Kalapács
Kalapács
1. ábra. Ráverő kalapács.
2. ábra. Keresztkalapács.
3. ábra. Domborító kalapács.
4. ábra. Német üllő.
5. ábra. Angol üllő.
7. ábra. Sima szarvas üllő.
8. ábra. Rovátos szarvas üllő.
12. ábra Mellkalapács.
13. ábra. Farkalapács.
14. ábra. Hulló kalapács.
15. ábra. Hulló kalapács.
23. ábra. A Bánki és Csonka-féle gázkalapács metszete.
25. ábra. A Bánki és Csonka-féle gázkalapács kifuvó szellentyüje.
24. ábra. A Bánki és Csonka-féle gázkalapács nézete.
16. és 17. ábra. Kovácsoló gép hosszanti és keresztmetszete.
6. ábra. Üllőbetét (odor).
9. ábra. Minta-üllő.
10. ábra. Bádogos-marok.
11. ábra. Homlok-kalapács.
18. ábra. A rugós kalapács képe.
19. ábra. A levegős kalapács képe.
20. ábra. Alsó gőzzel dolgozó gőzkalapács.
21. ábra. A világ legnagyobb kalapácsa.
22. ábra. Alsó és felső gőzzel dolgozó kalapács.
(l. a mellékelt 2 képet), az a szerszám, melynek közvetve vagy közvetetlenül ható ütéseivel más tárgy idomítását (kovácsolás) vagy valamely más tárgynak valamely harmadik tárgyba való behatolását (kalapálás) célozzuk. A K. hatása a K. tömegétől (m) és sebességéből (v) függ, tehát a kalapács elevenereje mv2; ez azt mondja, hogy kisebb tömegü K.-csal is érhetünk el olyan hatást, mint a nagyobb tömegüvel, ha annak sebességét megfelelően növeljük; ez azonban a gyarorlatban nem egészen igy van. A kis sebességgel dolgozó nehéz K.-ok ütése a munkadarab belsejére is hat, mig a nagy sebességgel dolgozó könnyü K.-ok inkább a munkadarab felszinét formálják. Az idomításra használt K. felszine kemélyebb legyen, mint a megmunkálandó tárgy s hogy a K.-ban felhalmozott eleven erőnek minél nagyobb részét fordíthassuk a tárgy alakítására, az utóbbit az üllőre fektetjük. Az üllő rendesen az üllőtőkén (földbe ásott fatőke) áll, melyet nagy K.-ok használata esetén fagerendákon álló öntöttvas-tuskó (chabotte) pótol. Vannak kézzel és géppel dolgozó K.-ok szerkezetükre nézve pedig megkülönböztetünk nyeles és keretes K.-okat.
A) A nyeles K.-ok két főrészből: a nyélből és a K.-fejből állanak. A nyelet rendszerint szivós fából készítik, a K.-fej pedig jobbára kovácsvasból alakított négyszögletes, haság- vagy ékalaku test, melynek dolgozó lapjait megacélozzák, újabban az egész K.-ot acélból készítik. A K. oldalán a nyél beerősítésére kör-, ovális vagy négyszögletes nyilás van. A kovácsoló K.-okat ugy alakítják, hogy velök nyujtani és egyengetni lehessen; ezért az egyik oldaluk rendszerint ékalaku, másik oldaluk pedig lapos. A nyujtásra való ékalaku részt a K. fokának (finne, vagy mint a magyar kovács mondja smól), az egyengetésre való lapos részt pedig talpának (Bahn) nevezzük. A kézi K.-ok súlya ritkán nagyobb 10 kg.-nál, ily súlyu K.-csal egy munkás két kézzel még dolgozhatik. A K.-nyél hosszusága 200-600 mm. A K.-okat alakuk szerint nevezik el. A kovácsok ráverő K.-ának foka a (1. ábra) a nyél tengelyével derékszöget alkot, mig a kereszt-K. foka a (2. ábra) a nyéllel párvonalas. Az ezekhez hasonló 1-2 kg.-os K.-okat kézi K.-nak nevezzük. Ha a K.-ot csak egyengetésre használják, akkor simító K. a neve; ennek egy v. két négyszögletes v. kerek talpa van, ezeken kivül van még kétfoku, továbbá gömbölyü, ferde, vagy mélyített talpu K. is. Ugyszólván a fém- és vasipar minden ágának megvan a maga sajátos K.-formája. A legkülönbözőbb alaku K.-a a kovácsnak és a bádogosnak van. Az 1-2. ábrában előtüntetett K.-okat a kovács, a 3. ábrabeli domborító K.