Горн кузнечный своими руками

Как сделать газовый горн

Несмотря на проверенные временем твердотопливные типы очагов, газовые аналоги имеют намного больше преимуществ.

Главные положительные моменты — экономичный расход топлива, равномерный нагрев заготовки, на разогреваемом металле не скапливается сера, более высокое полезное действие.

Как сделать газовый кузнечный горн своими руками и что для этого нужно?

Обычно любое устройство самодельной кузнечной печи каждый мастер делает под себя и свои личные предпочтения. Но основная концепция конструкции одна. Устройство кузнечного горна на газовом топливе состоит из двух частей: печи и газовой горелки.

Неплохое устройство можно собрать, руководствуясь этим видео:

  • Для такой конструкции потребуется металлическая емкость: бочонок, ведро или что-то подобное.
  • Сбоку коронкой нужно сделать отверстие под систему подачи газа в очаг.
  • Саму горелку можно собрать из элементов труб и муфт.
  • Для ножек, на которых будет стоять такой горн, нужно просверлить отверстия в нижней части емкости и использовать крепления из длинных болтов и гаек.
  • Футеровка очага изготавливается засыпкой алебастра с добавлением воды и песка. При этом нужно сформировать внутренние стенки. Как кожух можно использовать керамическую трубу (как на видео) или сформировать очаг, используя подходящую по размеру бутылку.
  • Когда футеровка будет готова, нужно просверлить отверстие под подачу газа.

Пример устройства газового горна

Преимущество такой конструкции в ее компактности, мобильности, а, главное — можно регулировать температуру нагрева заготовки (различные стали имеют разную ковочную температуру).

Также газовый тип горна можно собрать из кирпича. Для этого нужно приобрести огнеупорный вид этого стенового материала. Для его скрепления между собой лучше применять глину.

Для подачи газа в кирпичной конструкции высверливают отверстие под имеющуюся горелку.

Устройство газового горна из кирпича

Важно! При использовании газового горна в мастерской должна быть мощная принудительная вентиляция для удаления продуктов горения!

Как топливо можно использовать обычный бытовой газ, который продается в баллонах и стоит относительно дешево. И главное, его запас можно пополнять на любой станции заправки!

Такой самодельный кузнечный горн, работающий на пропане, позволяет нагревать многие марки стали до требуемой температуры.

Изготовление твердотопливного горна

Горение твердого топлива само по себе не может дать нужную температуру, поэтому для ее повышения такие конструкции должны иметь дополнительно систему подачи воздуха. Устройство самой печи так же будет зависеть от личных предпочтений и размеров обрабатываемых заготовок.

Открытый горн на твердом топливе

В старых мастерских ранее для этого использовали меха, качая которые создавали мощную струю воздуха, подающуюся в очаг.

Как собрать такой твердотопливный кузнечный горн?

Самая простая конструкция — открытая сверху печь, установленная на улице. Ее преимущество в том, что не нужно заморачиваться обустройством мощной вентиляции.

  • Изначально заливается бетонное основание, желательно с армированием.
  • На нем изначально собирают основание, используя обычный стеновой кирпич. Такой стол может быть любой удобной высоты. При этом нужно в одной из стенок оставить отверстие. Так называемое поддувало. В итоге должен получиться квадрат или прямоугольник.
  • Следующий шаг сборка собственно нижней поверхности печи (под). Ее собирают из огнеупорного кирпича, который укладывают на основания, например, со стальных уголков.
  • По центру будущего очага оставляют отверстие под колосник. Для изготовления этого элемента используют термостойкий материал. Отлично подойдет чугунная плита от старой печи. В ней нужно просверлить предварительно отверстия.
  • Когда колосник установлен, складывают стенки с того же огнеупорного кирпича.
  • В одной из стен делают отверстие под систему подачи воздуха. Его можно высверлить, используя дрель и алмазную коронку. Или же заранее оставить при кладке.
  • Если собирают верх, то придется сложить и дымоход, иначе в закрытой печи, да еще и в помещении, не будет тяги.

Когда работы окончены, монтируют систему подачи воздуха. Здесь можно установить электрический вентилятор в трубе. Или же сконструировать кузнечные меха, как показано на видео:

Такое простейшее устройство вполне подойдет для ковки своими руками. Несмотря на примитивную конструкцию, такими печами пользовались на протяжении сотен лет, хотя имеются и недостатки.

Главный недостаток — это сложности в контролировании процесса и неравномерности нагревания заготовок. Также довольно низкое полезное действие в сравнении с газом и более высокий расход топлива.

Жидкостные устройства

Можно обустроить кузнечный горн и на жидком топливе, используя в качестве последнего отработку, солярку или мазут.

Сложность заключается в подаче нужного количества топлива в камеру сгорания.

Собирая такую печь, монтируют бак для горючего и систему его подачи в очаг — форсунку. Главная проблема заключается в том, чтобы топливо распрыскивалось в мелкую пыль, тогда система будет эффективной.

Некоторые специалисты рекомендуют для этого использовать топливный тракторный насос.

Для более высокой температуры потребуется обустроить и подачу воздуха. Лучше всего использовать электрический вентилятор.

