Maschinenhammer Fallhammer

Bauformen

1. Schwanzhammer

Bei dieser Hammer Art wird der Bär infolge der auf ihn wirkenden Gewichtskraft auf eine Geschwindigkeit von bis zu 8m/s beschleunigt. Das Hochheben der Hammerbärs erfolgt auf verschiedene Weise je nach Hammertyp

Der Schwanzhammer (Bild 1) ist eine der ältesten Formen der Maschinenhammer. Er gehört zur Gruppe der  mechanischen Fallhämmer. Diese Bauart war bereits im Spätmittelalter im Einsatz. Ende des 19. Jahrhunderts wurde er durch effektivere Arten wie den Federhammer und später Lufthammer abgelöst.

Da bei einem Schwanzhammer die Frösche (Daumen, Nocken) den Helm he­r­un­ter schlagen, der Helm wegen seines langen Hebelarm stark endgegenwirk, versucht die Welle nach oben auszuweichen. Um dieses zu verhindern  braucht der Schwanzhammer eine sehr schwere und Massive Daumenwelle (Bild 2). Die Daumen müssen aufwendig gegen das loswerden gesichert sein.

Bild 1         Schwanzhammer

Von Miebner – Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0
Bild 2     Daumenwelle

Von Norbert Kaiser – Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0

Funktionsprinzip Schwanzhammer

Video Schwanzhammer


2. Aufwurfhammer

Der Aufwurfhammer ist eine Weiterentwicklung des Schwanzhammer. Die Nocken der Daumenwelle greifen direkt vor dem Bär auf den Helm und heben in hoch. Hiedurch wird die Daumenwelle nach unten gedrückt  und kann sich über den Lagerbock abstürzen. Im direkten vergleich von Aufwurfhammer zu Schwanzhammer ist der Aufwurfhammer im Vorteil, Daumenwelle und Helm sowie die Lagerung der beiden können schwächer ausgelegt werden dadurch bedingt hat der Aufwurfhammer um 1/8 höhere Schlagenergie wie der Schwanzhammer, der Nachteil ist die Zugänglichkeit im bereich des Bären.  Empfehlenswerter Link “Handbuch der Mechanik, Band 3 von František Josef Gerstner 1834” zu diesen Thema, hier werden Maschinen die im Bau-, Berg- und Hüttenwesen zu dieser Zeit vorkommen beschrieben.

Funktionsprinzip Aufwurfhammer

Video Aufwurfhammer


3. Stirnhammer

Der Stirnhammer hat die gleichen Vorteile gegenüber dem Schwanzhammer wie der Aufwurfhammer. Vorteil Stirnhammer zum Aufwurfhammer ist, es kann über eine Daumenwelle mehrere Stirnhämmer angetrieben werden.

Funktionsprinzip Stirnhammer

Video Stirnhammer


4. Vertikalhammer ( Brettfallhammer)

Die Vorteile eines Vertikalhammer gegenüber den oben aufgelisteten Schwanzhämmer sind die einstellbare Schlagenergie und dass der Bär immer parallel zum Amboss steht. Die Fallhöhe kann Stufenlos eingestellt werden und somit auch die Schlagenergie.

Brettfallhammer

Video Vertikalhammer (Brettfallhammer)

Mambach 10.12.2017

Der Mambacher Roots Verdichter

[1] Die Roots-Brüder entdeckten 1859 das Prinzip des Drehkolbengebläses. Das Wasserrad ihrer Wollfabrik lieferte nicht genügend Antriebsleistung für den Betrieb der angeschlossenen Maschinen. Sie bauten einen Wassermotor, der das alte Wasserrad ersetzen sollte und experimentierten mit neuen Radtypen. Ein Motor bestand aus einem Gehäuse und zwei gelappten Holzrädern in Form von einer 8, die sich in jeweils entgegengesetzte Richtungen drehten, wenn Wasser das Gehäuse durchströmte. Das Holz schwoll jedoch durch den Betrieb mit Wasser an und der Motor blockierte. Dennoch wurden zwei Patente nach diesem Prinzip für Wasserräder gesichert. Beim Testen des Motors stellten die Brüder fest, dass es sich um eine effektive Luftbewegung handelte. Das Gerät, welches sie schließlich ausarbeiteten, wurde 1860 patentiert. Es war die Grundlage für fast alle späteren Roots-Drehkolbengebläse.

Zwischen 1859, als das Gebläseprinzip entdeckt wurde, und 1864 wurden ein halbes Dutzend Gebläse produziert. Diese wurden in der Wollmühle hergestellt und waren überwiegend experimenteller  Natur. Die ersten beiden großen Gebläse wurden in Gießereien aufgestellt, eine in Cincinnati, die andere in Covington, Kentucky. Dies erwies sich als äußerst erfolgreich und die Produktion begann im Jahr 1864 mit Bestellungen von fünfzehn Gebläsen.

