Кузнечный горн является незаменимым в мастерских и кузницах для создания стальных изделий путём ковки горячего металла при температурах до +1200°С. Существует множество различных моделей с простой конструкцией и под разные виды топлива, обладающие различными характеристиками. Как не ошибиться в их выборе и грамотно возвести?
Конструктивно горн состоит из следующих элементов:
- основания, выполненного из негорючего материала и обладающего высокой прочностью;
- огнеупорного стола;
- топливной камеры с колосниковой решёткой;
- воздушной камеры и дренажа;
- входного воздуховода;
- воздушного вентиля для регулировки подачи воздуха;
- камеры шатровой формы;
- проёма для подачи длинных заготовок;
- зонта горна;
- газовоздушной камеры;
- ванны для закалки заготовок;
- дымохода для отвода продуктов сгорания;
- съёмного горнила.
Принцип работы
Принцип работы горна основан на химической реакции горения углерода, который при реакции с кислородом образует углекислый газ с выделением тепла. Кроме того, происходит восстановление металлов, что является весьма важным аспектом для формирования однородных высокопрочных деталей.
Для поддержания оптимального уровня горения и температуры внутри топливной камеры устанавливаются воздуховоды и воздушные камеры, которые принудительно нагнетают чистый кислород. За счёт этого удаётся получать температуры выше +1000°С, которые недостижимы при обычном сгорании твёрдого топлива (угля или древесины).
При этом по технологии надува объём воздуха подбирается таким, чтобы кислорода постоянно немного не хватало для протекания реакции окисления. Иными словами, необходимо подобрать такой режим работы, чтобы предотвратить сгорание металла.
Время нахождения выплавляемой детали в горне также следует ограничивать, так как в атмосфере углекислого газа металл станет с ним реагировать и образовывать высокопрочный сплав с повышенной хрупкостью. Этих негативных последствий можно избежать, вводя дополнительно в камеру кислород в таком количестве, чтобы успевал полностью прореагировать углекислый газ.
Назначение и варианты использования
Кузнечный горн своими руками изготавливается в зависимости от его основного применения и может быть сконфигурирован соответствующим образом под конкретные задачи. Поэтому важно понять, для чего предназначены каждая их его конструктивных частей:
- топливник с колосниковой решеткой, воздушной камерой, вентилем и патрубком служат для сжигания топлива и подогрева металлической заготовки, в зависимости от требований к температуре могут иметь открытую или закрытую конструкцию, а также не быть оборудованными воздушным наддувом;
- воздушный дренаж применяется для регулировки подачи кислорода и предотвращения охрупчивания металла, позволяет создавать оптимальные условия при нагреве и плавлении заготовки;
- шатёр или зонт с дымоходом используются для отвода угарного газа и других продуктов сгорания, которые могут нанести вред здоровью человека;
- закалочная ванна необходима для быстрого остывания металла и приобретения им оптимальных пластических и прочностных свойств;
- жаростойкий колпак или горнило, применяется для расширения зоны однородного нагрева, что позволяет эффективно плавить в тигле металл (обычно цветные драгметаллы);
- газовоздушная камера, используется для осушения воздуха, очистки его от примесей, а также для введения легирующих элементов, предназначена для получения качественных изделий с заданными характеристиками в соответствии с конкретной справочной диаграммой состояний и фаз;
- стол служит для размещения на нём всех элементов горна, а также для частичного охлаждения заготовок, является обязательной частью конструкции.
Горн применяется для следующих целей:
- разогрева металла для последующей ковки или других видов обработки;
- плавления в специальных формах;
- термообработки с целью повышения определённых свойств.
Классификация горнов
Перед тем как сделать кузнечный горн, необходимо ознакомиться с их классификацией, чтобы подобрать наиболее подходящий вариант конструкции. Классификация осуществляется по следующим критериям:
- по виду применяемого топлива;
- по типу конструкции;
- по размеру пода.
Виды горнов по типу применяемого топлива
По типу используемого топлива горны подразделяются на следующие виды:
- газовые;
- твердотопливные;
- на жидком топливе.
Кузнечный горн твердотопливный
Газовые горны имеют наиболее простую конструкцию, дешевы в ремонте и обслуживании. Они отличаются минимальным весом, что позволяет их изготавливать переносными или компактными.
Твердотопливные горны отличаются возможностью получения максимально высоких температур нагрева, относительно невысокой стоимостью стройматериалов для возведения и неприхотливостью в эксплуатации. Для их растопки допустимо использование следующих видов топлива:
- карбон или кокс, отличающийся высокой стоимостью и повышенной эффективностью (до 5 раз расход меньше, чем угля), в нём нет посторонних примесей, воспламеняется при температуре выше +450°С;
- каменный уголь, наиболее распространённое и эффективное топливо, при горении выделяет коксовый газ, поэтому при растопке необходимо ждать пока он весь выветрится, подходит для ковки различных декоративных элементов или деталей среднего качества;
- древесный уголь, имеет минимальную температуру возгорания, по сравнению с другими видами топлива, но быстро выгорает, отличается повышенным расходом, поэтому его эффективно использовать для растопки.
