Делаем кузнечный горн из доступных материалов. Выбор конструкции и самостоятельное изготовление кузнечного горна Кузнечный горн своими руками чертежи пошаговая инструкция

Сегодня мы расскажем, как построить кузнечный газовый горн своими руками.

Виды и типы самодельных кузнечных газовых горнов

Моделей самодельных кузнечных горнов великое множество. Все зависит от фантазии «мастера–самоделкина» и его возможностей. По большому счёту, все конструкции кузнечных самодельных горнов делятся на два типа:

открытые;
закрытые.

Отличий между ними много. Но принципиальным — является наличие или отсутствие сверху печки зонта с принудительной вытяжкой. Причём, однозначно утверждать, какой из этих типов лучше, просто невозможно. Это вы в дальнейшем поймёте и сами.

Открытые горны

Открытый кузнечный газовый горн представляет собой вертикальные стойки с двух сторон от металлической ёмкости, которая устанавливается на пожароустойчивом основании. Роль основания могут выполнять:

бетонированный пол (площадка);
несколько огнеупорных уложенных в ряд кирпичей и т. п.

На стойки устанавливается газовая горелка, направленная соплом вниз. В большинстве случаев горны устанавливаются на металлическую подставку, у которой в нижней части имеется поддон для размещения подлежащих обработке заготовок.

Закрытые горны

Конструкции закрытых кузнечных газовых горнов отличаются, как мы уже говорили, в первую очередь видом тяги. Она осуществляется принудительно через установленный над горном зонт при помощи вентилятора. В качестве вентилятора используются любые подходящие конструкции: от узлов автомобильных «печек» до старых бытовых пылесосов. На последние, правда, приходится ещё устанавливать заслонку для регулировки интенсивности воздушного потока. Кстати, этот вариант, по мнению некоторых специалистов, предпочтительнее, так как обеспечивает более качественное проветривание помещения.

Предлагаем вашему вниманию несколько вариантов конструкций газовых кузнечных горнов, которые можно построить своими руками.

Газовый кузнечный горн открытого типа

Схема газового кузнечного горна открытого типа, который можно изготовить своими руками, представлена на рисунке.

Горн имеет огнеупорное основание, имеющее форму ровной площадки или стола с углублением. Дно конструкции (основание) выложено огнеупорным кирпичом, по бокам имеются стойки (из стали или того же огнеупорного кирпича). На этих боковинах будет крепиться газовая горелка. Ее устанавливают так, чтобы ось сопла была сориентирована в центр огнеупорного поддона (направление – вниз).

Конструкция очень простая, но с высокой эффективностью. Объясняется это тем, что форма горна — открытая, длина заготовок не ограничивается габаритами камеры печки и на поддоне можно разогревать заготовки разной длины. Ограничением может служить, только, пространство между боковыми стойками. Эта особенность конструкции очень привлекает многих мастеров. Однако следует учесть, что у этого типа кузнечного оборудования отсутствует вытяжной зонт и дымоход. Поэтому, пользоваться горном такой конструкции возможно только на открытом воздухе или в хорошо проветриваемом помещении. То есть там, где нет риска возникновения задымления.

Газовый кузнечный горн из кирпичей

Предлагаем вашему вниманию пошаговую фотоинструкцию по строительству своими руками газового кузнечного горна из кирпичей. Выбрана такая форма ознакомления с технологией в связи с тем, что её лучше показывать, чем описывать.

Изготовление газового горна из кирпичей проще понять из серии поэтапных фотоснимков этого строительства.

Для определения температуры внутри горна положили кусок металла (старый напильник). Судя по цвету напильника, печка «раскочегарилась» до температуры, что-то около 800…900 °С. Далее, после полного остывания, произвели:

замазку образовавшихся в процессе обжига щелей:
выполнили утепление керамической ватой;
подключили поддув воздуха (вентилятор «печки» от «Запорожца»).

Результат, т. е. насколько улучшилось горение, вы видите на фото.

После этого кузнечный горн обшили листовым железом, и была установлена дверка. Чтобы процесс вентиляции улучшился, в задней стенке газового горна просверлили отверстия. На этом автор конструкции строительство газового кузнечного горна закончил, и началась его эксплуатация.

Газовый кузнечный горн закрытого типа с зонтом

Газовый кузнечный горн закрытого типа имеет зонт с вытяжкой и принудительной вентиляцией. Это приспособление значительно повышает рабочую температуру горна, его эффективность и производительность. Кроме того, значительно ниже задымлённость помещения, что положительно сказывается на здоровье находящихся там людей. Подробно о его устройстве и технологии строительства рассказывает автор одной из таких конструкций в видеоролике в конце этой статьи.

Где купить вентилятор

Смотрите, где можно купить вентилятор для горна .

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;
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. 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 от или сети под контролем регуляторов. Пробный пуск газа проводят для проверки регуляторов и напора, следят за запахом.

