手工铸造的安全技术

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手工铸造是一种原始、古老的铸造加工方法，在我国已具有二、三千年的历史，它是一种完全凭借人力，使用一些简易工具来进行的铸造。这种铸造方法固然很落后，但由于它所需的工具和设备简单，工作场地灵活机动，所以作为机器铸造的一种辅助操纵，或在某些单件进行小批修理性生产中仍占有一定的地位。

一、 手工铸造中正确的掌钳和打锤

正确的掌钳和打锤对实现手工铸造的工艺要求和保证其安全生产都具有重要意义。手工铸造用的锤有手锤和大锤之分。掌钳的工人同时使用手锤（一般左手掌钳，右手挥动手锤）。在配合抱打时，手锤主要用来指示大锤的打击落点和轻重，而不是作为变形工具来使用的。作为锻件的修整工具，还有各种平锤、剁子、冲子等。但这类锤和工具一般是不挥动的，仍由掌钳工人操纵，通过下手的工人使用大锤击，把变形力传递到这类锤和工具上来实现对锻件的修正。

（一） 掌钳的方法

掌钳时，首先要站正位置，人与铁砧要保持一定间隔，然后用左手掌钳翻动坯料，右手操锤指示大锤的打击。

正确的姿势是：左脚向前迈出半步，上身稍前倾斜，眼睛注视工作；左手握在钳杆中部，随时把握好钳位的高度，使坯料始终平稳地放在砧面上。必须夸大指出：在进行锻打时，不得任意将坯料强行抬高或压低，否则，轻则坯料被打弯并震疼手掌，重则造成“跳钳”或脱钳的伤人事故。

在铸造过程中，掌钳者需不断地翻转和移动坯料。不同的翻转方向，有不同的握钳方法。图1所示为翻料时的几种握钳方法。



图1 翻料时的几种握钳方法

a） 向外侧翻转90° b）向内侧翻转180° c）和外侧翻转90° d）向外侧翻转180°

（二） 手锤的打法

根据打锤时使用活动关节的不同，手锤的打法可分为手挥、肘挥和臂挥三种，如图2所示。



图2 手锤打法

a）手挥 b）肘挥 c）臂挥

手挥 只有手腕的运动，锤击力不大（图2a）

肘挥 手腕和肘部协同用力，同时作用，锤击力较大，运用面最广（图2b）

臂挥 手腕、肘部和臂部一起运动，用这种打锤法比较费力也不轻易把握，但锤击力最大（图2c）。

在铸造过程中，掌钳工常用手挥和肘挥打锤法来指示或配合大锤的打击，而臂挥的打锤法一般仅用于修整锻件。

（三） 大锤的打法

大锤有抱打、抡打和横打等打法。打锤时，打击是否正确、有力，这与打锤姿势和握法直接有关。现将各种打锤法的基本要点简述于下：

1． 抱打

抱打时人应平稳地站立在铁砧的斜前方，右脚向前迈出半步，右手握在锤柄的中间处，左手牢牢握住柄端，身体保持伸展自如，使全身既不易疲惫又便于用力。然后，将锤举至右后方，并使上身微向后弯；瞬息后，右手用力按锤并随着锤头向下回转逐渐加大按锤力，左手控制锤头的打击位置，这样，就能使锤头迅猛而正确地打击在坯料上；如在打击坯料的瞬间，能机敏地利用其弹跳力，则会使举锤轻易得多。

2． 抡打

抡打法的特点是：速度快，锤击力大。因此，手工铸造常用此法打锤。

抡打时，左脚在前，脚尖对着工作物；右脚在后，并与左脚约成直角；左手牢牢握住锤柄末端，右手握在离左手约为柄长的1/4处。然后，将锤头从前下方向身后抡起。当锤头抡至正上方时，右手着力方向下按锤，并随着锤头向下的回转逐渐加大按锤力，同时右手从柄上滑至左手旁。图3所示为抡打过程中锤头在各个位置时的姿势。



图3 抡打时的姿势

3． 横打

当锤击面处于垂直位置时，就必须采用横打法打锤。

横打可分水平横打和过肩打两种：前者锤头的运动路线为一水平圆弧，打击目标把握较易；后者锤头作空间曲线运动，锤击力较大，比较难把握。

横打时的站立姿势和握锤方法与抡打法基本相似。

二、 手锻工具的分类及其用途

手锻工具按其用途可分为：（1）支持工具（如铁砧）；（2）打击工具（如大锤、手锤）；（3）成形工具（如摔锤、冲子、工具胎模）；（4）夹持工具（如钳子）；（5）量具（如直尺、卡钳等）。现将前四类常用的几种工具作一些简单介绍。

