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.
Кузнечная печь (другими словами, кузнечный горн) необходима для работы по сварке или ковке металла в любой кузнице, так как эту работу принято производить при достаточно высоких температурах, не считая «холодной ковки».
Кузнечная печь (горн) необходима для ковки металла. Она переносит очень высокие температуры и должна быть в каждой кузнице.
При желании можно изготавливать кованые предметы самостоятельно и в домашних условиях. Для этого нужно будет сконструировать печь для ковки своими руками. Существует большое разнообразие таких горнов, отличия их лишь в использовании вида топлива.
Некоторые особенности
Имеется несколько видов топлива — это твердое топливо, древесный или каменный уголь, дрова и кокс. Опытные кузнецы отдают свое предпочтение такому топливу, как кокс, но он стоит намного дороже обычного угля. Хотя по расходу его необходимо намного меньше, чем угля, примерно в 5 раз.
Если говорить о ковке метала в художественном стиле, то именно это топливо лучше использовать. Кокс даст достаточно высокую температуру горна. И из-за всего этого ковка станет хорошо выполняться, и не будет много копоти и отходов в виде шлака.
Если вы остановили свой выбор на коксе, то лучше всего приобрести коксик. Это тот же кокс, только намного мельче. Если взять крупный, то его все равно необходимо будет раскалывать на мелкие части. На это уйдет немало времени, которое вы можете потратить с пользой.
Также существуют горны, которые работают от газа либо жидкого топлива, но такой вариант топлива принято использовать на производстве большего масштаба.
Кузнечная печь в работе довольно проста.
Рабочая поверхность — это место, на котором и производится основная работа по ковке. На ней горит уголь, который и будет нагревать заготовки из стали. На данный момент существует большое разнообразие сооружений и конструкций таких горнов. Они имеют свои различия из-за топлива, которое принято использовать на них.
Вернуться к оглавлению
Кузнечная печь своими руками
Поговорим о том, как сделать печь для ковки самостоятельно, а если нет времени или желания, можете заказать на специализированных производствах. Существует 2 типа печей: закрытый и открытый.
Закрытый тип печки оснащен камерой специального назначения, она предназначена для предварительного разогрева заготовки из металла. Этот тип является самым экономичным, так как его использование требует минимальных затрат электроэнергии.
Однако есть ограничения для размеров заготовки, будут подходить только те, которые совпадают с размерами камеры для разогрева. Одним из лучших горнов для ковки закрытого типа является тот, для которого используется в качестве горючего газ.
Открытый тип принято разогревать при помощи твердого топлива, его засыпают сверху на решетку, а внизу будет происходить подача воздуха. В данном типе горна заготовку необходимо укладывать на горючее. При помощи такого типа печки можно выполнять ковку на достаточно больших заготовках, ограничений в размерах нет.
Основная часть печки — это стол, на верхней его части расположен сам очаг и необходимые заготовки. Высоту печи желательно делать соответственно росту кузнеца, стол же будет колебаться в пределах нормы от 700 до 800 мм. Поверхность может быть любого желаемого вам размера, но принято ее делать размером 80х80 см либо 100х150 см.
Для ковки больших заготовок из металла достаточно увеличить размеры стола, можно изготовить специальную съемную столешницу. Ее изготавливают с помощью уголков и пластин из металла нужного размера. В центре стола размещается гнездо горновое, которое состоит из фурмы, а также из колосниковой решетки, это необходимо для выполнения подачи воздуха.
Схема кузнечного горна: 1 - вытяжная труба; 2 - вытяжной колпак; 3 - коробка горна; 4 - фурма; 5 - трубопровод от вентилятора для дутья.
Как правило, для крышки горна используется специальный кирпич, обладающий огнеупорным свойством, и глина. Все это сделает данную конструкцию достаточно тяжелой. И в такой ситуации есть выход, если вас не устраивает весовая категория данного оборудования.
Можно сделать печку из металла, она будет иметь в наличии специальную крышку из листа 4 мм, колосниковую решетку из чугуна. Решетку необходимо разместить по центру печки для ковки металла. Важным атрибутом для данной печки является вытяжка, которая устанавливается непосредственно над ней. Вытяжной короб можно сделать самостоятельно из металла с тонкими стенами.
