Главная / Штукатурка

Кузнечные горны своими руками: принцип работы, советы. Способы изготовления кузнечного горна для ковки своими руками Кузнечный горн из трубы

Комментариев:

Сейчас очень многие мужчины воспылали страстью к кузнечному делу. Красота раскаленного металла, преображающегося на глазах в красивое кованое изделие, завораживает. Многих из желающих приобщиться к этому ремеслу пугает техническая сторона вопроса: где взять или изготовить кузнечный горн, какие нужны инструменты, как оборудовать кузницу, чтобы не случился пожар и т.д. Здесь мы рассмотрим лишь вопрос, как сделать кузнечный горн в домашних условиях. Все остальные вопросы при наличии сильного желания также можно легко разрешить.

Кузнечное ремесло предполагает наличие горна и его не так трудно создать даже в домашних условиях.

Разновидности кузнечного горна

Кузнечный горн — это специальное устройство для нагрева металла.

Он может быть самой разной конструкции и использовать различные виды топлива. Кузнецы-одиночки предпочитают использовать горн, работающий на коксе. Этот вид топлива отличается довольно высокой ценой, но при этом удобство его использования, а также высокая температура горения и небольшое количество отходов компенсирует любые затраты. Одна из разновидностей мелкого кокса называют «коксик», большинство мастеров предпочитают использовать его, так как нет необходимости колоть уголь самостоятельно. В качестве топлива можно использовать и другие виды каменного угля, а также древесный, но зачем брать худшее, если требуется сделать все хорошо? Нефтепродукты или природный газ обычно используются на больших предприятиях.

Вторым признаком, по которому можно разделить кузнечный горн на разновидности, — это такая его конструктивная особенность, как открытость, то есть существуют открытые и закрытые виды горна.

Схема устройства передвижного горна открытого типа.

Закрытый горн делать немного сложнее открытого. Его особенность в том, что в устройстве есть специальная камера, в которой и происходит нагрев металла. Такой вид горна гораздо экономичнее, но он накладывает ограничение на размер заготовки пределами своей камеры.

Наиболее распространенный простой тип горна — открытый. Он крайне просто устроен, так как состоит из некоей емкости. Сверху устанавливают решетку, на которой будут гореть угли, а снизу подается воздух. У такого горна нет ограничений на размер заготовки, она укладывается для нагрева непосредственно на раскаленные угли.

Вернуться к оглавлению

Создание кузнечного горна своими руками

В общем, на этом создание кузнечного горна и завершается. Теперь остается только насыпать на колосники углей, поджечь их, включить подачу воздуха и уложить заготовку на раскаленные угли. Для лучшего прогрева можно насыпать сверху еще немного углей. Второй слой создает своего рода купол, под которым происходит еще более интенсивный нагрев, достаточный для плавки любых заготовок.

Ну до чего у нас любят дикие заумные определения: специальные нагревательные устройства с целью повышения пластических характеристик металла. Давайте попробуем перевести все это безобразие на человеческий язык.

Кузнечный горн по своей сути – печка. Понятно, что со своим особенностями, разновидностями и технологическими нюансами, но все равно – это печка. Она нужна для разогрева металлических деталей до температуры, чтобы их можно было ковать, то есть подвергать деформации.

Это главный и общий факт для всевозможных видов кузнечных горнов – от примитивных дачных поделок на кирпичах до промышленных печей со множеством технологических особенностей применения и назначения.

От кузнечной печки требуются два главных и единственных свойства: давать очень высокую температуру, вплоть до 1200 – 1500°С и возможность поддерживать нужную температуру в течение определенного времени. Иными словами, нам нужен сильный и ровный жар.

При какой температуре металлы поддаются ковке, то есть начинают быть пластичными? Это у всех металлов и сплавов по-разному. А вот визуальный признак того, что металлическая деталь нагрелась до нужной температуры, тоже общий – это оранжевый цвет детали.

