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STORIA DELLA TECNOLOGIA, DELLA TECNOLOGIA, DEGLI OGGETTI INTORNO A NOI
Martello a vapore. Storia dell'invenzione e della produzione
Elenco / La storia della tecnologia, della tecnologia, degli oggetti che ci circondano Il martello a vapore ha dominato l'ingegneria per 90 anni ed è stata una delle macchine più importanti del suo tempo. La sua creazione e introduzione nella produzione in termini di significato per la rivoluzione industriale può essere paragonata solo all'introduzione di un supporto per tornio meccanizzato, realizzato da Henry Maudsley all'inizio del XIX secolo.
Il posto importante occupato dal martello nella catena di produzione era dovuto alla grande importanza della forgiatura nel processo tecnologico complessivo per la produzione di manufatti in ferro. Come già accennato, l'origine della forgiatura è associata al metodo di riduzione del ferro della materia prima. La fessura di ferro dolce, estratta dall'altoforno, aveva una struttura porosa sciolta. I suoi pori erano pieni di scorie. Per ottenere ferro e acciaio di alta qualità per la fabbricazione di utensili, le scorie dovevano essere rimosse e i pori saldati. Questo è esattamente ciò che è stato ottenuto con la forgiatura. Era possibile forgiare il metallo solo riscaldandolo al calore di saldatura: i colpi inflitti dal martello dovevano essere il più potenti possibile in modo che la saldatura nei punti di delaminazione avvenisse davvero e non si formassero vuoti. Inoltre, forti colpi hanno spremuto le scorie rimanenti dal metallo caldo, aumentando anche la qualità del ferro. Solo il metallo ben forgiato era quindi adatto alla produzione di utensili e armi, e per molti secoli furono realizzati anche esclusivamente mediante forgiatura. Successivamente, nei secoli XVIII-XIX, furono forgiate anche parti di macchine. Nei tempi antichi, tutto il lavoro del fabbro veniva svolto dal fabbro stesso. In futuro, c'era una divisione del lavoro: il fabbro continuava a svolgere la parte più qualificata del lavoro e la parte pesante e poco qualificata veniva eseguita dai martellatori che lavoravano sotto la sua guida. Il fabbro lavorava con un martello di 1-2 kg e i martelli lavoravano con mazze, il cui peso raggiungeva i 12 kg. Le mazze erano montate su lunghi manici fatti di legno duro, elastico e non si scheggiava. Il lungo manico permetteva di tenere la mazza con entrambe le mani e di battere con un movimento circolare "in oscillazione". La divisione del lavoro tra fabbro e martellatore ha aperto la possibilità di meccanizzare i pesanti colpi monotoni prodotti da quest'ultimo e trasferire il suo lavoro nel meccanismo. Nel Medioevo fu inventato un martello a camme azionato da una ruota idraulica. I primi martelli di questo tipo apparvero già nel XIII secolo e il loro uso diffuso risale al XVI secolo. Alla fine del 1784° secolo entrarono in uso i martelli azionati da una macchina a vapore. Un brevetto per l'invenzione di un tale martello fu ricevuto nel XNUMX da James Watt.
Il collegamento del martello alla macchina all'inizio non ha cambiato nulla nel suo stesso design. Era la stessa coda, martello a camme che, quattrocento anni prima della scoperta di Watt, era azionata da una ruota idraulica. Inoltre, in essa si poteva facilmente vedere il suo antico prototipo manuale. L'età del vapore non ha cambiato né la sua forma né il principio di funzionamento, ne ha solo aumentato le dimensioni e il peso. Ma questa situazione non poteva durare a lungo. Nei decenni successivi, lo sviluppo dell'ingegneria meccanica, delle costruzioni ferroviarie e, soprattutto, la costruzione di colossali piroscafi d'altura richiese la lavorazione di parti di dimensioni senza precedenti. Gli alberi delle ruote a pale, delle manovelle e di altre parti dei motori a vapore raggiungevano spesso dimensioni enormi. Per la loro fabbricazione iniziarono a essere create macchine giganti, inclusi potenti martelli a vapore. Tuttavia, il design del martello a camme, che presentava molte carenze, non consentiva di forgiare pezzi particolarmente grandi con alta qualità. La forza del colpo di martello dipendeva direttamente dall'altezza della sua caduta. Nel frattempo, con l'aumento delle dimensioni del pezzo, lo spazio libero tra il percussore e l'incudine è diminuito e, di conseguenza, la forza d'impatto si è indebolita. Questo è stato un grande inconveniente, poiché durante la lavorazione di parti grandi e massicce, gli impatti si sono rivelati i più deboli e viceversa: durante la lavorazione di parti di spessore insignificante, il martello ha agito con la massima forza, che era completamente opposta alle esigenze di produzione . Di conseguenza, la parte massiccia ha avuto il tempo di raffreddarsi prima che la forgiatura fosse completata. Doveva essere riscaldato ancora e ancora trasferito sotto il martello. Ci sono voluti molto tempo e fatica, ma la qualità della