Bild 1: Roots Gebläse 1870

Die Bekanntheit der Roots – Gebläse war in hohem Maße auf die Exponate zurückzuführen, die das Unternehmen auf Weltausstellungen, vor allem in Paris 1867, Wien 1873, und Philadelphia 1876 ausstellte. Bei jeder Messe gewannen die Gebläse Preise und machten so auf sich aufmerksam.
Auf der Weltausstellung in Philadelphia stellte das Unternehmen zwei Maschinen mit unterschiedlich geformten Laufrädern vor. Das Urteil der Fachpresse war erneut positiv. Nicht nur die Ingenieure fanden die Gebläse interessant. Eine Illustration in Frank Nortons historischem Register der Centennial Exposition zeigt eine vielleicht von den Roots-Brüdern konstruierte Maschine.

Pappenheimer Motor

Pappenheimer-Motor 1636
Bild 2:  Pappenheimer-Motor 1636

[2] Die Idee der Rotations-Kolben-Maschine war nicht neu. Viele frühere Beispiele sind bekannt, der bekannteste ist der Pappenheimer Motor. 1636 erfand der deutsche Ingenieur Pappenheim die Zahnradpumpe, mit der noch heute Motoren geschmiert werden. Pappenheim betrieb seiner Maschine an einem Wasserrad, welches von einem Bach in Bewegung gesetzt wurde und dazu diente, Wasserspiele zu speisen. Der Kaiser Ferdinand II. gewährte ihm ein “Privileg” – das Äquivalent eines Patents in Bezug auf diese Erfindung

Bild 3:  Fabry's Ventilator
Autor: Callon,
Fundstelle: 1853, Band 130, Nr. LXXXIII. (S. 336 - 345)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj130/ar130083

Fabry’s Ventilator

Animation Fabry's Lüfter

 

Bild 4: Titel: Callon, über Fabry's Ventilator oder Wettermaschine.
Autor: Callon,
Fundstelle: 1853, Band 130, Nr. LXXXIII. (S. 336–345)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj130/ar130083

Berechnung der Größe des Eisenreifen

Wagenrad
Die Berechnungen der Aufschrumpftemperatur gehen von einer Außentemperatur von 20° aus, sowie der Empfohlenen Abzugslänge  zum Schrumpfen. Wird die empfohlene Temperatur zum aufschrumpfen zu weit erhöht, lässt sich der Eisenreifen leichter aufziehen, das Holz kann dadurch zu sehr verbrennen. Unterschreitet man die empfohlene Temperatur zu weit, besteht die Gefahr dass der Eisenreifen festsitzt, bevor er in seine richtige Lage gebracht werden kann.

Materialbestimmung

Materialbestimmung durch Funkenprobe

Die Funkenprobe  ist eine Werkstoffprüfung zur groben Bestimmung der chemischen Zusammensetzung eines Stahls. Sie beruht auf der unterschiedlichen Farbe und Form des Funkenbildes. Der Werkstoff wird gegen eine rotierende weiche Schleifscheibe gehalten. Durch Vergleichen des Funkenbildes mit den unten aufgelisteten Bildern ist ein Rückschluss auf die ungefähre Zusammensetzung, insbesondere des Kohlenstoffgehalts möglich.

St37
St37 -2     Video Youtube
Werkstoffnummer 1.0037     –     ST37-2 / S235JR
Verwendung: Dieser Werkstoff wird im allgemeinen Maschinenbau eingesetzt. Die Zugfestigkeit liegt zwischen 340 und 470 N/mm².
 C45
 C45     Video Youtube
Werkstoffnummer 1.0503     –     C45
Verwendung: Unlegierter Baustahl für Teile im allgemeinen Maschinenbau und Fahrzeugbau
Schmieden oder Walzen: 1100 – 800°C
Härten : 820 – 860 °C (Öl oder Wasser)
Weichglühen : 650 – 700 °C
Normalisieren : 840 – 880 °C
Anlassen: 550 – 660°C/Luft
 C60
 C60     Video Youtube
Werkstoffnummer 1.0601     –     C60
Verwendung: Unlegierter Baustahl für Teile im allgemeinen Maschinenbau und Fahrzeugbau
Schmieden oder Walzen: 1100 – 800°C
Normalglühen: 820 – 860°C/Luft
Weichglühen: 680 – 710°C/Ofen
Härten: 800 – 840°C/Wasser/Öl
Anlassen: 550 – 660°C/Luft
 C105
 C105     Video Youtube
Werkstoffnummer 1.1545     –     C 105 W 1
Verwendung: Schnitte und Stanzen, Scherenmesser, Lochstempel, Dorne, Durchschläge, Schlaghämmer, Hobelmesser usw.
Schmieden oder Walzen: 1000 – 850°C
Weichglühen: 680 – 720°C/Ofen
Härten: 770- 800°C/Wasser
Abkühlen: mind. 4 Std. Ofen
Anlassen: 550 – 660°C/Luft

 