Все металлы отвечают на нагревание изменением цвета от темно-красного до пронзительно-белого. Так вот оранжевый цвет – это сигнал, что можно начинать настоящую кузнечную работу по металлу.

Чертеж кузнечного горна.

Единственный металл, который ведет себя довольно подло и не меняет своего цвета при нагревании – это алюминий. Он не самый легкий металл для ковки и сварки в принципе, с алюминием нужно знать и применять множество специальных требований.

Так вот отсутствие оранжевого цвета в то время, как он уже нагрелся для ковки – значительный фактор, затрудняющий работы с этим капризным металлом и его сплавами. Ведь и перегреть нельзя. Недогреть – тоже никуда не годится.

Классификация кузнечных горнов

Существует несколько критериев, по которым можно развести все эти печки на аккуратные типы.

Чаще всего горны делят по виду топлива, на котором они работают:

Твердотопливные горны

Они работают на угле. Их использование становится все реже, так как уголь – топливо, не дающее стабильного и ровного огня, что является самым важным требованием к кузнечному горну. Мало этого, для таких печек нужен не просто уголь, а высококачественный древесный коксующийся или такого же качества каменный уголь.

Любители такой экзотики есть, так что ниже мы остановимся на паре-тройке советов по обустройству такой печки.

Газовые кузнечные горны

Вот об этом типе печек мы поговорим подробно: они являются самыми распространенными и в домашних кустарных мастерских, и в профессионально оборудованных кузнечных центрах. Газовый кузнечный горн – без сомнения, любимый инструмент отечественных кузнечных мастеров.

Жидкостные

Здесь основным видом топлива выступает мазут.

Угольный кузнечный горн.

По конструкторскому решению горны делятся на закрытые и открытые. По размеру они бывают малыми, средними и большими. Вот, собственно, и вся классификация кузнечных горнов. Самодельный горн для ковки – вещь вполне реальная и, самое главное, нужная в хозяйстве.

Главное – решить какой именно горн вас устроит. А для этого вы должны четко знать, какую именно кузнечную продукцию вы собираетесь делать, для кого и в каком количестве.

Принципиальная конструкция самодельного горна

Первый вопрос: какой горн делать – открытый или закрытый? Ответ будет зависеть от ваших планов – что вы собираетесь делать в своей кузнечной мастерской? Если это хобби в виде художественной ковки в малых количествах исключительно для дома и подарков родственникам, то вам будет вполне достаточно обзавестись открытым горном.

Он намного проще и обойдется вам дешевле по денежным и трудовым затратам. На открытом горне проще нагревать и массивные или длинные детали.

Если же вы планируете работать с металлами серьезно, чтобы, например, зарабатывать деньги, то мы посоветовали бы соорудить кузнечный горн своими руками закрытого типа.

Вот какие детали составляют грамотно собранный горн:

рама на стойках для опоры, все должно быть сделано из стали;
под – дно или нижняя часть стенки горна;
заслонка шиберного типа со специальными отверстиями для ускорения нагревания металла и экономии топлива;
вентилятор;
труба для отвода дыма
футеровки – тепловая защита печки в виде шамотных кирпичей;
рекуператор – специальное устройство для возврата выделяющегося тепла в виде печных газов и, таким образом, эффективного использования ресурсов.

Строим твердотопливный горн

Главным недостатком твердотопливных горнов является то, что уголь сам по себе не может выдать нужную температуру свыше 1000°С. Поэтому в таких печках всегда нужна подача воздушной струи. Раньше это были меха, теперь чаще воздух подается через трубу с заваренным торцом, также сделанную из стали.

Проще всего такую печку выкопать прямо в земле – достаточно ямку обложить огнеупорными кирпичами. Самодельный кузнечный горн можно сделать по-другому: из стальной пластины с приличной толщиной соорудить стол с решеткой из чугуна или стали.

Колосниковая решетка для горна.

Пластина для стола должна быть сделана из заготовки с толщиной не меньше 5-ти мм. Если горн открытой конструкции установить на улице, не нужно будет специально заниматься вентиляцией.

