Газовая горелка для кузницы своими руками. Кузнечный горн: устройство, топливо, конструкции, чертежи, как сделать самому

Большинству мастерских, работающих по металлу, требуется кузнечный горн. Без такого оборудования не обойтись при работе не только с холодной, но с и горячей ковкой. Необходимое оборудование можно приобрести, однако его стоимость весьма высока: минимальная цена составляет несколько десятков тысяч рублей. По этой причине многие владельцы мастерских решают сделать газовый горн своими руками.

В качестве топлива для горна может использоваться каменный или нефтепродукты или газ. Газовый кузнечный горн является оптимальным вариантом оборудования для мастерской из-за невысокой стоимости топлива и его доступности. Эффективность такого горна высокая, а подключать его можно не только к магистральному газопроводу, но и к баллонам с топливом.

Назначение кузнечного горна

Обработка металлических изделий требует их нагревания до изменения цвета и приобретения светло-оранжевого оттенка. Подобные изменения стали соответствуют температуре в 1000-1200 о С. Доведенный до такого состояния металл легко подвергается деформациям под воздействием ударных инструментов.

Заготовка теряет свою пластичность по мере остывания, соответственно, ковать и придавать ей нужную форму становится сложнее. Прикладывание большей силы приводит к деформации металла, повышает его хрупкость. Поддержание температуры ковки позволяет избежать разрушения материала.

Обычная печь не способна дать температуру более 1000 о С. Для таких целей используются печи с принудительной подачей воздушного потока.

Для разогрева металлических заготовок и поддержания нужной температуры используется кузнечный горн. Такое оборудование применяется не только для ковки, но и для расплавки и последующей заливки металла в форму, закалки инструментов, пайки с использованием меди и латуни.

Достоинства газового горна

Конструкция такого оборудования проще из-за отсутствия в ней в отличие от тех же угольных вариантов;
Более удобная регулировка подачи топлива и температуры;
Небольшой вес позволяет перемещать газовый горн;
Себестоимость самостоятельного изготовления небольшая и не скажется на бюджете мастера;
Газ - один из самых доступных и дешевых видов топлива.

Виды газовых горнов

Конструктивные особенности горнов не играют практически никакой роли и выбираются мастером в зависимости от его предпочтений и итоговых пожеланий к эффективности оборудования. Нередко пренебрегают даже основным правилом - созданием основания из огнеупорного очага. При этом существует несколько основных разновидностей горнов.

Открытая

Металлическая конструкция, устанавливаемая на огнеупорном фундаменте. В его роли может выступать бетонная площадка или огнеупорные кирпичи. Для такой конструкции создают специальный поддон, в котором располагают детали для последующего нагрева. С боковых сторон размещают вертикальные стойки, на которые крепится горелка для газового горна.

При такой конструкции дым во время работы вытягиваестя естественным путем, соответственно, не требуется создание вытяжки. Но при этом газовый горн размещают либо в хорошо проветриваемом помещении, либо на открытом воздухе.

Преимуществом такой конструкции горна является возможность разогрева разных деталей на поддоне, причем их размеры ограничены только боковыми стойками.

Горелка

Не является отдельной разновидностью горна, поскольку представляет собой его составную часть. Ее корпус чаще всего изготавливается из нержавеющей стали; один конец трубы закрывается съемной крышкой либо заваривается. С другой стороны устанавливается металлическая сетка с подходящим диаметром - он зависит от желаемого факела.

Сбоку от закрытого конца трубы приваривают трубу, по которой будет подаваться топливная смесь. Она крепится к трубе меньшего диаметра, по которой поступает от

Крыльчатку ставят для обогащения топливной смеси воздухом.

Закрытая

Главным отличием газового горна такого типа от остальных является вид тяги. В такой конструкции она принудительная и осуществляется посредством вентилятора. Данный вариант является оптимальным, поскольку позволяет проветривать все помещение.

Печь выполняется в кубической форме из Самодельный газовый горн для бытовых нужд обычно небольшой - его стороны редко превышают одного метра в длину. Поверх укладывается зонт - металлическая крышка, выполненная из листа металла толщиной 4 мм. Внутренний объем должен быть полностью герметичным, иначе эффективность работы горна будет низкой.

Как сделать газовый горн своими руками

Основным требованием к конструкции является легкость и практичность. Благодаря этим качествам оборудование можно будет легко перемещать с места на место.

Для достижения требуемого результата газовый горн складывают из огнеупорных блоков - в их роли выступает либо огнеупорный кирпич, либо так называемый шамотный.

Процесс того, как сделать газовый горн, складывается из нескольких этапов:

Подготавливаются огнеупорные блоки или кирпичи.
Создается корпус горна - количество используемых деталей может варьироваться в зависимости от сложности и размеров выбранной конструкции.
Обрабатывать корпус можно ножовкой или любым другим инструментом.
Щелей между отдельными блоками или кирпичами быть не должно - все элементы должна прилегать максимально плотно друг к другу.
Из половины кирпича или блока в передней части конструкции создается небольшой порог, позволяющий поддерживать в горне высокую температуру.
В задней части прорезается небольшое отверстие прямоугольной формы, которое будет служить для вентиляции. Кроме того, такой вырез позволит работать с длинными металлическими заготовками.
В боковой стене вырезается отверстие по диаметру газовой горелки.