Однако кузнечная печь на жидком топливе довольно сложная в обслуживании и сборке. Намного проще собрать газовый аналог, да и топливо обойдется намного дешевле, а потребуется его меньше. Но некоторые мастера собирают такие печи и используют для своей кузни.

Решая, какой из типов горна собрать своими руками, нужно руководствоваться потребностями и планируемыми видами работ. Кованые ножи не требуют больших размеров очага и, если будут создаваться такие небольшие поковки, не стоит собирать большую стационарную конструкцию. Намного проще сделать небольшой переносной тип печи, желательно на газу.

Конечно, при запланированном производстве более массивных изделий лучше всего делать стационарный кирпичный горн с мощным поддувалом и вытяжкой.

Также немаловажным моментом будет выбор топлива. Газ более дешевый и простой вариант, уголь (древесный или каменный) несколько сложнее в использовании и его нужно большее количество в пересчете на массу заготовки. Что выбрать — зависит от Вашего предпочтения и доступа к запасам горючего.

Кузнечный горн: устройство, топливо, конструкции, чертежи, как сделать самому

«Горн» слово германского происхождения horn, изначально – «рог», потом horn получило множество других значений, лишь бы предмет как-то на рог походил или от него происходил; одна из высочайших вершин Альп называется Matterhorn. Древний плавильный горн, в котором получали кричное железо, с виду похож на сигнальную трубу из рога, поставленную раструбом вниз, так он и стал горном, а от него и кузнечный горн, хотя на рог он уже никак не похож.

В кузнице горн применяется для разогрева металла перед ковкой, цементирования и других операций термообработки. Горн – вещь очень нужная всем, кто работает с металлом: он позволяет получить в кустарных условиях температуру до 1100 и даже 1200 градусов, может быть как большим стационарным, так и маленьким настольным, а сделать горн своими руками не представляет большого труда и сложностей.

Чтобы пользоваться кузнечным горном традиционной конструкции, нужно быть достаточно сведущим и умелым мастером, особенно по части выбора топлива, о чем ниже будет сказано подробнее. Немалого опыта требует и основа очага горна – фурма – и устройство наддува. Использование для нагрева природного газа хотя и не позволяет выковать в домашней кузне дамасский клинок или индийский булат вуц, как классический угольный горн, но существенно упрощает конструкцию: газовый горн можно собрать за полчаса-час из 6 шамотных кирпичей и нескольких обрезков стали, а температура и качество нагрева будут достаточны для столь популярной сейчас мелкой художественной ковки или плавки цветных металлов и сплавов под литье.

Устройство горна

Классический производственный горн устроен следующим образом, см. рис справа:

Устройство кузнечного горна

  1. стол горна из огнеупорного материала;
  2. топливник (очаг) с колосниковой решеткой;
  3. воздушная камера;
  4. воздушный дренаж;
  5. подающий воздуховод;
  6. воздушный вентиль;
  7. камера (шатер) горна;
  8. окно для подачи длинномерных заготовок;
  9. зонт горна;
  10. дымоход (газоотвод);
  11. съемное горнило;
  12. закалочная ванна (бадья, лохань);
  13. газовоздушная камера.

Принцип действия горна

Чтобы самому сделать горн и успешно им пользоваться, разберемся, как работает горн, что в нем к чему и что в нем можно удешевить и упростить в условиях домашнего использования без ухудшения качества обработки металла. В основе работы горна лежит химическая реакция горения углерода 2C + O2 = 2CO2 + 188,1 ккал. По ее энерговыходу (94,05 ккал/моль, т.е. 12 г С, полностью сгорев, дадут 94,05 ккал тепла) видно, что углерод – весьма сильный восстановитель, т.е. жадно соединяется с кислородом.

Это свойство углерода с незапамятных времен используется в металлургии для выплавки железа и других металлов: их руды часто представляют собой соответствующие окислы или их производные соединения. Углерод бесцеремонно обирает себе кислород, и обездоленному металлу не остается ничего иного, кроме как выделиться в свободном виде.

В кузнечном горне восстановительная способность углерода также используется отчасти, как препятствующая окислению заготовки. Попросту, чтобы металл не сгорел. Но не менее здесь важна высокая теплотворная способность углерода: поддувая в массу топлива достаточно воздуха, чтобы углероду его хватило, можно сжечь его довольно быстро, а большое количество выделившегося тепла и температуру разовьет высокую.

Дутье в горн регулируют таким образом, чтобы кислорода топливу чуть-чуть не хватало, это полностью предотвратит окисление металла. Однако, если заготовку в горне передержать, то пойдет науглероживание: металл, особенно сталь, станет, как говорят, пересушенным – чрезмерно, непропорционально возрастанию твердости, хрупким. Пример совершенно пересушенного железа – чугун. В металлургии, чтобы получить из него конструкционную сталь, расплавленный чугун подвергают переделу: в конверторе или иным способом вводят в него кислород, отнимающий лишний углерод.

На другом топливе

Так работает стародавний угольный горн. Первоначально его топили древесным углем, потом – коксом. То и другое – почти чистый углерод. В принципе горн можно топить и дровами, дав им предварительно прогореть до углей, т.е. до древесного угля; как – посмотрим далее.

