Кузнецкая самодельный горн. Кузнечный горн своими руками
В кузнечном деле горн используется для прогрева и разогрева заготовок из металла перед термической обработкой. Рабочая температура в этом устройстве поднимается до 1200 градусов. По конструкции приспособление может быть стационарным и мобильным (то есть размещаться непосредственно в специально оборудованной кузне или переноситься в удобное для работы место). Для промышленности оборудование комплектуется разными приспособлениями, для бытового применения горн производится в самом простом варианте.
Особенности бытового кузнечного горна
Из-за высокой стоимости плавильных установок не каждый пользователь может купить подобное оборудование специального назначения. Для бытовых нужд собрать газовый кузнечный горн своими руками несложно при условии правильного определения формы, мощности и устройства системы наддува. Бытовую простейшую кузню для художественной ковки или литья из цветного металла можно собрать из нескольких шамотных кирпичей и листовой стали.
Сделать горн в домашних условиях для работы с черным металлом не представляет сложности. Изготовить простейшую конструкцию можно из металлической емкости, в боковой части которой необходимо сделать отверстие под газовую горелку. Систему подачи топлива можно собрать из отрезка трубы и муфты, для опорной конструкции под емкость подойдут длинные болты. Футеровка газового очага выполняется методом засыпки раствора из алебастра или гипса, песка и воды.
Горн необходимо оснащать защитным кожухом, керамической трубкой или подходящей по размеру бутылкой. После выполнения футеровки и сверления отверстия для подачи газа, приспособление устанавливается в удобном месте, но на расстоянии от легковоспламеняющихся материалов. К преимуществам конструкции относится возможность перемещать печь, регулировать степень нагрева заготовки, что особенно удобно в процессе работы с разным ковочным материалом.
Принцип работы установки
Перед тем как приступить к сборке термической установки, нужно понимать принципы работы самодельного горна для ковки металла
, чтобы упростить конструкцию печи для домашнего пользования. В основе работы прибора лежит энергетический выход при сжигании смеси углерода и кислорода, процент выделения металла в расплавленном виде. В процессе плавки углерод купирует реакцию окисления металла, постоянный поддув газа в топливо быстро повышает температуру в горне.
Процесс разогрева металла требует определенных навыков и специфических знаний. Недостаточно собрать мини-горн своими руками, необходимо научиться контролировать подачу кислорода в топливо, объем которого должен составлять не более 95%. Если заготовка перегревается, происходит науглероживание металла, сталь становится хрупкой, превращаясь в чугун.
Разрабатывая чертеж будущего кузнечного приспособления, особое внимание следует уделить типу энергетического вещества, влияющего на конструкцию очага. По виду топливо для горна бывает:
- газовым (бутан, пропан);
- жидким (солярка, мазут);
- твердым (древесный уголь, кокс);
- смешанным (газово-жидким).
В зависимости от планируемой работы и размера заготовки термическая печь может быть с открытой или закрытой зоной очага. Домашнему мастеру следует помнить, что бытовой газ можно использовать в горне только после предварительной очистки от серы методом «прогонки» через жидкий нафталин. Изделия из прогретого газовой горелкой металла не могут использоваться в качестве нагружаемых деталей.
Основным требованием к обеспечению безопасности мастера является установка мощной принудительной вентиляционной системы, даже если для устройства кузнечного горна используется бытовой паяльный аппарат, работающий на баллонном газе. Прибор позволит заниматься изготовлением декоративных элементов интерьера и экстерьера в собственном гараже.
Изготовление печи из паяльной лампы
Изготавливая горн для ковки своими руками, паяльную лампу нужно установить в углубление, по периметру которого уложить шамотный кирпич с колосниковой решеткой. При выкладке огнеупорных кирпичей необходимо соблюдать расстояние между ограждающими элементами с целью обеспечения поступления воздушных масс в камеру сгорания. Угол расположения относительно друг друга блоков строительного материала определяется мастером.
В углубление, оборудованное из кирпичей на решетке, засыпается древесный уголь или кокс, на паяльную лампу надевается патрубок, который подводится под колосники. Заготовка для поковки закладывается в щель между кирпичной кладкой, угольный концентрат поджигается снизу. Для удаления дыма над колосниками устанавливается зонд, шатер или дымоход.
