Рекомендации по самостоятельному изготовлению горна для ковки

Рекомендации по самостоятельному изготовлению горна для ковки

Рекомендации по самостоятельному изготовлению горна для ковки
СОДЕРЖАНИЕ
0
102 просмотров
07 января 2021

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.

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 кузнечные меха, 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.

Горны, работающие на угле

Конструкция нагревательного устройства рассматриваемого типа включает в себя:

  1. Свод и боковые стенки
    , которые выкладываются из огнеупорного кирпича (шамота или динаса).
  2. Горновое гнездо
    , образуемое верхней поверхностью свода, где и нагреваются заготовки.
  3. Зонт
    , снабжаемый откидными шторками
    , и призванный улучшать естественную тягу в рабочем пространстве.
  4. Заднюю стенку (брандмауэр)
    , в которой предусматриваются отверстия для подачи исходного воздуха
    .
  5. Воздушный кран
    , предназначенный для включения подачи воздуха к горновому гнезду.
  6. Защитный короб
    из жаропрочной стали, который соединяет между собой входную полость у крана подачи воздуха с горновым гнездом.
  7. 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.
  8. Дымохода
    , через который производится удаление продуктов сгорания топлива.
  9. 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.

Строим газовый горн

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

Для этого существует хитрая формула:

N = H × F

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.

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


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.

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.

Стационарный электрический кузнечный горн

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

Самостоятельное изготовление

Мини-горн

Самый небольшой горн, который только можно придумать – это мини-горн. Для начинающего кузнеца – это оптимальный вариант, предназначенный для использования только на открытом воздухе. Принципы построения следующие:

  1. В качестве основного строительного материал можно использовать 6–8 кирпичей. Соорудив из них подставку, можно двигаться дальше.
  2. Сооружение колосниковой решетки можно осуществить с помощью обрезков металлических труб и фрагмента стальной полосы, толщина которой должна быть не менее 4–6 мм.
  3. Топить такой горн можно либо углем, либо коксом. Для розжига и дутья использую обычную паяльную лампу. Она обеспечивает и подачу тепла, и непрерывность процесса.

Использование мини-горна в помещении запрещено в силу отсутствия у конструкции дымохода.

Переносной горн

Сооружение передвижного горна можно осуществить, используя такую кухонную утварь, как гусятница. В качестве системы наддува можно использовать вентилятор от ручной сирены или любое другое подходящее устройство.

У переносного горна есть определенные недостатки:

  • конструкция его неразборная, поэтому сложно избавиться от нагара;
  • не позволяет создать очень высокие температуры, максимально возможный показатель – 900 ОС;
  • эксплуатация обходится довольно дорого: в роли топлива можно использовать только кокс или древесный уголь.

Несмотря на это, такой вид угольного горна имеет гораздо больше возможностей, чем самодельная конструкция из кирпичей, описанная выше. Связано это с тем, что пространство для работы у переносной конструкции открыто сверху и значительно больше.

Стационарный горн

Данная конструкция является самой сложной, с точки зрения построения. Опытные мастера изготовлением горна занимаются самостоятельно, учитывая собственные антропометрические данные. Его эргономика должна быть отточена до мельчайших деталей: работы, производимые здесь, зачастую очень травмоопасные.

Итак, при строительстве стационарного горна необходимо исходить из собственных физических данных. Для этого необходимо измерить:

  1. Высоту стола. Встать ровно, ноги находятся на ширине плеч. Правую руку необходимо сначала опустить, а затем согнуть в локте. Это и будет высота стола, к которой необходимо добавить 5–7 см.
  2. Половину диагонали стола. В ту же руку необходимо взять большие клещи и измерить расстояние от их губок до живота. Прибавив к полученному результату 10–12 см, можно получить искомый результат.
  3. Длину стороны квадратного стола. Для этого полученный в п.2 результат следует умножить на 1,4.

Чтобы изготовить стационарный горн своими руками, понадобятся такие материалы:

  • жаропрочная сталь с толщиной листа не менее 4 мм;
  • шамотный кирпич;
  • металлопрокат, из которого впоследствии следует монтировать раму горна;
  • стальной дымоход для осуществления процесса отведения газов, образующихся в процессе горения;
  • огнеупорная замазка, которую необходимо обязательно использовать для заделки щелей;
  • сталь для футеровки с внешней стороны.

Правила изготовления стационарной конструкции

Так как горн – стационарный агрегат, его нахождение должно быть четко определено. Обязательно необходим доступ к одной из стен, потому что кузнечный горн не должен быть независимым. Наличие стены позволит более надежно обустроить дымоходы и установить вентилятор. В данной конструкции может использоваться самодельная фурма.