Газовый горн после выполнения описанных манипуляций можно считать завершенным. Для его работы потребуется только газовая горелка и испытание всего устройства на практике.

Газовая горелка для горна

Основной частью горна является - именно она создает температуру, необходимую для обработки металлов. Мастера чаще всего выполняют горелки из нержавеющей стали, используя для этого трубу, заваренную с одного конца и закрытую металлической сеткой с другого.

Диаметр отверстия подбирается индивидуально, в зависимости от того, какой силы должно быть пламя. К горелке подводится дополнительная труба, по которой подается топливная смесь. Использовать готовый горн можно только после того, как будет отрегулирована работа горелки.

Кузнечный горн из ведра

Создать кузнечный горн в домашних условиях можно из подручных материалов - к примеру, обычного ведра.

Создается такая печь достаточно просто: в стенках проделываются отверстия, внутренняя поверхность металла оьбшивается керамической ватой, способной выдержать температуру более 1200 градусов. Поскольку ведро обладает конусообразной формой, его необходимо правильно разместить, для чего устанавливаются ножки.

В средней части горна создается отверстие для горелки, в нижней прорезают вентиляционное отверстие. обладающий повышенной огнеупорностью, подкладывается на дно. Готовое оборудование нередко покрывают слоем термостойкой краски.

Вырезание в задней стенке горна небольшого отверстия улучшит вентиляцию. Помимо этого, такой вырез позволяет разогревать металлические заготовки большой длины.
Кузнечный горн размещают на специальной металлической подставке или столике, который делает работу с ним более удобной. Высота подбирается мастером индивидуально.
Если кузнечная мастерская работает с заготовками разных размеров и форм, то целесообразно устанавливать сразу несколько горнов разных габаритов. Размещают их поблизости друг от друга, а при помощи гибких шлангов подводят газ и воздух. Такое конструктивное решение позволяет быстро переподключать горелки.
На каждом газопроводе должна располагаться запорная арматура. С этой целью чаще всего используют обычные вентили - они обеспечивают более плавную регулировку, в отличие от шаровых аналогов.

Главное в создании кузнечного горна своими руками - представлять принцип работы, правильно подобрать необходимые материалы и соблюдать технику безопасности. Такое оборудование создается мастерами исходя из личных предпочтений, пожеланий и требований, что предоставляет широкий простор для деятельности.

«Горн» слово германского происхождения horn, изначально – «рог», потом horn получило множество других значений, лишь бы предмет как-то на рог походил или от него происходил; одна из высочайших вершин Альп называется Matterhorn. Древний плавильный горн, в котором получали кричное железо, с виду похож на сигнальную трубу из рога, поставленную раструбом вниз, так он и стал горном, а от него и кузнечный горн, хотя на рог он уже никак не похож.

В кузнице горн применяется для разогрева металла перед ковкой, цементирования и других операций термообработки. Горн – вещь очень нужная всем, кто работает с металлом: он позволяет получить в кустарных условиях температуру до 1100 и даже 1200 градусов , может быть как большим стационарным, так и маленьким настольным, а сделать горн своими руками не представляет большого труда и сложностей.

Чтобы пользоваться кузнечным горном традиционной конструкции, нужно быть достаточно сведущим и умелым мастером, особенно по части выбора топлива, о чем ниже будет сказано подробнее. Немалого опыта требует и основа очага горна – фурма – и устройство наддува. Использование для нагрева природного газа хотя и не позволяет выковать в домашней кузне дамасский клинок или индийский булат вуц, как классический угольный горн, но существенно упрощает конструкцию: газовый горн можно собрать за полчаса-час из 6 шамотных кирпичей и нескольких обрезков стали , а температура и качество нагрева будут достаточны для столь популярной сейчас мелкой художественной ковки или плавки цветных металлов и сплавов под литье.

Устройство горна

Классический производственный горн устроен следующим образом, см. рис справа:

стол горна из огнеупорного материала;
топливник (очаг) с колосниковой решеткой;
воздушная камера;
воздушный дренаж;
подающий воздуховод;
воздушный вентиль;
камера (шатер) горна;
окно для подачи длинномерных заготовок;
зонт горна;
дымоход (газоотвод);
съемное горнило;
закалочная ванна (бадья, лохань);
газовоздушная камера.

Принцип действия горна

Чтобы самому сделать горн и успешно им пользоваться, разберемся, как работает горн, что в нем к чему и что в нем можно удешевить и упростить в условиях домашнего использования без ухудшения качества обработки металла. В основе работы горна лежит химическая реакция горения углерода 2C + O2 = 2CO2 + 188,1 ккал . По ее энерговыходу (94,05 ккал/моль, т.е. 12 г С, полностью сгорев, дадут 94,05 ккал тепла) видно, что углерод – весьма сильный восстановитель, т.е. жадно соединяется с кислородом.

Это свойство углерода с незапамятных времен используется в металлургии для выплавки железа и других металлов: их руды часто представляют собой соответствующие окислы или их производные соединения. Углерод бесцеремонно обирает себе кислород, и обездоленному металлу не остается ничего иного, кроме как выделиться в свободном виде.