Вот главные этапы по сооружению самодельного горна, работающего на угле:

Соорудить площадку для основания с бетоном и армированными прутьями.
Сложить кирпичи в виде прямоугольного основания, поверхность стола может быть любой высоты.
В любой стенке основания проделать отверстие для поддувала.
Собрать под из специального огнеупорного кирпича на основание.
Установить колосник с отверстиями, который нужно делать также из огнеупорного материала, для чего отлично подойдет чугунная дверца от старой печки.
После установки колосника доложить стенки из того же огнеупорного кирпича.
Не забыть оставить отверстие в одной стенке для подачи воздуха, лучше это сделать сразу при кладке кирпича.
В трубу для подачи воздуха вмонтировать вентилятор.
Если вы делаете закрытую конструкцию, обязательно соорудите дымоход, который абсолютно необходим для тяги.

Такой горн можно сделать мобильным – все зависит от вас. Отличным каркасом для твердотопливного горна может послужить старая газовая плита.

Строим газовый горн

Прежде, чем начать сооружать газовый кузнечный горн своими руками, нужно определить параметры пода – его площади.

Для этого существует хитрая формула:

N – производительность горна, которая зависит от напряженности H и площади пода F. Высчитано, что оптимальной поддержки необходимой температуры в горне достаточно скорости подачи газа в промежутке от 1-го до 1,5 м/сек.

Схема газовой горелки для горна.

Вам известны площадь вашей мастерской и примерное количество кузнечных деталей в килограммах, которое вы планируете производить. С этими данными вы выводите напряженность пода с максимально допустимой верхней границей в 150 кг/м².

Необходимые материалы, которые нужно иметь, чтобы приступить к работе:

кирпич огнеупорный типа динас или шамот;
пластины толщиной не меньше 5-ти мм из жаростойкой стали;
стальной профиль для стоек, рамы и заслонки горна;
труба для дымохода и вентиляционного канала из стали;
шпатлевка для заделки щелей между кирпичами с жаростойкими свойствами;
листовой металл или дополнительный слой огнеупорных кирпичей для футеровки с внешней стороны;
горелки от двухконтурных котлов большой мощности;
вентилятор;

Газовые кузнечные горны тоже могут быть открытыми. С ним все намного проще, достаточно будет устроить колосники с подачей воздуха для большей эффективности нагрева. Вещества сгорания выводятся в таком случае вентилятором из теплостойкого металла.

Опорную раму лучше располагать вплотную к одной из стен вашей мастерской. Выбор стены нужно делать с учетом того, что будет нужен дымоход и вентиляционная труба, так что смежные стенки, если таковые есть, лучше не использовать.

Важнейшим условием является точное соблюдение правил пожарной безопасности, которое заключается в использовании только огнеупорные и жаростойкие материалы. Не помешает проверить, из чего сделаны стены вашей мастерской. С большой осторожностью относимся к разного рода гипсокартонным конструкциям.

Стойки и саму раму лучше сваривать из низколегированной стали по чертежам, которые можно скачать в Интернете. Низколегированная сталь прочна, легкая и, самое главное, устойчива к специфической коррозии высокотемпературного режима. Внешняя футеровка должна быть продумана заранее, чтобы в опорной раме сразу проделать отверстия для ее крепления.

Теперь об огнеупорных кирпичах и кладке. Важно купить настоящие сертифицированные кирпичи типа шамот, изготовленные по ГОСТу 390-79. Если вы приобретете кирпич не по стандарту, вы рискуете тем, что обычные кирпичи начнут у вас плавиться уже при температуре 1000°С.

Настоящий шамотный кирпич кремового цвета с мелкими порами в малых количествах, они намного тяжелее обычных керамических, вес одного шамотного кирпича больших габаритов достигает 5-ти кг. Самые подходящие марки шамота – ШБ, ША и ШПД.

Устройство кузнечного горна.

