Оборудование для термической обработки металлов стоит дорого. Не все мастера готовы потратиться на него сразу. Но существуют технологии, по которым можно самому построить кузнечный горн на газе без больших трудностей и расходов.
В данной статье подробно описано устройство ключевого инструмента кузнечного дела. Рассматривается принцип работы горна и состав его частей.
Любителям самостоятельных домашних поделок представляем проверенные кузнечным делом самоделки. Узнайте, какие материалы, устройства и инструменты понадобятся для изготовления горна. Погрузитесь в сложный процесс и получите полезные советы.
Принцип работы и специфика конструкции
Кузнечный горн пригоден для ряда операций по подготовке металла к дальнейшей обработке. Разогретой в нем заготовке придаётся проектируемая форма. С его помощью изготавливают кованые украшения, детали для быта, утварь, предметы обстановки и т. д.
В термообработке применяют горны разных типов.
Как работает кузнечный горн?
Для ковки металл нагревают до 1100-1200ºС, чтобы размягчить его. Такое состояние достигается благодаря конструктивным особенностям, которые обеспечивают подачу топлива и кислорода в зону горения с необходимой точностью.
Внутри кузнечного горна горит углеводород, выделяя углерод. Углерод забирает кислород из нагретого металла, создавая чистую сталь без вредных примесей.
Особенности кузнечного горна дают возможность частично использовать восстановительные свойства углерода. Не весь кислород удаляется из разогреваемого металла. Из-за этого металл не выгорает полностью и не становится хрупким, в отличие от чугуна.
В промышленности для устранения недостатков или его уменьшения чугун после термической обработки обогащается кислородом.
Промышленный горн с управлением воздуха, необходимого для горения, нагревают до недостатка. Самодельное устройство подобным образом оснастить сложней, без готовой газовой горелки с автоматикой.
Невозможность регулировать подачу воздуха, содержащего кислород, приводит к тому, что кованые изделия на первых этапах часто пережигаются. С опытом мастер учится чувствовать момент прекращения нагрева и применяет знания, помогающие избежать полной потери кислорода.
Устройство и рабочие составляющие
Существует много способов создания собственных кузнечных моделей, проверенных опытными мастерами. Рассмотрим лишь часть из них. Прежде чем определиться с лучшим вариантом для изготовления газового горна своими руками, изучим общие особенности его конструкции.
Кузнечный горн по своей конструкции — печь с отличительными деталями: топки, колосниковой решеткой, воздушным пространством, называемым… русских отопительных агрегатах В отличие от простой печи, в поддувале воздух подаётся через дренаж и патрубок с вентилем.
Для того чтобы выдерживать значительное термомеханическое воздействие, колосник усиленный. Не подойдёт обычная решетка из металлических прутьев или обрезков уголка. Нужен усовершенствованный механизм. Лучше всего вмонтировать в рабочий стол панель из толстого металла с равномерно высверленными отверстиями.
Все эти элементы вместе образуют фурму. В промышленных печах бывает несколько разных фурм, чтобы изменять условия при выполнении операций разного рода и с заготовками различного размера.
Фурмы чаще всего монтируют на столе, а не устанавливают в закрытый корпус. Стол должен быть достаточно устойчивым и защищённым от термического воздействия, поэтому используется футеровка. В некоторых конструкциях в стол вмонтирована колосниковая решетка или металлическая перфорированная панель.
Для постоянной эксплуатации горнов в футеровке стола применяют огнеупорный кварцевый кирпич. Для единичных работ используют шамотный кирпич: найти его проще, а стоимость ниже.
Для полного удаления дыма над столом с перфорированным щитом или над фурмой устанавливают навес или зонтик. дымохода для газового котлаЕго работа должна быть безупречной из-за крайней токсичности газов, выделяемых при нагревании металла.
Помимо основных элементов конструкции есть вспомогательные приспособления. Рядом с горным оборудованием кузнецы часто устанавливают ванну для закалки, чтобы сразу же помещать готовое изделие в охлаждающую среду. Такой подход применяется при термоударной закалке.
Производители широко применяют газовоздушную камеру. В ней обрабатывают продукцию, удаляя конденсат, и добавляют присадку, которая может быть внесена только в газообразном виде. Также там осушают воздух для создания нужных технологических условий.
Для повышения температуры зоны нагрева используют горнило — расширяющийся к основанию колпак. Его преимущественно применяют при обработке цветных и драгоценных металлов. Мастерам зачастую не нужно ничего из дополнительных элементов, разве что ванна, под которую можно использовать любую металлическую емкость подходящего размера.
Выбор голубого топлива для работы
Говорят, для кузнечного горна подходит как магистральный, так и… баллонный сжиженный газНе стоит использовать неочищенный природный вариант, это не эффективно.