В кузнечном горне восстановительная способность углерода также используется отчасти, как препятствующая окислению заготовки. Попросту, чтобы металл не сгорел. Но не менее здесь важна высокая теплотворная способность углерода: поддувая в массу топлива достаточно воздуха, чтобы углероду его хватило, можно сжечь его довольно быстро, а большое количество выделившегося тепла и температуру разовьет высокую.

Дутье в горн регулируют таким образом, чтобы кислорода топливу чуть-чуть не хватало, это полностью предотвратит окисление металла. Однако, если заготовку в горне передержать, то пойдет науглероживание: металл, особенно сталь, станет, как говорят, пересушенным – чрезмерно, непропорционально возрастанию твердости, хрупким. Пример совершенно пересушенного железа – чугун. В металлургии, чтобы получить из него конструкционную сталь, расплавленный чугун подвергают переделу: в конверторе или иным способом вводят в него кислород, отнимающий лишний углерод.

На другом топливе

Так работает стародавний угольный горн. Первоначально его топили древесным углем, потом – коксом. То и другое – почти чистый углерод. В принципе горн можно топить и дровами, дав им предварительно прогореть до углей , т.е. до древесного угля; как – посмотрим далее.

Устройство горна много упрощается, если на топливо взять очищенный моногаз, пропан или бутан. Они состоят из углерода и водорода, который тоже отличный восстановитель и, соединяясь с кислородом, дает еще больше тепла. Причем газ можно смешивать с кислородом воздуха заранее, еще в горелке. Как устроены газовые горелки для горна, мы тоже далее разберемся, а пока констатируем факт: газовый горн из кирпича можно собрать на скорую руку, лишь бы горелка была, см. рис. (Как сделать самому газовый горн, также можно посмотреть на видео в конце раздела).

Однако это касается только чистых моногазов промышленного назначения. Бытовой природный газ, во-первых, состоит из смеси насыщенных и ненасыщенных углеводородов, имеющих для полного сгорания разную потребность в кислороде и разное тепловыделение. Т.е., настроить тут оптимальную подачу воздуха для нагрева металла под качественную закалку или цементирование принципиально невозможно.

Во-вторых, в составе природного газа в ничтожных количествах есть сера, кремний, фосфор. Хотя бы в виде искусственно вводимой в бытовой газ для немедленного обнаружения утечки «отдушки» – меркаптана. Если фосфор и кремний при точной дозировке еще могут быть полезны (первый – для поверхностного фосфатирования; второй – для улучшения магнитных свойств), то сера – злейший враг стали, начисто убивающий ее эксплуатационную ценность, причем необратимо, для восстановления нужна полная переплавка.

Поэтому бытовой газ как топливо для горна можно использовать, во-первых, только после очистки от серосодержащих соединений . Простейший, но отнюдь не бесплатный ее способ – пропустить газ из баллона, прежде чем подавать в горелку, через емкость с нафталином. Он до серы охоч не менее, чем углерод до кислорода. Во-вторых, нагревать в газовом горне только не ответственные и не нагружаемые в дальнейшем детали ; скажем, декоративные элементы художественных металлоизделий.

Примечание: в древесине серы тоже хватает с избытком для отравления стали. Но ее и другие, т. наз. легирующие яды, можно выжечь заранее, см. далее.

Видео: газовый горн своими руками

Назначение частей горна

Теперь вернемся к списку в начале и посмотрим, что в горне для чего. А тогда уже возьмемся за изготовление горна по образцам, рассмотренным далее или самостоятельно, исходя из имеющихся в наличии материалов и возможностей.

В промышленности на футеровку стола идет преимущественно кварцевый огнеупорный кирпич, он при интенсивной рабочей нагрузке служит десятилетия. Самодельный горн обычно футеруют печным шамотным кирпичом , более дешевым и доступным. При нерегулярном пользовании его тоже хватит на годы.

Топливник с колосниковой решеткой, воздушной камерой с дренажом и подающим патрубком с вентилем образуют сердце горна – фурму. В промышленных образцах применяют сменные фурмы под разные способы нагрева и нагреваемые заготовки. Любителю или мастеру-индивидуалу чаще всего достаточно одной наглухо вмонтированной в стол с цельной перфорированной круглыми отверстиями колосниковой решеткой.

Воздушный дренаж необходим, чтобы точно и оперативно, не отрывая взгляда от заготовки, регулировать дутье . Недогретую деталь проковать не удастся и закалку она не примет; перегретая и пересушенная пойдет рваться под молотом, а в закалочной ванне ее поведет как минимум, а то и треснет. И уж во всяком случае окажется недопустимо хрупкой. Как по виду раскаленной заготовки определить ее готовность для ковки или закалки – разговор особый. Но опытные кузнецы знают, что перепустить лишний воздух в атмосферу нужно успеть за секунды.

Назначение камеры, или шатра, горна совместно с его зонтом и дымоходом – удалить дымовые газы из рабочей зоны . Их при подготовке угольной массы (см. ниже) выделяется предостаточно, и ни один для здоровья не полезен. Тяга в дымоходе нужна хорошая, т.к. переднее (рабочее) окно шатра и проемы для длинномера (трубы, металлопрофили) открыты постоянно.