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

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

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

Устройство горна

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

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

Принцип действия горна

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

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

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

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

На другом топливе

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

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

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

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

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

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

Видео: газовый горн своими руками

Назначение частей горна

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

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

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

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

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

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

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

Газовоздушная камера в промышленности используется:

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

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

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

Как топят горн?

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

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

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

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

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

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

Беремся за горн

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

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

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

Переносной

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

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

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

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

О кавалерии и швейных машинах

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

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

Какой нужен вентилятор?

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

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

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

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

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

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

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

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

Передвижной

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

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

Стационарный

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

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

Берем размеры

Приблизительные размеры стационарного горна показаны на рис.

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

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

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

Конструкция

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

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

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

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

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

Газовые горелки

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

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

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

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

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

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

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

В заключение

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

Кованые изделия давно применяются в промышленности и в быту. Из них сооружают красивые заборы, оформляют комнатные камины, козырьки над входной дверью. Кованые подставки для цветов находят свое место в комнатах дома. Все эти вещи можно изготовить в домашней мастерской, имея некоторое оборудование.

Кузнечный горн способен нагреваться до высокой температуры, поэтому основное его предназначение — ковка декоративных изделий из металла.

Для ковки металла главное — разогреть его до необходимой температуры. Делается это с помощью кузнечного горна. Если на дачном участке имеется сарай, в котором можно обустроить домашнюю мастерскую с кузницей, то рекомендуется сделать кузнечный горн своими руками. Разные его конструкции отличаются только видом используемого топлива. Остальные отличия не имеют принципиального значения.

Кузнецы чаще используют топливо в виде кокса, он дает высокую температуру, выделяет мало отходов.

Как сделать кузнечный горн для разогрева металла перед ковкой?

Прежде чем сделать кузнечный горн, нужно выбрать тип горна. Горн закрытого типа имеет камеру для разогрева заготовки. Такая конструкция является наиболее экономичной по затратам топлива. Но размер заготовок имеет ограничения, связанные с размерами камеры для разогрева.

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.

В решетке из стальной пластины сверлятся отверстия, после чего она вставляется в центр столаё

Последовательность действий при изготовлении горна может быть такой:

Основа горна — это его стол. С него и начинается изготовление конструкции. Его крышку делают из металла толщиной 4-5 мм. Высота стола составляет 700-800 мм. Поверхность его чаще всего делается размерами в пределах от 80х80 до 100х150 см. Можно сварить из уголка раму, в которую уложить огнеупорный кирпич и колосниковую решетку. Решетка обычно укладывается в центре стола. Можно ее сделать из чугунной сковороды или из стальной пластины толщиной 8-10 мм, в которой просверливаются отверстия диаметром 10 мм.
Решетку вставляют в отверстие стола и обкладывают огнеупорным кирпичом. Высота стола делается удобной для домашнего мастера, обычно до уровня его пояса.
Монтируется механизм поддува воздуха. Он может быть с ножным приводом, но лучше использовать электрический вентилятор. Для этой цели часто используют старый пылесос. Его мощности вполне достаточно для получения струи воздуха нужной силы. Хорошо, если есть регулятор оборотов. Если его нет, можно установить дополнительную задвижку для регулировки подачи воздуха. Вместо пылесоса некоторые умельцы используют привод ручной сирены.
Вся конструкция собирается воедино. Можно приступать к испытаниям.
На колосниковую решетку насыпается топливо. Сначала кладутся древесные щепки и дрова покрупнее, затем добавляется кокс. Включается поддув, заготовка кладется на кокс. Сверху на разогреваемое железо можно еще подсыпать немного кокса. Тогда в толще его образуется небольшой свод с огромной температурой внутри него. Вместо кокса вполне допустимо использование древесных отходов.

Самодельный кузнечный горн можно дополнять различными приспособлениями, присущими промышленным установкам. Иногда эти приспособления практически ничего не стоят, но добавляют удобств в работе.

Вернуться к оглавлению

Сравним промышленный горн с самодельным устройством

Изображение 1. Схема промышленного горна.

Промышленные горны включают в свой состав (Изображение 1):

Сопло для подачи воздуха. В нашем случае его функции выполняет шланг от пылесоса.
Огнеупорные кирпичи, которые аккумулируют и удерживают температуру. В самодельном горне они тоже могут присутствовать на рабочем столе.
Колосники, на которых держится топливо. В самодельном варианте они обычно тоже присутствуют.
Гнездо для загрузки твердого топлива. Этим устройством можно оснастить самодельный горн, если он часто используется в работе домашнего мастера.
Кирпичи, из которых состоит каркас. В самодельном устройстве их нет.
Вентилятор, подающий воздух в горнило. В самодельном варианте его роль выполняет старый пылесос. Но можно приспособить и отдельный вентилятор.
Каркас из металла, удерживающий рабочий стол. Он в самодельном варианте есть.
Воздушная камера. Ее со временем можно сделать для домашнего горна.
Зольник. Полезное добавление к самодельному горну для домашнего использования, если горн используется часто.
Воздуховод. Для начала его функции в самодельном горне может успешно выполнять шланг пылесоса.
Кожух.

