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HISTÓRIA DA TECNOLOGIA, TECNOLOGIA, OBJETOS AO REDOR DE NÓS
Martelo a vapor. História da invenção e produção
Diretório / A história da tecnologia, tecnologia, objetos ao nosso redor O martelo a vapor dominou a engenharia por 90 anos e foi uma das máquinas mais importantes de seu tempo. A sua criação e introdução na produção em termos da sua importância para a revolução industrial só pode ser comparada com a introdução de um suporte de torno mecanizado, realizado por Henry Maudsley na viragem do século XIX.
O importante lugar ocupado pelo martelo na cadeia produtiva deveu-se à grande importância do forjamento no processo tecnológico geral de produção de produtos de ferro. Como já mencionado, a origem do forjamento está associada ao método da matéria-prima de redução do ferro. A rachadura de ferro macio, extraída do alto-forno, apresentava estrutura porosa solta. Seus poros estavam cheios de escória. Para obter ferro e aço de alta qualidade para a fabricação de ferramentas, a escória tinha que ser removida e os poros soldados. Isso é exatamente o que foi alcançado pelo forjamento. Só era possível forjar metal aquecendo-o ao calor de soldagem: os golpes aplicados pelo martelo tinham que ser os mais fortes possíveis para que a soldagem nos locais de delaminação realmente ocorresse e os vazios não se formassem. Além disso, golpes fortes espremiam a escória restante do metal quente, o que também aumentava a qualidade do ferro. Apenas metal bem forjado era então adequado para a produção de ferramentas e armas, e por muitos séculos elas também foram feitas exclusivamente por forjamento. Mais tarde, nos séculos XVIII-XIX, também foram forjadas peças de máquinas. Nos tempos antigos, todo o trabalho do ferreiro era realizado pelo próprio ferreiro. No futuro, houve uma divisão de trabalho - o ferreiro continuou a realizar a parte mais qualificada do trabalho, e a parte pesada e pouco qualificada foi realizada pelos marteladores que trabalhavam sob sua liderança. O ferreiro trabalhava com um martelo de 1-2 kg e os martelos trabalhavam com marretas, cujo peso chegava a 12 kg. As marretas eram montadas em cabos longos feitos de madeira dura, resistente e sem lascas. O cabo longo permitia segurar a marreta com as duas mãos e bater em um movimento circular "em um balanço". A divisão do trabalho entre o ferreiro e o martelo abriu a possibilidade de mecanizar os golpes pesados e monótonos produzidos por este último e transferir seu trabalho para o mecanismo. Na Idade Média, um martelo de came movido por uma roda d'água foi inventado. Os primeiros martelos desse tipo apareceram já no século 1784, e seu uso generalizado remonta ao século XNUMX. No final do século XNUMX, os martelos movidos por uma máquina a vapor entraram em uso. Uma patente para a invenção de tal martelo foi recebida em XNUMX por James Watt.
Conectar o martelo à máquina a princípio não mudou nada em seu próprio design. Era a mesma cauda, martelo de came que, quatrocentos anos antes da descoberta de Watt, era movido por uma roda d'água. Além disso, nele se podia ver facilmente seu antigo protótipo manual. A idade do vapor não mudou nem a sua forma nem o princípio de funcionamento, apenas aumentou o seu tamanho e peso. Mas essa situação não poderia durar muito. Nas décadas seguintes, o desenvolvimento da engenharia mecânica, a construção de ferrovias e, principalmente, a construção de colossais navios a vapor oceânicos exigiram o processamento de peças de dimensões sem precedentes. Eixos de rodas de pás, manivelas e outras partes de motores a vapor costumavam atingir tamanhos enormes. Para sua fabricação, máquinas gigantes começaram a ser criadas, incluindo poderosos martelos a vapor. No entanto, o design do martelo de came, que tinha muitas deficiências, não permitia forjar peças especialmente grandes com alta qualidade. A força do golpe do martelo dependia diretamente da altura de sua queda. Enquanto isso, com o aumento do tamanho da peça, o espaço livre entre o percutor e a bigorna diminuiu e, consequentemente, a força de impacto diminuiu. Isso foi um grande inconveniente, pois ao processar peças grandes e maciças, os impactos acabaram sendo os mais fracos e vice-versa - ao processar peças de espessura insignificante, o martelo agiu com força máxima, completamente oposta às necessidades de produção . Como resultado, a peça maciça teve tempo para esfriar antes que o forjamento fosse concluído. Ele teve que ser aquecido novamente e novamente transferido sob o martelo. Demorou muito tempo e esforço, mas a qualidade do forjamento