатого воздуха можно управлять интенсивностью удара, поскольку при определённом положении рукоятки объём рабочего пространства — а, следовательно, и мощность удара — разные.

Последовательность действий

Рассмотрим схему работы с простым молотом.

• Для выполнения удержания оператор переводит рукоятку в заданное положение. Обе камеры заполняются воздухом, ударник не касается наковальни, но при этом двигатель не выключается.
• При подъеме рукояти цилиндр и верхняя камера заполняются воздухом, а нижняя камера изолируется. Сначала поднимается ударник, а затем боек.
• Для выполнения непрерывных ударов оператор переводит рукоятку в заданное положение. Цилиндр и обе камеры компрессора изолируются. При опускании поршня ударник поднимается или опускается. Мощность удара регулируется рукояткой.
• Для выполнения разового удара оператор перемещает рукоятку в положение непрерывных ударов, а возвращает в положение удержания.

Конструкции с механическим приводом

Из всех разновидностей наиболее просто изготовить для кузни молот с рычажным приводом. В механических установках инструмент может совершать перемещения, как по дуге окружности, так и возвратно-поступательные.

В наиболее простом своём варианте (без направляющих, наличие которых для ковки не всегда обязательно) агрегат будет включать в себя:

Рисунок 2 — Рычажное исполнение

Как работает

Функционирует схема следующим образом. Молотовище имеет возможность поворачиваться вокруг оси. Там же смонтирована и рычажная система, которая управляет перемещениями молотовища.

Эта система, в свою очередь, при помощи шарниров связана с шатуном и — через него — с кривошипно-шатунным механизмом, который преобразует вращательное движение электродвигателя в возвратно-поступательное перемещение шатуна.

На противоположном конце системы устанавливаются резиновые буферы, которые, с одной стороны, смягчают удар молотовища по поковке, а. с другой стороны, способствуют появлению вибраций, увеличивающих запас кинетической энергии. Таким образом, КПД при постоянной работе несколько выше, чем при одиночных ударах.

На станине неподвижно закрепляется резиновый отбойный буфер, который необходим для гашения постоянно возрастающих колебаний, и удерживания их амплитуды в приемлемом диапазоне значений.

При нажатии на педаль натяжной ролик оттягивает приводной ремень шкива, после чего при подъёме шатуна вверх молотовище будет отталкиваться от буферных устройств, и сжимать отбойный буфер. Тот накапливает кинетическую энергию, и отдаёт её молотовищу. При опускании шатуна молотовище идёт вниз, и бьёт по заготовке. Сила удара и скорость движения молотовища зависят от накопленной отбойником энергетических параметров. Ход молотовища можно изменять, смещая в необходимом направлении ось, для чего предназначаются направляющие.

Изменять число ходов можно несколькими способами

• Регулировкой усилия прижима нажимного ролика к шкиву электродвигателя;
• Изменением передаточного числа шкива электродвигателя;
• Применением вариатора;
• Установкой на привод двигателя постоянного тока.

Конструктивной разновидностью рычажных исполнений считаются рессорные молоты. В отличие от вышерассмотренной конструкции здесь роль устройства, накапливающего вибрации, выполняет обычная автомобильная рессора.

Конструкция и принцип действия

Принцип работы кузнечного молота прост. Молоток бьет по поковке с помощью штока, соединенного с ударником.

Стандартное устройство кузнечного молота включает такие детали, как:

• силовой цилиндр;
• шток;
• боковые стойки;
• шабот;
• ударник «баба»;
• система управления.

Силовой цилиндр направляет давление в нижнюю часть со штоком. На нем закреплен ударник, который совершает возвратно-поступательные движения. Баба деформирует заготовку. Стойки ковочного молота компенсируют перемещение бойка во время удара.

В старых машинах сила ударов регулировалась ножным или ручным приводом. Современные устройства работают на энергоносителях разных видов.

Чертежи и руководства по сборке

Для изготовления самодельного оборудования потребуется довольно много комплектующих: станина, компрессор, клиноременная передача, кривошипно-шатунный механизм. Можно подобрать на складах Вторчермета станину от небольшого открытого кривошипного пресса (для изготовления таких деталей обычно используются отливки из качественной стали типа 40ГЛ или 45Л по ГОСТ 977, которые имеют достаточный запас прочности по знакопеременным нагрузкам).

При подборе компрессорной установки следует ориентироваться на модели, которые способны создавать давления не ниже 4 ат, иначе развиваемой энергии окажется недостаточно для успешного деформирования поковок. Из тех же соображений выбирают мощность электродвигателя и параметры клиноременной передачи.