Второй тип огнеупорных кирпичей – динас. Эти кирпичи дороже, зато устойчивее к высоким температурам: они выдерживают режим с уровнем 1800°С. Они светлее шамотных кирпичей из-за высокой доли в своем составе кремниевых солей.

Если у вас есть возможность, лучше выкладывать горн динасовым кирпичом: кузнечные горны из огнеупорного динасового кирпича долговечнее и выдерживают самые жесткие температурные режимы.

Кирпичи укладывать с раствором из огнеупорной глины с добавкой порошка из шамота и динаса в четкой пропорции 60:40. Дымоход и вентилятор по периметру обрабатывать металлическими уголками.

Важнейший финальный этап – просушка всей конструкции. После нее нужно проверить, как работают вентиляторы для горна кузнечного. И только затем можно будет производить тестовое включение.

Как сделать горелку для газового горна

Помимо общих инструкций как сделать кузнечный горн, существуют правила по установке газовой горелки. Горелка газового горна может быть приобретена в магазине, а может быть сделана самостоятельно.

Горелку газового горна своими руками нужно делать с обязательным учетом требований к ней:

поджиг газа должен быть вполне безопасным;
горение должно быть устойчивым;
стойкость к влажности внутри горна;
безопасность при изменении тяги и риске взрыва горючего вещества.

Установка горелки производится через заранее подготовленное футеровочное отверстие. Устье горелки прикрепляется к конфузору, которое протягивают через стальную прокладку. Затем устанавливаются трубы для подачи газа и воздуха.

Газ подается на горелку от баллона или сети под контролем регуляторов. Пробный пуск газа проводят для проверки регуляторов и напора, следят за запахом.

Слово «горн» походит от немецкого horn. По сути, это «рог». Изготавливали древний горн своими руками для получения кричного железа. Его внешний вид напоминает перевернутую трубу из рога, что и послужило основанием называть его горном. От него пошел кузнечный горн.

Примечание: В кузне устройство используется как инструмент для разогрева металла перед его обработкой. Поэтому кузнечные горны – предметы, которые нужны всем, кто занимается металлом. С его помощью можно добиться высоких температур – свыше 1000 градусов. Следовательно, он может позволить самому изготавливать различные металлоконструкции. В нашем случае это могут быть котлы, трубы, декоративные элементы каминов и прочие изделия из металла.

Различают два основных вида оборудования:

стационарные;
настольные.

Важная особенность, которую имеют кузнечные горны, – их можно сделать своими руками. Конечно, если соорудить агрегат, работающий на природном газу, не удастся получить серьезное изделие, по типу дамасского клинка, однако изготовить конструкцию можно всего лишь за несколько минут. Для этого потребуется несколько огнеупорных кирпичей и стальных кусков. Такого устройства будет достаточно для плавки или ковки.

Самодельный переносной настольный кузнечный горн

Состав

Рассмотрим устройство традиционного оборудования для кузницы:

огнеупорный стол;
очаг;
решетка;
воздушный дренаж и камера;
зонт;
вентиль;
воздуховод;
закалочная ванна;
съемное горнило;
окно для длинных изделий;
дымоход.

Принцип функционирования

Разберемся, как сделать горн своими руками. Ведь традиционную конструкцию для использования в домашних условиях можно упростить, не допуская ухудшения качества процесса.

Основа функционирования – химическая реакция горения углерода, которая эффективно используется для работы с металлом. Он объединяется с кислородом, и металл выделяется в свободном виде. Кузнечный горн использует также теплотворную способность углерода. Добавляя воздух в топливо, сжигание будет происходить намного быстрее, учитывая достаточное количество углерода. В результате возрастет температура, будет получено больше тепла.

Пламя кузнечного горна, выполненного своими руками

Подачу воздуха в кузнечные горны организовывают таким образом, чтобы обеспечить небольшую нехватку кислорода, чтобы предотвратить окисление металла. Если же заготовка будет находиться в устройстве дольше рекомендованного периода, свойства металла будут нарушены. Например, стальные листы могут стать хрупкими при возросшей твердости. Это значит, что его свойства будут больше приближены к качествам чугуна.

