鍛錘

鍛錘是鍛壓設備中應用最廣泛的一種。鍛錘是由重錘落下或加工外力使其高速運動產生動能對坯料做功，使之發生塑性變形的機械。鍛錘是最常見、歷史最悠久的鍛壓機械，它結構簡單、工作靈活、使用面廣、易於維修，適用於自由鍛和模鍛。但振動較大，較難實現自動化生產。

工作原理：利用蒸汽、液壓等傳動機械使落下部分（活塞、錘杆、上鑽、模塊）產生運動並積累能量，將此動能施加到鍛件上，使鍛件獲得塑性變形能，以完成各種鍛壓工藝過程。

特點：鍛錘結構簡單，工藝適應性好，是現今主要的鍛造生產設備；鍛錘一般分空氣錘（蒸汽錘）、對擊錘、電液錘等。由於空氣錘存在振動大、噪聲高的特點，適用於中、小噸位；大噸位鍛錘原則用對擊錘、電液錘等設備代替。按照用途鍛錘可分為自由鍛錘、模鍛錘等。 ^[1] 

鍛錘以很大的砧座或可動的下錘頭作為打擊的支承面，在工作行程時，錘頭的打擊速度瞬間降至零，工作是衝擊性的，能產生很大的打擊力，通常會引起很大的振動和噪音。

鍛錘的規格通常以落下部分的質量來表示，但因它是限能性設備，其確切的性能參數應是打擊能量。

鍛件在錘上的成形過程是打擊過程，可利用力學上的彈性正碰撞理論分析其打擊過程的特性。由此可見，鍛錘是一種衝擊成形設備，工作過程中各主要零部件承受衝擊載荷，並有振動傳向基礎和周圍環境，因此，研究鍛錘的打擊過程、分析鍛錘打擊效率和打擊力是鍛錘整機設計及性能分析、零部件強度校核和鍛錘振動分析的基礎。

鍛錘的打擊過程分為兩個階段。

第一階段為加載階段。打擊開始時錘頭的速度為V₁，砧座的速度V₂=0。在此階段，隨着砧塊（或模具）彼此接近而致使鍛件成形。第一階段結束時，錘頭和砧座達到一致的下沉速度V，這時鍛件變形最大，砧座及基礎下沉，落下部件的動能轉化為鍛件的塑性變形能、錘擊系統內部的彈性變形能和系統運動的動能。對擊錘，上下錘頭相互靠攏，這能改善打擊時鋼帶的受力狀況。

第二階段為卸載階段。第一階段末錘擊系統所具有的彈性變形能在第二階段釋放 ，導致打擊終了後錘頭和砧座或上下錘頭的反向分離，其速度分別達到U₁和U₂，此時二者開始分離。有砧座錘砧座以初速度U₂的初速度打擊基礎，嚴重的地面衝擊振動由此產生，無砧座錘上、下錘頭是在空中堆積，地面上基本上無衝擊振動。

鍛錘是限能量的鍛壓設備，它的主要性能參數是落下部分的打擊能量。但是，對其可能產生的打擊力亦應有其度量準則，以滿足鍛錘零件的強度校核、模具承壓面的確定及正確選用和使用設備的需要。

鍛錘的種類很多，按打擊特性分，有對擊錘和有砧座錘；按工藝用途分，有自由鍛錘、模鍛錘和板料衝壓錘；按向下行程時作用在落下部分的力分為單作用錘和雙作用錘。單作用錘工作時，落下部分為自由落體；雙作用錘在向下行程時，落下部分除受重力作用外，還受壓縮空氣或液壓力的作用，故打擊能量較大。通常按驅動形式將鍛錘分為以下四類：

以來自動力站的蒸汽或壓縮空氣作為工作介質，通過滑閥配汽機構和汽缸驅動落下部分作上下往復運動的鍛錘稱為蒸汽—空氣錘。工作介質通過滑閥配汽機構在工作汽缸內進行各種熱力過程，將熱力能轉換成鍛錘落下部分的動能，從而完成鍛件變形。

空氣錘有工作缸和壓縮缸，兩缸之間由旋閥連通。其工作介質也是壓縮空氣， 它在壓縮活塞和工作活塞之間僅起柔性連接作用。電動機通過減速機構帶動曲拐軸旋轉，驅動壓縮活塞作上下往復運動，使被壓縮的空氣經旋閥進入工作缸的上腔或下腔，驅動落下部分做向下運動進行打擊或回程。

由電動機驅動，靠機械傳動提升錘頭的鍛錘，統稱為機械錘。它是一類主要依靠重力位能實現鍛件變形的單作用落錘。根據連接不同，分為夾板錘（或夾杆錘）、彈簧錘和鏈條錘（或鋼絲繩錘）。