Принцип работы кузнечного молота

Кузнечные молоты актуальны для небольших кузниц, которые специализируются на заказах по изготовлению изделий из металла:

• элементы для мебели, созданные путем художественной ковки;
• мелкий инвентарь для охоты, рыбалки;
• памятные сувениры и т.п.

Принцип работы данного оборудования основывается на использовании динамических ударов рабочего органа ‒ штока, соединенного с ударной частью машины ‒ бабой, а также устройствами для контроля силы воздействия.

Иные обязательные конструктивные элементы рессорного кузнечного молота описаны ниже:

• баба, соединенная с поршнем;
• основание, закрепленное на основании;
• станина с зафиксированными на ней направляющими для подвижных узлов;
• приводное оборудование;
• щитовое ограждение, обеспечивающее оператору высокий уровень безопасности;
• электрооборудование;
• у пневматических молотов в конструкции также присутствует компрессорный цилиндр.

Первые модели подобного оборудования оснащались ножным или ручным приводом, современные изделия имеют удобную систему управления, минимизирующую усилие со стороны кузнеца.

Опишем принцип функционирования устройства:

• заготовку помещают в нижнюю часть молота;
• устройство настраивается на актуальную частоту удара и приводится в движение;
• при активации молота ведомая верхняя часть конструкции бьет по металлозаготовке;
• динамическое воздействие на металлозаготовку осуществляется до того момента, пока она не приобретет актуальную форму.

Принцип работы дизель молота заключается в преобразовании возвратно-поступательного движения, который совершается кривошипно-шатунным механизмом, в аналогичное движение поршня. Это предоставляет мастеру возможность совершить с его помощью множество операций.

Конструкция и принцип действия

Функционирование ковочного молота базируется на динамических ударах рабочего органа — штока, соединенного с бабой (ударной частью машины) и устройствами, контролирующими силу воздействия. Другими обязательными конструктивными элементами являются:

• поршень, соединенный с бабой;
• основание (зафиксированное на твердой поверхности);
• станина (направляющие для подвижных узлов фиксируются на ней);
• приводное оборудование;
• щитовое ограждение (для безопасности оператора);
• электрическое оборудование;
• компрессорный цилиндр (у пневматических молотов).

Ранние машины имели ножной или ручной привод. Современный кузнечный молот оснащен удобной системой управления, минимизирующей усилие работника кузницы.

Рис. 1. Устройство пневматического молота.

(1 — рабочий цилиндр, 2 — компрессорный цилиндр, 3 — поршень, 4 — кривошипный механизм, 5 — баба, 6 и 7 — верхний и нижний бойки, 8 — подушка, 9 — воздухораспределительный механизм, 10 — деформируемая заготовка)

Вкратце действие устройства происходит так:

• заготовка помещается в нижнюю часть молота (обычно это боек);
• настраивают устройство на определенную частоту удара, приводят в движение;
• после активации молота, ведомая верхняя часть бьет по заготовке;
• динамическое воздействие продолжается до тех пор, пока заготовка не приобретет нужную форму.

Виды молотов

По типу вещества, применяемого в компрессорном цилиндре, различают следующие ковочные молоты:

• паровоздушные агрегаты работают за счет пара или атмосферного воздуха;
• гидравлические и гидростатические модели используют силу жидкости под давлением;
• бензиновые молоты функционируют по принципу ДВС;
• газовые используют сжиженный газ;
• молоты электромагнитного типа для ковки используют энергии электрических и магнитных полей;
• механические молоты запускаются физическим усилием мастера, используются мало в сравнении с иными моделями подобного оборудования;
• рессорно-пружинные модели работают за счет того, что рессора ускоряет падение поршня вниз;
• пневматические используют силу газа под давлением в процессе функционирования.

Отдельно стоит отметить кузнечный пневмомолот с пневмоцилиндром. Такое строение избавляет мастера от необходимости применять дополнительные источники энергии и утяжелять конструкцию. При ударе кузнечного молота по заготовке ее форма меняется согласно запланированной рабочей схеме.

Механический

Механический кузнечный молот представляет собой старое по принципу функционирования устройство, разработанное и применяемое на практике еще несколько веков назад.

Основой его конструкции является механизм, подающий усилие от мускулов человека на молот. И только спустя многие годы были сконструированы первые модели с приводами на силе воды и пара.

Основная рабочая часть механического молота сконструирована из рычага с молотом с одной стороны и массивным противовесом с другой. Его устанавливают на вал, способный качаться под воздействием на педаль или рычаг.

Однако стоит помнить, что КПД такого оборудования в сравнении с более современными моделями довольно низкое. А габариты механики при этом довольно внушительны, что не позволяет использовать их в крохотных кузницах.