Опорная рама для кузнечного горна

Строительство горна следует начать с изготовления опорной рамы. Ее варят из металлической трубы. Обустройство верхней части производят при помощи огнеупорного кирпича. Это сделает конструкцию долговечной и позволит использовать печь более интенсивно.

Каналы, предусмотренные для вентиляции и дымохода, по периметру следует отделать стальными уголками. Металл еще используют при сооружении футеровки и заслонки печи. Листы, использующиеся в отделке, должны иметь ребро жесткости.

Стол горна должен иметь горновое гнездо, оптимальная глубина которого – 10 см. Под ним – зольная камера, в которую подается воздух. Размер стола не регламентирован, но лучше, если он сконструирован с учетом данных мастера.

Из стали толщиной 2 мм следует свернуть трубу квадратной формы. Это будет приемник для золы. В одной из стенок следует сделать отверстие, в которое позже будет вставлена труба для подачи воздуха. Ее можно осуществить при помощи пылесоса.

Изготовление опорной рамы горна

На первом этапе обустройства горна требуется изготовить его опорную раму. В первую очередь, выбирается место, где будет находиться сам горн

Важно, чтобы сама конструкция располагалась около стены помещения, несмежной по отношению к другим помещениям. В противном случае, у мастера возникнет проблема с установкой дымохода и вентилятора

По требованиям безопасности горн должен располагаться в 1 метре от капитальной стены

Важно, чтобы сама стена не состояла из материалов, которые легко могут возгораться

Установка опорной рамы подразумевает использование чертежей и схем. Необходимо заранее сопоставить размеры будущего горна и габариты мастерской, в которой предполагается его установка.

Для изготовления стоек применяют сталь марки 09Г2С, в составе которой содержится менее 2,5% легирующих элементов (медь, хром, азот). Такая сталь является низколегированной, что выражается в ее прочности и быстроте сварки.

Опорные стойки для рамы свариваются. После того, как рама будет готова, в ней проделывают отверстия, через которые в дальнейшем будут крепиться части внешней отделки горна.

Устройство горна

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

Устройство кузнечного горна

  1. стол горна из огнеупорного материала;
  2. топливник (очаг) с колосниковой решеткой;
  3. воздушная камера;
  4. воздушный дренаж;
  5. подающий воздуховод;
  6. воздушный вентиль;
  7. камера (шатер) горна;
  8. окно для подачи длинномерных заготовок;
  9. зонт горна;
  10. дымоход (газоотвод);
  11. съемное горнило;
  12. закалочная ванна (бадья, лохань);
  13. 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.

Твердотопливное устройство для кузни

Самой простой моделью твердотопливного устройства для частной кузни является уличная открытая печь, для оснащения которой не требуется установки вентиляционной системы. Сооружение конструкции предусматривает заливку армированного бетонного основания, в основе сооружения необходимо уложить стеновой кирпич. Стол устанавливается на удобной высоте, в одной стене оставляется отверстие для поддувала.

Горный под выкладывается из шамотного кирпича с опорой на стальные уголки, в средней части сооружения оставляется полость для колосника. Обеспечить достаточную тягу в очаге поможет дымоход или зонд, система подачи воздуха монтируются на завершающей стадии строительных работ. Усилить тягу поможет установка в дымоходе электрического вентилятора или монтаж кузнечных мехов.

В домашней кузнице емкость для закалки деталей и газовоздушная камера не являются обязательными элементами. Они могут пригодиться в том случае, когда в процессе работы с булатной сталью требуется проводить термическую или противоударную закалку. В газовоздушной камере проводится:

  • сушка и подогрев кислорода;
  • фильтрация кислорода от конденсата и посторонних примесей;
  • смешивание воздуха с присадочными веществами для легирования стали.

Для плавки драгоценных металлов и создания сплава цветных металлов необходимо изготовление горнила из термостойкого материала. Выполненное в виде колпака устройство позволяет увеличить рабочую температуру в печи без риска перегрева заготовки и образования нагара.

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.

Некоторые специалисты рекомендуют для этого использовать топливный тракторный насос.

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 — это оборудование, позволяющее разогреть металл до температуры 1200 градусов. Его размеры имеют большой разбег. Некоторые габаритные, стационарные, иные маленькие, переносные.

Изготовить кузнечный горн своими руками можно любой конструкции, который будет работать как на твердом топливе, так и на газообразном.

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.

Комментировать
0
102 просмотров
Это интересно

Русские никогда не жили в избах Занимательные факты
197 комментариев