Устройство горна много упрощается, если на топливо взять очищенный моногаз, пропан или бутан. Они состоят из углерода и водорода, который тоже отличный восстановитель и, соединяясь с кислородом, дает еще больше тепла. Причем газ можно смешивать с кислородом воздуха заранее, еще в горелке. Как устроены газовые горелки для горна, мы тоже далее разберемся, а пока констатируем факт: газовый горн из кирпича можно собрать на скорую руку, лишь бы горелка была, см. рис. (Как сделать самому газовый горн, также можно посмотреть на видео в конце раздела).

Простые газовые горны из кирпича

Однако это касается только чистых моногазов промышленного назначения. Бытовой природный газ, во-первых, состоит из смеси насыщенных и ненасыщенных углеводородов, имеющих для полного сгорания разную потребность в кислороде и разное тепловыделение. Т.е., настроить тут оптимальную подачу воздуха для нагрева металла под качественную закалку или цементирование принципиально невозможно.

Во-вторых, в составе природного газа в ничтожных количествах есть сера, кремний, фосфор. Хотя бы в виде искусственно вводимой в бытовой газ для немедленного обнаружения утечки «отдушки» – меркаптана. Если фосфор и кремний при точной дозировке еще могут быть полезны (первый – для поверхностного фосфатирования; второй – для улучшения магнитных свойств), то сера – злейший враг стали, начисто убивающий ее эксплуатационную ценность, причем необратимо, для восстановления нужна полная переплавка.

Поэтому бытовой газ как топливо для горна можно использовать, во-первых, только после очистки от серосодержащих соединений. Простейший, но отнюдь не бесплатный ее способ – пропустить газ из баллона, прежде чем подавать в горелку, через емкость с нафталином. Он до серы охоч не менее, чем углерод до кислорода. Во-вторых, нагревать в газовом горне только не ответственные и не нагружаемые в дальнейшем детали; скажем, декоративные элементы художественных металлоизделий.

Примечание: в древесине серы тоже хватает с избытком для отравления стали. Но ее и другие, т. наз. легирующие яды, можно выжечь заранее, см. далее.

Видео: газовый горн своими руками

Назначение частей горна

Теперь вернемся к списку в начале и посмотрим, что в горне для чего. А тогда уже возьмемся за изготовление горна по образцам, рассмотренным далее или самостоятельно, исходя из имеющихся в наличии материалов и возможностей.

В промышленности на футеровку стола идет преимущественно кварцевый огнеупорный кирпич, он при интенсивной рабочей нагрузке служит десятилетия. Самодельный горн обычно футеруют печным шамотным кирпичом, более дешевым и доступным. При нерегулярном пользовании его тоже хватит на годы.

Топливник с колосниковой решеткой, воздушной камерой с дренажом и подающим патрубком с вентилем образуют сердце горна – фурму. В промышленных образцах применяют сменные фурмы под разные способы нагрева и нагреваемые заготовки. Любителю или мастеру-индивидуалу чаще всего достаточно одной наглухо вмонтированной в стол с цельной перфорированной круглыми отверстиями колосниковой решеткой.

Воздушный дренаж необходим, чтобы точно и оперативно, не отрывая взгляда от заготовки, регулировать дутье. Недогретую деталь проковать не удастся и закалку она не примет; перегретая и пересушенная пойдет рваться под молотом, а в закалочной ванне ее поведет как минимум, а то и треснет. И уж во всяком случае окажется недопустимо хрупкой. Как по виду раскаленной заготовки определить ее готовность для ковки или закалки – разговор особый. Но опытные кузнецы знают, что перепустить лишний воздух в атмосферу нужно успеть за секунды.

Назначение камеры, или шатра, горна совместно с его зонтом и дымоходом – удалить дымовые газы из рабочей зоны. Их при подготовке угольной массы (см. ниже) выделяется предостаточно, и ни один для здоровья не полезен. Тяга в дымоходе нужна хорошая, т.к. переднее (рабочее) окно шатра и проемы для длинномера (трубы, металлопрофили) открыты постоянно.

Что касается закалочной ванны и газовоздушной камеры, то они могут быть, а могут и не быть, это уж по вашему усмотрению. Закалочная ванна обязательно нужна, если вы собираетесь ковать т. наз. дамаск, изделия из булатной стали. Им нужна термоударная закалка, т.е. из горна – мгновенно в ванну.

Примечание: о нравах прошлого. Когда-то лучшими считались булатные клинки, закаленные в живом теле пленного сильного врага или, в крайнем случае, мускулистого раба.

Газовоздушная камера в промышленности используется:

  • Для дополнительной сушки и подогрева воздуха.
  • Для очистки дутьевого воздуха от примесей и конденсата.
  • Для введения в воздух газообразных легирующих присадок.

В домашних условиях супер-супер спецспавы не получают; проблема конденсата на производстве возникает при дутье от общей сети сжатого воздуха. В маломощном горне воздух достаточно нагревается, проходя через отверстия колосника фурмы, а очистить бытовой газ от серы можно, пропуская его сквозь слой нафталина, как сказано выше. В общем, делайте газовоздушник, не делайте, дело ваше.