液壓錘是以液壓油為工作介質，利用液壓傳動來帶動錘頭作上下運動，完成鍛壓工藝的鍛壓設備。分氣液和純液壓兩種驅動形式。氣液驅動原理為：在工作前，先向氣腔一次充入定量的高壓氣體（氮氣或壓縮空氣）。藉助於下腔壓力的改變，對定量的封閉氣體進行反覆的壓縮和膨脹作功，使錘頭得到提升和快速下降進行鍛擊。其工作特點是：油腔進油，錘頭提升；油腔排油，錘頭下降並進行鍛件成形。純液壓式模鍛錘的特點是：液壓缸下腔通常壓；上腔進油，錘頭快速下降並進行鍛擊，上腔排油，錘頭提升。

液壓錘具有高效、節能、環保的優點，利用氣液驅動製成的液壓動力頭來改造高能耗的蒸—空自由鍛錘和模鍛錘，在我國已有巨大的發展，特別是8~12t液壓自由鍛錘的製成並投入使用，在國際上尚屬首創，是具有我國自主知識產權的產品。性能更優的快速液壓模鍛錘我國已有系列產品投放市場，利用純液壓原理製成的液壓動力頭來改造蒸-空錘的產品也已投入市場。

鍛錘一般由錘頭、砧座及機座組成，砧座與基礎問設有墊層，整個鍛錘基礎放置在地基上。錘頭打擊固定砧座的為有砧座錘；上下錘頭對擊的對擊錘為無砧座錘。鍛錘的規格通常以落下部分的質量來表示，但因它是限能性設備，其確切的性能參數應是打擊能量。

鍛錘的種類很多，按打擊特性分，有對擊錘和有砧座錘；按工藝用途分，有自由鍛錘、模鍛錘和板料衝壓錘；按向下行程時作用在落下部分的力分為單作用錘和雙作用錘。單作用錘工作時，落下部分為自由落體；雙作用錘在向下行程時，落下部分除受重力作用外，還受壓縮空氣或液壓力的作用，故打擊能量較大。按驅動形式將鍛錘分為蒸汽-空氣錘、空氣錘、機械錘、液壓錘。

鍛錘因結構簡單、適用性強、便於維修，廣泛應用於鍛造工廠中，但鍛錘在工作中會產生極大的振動，給地基極大的衝擊力，因此必須在鍛錘下單獨建造一個大而堅固的基礎，另外還需要將基礎的振動值控制在一定範圍以內，以避免過大的振動向外傳播，影響其他設備的正常使用和廠房、人員的安全。當週圍的環境對振動要求嚴格時，就要採用先進而且有效的隔振技術。圖1中a)為雙柱式自由鍛錘及基礎，圖1中b)為模鍛錘及基礎，主要由錘架、落錘、砧塊及基礎組成。

1、落下部分公稱質量及實際重。

2、砧座及錘架重。

3、砧座高度、底面尺寸及砧座頂面對本車間地面的相對標高。

4、錘架底面尺寸及地腳螺栓的形式、直徑、長度和位置。

5、落下部分的最大速度或最大行程、汽缸內徑、最大進氣壓力或最大打擊能量。6、單臂錘錘架的重心位置。 ^[2] 

(1)鍛錘起動前應仔細檢查各緊固連接部分的螺栓、螺母、銷子等有無鬆動或斷裂，砧塊、錘頭、錘杆、斜楔等結合情況及是否有裂紋，發現問題，及時解決，並檢查潤滑給油情況。

(2)空氣錘的操縱手柄應放在空行位置，並將定位銷插入，然後才能開動，並要空運轉3～5分鐘。蒸汽一空氣自由鍛錘在開動前應排除汽缸內冷凝水，工作前還要把排氣閥全打開，再稍微打開進氣閥，讓蒸汽通過氣管系統使氣閥預熱後再把進氣閥緩慢地打開，並使活塞上下空走幾次。

(3)冬季要對錘杆、錘頭與砧塊進行預熱，預熱温度為100～150℃。

(4)鍛錘開動後，要集中精力，按照掌鉗工的指令，按規定的要求操作，並隨時注意觀察。如發現不規則噪聲或缸蓋漏氣等不正常現象，應立即停機進行檢修。

(5)操作中避免偏心鍛造、空擊或重擊温度較低、較薄的坯料，隨時清除下砧上的氧化皮，以免濺出傷人或損壞砧面。

(6)使用腳踏操縱機構，在測量工件尺寸或更換工具時，操作者應將腳離開腳踏板，以防誤踏。

(7)工作完畢，應平穩放下錘頭，關閉進、排氣閥，空氣錘拉開電閘，做好交接班工作。