В качестве жидкого топлива допустимо использовать солярку, мазут или отработанное масло. При этом важно его предварительно очищать, так как наличие примесей станет причиной нестабильного пламени и выбросами в атмосферу вредных соединений.
Это также является причиной сложности обслуживания оборудования по причине его частых засоров.
Классификация по конструктивным особенностям
Самодельный кузнечный горн по конструктивным особенностям может быть классифицирован следующим образом:
- по способу установки: переносной или стационарный;
- по конструкции топочной камеры: закрытого или открытого типа;
- по размещению наддува: с боковым или центральным соплом.
Виды горнов по размерам пода
По размерам пода горны бывают: малые, средние и крупные. Они определяются эффективностью работы установки и полностью зависят от интенсивности расхода топлива и режимов эксплуатации топливной камеры. Оптимальная эффективность скорости расхода топлива составляет от 1 до 1,5 м/с.
Производительность горна прямо пропорциональна величине напряжённости и площади пода. При этом минимальная напряжённость считается в пределах от 100 до 150 кг/м 2 ·ч. Значения вне этого диапазона являются экономически невыгодными.
Как сделать кузнечный горн?
Перед тем как сделать кузнечный горн своими руками, необходимо подготовить необходимые материалы и инструменты. Это позволит минимизировать временные затраты
Инструкция по созданию твердотопливного передвижного горна
Перед началом работ необходимо собрать следующие инструменты:
- сварочный аппарат;
- дрель;
- напильник;
- набор гаечных ключей;
- шпатель;
- рулетку;
- уровень;
- струбцину;
- маркер;
- болгарку.
Подготовив чертеж кузнечного горна, нужно закупить материалы для его конструирования:
- листовую сталь толщиной 2-3 мм (рекомендуется 09Г2С);
- колёса поворотные 4 шт.;
- профильные трубы квадратного сечения с толщиной стенок не менее 2 мм;
- огнеупорный цемент;
- воздушная улитка;
- крепёжные элементы: болты и гайки;
- труба из нержавейки по диаметру выходного отверстия улитки;
- переходник.
Мобильный угольный кузнечный горн открытого типа пошагово изготавливается так:
- Берём стальной лист и размечаем маркером по размерам рабочего стола.
- Болгаркой вырезаем столешницу, кромки зачищаем напильником.
- Размечаем на вырезанном листе отверстие прямоугольной формы под жерло горна и болгаркой его прорезаем.
- Берём второй стальной лист и размечаем элементы деталей под трапецеидальное жерло горна.
- Вырезаем элементы жерла, а затем свариваем их в единую конструкцию.
- Привариваем жерло к рабочей поверхности стола в месте прорезанного отверстия.
- Переворачиваем конструкцию жерлом книзу, размечаем места под расположение стенок для расположения углей.
- Из стали вырезаем борта для рабочей поверхности стола.
- Выполняем приварку бортов так, чтобы не было по швам зазоров, а сам шов был прочным и сплошным, элементы конструкции точно центрируем.
- Для нижней части жерла вырезаем из стали стенки для подвода воздуховодов, а затем их привариваем.
- Изготавливаем для жерла съёмное дно, предназначенное для удаления золы.
- Прикрепляем к нему педаль при помощи рычагов.
- На стенке для подвода трубы с воздухом проделываем отверстие по диаметру трубы.
- Из стальных профильных труб вырезаем элементы и свариваем каркас под крепление рабочей поверхности.
- В нижней части каркаса привариваем планку для крепления улитки, а затем закрепляем её на болты.
- Подготавливаем трубу для воздуховода.
- Прикрепляем воздуховод к улитке и жерлу, при необходимости для усиления конструкции предусматриваем дополнительное крепление.
- К нижней части каркаса прикрепляем на болты поворотные колёса.
- Стыковочные швы промазываем огнеупорной шпаклёвкой.
- Формируем на рабочей поверхности горна огнеупорный слой на основе огнеупорного цементного раствора.
Кузнечный горн на угле необходимо испытать путём его прогрева до рабочей температур, но только после полного застывания цементного слоя.
Пошаговая инструкция изготовления газового горна
Чтобы изготовить газовый кузнечный горн, необходимо заранее подготовить следующие материалы:
- огнеупорный кирпич;
- листы из жаростойкой стали толщиной не менее 5 мм;
- тонкие нержавеющие листы (толщина до 2 мм) для наружной облицовки;
- стальные профильные трубы;
- дымоходные трубы из нержавеющей стали;
- огнеупорную шпатлёвку;
- стандартные горелки, используемые в газовых котлах отопления;
- вентилятор для нагнетания воздуха.
Также понадобятся следующие инструменты:
- сварочный аппарат;
- болгарка;
- дрель;
- напильник;
- рулетка;
- маркер.
Кузнечный горн на газе изготавливается в следующей последовательности:
- Берём огнеупорные кирпичи и складываем из них корпус горна. При необходимости торцы обрабатываем болгаркой со специальной насадкой по бетону, чтобы обеспечить плотную стыковку.
- В передней части конструкции создаём небольшую ступеньку из огнеупорного кирпича, предназначенную для поддержания оптимальной температуры.
- В задней части проделываем прямоугольное отверстие для вентиляции.