Твердотопливное устройство для кузни
Самой простой моделью твердотопливного устройства для частной кузни является уличная открытая печь, для оснащения которой не требуется установки вентиляционной системы. Сооружение конструкции предусматривает заливку армированного бетонного основания, в основе сооружения необходимо уложить стеновой кирпич. Стол устанавливается на удобной высоте
, в одной стене оставляется отверстие для поддувала.
Горный под выкладывается из шамотного кирпича с опорой на стальные уголки, в средней части сооружения оставляется полость для колосника. Обеспечить достаточную тягу в очаге поможет дымоход или зонд, система подачи воздуха монтируются на завершающей стадии строительных работ. Усилить тягу поможет установка в дымоходе электрического вентилятора или монтаж кузнечных мехов.
В домашней кузнице емкость для закалки деталей и газовоздушная камера не являются обязательными элементами. Они могут пригодиться в том случае, когда в процессе работы с булатной сталью требуется проводить термическую или противоударную закалку. В газовоздушной камере проводится:
- сушка и подогрев кислорода;
- фильтрация кислорода от конденсата и посторонних примесей;
- смешивание воздуха с присадочными веществами для легирования стали.
Для плавки драгоценных металлов и создания сплава цветных металлов необходимо изготовление горнила из термостойкого материала. Выполненное в виде колпака устройство позволяет увеличить рабочую температуру в печи без риска перегрева заготовки и образования нагара.
Домашняя кузница на газу
Для изготовления простой домашней кузни на газу можно использовать запчасти от старого велосипеда. Если на токарном станке произвести обточку «звездочки» от коробки передач, приспособление может функционировать на бутане или пропане, нагревать замкнутые горны небольшого объема. Важным условием пользования переносной конструкцией является запрет на работу горелки с ацетиленом, так как высокая температура пламени может сжечь бывшую «звездочку», а печь попросту взорвется.
Собрать такое устройство несложно, при этом самодельный горн для ковки мало чем уступает промышленным, но обходится намного дешевле. Главное, соблюдать при изготовлении и использовании правила безопасности.
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 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.
Кованые изделия, при желании можно делать и своими руками в домашних условиях, но для этого необходимо приобрести или самому изготовить необходимое оборудование для нагрева металла - кузнечный горн. Существуют различные конструкции горнов, они отличаются в основном лишь видом используемого топлива.
Наибольшее предпочтение, несмотря на его дороговизну, кузнецы отдают коксу, при работе его требуется в разы меньше, чем простого угля. Кроме того кокс обеспечивает высокую температуру, выделяется меньше отходов. Для экономии времени мастера используют «коксик» - мелкий кокс, ведь его не надо колоть. Печи на газе и жидком топливе, применяются в основном на больших предприятиях.
Итак, Вы решили освоить художественную ковку, и у Вас, что естественно сразу появляется главный вопрос - как сделать кузнечный горн? Изготовление горна, конечно можно заказать на производстве, но если есть способности и желание Вы можете изготовить горн сами.
Вначале необходимо решить какой тип горна Вас устраивает, закрытый или открытый.
Открытый и закрытый тип
В горне закрытого типа имеется специальная камера, в ней заготовку разогревают. По затратам энергоносителей этот тип горна наиболее экономичный, но размеры обрабатываемых заготовок ограничены размерами камеры разогрева. Идеальный вариант горна закрытого типа,горн с использованием газа как топлива.
При использовании горна открытого, традиционного типа, топливо засыпается на решетку сверху, а воздух подается снизу. В таком горне заготовка укладывается непосредственно на топливо. Данный тип горна позволяет обрабатывать крупногабаритные заготовки.
Изготовление кузнечного горна
Стол это основа горна, его рабочая поверхность, где размещается очаг с топливом, на котором разогреваются металлические заготовки. Крышка стола обычно изготавливается из огнеупорного кирпича на глине, но такая конструкция весьма тяжелая. Можно изготовить металлическую крышку из 4 мм стального листа, или сделать металлическую раму с применением огнеупорного кирпича. Колосниковая решётка обычно из чугуна размещена в центре.
Решетку Вы можете изготовить из чугунной сковородки и из стальной 8 мм пластины, просверлив в них отверстия диаметром до 10 мм, можно использовать и колесный диск.
