BlogGang.com : : ravio :

ค้อนไอน้ำ

HYPNOTIC Video Inside Extreme Forging Factory: Kihlbergs Stal AB Hammer Forging

ในช่วงยุคเริ่มต้นการปฏิวัติอุตสาหกรรม
ความสามารถของค้อนไอน้ำ
 มาพร้อมกับความสามารถของพวกมัน 
แรงกระแทกที่รุนแรงและหนักแน่น
 ทำให้มีผลลัพธ์ที่ก้าวไกลกว่าอุปกรณ์อื่น ๆ ในยุคนั้น

[Image Source: SMU Central University Libraries/Flickr]

ค้อนไอน้ำขนาดใหญ่ที่ติดตั้งกับลูกสูบที่เลื่อนขึ้นลงได้
 ได้ช่วยให้คนงานสามารถจัดการทุบตี โลหะชิ้นใหญ่ ๆ ที่ร้อนแดง
ตลอดจนโลหะชิ้นอื่น ๆ ที่ร้อนแดง ให้ขึ้นรูปได้ตามที่ต้องการ
ซึ่งส่วนมากมักจะนิยมตีเหล็กมากกว่าโลหะชนิดอื่น
 ทั้งนี้เพราะผลจากการประดิษฐ์การใช้ไอน้ำ 
เป็นแรงผลักดันที่ก้าวไกลมากจาก James Watt ในปี ค.ศ. 1781
ในครั้งแรกนั้น ค้อนไอน้ำยังไม่ปรากฏตัวเลย
แต่เมื่อมาถึงยุคค้อนไอน้ำแล้วในช่วงปี 1840
มันได้เปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมโรงงานตีเหล็กไปอย่างสิ้นเชิง
แบบถอนรากถอนโคนการทำงานของคนงานแบบในอดีต
ที่การขึ้นรูปโลหะขนาดใหญ่มักจะใช้การหล่อมากกว่าการตีขึ้นรูป
ซึ่งการตีเหล็ก การขึ้นรูปเหล็ก ประกอบกับวิธีการชุบเหล็ก
จะทำให้เหล็กเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง
มีความเหนียวแน่นและทนทานกว่าเหล็กหล่อ

ค้อนไอน้ำอาจจะดูเหมือนเป็นเครื่องมือขั้นพื้นฐาน 
แต่กลไกและความสามารถค้อนไอน้ำ
 กลับมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อนวัตกรรมใหม่ ๆ
ในการปฏิวัติอุตสาหกรรมยุคแรกเริ่ม
จนกระทั่งถึงยุคที่ทันสมัยในเวลาต่อมา
ค้อนไอน้ำยังครองความทรงพลัง
ในเรื่องอำนาจ การทุบตี/กระแทก

ค้อนไอน้ำใช้เพียงหลักการแบบติดตั้งหัวค้อนขนาดใหญ่ 
โดยใช้ลูกสูบที่ทำงานแบบชักขึ้น/ลงใช้สำหรับการตีโลหะ
 หัวค้อนไอน้ำส่วนใหญ่จะถูกยกขึ้นสูงเพียงเล็กน้อย
 โดยเครื่องจักรไอน้ำที่ชักขึ้นบนก่อน
แล้วปล่อยลงมาโดยใช้แรงโน้มถ่วง
กระแทกลงไปบนโลหะที่เผาจนร้อนแดงในการตีโลหะ

ตัวค้อนไอน้ำจะมีกลไกที่ยึดติดอยู่กับลูกสูบ 
ที่เลื่อนขึ้นลงได้ภายในกระบอกสูบ  
มีบางเครื่องเท่านั้นที่ค้อนไอน้ำอยู่ติดกับกระบอกสูบ 
ที่เลื่อนขึ้นลงตามลูกสูบที่ติดตั้งไว้คงที่
แต่ทั้งสองแบบนี้ ไม่ว่าค้อนไอน้ำจะมีขนาดใหญ่เพียงใด
 ก็ใช้หลักการทางเครื่องกลแบบง่าย ๆ
เพื่อสร้างแรงกระแทกขนาดหนักอย่างแรงกับวัตถุ
อย่างที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนในอดีตเมื่อเทียบกับแรงคน
ที่คงไม่สามารถยกหัวค้อนขนาดหนักได้เพียงคนเดียวหรือหลายคน

[Image Source: Popular Science Monthly Volume 38/Wikipedia]