- Из толстого листа стали изготавливаем основание по размеру кирпичного корпуса горна.
- В торцевых частях листа привариваем профильные трубы так, чтобы кирпичи внутри них были неподвижными.
- В боковой части топочной прорезаем отверстие для подвода газовой трубы с установленной горелкой.
- Из толстолистовой стали вырезаем верхнюю часть для горна.
- Привариваем по углам корпуса внизу и вверху уголки.
- Высверливаем в уголках по одному отверстию и стягиваем нижнюю и верхнюю часть горна при помощи шпилек.
- Вырезаем из профильных труб стойку для горна, а затем все детали свариваем в соответствии с чертежом.
- Устанавливаем горн на стойку.
- Приделываем к камере трубу для отвода продуктов сгорания.
- Располагаем внутри камеры газовую горелку и закрепляем к месту ввода в камеру.
- Снаружи корпус обшиваем тонколистовой сталью, предварительно вырезав из листов части с нужными размерами. Все швы свариваем сплошным швом.
Самостоятельное изготовление горна является не только недорогим и относительно несложным процессом, а и позволяющим получить установку под конкретные нужды.
Специальное устройство, предназначенное для разогрева рабочих заготовок до температуры ковки во время металлообработки, известно как кузнечный горн. Существует несколько видов горна, каждый из которых имеет свои особенности.
Не исключена возможность того, что кузнечный горн своими руками можно сделать несколькими простыми способами.
Конструкция и предназначение устройства
Первый кузнечный горн своими руками был изобретен еще древними халибами. В наше время существует несколько вариантов конструкций этого устройства. При их классификации ориентируются на такие факторы горнов:
- Топливо, которое используется для розжига (уголь, газ, кокс, мазут).
- Конструкция горна.
- Размеры устройства.
- Цель, с которой предполагается его использование (нагрев под ковку, термообработка заготовки).
В качестве топлива может использоваться мазут, газ или уголь. Как правило, чаще всего применяется уголь. Этот вариант топлива отличается безопасностью и невысокой стоимостью. Что касается мазута или кокса, эти виды топлива относятся к дорогостоящим, а также загрязняющим окружающую среду.
Использование газа обеспечивает высокий уровень коэффициента полезного действия, но в то же время требует более тщательного обслуживания установки.
Горны на угле
Горны, которые в качестве топлива используют уголь, отличаются простым устройством и практичностью использования. Конструкция устройства этого вида состоит из таких рабочих частей:
Если говорить о недостатках твердотопливного горна, следует отметить сложность процесса его розжига. Усложняется розжиг особенно в том случае, когда горн на протяжении длительного времени стоял неиспользованным. Для этого кузнецу необходимо обладать определенными навыками.
Подготовку горна к использованию нужно проводить в такой последовательности:
Так как температура под коркой выше, чем на ее поверхности, заготовка помещается непосредственно под корку. Если толщина корки достигает больше 5−10 мм, ее рекомендуется разрушить. В противном случае уровень теплопроводности становится меньшей.
Для того чтобы заготовка прогрелась равномерно по всей площади, ее необходимо периодически переворачивать. Стоит также обратить внимание на цвет огня. Он должен быть равномерный, а также иметь одинаковый цвет.
Ни в коем случае нельзя допустить перегрева металла. При этом он будет намного сложнее поддаваться обработке.
Устройства, работающие на газе
Отличительной чертой данного вида горнов является то, что подготовить их к работе намного проще, чем кузнечные горны, работающие на твердом топливе.
Если говорить о конструкции горнов газового типа, она состоит из таких элементов:
Для обеспечения работы газовых кузнечных горнов необходимо обязательное присутствие источника энергии. В связи с этим горны этого вида применяются для нагрева до температуры ковки заготовок большой длины. В таких горнах процесс их нагрева происходит намного быстрее.
Использование газовых горнов возможно при соблюдении таких правил безопасности:
- помещение кузнецы необходимо периодически проветривать, дабы предотвратить скопление газа;
- возле горна не допускается располагать устройства, в которых находится кислород или смеси, содержащие его;
- посредством использования газоанализатора необходимо проверить окончательное сжигание газа перед новым запуском горна.
Только при условии соблюдения правил использования и безопасности горна газового типа его применение будет оправдано.
Самостоятельное изготовление
Перед тем как сделать горн, необходимо определиться с типов устройства. Самодельные горны могут быть двух видов:
- Закрытый. Его конструкция оборудована специальной камерой, в которой заготовка разогревается до необходимой температуры. Следует обратить внимание, что в горнах закрытого типа можно работать с заготовками, размер которых не превышает размеров самой камеры.
- Открытый. Засыпание топлива на колосники в нем проводится с ее верхней части. С нижней части происходит подача воздуха. Рабочая заготовка для ее нагрева помещается непосредственно на поверхность топлива. Благодаря этому можно использовать заготовки довольно больших размеров.
Для начала необходимо взять пластину из стали и просверлить в ней отверстия. После этого ее можно вставить в центральную часть стола, который выступает в качестве основы горна.