Изготовленную решётку необходимо вставить в отверстие стола, с плотным подгоном, чтобы подгон был, действительно плотным, кирпич аккуратно выпиливают. Предварительно замоченный в воде кирпич легче поддается обработке. Высота стола делается произвольной, все зависит от роста кузнеца, обычно на уровне пояса мастера. Поверхность стола тоже делается произвольной, на Ваше усмотрение.
Варианты использования горна и их влияние на конструкцию
Поддув воздуха, может быть механический (ножной), но лучше, конечно же, использовать вентилятор. Под вентилятор можно приспособить пылесос и т.д., главное, чтоб был регулятор оборотов, и он не производил много шума, можно установить задвижку регулирующую подачу воздуха.
Ковка начинается с засыпки на колосник топлива. Большинство кузнецов размещают заготовки непосредственно на углях, а сверху насыпают дополнительно еще один слой. Внутри угля образуется небольшой свод и создается чрезвычайно высокая температур, достаточная для того, чтобы плавить металл.
Предпочитаемым топливом, как мы говорили, является кокс, но можно пользоваться даже древесными отходами.
пример самодельного горна, сделанного за 1 час
Для этого сверху на горн устанавливается стальное кольцо, высотой 150 мм и диаметром 200 мм. Для расположения заготовок внутри кольца, и контроля за процессом горения, на стенке кольца сделан вертикальный вырез, а на противоположной стороне еще один - он делается на случай, если размеры заготовки достаточно велики.
При сгорании древесные отходы опускаются вниз. В нижней части применяемого кольца, под слоем древесного угля создается высокая температура достаточная для работы с металлом.
При обработке больших заготовок есть смысл увеличить площадь стола, для этого изготавливают съемный столик из уголков и металлических пластин произвольного размера.
Необходимым приспособлением, устанавливаемым над горном, является вытяжной короб, его можно приобрести - как вытяжку, либо изготовить самому из тонкостенного металла.
Кузнечный горн своими руками сделан, теперь Вы можете приступать к работе.
Устройство промышленных горнов
Для лучшего понимания процесса функционирования горна можно изучить на примере устройства промышленного изделия.
На рисунке справа обозначены:
- сопло (фурма) - через него подается воздух в камеру;
- огнеупорные кирпичи, удерживающие температуру в горниле;
- колосники или подовая доска, удерживающие топливо над воздушной камерой;
- горновое гнездо, в которое загружается твердое топливо;
- формирующие каркас кирпичи;
- вентилятор для подачи воздуха в горнило;
- удерживающий каркас из металла;
- воздушная камера;
- зольник;
- воздуховод;
- кожух.
В современном мире кованые изделия пользуются огромной популярностью. Их можно встретить повсюду. Например, благодаря им камины обретают более оригинальный вид, подставки для цветов становятся отличным украшением комнаты, кованые лестницы делают дом похожим на замок. А самое интересное, что все это можно сделать своими руками с помощью самодельного горна. Различные его модификации отличаются только видом применяемого топлива. Остальные отличия не обладают существенным значением.
Необходимость получить в домашних условиях высокие температуры (более тысячи градусов Цельсия) для ковки металла приводят умельцев к идее собрать горн самодельный. Если иметь большое желание и делать все согласно инструкции, то никаких проблем возникнуть не должно.
В кузницах он применяется для разогрева металла перед термообработкой и может иметь формы:
- стационарную;
- переносную;
- передвижную.
На сегодняшний день классические конструкции предполагают использование в качестве топлива угля или дров, но самодельный горн для ковки может быть и газовым. Как показывает практика, наиболее экономным топливом является уголь, который перед использованием нужно обработать.
Основные части
Механизм работы кузнечного горна довольно-таки простой. По конструкции горн напоминает печь с тремя перегородками и одной открытой стороной. Главная его функция — поддержание максимально высокой температуры внутри.
Устройство горна собственной сборки мало отличается от производственных приспособлений.
Классическая конструкция должна иметь:
- огнеупорный стол;
- очаг с колосником;
- камеру устройства;
- зонт;
- воздушную камеру, вентиль и дренаж;
- дымоход;
- закалочную ванну;
- отверстие для подачи заготовок;
- воздуховод для подачи кислорода;
- газовоздушную камеру;
- горнило съемное.