Наконец, горнило. Это жаростойкий колпак, расширяющий зону предельно высокой температуры. Его ставят, если в горне плавят в тигле цветные или драгоценные металлы и сплавы (температура плавления золота 1060 градусов, серебра 960, меди 1080, латуни и бронзы 900), цементируют детали в муфеле и т.п. Искать дорогое готовое горнило нет смысла, в домашней кузне его вполне заменит десяток шамотных кирпичей, выкладываемых на сухую по детали. В такой комплектации самодельный горн заменит и дорогостоящую муфельную печь.

Как топят горн?

Чтобы взяться наконец-то за свой собственный горн, осталось выяснить, а как же его топить? Тогда и в конструкциях разобраться будет проще.

Лучшее топливо для горна – мелкий кокс. Кузнецы его называют коксиком, название переняли и торговцы. Если в продаже кокс, а есть и коксик в мелкой упаковке. Стоит коксик, смотря до региону, раза в 3 дороже каменного угля, но уходит его на 1 ковку при умелом обращении раз в 4-5 меньше.

Кокс – практически чистый аморфный углерод, карбон. Действительно чистый: коксовый газ – ценное химическое сырье, так что металлурги не халтурят. Воспламеняется при 450-600 градусах, поэтому растопка нужна двойная: дровами разжигают уголь, а уж на него накладывают слой в 150-170 м кокса и включают дутье на максимум. Когда уголь прогорит (это видно по пламени), массу кокса разгребают, оставив на колоснике слой в 1/3-1/4 от высоты всей кучи, вводят в очаг заготовку и загребают горящим топливом. Дутье сбавляют до нормы для данной операции и ждут, пока деталь дозреет.

Для работы с дамаском нужен древесный уголь, он загорается при меньшей температуре и сгорает быстрее, т.к. сохраняет микропористую структуру древесины. А также, как активированный уголь в противогазе, дополнительно поглощает легирующие яды. Дело в том, что булат проковывают из пучка проволок или прутков разной твердости. Собственно изделие получается их взаимной диффузией при ковке. Процесс очень тонкий, и регулировка дутья нужна ювелирная, а легкий пористый древесный уголь на манипуляции воздушным дренажом отзывается мгновенно.

Обечайка для топки горна дровами

Если топить каменным углем, ему нужно дать прогореть до карбона, т.е. летучие составляющие, тот самый коксовый газ, должны выгореть. Это опять-таки видно по цвету пламени. Но столь полного извлечения летучих, как в коксовой батарее, прямо в горне не добиться, так что на угле можно ковать декоративные или среднего качества обиходные изделия. Как правило, одной загрузки угля не хватает и его приходится дожигать. Догрузку на дожигание подкладывают к очагу сбоку на стол и по мере прогорания подгребают образующийся карбон на заготовку.

Дровами топят в общем так же, как углем, но только лиственными. Просто кучей дрова скорее прогорят до золы, чем полностью выпустят летучие и образуют уголь. Кроме того, допускать попадания непрогоревших щепок на деталь никак нельзя, уж больно много в древесине вредных для стали примесей. Поэтому дрова на карбон в горне выжигают в обечайке, см. рис. Догрузку выжигают подложив вплотную к ней и по мере прогорания угли переносят в обечайку шипцами.

Переносной

Следующая конструкция – переносной горн из… гусятницы. Конструкция ясна из рис. Футеровка – шамотный мергель в смеси с шамотным песком (молотым боем шамотных кирпичей, есть в продаже). Обжиг футеровки после сушки – по ходу работы.

Переносной горн из гусятницы

Наддув не обязательно вентилятором от ручной сирены, как на рис. Можно использовать любой подходящий, см. далее, присоединив его металлогофром. Это, кстати говоря, сделает работу с длинномером удобнее. В таком случае на глухом конце воздуховода необходим воздушный дренаж вроде того, как для передвижного горна, о котором еще будет сказано.

Возможности горна из гусятницы пошире, чем у 6-кирпичного, т.к. рабочее пространство больше и открыто сверху. Но появляются и существенные недостатки:

  1. Неразборная конструкция: при прочистке фурмы (см. далее о стационарном горне) нагар падает вниз и засоряет перфорацию воздуховода, даже если ее отверстия ориентированы вбок или вниз. Для чистки приходится ломать футеровку.
  2. Работает только на коксе или древесном угле, т.к. стола с пространством для выжигания нет.
  3. Дорогая эксплуатация: расход карбона сравним с таковым угля в настоящих горнах.
  4. Невысокая рабочая температура, до 900 градусов, т.к. не обожженная толком футеровка при большей трескается.

О кавалерии и швейных машинах

Кавалерийский горн

Когда-то каждый эскадрон кавалерии всех армий мира имел на хозяйстве переносной горн с ножным приводом от кривошипно-шатунного механизма для ковки подков и подковных гвоздей. Его так и называли кавалерийским, см. рис. Если говорить об энергонезависимых горнах, то это куда удобнее, чем вентилятор от сирены: обе руки свободны. Да еще смекалистые конники приучали лошадей давить на педаль копытом.

Ныне кавалерийский горн можно увидеть разве что в музее РККА. Но – проявим и мы смекалку – старые швейные машинки с ножным приводом еще эксплуатируются и продаются. А это – тот же кривошип с ведущим шкивом подходящего диаметра и прочная станина для стола. Плюс колесики, на которых горн катать можно.

