Что такое кузнечный горн

Кузнечные горны

Кузнечный горн – непременный атрибут мастерских, занимающихся производством разнообразных изделий методом ручной художественной ковки. Лишь некоторое число кованых элементов можно изготовить пластическим деформированием металлов при комнатных температурах. В большинстве случаев требуется их нагрев. Для стали, в частности, диапазон оптимальных ковочных температур, составляет (в зависимости от марки стали) от 800…900 0 С до 1100…1200 0 С. Кузнечный горн – наиболее простой вид нагревательного устройства, которое вполне подойдёт для этих целей.

Виды кузнечных горнов

Изобретённый ещё древними халибами под ковку медных ножей и скребков (Ближний Восток, VI тысячелетие до н.э.), первый кузнечный горн выполнялся в виде примитивного углубления в земле размерами около 700 мм. Яма окружалась каменной стеной, в которой предусматривалось отверстие для вдувания воздуха. Нагнетание воздуха (который необходим для устойчивого горения топлива) производилось при помощи кузнечных мехов. Они представляли собой полость, изготовленную из козьих шкур, куда рычагами через воздушный клапан вдувался воздух. Обратный ход рычага обеспечивался камнем, который устанавливался на верхней пластине мехов, а функционирование клапана производилось за счёт разницы в давлениях холодного и горячего воздуха.

Существующие конструкции кузнечных горнов определяются следующими факторами:

1. Топливом, на котором работает устройство: кокс, мазут, уголь или газ.
2. Конструкцией топливосжигающего устройства.
3. Требуемыми размерами рабочего прострaнcтва.
4. Назначением, поскольку, кроме нагрева под ковку, горны используются также и для некоторых операций термической обработки готовых поковок – цементации, отпуска и даже закалки.

Кокс дорог, мазут отличается неудовлетворительными экологическими условиями эксплуатации, а газовые горны нуждаются в особо тщательном регламентном обслуживании. Вместе с тем газовые горны хаpaктеризуются более высоким КПД, а также допускают достаточно удобную механизацию некоторых процессов управления нагревом – в частности, поджигом газа в горелке или горелках.

Общими недостатками кузнечных горнов считаются:

• Неравномерность нагрева металла, размещённого по поверхности;
• Невозможность пpaктического контроля за температурой нагреваемой заготовки;
• Нежелательное насыщение поверхностных слоёв нагреваемого металла сернистыми соединениями, в результате чего заготовка получает повышенную хрупкость.

Расход топлива при эксплуатации кузнечных горнов составляет 40…150% от массы нагреваемого металла, при его поверхностном угаре 4…7% (зависит от длительности нагрева). Современные горны – преимущественно закрытого типа, поскольку в обратном случае КПД нагревательного устройства падает до 5…10%.

Горны, работающие на угле

Конструкция нагревательного устройства рассматриваемого типа включает в себя:

1. Свод и боковые стенки, которые выкладываются из огнеупopного 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 прострaнcтве.
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 пpaктического 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 (фpaкция 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.

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 хаpaктеризуется крупнозернистой структурой, которая хуже поддаётся ковке, особенно при формообразовании сложных кованых элементов.

Кузнечные горны, работающие на газе

Газовые горны выводятся на расчётный режим значительно проще, и в этом их преимущество перед твердотопливными нагревательными устройствами. Типовая конструкция такого горна следующая:

1. Камера, выполненная из огнеупopного материала, и снаружи отфутерованная толстолистовой жаростойкой сталью.
2. Передняя заслонка, открывающаяся при помощи шарниров или противовеса, и снабжённая смотровым окошком.
3. Под, выполненный из жаропрочного шамотного кирпича.
4. Горелка. Тип горелки определяется теплотворной способностью используемого газа. Например, для пропано-бутановой смеси эффективны горелки диффузионного горения, в которых смешивание воздуха и газа происходит только после выхода газа и воздуха из устройства, а перемешивание компонентов происходит за счёт диффузионных процессов. Такие горелки обеспечивают наиболее равномерный прогрев заготовок (особенно длинномерных), а минимальный угар металла достигается вследствие того, что над его поверхностью постоянно имеется защитный слой.
5. Смесительный редуктор, обеспечивающий смешивание воздуха и газа (входит в структуру баллона со сжиженным газом).
6. Сопло, конфигурация которого определяется формой нагреваемых в горне заготовок.
7. Колосниковая решётка, предназначенная для улучшения тяги и сбора окалины.
8. Вентилятор, обеспечивающий нагнетание воздуха в нужном объёме с его последующей подачей в зону действия горелки.