Ковку металла принято начинать непосредственно с засыпания топлива на колосники. Многие мастера раскладывают свои заготовки прямо на углях, а затем подсыпают еще слой сверху. Внутри угля будет образован маленький свод, поднимется необходимая температура.
Кузница - мастерская для ручной обработки металлических заготовок, в основном путем нагрева и ковки. Кустарные кузнечные мастерские сохраняются увлеченными мастерами простой и художественной ковки, которые благодаря своему хобби сохраняют традиции дела.
Кузни оборудуются очагом (горном) и наковальней. В кузнице осуществляются огромное количество работ по обработке металла: плавка, заливка расплавленного металла в формы, ковка, сварочные работы, пайка меди и латуни, закалка, штамповка, волочение, изгиб, кручение, чеканка и другие. Готовые плавильные печи в этом магазине.
В одной из предыдущих статей описан талантливым умельцем. Здесь же мы рассмотрим, какой горн для кузницы своими руками сделал этот мастер. Создавая самодельную кузню дома, практически во дворе, он использовал, как метко выразились на одном из форумов “минималистско-примитивистский подход”. Однако, нужно заметить, подход этот оказался весьма эффективным.
Основой кузни стал переносной кузнечный горн из трубы толщиной 1 см, вес приблизительно 60 кг, дно 1,5 см. На поверхности дна сделаны пропилы болгаркой. Под дном находится пустотная часть, к основанию которой приварена труба для подачи воздуха наддува. Воздух подается от пылесоса. В горне установлена дверца для уменьшения теплопотерь.
Наковальня – это кусок рельса, приваренный к швеллерам. Сбоку наковальни сделан крепеж для тисков, которые можно при необходимости устанавливать для торсировки и других работ. Расстояние между горном и наковальней примерно 1 м, благодаря чему удобно работать.
Проверка угольного кузнечного горна показывает, насколько эффективно устройство. В видео показано, что используя небольшое количество древесных углей для пробы, можно разогнать печь до 1200 градусов.
Краткое предисловие:
Около трех лет назад решил сделать кузницу – надоело делать рукоятки, захотелось самому поковать. Прошерстил литературу, интернет, поспрошал у давних знакомых кузнецов. В общем, честно говоря – все непонятно. Фанаты делают даже (!) в ванной (!) кузницу. Пылесосы рекомендуют, кастрюли… Но мне надо – чтобы небольшое, но действительно «не на коленке».
Вот уже опыт есть, делаю весьма неплохие ножи: в основном использую подшипниковую сталь, как дешевую и доступную. Основные принципы построения кузницы:
Максимально дешево.
Максимально доступные материалы.
Максимально удобно.
Итак, сначала – что нужно для кузницы.
Материалы.
1) Кирпич обыкновенный, хоть белый, хоть красный – штук тридцать, я брал со свалок и из развалин
2) Решетка металлическая. Лучше всего - поддоны металлические, лучше чугунные. У меня получилось купить в сельском магазине (хозяйственном) – поддоны чугунные для печки. При желании можно просто положить арматуру, или сварить решетку. Функционально – на ней будут гореть угли, так что чем толще, тем лучше. Дырки – соответственно, чтобы не больше одного-полутора сантиметров (иначе угли будут проваливаться.
3) Наковальня. Конечно, сгодится и кусок рельса. Но наковальня лучше. Это не только одна из самых «затратных» частей, но и фиг найдешь. Но мне повезло, нашел опять-таки в сельском магазине. Но если затачиваться на ножи – то рельса вполне хватит.
4) Вентилятор. Самое главное – поддув. Я купил на строительном рынке тыщи за две с полтиной рублей – это вторая затратная часть, но вполне подъемная.
5) Рукав из алюминиевой фольги – надел на вентилятор, в него воткнул трубу от водопровода.
6) Труба водопроводная, полтора метра, диаметр - с консервную банку от горошка.