Не исключена возможность того, что из уголка варится рама, в которую помещаются решетка колосника и огнеупорный кирпич. Для изготовления решетки можно использовать обычную старую сковороду из чугуна, в днище которой просверливаются отверстия. Следует учесть то, что при определении высоты стола необходимо ориентироваться на рост кузнеца.
Теперь можно приступить к монтажу механизма подачи воздуха. Есть возможность создания такого механизма, работающего от ножного привода.
Оптимальным вариантом создания механизма является использование электровентилятора из ненужного пылесоса . Его мощности хватит для того, чтобы подать поток воздуха необходимой силы. Нелишним будет оборудовать конструкция регулятором мощности.
Не исключена возможность использовать вместо пылесоса привод от ручной сирены.
После этого все части конструкции собираются в одно целое устройство. Теперь можно приступить к проведению первого испытательного запуска. Самодельный горн для ковки можно дополнять разного вида дополнительными приспособлениями, которые повышают показатель удобства работы с ним.
Особенности работы с горном
После изготовления кузнечного горна необходимо научиться им пользоваться. Для этого рекомендуется придерживаться таких правил:
- Началом работы с устройством заключается в загрузке топлива на колосниковую решетку. Некоторые кузнецы рекомендуют на разогретый слой угля положить рабочую заготовку, а сверху на нее насыпать еще один слой угля. Таким образом удается добиться максимально высокой температуры в камере.
- Если в качестве топлива используется древесина, на колосниковую решетку необходимо положить дополнительное кольцо (диаметром 21 см).
- Для обеспечения хорошей тяги над самодельным горном необходимо смонтировать специальную вытяжку. Ее также можно выполнить самостоятельно.
- Для того чтобы разогреть заготовку до необходимой для ковки температуры, ее нужно держать в средине раскаленного угля. При этом важно не передержать заготовку. Это может ухудшить свойства металла, что осложнит процесс работы с заготовкой или сделает металл очень хрупким.
- Для проведения ковки рекомендуется использовать специальный молоток, вес которого не больше 1 кг. В процессе работы глаза необходимо защитить очками. Это поможет предотвратить попадание в глаза раскаленного металла.
- Большая металлическая вещь может быть использована в качестве наковальни. Это может быть рельса или кувалда.
Самодельный кузнечный горн имеет существенные преимущества перед приобретенным. Он намного дешевле, проще в использовании и обслуживании.
Кузнечный горн – непременный атрибут мастерских, занимающихся производством разнообразных изделий методом ручной художественной ковки. Лишь некоторое число кованых элементов можно изготовить пластическим деформированием металлов при комнатных температурах. В большинстве случаев требуется их нагрев. Для стали, в частности, диапазон оптимальных ковочных температур, составляет (в зависимости от марки стали) от 800…900 0 С до 1100…1200 0 С. Кузнечный горн – наиболее простой вид нагревательного устройства, которое вполне подойдёт для этих целей.
Изобретённый ещё древними халибами под ковку медных ножей и скребков (Ближний Восток, VI тысячелетие до н.э.), первый кузнечный горн выполнялся в виде примитивного углубления в земле размерами около 700 мм. Яма окружалась каменной стеной, в которой предусматривалось отверстие для вдувания воздуха. Нагнетание воздуха (который необходим для устойчивого горения топлива) производилось при помощи кузнечных мехов. Они представляли собой полость, изготовленную из козьих шкур, куда рычагами через воздушный клапан вдувался воздух. Обратный ход рычага обеспечивался камнем, который устанавливался на верхней пластине мехов, а функционирование клапана производилось за счёт разницы в давлениях холодного и горячего воздуха.
Существующие конструкции кузнечных горнов определяются следующими факторами:
- Топливом , на котором работает устройство: кокс, мазут, уголь или газ.
- Конструкцией топливосжигающего устройства.
- Требуемыми размерами рабочего пространства.
- Назначением , поскольку, кроме нагрева под ковку, горны используются также и для некоторых операций термической обработки готовых поковок – цементации, отпуска и даже закалки.
Из соображений безопасности кузнечные горны чаще работают на угле.
Кокс дорог, мазут отличается неудовлетворительными экологическими условиями эксплуатации, а газовые горны нуждаются в особо тщательном регламентном обслуживании. Вместе с тем газовые горны характеризуются более высоким КПД , а также допускают достаточно удобную механизацию некоторых процессов управления нагревом – в частности, поджигом газа в горелке или горелках.
Общими недостатками кузнечных горнов считаются:
- Неравномерность нагрева металла, размещённого по поверхности;
- Невозможность практического контроля за температурой нагреваемой заготовки;
- Нежелательное насыщение поверхностных слоёв нагреваемого металла сернистыми соединениями , в результате чего заготовка получает повышенную хрупкость.
Впрочем, опытный кузнец в состоянии оценивать температуру металла по цвету его поверхности, а проблему сульфуризации решают путём использования более качественного вида топлива.
Расход топлива при эксплуатации кузнечных горнов составляет 40…150% от массы нагреваемого металла, при его поверхностном угаре 4…7% (зависит от длительности нагрева). Современные горны – преимущественно закрытого типа, поскольку в обратном случае КПД нагревательного устройства падает до 5…10%.