Что касается закалочной ванны и газовоздушной камеры, то они могут быть, а могут и не быть, это уж по вашему усмотрению. Закалочная ванна обязательно нужна, если вы собираетесь ковать т. наз. дамаск, изделия из булатной стали. Им нужна термоударная закалка, т.е. из горна – мгновенно в ванну.

Примечание: о нравах прошлого. Когда-то лучшими считались булатные клинки, закаленные в живом теле пленного сильного врага или, в крайнем случае, мускулистого раба.

Газовоздушная камера в промышленности используется:

Для дополнительной сушки и подогрева воздуха.
Для очистки дутьевого воздуха от примесей и конденсата.
Для введения в воздух газообразных легирующих присадок.

В домашних условиях супер-супер спецспавы не получают; проблема конденсата на производстве возникает при дутье от общей сети сжатого воздуха. В маломощном горне воздух достаточно нагревается, проходя через отверстия колосника фурмы, а очистить бытовой газ от серы можно, пропуская его сквозь слой нафталина, как сказано выше. В общем, делайте газовоздушник, не делайте, дело ваше.

Наконец, горнило. Это жаростойкий колпак, расширяющий зону предельно высокой температуры . Его ставят, если в горне плавят в тигле цветные или драгоценные металлы и сплавы (температура плавления золота 1060 градусов, серебра 960, меди 1080, латуни и бронзы 900), цементируют детали в муфеле и т.п. Искать дорогое готовое горнило нет смысла, в домашней кузне его вполне заменит десяток шамотных кирпичей, выкладываемых на сухую по детали. В такой комплектации самодельный горн заменит и дорогостоящую .

Как топят горн?

Чтобы взяться наконец-то за свой собственный горн, осталось выяснить, а как же его топить? Тогда и в конструкциях разобраться будет проще.

Лучшее топливо для горна – мелкий кокс . Кузнецы его называют коксиком, название переняли и торговцы. Если в продаже кокс, а есть и коксик в мелкой упаковке. Стоит коксик, смотря до региону, раза в 3 дороже каменного угля, но уходит его на 1 ковку при умелом обращении раз в 4-5 меньше.

Кокс – практически чистый аморфный углерод, карбон. Действительно чистый: коксовый газ – ценное химическое сырье, так что металлурги не халтурят. Воспламеняется при 450-600 градусах, поэтому растопка нужна двойная: дровами разжигают уголь, а уж на него накладывают слой в 150-170 м кокса и включают дутье на максимум. Когда уголь прогорит (это видно по пламени), массу кокса разгребают, оставив на колоснике слой в 1/3-1/4 от высоты всей кучи, вводят в очаг заготовку и загребают горящим топливом. Дутье сбавляют до нормы для данной операции и ждут, пока деталь дозреет.

Для работы с дамаском нужен древесный уголь , он загорается при меньшей температуре и сгорает быстрее, т.к. сохраняет микропористую структуру древесины. А также, как активированный уголь в противогазе, дополнительно поглощает легирующие яды. Дело в том, что булат проковывают из пучка проволок или прутков разной твердости. Собственно изделие получается их взаимной диффузией при ковке. Процесс очень тонкий, и регулировка дутья нужна ювелирная, а легкий пористый древесный уголь на манипуляции воздушным дренажом отзывается мгновенно.

Если топить каменным углем, ему нужно дать прогореть до карбона , т.е. летучие составляющие, тот самый коксовый газ, должны выгореть. Это опять-таки видно по цвету пламени. Но столь полного извлечения летучих, как в коксовой батарее, прямо в горне не добиться, так что на угле можно ковать декоративные или среднего качества обиходные изделия. Как правило, одной загрузки угля не хватает и его приходится дожигать. Догрузку на дожигание подкладывают к очагу сбоку на стол и по мере прогорания подгребают образующийся карбон на заготовку.

Дровами топят в общем так же, как углем, но только лиственными . Просто кучей дрова скорее прогорят до золы, чем полностью выпустят летучие и образуют уголь. Кроме того, допускать попадания непрогоревших щепок на деталь никак нельзя, уж больно много в древесине вредных для стали примесей. Поэтому дрова на карбон в горне выжигают в обечайке, см. рис. Догрузку выжигают подложив вплотную к ней и по мере прогорания угли переносят в обечайку шипцами.

Беремся за горн

Начинающему кузнецу для приобретения опыта и чутья лучше всего быстренько сделать мини-горн из 6 шамотных кирпичей, см. рис. Лезвие топора, чтобы побриться можно было, или охотничий нож в нем не раскалишь под закалку, но можно греть мелочь для художественной ковки, концы длинномера под ковку или гнутье или плавить в тигельке драгцвет.

Полки колосниковой решетки из обрезков стальных труб, а самые колосники – из стальной полосы 4-6 мм толщиной. Колосники нужно закрутить на угол винтом, чтобы захватывали дутьевой поток, как показано на рис. Топливо – кокс или уголь. Розжиг и дутье – паяльной лампой, газовой или бензовоздушной горелкой. Если используется паяльная лампа, между ней и горном нужно поставить асбестовую перегородку с окном под сопло: горн интенсивно излучает тепло и резервуар лампы может взорваться. Пользуются этим горном только на открытом воздухе, т.к. зонта с дымоходом нет.