Отказ от ископаемых видов энергии обусловлен двумя существенными факторами:
- Голубое топливо, поступающее к нам из трубы, представляет собой смесь газообразных углеводородов. Разные виды обладают различной теплотворностью и способностью удерживать кислород, поэтому настроить оптимальный подачу воздуха практически не представляется возможным.
- В смеси газа для бытовых нужд всегда присутствуют примеси, хоть и в малом количестве, но влияющие на конечный результат. Фосфор с кремнием может остаться незамеченным, а вот серы наличие точно сделает все усилия бесполезными. Поможет только переплавка.
Бытовой газ ароматизируют для обнаружения утечек и это ухудшает его качество.
Хорошо подходили бы промышленные сжиженные газы, например, пропан или бутан, поставляемые в баллонах. Но только при условии их чистоты – без любых примесей.
Если приобрести очищенное голубое топливо невозможно, очистку можно выполнить самостоятельно. Для удаления серных соединений понадобится емкость с нафталином, через которую необходимо пропускать газ перед подачей в горелку.
Использование заводской горелки ускорит строительство горна, а качество результата не вызовет сомнений: работа будет проведена безупречно и безопасно. Помимо этого, в горелке можно заранее смешать воздух с газом в необходимых пропорциях.
Технология сооружения кузнечного горна
Важно понимать, что собранный своими руками газовый горн, чертежи и способы сборки которого будут представлены ниже, не подходит для работы на производстве. Тем не менее, им можно создавать уникальные украшения, необычные предметы интерьера и оригинальные металлические изделия.
Рассмотрим самые простые варианты, не нуждающиеся в умениях сварщика или строителя.
Элементарная конструкция с газовой горелкой
Для создания декоративных концов металлических прутков, предназначенных для забора на участке, или для художественной ковки украшений можно построить простой кузнечный горн из шести шамотных кирпичей.
В этой модели колосниковую решетку изготавливают из двух отрезков стальной трубы ВГП любого диаметра, но не слишком большого. К ним поперек приваривают закрученные по винтовой форме отрезки профильной трубы, уголка или полосы. Это необходимо для захвата потока воздуха.
Из шамотных кирпичей возводят «топливник» с основанием, перекрытием и двумя стенками по бокам. Устанавливают этот горн исключительно на улице из-за отсутствия системы дымоудаления. Для корпуса газовой горелки или паяльной лампы рядом выкапывают небольшой шурф в земле.
Чтобы во время работы этого горна из газовой горелки избежать взрыва, перед входом в топливник целесообразно установить перегородку из асбестового картона. Ведь тепло от открытой топки может возвратиться и нагреть резервуар с газом.
В этом устройстве на углях или коксике происходит нагрев. Газовую горелку или паяльную лампу используют только для начала процесса, чтобы разжечь огонь и создать дутьевую струю.
Мобильный вариант из гусятницы
Для создания этой модели потребуется старая гусятница. В ее концах проделывают отверстия для подключения ручной или приобретенной газовой горелки.
Над отверстиями делают два углубления. Эта модель, как и предыдущий тип, предназначена исключительно для работы на свежем воздухе.
Футеровка самодельного горна выполняется смесями шамотного песка с кирпичным шамотным боем. Готовую смесь можно приобрести. После нанесения запекание не требуется. Отвердевание футеровочного состава произойдет во время эксплуатации приспособления.
В качестве вентилятора для наддува используют подходящий по виду и мощности вентилятор, например, от ручной сирены. Хорошим вариантом может быть дутьевая газовая горелка с отслужившего турбированного котла при условии её работоспособности.
Это решение имеет существенный недостаток: с ним можно работать только на улице. При использовании дутьевой горелки потребуется электропитание. Поэтому понадобится хороший удлинитель достаточной мощности или придется рисковать, размещая устройство вблизи дома.
Существует альтернатива – кузнечные меха, применявшиеся кузнецами веками. Нужно отметить, что ручной подгон воздуха в топку горна небезопасен. Кроме того, эффективность такого метода может оказаться сомнительной.
Стационарное оборудование для мастерской
Модели, работающие постоянно в мастерских, должны быть функциональными и эргономичными. Удобство работы и безопасность важны: раскаленная металлическая болванка может представлять угрозу, и серьезные травмы не входят в планы любого квалифицированного мастера.
Размеры оборудования следует подбирать с учетом индивидуальных особенностей каждого человека. Кузнечный горн должен быть комфортным для вас и всех, кто будет работать в мастерской, если она сдаётся в совместную аренду. Важна высота рабочего стола и его размеры.
Для выяснения габаритов будущей печи будем действовать следующим образом:
- Найдём в мастерской место, где можно разместить всё необходимое и вспомогательное оборудование в доступном месте для всех операций: разогрева, ковки и закалки.
- Найдем удобное положение. Примите стойку, расставив ноги на ширину плеч. Согните рабочую (правую или левую) руку в локте.