Топливо

Примечание: Обычный кузнечный горн работает на угле. Однако можно использовать и дрова. Для этого они прогреваются до углей. Можно упростить устройство, если использовать, например, бутан или пропан.

Их состав включает в себя водород и углерод, которые при соединении с кислородом выделяют много тепла. Причем такое смешение может происходить предварительно, например, в горелке.

Однако нужно понимать, что управлять природным газом для таких целей будет почти невозможно, поскольку он состоит из разных углеводородов, которым требуется разное количество кислорода. Поэтому организовать оптимальную подачу воздуха не получится. К тому же в составе природного газа содержится сера, которая отрицательно влияет на свойства металла. Поэтому смесь требует предварительно очистки или может использоваться для обработки неответственных деталей.

Виды

Рассмотрим, какими могут быть кузнечные горны. Они являются основным инструментом кузницы. Благодаря развитию и совершенствованию появилось множество разновидностей:

электрические или топливные;

Переносной электрический кузнечный горн синего цвета

на жидком, газообразном или твердом топливе;

Кузнечный горн на углях в действии

закрытого или открытого типа;

с центральной фурмой или с боковым соплом;

Самодельный кузнечный горн простой конструкции с боковым соплом

Открытый кузнечный горн с центральной фурмой в действии

стационарные или переносные.

Стационарный кузнечный горн в действии

Рассмотрим самые популярные виды.

Газовые

Сделать такой кузнечный горн своими руками достаточно сложно, но возможно. Самодельный вариант, как и покупной, традиционно имеет камеру и меха. Функционирует на пропан-бутане. Газ подается в смесительный редуктор, после которого поступает на газовую горелку. Последняя в некоторых случаях может располагаться сбоку. Такой формат довольно часто используется в самодельных вариантах, используемых в кузницах.

Газовый горн можно сделать самому для прогрева концов изделий малых размеров. Может применяться для создания декоративных решений в художественной ковке.

Переносные

Такие кузнечные горны удобны в использовании. В конструкции используется стальная станина, сверху которой есть выемка из . На ее дне имеется фурма, с помощью которой организовывается подача воздуха (используется компрессор или вентилятор). Фурма имеет небольшие прорези, через которые нагнетается воздух, но не пропускается уголь или шлак.

Переносные газовые модели кузнечных горнов

Такой кузнечный горн применяется для обработки небольших изделий. Его можно переносить или перевозить, поэтому место работы может быть нерегламентированным.

Стационарные

Могут быть открытого и закрытого типа.

Устройство открытого варианта исполнения – каркас со столом в виде корыта высотой около 70 см. Очаг выложен из шамотного кирпича, внутри него находится фурма. Для охлаждения устройства предусмотрен бак с водой, находящийся спереди. Вентилятор создает давление для подачи воздуха посредством канала.

Стационарный настольный кузнечный горн в действии

Рычаг позволяет регулировать объем, что дает возможность изменять температуру в очаге. Заслонка предохраняет фурму от попадания в нее кусков золы и угля. Удаление дымовых газов осуществляется через зонт и вытяжную трубу. Топливом может быть древесный уголь или кокс.

Устройство закрытого типа имеет такие достоинства:

быстрое достижение максимальной температуры;
высокая эффективность;
повышенная пожаробезопасность.

Единственная проблема, если изготовить такой горн своими руками, – сложно работать с большими или длинными изделиями, особенно если нужно прогреть их среднюю часть.

Камера выполнена из шамотного кирпича, находящегося в металлическом каркасе. В ней есть фурма, решетка, окно и топочный люк.

Создание стационарного устройства

Рассмотрим, как сделать горн своими руками простой конструкции. Для этого понадобится шесть огнеупорных кирпичей. Конечно, очень высокую температуру в таких условиях не получить, однако подогреть металл, скажем, для ковки или гибки, вполне возможно.