Горны, работающие на угле
Конструкция нагревательного устройства рассматриваемого типа включает в себя:
- Свод и боковые стенки , которые выкладываются из огнеупорного кирпича (шамота или динаса).
- Горновое гнездо , образуемое верхней поверхностью свода, где и нагреваются заготовки.
- Зонт , снабжаемый откидными шторками , и призванный улучшать естественную тягу в рабочем пространстве.
- Заднюю стенку (брандмауэр) , в которой предусматриваются отверстия для подачи исходного воздуха .
- Воздушный кран , предназначенный для включения подачи воздуха к горновому гнезду.
- Защитный короб из жаропрочной стали, который соединяет между собой входную полость у крана подачи воздуха с горновым гнездом.
- Закалочную ёмкость (она может быть стальной или кирпичной), предназначенную для охлаждения заготовок при их термообработке или для охлаждения самого горнового гнезда от перегрева и последующего образования температурных трещин.
- Дымохода , через который производится удаление продуктов сгорания топлива.
- Емкостей под хранение угля и различного кузнечного инструмента.
Принципиальная схема работы кузнечного горна
Твёрдотопливный кузнечный горн – довольно капризное нагревательное устройство, и его разогрев требует от кузнеца определённого практического опыта. Особенно трудно разжечь горн, который продолжительное время не эксплуатировался, а также, если внешние температуры и давление воздуха – достаточно низкие. Каменный уголь , который используется в таких горнах, должен соответствовать требованиям ГОСТ 8180 .
Подготовка горна к нагреву металла производится в следующей последовательности:
- Их горнового гнезда удаляются шлаки , остатки кованого металла, зола и окалина (это следует выполнять даже тогда, когда после окончания работ поверхность была тщательно очищена);
- Дымоходы и воздухоподводящие каналы продуваются сжатым воздухом (для небольших по размерам кузнечных горнов можно использовать пылесос);
- На поверхность горнового гнезда насыпается небольшой слой угля , при этом отверстие защитного короба не должно полностью перекрываться;
- Сверху на уголь помещают ветошь , смоченную в легковоспламеняющейся жидкости или древесные опилки;
- После розжига , когда горение становится устойчивым, добавляют следующую порцию угля (фракция может иметь повышенную, по сравнению с исходной, крупность);
- Открывается кран подачи воздуха , и устанавливается в среднем положении;
- По мере прогорания интенсивность дутья постепенно увеличивают .
Необходимое качество прогрева заготовки под ковку в открытом горне обеспечивается формированием поверхностной корки , которая образуется при горении топлива.
Внутри корки – всегда более высокая температура, поэтому заготовку помещают внутрь, а сверху закрывают очередной дозой угля. Верхнюю поверхность корки стараются при этом не разрушить, поскольку в противном случае нагрев будет медленнее, а угар металла и окалинообразование возрастут. Иногда, для ослабления процессов науглероживания металла корку сбрызгивают водой.
В открытых горнах наименее интенсивный нагрев металла происходит на периферии горнового гнезда, поэтому свежий уголь подсыпают именно по периметру нагреваемой заготовки . Если слой корки становится слишком толстым (более 5…10 мм), его ломают, т.к. в этом случае теплопроводность к заготовке уменьшается.
Заготовку во время нагрева периодически поворачивают , чтобы обеспечить всем её частям одинаковые условия нагрева. Пламя при горении угля должно иметь равномерный цвет при минимуме копоти.
Цвета нагретой стали при различных температурах таковы:
- Цвета тёмной вишни – 700…750 0 С;
- Вишнёво-красный – 750…800 0 С;
- Красный – 800…850 0 С;
- Светло-красный – 850…900 0 С;
- Оранжевый – 900…1050 0 С;
- Тёмно-жёлтый – 1050…1150 0 С;
- Светло-жёлтый – 1150…1250 0 С.
Перегрев металла выше указанных температур недопустим.
Перегретый металл характеризуется крупнозернистой структурой, которая хуже поддаётся ковке, особенно при формообразовании сложных кованых элементов.
Кузнечные горны, работающие на газе
Газовые горны выводятся на расчётный режим значительно проще, и в этом их преимущество перед твердотопливными нагревательными устройствами. Типовая конструкция такого горна следующая
:
- Камера , выполненная из огнеупорного материала, и снаружи отфутерованная толстолистовой жаростойкой сталью.
- Передняя заслонка , открывающаяся при помощи шарниров или противовеса, и снабжённая смотровым окошком.
- Под , выполненный из жаропрочного шамотного кирпича.
- Горелка . Тип горелки определяется теплотворной способностью используемого газа. Например, для пропано-бутановой смеси эффективны горелки диффузионного горения, в которых смешивание воздуха и газа происходит только после выхода газа и воздуха из устройства, а перемешивание компонентов происходит за счёт диффузионных процессов. Такие горелки обеспечивают наиболее равномерный прогрев заготовок (особенно длинномерных), а минимальный угар металла достигается вследствие того, что над его поверхностью постоянно имеется защитный слой.
- Смесительный редуктор , обеспечивающий смешивание воздуха и газа (входит в структуру баллона со сжиженным газом).
- Сопло , конфигурация которого определяется формой нагреваемых в горне заготовок.
