Оборудование для термической обработки металлов – дорогостоящее удовольствие. Не каждый начинающий мастер готов выложить солидную сумму на его приобретение. Зато есть технологии, согласно которым кузнечный горн на газу своими руками соорудить можно без особых затруднений и трат.
В представленной нами статье вы найдете детальное описание сборки главного атрибута кузнечного промысла. Мы расскажем о том, как работает горн и о его конструктивных компонентах. Подскажем, каким образом добиваются необходимой для плавки и ковки заготовок температуры.
Самостоятельным домашним умельцам мы предлагаем ознакомиться с проверенными кузнечной практикой самоделками. Вы узнаете, какие материалы, готовые устройства и инструменты потребуются в изготовлении горна. Получите представление о непростом процессе и ценные советы.
Принцип работы и специфика конструкции
Кузнечный горн необходим для проведения ряда операций по подготовке металла к последующей обработке. Разогретой в нем заготовке придают запроектированную форму. С его помощью изготавливают популярные нынче кованые украшения, нужные в быту детали, утварь, предметы обстановки и т.д.
Горном пользуются во всех областях термообработки. Он может быть совсем миниатюрным, устанавливаемым буквально на стол, и стационарным, напоминающим традиционную кирпичную печку. Независимо от габаритов все модели действуют по единому принципу.
Оборудование для частной кузни
Настольный вариант самодельного кузнечного горна
Упрощенный вариант кузнечного горна
Кузнечный агрегат заводского изготовления
Как работает кузнечный горн?
Для подготовки металла к последующей ковке его нужно разогреть и в буквальном смысле «размягчить» в температурных условиях до 1100-1200ºС. Условия достигаются благодаря специфическим особенностям конструкции, обеспечивающей поставку в зону горения топлива и кислорода в нужных для процесса пропорциях.
Внутри газового или твердотопливного кузнечного горна проистекает характерная химическая реакция: перерабатывается углеводород. Углерод, получаемый при горении как газообразных, так и твердых углеводородов, вылавливает и присваивает себе из разогреваемого металла кислород. В итоге получается сталь без окисляющих примесей.
Особенности кузнечного горна позволяют пользоваться восстановительным потенциалом углерода частично. Весь кислород не выжигается из разогреваемой заготовки. Благодаря частичному восстановлению металл не пережигается полностью и не становится хрупким, как это бывает с чугуном.
Кстати, чугунные изделия в промышленности после термообработки насыщают кислородом, чтобы избавиться от указанного недостатка или хотя бы минимизировать его.
В выпущенный промышленностью горн, оснащенный системой управления, нужный для горения воздух нагнетают так, чтобы его слегка не хватало. Самоделку таким устройством сложно снабдить, если не установить на нее, конечно, готовую газовую горелку с автоматикой.
Из-за невозможности регулируемой подачи воздуха, точнее содержащегося в нем кислорода, рукотворные кованые изделия нередко бывают пережжены. Так случается на первых этапах. Однако с опытом приходит и способность мастера чувствовать, когда надо перестать нагревать, а также знания, что нужно делать, чтобы избежать полной потери кислорода.
Устройство и рабочие составляющие
Вариантов изготовления самодельных моделей, проверенных кузнецами на практике, великое множество. Мы приведем только малую часть из них. Перед тем как решить, какой газовый горн лучше сделать своими руками, разберемся с типичными особенностями устройства.
По технической сути любой кузнечный горн – это своеобразная печь с характерными принадлежностями: топливником, колосниковой решеткой, воздушной камерой, именуемой в русских отопительных агрегатах поддувалом. В отличие от обычной печки воздушную камеру оборудуют дренажем для регулировки подачи воздуха и патрубком с вентилем.
Колосник усиливают так, чтобы он был способен сопротивляться немалому термомеханическому воздействию. Обычная решетка из металлических прутьев или обрезков уголка не подойдет. Нужно усиленное устройство. В идеале лучше, чтобы это было вмонтированная в рабочий стол панель из толстого металла с равномерно высверленными отверстиями.