กลไกทั้งหมดของค้อนไอน้ำ
ทำงานด้วยการใช้พลังงานในรูปไอน้ำแรงดันสูง
แปลงเป็นรูปเชิงเส้นในลูกสูบ
 ซึ่งทำให้ยกหัวค้อนขึ้นในระยะทางที่ออกแบบไว้
ตามความยาวของลูกสูบ ที่กักเก็บพลังงาน
ที่มีศักยภาพไว้ในมวลกระบอกสูบ
 พลังงานที่มีศักยภาพนี้ถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์
 โดยการปลดปล่อยหัวค้อนให้ลงมาทุบโลหะด้วยแรงโน้มถ่วง
 จะกระแทกลงบนโลหะที่ร้อนแดงไปมา ได้หลายครั้ง
จนได้รูปแบบที่ต้องการและวางแผนไว้ว่าจะต้องการแบบใด

ค้อนไอน้ำที่สร้างขึ้นในปี 1891
สามารถส่งแรงกระแทก/ตีได้ถึง 125 ตันในแต่ละครั้ง
 เทียบเท่ากับโขลงช้างป่าแอฟริกัน 41 ตัว
รวมกันเข้าชนพร้อม ๆ กันทีเดียว

[Image Source: James Nasmyth, edited by Samuel Smiles/Wikimedia Commons]

ในระบบค้อนไอน้ำมีกลไกการตีเหล็ก
แบบหัวค้อนอันเดียวหรือหัวค้อนสองอัน
 ค้อนไอน้ำที่ใช้งานได้เพียงหัวค้อนอันเดียว
จะถูกยกขึ้นโดยแรงดันของไอน้ำในกระบอกสูบ
แล้วปล่อยลงมาโดยแรงโน้มถ่วงโลกให้หัวค้อนตกลงมา
 ค้อนไอน้ำแบบสองหัวค้อนก็ใช้พลังไอน้ำ
เพื่อเพิ่มแรงกระแทกลงมาของหัวค้อน
 น้ำหนักของหัวค้อนเหล่านี้
 อาจมีตั้งแต่ 500 - 50,000 ปอนด์ 
หรือ 225 -22,500 กิโลกรัม
 โดยปกติโลหะที่ร้อนแดงที่จะถูกตี
จะวางไว้บนทั่งขนาดใหญ่ 
เพื่อให้คนงานสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

กลไกการทำงานของหัวค้อนไอน้ำ 
จะต้องมีการกระแทกและกระทบกระเทือนอย่างต่อเนื่อง
 และมีกำลังแรงสูงมากใน การใช้กำลังเหล่านี้ซ้ำ ๆ หลาย ๆ ครั้ง
 สร้างแรงเค้นให้กับผิวโลหะของหัวค้อนมากยิ่งขึ้น
 เมื่อพิจารณาถึงแรงกระแทกจากโลหะร้อนแดงที่ถูกทุบตี
เพื่อแก้ปัญหาเรื่องนี้
หัวค้อนส่วนใหญ่จะถูกทำขึ้น จากชิ้นส่วน
ที่วิศวกรได้ออกแบบหัวค้อนไว้ล่วงหน้าแล้ว
ให้ง่ายต่อการแก้ไขและเปลี่ยนแปลงชิ้นส่วน
ในกรณีที่ชำรุด ด้วยการเปลี่ยนหัวค้อนที่ใช้สลักยึดติด ไว้

 การใช้ค้อนไอน้ำต้องทำงานภายในพื้นที่ที่กำหนดไว้
เพราะน้ำหนักของเครื่องจักรกลส่วนหนึ่ง
กับความหนัก/ความร้อนแดงของโลหะที่จะถูกตี/กระแทก
กับขนาดของค้อนที่ลงมากระแทกพื้นผิวโลหะที่ร้อนแดง 
และในขณะเดียวกันคนงานจะต้องสามารถเคลื่อนย้าย
แบบพิมพ์(โลหะที่ต้องการจะตี)ได้สะดวก/ง่ายขึ้น  
การตีของค้อนไอน้ำแบบหัวค้อนอันเดียวหรือหัว ค้อนแบบสองอัน
 เพื่อกระจายแรงเค้นออกไปให้มากที่สุดบนผิวโลหะ