Примечание: еще интересный вариант – небольшой горн на скорую руку минимальной стоимости, см. видео:

Переносной

Следующая конструкция – переносной горн из… гусятницы. Конструкция ясна из рис. Футеровка – шамотный мергель в смеси с шамотным песком (молотым боем шамотных кирпичей, есть в продаже). Обжиг футеровки после сушки – по ходу работы.

Наддув не обязательно вентилятором от ручной сирены, как на рис. Можно использовать любой подходящий, см. далее, присоединив его металлогофром. Это, кстати говоря, сделает работу с длинномером удобнее. В таком случае на глухом конце воздуховода необходим воздушный дренаж вроде того, как для передвижного горна, о котором еще будет сказано.

Возможности горна из гусятницы пошире, чем у 6-кирпичного, т.к. рабочее пространство больше и открыто сверху. Но появляются и существенные недостатки:

Неразборная конструкция: при прочистке фурмы (см. далее о стационарном горне) нагар падает вниз и засоряет перфорацию воздуховода, даже если ее отверстия ориентированы вбок или вниз. Для чистки приходится ломать футеровку.
Работает только на коксе или древесном угле, т.к. стола с пространством для выжигания нет.
Дорогая эксплуатация: расход карбона сравним с таковым угля в настоящих горнах.
Невысокая рабочая температура, до 900 градусов, т.к. не обожженная толком футеровка при большей трескается.

О кавалерии и швейных машинах

Когда-то каждый эскадрон кавалерии всех армий мира имел на хозяйстве переносной горн с ножным приводом от кривошипно-шатунного механизма для ковки подков и подковных гвоздей. Его так и называли кавалерийским, см. рис. Если говорить об энергонезависимых горнах, то это куда удобнее, чем вентилятор от сирены: обе руки свободны. Да еще смекалистые конники приучали лошадей давить на педаль копытом.

Ныне кавалерийский горн можно увидеть разве что в музее РККА. Но – проявим и мы смекалку – старые швейные машинки с ножным приводом еще эксплуатируются и продаются. А это – тот же кривошип с ведущим шкивом подходящего диаметра и прочная станина для стола. Плюс колесики, на которых горн катать можно.

Какой нужен вентилятор?

Ниже мы перейдем к конструкциям уже вполне функциональным, для которых требуется полноценное дутье. И электричество для вентилятора найдется везде. Но какой нужен вентилятор для горна? Когда-то горны поддували мехами; кому любопытно, как кузнечные мехи устроены, см. рис. справа.

Примечание: именно по остаткам кузнечных мехов глубокой древности археологи установили, что металлургия у первобытных народов имела мистически-сексуальный смысл – от Скандинавии до Южной Африки глиняный штуцер горна выполнялся в виде мужских гениталий, а гнездо под него в горне – женских.

Что касается производительности, то для стационарного горна на коксе вполне хватит 200-250 л/мин. Т.е., мощность мотора вентилятора достаточна от 80-100 Вт.

Существенно важнее то, что нам нужно протолкнуть воздух сквозь довольно плотную массу спекшегося топлива. Поэтому при выборе вентилятора прежде всего нужно обратить внимание на создаваемое им давление при нулевой производительности , т. наз. предельное давление. Смысл этого параметра прост: предельное давление вентилятор создаст, нагоняя воздух в замкнутую полость.

Для горна нужно предельное давление от 220-230 мм. рт. ст., что соответствует примерно 0,3 ати. Осевые вентиляторы (крыльчатки) такое создают только промышленные, типа ВН-2 или его аналогов. Бытовые вытяжные и промышленные охлаждающие по предельному давлению вообще не нормируются и, как правило, нужного не создают.

Кроме того, нагоняют они воздух до предельного давления медленно, за минуты, а при тонких ковочно-кузнечных работах дутье нужно менять за секунды. Ставить ресивер бесполезно: при открывании вентиля воздух в нем расширится по адиабате, что при 0,3 ати даст только пшик.

Итого вывод: для наддува горна нужен центробежный вентилятор-улитка . Спецификацию можно и не смотреть, нужное предельное давление даст любой центробежный вентилятор по самому принципу своего действия. Лучше всего брать улитки от систем радиационной защиты военной техники, у них и производительность высокая. Правда, питание – 12, 24 или 27 В постоянного тока, так что понадобятся трансформатор и выпрямитель соответствующей мощности.

Отлично подойдет любой старый бытовой пылесос, но тут нужно учесть, что его мощность почти всегда будет избыточна. Уменьшать ее ЛАТРом или тиристорным регулятором не следует: мотор будет работать в тяжелом режиме чрезмерного скольжения ротора и ресурс и так подызношенного старика окажется невелик. Лучше всего в фурме сделать широкий воздушный дренаж, как в далее описанном стационарном горне.