-ot pedig a bádogos használja. Az üllő rendszerint kovácsvasból való és felszine 12-25 mm. vastagságnyira acélozott, újabban tiszta acélüllőt is használnak. Súlya 20-200 kg. közt ingadozik, minél nehezebb a megmunkálandó tárgy, annál nehezebb üllőre van szükségünk. Az üllők alakja is sokféle. Az u. n. német üllőnek (4. ábra) 400-450 mm. hosszu és 100-120 mm. széles munkalapja van, az u. n. angol üllőnek (5. ábra) pedig egyik vége szarv-alaku, melyet hajlításra, gyürük forrasztására stb. használnak. Az üllőnek ezen a felén rendszerint négyszögletes nyilása (a) van, melyet lyukasztásra v. az üllőbetétek (6. ábra) (odorok vagy bélyegítők) szárának (s) bedugására használnak. A szarvas üllőnek (7. ábra) rendszerint egy körkerek vagy félhátu és egy négyszögletes vagy más alaku szarva van; ezt leginkább csövek és edények készítésére a bádogosműhelyekben használják. A 8. ábra hornyolatok készítésére való szarvas üllőt láttat. A sróffejek és csapszegek alakítására az u. n. minta-üllő (9. ábra) való, melynek kerületén és lapjain kerek és szegletes vájatok, illetve lyukak vannak. Használnak még más alaku üllőket is, melyeket az alak és használat helye szerint neveztek el (francia, svájci, luxemburgi stb. üllő). A bádogos kisebb tárgyak alakítására a 10. ábrában előtüntetett markot használja.
A géppel hajtott nyeles K.-okhoz átmenetet képez a lábítós K. Ez már nagyobb, mint a kézi k. s mozgatása emeltyü-áttételek révén a lábbal történik. A géperővel mozgatott nyeles K.-okat lengő K.-oknak nevezzük. Ezeknek három faja ismeretes. A homlok-K.-ot a 11. ábra tünteti elő. Ennek súlya 700-1200 kg. s percenkénti ütéseinek száma 40 és 60 közt ingadozik. A K. C csap körül leng s g szárának végén levő fejbe van az f verőfok beékelve. A K. fejének végén levő a acéllemezbe ütközik a vizikerékkel kapcsolatos gerendely 1,2 és 3 bütykője; ezek a K. fejét h magasságra emelik s ezután az u üllőre ejtik. Ezt a K.-ot vaskenyerek tömörítésére használják. A 12. ábra mell-K.-ot láttat. Ennek súlya 200-600 kg. és percenkénti ütéseinek száma 60-120 között ingadozik. A vizikerék gerendelyén lévő gyürü (hányókereszt) 1, 2, 3 és 4 bütykői a c csap körül forgő g nyél derekára erősített a csapot felemelik, erre felemelkedik az f kalapács is és h magasság elérése után az u üllőre hull. Ezt a K.-ot rudak kovácsolására használják. A 13. ábrában előtüntetett far-K. súlya 200-400 kg. és percenkinti ütéseinek száma 80 és 200 közt ingadozik. Ezt is a vizikerékkel forgatott gerendely gyürüjén vagy hányókeresztjén levő 1, 2, 3, 4 és 5 bütykök emelik, azonban a K. forgáscsapja c a g nyél deredkán van, a bütykő a nyél végére erősített a lemezbe ütközik s ezt lenyomja oly mélyen, hogy a K. f feje h magasságra emelkedik s ennek elérése után az u üllőre hull. A K.-nyél alatt ütközőt (l) látunk, enek rugója anyél eleven erejét felfogja és a nyél felnyomásával értékesíti. Sok műhelyben e célra fapadlót használnak, melynek vége a nyél c f közti karjára hat. Ezeket a K.-okat szeráruk készítésére használják. A mecenzéfi és gölnicbányai ásó-, lapát-, kapa és szeráru-hámorokban, sőt nem egy vidéki vasgyárban még mai napig is használják. A lengő-K.-okat a modern műhelyekben ritkán s csak ott használják, ahol gyors munka kivánatos (fegyvergyárakban, késgyárakban stb.). Újabban kezdik az amerikai lengő-K.-okat használni (budapesti fegyvergyár és a Svadló-féle gyár); ezek szerkezetének veleje a 12. ábrabeli szerkezettel egyezik.
