Martillos de Potencia (Power Hammers) Explicados: Tipos, Diseño y Operación para Forja Moderna

¿Qué son los Martillos de Potencia?

Los martillos de potencia son martillos de forja mecánicos que usan fuente de energía eléctrica o vapor para elevar el martillo preparatorio al golpe y acelerarlo sobre la pieza trabajada. También llamados "Martillos de Forja a Matriz Abierta". Han sido usados por herreros, fabricantes de cuchillas, metalúrgicos y fabricantes desde finales de 1880, habiendo reemplazado a los martillos de trinquete (trip hammers).

Diseño y Operación

Un martillo de potencia típico consta de bastidor, yunque, y carnero (ram) alternativo que sostiene cabeza de martillo o matriz. La pieza se coloca en el yunque inferior o matriz y la cabeza o matriz superior golpea la pieza.

El martillo de potencia es descendiente directo del martillo de trinquete, diferenciándose en que almacena energía potencial en arreglo de enlaces mecánicos y resortes, en aire comprimido, o vapor, y por el hecho de que acelera el carnero en la carrera descendente.

Esto proporciona más fuerza que simplemente permitir que el peso caiga. Predecesores como martillos de trinquete, martillos de vapor, martillos de tabla o correa, usaban la fuente de energía para elevar el carnero o cabeza, pero lo dejaban caer solo por gravedad.

Los martillos de potencia se clasifican por el peso de partes móviles que actúan directamente sobre la pieza. Esto incluye peso de partes que pueden consistir en matriz superior, carnero, brazos de enlace mecánico y resorte(s) o carnero, pistón, y bielas asociadas. Elementos de diseño específicos son dictados por la fuente de energía. El martillo de potencia más grande fue impulsado por vapor y clasificado en 125 toneladas cortas (113 t).

Tipos de Martillos de Potencia

Hay varios tipos de martillos de forja de potencia ampliamente usados en el mercado.

• Martillos Neumáticos
• Martillos de Vapor o Aire
• Martillos Helve
• Martillo de Potencia Hidráulico
• Martillos Palanca-Resorte

1. Martillo Neumático de Potencia

Los martillos neumáticos son forma típica de dispositivo mecánico que lleva el cilindro donde trabaja el pistón. Este pistón está conectado al eje principal del motor mediante manivela y mecanismo de biela. Una palanca manual opera la válvula de aire.

La válvula de aire se proporciona a través de diferentes cilindros. Otro pistón trabaja dentro del cilindro que lleva el tup (cabeza) en su fondo y se desliza en guías fijas. Para mover el tup, el pistón en el cilindro se mueve hacia abajo para crear vacío sobre el pistón dentro del otro cilindro. Esto proporciona efecto de succión sobre el pistón por lo que el tup comienza a elevarse.

Cerca del final de la carrera ascendente del pistón en el cilindro, el aire es forzado de un cilindro a otro donde se comprime por la carrera ascendente. Esto fuerza el pistón y mueve el tup hacia abajo con alta velocidad. Esta operación se repite regularmente y se obtienen los golpes requeridos.

2. Martillo de Vapor o Aire

Un martillo de vapor se refiere a aquellos que pueden operar por efecto de vapor o aire comprimido. Son dispositivos que incluyen carnero móvil, vástago, pistón, herramienta de elevación, cilindro de vapor de doble efecto de alta presión, bastidor o alojamiento, y yunque.

Son martillos de forja donde el vapor entra inicialmente y luego en el fondo del cilindro; el pistón se eleva junto con otras partes móviles. La fuerza se considera 3 m/s mientras la masa de partes móviles es casi 5000 kg.

Cuando se requiere golpe, la palanca se energiza automáticamente donde la válvula superior se abre para recibir vapor desde arriba del cilindro y el vapor de escape que queda en el fondo. Así se obtienen los golpes requeridos.

3. Martillo Helve

También llamado martillo de trinquete o martillo de basculación (tilt), es un gran martillo accionado. Estos son tipos donde más de un martillo helve se instala en una fragua también llamada molino de martillos.

Normalmente se elevan con una leva que se libera repentinamente para dejar caer la fuerza de gravedad. Los martillos helve son dispositivos mecánicos mayormente accionados hidráulicamente por rueda de agua.

También usados para convertir bloom (masa de hierro) en hierro en barra más trabajable en fraguas de refino.

4. Martillo de Potencia Hidráulico

Los martillos hidráulicos también se llaman prensas hidráulicas que usan 200 a 300 veces mayor presión de aceite comparado a presión atmosférica en cilindro hidráulico. Las prensas se aplican en forja pesada consistiendo de prensa y accionamiento hidráulico. La tasa de producción en prensas hidráulicas es más rápida comparada a otros martillos de forja donde se completa acción de apriete único.

El martillo hidráulico tiene bajo ruido y vibración ya que en estos dispositivos la velocidad, baja presión, y carrera de matriz se controlan automáticamente. Prensas que proveen fuerza de 75.000 toneladas son comunes hoy. Prensas hidráulicas usadas en industrias de forja desde 1000 a 10.000 toneladas. Mayormente para producción de tuercas, tornillos, tornillos y remaches.

5. Martillo Palanca-Resorte

Martillo de potencia bastante ligero usado mayormente para forjas pequeñas. Consiste en bastidor pesado con proyección vertical en su tope que actúa como alojamiento para cojinete donde resorte laminado oscila.

Hay dos extremos de este resorte: uno lleva biela y el otro un tup vertical. El tup lleva el peso y se mueve verticalmente arriba y abajo dentro de guías fijas.

La biela se une con una polea excéntrica en su extremo inferior. Además, la polea excéntrica conecta con rueda de manivela que opera el martillo y presiona el pedal hacia abajo.

Esto hace que la polea gire a través de la rueda de manivela y el resorte laminado comienza a oscilar en el cojinete. Esta oscilación continua lleva al tup a moverse arriba y abajo. Por tanto, los golpes requeridos se proporcionan en el trabajo y la palanca manual se opera para ajustar la carrera de la biela e intensidad de golpes.