forgiatura lasciava ancora molto a desiderare. Inoltre, poiché il movimento del martello non veniva eseguito in linea retta, ma ad arco, non è mai stato possibile ottenere un parallelismo rigoroso tra la superficie del martello e l'incudine (tranne quando il martello era destinato alla forgiatura di parti dello stesso spessore). Tale era lo stato delle cose all'inizio degli anni '40, quando apparve il martello a vapore Nesmith, costruito su principi completamente diversi. Si diffuse subito, in quanto rispondeva alle più pressanti esigenze di produzione. La ragione di questa notevole invenzione fu data dalla seguente circostanza. La Great Western Company, per la quale lo stabilimento di Nesmith forniva costantemente macchine per il taglio dei metalli, ricevette l'ordine di costruire un gigantesco piroscafo "Great Britain". Il piroscafo doveva avere un gigantesco albero a gomiti con un diametro di circa 750 mm. Come si è scoperto, era completamente impossibile forgiare un tale albero con l'aiuto dei martelli che esistevano allora. Avendo appreso delle difficoltà dell'azienda, Nesmith ha pensato a come eseguire una forgiatura così gigantesca. Inizialmente intendeva migliorare il vecchio martello, ma poi si rese conto che era necessario abbandonare del tutto lo schema precedente e creare un nuovo dispositivo in cui il motore a vapore e il tamburo sarebbero stati collegati in un unico meccanismo. Uno dei principali inconvenienti di tutti i martelli precedenti era che il movimento dal motore a vapore alla parte di impatto del martello veniva trasmesso in modo estremamente irrazionale. Il movimento alternativo del pistone nel cilindro della macchina è stato inizialmente convertito in movimento rotatorio dell'albero a camme. Quindi il movimento rotatorio dell'albero doveva essere convertito nuovamente nel movimento alternativo del martello stesso. "E c'è stato qualche beneficio in questa complessa trasformazione del movimento? Assolutamente nessuno", scrisse in seguito Nesmith. "Al contrario, ne sono derivati solo molti importanti svantaggi: prima di tutto, il potere è stato perso". Ben consapevole delle carenze del vecchio design, Nesmith creò una nuova macchina con una parte funzionante in caduta libera, che ne fu privata. Le parti principali del suo martello erano un cilindro, un pistone e un telaio che li sosteneva. Il cilindro del vapore C era posizionato in modo che lo stelo del pistone sporgesse verso l'incudine K. Il cilindro C era sostenuto da due pilastri O che formavano un telaio. "Baba" B si muoveva tra queste cremagliere nelle scanalature e portava l'attaccante, che era intercambiabile e dipendeva dalla natura del lavoro svolto. Il vapore dalla caldaia attraverso il tubo P è entrato nella camera in cui si muoveva la bobina. Quando la bobina occupava la posizione più bassa, il vapore entrava sotto il pistone e lo sollevava, così come lo stelo, la "donna" e il percussore. Se la maniglia veniva ruotata nell'altra direzione, la bobina interrompeva il flusso di vapore sotto il pistone e lo apriva all'atmosfera attraverso il tubo principale. Quindi le parti che cadono, sotto l'influenza del proprio peso, colpiscono il pezzo con una forza completamente inaccessibile al martello della camma di coda. La pressione del vapore veniva regolata riducendo l'apertura attraverso la quale veniva rilasciato. In questo modo era possibile far cadere più o meno velocemente il martello e, di conseguenza, sferrare colpi più o meno forti. Bloccando completamente l'uscita del vapore, è stato possibile arrestare istantaneamente il martello in qualsiasi momento.
Quanto è stato obbediente il nuovo martello nella gestione, dice un episodio del genere. Nel 1843, i Lords of the Admiralty arrivarono alla fabbrica di Nesmith per ispezionare la sua invenzione. Nesmith stesso guidò la macchina, che aveva un peso di 2 tonnellate di parti cadenti.Per sorprendere i signori, preparò qualcosa come un trucco. Sull'incudine è stato posto un bicchiere di cristallo con un uovo crudo. Avviando l'auto, Nesmith ha rotto il guscio dell'uovo senza danneggiare i vetri. Il successo commerciale della nuova macchina ha superato tutte le aspettative. Il martello è diventato una sensazione tra i costruttori di macchine. Per conoscere il suo dispositivo, ingegneri e meccanici sono venuti da tutto il paese. Molti ordini furono ricevuti e il martello a vapore iniziò la sua marcia vittoriosa, prima in Inghilterra e poi in tutto il mondo. (Uno dei primi ordini proveniva dalla Russia.) Questa invenzione portò Nesmith fama e fama in tutto il mondo come uno dei principali costruttori di macchine. Anche durante la sua vita, nella seconda metà del XIX secolo, i martelli a vapore raggiunsero proporzioni colossali. Così, nel 1861, nello stabilimento Krupp fu costruito il martello Fritz. La sua "donna" pesava 50 tonnellate. Autore: Ryzhov KV
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