Как работает устройство
Перед тем как соорудить кузнечный горн, необходимо определиться с его типом. Горн закрытого типа обладает камерой для разогрева заготовки. Данная модель считается наиболее экономичной по расходам топлива. Но в таком случае заготовки ограничены в размере.
В горн кузнечный открытого типа топливо засыпается сверху на колосниковую решетку, снизу подается поток воздуха. Разогреваемая заготовка кладется на топливо. Это позволяет нагревать заготовки крупных размеров.
Чтобы суметь соорудить горн самодельный без потери его качества работы и при этом сэкономить средства, следует разобраться в принципе его функционирования. Устройство основано на значительном повышении температуры за счет химического метода горения углерода.
Данный процесс дает высокий энерговыход и уже многие века применяется для выплавки различных металлов. Чтобы вагранка не позволила материалу сгореть, следует подавать в нее кислорода немного меньше, чем нужно для полного окисления, в противном случае изделия будут слишком хрупкими, а соотвественно, прослужат всего лишь несколько лет.
Газовый горн
Данный вид горна сделать в домашних условиях не совсем просто. Самодельный кузнечный горн будет отлично функционировать и на газу, но брать для этого стоит только пропан, бутан или очищенный моногаз. Бытовое голубое топливо не подходит для применения в жаровнике, поскольку имеет в составе как насыщенные, так и ненасыщенные углероды, что приводит к неравномерному тепловыделению.
Также бытовой газ содержит частицы кремния, серы и фосфора, которые могут негативно сказываться на металле. К примеру, сера только испортит сталь при контакте, изменив ее эксплуатационные преимущества в недостатки. А это может привести к существенным финансовым потерям.
Учитывая перечисленное, самодельный для ковки может работать на бытовом газе только при условии его предварительной очистки от серы. Для этого газ нужно пропустить через емкость с нафталином, который заберет в себя все лишнее. Также желательно ковать на голубом топливе только декоративные элементы, а не детали, которые в дальнейшем будут подвергаться большим нагрузкам.
Материалы для изготовления
Как правило, горн самодельный отличается от промышленного варианта большой экономией на материалах. Именно поэтому для его футеровки можно свободно использовать а не кварцевый. Прослужит и он довольно долго, ведь в домашних условиях не требуется ежедневной эксплуатации устройства. А расходы на изготовления горна существенно снизятся.
Назначение составляющих
Основным рабочим органом вагранки является фурма, состоящая из:
- воздушной камеры;
- топливника;
- колосника;
- подающей трубки;
- дренажа;
- вентиля.
В домашних условиях все это собирается в единую неразборную конструкцию, вмонтированную в стол. Колосник в этом случае может быть перфорированным круглыми отверстиями. Дренаж в конструкции просто необходим для контроля подачи кислорода к заготовке.
Удаление газов осуществляется по средствам работы дымохода, зонта и камеры горна. Поскольку окна шатра всегда находятся в открытом состоянии, то горн самодельный необходимо обеспечить максимальной тягой дымохода.
Зависимо от вида кованого материала можно не обустраивать в жаровнике газовоздушную ячейку и емкость для закалки. Также и горнило используется только для ковки драгоценных или цветных сплавов. Оно представляет собой жаростойкий колпак, который в домашних условиях складывается на сухую из шамотного кирпича.
Правила топки
Оптимальным топливом является мелкий кокс, который хоть и стоит дороже обычного угля, расходуется для работы в минимальных количествах. Поскольку для его воспламенения необходима высокая температура, то самодельный горн для кузни необходимо предварительно растапливать дровами. Только после прогорания основного топлива в очаг вводят заготовку для дозревания, сбавляя дутье.
Чтобы горн правильно работал на обычном угле, его предварительно нужно выжарить для полного испарения что станет понятно по смене цвета пламени. Используют такое топливо обычно для изготовления больших оригинальных изделий.
Чтобы выковать дома фигуры из дамаска, необходимо использовать для топки но данное топливо требует ювелирной работы, поскольку мгновенно отзывается на поддувание и быстро прогорает.
Применять для топки можно и обычные дрова лиственных пород деревьев, но предварительно выжигая их в обечайке для полного предотвращения попадания на металл непрогоревших щепок. Такой способ добычи жара считается наиболее экономным.