Совокупность перечисленных составляющих называется фурмой. В комплектации горнов промышленного производства их несколько, чтобы можно было менять в зависимости от требующихся условий для выполнения определенной операции и от размера разогреваемой заготовки.
Фурму чаще всего устанавливают не в закрытый корпус, а монтируют на стол. Ему нужно быть достаточно устойчивым и защищенным от термического воздействия, для чего используется футеровка. В ряде конструкций в стол вмонтирована колосниковая решетка или вместо нее установлена металлическая перфорированная панель.
В футеровке стола для стационарного горна, который собираются активно эксплуатировать, используют огнеупорный кварцевый кирпич. Самоделки для разовых работ футеруют шамотным кирпичом. Найти его в продаже проще, да и цена пониже.
Для полноценного сбора и отвода дымовых газов над столом с перфорированной панелью или над фурмой располагают шатер или зонт. Их соединяют с дымовым каналом, который сооружается по принципу дымохода для газового котла. Он должен безупречно работать, т.к. выделяемые при нагреве металла газы чрезвычайно токсичны.
Кроме основных конструктивных составляющих есть еще дополнительные приспособления. Обычно рядом с горном кузнецы ставят закалочную ванну, чтобы готовое изделие сразу окунать в охлаждающую и закаляющую его среду. Это в случае, если требуется термоударная закалка.
Еще ремесленники в производственных масштабах пользуются газовоздушной камерой. В ней продукцию сушат от конденсата, вводят в состав присадки, которые можно добавить только в газообразном состоянии. Там же сушат воздух для получения определенных технологических условий.
Чтобы увеличить область предельно высокой температуры применяют горнило – расширяющийся к основанию колпак. Он нужен в основном при работах с цветными и драгоценными металлами. Кустарям зачастую ничего из дополнений не требуется, разве что ванна, под которую можно приспособить любую металлическую емкость достаточного объема.
Выбор голубого топлива для работы
Считается, что для работы кузнечного горна подойдет как магистральный, так и баллонный сжиженный газ. Разочаруем: пользоваться неочищенным природным вариантом нецелесообразно.
У отказа от природного топлива есть две весомые причины:
- Из трубы к нам поступает голубое топливо, представляющее собой некую смесь газообразных углеводородов. Их способности по теплотворности и удерживанию кислорода различаются. Потому настроиться на оптимальную поставку воздуха фактически невозможно.
- В газовой смеси для бытового использования всегда имеется пусть и незначительное, но влияющее на результат содержание примесей. Наличие фосфора с кремнием можно и не замечать, а вот сера точно приведет результат трудовых усилий в непригодность. Спасти сможет только переплавка.
Вдобавок бытовой газ одорируют – придают ему характерный запах, чтобы сразу же можно было обнаружить утечку. Эти вещества также негативно отразятся на качестве.
Отлично подошли бы промышленные сжиженные газы: поставляемые в баллонах пропан или бутан. Но только в случае, если это будут моногазы без сопутствующих примесей вообще.
Если купить очищенное голубое топливо не представляется возможным, провести очистку можно самостоятельно. Избавиться от серосодержащих соединений поможет емкость с нафталином, через которую надо пропустить газ перед подачей в горелку.
Кстати, если использовать горелку заводского изготовления, процесс сооружения горна будет проведен гораздо быстрее. Да и за результат можно не переживать работать все будет безупречно и безопасно. К тому же в горелке воздух с газом можно заранее смешать в нужных для работы пропорциях.
Технология сооружения кузнечного горна
Сразу оговоримся, что самодельный газовый горн, с чертежами и методами сборки которого мы вас познакомим, не пригоден для производственных целей. Однако уникальные украшения, интересные интерьерные вещицы, оригинальные металлические изделия с его помощью изготовить очень даже запросто можно.
Начнем с простейших вариантов, не требующих от исполнителя навыков в сварке и прочих строительных областях.