Передвижной

Здесь на рис. – чертежи заслуженно популярной конструкции: уже полнофункционального передвижного горна, предназначенного для использования на открытом воздухе. Именно такого рода устройство имелось в виду при размышлении о кавалерии и швейных машинах.

Обратите внимание на узел, обозначенный цифрой 1. Это дренаж тонкой регулировки дутья. Дренажная трубка выдвигается-задвигается, а внизу в ней насверлен продольный ряд мелких, 1-2 мм диаметром, отверстий. Перепуская воздух в дренаж, можно очень точно регулировать наддув.

Стационарный

Стационарные горны делают опытные мастера под свои антропометрические данные. Кусок раскаленного до оранжевого железа весом в несколько кило в клещах – предмет чрезвычайно травмоопасный, поэтому эргономика стационарного горна должна быть идеальной.

Примечание: в романе А. Н. Толстого «Петр Первый» красочно описан случай, как молодой еще царь-мастеровой получил порядочную выволочку от подневольного кузнеца за неловкость при наварке лапы якоря. Только огромная физическая сила Петра предотвратила тогда производственное ЧП.

Берем размеры

Приблизительные размеры стационарного горна показаны на рис.

Именно приблизительные, но высоту стола и его размеры нужно определить точно:

Становимся ровно, ноги на ширине плеч. Правую свободно опущенную руку сгибаем в локте.
Помощник измеряет расстояние от локтевого сгиба до пола. Добавляем к нему 5-7 см, это и будет высота стола.
Теперь берем в ту же руку самые большие клещи, помощник измеряет расстояние от живота до концов их губок.
Добавляем к нему 10-12 см, мы получили половину длины диагонали стола.
Длину стороны квадратного стола берем равной 1,4 от длины полудиагонали (0,707 от полной диагонали).

Примечание: делать стол круглым не нужно, т.к. детали клещами брать придется разные. А прямоугольным – можно, если работать будете вдвоем с подручным.

Конструкция

Последовательность изготовления стационарного горна видна из рис. Воздушник фурмы с наддувом от пылесоса или улитки автопечки лучше опустить пониже, а заслонку воздушного дренажа при этом (пп. 4 и 5) сделать выдвижной вперед. Получится воздушный ресивер достаточно большой емкости, и заслонку можно будет выдвигать-вдвигать носком обуви.

Обратите также внимание на цельный колосник, поз. 2. Он в данном случае специальный для горнов. Секрет – в перекрещивающихся ложбинках, разделяющих плиту на квадратики. В них скапливается нагар. Если насверлить отверстия в гладкой плите, то их после каждой ковки придется прочищать стальным прутом.

Но почему нельзя сделать колосниковую решетку наборной из планок, как в печке? Потому, что масса топлива спекается не однородно. В щелях между планками поток воздуха будет прыгать туда, где ему свободнее выйти. В том месте температура окажется выше, и вся заготовка может оказаться пересушенной пятнами. На-глаз мастер-любитель этого не заметит, но под нагрузкой местная хрупкость скажется. А пропускание воздуха сквозь двумерную регулярную структуру (печной колосник одномерный) уменьшает неравномерность воздухораспределения на порядок. Если колосник трехмерный, как показано на рис. с устройством горна в начале, то неравномерность распределения воздуха практически не сказывается.

А как быть, если негде взять спецколосник? Тогда приемлемый выход – полностью самодельная фурма с концентрическим расположением отверстий диаметром 8-10 мм, см. рис. справа, такая система не так быстро засоряется и дутье по площади обеспечивает более-менее равномерное. По принципу действия похоже на рассеиватель душа.

Наддувать воздушный душ пылесосом нельзя, топливо выдует. Нужно взять улитку от автопечки или подобную ей. Регулировать дутье дренажом в таком случае тоже нежелательно, оптимальный для равномерности дутья наддув слабоват. Нужно встроить в воздуховод дроссельную заслонку, а нижнюю крышку фурмы сделать съемной только для чистки.

Газовые горелки

И под конец дадим чертежи нескольких горелок для газовых горнов. Для художественной ковки они вполне подойдут, а, что ни говори, из кузнечных работ она самая востребованная. Все эти горелки – инжекционные прямоточные. Куда более эффективные и универсальные вихревые слишком сложны для самостоятельного изготовления.

Первая, на рис., самая сложная. Чтобы ее сделать, нужно быть токарем-фрезеровщиком не ниже 5 реального разряда. Зато работает на любом газе (кроме ацетилена, см. ниже!), бензовоздушной смеси и дает очень мощный наддув: может продуть и большой стационарный горн, описанный выше.

Следующая (см. рис.) попроще и содержит меньше деталей, хотя и здесь нужно точно точить пологие конусы. Дует тоже отлично, но работает только на пропане. Под бутан сопло требуется совсем узкое, да бутан и применяется мало.

Обтачивать вчистую внешнюю поверхность инжектора Д1 и сверлить сопло нужно в один установ. Сопло сверлится твердосплавным сверлом и проходится вчистую разверткой. Это и есть главный недостаток конструкции: требуется мелкий точный инструмент, не везде и не всегда доступный.

Ниже на рис. две горелки попроще. Слева – точеная универсальная под бытовой газ или пропан. Продуть может максимум небольшой передвижной горн, но выточить детали под силу токарю-середняку. Нужно только владеть технологией посадки деталей в горячий натяг. Которая, впрочем, не сложна.