A keretes K.-ok két főcsoportra oszthatók; vannak olyanok, melyekre a mótorikus erő közvetve s vannak olyanok, melyekre közvetetlenül hat. 1. A közvetve mozgatott keretes K.-okat transzmissziós (közlőműves) K.-oknak nevezzük, ezeknek legkedveltebb alakja a surló (dörzs- v. frikciós) K. A legegyszerübb az a surló-K., melynek a transzmisszióval hajtott tengelyére kötelet vagy szijkorongot szerelünk. A kötél, illetőleg szij egyik vége szabadon lóg, másik végére pedig a keretbe vezetett K.-ot akasztjuk; ha most a kötél, illetve szíj szabad végét meghúzzuk, az emelő korong és a kötél, illetőleg szíj között surló kapcsolás jön létre és a transzmisszióval hajtott tengely a K.-ot fölemeli. Ha a kötél, illetőleg szij szabad végét eleresztjük, megszünik a surlódás okozta kapcsolás és a K. az üllőre hull. Újabban igen elterjedtek azok a surló-K.-ok, melyeknek verőfejét deszkára erősítik s ezt a deszkát a transzmisszióval forgatott surlókerékkel emelik fel. A 14. és 15. ábrában v a K. keretével vezetett verőfejet, u az üllőt, d az emelő deszkát és s1 a surlókereket jelöli. Ha az f fogantyut lenyomjuk, ez emeltyüáttételek révén az s1 surlókereket az s2-höz nyomja, mire a verőfej az önműködő kioldó-készülék engedte határig fölemelkedik. Az u. n. kovácsoló gép verőfejét a transzmisszióval hajtott forgató mozgatja. A 16. és 17. ábrabeli szerkezetben L lendítő kerék t tengelye mozgatja a v verőt, mely alat az a b fogaskerékpárral hajtott c sróforsóval állítható u üllő van. Ezek a kovácsoló gépek tulajdonképen nyomással dolgoznak; ha velük ütni is akarunk, a verőfej és a forgató közé rugót kell beiktatni. Ilyen rugós K.-ot láttat a 18. ábra. A transzmisszióval hajtott s szijkorong akkor kezd működni, ha az l lábítóval a surlókapcsolást beigtattuk, ekkor az f forgató r rugó révén magával rántja a v verőfejet, mely a visszafelé való mozgáskor az u üllőre sujt. Acélrugók helyett levegőt is használhatunk. A K. bütykös gerendelylyel emelt szabad végén hengerben mozgó dugattyu van. A dugattyu a hengerben levő levegőt süríti s mihelyt a nyelet a bütykő elengedi, a sürített levegő kiterjed s munkájával a lehulló verőfej súlyában rejlő energiát fokozza. Újabban a hengert függesztik a transzmisszióra s a verőfejet legfelső állásában a dugattyu felett keletkező hijoltság (vakuum) tartja. A 19. ábrában előtüntetett Levegő-rugós K. ilyen szerkezetet láttat. Az s szíjkerékkel hajtott t tengelyben függ a h henger, melynek aljából kinyuló r rúd tartja a v verőfejet. A K. működésbe hozatalára és az ütések erejének szabályozására az l lábító, illetve az f emelőkar szolgál. K a lenditőkereket jelöli. Ez a K. a 18. ábrában előtüntetett rugós K.-hoz hasonlóan működik. A közvetetlenül működő keretes K.-ok legfontosabbjait a gőz-K.-ok alkotják. A gőz hatását illetőleg megkülönböztetünk alsó gőzzel, továbbá alsó és felső gőzzel működő gőz-K.-okat. Legrégibbek az alsó gőzzel dolgozó Nasmyth-féle K.-ok, melyeknek szerkezetét a 20. ábra láttatja. A hengerelt lemezből készített A oszlopokon van a szegecslet tartóból alkotott B bürü, mely a C öntöttvas bürüvel egyetemben az L vezető oszlopokat tartja. A C bürün áll a H henger, melynek felső vége légkieresztő nyilásokkal van ellátva. A d dugattyu D rúdjára erősített V verőfejet az L oszlopok vezetéke vezeti. Ha az f kart s vele a rudat lenyomjuk, az 1 tengely körül forgó b emeltyüre függesztett 3 kar s2 szellentyüt zárja, a 2 kar pedig s1 szellentyüt nyitja, mire a gőz C2 csőből a dugattyu alá árad s itt kiterjedvén, a d dugattyut s vele a V verőfejet emeli. Lenyomván f kart, s1 szellentyü csukódik, s2 pedig nyilik és a gőz C1 csövön a dugattyu alól a szabadba árad, a verőfej pedig lehull és F fokával az U üllőre tett tárgyra sujt. Ezeket a K.