Элементарная конструкция с газовой горелкой
Простейший кузнечный горн для формирования красивых наконечников у металлического прутка, из которого планируется сварить симпатичный забор на даче, или для ковки украшений можно сделать из шести шамотных кирпичей.
Колосниковую решетку в этой модели варят на основе двух обрезков стальной трубы ВГП произвольного диаметра, но не слишком большого. К ним поперек приваривают закрученные по типу винта обрезки профильной трубы, уголка или полосы. Так нужно для захвата дутьевого потока.
Из шамотных кирпичей складывают «топливник», у которого есть только основание, верхнее перекрытие, да по бокам две стенки. Устанавливают этот горн только на улице, так как система дымоудаления не предусмотрена. Со стороны наддува в земле выкапывают небольшой шурф для корпуса газовой горелки или паяльной лампы.
Для того чтобы во время работы этого горна из газовой горелки не произошел взрыв, перед входом в топливник лучше поставить перегородку из асбестового картона. Ведь исходящее из открытой топки тепло может вернуться и нагреть резервуар с газом.
Вообще, в этом устройстве разогрев производится на углях или коксике (мелком коксе, выпускаемом целенаправленно для кузнецов). Газовую горелку или паяльную лампу применяют лишь для активизации процесса. Они разожгут и создадут дутьевую струю.
Мобильный вариант из гусятницы
Для устройства этой модели нужна отслужившая гусятница. В ее торцах прорезают отверстия для ввода самодельной или купленной газовой горелки. Над отверстиями вырезают два углубления. Эту модель так же как предыдущий тип можно эксплуатировать исключительно на свежем воздухе.
Футеровка самодельного горна производится смесью шамотного песка с кирпичным шамотным же боем. Приобрести для этого можно прямо готовую смесь. После нанесения ничего запекать специально не нужно. Отвердевание футеровочного состава произойдет во время использования приспособления.
Для наддува устанавливается подходящий по виду и мощности вентилятор, к примеру, от ручной сирены. Идеально подойдет дутьевая газовая горелка, которую можно снять с отслужившего турбированного котла, если она, конечно, в рабочем техническом состоянии.
В этом решении есть существенный недостаток – работать с ним можно только на улице, а если использовать дутьевую горелку, то потребуется электропитание. Т.е. придется запастись либо хорошим удлинителем достаточной мощности, либо рисковать, расположив устройство недалеко от дома.
Есть еще вариант – кузнечные меха, которыми пользовались кузнецы несколько столетий. Однако заметим, нагнетать воздух в топливник горна вручную вовсе не безопасно. Да и с производительностью будет все проблематично и неоднозначно.
Стационарное оборудование для мастерской
Модели, устанавливаемые в мастерских для постоянной работы, должны быть не только функциональны, но и эргономичны. Важно продумать и удобство работы, и безопасность, ведь раскаленная металлическая болванка представляет собой потенциальную угрозу. А получение тяжелых травм не входит в планы ни одного нормального мастера.
Размеры оборудования в этом случае не стоит брать стандартные, ведь все мы сложены и устроены индивидуально. Кузнечный горн должен быть удобен именно вам и тем, кто будет пользоваться вашей мастерской, если она взята в совместную аренду. Особенное значение имеет высота рабочего стола и его габариты.
Для определения размеров будущего горна поступим следующим образом:
- Выберем место в мастерской, позволяющее расположить все основное и дополнительное оборудование в местах, удобных для проведения всего спектра работы по разогреву, ковке и закалке.
- Определим свое место. Встанем, распределив ступни на ширине плеч. Рабочую (правую/левую) руку согнем в локте.
- Замеряем расстояние от локтя согнутой руки до плоскости пола. Это удобнее сделать напарнику. Потом так же получаем второй результат, если ковать будете не только вы. К среднему арифметическому от двух расстояний прибавляем 5-7 см – получаем высоту рабочего стола.