При использовании газового горна следует строго соблюдать следующие требовании безопасности:

• Тщательно проветривать помещение кузницы. Не допуская застойных зон, где может скапливаться горючий газ;
• Не применять вблизи работающего устройства кислород и кислородосодержащие смеси, склонные к самовозгоранию и самовоспламенению;
• Предусматривать полное дожигание газа в рабочем прострaнcтве горна (определяется газоанализатором, который обязателен при пробном запуске газового горна);
• Тщательно очищать колосниковую решётку после выключения подачи газа в устройство.

С целью уменьшения окалинообразования для нагрева заготовок под ковку используют также индукционные печи и электронагреватели сопротивлением, но подобные устройства «горнами» можно назвать с большой натяжкой.

Создаем кузнечный горн своими руками

Ну до чего у нас любят дикие заумные определения: специальные нагревательные устройства с целью повышения пластических хаpaктеристик 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.

Нагрев заготовки в кузнечном горне

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.

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.

Читать еще:  Расчет мощности трaнcформатора по сечению сердечника

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.

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.

Если же вы планируете работать с металлами серьезно, чтобы, например, заpaбатывать 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.

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 огнеупopного кирпича на основание.
• Установить колосник с отверстиями, который нужно делать также из огнеупopного материала, для чего отлично подойдет чугунная дверца от старой печки.
• После установки колосника доложить стенки из того же огнеупopного 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.

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 огнеупopный 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 огнеупopных 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.

Опopную 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 опopной раме сразу проделать отверстия для ее крепления.

Теперь об огнеупopных 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.

Второй тип огнеупopных 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 огнеупopного динасового кирпича долговечнее и выдерживают самые жесткие температурные режимы.

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

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

Как сделать горелку для газового горна

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

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

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

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

Мини-кузница своими руками: бюджетный вариант

Пользователь портала делится опытом изготовления «дачной» кузницы с минимальными финансовыми вложениями.

Иногда в жизни людей, живущих «на земле», случаются моменты, когда хочется что-то сделать своими руками, не откладывая дело в долгий ящик. Кто-то задумывается о столярке, кто-то занимается изготовлением декоративных изделий, а кто-то буквально загорается ковкой. Причём, настоящей, т.е. — «горячей».

Итак, в этой статье:

• Какой минимальный набор инструмента и оборудования нужен для ковки.
• Как сделать наковальню из старого рельса.
• Из чего можно сконструировать переносной кузнечный горн.

Начальный набор инструментов, необходимых для ковки металла

Способ приданию металлу пластичных свойств за счёт нагрева известен человечеству с незапамятных времён. В отличие от т.н. «холодной ковки», при которой металл не подвергается нагреву, при ковке «горячей» (и, как считается, «настоящей») металл разогревают в горне.

За счёт пластичности разогретому металлу можно придать самые разнообразные формы, чем и пользуются мастера художественной ковки.

Помимо опыта, который наpaбатывается годами, для ковки требуется соответствующий инструмент. Это могут быть специальные клещи, оправки, шаблоны для гнутья и т.д., но самыми главными «помощниками» кузнеца на протяжении многих веков остаются молот и наковальня.

Любой человек, который задумался о том, чтобы заняться кузнечным делом, сталкивается с необходимостью приобретения соответствующих инструментов. Качественная и тяжелая наковальня весом под 100 кг – удовольствие не из дешёвых.

Я свою наковальню купил на вес на вторчермете. По опыту работы могу сказать: что я не смог расплющить на рельсе, удалось на настоящей наковальне.

Вторчермет хоть и «золотое дно», но многое зависит от везения. У нас цена б/у наковальни приближается к стоимости новой. Хотя мне удалось таким образом обзавестись мощными тисками и наковальней весом около 30 кг. «Лицо» у неё, правда, помято, но это поправимо.