 ในพื้นที่ของโรงงานที่มีการติดตั้งค้อนไอน้ำ 
คอนกรีตที่มีความแข็งแรงสูง
จะถูกเทลงให้ลึกกว่าฐานอาคารโดยรอบ  
เพื่อให้ดูดซับแรงกระแทกให้ลดลงได้
แม้ว่าจะได้ผลเพียงเล็กน้อยก็ตาม 
เพราะในโรงงานที่ติดตั้งค้อนไอน้ำขนาดใหญ่ 
มักจะสั่นสะเทือนจากการทุบตีของค้อนไอน้ำทุกครั้ง

[Image Source: F.A. Brockhaus, Berlin und Wien/Wikipedia]

Final shift for the Fritz steam hammer 1911 (photo) https://goo.gl/YU6gC2

ค้อนไอน้ำแบบฟริตซ์ (Fritz steam hammer)
คือ หนึ่งในยุคแรก ๆ  ที่ใช้ชื่อจากช่างเครื่องจักรกล
ซึ่งท้าท้ายว่า ค้อนไอน้ำของเขามีความถูกต้อง
แม่นยำสูงกว่า การใช้ค้อนด้วยมือในแบบอดีต 
จักรพรรดิวิลเลียม กษัตริย์แห่งปรัสเซีย
 จึงได้ตรัสว่าพระองค์จะวางนาฬิกาฝังเพชรของพระองค์
ด้วยการ วางเรียงรายอยู่บนหน้าทั่ง
แล้วให้เขาใช้ค้อนไอน้ำทำงาน 
โดยต้องไม่ทำลายนาฬิกาฝังเพชรของพระองค์
 Fritz สามารถทำงานเสร็จสิ้นได้ 
โดยนาฬิกาฝังเพชรของพระองค์ไม่เป็นอันตราย
 จึงได้รับพระราชทานรางวัลจากการนี้

ไม่ว่าเรื่องนี้จะจริงหรือไม่ก็ตามแต่
ช่างเครื่องกลและผู้ผลิตจำนวนมากในยุคนั้น 
ต่างมีความต้องการค้อนยักษ์ขนาดมหึมา
 ค้อนไอน้ำ Creusot สร้างขึ้นในปี 1877  
ในเมืองอุตสาหกรรมขนาดเล็กของฝรั่งเศส  
ค้อนอันนี้มีความสามารถในการส่งมอบแรงกระแทกได้ถึง 100 ตัน 
ซึ่งในขณะนั้นถือว่ามีประสิทธิภาพมากที่สุดในโลก

ในปี 1891 Bethlehem Iron บริษัทเหล็กอเมริกัน 
ได้ขอซื้อสิทธิบัตรสำหรับค้อนไอน้ำ 
แล้วทำการขยายการออกแบบให้มีแรงกระแทกได้ถึง 125 ตัน

ในช่วงปลายยุค 1800 มีการใช้เครื่องค้อนไอน้ำขนาดใหญ่ถึงขีดสูงสุด  
พวกมันทำหน้าที่ในการตีและการเจาะโลหะได้อย่างแม่นยำ 
สำหรับงานทางด้านโลหะหนักชนิดต่าง
 มีการขึ้นรูปชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่มีความแข็งแรงสูงได้อย่างแม่นยำ
 งานโลหะมักทำมาจากกระบวนการโดยคนงานเพียงคนเดียว 
และทำให้เกิดกำลังการผลิตขนาดใหญ่ได้

ในช่วงปี 1900 ค้อนไอน้ำเริ่มค่อย ๆ กลายเป็นของล้าสมัย
พวกมันถูกแทนที่ด้วยแรงกดไฮดรอลิกและเชิงกล 
ที่สามารถออกแรงแรงได้อย่างสม่ำเสมอและควบคุมได้มากขึ้น
 ค้อนไอน้ำจำนวนมากรวมถึงค้อนไอน้ำ Creusot  ที่มีชื่อเสียงของปี ค.ศ. 1877
ได้กลายเป็นอนุสาวรีย์ประจำเมือง 
กลายเป็นสิ่งที่มีคุณค่าทางประวัติศาสตร์อุตสาหกรรมของชาวเมือง

แม้ว่าจะมีการชะลอตัวลง
ในการใช้ประโยชน์สำหรับเครื่องขนาดใหญ่
 แต่ระบบค้อนไอน้ำในทุกวันนี้
ยังคงมีการใช้งานบางอย่างอยู่ 
วิศวกรยังใช้ระบบดั้งเดิมของค้อนไอน้ำ
เพื่อตอกเสาเข็มลงไปในพื้นดินทำฐานราก
 หรือการใช้งานในสถานที่ต่าง ๆ
ที่สามารถเคลื่อนย้ายไปมาได้  