7) Банка от горошка консервная – с одной стороны дырка, с другой надрезана и отогнута, исполняет роль направляющей и отражающей струю воздуха конструкции – чтобы поддувать в нужное место.
8) Большой пень для установки наковальни.
Все. Общие бюджетные затраты (на 2010 год):
Наковальня – 900 руб
Вентилятор – 2.500 руб
Алюминиевый рукав гибкий – 80 руб
Поддоны 2 штуки – 160 руб
Кирпичи – халявные, все остальное – халявное.
Итого: вписываемся в 4000 руб легко.
Как устроена кузница.
Кузница устроена просто.
Нужно: дуть снизу воздухом, через решетку на угли. На углях лежит и раскаляется заготовка. Можно совать в угли. С боков закрыто кирпичом. Точка. Все.
Поэтому (см. Фото 1.) – сначала выкладываем из кирпичей прямоугольник. Я НЕ запаривался на тему «цемент, огнеупорная глина и т.д.» - просто ПОЛОЖИЛ кирпичи. Сдвинется – поправлю. Лопнет – заменю. Мне ворота ковать не надо, надо лезвия. Вполне.
Видно на верхней фотке два ряда кирпичей… далее – продолжаем выкладывать
На фотке видно, что сложен прямоугольник из кирпичей, разномастный. Он, правда, опирается на железную коробку – слева внизу – но это просто была коробка, я ее тоже использовал. По сути это две стенки из кирпичей в два ряда буквой «П». Ширина – чтобы положить поддоны. Хорошо видно, как я по дури прожег один из поддонов – добивался «белого свечения». Добился. Оно надо?
В изголовье поставил блоки побольше – просто нашел такие, можно просто так же из кирпичей. Вот вид спереди, откуда трубу с поддувом вставлять.
Два слоя кирпича, поддоны опираются на них краями, железная коробка внизу – не обращайте внимания – считаем, стоит на земле. Далее продолжаем стенки и торец – просто на несколько кирпичей вверх.
Труба - это кусок водопроводной трубы для поддува.
Видно, как вставляется труба для поддува.
Вид сверху: положено еще два ряда кирпичей. Фактически почти все готово. Но опыт показал, что – поскольку все это на открытом воздухе, - лучше стенки вывести повыше, чтобы не остывало от ветерка. Поэтому приподнял чуть выше (фотки нет, просто еще добавил два ряда кирпичей. Но это в этом году, два года – вот именно как на фото, так и ковал.
Теперь – поддув.
На следующем фото – вентилятор на деревянном поддоне (сколотил на скорую руку) с надетым рукавом алюминиевым. Вентилятор стоит денег - но тут уж хоть пылесос старый, хоть меха самодельные - важно, что подается воздух куда нужно и удобно. Труба не греется.
Вентилятор, куплен на строительном рынке.
Важно, что подача воздуха должна быть снизу вверх, я на конец трубы насадил обмятую банку консервную, которая поворачивает поток воздуха из горизонтального вверх - этого более чем достаточно. Банки - бесплатные
Рукав надет и замотан на вентиляторе проволокой. Никакой герметичности, все прихвачено, лишь бы держалось. Не парюсь. На следующем фото на вс. случай – выходные данные вентилятора. Хорошо виден обмятый конец алюминиевого рукава, туда я сую трубу при работе.
Выходные данные вентилятора.
Как я сказал, далее – берем банку из-под горошка консервную, жестяную. Надеваем на трубу. Отогнутая крышка – отражатель, направляем вверх – а трубу суем под поддоны. Трубу суем в алюминиевый рукав, обминаем и подвязываем проволочкой. Врубаем поддув. Нужен выключатель, ногой наступать – выключать и включать, чтобы зря не дуло, когда не надо – руки-то заняты.
Далее – пень, поставленный в диск от колеса, засыпано песком. В принципе – любое такое основание, шобы не шаталося. На пень – наковальня (кусок рельса или железяки помассивнее) – и вперед. Все. Это уже у кого что есть - мне удалось купить наковальню - вместе с вентилятором это две самые большие статьи расхода. Не было бы денег, взял бы кусок швеллера толстый или рельсу. Главное, все рабочее.