- Измеряем расстояние от локтя согнутой руки до пола. Проще это сделать помощнику. Затем поступаем так же, если работать будете не только вы. К среднему арифметическому двух расстояний прибавляем 5-7 см – получаем высоту рабочего стола.
- Используя самые крупные клещи, измерим расстояние от живота до их наидальнейшей точки. К полученному значению прибавим 10-12 сантиметров — получится половина длины рабочей поверхности стола.
- Найдем сторону квадрата, составляющего рабочий стол, зная ранее найденную половину диагонали.
Кузнечные столы редко делают круглыми, так как это затрудняет работу, особенно при совместном труде.
Представленный кузнечный горн можно использовать как с твердым, так и с газообразным топливом. При загрузке углей в топливник от сгоревших дров или кокса воздух подается вентилятором от печки из автомобиля, так как пылесос будет выдувать угли.
В центре рабочего стола установлен вмонтированный колосник. Такой вариант необходим для предотвращения неравномерного распределения тепла при забивке отверстий гарью. При использовании газа установку нужно оснастить инжекционной горелкой, которую лучше приобрести, но можно изготовить своими руками.
По мотивам наследия кавалеристов
Всадникам всегда требовались подковы и гвозди для их крепления. Гусарские и уланские эскадроны также имели в своем арсенале переносные горны, перемещавшиеся вместе с войсками. Основой мобильных станков для кузнечных работ был кривошипно-шатунный механизм.
Альтернатива кривошипно-шатунному механизму легко доступна. Достаточно вспомнить место хранения бабушкиной ножной швейной машинки фирмы «Зингер». С некоторыми изменениями подойдут «Чаек» — наследники марки «Зингер».
Лучше выбрать старые модели с чугунными основаниями. Такое исполнение устойчиво к любым температурным и механическим нагрузкам. Самым подходящим вариантом станет конструкция на колесах, позволяющая легко перемещать её в нужное для работы место.
Горн из баллона с пропановой горелкой
Эта модель кузнечного горна предназначена только для опытных пользователей пропана. Газовая камера большого размера: при нарушении правил эксплуатации возможен взрыв с разрушительными последствиями. Последствия могут быть непредсказуемыми и в большинстве случаев катастрофичными.
Решив создать горн из баллона с кислородом, мастеру понадобится пустая емкость диаметром от 25 см. Понадобятся огнеупорные материалы: плита, цемент, краска, каолиновая вата. Также требуется крепеж, керамическое покрытие и стальной бочонок с резьбой для подключения горелки.
Для работы потребуется крепеж и другие материалы, перечисленные в тексте. Нужно подготовить болгарку, наборы метчиков 10-32, шпатель, кисть для нанесения покрытий, дрель и напильники. Необходимо также запастись защитой: респиратор, перчатки из хлопка, очки.
Сборку самодельного горна из кислородного баллона демонстрирует следующая фото-подборка.
Без исходных ножек и верхней ручки баллон удобнее зафиксировать с помощью сварки, болтов или пайки.
Следующим шагом будет сооружение канала для подачи горелки в изготовленный собственноручно кузнечный горн.
Дальше требуется зафиксировать патрубок и создать приспособление для закрепления газовой горелки в патрубке.
Наступает время обустроить дно собственного горна. Понадобятся шамотные кирпичи для создания рабочего стола, разделяющего зону высокой температуры от металлической стенки корпуса.
Дно, то есть рабочий огнеупорный стол горна, готово. Сейчас приступим к устройству задней стенки.
С тыльной частью всё ясно, теперь самое трудное — сборка съемной крышки для лицевого торца. Ее снимают для замены перегоревшей изоляции и кирпичной подставки, что часто происходит при интенсивном использовании.
Мы успешно выполнили основную работу, осталось лишь несколько заключительных шагов.
Домашним мастерам напоминаем: кузнечное дело увлекательно, но небезопасно. Важно защищать глаза и насколько возможно закрывать все части тела, даже при высокой температуре в рабочей зоне.
Чтобы избежать ожогов, необходимо обзавестись обувью с металлическими носками. Рекомендуется также купить длинный брезентовый фартук и рукавицы. Запрещается работать с нагретым металлом в синтетической одежде — она мгновенно вспыхнет от случайной искры.
Выводы и полезное видео по теме
Советы независимым кузнецам по строительству печей для домашней кузницы.
Изготовление компактной печи для закалки металлических деталей.
Пошаговое руководство по созданию фиксированного устройства для нагрева металлических изделий сжиженным газом.
Рассмотрели мы сегодня небольшую часть конструкций и схем построения горнов. В действительности их гораздо больше. Но данная информация даст представление об устройстве, чтобы сделать правильный выбор.
Поделитесь опытом постройки кузнечного горна и обустройству кузницы. Оставляйте комментарии в форме, задавайте вопросы, публикуйте фотографии на эту тему. Ваши советы могут быть полезны другим читателям.