-okat nagyobb darabok (ágyucsövek, páncéllemezcsomagok és más efélék) kovácsolására használják, ezért méreteik sokszor igen nagyok. Legnagyobb a Bethlehem Iron Co. (21. ábra) 25 m magas K.-a, melynek verőfeje 127,000 kg. nehéz, utána következik a creuzoti Schneider-féle gyár 80,000 és az esseni Krupp-féle gyár 50,000 kg.-os K.-a (az u. n. Hammer Fritz). A creuzoti gyár K.-ának 5 m., az esseninek pedig 3 m. esése van, az első tehát 400,000, a második pedig 150,000 mkg. munkával üt. A verőfej munkáját tetemesen növelhetjük, h a dugattyu fölé is gőzt vezetünk. A 22. ábrában a f emeltyüvel emelt vagy sülyesztett a kar végén emeltyüáttétellel a t tolókát ugy állíthatjuk, hogy a g csatornán beömlő gőz majd a d dugattyu fölé, majd pedig alá árad. A rajzolt állásban a gőz 2 csatornába jut, a dugattyu fölött levő fáradt gőz pedig az 1 és 3 csatornán át a szabadba ömlik. H a henger, melyet az L oszlopok tartására való C bürü tart. V a verőfej, F a foka, v a vezetéke és U az üllő. E csoportba tartozik a Sellers rendszerü gyors-K. is, valamint a Daelen Morrison-féle is. Ebben a már használt fáradt gőz, a dugattyu fölé vezetve, újra expandál. Condie gőz-K.-ának a hengere dolgozik, ez alkotja a verőfejet, a dugattyu pedig áll. Manapság ezeket ritkán használják, mert könnyen romlanak. A nagyobb kalapácsok üllőjének (chabotte) alapzatát fagerendázat alkotja. A creuzoti gyár kalapácsának sabotja 800,000 kg. nehéz.
A gőz-K. beszerzését a nagy befektető költségek, a kis mennyiségben termelt gőz drága volta és az a körülmény, hogy lakott helyeken a gőztelepet nem tűrik meg, kisebb kovácsműhelyeknek lehetetlenné teszik. Kisebb műhelyekben a gőz-K.-ot a gáz- és petroleum-K. van hivatva helyettesíteni. Régebbi gáz.-K. a Robson-féle; szerkezetének veleje az, hogy kézzel vagy lábbal mozgatott dugattyu a hengerbe gáz és levegő keverékét szívja; e keveréket meggyujtván, a gáz robbanó ereje a K. dugattyuját leüti. A K.-ot az ütés után rugó emeli föl, e közben az égés termékeit a K. dugattyuja kiszorítja. Valahányszor a K.-csal sujtani akarunk, mindannyiszor friss keveréket kell beszivattyuznunk. Ez a K. tehát nem működik automatikusan; működtetéséhez emberi erő kell. A keveréket ütés előtt a dugattyu nem komprimálja, tehát kis kezdeti nyomással dolgozik. Ettől eltérőleg a Bánki- és Csonka-féle gáz-K. egyszeri indítás után folyton üt, komprimált keverékkel dolgozik és a keverék felrobbanása, amennyiben ez folytonosan működő mótorban történik, teljesen biztos. Ezen K. áll a négyes szakaszban működő gáz- vagy petroleummótorból és tulajdonképeni K.-ból (23-26. ábra). Mind a mótor (B henger, C dugattyu, D hajtórúd, E görbített tengely, a csapágy, F lendítőkerék, G hajtószíjdob stb.), mind a K. (I henger, K dugattyu, L dugattyurúd, M kos stb) az A közös állványra van szerelve. A mótor robbantóterét a K.-hengerrel h cső (24. ábra) köti össze, melybe szellentyü s van beiktatva. Mig az s szellentyüt zárva tartjuk, a mótor zavartalanul mint gáz- v. petroleummótor dolgozik, amint azonban az s szellentyüt a robbanás szakasza alatt kinyitjuk, az égéstermékek a K. hengerébe áradnak és a fölemelt K dugattyut leütik. A K.-ot a dugattyú alá P kompresszorral (23-24. ábra) komprimált levegő emeli. A kompresszor a levegőt a K.-henger alsó részével összekötött p receiverbe (befogadó) szorítja. Az égéstermékeke a K.