И вот общий вид кузницы в работе. Если надо укрыть от ветра - докладываю стеночку из кирпичей. Надо длинномер (например, ковал полутораметровый вертел из арматурины) - снимаю кирпичи с торца - и т.д. Все за минуту можно перестроить.
Кузница в работе.
Удачи, ребята! Кузница - это супер. Я ножей наковал себе - главное, что у тебя развязаны руки, и можно реально не облизываться на чужие записи - а делать собственные штуковины. Но это уже отдельная песня!
Забыл добавить про безопасность: посыпьте вокруг песочком, при ковке ВСЕГДА пусть рядом ведро с водой (но не пить во время и после ковки минут 20 - зубы потрескаются, я серьезно) - потому что кусочки металла отрубленного раскаленного могут отлетать далеко и жгутся больно. Обязательно - закрытая одежда - я в штормовке, в фартуке - очки тоже не помешают. Обувь - сапоги, штаны наружу, а то если кусочек металла залетит - поплясать придется!
В кустарных условиях способен дать температуру до 1200 градусов, чего вполне достаточно для ковки стали. Однако, насколько сложно его изготовить и что нужно знать о требованиях к очагу? Как сделать простейший кузнечный горн своими руками и какие типы печей можно собрать в своей мастерской? Об этом далее в материале нашей статьи.
Еще 100-120 лет назад основным видом топлива был каменный уголь, на нем работало все основное производственное оборудование, в том числе и кузнечные горны. Сегодня разнообразие топлива позволяет сделать различные виды печей, вплоть чуть не «карманного» формата, но вполне эффективные и работоспособные.
К примеру, в представленном видеоматериале самодельный горн для ковки, сделанный из консервной банки и небольшой газовой горелки.
В зависимости от типа используемого топлива и особенностей конструкции выделяют следующие типы кузнечных очагов.
- Газовые, жидко- и твердотопливные.
- С открытым и закрытым очагом.
- Переносные и стационарные.
Какой из этих видов выбрать и сделать, будет зависеть от планируемых работ и размеров обрабатываемых заготовок.
Как сделать газовый горн
Несмотря на проверенные временем твердотопливные типы очагов, газовые аналоги имеют намного больше преимуществ.
Главные положительные моменты - экономичный расход топлива, равномерный нагрев заготовки, на разогреваемом металле не скапливается сера, более высокое полезное действие.
Как сделать газовый кузнечный горн своими руками и что для этого нужно?
Обычно любое устройство самодельной кузнечной печи каждый мастер делает под себя и свои личные предпочтения. Но основная концепция конструкции одна. Устройство кузнечного горна на газовом топливе состоит из двух частей: печи и газовой горелки.
Неплохое устройство можно собрать, руководствуясь этим видео:
- Для такой конструкции потребуется металлическая емкость: бочонок, ведро или что-то подобное.
- Сбоку коронкой нужно сделать отверстие под систему подачи газа в очаг.
- Саму горелку можно собрать из элементов труб и муфт.
- Для ножек, на которых будет стоять такой горн, нужно просверлить отверстия в нижней части емкости и использовать крепления из длинных болтов и гаек.
- Футеровка очага изготавливается засыпкой алебастра с добавлением воды и песка. При этом нужно сформировать внутренние стенки. Как кожух можно использовать керамическую трубу (как на видео) или сформировать очаг, используя подходящую по размеру бутылку.
- Когда футеровка будет готова, нужно просверлить отверстие под подачу газа.
Преимущество такой конструкции в ее компактности, мобильности, а, главное - можно регулировать температуру нагрева заготовки (различные стали имеют разную ковочную температуру).
Также газовый тип горна можно собрать из кирпича. Для этого нужно приобрести огнеупорный вид этого стенового материала. Для его скрепления между собой лучше применять глину.
Для подачи газа в кирпичной конструкции высверливают отверстие под имеющуюся горелку.
Важно! При использовании газового горна в мастерской должна быть мощная принудительная вентиляция для удаления продуктов горения!
Как топливо можно использовать обычный бытовой газ, который продается в баллонах и стоит относительно дешево. И главное, его запас можно пополнять на любой станции заправки!
