Лестницы

Кузнечные печи на газе. Изготовление кузнечного горна в домашних условиях

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 - это оборудование, позволяющее разогреть металл до температуры 1200 градусов. Его размеры имеют большой разбег. Некоторые габаритные, стационарные, иные маленькие, переносные.

Изготовить кузнечный горн своими руками можно любой конструкции, который будет работать как на твердом топливе, так и на газообразном.

Для того чтобы понять, как сделать горн своими руками, нужно разобраться в его конструкции. В основе физических процессов лежит соединение углерода с кислородом. Иными словами, идет процесс горения углерода с высвобождением тепла.

Чтобы не произошло полного сгорания металла, количество кислорода подается не в полном количестве. Это регулируется дутьем воздуха. Передерживать заготовку в горне тоже не следует. Металл пересушится и станет твердым, но хрупким. Классический пример - чугун.

Самодельный горн для ковки состоит из деталей:

Стол, изготовленный из огнеупоров.
Топливник или очаг, имеющий колосниковую решетку.
Камера воздушная.
Дренаж воздушный.
Воздуховод подающий.
Вентиль воздушный.
Камера.
Окно, через которые подаются заготовки.
Зонт.
Дымоход.
Горнило.
Ванна для закалки.
Газовоздушная камера.

Рисунок 1: Чертеж кузнечного горна

Для футеровки стола своими руками используется огнеупорный кирпич. Основу горна составляет форма, которая включает в себя топливник, колосники и воздушную камеру.
При помощи воздушного дренажа идет регулировка дутья. Дымоход предназначен для отвода скопившихся газов.
Не всегда необходима закалочная камера. Она требуется в случае ковки булатной стали, чтобы изделие прошло необходимую термическую обработку.
Горнило - место, где выдерживается максимальная температура. В домашних условиях сложено оно из шамотных кирпичей.

Топливо

В качестве топлива может использоваться:

Мелкий кокс. Предварительно растопку ведут дровами, на которые накладывается уголь. Температура воспламенения кокса до 600 градусов, поэтому он укладывается в последнюю очередь.
Древесный уголь горит лучше, потому что имеет микропористую структуру.
Каменный уголь. При горении он должен дойти до стадии карбона. Горит хуже, чем кокс, поэтому используется при ковке менее ответственные изделия.
Дровами. Их сжигают в обечайке, чтобы вредные примеси не попадали на металл.
Работа на отработанном масле.

Твердотопливные горны

Чтобы разобраться, как сделать кузнечный горн, работающий на твердом топливе, нужно изучить инструкцию и определиться с видом. Кузнечная печь закрытого типа лучше приспособлена для работы на угле или дровах. Изготовление ее проходит в домашних условиях из подручных материалов. Горн на древесном угле не требует специального оборудования.

Необходимые материалы:

Наличие огнеупорного кирпича.
Горелка инжекционная.
Вытяжка.

Порядок изготовление:

На подготовительном этапе разрабатываются чертежи для горна.
Из кирпича идет изготовление куба. Внутри остается полость с отверстием.
Используя арматуру, каркас закрепляется.
В одном из боковых кирпичей устанавливается горелка.
Сверху располагается вытяжка, которая создает условия безопасности работы.

Рисунок 2: Чертеж горна на твердом топливе

Изготовление кузнечного горна для разогрева металла своими руками, дает возможность подстроить его под необходимые условия. Применяемый материал должен быть только качественным, чтобы соблюдалась противопожарная безопасность.

Газовый горн

Газовый горн, сделанный своими руками, должен отличаться практичностью. Стенки его складываются из шамотного кирпича.

Ведется подготовка огнеупорного кирпича.
Складываются стенки горна. Количество материала различное, в зависимости от сложности и размера корпуса.
При помощи ножовки идет обработка поверхностей.
Все элементы плотно подгоняются. Наличие щелей не допускается.
В передней части устанавливается порог.
Сзади прорезается прямоугольной формы отверстие. Оно служит как для вентиляции, так и для работы с длинными заготовками.
Сбоку, под газовую горелку, вырезается отверстие соответствующего диаметра.
Газовая горелка изготавливается из нержавейки. Это труба, заваренная с одного конца и с металлической сеткой на другом.

Такой горн имеет свои преимущества:

Печь конструктивно проще, чем угольный горн.
Простая подача топлива и несложная регулировка температуры.
Небольшой вес.
Невысокая себестоимость.

Существуют и другие разновидности газовых горнов, изготовленных из металла. Принципиальных различий между ними нет.

Рисунок 3: Чертеж горелки для газового горна

Горн на отработанном масле

Учитывая, что нефтепродукты дорогие, выгодно использовать горн на отработанном масле. Чтобы изготовить горн на отработке используются детали, отслужившие свой срок. После переработки печей, проявился существенный недостаток - отработанная смесь плохо зажигалась. Чтобы устранить эту проблему, в горн на отработке был встроен дополнительный отсек. Здесь происходит предварительный подогрев масла углем или дровами. Для улучшения горения, топливная отработка проходит через фильтры, в нее добавляется солярка или бензин.

Как результат, горн на отработке имеет преимущества в виде желтого огня и стабильной температуры.

Изготовить его можно своими руками:

Изготовление идет из шамотного кирпича, габаритами: 85×48×40 см.
Свод выполняется в виде арки, для удержания температуры.
Корпус полностью оббит листами железа. На боковые стороны используется толщина 1,5 мм, а верх и низ подбиваются листами 2 мм.
Опоры изготавливаются из уголков исходя из веса конструкции.