Устройство кузнечных мехов

Какой нужен вентилятор?

Ниже мы перейдем к конструкциям уже вполне функциональным, для которых требуется полноценное дутье. И электричество для вентилятора найдется везде. Но какой нужен вентилятор для горна? Когда-то горны поддували мехами; кому любопытно, как кузнечные мехи устроены, см. рис. справа.

Примечание: именно по остаткам кузнечных мехов глубокой древности археологи установили, что металлургия у первобытных народов имела мистически-сексуальный смысл – от Скандинавии до Южной Африки глиняный штуцер горна выполнялся в виде мужских гениталий, а гнездо под него в горне – женских.

Что касается производительности, то для стационарного горна на коксе вполне хватит 200-250 л/мин. Т.е., мощность мотора вентилятора достаточна от 80-100 Вт.

Существенно важнее то, что нам нужно протолкнуть воздух сквозь довольно плотную массу спекшегося топлива. Поэтому при выборе вентилятора прежде всего нужно обратить внимание на создаваемое им давление при нулевой производительности, т. наз. предельное давление. Смысл этого параметра прост: предельное давление вентилятор создаст, нагоняя воздух в замкнутую полость.

Для горна нужно предельное давление от 220-230 мм. рт. ст., что соответствует примерно 0,3 ати. Осевые вентиляторы (крыльчатки) такое создают только промышленные, типа ВН-2 или его аналогов. Бытовые вытяжные и промышленные охлаждающие по предельному давлению вообще не нормируются и, как правило, нужного не создают.

Кроме того, нагоняют они воздух до предельного давления медленно, за минуты, а при тонких ковочно-кузнечных работах дутье нужно менять за секунды. Ставить ресивер бесполезно: при открывании вентиля воздух в нем расширится по адиабате, что при 0,3 ати даст только пшик.

Итого вывод: для наддува горна нужен центробежный вентилятор-улитка. Спецификацию можно и не смотреть, нужное предельное давление даст любой центробежный вентилятор по самому принципу своего действия. Лучше всего брать улитки от систем радиационной защиты военной техники, у них и производительность высокая. Правда, питание – 12, 24 или 27 В постоянного тока, так что понадобятся трансформатор и выпрямитель соответствующей мощности.

Отлично подойдет любой старый бытовой пылесос, но тут нужно учесть, что его мощность почти всегда будет избыточна. Уменьшать ее ЛАТРом или тиристорным регулятором не следует: мотор будет работать в тяжелом режиме чрезмерного скольжения ротора и ресурс и так подызношенного старика окажется невелик. Лучше всего в фурме сделать широкий воздушный дренаж, как в далее описанном стационарном горне.

Стационарный

Стационарные горны делают опытные мастера под свои антропометрические данные. Кусок раскаленного до оранжевого железа весом в несколько кило в клещах – предмет чрезвычайно травмоопасный, поэтому эргономика стационарного горна должна быть идеальной.

Примечание: в романе А. Н. Толстого «Петр Первый» красочно описан случай, как молодой еще царь-мастеровой получил порядочную выволочку от подневольного кузнеца за неловкость при наварке лапы якоря. Только огромная физическая сила Петра предотвратила тогда производственное ЧП.

Берем размеры

Приблизительные размеры стационарного горна показаны на рис.

Примерные размеры кузнечного горна

Именно приблизительные, но высоту стола и его размеры нужно определить точно:

  • Становимся ровно, ноги на ширине плеч. Правую свободно опущенную руку сгибаем в локте.
  • Помощник измеряет расстояние от локтевого сгиба до пола. Добавляем к нему 5-7 см, это и будет высота стола.
  • Теперь берем в ту же руку самые большие клещи, помощник измеряет расстояние от живота до концов их губок.
  • Добавляем к нему 10-12 см, мы получили половину длины диагонали стола.
  • Длину стороны квадратного стола берем равной 1,4 от длины полудиагонали (0,707 от полной диагонали).

Примечание: делать стол круглым не нужно, т.к. детали клещами брать придется разные. А прямоугольным – можно, если работать будете вдвоем с подручным.

Конструкция

Последовательность изготовления стационарного горна видна из рис. Воздушник фурмы с наддувом от пылесоса или улитки автопечки лучше опустить пониже, а заслонку воздушного дренажа при этом (пп. 4 и 5) сделать выдвижной вперед. Получится воздушный ресивер достаточно большой емкости, и заслонку можно будет выдвигать-вдвигать носком обуви.

Изготовление стационарного горна

Обратите также внимание на цельный колосник, поз. 2. Он в данном случае специальный для горнов. Секрет – в перекрещивающихся ложбинках, разделяющих плиту на квадратики. В них скапливается нагар. Если насверлить отверстия в гладкой плите, то их после каждой ковки придется прочищать стальным прутом.

Но почему нельзя сделать колосниковую решетку наборной из планок, как в печке? Потому, что масса топлива спекается не однородно. В щелях между планками поток воздуха будет прыгать туда, где ему свободнее выйти. В том месте температура окажется выше, и вся заготовка может оказаться пересушенной пятнами. На-глаз мастер-любитель этого не заметит, но под нагрузкой местная хрупкость скажется. А пропускание воздуха сквозь двумерную регулярную структуру (печной колосник одномерный) уменьшает неравномерность воздухораспределения на порядок. Если колосник трехмерный, как показано на рис. с устройством горна в начале, то неравномерность распределения воздуха практически не сказывается.