Справа – горелка-самоделка. Большинство деталей, включая ниппель – от велосипеда. Из токарки требуется только обточить в размер самую малую звездочку от велосипедной КПП. Эта горелка всеядна: пропан, бутан, бытовой газовый коктейль, бензовоздух. Но греть ею можно только малые кирпичные замкнутые горны, показанные в начале.

Примечание: ни в коем случае не запитывайте эти горелки ацетиленом! Металл в горне сожжете и до взрыва недолго!

В заключение

Что ж, как сделать горн, мы теперь знаем. А что в нем делать с металлом – отдельная большая тема. Кузнечное дело с горна только начинается.

закрыть ×

Небольшие кузницы чаще всего оснащены газовым горном. Одинаково успешно для их работы используется магистральный и баллонный газ. Его высокая теплопроводность обеспечивает эффективный нагрев металла для ковки. Чтобы изготовить газовый горн своими руками, необходимо ознакомиться с видами и особенностями печей и горелок.

Газовый горн имеет ряд преимуществ:

Простота в обустройстве.
Регулировка температуры нагревания.
Приемлемое по стоимости и доступное топливо.
Невысокая себестоимость изготовления.
Мобильность благодаря невысокому весу.

Конструкции горна

Кузнечный горн не изготавливается по единому стандарту, для этого необходимо лишь понимание принципа работы печей и нагрева заготовки. Для удобства работы конструкция: её размеры, размещение элементов, устраивается по усмотрению пользователя, с учётом материальных возможностей и фантазии. Но при обустройстве требуется соблюдать правила безопасности в работе с газовым оборудованием.

Существуют два типа печей:

открытые;
закрытые.

Открытая печь

Это металлическая форма, установленная на безопасное основание: малую бетонированную поверхность или лежащие рядом огнеупорные кирпичи. Уместно будет наличие подставки с расположенным в нижней части поддоном для расположения заготовок для ковки.

Чтобы установить сверху газовую горелку с направленным вниз соплом, потребуются элементы крепления в виде вертикальных стоек, расположенных по бокам. Такая конструкция способствует естественному удалению дыма, что избавляет от необходимости монтажа вытяжки.

Открытая печь подходит для установки на открытом воздухе или в помещениях с хорошей вентиляцией, с целью предупредить возможность задымления.

Достоинство конструкции: возможность нагрева на поддоне заготовок различного размера без ограничения габаритами камеры, как у закрытых печей.

Начинающие кузнецы могут изготовить открытый горн из шести кирпичей. Обрезки стальных труб послужат полками колосниковой решётки. Для изготовления колосников подойдут полосы стали от 4 до 6 мм толщиной. Топливом здесь служит уголь или кокс. Для дутья и розжига используется пламя из паяльной лампы. Необходима асбестовая перегородка с окошком для сопла между лампой и горном, ведь она нагревается, что может привести к взрыву. Такая конструкция подходит только для работы вне помещения, ведь не предусматривает установку дымохода.

Закрытая печь

Главное её отличие - тяга происходит принудительно при работе вентиляторов. Для помещений такой вариант лучше, благодаря качественному проветриванию.

Для выкладки кубического корпуса печи используется огнеупорный кирпич, который способен выдерживать воздействие высоких температур. Для ковки в быту достаточный размер стороны - от 80 см до 1 м. В верхней части стоит металлический зонт или крышка из листа толщиной около 4 мм.

Качественная работа горна обеспечивается при условии полной герметичности внутреннего пространства.

Для поддержания процесса горения необходимо:

Поступление газа. Для этого горелка вводится через боковое отверстие стенки.
Удаление дыма. Система имеет канал шириной от 30 см и высотой более 4,5 м.

Исполнительный механизм изготавливается из двигателя от пылесоса или печки автомобиля.

Для загрузки заготовок в передней стенке горна оставляют окно для вмонтирования металлической рамы, к которой будет крепиться дверца.

Оба описанных выше варианта конструкции печей являются лишь отдельными примерами конструктивного исполнения.

Особенности и функции горелок

Важный момент в обустройстве газового горна - изготовление и установка горелки для сжигания топлива.

От конструктивных особенностей горелки зависит величина угара металла в процессе нагрева для ковки, интенсивность образования окалины на поверхности и количество потребляемого газа. В закрытых горнах используют горелки короткого пламени для обеспечения быстрого и интенсивного перемешивания горючей смеси, что увеличивает КПД и делает отвод продуктов горения из внутренней камеры равномерным и результативным.

Газовая горелка служит для обеспечения:

Максимального угла вхождения смеси газа и воздуха в рабочую камеру горна.
Высокой скорости выхода струи при небольшой высоте и большей ширине.
Безопасности сжигания газа.
Устойчивости процесса горения.
Безопасности при «обратном даре». Из-за резкого изменения направления тяги огонь может погаснуть, это чревато взрывом в камере горючей смеси.