- Берем самые большие по габаритам клещи, чтобы замерить расстояние от живота до их самой крайней точки. К измеренному расстоянию прибавляем 10-12 см – получаем половину диагонали рабочего стола.
- Вычисляем длину стороны квадратного рабочего стола, учитывая полученную ранее половину диагонали.
Кузнечный стол обычно не делают круглым, т.к. он неудобен в работе, особенно, если работать предстоит с подручным.
Рабочий стол стационарного кузнечного горна
Цельнолитая колосниковая решетка
Воздуховод для подачи кислорода в зону горения
Система дымоудаления горна в частной кузне
Стационарный кузнечный горн, представленный в системе, – универсальное оборудование, которое можно приспособить как под твердое, так и под газообразное топливо. В случае загрузки в топливник углей от сгоревших дров или кокса воздух нагнетается вентилятором от печки из автомобиля, т.к. пылесос будет выдувать угли.
В центре рабочего стола вмонтированный колосник. Такой вариант нужен, чтобы при забивке отверстий гарью не было неравномерного распределения тепла. При использовании газа оснастить установку нужно инжекционной горелкой, которую лучше купить, но можно и сделать собственными руками.
По мотивам наследия кавалеристов
Конникам во все времена нужны были подковы и гвозди для их крепления. Еще гусарские и уланские эскадроны в своем арсенале имели переносные горны, которые перемещались вместе с военными формированиями. В основе мобильных станков для кузнечных работ был кривошипно-шатунный механизм.
Аналог кривошипно-шатунного механизма сейчас найти проще простого. Достаточно вспомнить, где храниться бабушкина ножная швейная машинка фирмы «Зингер». С некоторыми переделками подойдут зингеровские последователи марки «Чайка».
Желательно отдать-таки предпочтение старинным вариантам с чугунной станиной. Она выдержит любое термическое и механическое воздействие. Идеальным решением станем конструкция на колесах, которую запросто можно перемещать в удобное для производства работ место.
Горн из баллона с пропановой горелкой
Сразу предупредим, что эта модель кузнечного горна подойдет только тем, у кого есть немалый опыт работы с пропаном. Газовая камера у этого варианта довольно велика, потому при малейшем нарушении правил взрыв может быть разрушающей силы. Последствия непредсказуемы, но в большинстве случаев катастрофичны.
Мастеру, решившему сделать горн из кислородного баллона, потребуется именно эта опустошенная емкость диаметром от 25 см. Нужны будут огнеупорные материалы: плита, цемент, краска, каолиновая вата. Потребуется крепеж, керамическое покрытие, стальной бочонок с резьбой для обустройства точки подключения горелки.
Еще понадобятся крепеж и прочие материалы, которые мы приводим в тексте списком. Для проведения работ нужно запастись болгаркой, набором метчиков размером 10-32, шпателем, кистью для нанесения покрытий, дрелью и напильниками. А еще нужны будут защитные средства: эффективный респиратор, рабочие хлопковые перчатки, очки.
Со сборкой самодельного горна из кислородного баллона ознакомит следующая фото-подборка:
Шаг 1: Разметка вспомогательных отверстий
Шаг 2: Разметка отверстия с лицевой стороны
Шаг 3: Резка баллона болгаркой
Шаг 4: Зачистка среза наждачной бумагой
Если у баллона изначально не было опорных ножек и ручки вверху для переноски, их стоит приварить. Кстати, если нет опыта в сварке, работы по соединению деталей можно производить болтами или путем пайки.