Самодельная фурма с воздушным душем

А как быть, если негде взять спецколосник? Тогда приемлемый выход – полностью самодельная фурма с концентрическим расположением отверстий диаметром 8-10 мм, см. рис. справа, такая система не так быстро засоряется и дутье по площади обеспечивает более-менее равномерное. По принципу действия похоже на рассеиватель душа.

Наддувать воздушный душ пылесосом нельзя, топливо выдует. Нужно взять улитку от автопечки или подобную ей. Регулировать дутье дренажом в таком случае тоже нежелательно, оптимальный для равномерности дутья наддув слабоват. Нужно встроить в воздуховод дроссельную заслонку, а нижнюю крышку фурмы сделать съемной только для чистки.

Газовые горелки

И под конец дадим чертежи нескольких горелок для газовых горнов. Для художественной ковки они вполне подойдут, а, что ни говори, из кузнечных работ она самая востребованная. Все эти горелки – инжекционные прямоточные. Куда более эффективные и универсальные вихревые слишком сложны для самостоятельного изготовления.

Первая, на рис., самая сложная. Чтобы ее сделать, нужно быть токарем-фрезеровщиком не ниже 5 реального разряда. Зато работает на любом газе (кроме ацетилена, см. ниже!), бензовоздушной смеси и дает очень мощный наддув: может продуть и большой стационарный горн, описанный выше.

чертежи газовых горелок для кузнечного горна

Следующая (см. рис.) попроще и содержит меньше деталей, хотя и здесь нужно точно точить пологие конусы. Дует тоже отлично, но работает только на пропане. Под бутан сопло требуется совсем узкое, да бутан и применяется мало.

Обтачивать вчистую внешнюю поверхность инжектора Д1 и сверлить сопло нужно в один установ. Сопло сверлится твердосплавным сверлом и проходится вчистую разверткой. Это и есть главный недостаток конструкции: требуется мелкий точный инструмент, не везде и не всегда доступный.

Ниже на рис. две горелки попроще. Слева – точеная универсальная под бытовой газ или пропан. Продуть может максимум небольшой передвижной горн, но выточить детали под силу токарю-середняку. Нужно только владеть технологией посадки деталей в горячий натяг. Которая, впрочем, не сложна.

Справа – горелка-самоделка. Большинство деталей, включая ниппель – от велосипеда. Из токарки требуется только обточить в размер самую малую звездочку от велосипедной КПП. Эта горелка всеядна: пропан, бутан, бытовой газовый коктейль, бензовоздух. Но греть ею можно только малые кирпичные замкнутые горны, показанные в начале.

Примечание: ни в коем случае не запитывайте эти горелки ацетиленом! Металл в горне сожжете и до взрыва недолго!

Горн кузнечный


Как устроен кузнечный горн, как самостоятельно сделать горн, горны газовые и на угле, из металла или кирпича, стационарные и мобильные, горны- это неотъемлемые элементы кузниц. Какая кузница без горна! Если только кузнец не работает исключительно по холодной ковке, без кузнечного горна не обойдется ни одна кузница.

Виды кузнечных горнов и их устройство

Горн в кузнечной мастерской — центральное место. Это неотъемлемый и основой элемент любой кузни, обойтись без которого нельзя. Научный и технический прогресс сделал возможным появление большого количества видов и конструкций кузнечных горнов. Здесь пойдет речь об основных представителях этого большого семейства.

Горны могут отличаться:

  1. •по типу установки — переносные или стационарные модели;
  2. •по способу подачи воздуха — с боковым соплом или центральной фурмой;
  3. •по конструкции очага — открытого или закрытого типа;
  4. •по виду топлива — на твердом, жидком или газообразном топливе;
  5. •по принципу работы — топливные или электрические.

Переносные горны

Имеют клепаную или сварную стальную станину. Иногда станина бывает литой из чугуна.
Сверху на станине находится выемка, выложенная огнеупорным кирпичом. На дне этой выемки установлена фурма, через которую посредством вентилятора или компрессора подается воздух.
Фурма должна быть литой, обычно грибообразной формы и иметь прорези, через которые в очаг нагнетается воздух. Прорези делают тонкими, чтобы шлак и уголь не попадали внутрь и легко счищались с поверхности фурмы.

Предназначены переносные горны для нагрева небольших заготовок и работ «на выезде», а также для тех, кто не располагает отдельным помещением и работает во дворе.

По конструкции очага чаще всего бывают открытого типа, хотя встречаются и закрытые.

Могут работать на угле и на пропане, но про газовые горны будет отдельный абзац.

Стационарный горн открытого типа

Представляет собой металлический каркас с литым столом в виде корыта, расположенном на уровне 700 – 800 мм от пола.

В столе выложен очаг из огнеупорного кирпича, по центру которого в днище стола вмонтирована фурма.

С передней стороны горна имеется бак с водой для охлаждения инструмента.

