جاكهامر

المطرقة الهوائية ( وتُعرف أيضًا باسم المثقاب الهوائي ، أو الكسارة ، أو مطرقة الهدم ، أو مطرقة الطرق في اللغة الإنجليزية البريطانية ) هي أداة تعمل بالهواء المضغوط أو الكهروميكانيكية ، وتجمع بين المطرقة والإزميل . اخترعها ويليام مكريفي، الذي باع براءة اختراعها لاحقًا إلى تشارلز برادي كينغ . ^{[ 1 ]} تعمل المطارق الهوائية اليدوية عادةً بالهواء المضغوط ، ولكن بعضها يعمل أيضًا بمحركات كهربائية . أما المطارق الهوائية الأكبر حجمًا، مثل المطارق المثبتة على منصات الحفر المستخدمة في آلات البناء ، فتعمل عادةً بنظام هيدروليكي . تُستخدم هذه الأدوات عادةً لتكسير الصخور والأرصفة والخرسانة .

يعمل المطرقة الهوائية عن طريق تحريك مطرقة داخلية لأعلى ولأسفل. تُدفع المطرقة أولاً لأسفل لضرب الإزميل، ثم تُدفع لأعلى لإعادتها إلى وضعها الأصلي لتكرار الدورة. تعتمد فعالية المطرقة الهوائية على مقدار القوة المُطبقة عليها. تُستخدم عادةً كالمطرقة لتكسير الأسطح الصلبة أو الصخور في أعمال البناء، ولا تُصنف ضمن معدات نقل التربة، إلى جانب ملحقاتها (مثل ذراع الدفع، وجهاز التشحيم). ^{[ 2 ]}

حصل صموئيل ميلر على براءة اختراع أول مثقاب يعمل بالبخار عام 1806. كان هذا المثقاب يستخدم البخار فقط لرفع رأس الحفر. ^{[ 3 ]} طُوّرت المثاقب الهوائية استجابةً لاحتياجات التعدين واستخراج الأحجار والحفر وحفر الأنفاق. اقترح سي. برونتون مثقابًا هوائيًا عام 1844. ^{[ 4 ] [ 5 ]} في عام 1846، حصل توماس كلارك ومارك فريمان وجون فارلي على براءة اختراع في بريطانيا لمثقاب طرقي يعمل بالبخار أو بالضغط الجوي الناتج عن الفراغ. ^{[ 6 ]} صُنع أول "مثقاب طرقي" أمريكي عام 1848، وحصل جوناثان جيه . كوتش من فيلادلفيا، بنسلفانيا ، على براءة اختراعه عام 1849. ^{[ 7 ]} في ذلك المثقاب، كان رأس الحفر يمر عبر مكبس محرك بخاري، حيث يعلق المكبس برأس الحفر ويقذفه على سطح الصخر. كان هذا نموذجًا تجريبيًا. في عام ١٨٤٩، قدّم جوزيف دبليو فاول، مساعد كوتش، طلب براءة اختراع لمثقاب طرق من تصميمه الخاص. في مثقاب فاول، كانت لقمة الحفر متصلة مباشرة بالمكبس داخل أسطوانة البخار؛ وتحديدًا، كانت لقمة الحفر متصلة برأس المكبس . كما احتوى المثقاب على آلية لتدوير لقمة الحفر حول محورها بين الأشواط ولتحريك المثقاب للأمام مع ازدياد عمق الثقب. ^{[ ٨ ]} وبحلول عام ١٨٥٠ أو ١٨٥١، كان فاول يستخدم الهواء المضغوط لتشغيل مثقابه، مما جعله أول مثقاب هوائي حقيقي. ^{[ ٩ ]}

كان الطلب على الحفارات الهوائية مدفوعًا بشكل خاص من قبل عمال المناجم وعمال حفر الأنفاق، لأن محركات البخار كانت تحتاج إلى نار للتشغيل، وكانت التهوية في المناجم والأنفاق غير كافية لتصريف أبخرة هذه النيران. إضافةً إلى ذلك، قد تحتوي المناجم والأنفاق على غازات قابلة للاشتعال والانفجار، مثل غاز الميثان . كما لم تكن هناك طريقة لنقل البخار لمسافات طويلة، مثلاً من سطح المنجم إلى قاعه، دون أن يتكثف. في المقابل، يمكن نقل الهواء المضغوط لمسافات طويلة دون فقدان طاقته، وبعد استخدامه لتشغيل المعدات، يمكن استخدامه لتهوية المنجم أو النفق.