Federhammer in Zeitlupe


Federhammer in  Zeitlupe

Aufgenommen mit einem Stativ, ca. 3 Meter von dem Federhammer entfernt. Hier sieht man, wie sich die Schläge auf das Fundament auswirken und die Druckfedern die Hub und Fallgeschwindigkeit verstärken.

gleiches Video in Original Geschwindigkeit

Der Amboss schematisch dargestellt

Der Amboss

Amboss-01

Textauszug von.:  http://www.ernst-refflinghaus.de/die-ambossherstellung.html

Der handgeschmiedete Amboss ist ein von Hand gefertigtes Werkzeug. Es wurden Versuche durchgeführt, den Amboss aus Stahlguss herzustellen. Dieses scheiterte an der mangelhaften Qualität des Gusses. Der Schmiedeamboss wurde bis ca. 1956 aus mehreren Teilen zusammengesetzt. An das Kernstück, der Luppe, wurden die Hörner, Füße, Stauch sowie der Voramboss in einzelnen Arbeitsgängen angeschweißt. Das Kernstück und z.B. der Fuß wurden im Kohlefeuer auf Schweißtemperatur erwärmt und dann mit Hammerschlägen von 4- 6 Ambossschmieden feuerverschweißt. Der so entstandene „Rohamboss“ besteht aus weichem, nicht härtbarem Eisen, dem sogenannten Puddeleisen. Jetzt kam der wichtigste und schwierigste Teil der Schmiedearbeit, das Aufschweißen der Stahlplatte Ambossbahn, aus Kohlenstoffstahl. Bei dieser Arbeit schlugen 6 Schmiede mit Hämmern auf die Stahlplatte. Hierbei wurde bis zu 15 min ohne Unterbrechung mit schweren Hämmern im Takt geschlagen. Die Ambossbahn wurde gehobelt, der Amboss im Schmiedefeuer erwärmt und gehärtet. An einem Natursandstein von 2 m Durchmesser wurde der Amboss geschliffen. So sind Ambosse bis zu 550 kg Gewicht hergestellt worden. Einzige Hilfsmittel waren Eisenstangen, die als Hebel eingesetzt wurden, um mittels Muskelkraft solche Gewichte mehrere Male am Tag bewegen zu können. Als Hitzeschutz dienten Lederschürzen und – lappen. Ab 1956 war die Gießereitechnik so weit entwickelt, dass man den Ambossrohling aus Eisen gießen konnte. Es wurde nur noch die Stahlplatte von Hand aufgeschweißt. Ab 1975 kann der Amboss aus einem Stück aus Stahlguss hergestellt werden.

Schmiedetemperatur

Schmiedetemperatur

Schmiedbarkeit ist nur innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs gegeben. Beim Stahl hängt dies neben dem Kohlenstoffanteil auch von den anderen Legierungsbestandteilen ab.

Abhängig von der Umformtemperatur unterscheidet man:

  • Warmumformung beim Schmieden von Stahl:
    Arbeitstemperatur liegt oberhalb der Rekristallisationstemperatur, zwischen 950 und 1250 °C
    Große Umformbarkeit der Werkstoffe, geringe Umformkräfte
  • Halbwarmumformung beim Schmieden von Stahl:
    Arbeitstemperatur liegt für Stahl bei 750–950 °C
    Kein bzw. geringes Verzundern an der Oberfläche, geringere Umformkräfte als beim Kaltumformen
  • Kaltumformung (Kaltumformung ist im engeren Sinn kein Schmieden) von Stahl:
    Arbeitstemperatur liegt bei Raumtemperatur, eigene Erwärmung auf bis zu 150 °C durch die Umformenergie, enge Maßtoleranzen sind erreichbar
    Keine Verzunderung der Oberfläche,Erhöhung der Festigkeit und Verringerung der Dehnung durch Kaltverfestigung
  • Thixoschmieden:
    Arbeitstemperatur liegt zwischen Solidus- und Liquidustemperatur der jeweiligen Stahllegierung und damit deutlich über der Warmschmiedetemperatur, Umformbarkeit ähnlich dem Gießen, geringe Umformkräfte

Diagramm-Schmieden

Schmiedetemperaturen

Werkstoff Anfangs-
temperatur
End-
temperatur
Baustahl Fe 360 B 1250 °C 780 °C
unlegierter Werkzeugstahl 1000 °C 800 °C
Schnellarbeitsstahl 1150 °C 900 °C
Messing, Kupfer, Bronze 700 °C 500 °C
Aluminium 500 °C 300 °C

Glühfarben

Glühfarben Stahl

Anlassen

Wird Kohlenstoffhaltiger Stahl >0,3% abgeschreckt ( Öl oder Wasserbad) ist er extrem hart, aber sehr spröde. Durch ein nochmaliges Erwärmen wird der Stahl wieder elastischer, verliert aber auch an Härte. Der Stahl ist trotzdem immer noch hart genug. Die Anlasstemperaturen bewegen sich zwischen 200 und 310 Grad. Dabei wird der Stahl
um so weicher, je höher die Temperatur ist.

Anlassfarben-Stahl

Quelle: Wikipedia