Воздух в горн подается от вентилятора по воздухопроводу, под давлением 150 – 200 мм водного столба.

Количество подаваемого воздуха можно регулировать специальным рычагом, изменяя сечение щели. Регулируя поток воздуха можно менять температуру в очаге горна.

Для удаления попавших в камеру фурмы кусочков угля и золы имеется специальная заслонка.
Сверху горна, над очагом, находится зонт, через который дымовые газы удаляются из горна в вытяжную трубу.

В качестве топлива используют коксующийся каменный уголь марок ОС, Т и К (ГОСТ 8180-75), кокс и иногда древесный уголь.

Для открытого горна, производящего около 100 кг нагретого металла в час, требуется от 30 до 50 кг/ч топлива, раньше эта величина составляла до 100 кг топлива на 100 кг металла. При таком расходе КПД составляет от 2 до 5 процентов, что весьма мало.

Иногда кузнецы в целях повышения производительности устраивают над очагом кучу из запекшегося угля в форме купола, в которую вставляют заготовку. Это позволяет быстрее нагревать металл и снижает рассеивание тепла.

Стационарный горн закрытого типа

При закрытом типе очага горн имеет несколько преимуществ:

  1. •меньше вероятность пожара;
  2. •температура вокруг горна ниже, что при работе в закрытом помещении весьма существенно;
  3. •производительность на 100 кг/ч нагретого металла составляет 10 -15 кг/ч топлива;
  4. •до температуры 1300°С заготовка разогревается за 30 -40 минут.

Однако при закрытой конструкции очага затруднена работа с длинными и объемными заготовками, особенно если требуется прогрев середины болванки.

Закрытый горн имеет камеру или топку, выложенную из огнеупорного кирпича, которая стоит на металлическом каркасе. Камера имеет топочный люк, рабочее окно для заготовок, колосниковую решетку или фурму для подачи воздуха.

Рабочее окно закрывается дверцей, которая работает от педали.

В верхнюю часть топки также подается воздух через специальные трубы — для дожигания горючих газов, которые не успели сгореть в очаге.

В задней стенке камеры иногда делают дополнительный люк для работы с длинными заготовками.

В верхней части также имеется зонт и дымоход для удаления продуктов сгорания.

Газовый горн

Представляет собой камеру из огнеупорного материала, в верхней части которой находится горелка, а в нижней специальный конус для завихрения газов и лучшего омывания и прогрева заготовок.

Работает на пропан-бутане, который из баллона подается в смесительный редуктор, где смешивается с воздухом от вентилятора и поступает в горелку.

Иногда сопло или горелка расположена сбоку.

Особенно часто такую модель используют в самодельных газовых горнах.

Предназначен газовый горн для прогрева концов заготовок небольших размеров. Очень часто используется в художественной ковке при изготовлении небольших изделий и декоративных элементов.

Электрическая печь сопротивления

Устроена так же, как и газовая печь, только вместо горелок установлены элементы, которые нагреваются от электрического тока.

Дымовые газы отсутствуют, как и каналы для их отведения.

Необходимость в подаче воздуха также отсутствует, поэтому вентилятора и фурмы нет.

Для нагрева болванки до 1300°С используют карборундовые нагреватели, для нагрева до 950°С — металлические тугоплавкие спирали или ленты.

Есть также контактные печи сопротивления, в которых ток пропускают через заготовку.

Регулируя напряжение вторичной цепи с помощью трансформатора, изменяют температуру нагрева.

Производительность печи сопротивления мощностью 50 кВт составляет до 130 кг/ч нагретого металла.

Индукционная печь

Имеет индукционный нагреватель в виде закрученной витками медной трубки, по которой циркулирует охлаждающая жидкость, и генератор тока высокой частоты.

При пропускании такого тока через индукционный нагреватель, вокруг него возникает переменное магнитное поле высокой частоты, которое индуцирует в заготовке вихревые токи, которые эту заготовку и нагревают. Это если коротко.

Процесс подачи и выгрузки заготовок обычно автоматизирован.

Используются в основном на заводах и в больших цехах, а также для плавки и литья металла.

Это основные типы кузнечных горнов. На самом деле их существует очень большое количество, как заводских, так и самодельных, ведь кузнецы — народ технически грамотный и творческий, а потому предела модельному ряду их творений нет и не будет.

  • Горн газовый

Одним из видов необходимого оборудования для нашей мастерской является кузнечный горн. Если заниматься не одной лишь холодной ковкой (), то без него никак не обойтись. В принципе, купить сейчас возможно практически все, в том числе и это изделие. Но когда видишь стоимость (а цена на самые дешевые модели от 48 000 рублей), то невольно возникает мысль, а нельзя ли сделать его своими силами? Ответ простой – можно, и довольно просто.

Традиционно для такой «топки» используется уголь (древесный или каменный). Но учитывая, что у нас в стране нет проблем с газом, рассмотрим именно такую конструкцию. С практической точки зрения она гораздо удобнее, да и проще в изготовлении. Стоит заметить, что в данном случае нет никакой разницы, какой это будет газ – магистральный или из баллонов.