في أوروبا منذ أواخر أربعينيات القرن التاسع عشر، كان ملك سردينيا ، كارلو ألبرتو ، يُفكّر في حفر نفق بطول 12 كيلومترًا (7.5 ميل) عبر جبل فريجوس لإنشاء خط سكة حديد يربط إيطاليا بفرنسا، ويمر عبر مملكته. ^{[ 10 ] [ 11 ]} كانت الحاجة إلى مثقاب صخري ميكانيكي واضحة، مما حفّز البحث في أوروبا عن مثاقب صخرية تعمل بالهواء المضغوط. صمّم الفرنسي فرانسوا كافيه مثقابًا صخريًا يستخدم الهواء المضغوط، وحصل على براءة اختراعه عام 1851. مع ذلك، كان لا بد من إدخال الهواء يدويًا إلى الأسطوانة في كل شوط، لذا لم يُحقق نجاحًا. ^{[ 12 ]} 

في عام 1854، في إنجلترا، صنع توماس بارتليت مثقابًا صخريًا وحصل على براءة اختراعه (عام 1855)، حيث كانت رأس المثقاب متصلة مباشرة بمكبس محرك بخاري. وفي عام 1855، عرض بارتليت مثقابه، الذي يعمل بالهواء المضغوط، على مسؤولي مشروع نفق جبل فريجوس. ^{[ 13 ]} (في عام 1855، اخترع الألماني شومان مثقابًا صخريًا هوائيًا مشابهًا في فرايبورغ، ألمانيا. ^{[ 14 ]} ) وبحلول عام 1861، قام المهندس جيرمان سوميلر (1815-1871)، المولود في سافوي، وزملاؤه غرانديس وغراتوني، بتطوير مثقاب بارتليت. ^{[ 15 ]} بعد ذلك، قام العديد من المخترعين بتطوير المثقاب الهوائي. ^{[ 16 ]} استخدم سوميلر مثقابه في نفق ممر غوتهارد الطويل ، الذي كان قيد الإنشاء آنذاك لربط خطوط السكك الحديدية بين سويسرا وإيطاليا تحت جبال الألب. ومن هناك، توسعت أعمال التعدين وحفر أنفاق السكك الحديدية.

سيطرت شركتان لتصنيع المعدات، وهما أطلس كوبكو وإنجرسول راند ، على سوق توفير أجهزة الحفر بالهواء المضغوط في أوروبا وأمريكا على التوالي، حيث تمتلك كل منهما براءات اختراع مهمة.

تُستخدم كلمة "jackhammer" في اللغة الإنجليزية في أمريكا الشمالية وأستراليا ، بينما تُستخدم كلمة "pneumatic drill" بشكل عامي في أماكن أخرى من العالم الناطق باللغة الإنجليزية ، على الرغم من أن "pneumatic drill" تشير بالمعنى الدقيق للكلمة إلى مطرقة حفر تعمل بالهواء المضغوط . ^{[ 17 ]}

في بريطانيا ، تُعرف النسخ الكهروميكانيكية منها باسم "كانغوس". ^{[ 18 ]} ويأتي هذا المصطلح من اسم العلامة التجارية البريطانية السابقة التي تملكها الآن شركة ميلووكي تولز . ^{[ 19 ]}

بالإضافة إلى ذلك، فإن مصطلحي "المثقاب" و "المطرقة التكسيرية" (مطرقة الهدم) ليسا مترادفين، ويشيران إلى نوعين مختلفين من المطارق الهوائية (بغض النظر عن مصدر الطاقة). لا تستطيع المطرقة التكسيرية تدوير رأسها الفولاذي (الذي قد يكون، على سبيل المثال، إزميلًا أو مسمارًا)، وتعتمد على الصدمة الارتطامية فقط لتكسير المواد وفصلها دون قطعها، بينما يقوم المثقاب (الهوائي/الهيدروليكي) بالصدم والدوران معًا، مما يُمكّن رأسًا فولاذيًا مزودًا برأس من كربيد التنجستن من قطع الصخور الصلبة كالجرانيت، وعادةً ما يُستخدم لعمل ثقوب للتفجير. عادةً ما يُستخدم المثقاب الهوائي فقط في العمليات الجيولوجية كاستخراج الأحجار أو التعدين، بينما تُستخدم المطرقة التكسيرية فقط في العمليات المدنية كالبناء وإصلاح الطرق.

يُعدّ استخدام مطرقة التكسير المحمولة كاملة الحجم غير عملي على الجدران والمنحدرات الشديدة، إلا من قِبل شخص قوي البنية، إذ سيتعيّن على المستخدم تحمّل وزن الأداة ودفعها للخلف باتجاه قطعة العمل بعد كل ضربة. وللتغلب على هذه العقبة، طوّر عمال ذوو خبرة تقنيةً تعتمد على فريق من شخصين: أحدهما يُشغّل المطرقة، والآخر يُساعده بحملها إما على كتفيه أو بين ذراعيه. ويستخدم كلاهما وزنهما معًا لدفع رأس المطرقة في سطح العمل. تُعرف هذه الطريقة عادةً باسم التكسير الأفقي.