Такой самодельный кузнечный горн, работающий на пропане, позволяет нагревать многие марки стали до требуемой температуры.
Изготовление твердотопливного горна
Горение твердого топлива само по себе не может дать нужную температуру, поэтому для ее повышения такие конструкции должны иметь дополнительно систему подачи воздуха. Устройство самой печи так же будет зависеть от личных предпочтений и размеров обрабатываемых заготовок.
В старых мастерских ранее для этого использовали меха, качая которые создавали мощную струю воздуха, подающуюся в очаг.
Как собрать такой твердотопливный кузнечный горн?
Самая простая конструкция - открытая сверху печь, установленная на улице. Ее преимущество в том, что не нужно заморачиваться обустройством мощной вентиляции.
- Изначально заливается бетонное основание, желательно с армированием.
- На нем изначально собирают основание, используя обычный стеновой кирпич. Такой стол может быть любой удобной высоты. При этом нужно в одной из стенок оставить отверстие. Так называемое поддувало. В итоге должен получиться квадрат или прямоугольник.
- Следующий шаг сборка собственно нижней поверхности печи (под). Ее собирают из огнеупорного кирпича, который укладывают на основания, например, со стальных уголков.
- По центру будущего очага оставляют отверстие под колосник. Для изготовления этого элемента используют термостойкий материал. Отлично подойдет чугунная плита от старой печи. В ней нужно просверлить предварительно отверстия.
- Когда колосник установлен, складывают стенки с того же огнеупорного кирпича.
- В одной из стен делают отверстие под систему подачи воздуха. Его можно высверлить, используя дрель и алмазную коронку. Или же заранее оставить при кладке.
- Если собирают верх, то придется сложить и дымоход, иначе в закрытой печи, да еще и в помещении, не будет тяги.
Когда работы окончены, монтируют систему подачи воздуха. Здесь можно установить электрический вентилятор в трубе. Или же сконструировать , как показано на видео:
Такое простейшее устройство вполне подойдет для ковки своими руками. Несмотря на примитивную конструкцию, такими печами пользовались на протяжении сотен лет, хотя имеются и недостатки.
Главный недостаток - это сложности в контролировании процесса и неравномерности нагревания заготовок. Также довольно низкое полезное действие в сравнении с газом и более высокий расход топлива.
Жидкостные устройства
Можно обустроить кузнечный горн и на жидком топливе, используя в качестве последнего отработку, солярку или мазут.
Сложность заключается в подаче нужного количества топлива в камеру сгорания.
Собирая такую печь, монтируют бак для горючего и систему его подачи в очаг - форсунку. Главная проблема заключается в том, чтобы топливо распрыскивалось в мелкую пыль, тогда система будет эффективной.
Для более высокой температуры потребуется обустроить и подачу воздуха. Лучше всего использовать электрический вентилятор.
Однако кузнечная печь на жидком топливе довольно сложная в обслуживании и сборке. Намного проще собрать газовый аналог, да и топливо обойдется намного дешевле, а потребуется его меньше. Но некоторые мастера собирают такие печи и используют для своей кузни.
Решая, какой из типов горна собрать своими руками, нужно руководствоваться потребностями и планируемыми видами работ. Кованые ножи не требуют больших размеров очага и, если будут создаваться такие небольшие поковки, не стоит собирать большую стационарную конструкцию. Намного проще сделать небольшой переносной тип печи, желательно на газу.
Конечно, при запланированном производстве более массивных изделий лучше всего делать стационарный кирпичный горн с мощным поддувалом и вытяжкой.
Также немаловажным моментом будет выбор топлива. Газ более дешевый и простой вариант, уголь (древесный или каменный) несколько сложнее в использовании и его нужно большее количество в пересчете на массу заготовки. Что выбрать - зависит от Вашего предпочтения и доступа к запасам горючего.
Для того, чтобы принять участие в обсуждении данного материала, перейдите к комментариям этой статьи. Оставьте свои замечания, подкрепленные опытом сборки и использования различных конструкций кузнечных горнов.
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.