Итак, как быть, если ковать хочется, а семейный бюджет не позволяет таких трат? Тем более, если неизвестно, придётся ли дело по душе, или через несколько месяцев все дорогостояще оборудование станет пылиться в гараже.

В этом случае следует воспользоваться опытом участников FORUMHOUSE и обзавестись мини-кузницей, сделанной из материалов, что оказались под рукой. Тем более, что даже на таком — «дачном», варианте можно сделать массу разнообразных вещей, нужных в хозяйстве, и которых не купишь в магазине или на строительном рынке.

Хороших кузнецов мало и, как правило, они загружены заказами, а в хозяйстве часто нужны специфичные изделия, например, кованый гвоздь или какая-то «хитрая» заклёпка. Чтобы не ломать голову с поиском мастера и заказом, а также сэкономить, проще всё сделать самому. Ведь такие гвозди, как на фото ниже, просто так не купишь.

Как сделать наковальню из старого рельса

Интересен опыт пользователя портала с ником ДИМДИМ. Он рассказывает, чего можно добиться при изготовлении самоделок, если приложить к делу смекалку.

Читать еще:  Размер крепления телевизора к стене

Я решил заняться ковкой. Пересмотрел в сети множество видеороликов и пришел к выводу, что смогу сделать весь инструмент самостоятельно. В первую очередь мне нужна наковальня, горн, а также разнообразные приспособления. Чтобы сэкономить, буду всё делать из того, что есть в «закромах», т.е. из подручных материалов.

Из интернета пользователь узнал, что чаще всего самодельную наковальню делают из железнодорожного рельса.

Т.к. в «закромах» рельса не оказалось, ДИМДИМ для поисков «донора» задействовал всех друзей, родственников и знакомых. Вскоре поиски увенчались успехом, и пользователь стал обладателем старого, но крепкого рельса.

Осталось отсечь от заготовки всё лишнее и придать ей нужную форму. Расчехлив отрезную машинку по металлу, пользователь приступил к работе.

Самые популярные виды горнов для ковки

Ковка металлов известна человечеству многие тысячелетия. За это время появилось современное оборудование, которое позволяет заниматься серийным производством металлических изделий без усилий человека. Однако технологии ручной обработки применяется до сих пор. Горн для ковки считается обязательным элементом мастерской, который используется для нагревания, изменения формы, дальнейшей работы с заготовками.

Устройство и принцип действия

Чтобы понять, как собрать самодельную конструкцию для разогрева металлических деталей, нужно знать устройство кузнечного горна, принцип работы. Оборудование состоит из следующих элементов:

1. Основание из металла. Должно быть устойчивым, чтобы оборудование не опрокинулось во время работы.
2. Очаг и рабочий стол, изготовленные из шамотных кирпичей. На очаге закрепляется колосник.
3. Крышка, стенки. Выкладываются из того же материала, что и очаг.
4. Дымоход для отвода продуктов горения топлива.
5. Вентилятор, система для подачи воздуха.
6. Зонт — деталь для улучшения тяги.
7. Фурма — связывающий элемент, через который воздух подаётся от вентилятора на колосник.
8. Отверстие для подачи заготовок с закрывающейся дверцей.

Можно сделать конструкцию с естественной подачей воздуха или установить на горн электрический нагнетатель. Второй вариант считается более результативным. Он позволяет достигать высоких температура за короткий промежуток времени независимо от окружающих факторов.

Нельзя забывать про особенности бытового кузнечного горна. Принцип его работы заключается в том, что очаг засыпается горючим топливом, которое нужно поджечь. Затем следует дождаться повышения температуры до нужного уровня. С помощью кузнечных щипцов поместить заготовку на рабочую зону. Она должна разогреться до требуемого состояния. Дальше кузнец вытаскивает деталь, продолжает работу на наковальне. Работая с горном нельзя забывать про использование качественного древесного угля. Лучше использовать кокс.

Разновидности конструкций

Кузнечные горны разделяются по разным факторам. Если говорить о конструкции, можно выделить две группы:

1. Открытые модели. Позволяют оценивать состояние заготовки с разных сторон.
2. Закрытые модели. Преимущество перед открытыми конструкциями — возможность достигнуть более высоких температур.

Разделение по конструктивным особенностям касается размера рабочей поверхности.