هناك طريقة أخرى وهي استخدام المطرقة الهوائية العلوية، والتي تتطلب لياقة بدنية وتحملاً لحمل مطرقة هوائية أصغر، تُسمى "مطرقة المسامير"، فوق الرأس. ولجعل العمل العلوي أكثر أمانًا، يمكن استخدام منصة. إحدى هذه المنصات هي "المُوَضِّع-المُشغِّل-المُناور" (PAM). هذه الوحدة تُخفف كل الوزن والاهتزاز عن المستخدم.

هناك طريقتان للسيطرة على الغبار الناتج عن استخدام المطرقة الهوائية، إما عن طريق استخدام رش مستمر للماء عند نقطة الاصطدام، أو باستخدام غطاء أو حاجب مزود بنظام شفط الغبار. ^{[ 20 ]}

تشمل أنواع البتات ما يلي:

• المجرفة  - توفر سطحًا مستويًا للخرسانة أو الحواف في الأسفلت أو التراب.
• طرف مسطح  – يسمح بالتحكم في الاتجاه أو الحصول على حافة نهائية أدق
• نقطة  - كبح عام
• أداة دق الأوتاد  – تُستخدم لدق أوتاد قوالب الخرسانة
• أداة صقل الأسطح  - تُستخدم لتنعيم الأسطح أو لتنظيفها قبل عملية اللصق.
• إزميل مرن  – شفرة معدنية مرنة (مثبتة على ساق بواسطة براغي) لإزالة البلاط وكشطه
• أداة تنظيف الحواف  - رؤوس متعددة من الكربيد لتنظيف الفواصل وتنعيم الأسطح الخشنة في الخرسانة

الشحذ: يمكن إعادة شحذ الأزاميل في ورشة أو باستخدام جلاخة زاوية مزودة بقرص شحذ. بعد إعادة الشحذ، يجب معالجتها حرارياً لاستعادة متانة الفولاذ قبل الاستخدام. كما تتوفر أزاميل مضلعة ومسطحة ذاتية الشحذ.

يُصدر الهاوتزر الهوائي صوتًا عاليًا بشكل خطير، مصحوبًا بصوت انفجار الهواء، حيث يتجاوز مستوى ضغط الصوت 120 ديسيبل بالقرب من أذني المشغل. ^{[ 24 ]} لذا ، يجب على المشغل ارتداء واقيات أذن وسدادات أذن عازلة للصوت لتجنب فقدان السمع ، والذي يُعد طنين الأذن عرضه الرئيسي . وعلى الرغم من أن بعض الهاوتزر الهوائي مزودة الآن بكاتم صوت حول فوهة الأداة، إلا أن صوت الهواء المتصاعد، وصوت ضربات المطرقة نفسها، وأصوات محرك الضاغط تبقى دون كتم.

ارتبط استخدام المثقاب الهوائي بمتلازمة رينود ؛ وعلى وجه الخصوص، قد يؤدي التعرض المطول للاهتزاز الشديد الناتج عن الأداة إلى شكل ثانوي من المتلازمة يُعرف باسم " الأصابع البيضاء الناتجة عن الاهتزاز" . ^{[ 25 ]} لا يُعدّ استخدام الشريط اللاصق الرياضي فعالاً للغاية في الوقاية من هذه المتلازمة، ولكنه يُساعد على تخفيف بعض أعراضها. كما قد يُؤدي استخدام المثقاب الهوائي إلى زيادة الاستعداد للإصابة بمتلازمة النفق الرسغي .

تقدم بعض الشركات المصنعة للأدوات الكهروهوائية الآن أنظمة للحد من الاهتزازات لتقليل ما يشعر به المستخدم. فعلى سبيل المثال، تُصنّع شركة هيلتي نموذجًا من المطارق الهوائية يُنتج طاقة تأثير تُقارب طاقة مطرقة هوائية وزنها 27 كيلوغرامًا ، ولكن الاهتزاز الذي يشعر به المستخدم أقل بكثير (7 م /ث² ⁾ . كما تُقدم شركات أخرى مثل ماكيتا وديوالت وبوش أدوات كهربائية مزودة بخاصية تخميد الاهتزازات.   

بالإضافة إلى ذلك، قد يؤدي استخدام المطرقة الهوائية لتكسير الرصف الخرساني إلى تعريض المشغل لغبار خطير يحتوي على السيليكا البلورية القابلة للاستنشاق والتي قد تسبب داء السيليكا . ^{[ 26 ] [ 20 ]} يجب على المشغل والأشخاص الموجودين بالقرب من عمليات المطرقة الهوائية ارتداء معدات الوقاية الشخصية ، بما في ذلك جهاز تنفس معتمد من إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) (الولايات المتحدة).

• كيف تعمل المطارق الهوائية
• كيف تعمل المطارق الدوارة