- Колосниковая решётка , предназначенная для улучшения тяги и сбора окалины.
- Вентилятор , обеспечивающий нагнетание воздуха в нужном объёме с его последующей подачей в зону действия горелки.
Для работы таких горнов необходим стационарный источник электроэнергии. Газовые горны целесообразно применять для нагрева под ковку частей длинномерных заготовок: нагрев происходит значительно быстрее, и следовательно, окалинообразование меньше.
При использовании газового горна следует строго соблюдать следующие требовании безопасности:
- Тщательно проветривать помещение кузницы. Не допуская застойных зон, где может скапливаться горючий газ;
- Не применять вблизи работающего устройства кислород и кислородосодержащие смеси, склонные к самовозгоранию и самовоспламенению;
- Предусматривать полное дожигание газа в рабочем пространстве горна (определяется газоанализатором, который обязателен при пробном запуске газового горна);
- Тщательно очищать колосниковую решётку после выключения подачи газа в устройство.
С целью уменьшения окалинообразования для нагрева заготовок под ковку используют также и электронагреватели сопротивлением , но подобные устройства «горнами» можно назвать с большой натяжкой.
Если вы из тех людей, у которых металл плавится в руках, и вы мечтаете о своей кузне, то вам необходим кузнечный горн. Предлагаем вам воспользоваться нашим примером, и вы сможете своими руками для себя изготовить кузнечный горн, который поможет вам овладеть искусством кузнечного мастерства.
Плотничать или столярничать — это, конечно, хорошо. Обработка дерева традиционна для Руси. Но мы хотим поговорить о металле. Точнее, о кузнечной обработке металла . Что нужно, чтобы заняться ковкой? Первое — это кузнечный горн.
Возможно, вы удивитесь, но горн — это самое простое в организации кузницы.
Задача горна нагреть кусок металла до температуры, которая позволит его мять без разрушения.
Горн — это конечно огонь. Жечь можно газ, жидкое топливо, мазут или сырую нефть, уголь и дрова. Только вот дрова жару дают мало, пока не превратятся в уголь. Дрова можно рассматривать только как сырье для получения древесного угля, а вот уже древесный уголь отличное топливо для горна. Пожалуй, самое лучшее, но и самое дорогое, хотя и самое доступное. Уголь для мангалов и барбекю продается в любом супермаркете. Так что на угольном варианте и остановимся.
Если говорить о горне, работающем на угле, то тут есть два варианта: с боковым дутьем и с нижним. Боковое дутье как нельзя лучше подходит для древесного угля, к тому же проще всего в реализации. Простейший вариант — ямка в земле, куда по трубе подается воздух. Также можно выложить горн из кирпича и обваловать его землей.
С помощью такого горна пробуют свои силы начинающие кузнецы. В трубу вставляется шланг, подключенный к выдувающему отверстию пылесоса.
Минус этого горна в том, что приходится работать, сидя на корточках, а это не очень удобно. Впрочем, можно сколотить ящик необходимой высоты, набить его землей и сделать горн в нем. Но раз уж идти этим путем, то стоит делать что-то более капитальное. Есть еще один момент. Горн с боковым дутьем не очень подходит для каменного угля, тогда как горн с нижним дутьем, через колосник, более универсален в этом плане. То есть горн с нижним дутьем может работать и на древесном угле и на каменном. Но и конструкция будет сложнее.
Нам понадобится:
- стальной лист толщиной пять миллиметров около 100х100 см;
- листовая сталь толщиной 2 мм;
- уголок 30х30;
- шесть шамотных кирпичей ШБ-8;
- УШМ, называемая в народе «болгарка»;
- зачистной круг;
- отрезные круги для резки стали и камня;
- сварочный аппарат и электроды;
- два винта с барашками (рым-гайка).
Горн состоит из стола с горновым гнездом. Снизу, под горновым гнездом, зольная камера, куда подается воздух. Стол делается из стального листа толщиной пять миллиметров. Размер стола произвольный, но удобней, когда на нем можно свободно разместить рабочие клещи, кочергу и совочек, чтобы они были под рукой. Отрезаем от пятимиллиметрового листа полосу шириной 125 мм, она нам еще пригодится, а из оставшегося куска делаем стол.
Схема горна с горневым гнездом
В середине вырезаем квадратное отверстие под будущее горновое гнездо. Вот с размерами гнезда необходимо определиться. Большое гнездо потребует много угля. Маленькое не позволит нагревать большие заготовки. Имеет значение и глубина гнезда до колосника. Не вдаваясь в подробности, скажем, что глубина в десять сантиметров будет оптимальной, не зависимо от размеров гнезда в плане.
Чтобы предотвратить прогорание металла, его необходимо футеровать (обложить) шамотным кирпичом. Используем кирпич ШБ-8. Его размеры 250х124х65 мм. Эти размеры и определят размер горнового гнезда — 12,5 см у колосника, 25 по верху, 10 см глубина. Учитывая толщину кирпича, размер отверстия в столе составит 38х38 см.