Пневматический

Молот ковочный пневматического типа причисляют к оборудованию для ковки, которое способно выполнить большой перечень операций, и в том числе скручивание, разрезание и формовку металлозаготовок.

Молоты устанавливаются в единичном количестве и снабжаются индивидуальной компрессорной установкой. Они не отличаются большой массой падающих частей, потому могут применяться для ковки малых по размеру изделий.

Зачастую, пневмомолот оснащается С-образной станиной, скрепляющейся для жесткости посредством боковых стоек. Штамповочная зона пневматического молота открыта с трех сторон, что значительно упрощает его обслуживание.

Молот пневматический кузнечный управляется с помощью ручного рычага или педали и может применяться в двух направлениях:

• для выполнения ковки художественного типа подойдут агрегаты, масса которых не превышает 75 кг;
• в производстве: МПЧ 150-2000 кг.

Достоинства оборудования такого типа заключаются в следующем:

• энергоемкость;
• высокая чувствительность при регулировке рабочих режимов;
• простое управление;
• долгий срок службы.

Недостатки пневматических молотов ‒ приличные габариты, существенный вес, сложность транспортировки.

Маркировка и типоразмеры ковочных молотов

Основным технологическим параметром для выбора типоразмера ковочного молота является его масса падающих частей (мпч). В соответствии с ведомственной нормалью КН-01-1 обозначение ковочных молотов является комбинированным, цифрово-буквенным, и имеет вид МАХХХХ. Буква «М» означает «молот». Первые две цифры могут быть следующими:

• 13 – для ковочных паровоздушных молотов двойного действия арочного типа;
• 15 – для ковочных паровоздушных молотов двойного действия мостового типа;
• 21 – для штамповочных паровоздушных молотов двойного действия;
• 41 – для ковочных пневматических молотов.

Указанное оборудование производится в соответствии с требованиями ГОСТ 9752 (ковочные молоты), ГОСТ 7024 (паровоздушные штамповочные молоты) и ГОСТ 712 (пневматические молоты). Стандартным рядом для параметра мпч считается номинальный размерный ряд чисел, поэтому две последних цифры обозначения в марке молота указывают именно на мощность оборудования:

Возможны также дополнительные буквенные обозначения, которые свидетельствуют о модернизации базовой модели ковочного молота.

Ковочные молоты остальных видов используются редко, и изготавливаются по специальным заказам.

Молот самодельный: супермолот

Смастерить самодельный кузнечный молот для ковки металлоизделий будет легче, если разделить все операции на несколько этапов в следующей последовательности:

• подготовка основания для монтажа кузнечного пресс молота;
• конструирование рамы станка с рессорами;
• сборка рабочего механизма;
• установка самодельного устройства.

Но перед подробной инструкцией, указывающей, как сделать кузнечный молот, следует отметить важность создания чертежа будущей конструкции.

Изготовить кузнечный молот своими руками можно в условиях мастерской или гаражной постройки. Но перед работой важно определить актуальные размеры агрегата, описать все его составляющие детали, что в последствие позволит определить вес изделия и его функциональные возможности.

Для этого потребуется составить самостоятельно или найти в интернете чертежи и схему сборки такой конструкции с детальным описанием всех ее частей.

После создания чертежа устройства для ковки переходят к формированию фундамента. Самодельный кузнечный молот нужно установить на ровную площадку, подготовленную заранее. Это необходимо для нормальной работы устройства и устранение риска его опрокидывания при эксплуатации.

В месте монтажа конструкции нужно выкопать яму актуальных размеров. Ее дно тщательно посыпают песком со щебнем, поливают водой и трамбуют. Поверх осуществленного слоя песчаной подушки монтируют армирующий каркас, для чего применяется арматура с диаметром 12-14 мм.

Крайне важно не забыть при этом про перевязку, которую осуществляют каждые 250-300 мм.

Выбираем метод деформирования горячего металла

Свободная ковка небольших по массе изделий может быть реализована на следующих кузнечных машинах:

• пневмомолоте с эл. приводом;
• ручном механическом молоте (со сплошным/гибким стержнем или рессорного исполнения);
• винтовом молоте.

Последний вариант отличается наименьшей скоростью перемещения подвижных частей, а потому может использоваться только для ковки высокопластичных металлов. Остаётся сделать либо пневмомолот, либо механический молот простого действия.

Схема кузнечного молота с ножным приводом

Сравнивая технологические показатели деформирования, нетрудно прийти к выводу, что энергия удара для рессорного молота существенно ниже, чем для пневмомолота. Кроме того, наличие эл. управления в последнем случае заметно снизит физические нагрузки.