Достоинства газового горна

  • Простота сооружения. Хотя бы уже потому, что привычных колосников в такой печке не будет.
  • Возможность регулирования температуры нагрева.
  • Дешевизна и доступность топлива.
  • Низкие затраты на изготовление.
  • Мобильность. Учитывая небольшой вес, его легко переносить с места на место.

Конструкции горна

вариант чертежа горна

Следует сразу отметить, что какого-то единого стандарта на подобный горн не существует. Необходимо лишь соблюдать определенные требования к работе с газовым оборудованием. Главное – понять принцип функционирования печи и разогрева заготовок. А размеры, расположение основных составляющих элементов – на усмотрение пользователя.

Каждый самодеятельный кузнец устраивает горн «под себя», как удобнее и целесообразнее его использовать. Например, вместо привычной каменной кладки под печку можно установить металлический толстостенный резервуар. Некоторые умельцы приспосабливают для этих целей даже обычное ведро.

Собственно, все зависит от фантазии «конструктора»-любителя и его возможностей. Что необходимо знать? Существуют 2 типа таких печей, причем нельзя однозначно утверждать, какая из «моделей» лучше. Рассмотрим вкратце принцип устройства каждой из них, а выбор – на усмотрение желающего заняться горячей ковкой металлов.

Все приведенные ниже описания – всего лишь отдельные примеры конструктивных исполнений.

Открытая

Представляет собой металлическую «форму», которая устанавливается на пожаробезопасном основании. Это может быть небольшая бетонированная площадка (пол), несколько огнеупорных кирпичей, уложенных рядом. Целесообразно смонтировать подставку, в нижней части которой и располагается поддон для размещения деталей, подлежащих нагреву. По бокам – вертикальные стойки, которые являются элементами крепления для установки сверху газовой горелки. Естественно, что ее сопло должно быть направлено вниз.


Дым при таком конструктивном исполнении удаляется естественным путем, поэтому нет необходимости монтировать «вытяжку», что значительно упрощает конструкцию. Однако нужно учесть, что такой горн должен размещаться или на открытом воздухе, или в хорошо вентилируемом помещении, где нет риска возникновения задымления.

Неоспоримым достоинством такой «модели» является то, что на поддоне можно разогревать детали разной величины, так как их размеры не ограничиваются габаритами камеры печки. Они определяются свободным пространством между боковыми стойками.

Горелка

Требует отдельного описания. Этот элемент конструкции является составной частью любого кузнечного горна. Для ее корпуса (как вариант) берется труба из «нержавейки». Один конец или заваривается наглухо, или закрывается съемной крышкой.

На другом конце монтируется металлическая сеточка. Диаметр отверстий подбирается экспериментально, в зависимости от того, какой «факел» требуется получить. Материал – также «нержавейка», достаточно толщины в 2 мм.

Сбоку, недалеко от «заглушенного» конца, «вваривается» труба, по которой будет подводиться смесь газа и воздуха. К ней, в свою очередь, приваривается еще 1 труба малого диаметра, по которой подается газ (по основной – воздух). Он поступает от компрессора, к которому подсоединяется подводящий (основной) трубопровод.

Для улучшения качества смешения газа с воздухом рядом с сеткой ставится крыльчатка.

Как правильно отрегулировать работу горелки – отдельная большая тема, которую мы еще обсудим.


Закрытая

Отличается, прежде всего, видом тяги. Она осуществляется принудительно, при помощи вентилятора. Кстати, этот вариант, по мнению специалистов, предпочтительнее, так как обеспечивает более качественное проветривание помещения.

Корпус печи (в форме куба) выкладывается из огнеупорного кирпича (применяется так называемый «шамотный», способный выдерживать высокие термические воздействия). Размеры горна для бытового использования небольшие – достаточно стороны в 0,8 – 1 м. Сверху устанавливается металлическая «крышка», которую часто называют зонтом. Рекомендуемая толщина листа – 4 мм. Необходимое условие качественной работы горна – полная герметичность внутреннего объема.


Что необходимо для поддержания процесса горения? Во-первых, газ. Следовательно, в боковой стенке должно быть отверстие для ввода горелки. Во-вторых, необходимо смонтировать и систему дымоудаления. Минимальные размеры канала – 30 х 30 см. При этом нужно учесть, что его высота – от 4,5 м, не менее.

В качестве исполнительного механизма можно использовать, к примеру, двигатель от старого пылесоса, от автомобильной печки.

Для того чтобы можно было загружать в горн детали для разогрева, нужно предусмотреть дверцу. Следовательно, понадобится оставить в стене «окно», в которое вмонтировать металлическую раму.

Полезные советы

  • Если в задней стенке горна сделать вырез, то вентиляция значительно улучшится. Кроме того, появится возможность разогревать более длинные детали.
  • Для удобства работы с горном его целесообразно установить на металлическую подставку (столик). Высота выбирается произвольно.
  • Если приходится работать с деталями разных размеров, то целесообразно сделать 2 – 3 горна, отличающихся габаритами. Они устанавливаются рядом друг с другом, а подвод воздуха и газа можно осуществлять гибкими шлангами. Это позволит их быстро переключить с одной горелки на другую.
  • Необходимо предусмотреть и установку запорной арматуры на каждой «магистрали». Лучше использовать обычные вентили, а не шаровые, так как они обеспечивают более плавную регулировку.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *