Оглавление
Устройство кузнечного горна
Начать следует с выбора типа основания. Для стационарного горна подойдет кирпич, для передвижного очага – металлические конструкции. Основание должно располагаться на оптимальной высоте для удобства работы. Очаг для твердого топлива предполагает наличие рабочей зоны горения. Она может быть выложена огнеупорным кирпичом, быть футерованной или выполненной из стальной пластины.
Другой важный элемент – колосниковая решетка, удерживающая угли в зоне горения и дающая доступ воздушному потоку, который снизу раздувает жар. Нагнетание обычно производится по трубопроводу с регулятором потока. Источник наддува – пылесос с обратной подачей воздуха, фен, «улитка» с двигателем от автомобильной печки. Встречаются чертежи кузнечного горна, где применяется турбина от ручной сирены или меха, как это делалось в старину. Очаг может иметь боковые стенки и свод с каналом для отвода продуктов горения.
Конструкции горнов, работающих на жидком или газообразном топливе, отличаются отсутствием колосниковой решетки. Подача горючей смеси и воздуха осуществляется через отверстие в корпусе. Для этих целей нередко приспосабливают отрезок толстостенной трубы или отслуживший свое резервуар от бытового компрессора, облицованных огнеупорным материалом. Очаги также выкладываются в форме куба из термостойкого кирпича.
Правила топки
Газовая горелка для горна
Самый простой кузнечный горн топят углем. Возможно использование дров, но предварительно их необходимо прогреть до состояния угля. Устройство можно упростить, если превратить его в газовый горн. Для топки прекрасно подойдет бутан либо пропан.
В состав данных газов входят такие элементы, как кислород и водород. Соединившись с кислородом, они выделяют большое количество тепла. Его достаточно, чтобы хорошо разогреть устройство. Именно поэтому газовый горн пользуется все большей популярностью.
Есть при топке газом один нюанс. Управление данной системой станет практически невозможным. Регулировка температуры воздуха очень затруднительна, если речь идет об использовании газа. Кроме того, содержащаяся в газах сера оказывает негативное воздействие на металл.
Особенности работы с горном
Чтобы не сталкиваться с трудностями при работе с самодельным нагревательным оборудованием, нужно учитывать ряд особенностей:
- Всегда очищать колосник, емкость для пепла от отходов, образовавшихся после работы.
- Разжигать уголь, используя ветошь. Её нужно заранее промочить легковоспламеняющейся жидкостью.
- Топливо досыпать небольшими порциями при прогорании основной партии.
- Когда топливо прогорает, нужно включать подачу воздуха на максимум.
- Корка, образующаяся на поверхности угля, свидетельствует о том, что можно начинать процедуру нагрева заготовки.
- Дополнительная вытяжка, установленная над оборудованием, увеличивает тягу.
- Дальнейшую обработку после нагревания проводят с помощью кузнечного молота на наковальне. Молоток должен весить не более 1000 грамм.
Уголь и кокс можно купить в специализированных магазинах. Они позволяют добиться оптимальных температур ковки за короткий промежуток времени.
Горн для ковки должен быть в любой кузнечной мастерской. С его помощью разогреваются металлические заготовки. Чтобы не тратить деньги на покупную модель, можно собрать оборудование самостоятельно. Для этого нужно составить чертёж, подготовить материалы, собрать их воедино. Провести проверку, выявить недочёты, исправить ошибки.
Обустройство помещения для кузницы
Бизнес-план кузницы — это документ, согласно которому будет реализовываться проект. Если говорить о требованиях к помещению для данного вида деятельности, то в первую очередь следует отметить, что оно должно быть просторным и светлым. Высота потолков должна составлять минимум три-четыре метра при общей площади от 40 кв. м.
Основным оборудованием кузницы является горн на один или два огня. Для него необходимо оборудовать дымоход. На расстоянии полутора или двух метров от горна устанавливается наковальня, чуть дальше от нее – тиски. Вместе с конструкцией горна необходимо монтировать ящики для воды, которая нужна для закалки или охлаждения инструмента.
Кузнечный инструмент должен находиться в удобном месте. Можно вешать его на стене или оборудовать для него специальную стойку. Сверлильные станки, стальные передвижные козлы, рычажные ножницы, пневматический молот – все это поможет мастеру создавать качественные кузнечные изделия.
Принцип работы установки
Перед тем как приступить к сборке термической установки, нужно понимать принципы работы самодельного горна для ковки металла, чтобы упростить конструкцию печи для домашнего пользования. В основе работы прибора лежит энергетический выход при сжигании смеси углерода и кислорода, процент выделения металла в расплавленном виде. В процессе плавки углерод купирует реакцию окисления металла, постоянный поддув газа в топливо быстро повышает температуру в горне.
Разрабатывая чертеж будущего кузнечного приспособления, особое внимание следует уделить типу энергетического вещества, влияющего на конструкцию очага. По виду топливо для горна бывает:
- газовым (бутан, пропан);
- жидким (солярка, мазут);
- твердым (древесный уголь, кокс);
- смешанным (газово-жидким).
В зависимости от планируемой работы и размера заготовки термическая печь может быть с открытой или закрытой зоной очага. Домашнему мастеру следует помнить, что бытовой газ можно использовать в горне только после предварительной очистки от серы методом «прогонки» через жидкий нафталин. Изделия из прогретого газовой горелкой металла не могут использоваться в качестве нагружаемых деталей.
Основным требованием к обеспечению безопасности мастера является установка мощной принудительной вентиляционной системы, даже если для устройства кузнечного горна используется бытовой паяльный аппарат, работающий на баллонном газе. Прибор позволит заниматься изготовлением декоративных элементов интерьера и экстерьера в собственном гараже.
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.
Обечайка для топки горна дровами
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.
Нюансы самостоятельного изготовления
Как можно изготовить самодельный кузнечный горн? Для этого вам потребуются чертежи подходящей вам модели греющего устройства и помещение, где оборудование будет располагаться.
Горны отличаются по типам камер разогрева.
- Закрытые камеры разогрева. Они наиболее эффективные, поскольку минимизируют затраты топлива, обеспечивая отличный нагрев заготовок. Но сами заготовки ограничены по своим размерам, поскольку зависят от габаритов камеры.
- Открытые камеры разогрева. Такая конструкция предусматривает, что топлива насыпают на колосниковую решетку, а снизу обеспечивается подача воздуха. Заготовка из металла укладывается на горючее. Хотя расход топлива несколько больше, зато заготовки могут использоваться более крупные.
Как сделать кузнечный горн, дабы получить возможность ковать железо в домашних условиях? Рассмотрим каждый этап строительства конструкции.
Фото кузнечного горна сделанного своими руками
- Стол. Стол является основой самодельного горна. Чертежи показывают, что соорудить этот элемент достаточно просто. Обычно высота стола до 80 сантиметров, а для крышки используют металл толщиной 5 миллиметров. Рабочая поверхность стало может иметь различные размеры. Все зависит от того, с какими металлическими заготовками вы собираетесь работать. Другой вариант строительства стола — использовать уголки для создания рамы. Внутрь нее укладывается кирпич и колосниковая решетка. Решетку следует расположить по центру.
- Решетка монтируется в отверстие, выполненное в столе. Затем со всех сторон закрывается огнеупорный кирпич. Высоту стола подбирайте непосредственно под свой рост, чтобы конструкция находилась на уровне пояса.
- Поддув. Чтобы устройство горна работало эффективно, ему требуется качественный поддув воздуха. За счет кислорода повышается температура, металл начинает плавиться. В традиционных конструкциях горна использовали поддув с ножным приводом. Но сейчас у всех есть возможность использовать электричество, потому оптимальное решение — электровентилятор или старый пылесос. Пылесос подает воздух нужной силы. При наличии регулятора частоты оборотов вы получите шикарный самодельный горн.
- Теперь все элементы конструкции собираются в единую систему — самодельный металлообрабатывающий горн.
- На колосниковую решетку засыпьте необходимое количество топлива. Сначала воспользуйтесь щепками и средними дровами, после чего наступает черед кокса. Включите поддув, разместите над топливом вашу заготовку. Сверху на железо допускается подсыпка кокса в небольшом количестве. Если кокса нет или есть большие запасы отводов от древесины, вполне можете использовать их.
Это модель простейшего кузнечного горна. Если есть желание или возможность, вы можете существенно усовершенствовать собственное оборудование для кузнечного дела, приблизив его к особенностям промышленного горна.
Что имеет промышленный горн
Профессиональные кузнецы используют промышленные горны, которые отличаются повышенной эффективностью и высокой надежностью. Изготовить самостоятельно промышленный кузнечный горн практически невозможно. Но как-то приблизить самодельную модель к идеалу вполне реально.
Чем отличается промышленный горн, и какие компоненты входят в состав его конструкции?
- Сопло подачи воздуха. Самодельные горны вместо сопла используют шланг старого пылесоса, подающего воздух;
- Огнеупорный кирпич. Тут полная аналогия домашнего и промышленного устройства;
- Колосниковая решетка. Большинство самодельных горнов предусматривают использование колосниковой решетки. Многие делают ее из старых сковородок с толстыми стенками;
- Гнездо для твердого топлива. Это гнездо позволяет удобно загружать необходимо количество твердого топлива. Оснастить подобным элементом самодельный горн проблем не составит;
- Кирпичи каркаса. Это уже стационарные устройства, которые закладываются кирпичами. Для простого горна подобные элементы являются уже лишними;
- Вентилятор подачи воздуха. Мы рассмотрели пример с обычным пылесосом, который неплохо справляется с задачей по нагнетанию воздуха. Если хотите, можете воспользоваться вентиляторами или другими подобными устройствами;
- Металлический каркас. На его основе удерживается стол;
- Воздушная камера. В самодельных кузнечных горнах его нет, но если вам нужно профессиональное оборудование, оснастить устройство камерой будет не лишним;
- Зольник. Если вы собираетесь регулярно использовать в домашних условиях ваш горн, советуем оснастить его зольником. Так будет проще ухаживать за устройством;
- Кожух горна.
Виды горелок, применяемых для сжигания газа
С выбором оптимального исполнения горелки горна связаны вопросы величины угара металла во время нагрева под ковку, интенсивность поверхностного окалинообразования, а также суммарное потребление газа. Для горнов закрытого типа требуются горелки короткого пламени, которые обеспечивают быстрое и интенсивное перемешивание горючей смеси. Именно тогда КПД будет максимальным, а удаление продуктов сгорания из рабочей камеры горна – равномерным и эффективным.
Таким образом, газовая горелка должна обеспечивать:
- Наибольший угол наклона готовой газовоздушной смеси при входе в рабочее пространство горна.
- Высокую скорость выхода струи при малой её высоте и большой ширине.
- Безопасность поджига газа.
- Устойчивость процесса горения.
- Нечувствительность к повышенной влажности внутри горна.
- Безопасность при так называемом «обратном ударе», когда внезапное изменение направления тяги может погасить факел, что практически сразу же приведёт к взрыву в горне горючей смеси.
Чертежи газовых горелок
Чертеж газовой горелки
Чертеж горелки для кузнечного горна
Эскиз для самодельной газовой горелки
Таким образом, для сжигания пропана (из баллона или газопровода) применяются:
- Инжекторные горелки, обеспечивающие самозасасывание газа. При своей простоте они отличаются низкой экономичностью, поскольку допускают регулировку соотношения компонентов для сравнительно небольшого диапазона значений. Относительно горна, изготовленного своими руками, это чаще всего приводит к необходимости работать с недостатком воздуха;
- Горелки тангенциального типа (осеструйные), когда газ течёт вдоль оси, а воздушный поток – по касательной к корпусу смесителя. Смешивание здесь происходит довольно интенсивно, но и потери давления из-за завихрений также велики. Это сказывается на неравномерности количества подаваемого в горн воздуха, причём оно наибольшее там, где происходит контакт нагреваемого металла с подом горна. Соответственно, возрастают угар и образование окалины. Положительное качество тангенциальных горелок – их простота и надёжность;
- Вихревые горелки, где для перемешивания потоков используются направляющие спиральные пластины. В таких вариантах полное смешивание происходит только в устье, поэтому регулирование работой в данном случае – наилучшее, а потери давления практически отсутствуют. Некоторым недостатком считается конструктивная сложность, из-за чего даже при наличии чертежей изготовить вихревую горелку для горна в условиях домашней мастерской очень трудоёмко;
- Комбинированные горелки, которые сочетают в себе тангенциальный и прямоточный подвод. Регулируемость горючей смеси – наилучшая, поскольку изменением количества подаваемого между внутренним и внешним каналами воздуха можно регулировать длину факела в горне и, следовательно, управлять временем нагрева заготовок под ковку. Недостаток таких исполнений – большие габариты, что для малых горнов может оказаться неприемлемым. Также в минус можно поставить техническую сложность изготовления горелки с двойным потоком.