（一） 铁砧

铁砧的用途是支承被铸造的坯料和固定成形工具的下半部分（如下型锤）。铁砧由铸钢或铸铁制成，其质量一般为100~150kg。

铁砧的形式有：羊角砧、双角砧、球面砧和花砧等。如图4所示。

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图4 铁砧

a）羊角砧 b）双角砧 c）球面砧 d）花砧

（二） 大锤

大锤一般可分直头、横头和平头三种。如图5所示。大锤的质量一般为8~161b。



图5 大锤

a）直头 b）横头 c）平头

（三） 手锤

手锤通常有圆头、直头和横头（图6），其中圆头用得较多。



图6 手锤

a）圆头 b）直头 c）横头

手锤的质量约为1.5~21b左右。

（四） 平锤

平锤用于修整锻件的平面和对锻件进行压肩。平锤按其锤面外形可分为方平锤、窄平锤和小平锤三种，如图7所示。



图7 平锤

a）方平锤 b）窄平锤 c）小平锤

（五） 型锤

型锤主要用来卡脖压槽，有时也用来加快拔长或增宽工序的进行。型锤上下两个部分（图8）：上型锤装有木柄，供握持用；下型锤带有方形尾部，用以插进砧面上的方孔内将其固定。



图8 型锤

（六） 摔锤

摔锤（夹锤）用于摔圆和修光锻件的外圆面。摔锤也和型锤一样，分成上下两个部分，如图9所示。



图9 摔锤

（七） 冲子

冲子用于冲孔。根据孔的外形，可将冲子的头部做成各种所需要的截面。为了冲孔后便于从孔内取出冲子，任何冲子都必须作成锥形。图10所示是一种常用的冲子。



图10 冲子

（八） 剁子

手锻用的普通剁子（凿子）有冷剁子和热剁子两种。两者的区别主要在于刃部的外形不同（见图11c）：冷的粗短，刃口厚而钝，其刃部倒角约为45~60°；热的细长，刃口薄而锐利，刃部倒角约30°左右。但有时并不做成角度，只是直接将刃部做成1.5~2mm宽的平口刃。

此外，还有用来剁圆头的圆弧剁和切除边角的单面剁，如图11e、f所示。



图11剁子

a）普通剁子 b）冷剁子刃部外形 c）热剁子刃部外形 d）平口刃热剁子 e）圆弧剁 f）单面剁

（九） 工具胎模

工具胎模的形式和规格是多样的，图12所示仅为其中的一部分。工具胎模有用作对锻件进行修整如夹圆（夹光）、棱平；也有的用来对锻件进行变形，如切肩、错移、弯曲等。实在，工具胎模并不完全属于手工铸造工具，在多数情况下，它们为机器铸造所普遍采用。（如用在小型空气锤上。）