Из вырезанного куска вырезаем квадрат со стороной 25 см. В центре квадрата вырезаем квадратное отверстие со стороной 12 см. Еще нам понадобится четыре пластины в форме равнобедренной трапеции с длинами оснований 38 и 25 см, высотой 12,5 см. Вот и пригодилась отрезанная ранее полоса. Теперь нужно все это сварить.
Из двух миллиметровой стали сворачиваем квадратную трубу со стороной 12 и длиной 20-25 см. Это будет золоприемник. В середине одной из стенок делаем отверстие под воздуховод. В отверстие ввариваем патрубок. Используем кусок обычной водопроводной трубы на 40.
Золоприемник снизу закрывается крышкой. Делаем ее на винтах с барашками.
Стол готов. Осталось поместить его на основание или приварить к нему ножки из уголка. Можно сделать основание из пенобетонных блоков.
Обращаем внимание на проем. Через него пройдет воздуховод.
При помощи болгарки с отрезным диском по камню вырезаем из кирпича футеровку. Обязательно использовать респиратор и защитные очки. И соблюдайте технику безопасности при работе с УШМ .
Можно подключать пылесос и попробовать разжечь горн.
Сначала укладываем щепки и мелко колотые дрова. Поджигаем их при слабом дутье, а когда дрова хорошо разгорятся, засыпаем уголь. Теперь можно увеличить дутье.
Пылесос можно подключить не напрямую в воздуховод горна, а через самодельный регулятор подачи воздуха. Это устройство позволяет регулировать количество воздуха, подаваемого в горн, то есть уменьшать или увеличивать дутье.
Обычно для регулировки подачи воздуха в воздуховод ставится заслонка. Но перекрытие потока увеличивает нагрузку на двигатель пылесоса. Пылесос обычно используют старый, и чтобы его не перегружать, сооружают регулятор подачи воздуха. Поток воздуха не перекрывается, а отводится в другой воздуховод. Для этого сделана коробка с тремя патрубками. Два напротив друг друга — вход от насоса и выход в горн. Третий патрубок, на верхней стенке — сброс излишков воздуха. Третий патрубок сдвинут относительно двух первых на величину диаметра отверстий.
Внутри изогнутая под прямым углом пластина шириной в половину длины коробки. Пластину с помощью проволочной тяги можно двигать из одного крайнего положения в другое. Насколько перекроется отверстие подачи воздуха в горн, настолько же откроется отверстие сброса.
Коробка закрывается крышкой с отверстием для тяги.
Теперь у нас рабочий горн, пригодный для использования под открытым небом. Для защиты от дождя нужен навес, который должен быть не горючим. А горну нужен зонт и труба для сбора и отвода дыма.
Зонт делаем из листового железа толщиной два миллиметра. Во первых, такой зонт дольше прослужит, а во вторых — варить более тонкое железо ручной дуговой сваркой сложнее.
Чтобы зонт был максимально эффективным, наклон его стенок должен быть не меньше шестидесяти градусов к горизонту. Располагаться зонт над очагом должен так, чтобы воображаемый луч, направленный от ближней к краю точки очага, наклоненный наружу под углом шестьдесят градусов к плоскости стола, попадал внутрь зонта. Это означает, что чем выше зонт над очагом, тем он должен быть больше. С другой стороны, чем ниже зонт над столом, тем неудобнее работать. Тут надо исходить из имеющегося в наличии материала и своих антропометрических данных.
Зонт поддерживается стойками из стального уголка. Сверху на зонт ставим трубу, которую также свариваем из стального листа двойки. Трубу необходимо прикрыть искрогасителем, который делаем из металлической сетки.
Если направить сбрасываемый из дросселя воздух по воздуховоду (пойдет водопроводная труба на 1 дюйм) в начало дымовой трубы, то получится эжектор, увеличивающий эффективность отвода дымовых газов.
Вот и все. Ваш горн готов. Куйте на здоровье, куйте как мы, куйте лучше нас!
Именно для вас. В этой инструкции я вам расскажу, как можно сделать мощную мобильную печь для кузнечных работ. С помощью этой печи вы запросто сможете выполнять ковку металла, температуры тут более чем достаточно. Ну и, конечно же, теперь не будет проблемы с закалкой стали. А при желании, если придумать горн, с помощью этой приспособы можно вполне расплавить алюминий и другие металлы с не очень высокой температурой плавления.
Питается печь углем, а чтобы его раскочегарить до нужной температуры, понадобится принудительная подача воздуха. Для этих целей автор использовал небольшой электрический компрессор. Питать можно от аккумулятора, так что розетка нам не понадобится. Непосредственно место горения выполнено из металлической бочки, подойдет также газовый баллон. А рама, в которой установлен компрессор и аккумулятор, сделана из досок, это просто и практично. Итак, рассмотрим по порядку, как же сделать кузнечную печь.
Материалы и инструменты, которые использовал
Список материалов:
- ;
- медные или другие металлические трубы, а также уголки;
- кран;
- доски;
- пластиковые кронштейны для труб;
- саморезы, болты с гайками;
- стальная бочка или газовый баллон;
- стальной уголок;
- алюминиевый уголок;
- фольга;
- клей (чтобы приклеить фольгу);
- жаростойкий герметик;
- жаростойкая краска.