Устройство горна
Классический производственный горн устроен следующим образом, см. рис справа:
Устройство кузнечного горна
- 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.
САМОДЕЛКИН ДРУГ
Уважаемые посетители сайта «Самоделкин друг» сегодня мы с вами рассмотрим подробную пошаговую инструкцию по созданию переносного кузнечного горна работающего на пропане своими руками. Кузнечный горн использующий в качестве топлива пропан намного эффективнее чем угольный горн, так же неоспоримое преимущество в том что его можно переместить в любое место вашего гаража или мастерской, так же не требует дополнительной подачи воздуха.
В данном случае ГАЗОВЫЙ ГОРН представляет сабой металлоконструкцию из уголка, профтрубы и листового металла 2 мм. Камера горна выложена огнеупорным кирпичом что дает ей возможность выдерживать максимальные температурные нагрузки и при этом шамотный кирпич обладает низкой теплопроводностью, что дополнительно повышает КПД горна.
Имея в своей мастерской небольшой кузнечный горн вы сможете ковать всевозможные изделия: ножи, топоры, зубило, керно и многое другое, если вы творческий человек.. то вполне можно заняться художественной ковкой.
И так, давайте рассмотрим пошаговый процесс сборки горна.
Материалы
- уголок
- проф-труба
- листовой металл 2 мм
- огнеупорный кирпич
- газовая горелка
- баллон с газом (ПРОПАН)
Инструменты
- сварочный инвертор
- дрель
- УШМ (болгарка)
- линейка и маркер
- молоток
- хомутатель или плоскогубцы
Пошаговая инструкция по сборке кузнечного газового горна своими руками.
Первым делом делаем основание камеры из уголка 50х50, в местах сгиба нужно выпилить угол.
Сгибаем.
Получилось основание для укладки огнеупорного кирпича.
Нижнюю часть завариваем листовым металлом 2 мм.
Выкладываем огнеупорный кирпич.
Привариваем ножки из про-трубы.
Затем необходимо сделать отверстие в основании под установку сопла газовой горелки.
Сверлим отверстия в кирпиче.
Так же нужно прожечь отверстие в металле.
Устанавливаем горелку.
Затем навариваем уголки по углам и делаем стенки с крышей.
Верхнюю часть гона следует покрыть металлом 2 мм.
Рукоять газовой горелки прикручиваем и фиксируем к основанию ножек горна.
Далее останется только подсоединить через гибкий резиновый шланг газовый баллон и модно начинать работать с металлом, к примеру из куска железа выковать нож.
Спасибо за внимание. Tweet. Tweet
Tweet
18 Поделились
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:
Чертеж мини-горна
- В качестве основного строительного материал можно использовать 6–8 кирпичей. Соорудив из них подставку, можно двигаться дальше.
- Сооружение колосниковой решетки можно осуществить с помощью обрезков металлических труб и фрагмента стальной полосы, толщина которой должна быть не менее 4–6 мм.
- 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:
- 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.
- 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.
- Длину стороны квадратного стола. Для этого полученный в п.2 результат следует умножить на 1,4.
Кузнечный горн — это открытая или закрытая печь, используемая в кузнечном деле для нагревания металла
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.
Материалы для изготовления кузнечного горна
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.
Эта тема закрыта для публикации ответов.