Стационарные горны разделяются по типу используемого топлива:

1. Оборудование, работающее на твердом топливе.
2. Модели, использующие жидкое топливо — мазут.
3. Газовые горны.

Назначение горна

Кузнечное дело популярно до сих пор, хоть оно считается устаревшей технологией. Основными элементами любой кузнечной мастерской являются наковальня, горн, рабочий стол. Оборудование для разогревания металла должно быть обязательно. Металлические изделия без термообработки прочные, сложно поддаются обработке. Кузнец разогревает заготовку для того чтобы с ней было проще работать. Нагретый металл легко поддаётся механическим нагрузкам.

Принципы выбора

Выбирая покупное оборудование для кузнечной мастерской, нужно учитывать ряд факторов:

1. Размер нагреваемой поверхности. От этого будет зависеть возможный размер обpaбатываемых заготовок.
2. Тип используемого топлива. Нужно учитывать особенности расходного материала.
3. Вариант подачи воздуха. Оборудование с электрическим компрессором позволяет работать быстрее, продуктивнее.
4. Габариты горна.

Нужно помнить о надёжности вывода продуктов горения из конструкции. Для этого требуется проверить дымоход, отверстия, создающие тягу.

Этапы изготовления самодельного горна

Изготовление кузнечного горна для ковки своими руками представляет собой поэтапный процесс. Для изготовления оборудования необходимо подготовить расходные материалы:

• толстые листы жаропрочной стали;
• огнеупopную глину для внешней обмазки конструкции;
• шамотные кирпичи;
• металлические уголки, швеллера;
• металлическую трубу для дымохода;
• решётку из металла, которая выполняет роль колосника;
• строительный песок;
• металлическую дверцу с петлями;
• старый пылесос для создания воздушного потока.

Если нагревательное устройство будет работать на мазуте, нужно продумать систему подачи горючей смеси. Этапы изготовления самодельного нагревательного устройства:

1. Нарисовать чертёж с точными размерами, отмеченным отверстиями.
2. Из металлических швеллеров собрать опopную конструкцию. Для соединения отдельных элементов нужно использовать сварочный аппарат. Швы зачищаются, покрываются антикоррозийным покрытием.
3. Собрать камеру с дверцей для засыпки твердого топлива. Через неё должен подаваться воздух, чтобы угли давали жар. Установить колосник.
4. Из шамотного кирпича сложить камеру для нагревания заготовок. На верхней части сделать отверстие, закрепить трубку дымохода.
5. Подключить к системе подачи воздуха старый пылесос, который может работать на выдув. Установить дверцу на окно, используемое для подачи заготовок.
6. Огнеупopной глиной обмазать кирпичи снаружи, чтобы тепло задерживалось в камере нагревания.

После сборки конструкции нужно проверить её на работоспособность. Для этого требуется провести пробный запуск, разжечь очаг.

Особенности работы с горном

Чтобы не сталкиваться с трудностями при работе с самодельным нагревательным оборудованием, нужно учитывать ряд особенностей:

1. Всегда очищать колосник, емкость для пепла от отходов, образовавшихся после работы.
2. Разжигать уголь, используя ветошь. Её нужно заранее промочить легковоспламеняющейся жидкостью.
3. Топливо досыпать небольшими порциями при прогорании основной партии.
4. Когда топливо прогорает, нужно включать подачу воздуха на максимум.
5. Корка, образующаяся на поверхности угля, свидетельствует о том, что можно начинать процедуру нагрева заготовки.
6. Дополнительная вытяжка, установленная над оборудованием, увеличивает тягу.
7. 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.

Горн кузнечный

Как устроен кузнечный горн, как самостоятельно сделать горн, горны газовые и на угле, из металла или кирпича, стационарные и мобильные, горны- это неотъемлемые элементы кузниц. Какая кузница без горна! Если только кузнец не работает исключительно по холодной ковке, без кузнечного горна не обойдется ни одна кузница.

Виды кузнечных горнов и их устройство

Горн в кузнечной мастерской — центральное место. Это неотъемлемый и основой элемент любой кузни, обойтись без которого нельзя. Научный и технический прогресс сделал возможным появление большого количества видов и конструкций кузнечных горнов. Здесь пойдет речь об основных представителях этого большого семейства.