Кованые изделия, при желании можно делать и своими руками в домашних условиях, но для этого необходимо приобрести или самому изготовить необходимое оборудование для нагрева металла - кузнечный горн. Существуют различные конструкции горнов, они отличаются в основном лишь видом используемого топлива.

Наибольшее предпочтение, несмотря на его дороговизну, кузнецы отдают коксу, при работе его требуется в разы меньше, чем простого угля. Кроме того кокс обеспечивает высокую температуру, выделяется меньше отходов. Для экономии времени мастера используют «коксик» - мелкий кокс, ведь его не надо колоть. Печи на газе и жидком топливе, применяются в основном на больших предприятиях.

Итак, Вы решили освоить художественную ковку, и у Вас, что естественно сразу появляется главный вопрос - как сделать кузнечный горн? Изготовление горна, конечно можно заказать на производстве, но если есть способности и желание Вы можете изготовить горн сами.

Вначале необходимо решить какой тип горна Вас устраивает, закрытый или открытый.

Открытый и закрытый тип

В горне закрытого типа имеется специальная камера, в ней заготовку разогревают. По затратам энергоносителей этот тип горна наиболее экономичный, но размеры обрабатываемых заготовок ограничены размерами камеры разогрева. Идеальный вариант горна закрытого типа,горн с использованием газа как топлива.

При использовании горна открытого, традиционного типа, топливо засыпается на решетку сверху, а воздух подается снизу. В таком горне заготовка укладывается непосредственно на топливо. Данный тип горна позволяет обрабатывать крупногабаритные заготовки.

Изготовление кузнечного горна

Стол это основа горна, его рабочая поверхность, где размещается очаг с топливом, на котором разогреваются металлические заготовки. Крышка стола обычно изготавливается из огнеупорного кирпича на глине, но такая конструкция весьма тяжелая. Можно изготовить металлическую крышку из 4 мм стального листа, или сделать металлическую раму с применением огнеупорного кирпича. Колосниковая решётка обычно из чугуна размещена в центре.

Решетку Вы можете изготовить из чугунной сковородки и из стальной 8 мм пластины, просверлив в них отверстия диаметром до 10 мм, можно использовать и колесный диск.

Изготовленную решётку необходимо вставить в отверстие стола, с плотным подгоном, чтобы подгон был, действительно плотным, кирпич аккуратно выпиливают. Предварительно замоченный в воде кирпич легче поддается обработке. Высота стола делается произвольной, все зависит от роста кузнеца, обычно на уровне пояса мастера. Поверхность стола тоже делается произвольной, на Ваше усмотрение.

Варианты использования горна и их влияние на конструкцию

Поддув воздуха, может быть механический (ножной), но лучше, конечно же, использовать вентилятор. Под вентилятор можно приспособить пылесос и т.д., главное, чтоб был регулятор оборотов, и он не производил много шума, можно установить задвижку регулирующую подачу воздуха.

Ковка начинается с засыпки на колосник топлива. Большинство кузнецов размещают заготовки непосредственно на углях, а сверху насыпают дополнительно еще один слой. Внутри угля образуется небольшой свод и создается чрезвычайно высокая температур, достаточная для того, чтобы плавить металл.

Предпочитаемым топливом, как мы говорили, является кокс, но можно пользоваться даже древесными отходами.

пример самодельного горна, сделанного за 1 час

Для этого сверху на горн устанавливается стальное кольцо, высотой 150 мм и диаметром 200 мм. Для расположения заготовок внутри кольца, и контроля за процессом горения, на стенке кольца сделан вертикальный вырез, а на противоположной стороне еще один - он делается на случай, если размеры заготовки достаточно велики.

При сгорании древесные отходы опускаются вниз. В нижней части применяемого кольца, под слоем древесного угля создается высокая температура достаточная для работы с металлом.

При обработке больших заготовок есть смысл увеличить площадь стола, для этого изготавливают съемный столик из уголков и металлических пластин произвольного размера.

Необходимым приспособлением, устанавливаемым над горном, является вытяжной короб, его можно приобрести - как вытяжку, либо изготовить самому из тонкостенного металла.

Кузнечный горн своими руками сделан, теперь Вы можете приступать к работе.

Устройство промышленных горнов

Для лучшего понимания процесса функционирования горна можно изучить на примере устройства промышленного изделия.

На рисунке справа обозначены:

сопло (фурма) - через него подается воздух в камеру;
огнеупорные кирпичи, удерживающие температуру в горниле;
колосники или подовая доска, удерживающие топливо над воздушной камерой;
горновое гнездо, в которое загружается твердое топливо;
формирующие каркас кирпичи;
вентилятор для подачи воздуха в горнило;
удерживающий каркас из металла;
воздушная камера;
зольник;
воздуховод;
кожух.