Список инструментов:
- дрель;
- сверлильный станок;
- болгарка;
- тиски;
- газовая горелка;
- шуруповерт;
- сварка;
- ножовка по дереву или отрезной станок.
Процесс изготовления кузнечной печи:
Шаг первый. Сборка рамы
Чтобы собрать раму, нам понадобятся доски. Режем их на нужные куски, а затем собираем раму при помощи саморезов. При желании на стыкуемые поверхности можно нанести клей, герметик и так далее. Сразу отмечу, что первоначальная конструкция была переделана, так как были проблемы из-за высокой температуры. Рама делается только для оборудования, а сама печь в будущем была изготовлена из металла.
Для упрочнения конструкции автор стянул ее длинными болтами с гайками. Они же будут служить в качестве опоры для поддонов.
Шаг второй. Крепежная деталь для
Чтобы установить компрессор, сделаем под него переходник, в который будет вставляться носовая часть. Для его изготовления нам понадобится доска, а также дрель со специальными насадками. В итоге нам нужно просто вырезать «шайбу» из дерева.
Изготовленную шайбу крепим в нужном месте рамы при помощи саморезов.
Шаг третий. Собираем трубы
Для транспортирования воздуха к точке назначения автор решил использовать медные трубы. Это не очень хороший вариант, так как медь отлично переносит тепло, поэтому длина труб должна быть максимальной. В противном случае тепло может дойти до компрессора и расплавить пластик. Трубы можно использовать металлические, причем можно их просто согнуть в нужной длины змеевик. Автор собирает нужную конструкцию, для соединения деталей используется пайка.
Шаг четвертый. Делаем хомут для батареи
Питать мы систему будем от аккумулятора, поэтому для его установки нужно изготовить хомут. Для этих целей нам будет нужна пластина из алюминия. С помощью тисков и специальной насадки автор формирует ее в виде буквы «П». Впрочем, это можно сделать и при помощи обычных тисков или даже плоскогубцев, если у вас хорошо наметан глаз. Просверлите отверстия для крепления хомута винтами к основе.
В основе сверлим отверстия, с другой стороны автор устанавливает гайки. Вот и все, теперь хомут будет очень удобно затянуть, используя винты.
Шаг пятый. Отделываем раму фольгой
Изначально автор планировал установить на деревянный корпус несколько поддонов, на которых и будут гореть угли. А чтобы дополнительно защитить древесину, он ее обклеил фольгой. Теперь даже если уголек и упадет из поддона, древесина не должна загореться, да и фольга сама по себе работает как экран тепла.
Шаг шестой. Устанавливаем начинку
Первым делом устанавливаем трубы, для их крепления были использованы пластиковые держатели. Это не очень надежный вариант, если трубы будут сильно нагреваться. Также устанавливаем компрессор, для его крепления автор использовал уголок из алюминия.
В завершении крепим аккумулятор, ранее мы для него изготовили хомут из алюминиевой пластины.
Шаг седьмой. Завершающий этап сборки и испытания (попытка первая)
Теперь установим поддоны, в которые будем засыпать угли, у автора их два штуки. В поддонах сверлим отверстие и вставляем трубу из стали, которая будет подавать воздух в печь. Поддоны находятся в висячем состоянии, они упираются на два болта, установленных поперек рамы.
Вот и все, теперь печь можно протестировать! Засыпаем угли и разжигаем горелкой или жидкостью для розжига. Печь заработала отлично, однако при этом обнаружились проблемы. Поддоны нагреваются настолько сильно, что сожгли под собой фольгу, а также высокая температура начала жечь дерево. В итоге эта конструкция потерпела крах, и было принято решение ее переделать.
Шаг восьмой. Изготовление печи из баллона
Автор срезал ту часть рамы, на которой располагались поддоны. Было принято решение сделать печь более надежной. В итоге в качестве исходного материала была взята металлическая бочка, подойдет также газовый баллон. Если будете использовать баллон, не забудьте его хорошо очистить от содержимого, в интернете для этого есть масса инструкций и рекомендаций, в противном случае может все завершиться взрывом и серьезными травмами.
Первым делом очищаем баллон от краски, для этого автор использует болгарку с подходящей насадкой. Далее отрезаем от баллона донышко на подходящей высоте. В завершении прорезаем в заготовке «окно», через которое вы будете пользоваться печью.
Шаг девятый. Изготовление крепежных кронштейнов
Чтобы прикрепить печь к деревянной конструкции с компрессором, понадобится два уголка. Режем уголок до нужной длины, загибаем края под нужным углом. Также для упрочения соединения понадобится две стальные пластины.
Просверлите в уголках и пластинах отверстия для крепления деталей с помощью саморезов. Помимо этого автор приварил к уголкам куски труб, в итоге получились отличные ножки.
Шаг десятый. Изготавливаем «поддон» для печи и устанавливаем
Поддон нужен для того, чтобы на нем горели угли, к которым снизу поступает воздух, это своего рода колосники. Для этих целей нам понадобится листовая сталь, и она должна быть как можно толще, так как тонкая быстро прогорит от высокой температуры. Из стали нужно вырезать круг такого диаметра, чтобы он мог максимально плотно зайти внутрь печи.