-hengerből a R szellentyü bocsátja ki. Mind a K. bekapcsolása, mind az ütések nagyságának szabályozása az s átömlő szellentyüvel történik. Midőn a szellentyüt a P1 tárcsával, illetőleg a fel- és lejáró o rúddal összekötöttük, a K. azonnal dolgozik és erősebb vagy gyengébb ütése attül függ, vajjon az összeköttetés a dugattyu-löket kezdetén vagy valamely mélyebben fekvő pontján történt-e? Az ütések nagyságát excenter (26. ábra) szabályozza. A H emeltyüvel az excentert elforgatva a szerint, amint a P tárcsához közelítjük az átömlő-szelepet mozgató görgőt, az explozió-löket végén vagy kezdetén nyilik az s szellentyü és gyenge vagy erős ütések keletkeznek. A K. működése alatt kivánatos, hogy a mótor hengerének kifuvó szellentyüjét a T tárcsával és Z nyelvvel (25. ábra) akként működtetjük, hogy a mótor sebességének növekedtével elkésve nyiljon meg. Ebben az esetben ugyanis a nyelv végét a lépcsős rúd mélyebben fekvő lépcsője taszítja föl és a tárcsának csakis a bevonalozott része dolgozik; ennek következtében a kiömlés megkéseik és a fölösleges munkát a kopresszió emészti meg. Ha a K.-ot kikapcsoljuk, a tárcsa vagy a rajta járó görgő oldalt, tehát a tárcsának arra a részére tolódik, melyen a bevonalazott kiemelkedés nincsen meg; ekkor a sebesség szabályozása kifuvó szellentyü teljes zárásával történik. Ez esetben az égéstermékek a hengerből nem távozhatván el, a következő löketnél friss keveréket a dugattyu nem szí be, miért is egy robbanás kimarad. V. ö. Straub Sándor, A gázmótorok és Technologiai Lapok (1893). A gőz-K. tulajdonképeni föltalálója 1784. Watt Jakab volt; tőle ered az első pátens, de mivel találmányát nem valósíthatta meg, általában Nasmythot tartjuk a gőz-K. föltalálójának, ki 1839. találmányára pátenst kapván, tervei szerint 1842. a creuzoti gyár az első gőz-K.-ot csakugyan el is készítette. (L. még Kovácsolás.) V. ö. Lederur A., Die Verarbeitung der Metalle (1879).
1. ábra.
2. ábra.
3. ábra.
K. az őskorban. Sokfélekép használták, de mégis leginkább arra, hogy a kova-, illetőleg obszidián-pengék éleit velök kipattintgassák s azért az e korbeliek inkább pattintgatók név alatt szerepelnek a szakirodalomban. Nem egyebek mint durva, de az emberi használat nyomát feltüntető kődarabok, melyek ha kovából vannak, arról ismerhetők fel, hogy apró csillagalaku repedések vannak rajtuk, melyek az ütés alkalmával, annak helyén keletkeztek. Az újabb kőkorban formájuk igen változatos. E. K.-ok folytatását a fémkorszakokban is mindenütt megleljük. A tiszta rézkorban aránylag sok a kalapács.
Ezeknek azonban csak egyik fele tompa, azaz tulajdonképeni ütőszerszám, a másik vége durva ékalaku élet képez, tehát mai kalapácsaink rendeltetésével teljesen egyező rendeltetéssel látszik birni (1. ábra). Sokkal kevesebb azon bronz-eszközök száma, melyeket szerszámkalapácsnak tekinthetnénk, jóllehet a hozzá hasonló fegyverek száma (csákány, fokos, harci kalapács, parancsbotok stb.) igen nagy. Különösen két fajta szerszámot látunk a bronzleletek közt, melyek szerszám-K.-ul tekinthetők s mind a kettő a tokos véső fejleménye. Az egyik a tokos kalapács, ez nem egyéb, mint egy tokos véső, melynek azonban nincs éle, hanem e helyett széles ütőlapja van (l. 2. ábra). Ugy volt tehát nyélbe ütve, mint a tokos véső (l. a magyarázó szöveget a magyarországi bronzkorhoz). A másik az átfúrt kalapács. Ez egy tokos véső, melynek tokjába bronznyelet öntöttek s ezt aztán átfúrták, hogy fanyélre legyen a szerszám elősíthető. E szerszám bronznyele alkotja a kalapács ütőjét, a tokos véső éle pedig az élét (l. 3. ábra). Nagyon kétséges, ha vajon e szerszámokat a tiszta bronzkorba kell-e helyeznünk, annál is inkább, mert a vaskorból szerszámkalapácsot nem ismerünk, holott a bronzkorban egyáltalán nem divatos a kalapácsolás, mig a vaskort első szakában erősen jellemzi e technika. Ha tekintetbe vesszük, hogy ez utóbbi korban leginkább a fegyver készül vasból, mig a szerszámok és ékszerek még mindig bronzból vannak, sokkal valószinübb, hogy e bronz K.-okat is a vaskorba kell helyeznünk.