В противовес пневмомолоту рессорный вариант не потребует значительных первичных затрат, а также более безопасен в применении. Для такого агрегата не потребуется эл. мотор, и это даст возможность впоследствии сэкономить на энергоресурсах.

Основные вопросы, как изготовить самодельный кузнечный молот, рассмотрены далее.

Изготавливаем пневматический молот

Возможности данного оборудования будут определяться конструкцией компрессора, который будет снабжать воздухораспределительный механизм энергоносителем.

Комплект чертежей в данном случае должен быть разработан относительно таких узлов:

1. станины (кузнечный молот своими руками лучше проектировать со сварной станиной);
2. рабочего цилиндра, подбираемого по желаемой энергии удара;
3. штока;
4. трубопроводов;
5. системы управления;
6. шабота.

В Интернете можно найти подходящие чертежи пневмомолота с эл. приводом. Если их нет, то проектирование ведут в следующей последовательности:

Подбираем компрессор: расход сжатого воздуха должен быть примерно в 5…6 раз больше объёма рабочего цилиндра. Тот, в свою очередь, зависит от требуемого давления на металл. Например, для стали оно должно быть не менее 30 МПа, следовательно, минимальный диаметр штока составляет 120…150 мм, при ходе 150…200 мм (дальнейшее увеличение хода, конечно, увеличит кинетическую энергию, но попутно вызовет и существенное увеличение высоты оборудования). Следовательно, давление сжатого воздуха должно быть не ниже 6 ат; оно увеличится, если компрессор будет располагаться на удалении от ковочного агрегата, поскольку в данном случае появятся потери сжатого воздуха в трубопроводах.

Уплотнение штока бабы и поршня компрессора молота МА4129

Уплотнение штока бабы и поршня компрессора молота МА4129

1. букса бабы
2. букса компрессора
3. сухари и сегменты
4. планка направляющая
5. пружина
6. кольцо уплотнительное
7. экспандер

«а» — зазор

Баба фиксируется от вращения направляющими планками 4, вмонтированными в её буксу (рис.З). Для уплотнения штока бабы в буксе I сделана кольцевая выточка, в которой монтируются сегменты и сухари 3, стягиваемые пружиной 5: По мере износа штока бабы, а также сухарей и сегментов зазор «а» уменьшается, но может быть восстановлен запиловкой торцов сегментов. Для уплотнения штока поршня компрессора в буксе компрессора сделана кольцевая выточка, в которой монтируется уплотнительное кольцо 6, из материала ЛАМ1, стягиваемое экспандером 7.

Изготавливаем механический молот

Наиболее доступный по конструкции – механический молот рессорного типа: он компактен, и может быть достаточно производительным: эл. привод может обеспечить до 200…300 ходов в минуту.

Самодельный кузнечный молот рессорного типа с электрическим приводом состоит из:

1. Эл. двигателя, управляющим вращением кривошипного вала.
2. Исполнительного механизма для получения колебаний.
3. Рессоры (используют автомобильную, не имеющую трещин и расслоений металла).
4. Бойка с системой направляющих элементов.
5. Станины Т-образного типа.
6. Шабота или нижней плиты, где производится собственно ковка.

Чертеж общего вида самодельного кузнечного молота

Скачать чертежи пружинно-рессорного молота

Ручной механический молот с доской/ремнём включает в себя:

1. Две замкнутые сверху стойки с направляющими пазами.
2. Бойка с посадочным местом под передающий элемент.
3. Шабота.
4. Механизма подъёма с фиксатором (можно использовать обычную трещотку от блокировочных приспособлений грузоподъёмных лебёдок).
5. Ремня или доски, которые соединяется сверху с бойком (в качестве материала доски принимают обычно дуб или лиственницу).

Чертежи оборудования обычно указываются в привязке с его фактической производительностью и мощностью, поэтому подбор оптимальной массы лучше выполнять после изготовления всех остальных узлов.

Последовательность сборки механического молота заключается в следующем. К выходному концу вала эл. двигателя присоединяют (можно муфтой) конец вала кривошипно-шатунного механизма. Далее посредством рычага к нему крепят рессору, которая должна иметь колебание в опорах. К рессоре шарнирно прикрепляется боёк, после чего производится регулировка направляющих (посадка в отверстии должна предусматривать зазор не менее 1,0…1,5 мм).

На завершающем этапе проверяют действие кривошипного узла и, при необходимости, уменьшают свободных колебаний рессоры (за счет ужесточения её крепления в опорах).

Сделать самодельный кузнечный молот не так сложно, если тщательно проработать чертежи применительно к конкретным условиям использования ковочного оборудования.

Скачать информацию по прочим молотам:

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: stankiexpert.ru