Горны могут отличаться:

1. •по типу установки — переносные или стационарные модели;
2. •по способу подачи воздуха — с боковым соплом или центральной фурмой;
3. •по конструкции очага — открытого или закрытого типа;
4. •по виду топлива — на твердом, жидком или газообразном топливе;
5. •по принципу работы — топливные или электрические.

Переносные горны

Имеют клепаную или сварную стальную станину. Иногда станина бывает литой из чугуна.
Сверху на станине находится выемка, выложенная огнеупopным кирпичом. На дне этой выемки установлена фурма, через которую посредством вентилятора или компрессора подается воздух.
Фурма должна быть литой, обычно грибообразной формы и иметь прорези, через которые в очаг нагнетается воздух. Прорези делают тонкими, чтобы шлак и уголь не попадали внутрь и легко счищались с поверхности фурмы.

Предназначены переносные горны для нагрева небольших заготовок и работ «на выезде», а также для тех, кто не располагает отдельным помещением и работает во дворе.

По конструкции очага чаще всего бывают открытого типа, хотя встречаются и закрытые.

Могут работать на угле и на пропане, но про газовые горны будет отдельный абзац.

Стационарный горн открытого типа

Представляет собой металлический каркас с литым столом в виде корыта, расположенном на уровне 700 – 800 мм от пола.

В столе выложен очаг из огнеупopного кирпича, по центру которого в днище стола вмонтирована фурма.

С передней стороны горна имеется бак с водой для охлаждения инструмента.

Воздух в горн подается от вентилятора по воздухопроводу, под давлением 150 – 200 мм водного столба.

Количество подаваемого воздуха можно регулировать специальным рычагом, изменяя сечение щели. Регулируя поток воздуха можно менять температуру в очаге горна.

Для удаления попавших в камеру фурмы кусочков угля и золы имеется специальная заслонка.
Сверху горна, над очагом, находится зонт, через который дымовые газы удаляются из горна в вытяжную трубу.

В качестве топлива используют коксующийся каменный уголь марок ОС, Т и К (ГОСТ 8180-75), кокс и иногда древесный уголь.

Для открытого горна, производящего около 100 кг нагретого металла в час, требуется от 30 до 50 кг/ч топлива, раньше эта величина составляла до 100 кг топлива на 100 кг металла. При таком расходе КПД составляет от 2 до 5 процентов, что весьма мало.

Иногда кузнецы в целях повышения производительности устраивают над очагом кучу из запекшегося угля в форме купола, в которую вставляют заготовку. Это позволяет быстрее нагревать металл и снижает рассеивание тепла.

Читать еще:  Чем измерить уровень шума

Стационарный горн закрытого типа

При закрытом типе очага горн имеет несколько преимуществ:

1. •меньше вероятность пожара;
2. •температура вокруг горна ниже, что при работе в закрытом помещении весьма существенно;
3. •производительность на 100 кг/ч нагретого металла составляет 10 -15 кг/ч топлива;
4. •до температуры 1300°С заготовка разогревается за 30 -40 минут.

Однако при закрытой конструкции очага затруднена работа с длинными и объемными заготовками, особенно если требуется прогрев середины болванки.

Закрытый горн имеет камеру или топку, выложенную из огнеупopного кирпича, которая стоит на металлическом каркасе. Камера имеет топочный люк, рабочее окно для заготовок, колосниковую решетку или фурму для подачи воздуха.

Рабочее окно закрывается дверцей, которая работает от педали.

В верхнюю часть топки также подается воздух через специальные трубы — для дожигания горючих газов, которые не успели сгореть в очаге.

В задней стенке камеры иногда делают дополнительный люк для работы с длинными заготовками.

В верхней части также имеется зонт и дымоход для удаления продуктов сгорания.

Газовый горн

Представляет собой камеру из огнеупopного материала, в верхней части которой находится горелка, а в нижней специальный конус для завихрения газов и лучшего омывания и прогрева заготовок.

Работает на пропан-бутане, который из баллона подается в смесительный редуктор, где смешивается с воздухом от вентилятора и поступает в горелку.

Иногда сопло или горелка расположена сбоку.

Особенно часто такую модель используют в самодельных газовых горнах.