В камеру, вентилятором, ведется нагнетание воздуха. На возвышении установлен резервуар с отработкой. Из него масло по трубопроводу попадает в камеру, где подхватывается воздухом, который движется под давлением 2 атм. Отработка разбивается и подается в форсунку.

Для сокращения времени розжига, в горн на отработке ставится ТЕН. Время на разжигание может занять до 30 мин. Зато горячая смесь горит хорошо. Теперь нужно следить, чтобы не произошло расплавления шамота.

Схема печи на отработке:

Плавка алюминия

Алюминий, обладающий высокой степенью пластичности, является легкоплавким цветным металлом. Горн для плавки алюминия легко изготовить своими руками. Существует множество конструкций, в которых применяется печная выплавка. Они не имеют между собой принципиальных отличий.

Пошаговая инструкция создания горна для плавки алюминия:

Корпус изготавливается из кирпича. Материал подбирается без трещин, чтобы не происходило потерь тепла.
Подбирая обрезки стальных труб, изготавливают из них полки для колосников. Легкоплавкий материал здесь применять нельзя.
Подбираются стальные полосы толщиной до 6 мм и используют их в качестве колосников.
Прикручиваются колосники винтами.

В качестве топлива может применяться как кокс, так и уголь.
При помощи паяльной лампы или газовой горелки проводится розжиг.

Такой самодельный кузнечный горн можно использовать только на открытом пространстве, ввиду отсутствия дымохода. В процессе работы выделяется много газов, которые не должны скапливаться в замкнутом пространстве.

Мини-горн

Небольшой, переносной горн, часто бывает, полезен в хозяйстве. Использовать его можно не только в кузнице, но и в гараже или на даче.

Чтобы изготовить мини-горн своими руками, нужно иметь в наличие 2 огнеупорных кирпича, ножовку, сверло диаметра 8 см и длиной 15 см. Желательно чтобы на конце был победитовый наконечник. Для скрепления конструкции готовятся 2 шпильки, диаметром 8 см и длинно 21 см. В процессе работы понадобятся 2 кольцевые пилы, 63 и 26 мм в диаметре.

Порядок работы следующий:

2 кирпича, длиной 250 мм распиливаются пополам.
Две половинки одного кирпича укладываются друг на друга и с помощью кольцевой пилы сверлятся 2 сквозных отверстия диаметром 63 мм.
Подкладывая под них третью половинку, в двух углах, по диагонали, сверлятся сквозные отверстия под шпильки.
При помощи шпилек собирается и стягивается блок из трех кирпичей. Предварительно, на концы шпилек надеваются шайбы и накручиваются гайки.
Между первыми двумя кирпичами кольцевым сверлом на 26 мм сверлится отверстие для горелки. Оно соединяется с основным проходом, но вторую стенку не задевает.

В это отверстия вставляется горелка и зажигается. В основной проход подается любой металл, который попадает под пламя и нагревается за несколько секунд.

Изготовление горна из буржуйки

По сути, эта та же буржуйка, только без колосников. Внешний вид кузнецы может быть в виде куба, параллелепипеда и цилиндра. После уборки колосников, воздух не поступает из пространства снизу, а вдувается через боковой канал, который поддается регулировке. Как результат, печь лучше прогревается. В ней дольше задерживаются газы, что тоже увеличивает жар.

Порядок изготовления следующий:

Из трубы диаметром до 300 мм, отрезается кольцо, шириной 100 мм. Эта деталь называется воротник.
Берется лист толщиной 4 мм и из него вырезается круг равный диаметру воротника. Это будет дверца.
Отрезается кусок трубы для подачи воздуха. Он может быть от 76, до 102 мм.
В него вставляется заслонка, при помощи ручки, пружины и гайки.
Из листа 3 мм вырезается полоска шириной 30 мм и длиной равной периметру дверцы.
Полоска облегает дверцу и обваривается.
Сбоку, в дверце сверлится отверстие и туда приваривается труба для подачи воздуха.
При помощи запорного устройства, дверца крепится к воротнику.
Это узел устанавливает на топку с отступом от дна на 100 мм.
В задней части, вверху, прорезается отверстие и устанавливается дымоход.

К недостаткам такой печи относится отсутствие зольника. Однако более продолжительное горение приводит к улучшенному сгоранию твердых отходов. Уборку золы можно проводить реже.

Изготовление горна из ведра

Горн из ведра также предназначен для плавки алюминия. Для этого необходимо ведро, емкостью от 10 до 20 литров. Кроме того, гипс и песок. Такая смесь укладывается на дно ведра.

Пошаговая инструкция горна, сделанного из ведра своими руками:

Выбранное ведро должно быть не оцинкованным. Связанно это с тем, что цинк, нагреваясь, выделяет вредные газы. Емкость берется изготовленная из обычного металла.
На дно укладывается смесь, гипса с песком, толщиной 5 см. Соотношение 1:2. Сначала формируется такая смесь на дне. После просыхания ею же обрабатываются внутренние стенки ведра. Продолжительность высыхания составляет 15–20 мин.
Снизу устанавливается водопроводный сгон, через который феном подается воздух.
В ведро вставляется тигель.
Начинается процесс розжига.
Алюминий закладывается в тигель и под нагревом плавится.

Таким путем можно отливать мелкие изделия.

Кузнечный горн, изготовленный своими руками, нужное в хозяйстве приспособление. Однако предварительно, нужно ознакомиться с инструкцией по его эксплуатации. Приобрести необходимые чертежи. Должен быть полностью исключен риск пожара. Выбрано под него правильное место. Работа с раскаленным металлом принесет не только удовольствие, но и пользу.

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!

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.

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

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.

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.