图12 工具胎模

（十） 钳子

手锻钳是多种多样的，图13列举了几种常用的钳子。



图13 钳子

a） 圆钳子 b）方钳子 c）扁钳子 d）方钩钳子 e）圆钩钳子 f）大尖口钳子 g）小尖口钳子 h）圆尖口钳子

三、 手工铸造常见事故及其防止措施

（一） 常见的事故类型

在手工锻生产过程中，常见的人身事故大致可以回纳为下列几方面：

1． 锤头脱落

由于锤头松脱或锤把损坏，在工作中锤头落下或飞出，很轻易打伤掌钳工或四周其他人。

2． 错打

由于留意力不集中或锤工和掌钳工技术不熟练，互相配合不好而发生错打。如掌钳工已发出停止锻打的信号，而锻工没有及时收锤，这样就会打坏锻件，甚至伤及掌钳工的手腕。

3． 检查工作未作好及设备布置不公道

在开始铸造前，锤工没有向四周看一看，因而打伤了后面的工人。客观上也可能是由于设备布置过密，工人密度过大，轻易导致这样的事故。

4． 锤工或掌钳工技术不够熟练

由于打不准工件或工件未夹紧而使工件飞出来，打伤了其他工人。

5． 锤工位置不适当或站立不稳

如站在高低不平的地方，操纵很困难，因此在捶打时使身体失往平衡，轻易失手造成事故。

6． 工件太大，工具选用不当

这样会使体力消耗过多，或工具使用

不顺手也易造成事故。

7． 飞出的氧化铁皮烫伤皮肤或眼睛等

这种情况在锻焊操纵或工件刚出炉时最轻易发生。

8． 未能把握惯性原理

在铸造中不能利用反弹力把锤举起，这样既过多的消耗了体力，又轻易把手臂震伤

9． 卫生条件太差

如透风不良；热源的隔热不好；室温过高，工作久了以后使工人感到疲惫，这些都是事故的隐患。

（二） 防止事故的措施

1． 排烟

手锻炉一般多使用固体燃料，燃烧往往不够完全，所以排出大量一氧化碳等有害气体，因此必须安装排烟罩。

排烟罩应有足够的截面，再配上足够高的烟筒排风，以免有害气体逸进车间。

2． 排除炉渣

当炉渣把透风管堵塞时，一方面降低了炉温，另一方面也使废气中一氧化碳的含量增加，所以在加热炉炉膛下应设渣罐，及免堵死送风管。

3． 对手锻工具的要求

手锻工具的质量和使用方式对安全进行手工铸造具有很大的意义。从统计数字来看，事故总数有60%以上是由于手锻工具使用不当而发生的，尤其是在工具损坏的时候。

手锤和大锤都是碳钢制成的。手锤和大锤的锤面必须微凸，锤面为圆球形，不得偏斜或卷边，不得有裂纹及任何破裂的现象。

锤柄用坚韧的木料制成，最好用橡木或山毛榉，松树则完全不行。锤柄必须干燥后方可装配。

装锤柄的孔眼应成锥体椭圆形，它的轴心应和工具的纵轴心完全符合，锤柄的截面也要成椭圆形，为了在打击的时候稍呈弹性，手柄的中段接近锤头的一段，要比其末端稍细。

安装锤把时，必须把它垂直于锤头。为了防止锤头脱落，应在锤把伸进锤头部分的另一端打进楔子，锤楔的长度最好为锤头孔眼长度的1/2~1/3，如图14所示。

楔子的种类根据具体情况而定，假如锤头孔眼的斜度在它的左右两侧，那末，楔子的打进位置应如图14a所示的那样；假如锤头孔眼的斜度在上下两端，那末，最好如图14b所示的那样；假如锤头孔眼的斜度和四面伸展，就可以采用图14c，14d所示的那样。其中图14c适用于铁楔子，图14d用于木楔子。



图14 大锤锤头和锤把的紧固方法

为了紧固铁砧子，使打击时不致掉落，同时轻易搬运和拆卸，通常采用如图15所示的装置。



图15 手锻铁砧的圆定方法

锻压车间应当备有足足数目的各种尺寸和形式的钳子，以使掌钳工有可能选择与被加工锻件的尺寸和断面适合的工具。这样不仅能进步生产率，并且能增加工作的安全性。由于夹钳使用不当，在锤击时工作可能跳起造成不幸事故。钳子的铰链旋转时应当灵活而不会卡死，当钳子钳紧时钳口应当密合，钳子上下不许有裂缝，褶皱和刻印。

图16所示为正确与不正确的钳口示意图。



图16 正确与不正确的钳口

为了防止钳柄夹伤手指，可在钳子支点四周的钳柄内表焊上两块凸块，凸块的高度须使用柄之间的间隔在任何情况下不会小于40~50mm。

在铸造过程中，需要在相当长的时间内夹紧毛坯时，为了使掌钳工不必连续地紧握钳柄，并防止因没有握紧钳柄致使毛坯从钳中滑脱的危险，可用卡环套住钳柄。

在剁子上不应有裂纹、裂缝或其他破裂的现象，剁头有卷口的剁子要停止使用。在车间里，有时可以发现剁头卷口十分严重，外形象蘑菇一样的剁子仍在使用。这种磨菇状卷口是长期使用造成的。若继续使用，当锤击剁头时，就难免会有金属碎屑从剁头上飞出。这些飞出的碎屑固然体积不大，但却带着很大能量，可以飞射到相当远的间隔，也有可能伤害操纵工人及四周其他职员。平锤、型锤、摔锤、冲子也必须避免类似情况。

在工作之前，必须将工具略为预热，特别在冷天更为重要；而在铸造过程中，各种工具又会很快变热，须经常浸进水中，使之冷却。

上述各种手段工具的制造材料，除铁砧已作说明外，其余一般都采用碳素工具钢T7或T8。而对于钳子，则通常用A＜sub＞4＜/sub＞或40号钢锻制，除此，用过硬或过软的材料都不好，前者缺乏弹性，后者轻易变形，对安全和生产都不利。

4． 对手工铸造工作地的要求

手工锻铁砧和手锻炉应该按图17a所示的那样布置，以保证手锻操纵时的安全。



图17a 手锻铁砧和手锻炉的公道布置位置

1―手锻炉 2―铁砧

锤工和掌钳工的工作位置最好成90~120°的角度，这样可以避免万一锤把断裂或锤头滑落时，不致把掌钳工打伤，如图18所示。



图17b 锤工和掌钳工工作

1―手锻炉 2―铁砧 3―掌钳工 4―锤工

在切断金属时，必须在金属料头可能飞出的方向安设护屏或其他类似装置，以防伤人。