Мини-вариант
Перед тем горн, следует определиться с оптимальными размерами будущей конструкции. Для изготовления в домашних условиях небольших декоративных элементов из стали или плавления драгцвета вполне достаточно миниатюрной конструкции из шести шамотных кирпичей.
Колосник и полки для него в данном случае изготавливаются из стальных полос и труб. В качестве основного топлива в таком варианте применяется обычный уголь или кокс, который следует разжигать паяльной лампой или горелкой (газовой, бензовоздушной). Работать на таком устройстве можно только на открытом воздухе, а самодельная газовая горелка для горна, как и паяльная лампа, должна быть защищена от основного очага асбестовой перегородкой с отверстием для прохода пламени. Кроме этого, с помощью данного горна можно будет сделать изделия небольших размеров.
Индивидуальная конструкция
Стационарные модели горна следует изготавливать с учетом антропометрических данных мастера. Это необходимо для обеспечения максимального комфорта во время ковки, ведь раскаленный кусок железа весом в несколько килограмм представляет серьезную опасность и для мастера и окружающих. Самое главное в процессе работы - обеспечить себе максимальную безопасность и комфорт.
Чтобы правильно определить размеры рабочего места, необходима помощь второго лица. Итак, высота измеряется от пола до локтевого сгиба мастера, рука которого находится в расслабленном положении, а ноги стоят на ширине плеч. К полученной цифре нужно прибавить еще 5 см, что и станет оптимальной высотой для рабочего места.
Форма стола лучше всего квадратная для работы одного мастера, для деятельности с помощником можно сделать и прямоугольную. В случае квадратной формы, длина стороны определяется путем определения диагонали. Для этого помощнику нужно замерить длину от живота мастера до конца самых больших клещей в вытянутой руке. К полученному числу прибавляется еще 10 см и получается половина диагонали. Далее, по желанию можно просто умножить полученный результат на 1,414 или определить длину всей диагонали и решить уравнение из школьной программы C 2 = a 2 +a 2 , где С - полученная диагональ, а - сторона стола.
Последовательность процессов
Первым делом собирается каркас стола с колосниковой решеткой в центре. Важно сделать ее из цельного листа металла с перекрещивающимися ложбинками для скапливания нагара и обеспечения равномерности распределения воздуха. После этого внизу стола собирается воздушный ресивер с выдвигаемой заслонкой. Воздушник для наддува можно использовать от старой автомобильной печи.
Переносной горн
Такая модель является самой простой в использовании. Собрать ее можно применяя в качестве основы гусятницу. Для этого наддувом может стать автомобильная улитка или вентилятор от ручной сирены, который по трубе с отверстиями будет распространять воздух по центру емкости. Ее стороны отделываются футеровкой из шамотного песка и мергеля. Преимуществом такой конструкции является больше возможностей, чем у мини-горна и возможность перемещения, в отличие от стационарного стола. Мастер не привязан к месту деятельности и может смело выезжать на различные подработки.
Среди недостатков:
- нет возможности разобрать для прочистки;
- низкая рабочая температура;
- большой расход топлива;
- работа только на коксе или древесном угле.
Ножной привод
Ранее именно такие конструкции применялись для ковки подков лошадям во время походов войск. Горн для этого использовался передвижной и более удобный, поскольку обе руки мастера были свободны для работы с изделием. Это обеспечивалось кривошипно-шатунным механизмом, который приводился в действие от нажатия ножной педали.
Современный вариант такого горна можно собрать в домашних условиях из ножной швейной машинки.
Заключение
Выше подробно был описан самодельный горн, горелка для горна, возможные виды топлива для работы и другие особенности ковки металлов в домашних условиях. Важно помнить, что самодельная конструкция не способна в полной мере заменить профессиональную технику, поэтому подходит не для всех видов работы и металла.
Кузнечные горны - в настоящее время довольно таки популярное явление, несмотря на огромный рынок вещей, которые легче купить, чем сделать. Однако если есть желание, то можно изготовить устройство дома с помощью подручных средств. Благодаря небольшой кузнице появится возможность создавать уникальные изделия из стали, которые можно использовать для украшения частных дворов.
На самом деле собрать горн своими руками из подручных материалов просто. Самое главное - придерживаться инструкции, иметь инструмент, соблюдать технику безопасности, и тогда все получится.