ทั้งยังมีการประยุกต์ใช้งานค้อนไอน้ำ 
ด้วยการผลิตหัวเจาะเคลื่อนที่ระบบไฮโดรลิค
 ที่ใช้หลักการจากความสามารถของค้อนไอน้ำ 
ที่สามารถทำงานได้อย่างรวดเร็วและถูกต้อง

ค้อนไอน้ำ Creusot ที่ Le Creusot ฝรั่งเศส
[Image Source: Christophe.Finot/Wikimedia Commons]

 เมือง Le Creusot มีชื่อเสียงมากกับการผลิตเครื่องครัวสีสันสดใส
ที่ใช้ทน ใช้นาน ใช้จนรำคาญ เพราะไม่ยอมพังกันง่าย ๆ คุณภาพคุ้มราคา
แต่ก่อนที่จะมีชื่อเสียงเรื่องของใช้ในครัวที่ยอดเยี่ยม https://www.lecreuset.com/
 Le Creusot สร้างชื่อขึ้นมาด้วยการผลิตค้อนไอน้ำอันแรกของโลก
ในปี 1840 สร้างขึ้นให้กับ Schneider & Co.,
เป็นเครื่องจักรขนาดใหญ่ขนาด 2,500 กิโลกรัม

[Image Source: Wikimedia Commons]

คัอนไอน้ำใช้ในโรงงานตีเหล็ก Midvale Steel Company, c. 1905.
Photo credit: explorepahistory.com

เทคโนโลยีค้อนไอน้ำได้กำหนดอายุเทคโนโลยี
 เครื่องจักรที่มีประสิทธิภาพในอดีต
ได้ส่งมอบแรง ที่สร้างความแข็งแรงอย่างสูงให้กับเหล็ก
 โดยการตีเหล็กให้ขึ้นรูปทรงตามที่ต้องการ
 ซึ่งก่อนหน้านี้ไม่สามารถทำได้ด้วยการใช้แรงคน

ค้อนไอน้ำดูเหมือนว่าจะได้รับการคิดค้นพร้อมกันโดยวิศวกรสองคน
หนึ่งในประเทศสกอตแลนด์และอีกหนึ่งในประเทศฝรั่งเศส
วิศวกรชาวสก๊อต James Nasmyth  
กับคู่แข่งชาวฝรั่งเศส Francois Bourdon
ทั้งสองได้แนวคิดดังกล่าวขึ้นในปี 1839
 ความตึงเครียดที่สูงระหว่างชายสองคน 
ขณะที่ต่างกล่าวหาซึ่งกันและกัน ว่า
ขโมยแนวคิดของของกันและกัน
 ชายสองคนพยายามหาหนทางที่จะสร้างเพลา 
และเพลาบังคับที่มีขนาดใหญ่และมีพลังมากขึ้น 
ซึ่งจำเป็นต้องมีการเพิ่มพลังหัวรถจักรไอน้ำหรือเรือกลไฟ

ค้อนไอน้ำอันแรกของโลกโดย Bourdon
ถูกสร้างขึ้นในปี 1840 สำหรับ Schneider & Co. ที่ Le Creusot
 มันมีขนาดหนัก 2,500 กิโลกรัมและยกขึ้นได้ 2 เมตร
 Schneider & Co. ได้ขอให้มีการสร้างค้อนไอน้ำ
ขนาด 110 ตัน ระหว่างปี 1843 และ 1867  
โดยมีขนาดและอัตราการตีที่แตกต่างกัน  
เพราะมีแนวโน้มที่จะพัฒนาไปสู่
การสร้างเครื่องจักรขนาดใหญ่กว่าเดิม 
เพื่อรองรับกับความต้องการในการสร้างปืนใหญ่  
เพลาเครื่องยนต์และแผ่นเกราะขนาดใหญ่

 ในปี ค.ศ. 1877 ได้มีการสร้างค้อนขนาดใหญ่
ที่มีความสามารถในการตีโลหะได้ถึง 100 ตัน
มันจัดว่า เป็นเครื่องจักรที่ใหญ่ที่สุด
และมีอำนาจในการตีมากที่สุดในโลก 
เป็นเวลาอีก 14 ปี ต่อมา
Bethlehem Iron Company ได้ซื้อสิทธิบัตรจาก Schneider
 และสร้างค้อนไอน้ำที่ออกแบบเกือบเหมือนกัน
 แต่สามารถสร้างกำลังตี/กระแทกถึง 125 ตันได้

Steam Hammer, Savile Street East, Sheffield. [Image Source: Chris Allen/Geograph]

เช่นเดียวกับเทคโนโลยีทั้งหมด
ในที่สุดค้อนไอน้ำก็กลายเป็นสิ่งล้าสมัย
 โดยเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น 
จากเครื่องตีเหล็ก/หัวเจาะด้วยระบบไฮดรอลิกสมัยใหม่ 
ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นถึง 800 เท่าของค้อนไอน้ำ Creuset

ค้อนไอน้ำที่มีประสิทธิภาพในอดีต
ตอนนี้ตั้งอยู่ใจกลางเมือง Le Creuset  
เป็นสัญลักษณ์อุตสาหกรรมในอดีตของเมืองนี้
 แม้ว่าเมืองนี้ยังเป็นที่ตั้งของบริษัทด้านโลหะ
 แต่กลับกลายเป็นว่าค้อนไอน้ำ
คือส่ิงที่นักท่องเที่ยวอยากจะได้เยี่ยมชมมากกว่า
มันคือ  สัญลักษณ์ที่มีประสิทธิภาพของความก้าวหน้าด้านวิศวกรรม
 ที่เป็นตัวอย่างของที่ใหญ่ที่สุดในโลก  ในปี 1981
ค้อนไอน้ำอันนี้ได้รับการตั้งชื่อว่า
Historic Landmark Engineering
โดย American Society of Mechanical Engineers

ค้อนไอน้ำขนาดใหญ่อื่น ๆ ยังได้รับการจัดแสดง
ไว้ในเมืองที่พวกมันเคยทำงานในอดีต
หลายตัวยังอยู่ในที่เดิมแม้ว่าโรงงานโดยรอบ ๆ  
จะย้ายออกไปที่อื่นหรือจะค่อย ๆ เลิกกิจการไปแล้วก็ตาม

วิทยาเขตของ University of Bolton ประเทศอังกฤษ
 ยังเป็นสถานที่ตั้งของค้อนไอน้ำขนาดใหญ่ของ Nasmyth & Wilson  
และค้อนไอน้ำขนาดเล็กกว่าใน Wigan Pier
 ค้อนไอน้ำในอังกฤษของยุค 1860
ยังคงตั้งอยู่ในสวนสาธารณะ Sandviken ในสวีเดน
ในขณะที่สถาบัน Smithsonian ยังเป็นผู้เจ้าของค้อนไอน้ำ 1856 Nasmyth

ค้อนไอน้ำ Nasmyth & Wilson ที่ University of Bolton
เคยใช้งานที่ Atlas Forge ใน Bolton เมื่อโรงงานตีเหล็กปิดกิจการ
จึงได้บริจาคให้ Institute of Technology. Photo credit: //www.bolton.org.uk

ค้อนไอน้ำที่ Brightside ใน England Photo credit: //www.sheffieldhistory.co.uk

ค้อนไอน้ำ ที่ Björneborgs ใน Sweden Photo credit: Janee/Wikimedia

ค้อนไอน้ำ Nasmyth ที่ M54 Services Telford ใน England Photo credit: martin_vmorris/Flickr

ค้อนไอน้ำขนาดเล็กที่ North Woolwich London ใน England Photo credit: shirokazan/Flickr

ค้อนไอน้ำ Wigan Pier ใน England Photo credit: Pimlico Badger/Wikimedia

ค้อนไอน้ำ Sandviken ใน Sweden Photo credit: Calle Eklund/Wikimedia

ค้อนไอน้ำสูง 40 ฟุต เคยใช้งานในโรงงานผลิตทองเหลือง Michigan
ในปี 1900 เป็นของสะสมของ Western Museum of Mining & Industry
Colorado Spring รัฐ Colorado Photo credit: Plazak/Wikimedia

เรียบเรียง/ที่มา

https://goo.gl/y1qdB4
https://goo.gl/UX5YgW
https://goo.gl/my4YFn

เรื่องเดิม https://goo.gl/6YdauJ ค้อนช่างมืออาชีพ 25 แบบ

Create Date : 07 สิงหาคม 2560

0 comments

Last Update : 7 สิงหาคม 2560 21:31:04 น.

Counter : 2886 Pageviews.