ainda deixou muito a desejar. Além disso, como o movimento do martelo não era realizado em linha reta, mas em arco, nunca foi possível obter um paralelismo estrito entre a superfície do martelo e a bigorna (exceto quando o martelo se destinava a forjar peças da mesma espessura). Essa era a situação no início da década de 40, quando o martelo a vapor Nesmith apareceu, construído sobre princípios completamente diferentes. Difundiu-se imediatamente, pois atendeu às necessidades mais prementes da produção. A razão para esta notável invenção foi dada pela seguinte circunstância. A Great Western Company, para a qual a fábrica de Nesmith fornecia constantemente máquinas de corte de metal, recebeu um pedido para construir um navio a vapor gigante "Grã-Bretanha". O navio a vapor tinha que ter um virabrequim gigante com um diâmetro de cerca de 750 mm. Como se viu, era completamente impossível forjar tal eixo com a ajuda dos martelos que existiam na época. Tendo aprendido sobre as dificuldades da empresa, Nesmith pensou em como realizar um forjamento tão gigantesco. A princípio, ele pretendia melhorar o martelo antigo, mas depois percebeu que era necessário abandonar completamente o esquema anterior e criar um novo dispositivo no qual a máquina a vapor e o baterista seriam conectados em um único mecanismo. Uma das principais deficiências de todos os martelos anteriores era que o movimento do motor a vapor para a parte de impacto do martelo era transmitido de forma extremamente irracional. O movimento alternativo do pistão no cilindro da máquina foi primeiro convertido em movimento rotacional da árvore de cames. Então o movimento de rotação do eixo teve que ser convertido novamente no movimento alternativo do próprio martelo. "E houve algum benefício nesta complexa transformação do movimento? Absolutamente nenhum", Nesmith escreveu mais tarde. "Pelo contrário, apenas muitas desvantagens importantes resultaram disso - em primeiro lugar, o poder foi perdido." Bem ciente das deficiências do projeto antigo, Nesmith criou uma nova máquina com uma peça de trabalho em queda livre, que foi privada delas. As partes principais de seu martelo eram um cilindro, um pistão e uma estrutura que os sustentava. O cilindro de vapor C foi posicionado de forma que a haste do pistão se projetasse em direção à bigorna K. O cilindro C era sustentado por dois pilares O formando uma estrutura. "Baba" B movia-se entre essas prateleiras nas ranhuras e carregava o batedor, que era intercambiável e dependia da natureza do trabalho que estava sendo feito. O vapor da caldeira através do tubo P entrava na câmara na qual o carretel se movia. Quando o carretel ocupou a posição inferior, o vapor entrou sob o pistão e o levantou, assim como a haste, "mulher" e batedor. Se a alça fosse girada na outra direção, o carretel interrompeu o fluxo de vapor sob o pistão e o abriu para a atmosfera através do tubo principal. Em seguida, as peças em queda, sob a influência de seu próprio peso, atingem a peça de trabalho com uma força completamente inacessível ao martelo do came da cauda. A pressão do vapor foi regulada reduzindo a abertura através da qual foi liberado. Desta forma foi possível fazer o martelo cair mais devagar ou mais rápido e, consequentemente, desferir golpes mais ou menos fortes. Ao desligar completamente a saída de vapor, foi possível parar instantaneamente o martelo em qualquer ponto.
Quão obediente o novo martelo foi na gestão, diz tal episódio. Em 1843, os Lordes do Almirantado chegaram à fábrica de Nesmith para inspecionar sua invenção. O próprio Nesmith dirigia a máquina, que pesava 2 toneladas de peças em queda.Para surpreender os senhores, ele preparou algo como um truque. Um copo de cristal com um ovo cru foi colocado na bigorna. Dando partida no carro, Nesmith quebrou a casca do ovo sem danificar os vidros. O sucesso comercial da nova máquina superou todas as expectativas. O martelo tornou-se uma sensação entre os construtores de máquinas. Para conhecer seu aparelho, engenheiros e mecânicos vieram de todo o país. Muitas encomendas foram recebidas e o martelo a vapor começou sua marcha vitoriosa, primeiro na Inglaterra e depois em todo o mundo. (Um dos primeiros pedidos veio da Rússia.) Esta invenção trouxe fama e fama mundial a Nesmith como um dos principais fabricantes de máquinas. Ainda em vida, na segunda metade do século XIX, os martelos a vapor atingiram proporções colossais. Assim, em 1861, o martelo Fritz foi construído na fábrica Krupp. Sua "mulher" pesava 50 toneladas. Autor: Ryzhov K.V.
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