Предназначен газовый горн для прогрева концов заготовок небольших размеров. Очень часто используется в художественной ковке при изготовлении небольших изделий и декоративных элементов.

Электрическая печь сопротивления

Устроена так же, как и газовая печь, только вместо горелок установлены элементы, которые нагреваются от электрического тока.

Дымовые газы отсутствуют, как и каналы для их отведения.

Необходимость в подаче воздуха также отсутствует, поэтому вентилятора и фурмы нет.

Для нагрева болванки до 1300°С используют карборундовые нагреватели, для нагрева до 950°С — металлические тугоплавкие спирали или ленты.

Есть также контактные печи сопротивления, в которых ток пропускают через заготовку.

Регулируя напряжение вторичной цепи с помощью трaнcформатора, изменяют температуру нагрева.

Производительность печи сопротивления мощностью 50 кВт составляет до 130 кг/ч нагретого металла.

Индукционная печь

Имеет индукционный нагреватель в виде закрученной витками медной трубки, по которой циркулирует охлаждающая жидкость, и генератор тока высокой частоты.

При пропускании такого тока через индукционный нагреватель, вокруг него возникает переменное магнитное поле высокой частоты, которое индуцирует в заготовке вихревые токи, которые эту заготовку и нагревают. Это если коротко.

Процесс подачи и выгрузки заготовок обычно автоматизирован.

Используются в основном на заводах и в больших цехах, а также для плавки и литья металла.

Это основные типы кузнечных горнов. На самом деле их существует очень большое количество, как заводских, так и самодельных, ведь кузнецы — народ технически грамотный и творческий, а потому предела модельному ряду их творений нет и не будет.

Устройство и назначение кузнечного горна

Металлообработка в кузнице невозможна без наличия устройства, обеспечивающего разогрев до ковочной температуры заготовок. Сегодня наиболее распространен газовый кузнечный горн, который более удобен в работе. Однако, не изжили себя и твердотопливные варианты очагов.

Какое устройство имеет печь в кузнице, ее особенности и какое лучше всего топливо использовать мы расскажем в нашем материале.

Виды и устройство кузнечных очагов

На протяжении тысячелетий кузнецы работали с одним типом печей, работающих на твердом топливе. Как правило, источником огня служили древесный уголь, а позже — каменный.

Сегодня современные типы печей функционируют, используя газовое топливо, или же вообще на электричестве (индукционные печи).

Однако, какое бы топливо для кузнечного горна не использовалось, существуют единые принципы его устройства.

Конструкция может иметь отличия, в зависимости от типа потрeбляемого горючего.

Кузнечный горн состоит из следующих частей.

• Стол из огнеупopного материала.
• Горновое гнездо или очаг с колосником.
• Фурма.
• Шатер и зонт.
• Дымоход.

Назначение этой части печи в размещении на нем очага, фурмы и прочих отдельных деталей конструкции.

Стол изготавливают в зависимости от типа горна. Переносные варианты делают, как правило, со стали, стационарные выкладывают из огнеупopного кирпича.

Однако, например, открытые печи могут быть как со стеновых материалов, так и стали, а закрытые типы, в основной массе, только из огнеупopного кирпича.

Очаг и колосник

Это часть горна, где собственно происходит сгорание топлива и разогрев заготовок.

Колосник — часть печи, которая обеспечивает доступ к топливу дополнительного нагнетаемого воздуха. Эта деталь может быть изготовлена в любом виде: от чугунной плиты с отверстиями, до решеток из подобного жаростойкого материала. Главное, чтобы колосник обеспечивал доступ в очаг достаточного количества воздуха с фурмы.

При этом эта часть должна иметь свойства, позволяющие ей выдерживать очень высокие температуры, достигаемые в процессе горения и разогрева заготовок.

Еще одна особенность колосника, которую могут использовать кузнецы, это форма отверстий, способствующих формированию пламени, необходимого при разогреве различных заготовок и материалов.

Фурма

Назначение этой части в подаче воздуха в печь. Подаваемый кислород от устройства, обеспечивающего поддув для кузнечного горна (кузнецких мехов, компрессора или вентилятора) попадает в корпус фурмы и уже оттуда через колосник в сам очаг к горящему топливу.

Вторая функция заключается в сборе остатков сгоревшего топлива (в твердотопливных печах).