Виды газовых горелок

Существует несколько конструктивных разновидностей пропановой горелки:

Вихревая

Потоки воздуха перемешиваются направляющими спиральными пластинами. Полностью перемешивание проходит в области устья, что обеспечивает отличное регулирование при минимальных потерях давления. Но изготовление подобной горелки трудоёмкое из-за сложности конструкции.

Инжекционная газовая горелка

Её особенности: самостоятельное затягивание газа, простота конструкции и низкая экономичность (соотношение компонентов регулируется в небольшом диапазоне значений). Изготовленная своими руками, она повлечёт работу при недостатке воздуха.

Тангенциальный тип

Течение газа происходит вдоль оси, потока воздуха - по касательной относительно корпуса смесителя. Отличается интенсивностью смешивания и высокой потерей давления, обусловленной завихрениями. Воздух в горн подаётся неравномерно, его больше в области контакта нагреваемой заготовки с подом печи. Это приводит к повышению угара и образования окалины. Хороши такие горелки своей простотой и надёжностью.

Сочетание тангенциального и прямого подвода обеспечивает наилучшую регулируемость горючей смеси: длина факела изменяется в зависимости от количества воздуха, который подаётся между внутренним и внешним каналами. Это даёт возможность контролировать время нагрева деталей для ковки. Отличается большими размерами, что не подходит для использования в малых горнах, и технической сложностью изготовления.

Несколько секретов для улучшения работы горна:

Задняя стенка с вырезом улучшит вентиляцию и даст возможность работать с длинными заготовками.
Металлическая подставка под горн сделает работу более удобной.
Для работы с разными по размеру заготовками удобнее использовать несколько разных по размеру стоящих рядом горнов. Воздух подводится при помощи гибких шлангов для быстроты переключения между горелками.
Каждая «магистраль» должна иметь запорную арматуру. Для плавной регулировки следует отказаться от шаровых вентилей.

После завершения процесса монтажа необходимо произвести тестовый запуск газа в горн. Малейший запах - это сигнал неправильной установки. Для дальнейшей безопасной эксплуатации конструкции требуется выяснить и устранить причину утечки. Проверку следует проводить при достаточном проветривании помещения.

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.

Я увлекаюсь кузнечным делом и уже долгое время хотел привнести его частичку в свой пригородный гараж. После просмотра нескольких тематических видео я понял, что нужно делать, но не нашел никаких пошаговых инструкций на эту тему, поэтому решил записать для вас как сделать кузнечный горн своими руками.

Время сборки мини горна своими руками от начала до конца — около часа с половиной.

Шаг 1: Сбор необходимых вещей

Вам понадобится:

Жестяная банка
Деревянный брусок
Соединитель для труб — 1.5 * 5 см
Два Г-образных кронштейна
Два винта по дереву, чтобы закрепить кронштейны на деревянном бруске
Пара небольших металлических винтов с шайбами и гайками, чтобы закрепить банку на кронштейнах
Песок
Гипса
Большой мешок для смешивания гипсы и песка
Обычная пропановая горелка с насадкой для спиралевидного потока газа
Защитные очки
Огнетушитель — на всякий случай

Шаг 2: Подготавливаем банку

Просверлите два отверстия на расстоянии примерно 1,5 см от каждого края банки.

На противоположной от отверстий стороне, примерно на расстоянии 2-3 см от задней части банки, просверлите отверстие в 1,5 см для соединителя для труб, под небольшим нисходящим углом.

Шаг 3: Прикрутите кронштейны к деревянному бруску

Замерьте расстояние между отверстиями в банке и соответственно ему прикрутите кронштейны к дереву.

Шаг 4: Закрепите банку на кронштейны

При помощи винтов с шайбами и гайками накрепко закрепите банку на кронштейнах.

Шаг 5: Проденьте в банку соединитель для труб

Просто вкрутите его внутрь, всё должно смотреться как на фото: ссылка . Постарайтесь продумать положение трубки так, чтобы, когда через неё начнёт поступать огонь горелки, он не упирался в стенки сосуда, а плавно выходил из трубки и закручивался в банке — это позволит повысить эффективность плавильной установки.

Шаг 6: Создаём жаропрочный наполнитель

Смешайте в равных пропорциях гипсу и песок, добавьте воды столько, чтобы добиться консистенции влажной глины. Мы использовали пластиковую кружку на 350 мл и по нашему опыту для большой жестяной банки советуем смешать по 3 кружки песка и гипсы и добавить в смесь 1 — 1.5 кружки воды.

Нужно работать очень быстро, так как смесь начинает мгновенно схватываться и твердеть.

Плотно набейте банку на 3\4 её объема, а затем проделайте посередине отверстие радиусом около 4 см (например, при помощи ложки), оставляя стенки толщиной около 2 см. Выберите более широкую полость у задней (нижней) части банки, чтобы создать лучшую зону удержания тепла.

При помощи задней части ложки или другого тонкого предмета очистите торчащий соединитель для труб от смеси песка и гипсы. Очистите все поверхности при помощи влажной салфетки и дайте смеси постоять около 30 минут.

Позже я придумал, что можно было набить соединитель для труб бумагой, а для создания отверстия в банке использовать трубку из-под туалетной бумаги и набить жаропрочную смесь вокруг неё, а затем вся бумага просто сгорит при первом прокаливании.