Далее надо устроить патрубок для ввода горелки в наш самодельный кузнечный горн:
Шаг 5: Разметка отверстия для вворачивания ниппеля
Шаг 6: Сверление отверстий по абрису патрубка
Шаг 7: Вырезка отверстия гравером с диском
Шаг 8: Подготовка отверстия к вворачиванию бочонка
Теперь надо закрепить патрубок и соорудить устройство для фиксации пропановой горелки в патрубке:
Шаг 9: Сверление отверстий под шурупы в ниппеле
Шаг 10: Проверка хода шурупов в отверстиях
Шаг 11: Приваривание резьбового бочонка
Шаг 12: Приварка бочонка сплошным швом
Шаг 13: Обработка соединения герметиком
Шаг 14: Проверка фиксации горелки в установленном патрубке
Шаг 15: Наращивание рабочей части горелки
Шаг 16: Тестирование герметичности наращенного ствола
Вот теперь самое время приступить к обустройству дна самодельного горна. Для этого нам потребуются шамотные кирпичи, из которых будем сооружать своеобразный рабочий стол. Заодно и отделим зону высоких температур от контакта с металлической стенкой корпуса.
Шаг 17: Подготовка шамотных кирпичей к работе
Шаг 18: Раскрой кирпичей шлифовальной машинкой
Шаг 19: Сушка брусков перед сборкой
Шаг 20: Образка цельного кирпича
Шаг 21: Примерка брусков из кирпича к месту установки
Шаг 22: Установка кирпичей на опорные бруски
Шаг 23: Сборка огнеупорного дна кузнечного горна
Шаг 24: Технологический перерыв
Дно, оно же рабочий огнеупорный стол горна, готово. Сейчас приступаем к обустройству задней стенки:
Шаг 25: Раскрой изоляции каолиновой ватой
Шаг 26: Установка наружного слоя изоляции в баллон
Шаг 27: Установка внутреннего слоя каолиновой ваты
Шаг 28: Прокол отверстия через патрубок под горелку
Шаг 29: Изготовление выкройки для задней стенки
Шаг 30: Раскрой детали задней стенки
Шаг 31: Обустройство задней стенки
Шаг 32: Окрашивание керамической краской
С тыльной частью разобрались, теперь самое сложное и трудоемкое – сборка съемной крышки для лицевого торца. Ее снимают, чтобы периодически менять перегоревшую изоляцию и кирпичную подставку, т.к. это нередко случается при активной эксплуатации.
Шаг 33: Изготовление крепежной детали
Шаг 34: Приваривание фиксирующего узла к корпусу
Шаг 35: Примерка держателя к узлу фиксации
Шаг 36: Изготовление детали для съемной стенки
Шаг 37: Соединение металлических заготовок
Шаг 38: Раскрой основы съемной стенки
Шаг 39: Соединение металлической и асбестовой частей
Шаг 40: Окрашивание ватной изоляции керамической краской
Можно считать, что мы успешно справились с работой, остались только завершающие этапы:
Шаг 41: Полное окрашивание изоляции
Шаг 42: Окрашивание швов огнеупорной краской
Шаг 43: Нанесение краски на металлическую «подкову»
Шаг 44: Тестирование самодельного кузнечного горна
Хотим предупредить домашних мастеров: кузнечное дело – занятие весьма интересное, но травмоопасное. Беречь надо глаза, по возможности закрывать все участки тела, несмотря на высокую температуру в зоне работы.
Для того чтобы защитить от ожогов нужно запастись обувью с армированными металлом носками. Желательно приобрести длинный брезентовый фартук и рукавицы. Категорически нельзя работать с разогреваемым металлом в синтетической одежде – она моментом вспыхнет от случайной искры.
Выводы и полезное видео по теме
Оригинальные подсказки самостоятельным мастерам по устройству горнов для частной кузни:
Как сделать небольшую печку для закалки металлических заготовок:
Подробный инструктаж по изготовлению стационарного оборудования для разогрева металла газом:
Мы с вами рассмотрели и разобрали лишь малую толику конструкций и схем сооружения горнов. На самом деле их значительно больше. Однако предложенная нами информация поможет получить представление о видах оборудования, чтобы можно было выбрать наилучший.
Хотите поделиться собственным опытом в сборке самодельного кузнечного горна и в обустройстве кузни? Оставляете, пожалуйста, комментарии в находящейся ниже блок форме, задавайте вопросы, публикуйте фото по теме статьи. Не исключено, что ваши рекомендации очень пригодятся посетителям сайта.