Для изготовления колосников можно взять стальные полосы толщиной около 5 мм. Полки можно сделать из обрезков труб. В качестве топлива может использоваться древесный уголь или кокс. Паяльная лампа используется для розжига. Однако при воздействии тепла от горна она может не выдержать, поэтому между ними нужно размещать асбестовую перегородку. Можно использовать и горелку (бензиновую или газовую). Поскольку зонт с дымоходом отсутствуют, самодельное устройство используется на открытом воздухе.

Простой уличный кузнечный гор, изготовленный своими руками

Создание переносного устройства

Для большей универсальности можно сделать своими руками и переносной вариант. Его можно соорудить из гусятницы. Наддув можно сделать самодельный, используя вентилятор от ручной сирены, гофрированную трубу.

Самостоятельное создание кузнечного горна

Конечно, такая самодельная конструкция имеет больше возможностей, чем описанный стационарный вариант, однако есть и минусы:

температура не очень высокая – до 900 градусов;
дорогостоящая эксплуатация, учитывая затраты на карбон;
поскольку в таком самодельном устройстве отсутствует пространство для выжигания, функционирует на древесном угле или коксе.

Кузнечный горн, изготовленный из трубы

Резюме

Кузнечные горны – довольно распространенное явление сегодня, несмотря на потребительское отношение к вещам, которые проще купить, чем сделать. Однако если не полениться, изготовить устройство своими руками, построить небольшую кузницу, можно создавать оригинальные изделия из металла, которые могут быть применены для украшения частных владений, создания приборов для обеспечения обогрева помещений и т. д. Поэтому сделать кузнечный горн своими руками – верное решение.

Советы по созданию кузнечного горна своими руками

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.

В современном мире кованые изделия пользуются огромной популярностью. Их можно встретить повсюду. Например, благодаря им камины обретают более оригинальный вид, подставки для цветов становятся отличным украшением комнаты, кованые лестницы делают дом похожим на замок. А самое интересное, что все это можно сделать своими руками с помощью самодельного горна. Различные его модификации отличаются только видом применяемого топлива. Остальные отличия не обладают существенным значением.

Необходимость получить в домашних условиях высокие температуры (более тысячи градусов Цельсия) для ковки металла приводят умельцев к идее собрать горн самодельный. Если иметь большое желание и делать все согласно инструкции, то никаких проблем возникнуть не должно.

В кузницах он применяется для разогрева металла перед термообработкой и может иметь формы:

стационарную;
переносную;
передвижную.

На сегодняшний день классические конструкции предполагают использование в качестве топлива угля или дров, но самодельный горн для ковки может быть и газовым. Как показывает практика, наиболее экономным топливом является уголь, который перед использованием нужно обработать.

Основные части

Механизм работы кузнечного горна довольно-таки простой. По конструкции горн напоминает печь с тремя перегородками и одной открытой стороной. Главная его функция — поддержание максимально высокой температуры внутри.

Устройство горна собственной сборки мало отличается от производственных приспособлений.

Классическая конструкция должна иметь:

огнеупорный стол;
очаг с колосником;
камеру устройства;
зонт;
воздушную камеру, вентиль и дренаж;
дымоход;
закалочную ванну;
отверстие для подачи заготовок;
воздуховод для подачи кислорода;
газовоздушную камеру;
горнило съемное.

Как работает устройство

Перед тем как соорудить кузнечный горн, необходимо определиться с его типом. Горн закрытого типа обладает камерой для разогрева заготовки. Данная модель считается наиболее экономичной по расходам топлива. Но в таком случае заготовки ограничены в размере.

В горн кузнечный открытого типа топливо засыпается сверху на колосниковую решетку, снизу подается поток воздуха. Разогреваемая заготовка кладется на топливо. Это позволяет нагревать заготовки крупных размеров.

Чтобы суметь соорудить горн самодельный без потери его качества работы и при этом сэкономить средства, следует разобраться в принципе его функционирования. Устройство основано на значительном повышении температуры за счет химического метода горения углерода.

