Как сделать Ковочный молот — своими руками

В небольших или индивидуальных кузницах, принимающих заказы на разнообразную продукцию — изделия художественной ковки, мелкий инструмент типа топоров, и пр. — часто возникает потребность в использовании не ручного труда, а соответствующего оборудования для ковки. Как сделать оборудование, а также некоторые конструкции кузнечных молотов, доступных для самостоятельного изготовления, рассмотрены далее.

Принцип работы и разновидности

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

W_n = mgh

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

W_n = mv²/2

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

• Масса;
• Скорость движения.

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.

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:

1. Станину.
   

   Рисунок 2 — Рычажное исполнение

2. Молотовище (изготавливается из прочных пород древесины).
3. Приводной электродвигатель.
4. Шкив.
5. Шатун.
6. Рычаг.
7. Приводную ось.
8. Направляющие.
9. Буферные устройства.
10. Отбойник.
11. Нажимной ролик.
12. Управляющую педаль.

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.

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.

Для получения деталей принимают усиленные металлопрофили преимущественно из среднеуглеродистых конструционных сталей — трубы с толстыми стенками, толстолистовой прокат. Отливок следует избегать, поскольку в домашних условиях трудно проверить качество литой заготовки. Ударные нагрузки хорошо воспринимаются инструментальными сталями типа 7ХВ2С, которые обладают повышенными характеристиками ударной вязкости при высокой прочности после термической обработки.

Чертежи, фото, а также инструктивные материалы о том, как собрать требуемую технику, имеются:

Молоты типа «Шлёп-нога»
Фотографии, чертежи и описание
Смотреть в pdf

Фрикционные молоты
чертеж, описание Смотреть в pdf

Пружинно-рессорные молоты
чертежи и описание pdf

Все представленные конструкции вполне доступны для изготовления своими руками, при минимуме требующихся операций металлообработки.

Видео ковочный молот

Иллюстрация работы рассмотренной техники

Самодельный кузнечный молот