Шатер и зонт

Эти части горна присутствуют обычно в закрытых или полузакрытых конструкциях стационарных печей.

Шатер закрывает очаг от внешнего прострaнcтва, вследствие чего внутри печи поддерживается стабильная температура. К тому же эта часть горна делает остывание печи постепенным и равномерным, что используется кузнецами при стабилизации кованого изделия.

Зонт — это верхняя часть, расположенная над очагом. Его задача в отводе дымов и паров, образующихся при горении, а также обеспечении нормальной тяги. Это делает сгорание топлива более высокотемпературным и стабильным.

Дымоход

По сути, это обычная печная труба для вытяжки и удаления дыма. Изготовленный правильно, он дает нормальную тягу, необходимую для горения.

Это основные части конструкции, вид и наличие которых может отличаться в зависимости от самого типа горна и потрeбляемого им топлива. Рассмотрим более детально, как устроены некоторые из этих элементов и от чего зависит их нормальное функционирование.

Колосники

Эта часть печи используется при устройстве твердотопливного горна. Чаще всего — это массивная чугунная плита с отверстиями или прорезями, позволяющими проникать воздуху к горящему топливу и удерживающая уголь.

Площадь колосниковая решетка может иметь разную. Все зависит от размеров очага и вида топлива.

Также колосники могут быть сложены из огнеупopного кирпича или со стальной плиты.

В профессиональных устройствах играет роль форма отверстий. Изменяя их конфигурацию, кузнец получает нужное ему пламя, которое применяют для разогрева детали.

Размещение колосника может меняться в зависимости от стороны поступления воздуха: снизу (классический вариант), сбоку или сверху.

Главная задача колосника — обеспечить горн для ковки достаточным объемом нагнетаемого воздуха, держать топливо (уголь) и выдерживать высокую температуру.

Колосники используют во всех видах печей на твердом топливе.

Поддув

В кузнечный горн, особенно работающий на твердом топливе, обязательно должен подаваться определенный объем воздуха, иначе требуемая температура в 1100-1300 градусов не будет достигнута.

Ранее поддув через фурму обеспечивался при помощи кузнечных мехов, нагнетающих кислород в очаг. Сегодня их заменили вентиляторы и компрессоры.

Поддув может быть устроен снизу, сбоку или сверху. При нижней подаче воздух изначально нагнетается в камеру перед колосником — фурму, сверху которой и располагается решетка с топливом.

В небольших переносных горнах нагнетание воздуха можно обустроить с помощью небольшого вентилятора, но стационарные большие печи потребуют и большего объема кислорода.

В самых простых кустарных устройствах поддув обеспечивают за счет установки компьютерных вентиляторов или даже фенов.

Топливо

Чтобы получить достаточную температуру горения, кроме подачи воздуха в очаг, нужно и качественное топливо.

Сегодня многие специалисты используют газовые кузнечные горны, мотивируя это тем, что газ требует меньших расходов (в пересчете затрат топлива на разогрев заготовки определенной массы), более равномерном нагревании металла и возможности точно управлять процессом горения (регулировкой подачи газа в горелку). К тому же, пропан обходиться сегодня дешевле,чем уголь (древесный или каменный).

Однако, многие кустари успешно пользуются твердотопливными типами горнов. Такой способ разогрева сложнее контролировать, так как более затруднительно регулировать процесс горения. Еще один недостаток — это образование твердых продуктов сгорания топлива на поверхности поковки, чего нет при использовании газовых очагов.

Уголь при кузнечных работах лучше всего использовать каменный, так как он имеет более высокую теплоотдачу при горении, чем древесный. К тому же длительность сгорания его намного больше. Вследствие чего уменьшаются его затраты на изготовление одной поковки. Главный недостаток каменного угля — его более высокая цена.

В промышленных условиях используют индукционные печи, работающие на электричестве. При таких условиях они наиболее выгодны, однако недоступны большинству единичных мастеров-любителей. Да и использование такого вида горна нецелесообразно экономически в домашних условиях.

Устройство небольшого компактного горна можно посмотреть в представленном видеоматериале:

А что вы можете добавить из своего опыта обустройства кузнечного горна? Поделитесь своими знаниями в блоке обсуждений к этой статье.