Данный процесс дает высокий энерговыход и уже многие века применяется для выплавки различных металлов. Чтобы вагранка не позволила материалу сгореть, следует подавать в нее кислорода немного меньше, чем нужно для полного окисления, в противном случае изделия будут слишком хрупкими, а соотвественно, прослужат всего лишь несколько лет.

Газовый горн

Данный вид горна сделать в домашних условиях не совсем просто. Самодельный кузнечный горн будет отлично функционировать и на газу, но брать для этого стоит только пропан, бутан или очищенный моногаз. Бытовое голубое топливо не подходит для применения в жаровнике, поскольку имеет в составе как насыщенные, так и ненасыщенные углероды, что приводит к неравномерному тепловыделению.

Также бытовой газ содержит частицы кремния, серы и фосфора, которые могут негативно сказываться на металле. К примеру, сера только испортит сталь при контакте, изменив ее эксплуатационные преимущества в недостатки. А это может привести к существенным финансовым потерям.

Учитывая перечисленное, самодельный для ковки может работать на бытовом газе только при условии его предварительной очистки от серы. Для этого газ нужно пропустить через емкость с нафталином, который заберет в себя все лишнее. Также желательно ковать на голубом топливе только декоративные элементы, а не детали, которые в дальнейшем будут подвергаться большим нагрузкам.

Материалы для изготовления

Как правило, горн самодельный отличается от промышленного варианта большой экономией на материалах. Именно поэтому для его футеровки можно свободно использовать а не кварцевый. Прослужит и он довольно долго, ведь в домашних условиях не требуется ежедневной эксплуатации устройства. А расходы на изготовления горна существенно снизятся.

Назначение составляющих

Основным рабочим органом вагранки является фурма, состоящая из:

воздушной камеры;
топливника;
колосника;
подающей трубки;
дренажа;
вентиля.

В домашних условиях все это собирается в единую неразборную конструкцию, вмонтированную в стол. Колосник в этом случае может быть перфорированным круглыми отверстиями. Дренаж в конструкции просто необходим для контроля подачи кислорода к заготовке.

Удаление газов осуществляется по средствам работы дымохода, зонта и камеры горна. Поскольку окна шатра всегда находятся в открытом состоянии, то горн самодельный необходимо обеспечить максимальной тягой дымохода.

Зависимо от вида кованого материала можно не обустраивать в жаровнике газовоздушную ячейку и емкость для закалки. Также и горнило используется только для ковки драгоценных или цветных сплавов. Оно представляет собой жаростойкий колпак, который в домашних условиях складывается на сухую из шамотного кирпича.

Правила топки

Оптимальным топливом является мелкий кокс, который хоть и стоит дороже обычного угля, расходуется для работы в минимальных количествах. Поскольку для его воспламенения необходима высокая температура, то самодельный горн для кузни необходимо предварительно растапливать дровами. Только после прогорания основного топлива в очаг вводят заготовку для дозревания, сбавляя дутье.

Чтобы горн правильно работал на обычном угле, его предварительно нужно выжарить для полного испарения что станет понятно по смене цвета пламени. Используют такое топливо обычно для изготовления больших оригинальных изделий.

Чтобы выковать дома фигуры из дамаска, необходимо использовать для топки но данное топливо требует ювелирной работы, поскольку мгновенно отзывается на поддувание и быстро прогорает.

Применять для топки можно и обычные дрова лиственных пород деревьев, но предварительно выжигая их в обечайке для полного предотвращения попадания на металл непрогоревших щепок. Такой способ добычи жара считается наиболее экономным.

Мини-вариант

Перед тем горн, следует определиться с оптимальными размерами будущей конструкции. Для изготовления в домашних условиях небольших декоративных элементов из стали или плавления драгцвета вполне достаточно миниатюрной конструкции из шести шамотных кирпичей.

