Витворт

      Настоятельная потребность в мощных ковочных прессах, пригодных для штамповки стальных и железных деталей, появилась во второй половине 19 века, когда заметно увеличились размеры обрабатываемых заготовок. Их проковка требовала все более мощных паровых молотов. Между тем, для увеличения силы удара парового молота приходилось либо увеличивать вес падающей части, либо высоту ее падения. Но и то и другое имело свои пределы. Быстрый процесс машиностроения, необходимость оковки все более и более крупных предметов довели наконец вес бабы (бьющей части молота)  до колоссальных размеров – порядка 120 тонн. При падении таких огромных масс, конечно невозможно было добиться необходимой точности. Кроме того, сила удара, вызывающая резкую деформацию предмета, действовала благодаря инерции  лишь на поверхностный слой отковки. С технологической точки зрения медленное, но сильное давление было гораздо более целесообразно, поскольку металл получал время раздаться, и это способствовало более правильной деформации. Наконец, сильные удары молота настолько сотрясали почву, что это сделалось опасным для окружающих построек и сооружений.

   Впервые ковочный пресс был разработан в 1860 г. директором мастерских государственных железных дорог в Вене Дж. Газвеллом. Мастерские были расположены в черте города вблизи жилых построек, так что разместить в них мощный паровой молот не представлялось возможным. Тогда Газвелл и решил заменить молот прессом.  Созданный им  пресс  обслуживался  паровой машиной двойного действия с горизонтальным цилиндром, приводившей в действие два насоса. Мощность пресса составляла 700 т и он с успехом применялся при штамповке паровозных деталей: поршней, хомутов, кривошипов и тому подобного. Выставленный в 1862 г. на всемирной выставке в Лондоне, он привлек к себе живейший интерес.   С этого времени во всех странах стали создаваться все более мощные прессы. Английский инженер Витворт (один из учеников Генри Модсли и сам выдающийся изобретатель), увлеченный примером Газвелла, поставил перед собой сложную задачу – создать такой пресс, который бы можно было использовать для получения изделий непосредственно из железных и стальных слитков. В 1875 г.  он получил патент на свой первый ковочный  пресс.

   Пресс Витворта состоял из четырех колонн, укрепленных в фундаментной плите. На верхней части колонн была расположена неподвижная поперечная балка (траверса) с двумя гидравлическими подъемными цилиндрами – с их помощью вверх и вниз перемещалась подвижная траверса, на которой внизу был установлен штамп.

   Устройство пресса основывалось на комбинированном использовании силовых насосов и гидравлических аккумуляторов (гидравлический аккумулятор – устройство, позволяющее накапливать гидравлическую энергию; он состоит из цилиндра и поршня, к которому крепится груз;  сначала вода, поступающая в цилиндр, приподнимает груз , затем, в нужный момент, груз отпускается, и вода, выходя из цилиндра под его давлением, совершает необходимую работу). В прессе Видворта между  четырех колонн на некоторой высоте над наковальней помещался массив; внутрь него был вставлен большой цилиндр, поршень которого и был кующей частью пресса. Этот поршень соединялся с поршнями двух малых цилиндров, также вставленных в массив, так что при работе все три поршня поднимались и опускались одновременно. Пространство над поршнем большого цилиндра соединялось с коробкою,  куда вгонялась насосами вода. У малых цилиндров пространство над поршнем соединялось с трубкой грузового аккумулятора, груз которого был уравновешен с весом всех трех поршней.

   Сама работа ковки производилась следующим образом: открывался клапан в нагнетательной коробке, воду насосов  направляли в пространство над поршнем большого цилиндра, отчего все три поршня опускались. При этом большой поршень производил сжатие металла, а малые поршни давили на воду под ними и этим давлением поднимали уравновешивающий груз аккумулятора. Когда клапан нагнетательного насоса закрывали, давление на большой поршень прекращалось, и тогда поднятый груз аккумулятора начинал опускаться, передавая давление на воду, которая поднимала все три поршня. Таким образом, груз и три уравновешенных с ним поршня представляли собой как бы две чаши весов. Насосы приводились в действие паровой машиной. Для наблюдения за силой сжатия с кующим поршнем была соединена стрелка, что давало возможность вести ковку с исключительной точностью.

   Впервые гидравлический пресс Витворта был применен для ковки отливок в 1884 г. До этого времени ковка орудийных стволов на заводе Витворта, как и многие другие кузнечные операции, велась на паровых молотах. Однако преимущество гидравлических прессов перед паровыми  молотами оказалось бесспорным. Так, например, для ковки ствола орудия из слитка, массой 36,5 т требовалось 3 недели и 33 промежуточных нагрева; с применением же гидравлического пресса, дававшим усилие в 4000 т, ковка слитка массой 37,5 т занимала всего 4 дня и требовала 15 промежуточных нагреваний. Замена молота прессом удешевляла операцию ковки крупногабаритных деталей примерно в семь раз.   Поэтому в короткое время прессы Витворта получили широкое распространение. Вскоре применение  гидравлических ковочных прессов  привело к серьезным техническим преобразованиям на крупных металлургических и машиностроительных заводах. Тяжелые паровые молоты были повсеместно демонтированы и заменены прессами. К началу 90-х  гг. 19 века уже имелись прессы мощностью в 14000 т.