Колосник и полки для него в данном случае изготавливаются из стальных полос и труб. В качестве основного топлива в таком варианте применяется обычный уголь или кокс, который следует разжигать паяльной лампой или горелкой (газовой, бензовоздушной). Работать на таком устройстве можно только на открытом воздухе, а самодельная газовая горелка для горна, как и паяльная лампа, должна быть защищена от основного очага асбестовой перегородкой с отверстием для прохода пламени. Кроме этого, с помощью данного горна можно будет сделать изделия небольших размеров.

Индивидуальная конструкция

Стационарные модели горна следует изготавливать с учетом антропометрических данных мастера. Это необходимо для обеспечения максимального комфорта во время ковки, ведь раскаленный кусок железа весом в несколько килограмм представляет серьезную опасность и для мастера и окружающих. Самое главное в процессе работы - обеспечить себе максимальную безопасность и комфорт.

Чтобы правильно определить размеры рабочего места, необходима помощь второго лица. Итак, высота измеряется от пола до локтевого сгиба мастера, рука которого находится в расслабленном положении, а ноги стоят на ширине плеч. К полученной цифре нужно прибавить еще 5 см, что и станет оптимальной высотой для рабочего места.

Форма стола лучше всего квадратная для работы одного мастера, для деятельности с помощником можно сделать и прямоугольную. В случае квадратной формы, длина стороны определяется путем определения диагонали. Для этого помощнику нужно замерить длину от живота мастера до конца самых больших клещей в вытянутой руке. К полученному числу прибавляется еще 10 см и получается половина диагонали. Далее, по желанию можно просто умножить полученный результат на 1,414 или определить длину всей диагонали и решить уравнение из школьной программы C 2 = a 2 +a 2 , где С - полученная диагональ, а - сторона стола.

Последовательность процессов

Первым делом собирается каркас стола с колосниковой решеткой в центре. Важно сделать ее из цельного листа металла с перекрещивающимися ложбинками для скапливания нагара и обеспечения равномерности распределения воздуха. После этого внизу стола собирается воздушный ресивер с выдвигаемой заслонкой. Воздушник для наддува можно использовать от старой автомобильной печи.

Переносной горн

Такая модель является самой простой в использовании. Собрать ее можно применяя в качестве основы гусятницу. Для этого наддувом может стать автомобильная улитка или вентилятор от ручной сирены, который по трубе с отверстиями будет распространять воздух по центру емкости. Ее стороны отделываются футеровкой из шамотного песка и мергеля. Преимуществом такой конструкции является больше возможностей, чем у мини-горна и возможность перемещения, в отличие от стационарного стола. Мастер не привязан к месту деятельности и может смело выезжать на различные подработки.

Среди недостатков:

нет возможности разобрать для прочистки;
низкая рабочая температура;
большой расход топлива;
работа только на коксе или древесном угле.

Ножной привод

Ранее именно такие конструкции применялись для ковки подков лошадям во время походов войск. Горн для этого использовался передвижной и более удобный, поскольку обе руки мастера были свободны для работы с изделием. Это обеспечивалось кривошипно-шатунным механизмом, который приводился в действие от нажатия ножной педали.

Современный вариант такого горна можно собрать в домашних условиях из ножной швейной машинки.

Заключение

Выше подробно был описан самодельный горн, горелка для горна, возможные виды топлива для работы и другие особенности ковки металлов в домашних условиях. Важно помнить, что самодельная конструкция не способна в полной мере заменить профессиональную технику, поэтому подходит не для всех видов работы и металла.

Кузнечные горны - в настоящее время довольно таки популярное явление, несмотря на огромный рынок вещей, которые легче купить, чем сделать. Однако если есть желание, то можно изготовить устройство дома с помощью подручных средств. Благодаря небольшой кузнице появится возможность создавать уникальные изделия из стали, которые можно использовать для украшения частных дворов.

На самом деле собрать горн своими руками из подручных материалов просто. Самое главное - придерживаться инструкции, иметь инструмент, соблюдать технику безопасности, и тогда все получится.