Печь для ковки металла своими руками. Способы изготовления кузнечного горна для ковки своими руками. Изготовление горна из буржуйки

В старину кузнечное ремесло было в почете. Не каждый мог осилить его, не у каждого была возможность приобрести необходимый инструмент и обустроить мастерскую. Сейчас изготовить кузнечный горн своими руками можно и без привлечения серьезных средств. Даже простая конструкция даст возможность разогреть металл до необходимой температуры и попробовать свои силы в ковке.

Кузница

Люди с творческими наклонностями, занимающиеся оформительскими работами, нередко сталкиваются с желанием использовать декоративные металлические элементы ручной работы. Сделать такие вещи можно с помощью ковки.

Тонкий листовой металл можно пытаться штамповать, гнуть или чеканить и без нагрева. Толстую заготовку без этого обработать не получится. Изготовить инструмент из углеродистой стали тем более не стоит пытаться.

Если оборудовать кузнечную мастерскую очагом и массивной наковальней, можно не обращать особого внимания на толщину рабочей заготовки. В раскаленном виде она будет в состоянии коваться, гнуться и плющится. Главное в этом процессе - правильно обустроенный кузнечный горн.

Своими руками его, возможно, сделает не каждый желающий, но для настоящего ценителя ремесла, знакомого с устройством, особенностями и принципом работы приспособления, это будет по силам. Как уверяют бывалые мастера, простую кузницу можно обустроить даже из шести кирпичей.

Назначение горна

Стальная заготовка перед ковкой должна разогреться до светло-оранжевого цвета. Это будет примерно соответствовать температуре 1000-1100° C. В таком состоянии металл может подвергаться деформации ударным инструментом.

Остывая, заготовка становится менее пластичной, ее сложнее ковать. А если применить более тяжелый инструмент, металл становится хрупким и подверженным растрескиванию. Единственный вариант - это постоянное поддержание температуры ковки. Однако показателя свыше 1000°C в обычной печи не добиться. Для этого необходим очаг с принудительной подачей воздуха.

Кузнечный горн, своими руками изготовленный, можно применять для разогрева металла до температуры ковки. Кроме того, его можно будет также использовать и для других работ. Он подойдет для плавки металла и последующей его заливки в форму, для закалки инструмента, для пайки с использованием латуни и меди.

Разновидности конструкций

Вначале нужно определиться, каким видом топлива будет разогреваться металл. Традиционно в кузницах для этих целей применялся древесный или каменный уголь (кокс). Кроме твердого топлива можно использовать природный магистральный и сжиженный газ, а также нефтепродукты (бензин, мазут, уайт-спирит и пр.).

В зависимости от вида топлива конструкция рабочей зоны горна будет отличаться. Также она будет зависеть от способа и места расположения очага. Если это стационарная конструкция, то основание есть смысл делать массивным и добротным, с использованием кирпича и каналом для отвода продуктов горения.

Для передвижного горна лучше подойдет облегченный, разборный вариант очага. Он удобен тем, что зимой можно работать в помещении, а летом при необходимости мастерская выносится на свежий воздух. Такую конструкцию легко разобрать и перевезти в необходимое место.

Еще одна особенность - открытая или закрытая камера горения. Если самодельный кузнечный горн будет иметь свод или круглую форму, то металл в нем разогреется быстрее, так как потери тепла заметно снижаются. С другой стороны, работать с длинными или массивными заготовками в очаге закрытого типа будет невозможно, и это нужно сразу учитывать.

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.

Принцип работы

Кузнечный горн своими руками собрать из шести кирпичей сможет даже человек, не имеющий кузнечного опыта. Работать устройство может от наддува бензиновой горелки. Два кирпича плашмя кладут на землю - это будет днище. Еще два ставят на них ребром - это стенки. Причем заднюю часть кирпичей сводят, чтобы ограничить потери тепла. Их расположением также можно до некоторой степени регулировать температуру внутри рабочей зоны. Последние два кирпича кладут сверху - это будет свод.

Колосники можно изготовить из полосы стали в 4 мм. Два отрезка полудюймовой трубы располагают вдоль стенок. На них кладут колосники. Причем их нужно в центральной части завернуть «пропеллером», чтобы поток воздуха захватывался плоскостями и направлялся вверх, где располагают каменный уголь.

Бензиновая горелка разжигается и направляется в топку. Ее сразу можно заглубить в землю и отгородить листом асбеста от жара рабочей зоны. Для этого проделывается отверстие и через него направляется поток паров горящего бензина для разжигания угля. Температура поддерживается краном регулировки горелки.

Твердотопливный горн

Для разовых или нечастых кузнечных работ можно обустроить очаг просто на земле, выкопав углубление необходимого размера и выложив его огнеупорным кирпичом. Он для разогрева металла с помощью твердого топлива наиболее подходит. Другой вариант материала для стола - толстая (не менее 5 мм) стальная пластина. Также нужно будет установить колосниковую решетку из стальной полосы или чугуна. Ее может заменить и стальная труба подачи воздуха. Торец ее заваривается. В зоне горения болгаркой прорезаются щелевые пазы, через которые выходящий воздух будет разгонять жар.

Как сделать кузнечный горн простым и мобильным? Можно сварить каркас из подручных материалов и на них установить стальную столешницу. Интересна, удобна и практична конструкция основания из отслужившей свое старой газовой плиты. Сверху устанавливается столешница с зоной горения. Духовка служит для расположения пылесоса или другого источника наддува. Снизу еще имеется отсек для инструмента и приспособлений.

Народные умельцы считают такой вариант очага наиболее экономичным и эффективным. Газ - топливо недорогое и доступное. Конструкция очага для него более проста, так как отсутствует необходимость колосниковой решетки. Регулировка подачи газа краном удобна, значит, добиться требуемой температуры в рабочей зоне будет легче. Конструкция горна может состоять из минимального набора элементов. Достаточно приспособить под него подходящее основание.

Однако тут также есть свои особенности. Газ - вещество взрывоопасное, поэтому работать нужно еще более осторожно. Регулировка подачи горючей смеси также требует опыта и практики. В остальном все не так сложно. Куб из кирпича складывают по размерам планируемых заготовок. Задняя стенка - глухая. Спереди отверстие прикрывают кирпичами или обустраивают дверцу. Сверху оборудуют место для входа трубы, по которой подводится горючая смесь. Длина ее в разных схемах отличается. Есть мастера, которые делают ее до 1,5 м длиной, и говорят, что так лучше идет смешивание горючей смеси.

Природный или сжиженный газ после редуктора подается в эту трубу через сопло. Туда же нагнетается воздух. Интенсивность горения регулируется подачей газа и скоростью наддува. Сверху над горном при работе в помещении необходимо обустраивать вытяжку. В остальном конструкции могут либо усложняться (футеровка, термопары, принудительный отвод продуктов горения, дополнительные заслонки) или, наоборот, упрощаться.

Для домашнего умельца нет стандартов. Главное - знать принцип работы, подобрать материалы, выдержать технологию, получить необходимую температуру и при этом соблюдать технику безопасности.

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

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

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

• стационарную;
• переносную;
• передвижную.

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

Основные части

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

Устройство горна собственной сборки мало отличается от производственных приспособлений.

Классическая конструкция должна иметь:

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

Как работает устройство

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

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

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

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

Газовый горн

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

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

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

Материалы для изготовления

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

Назначение составляющих

Основным рабочим органом вагранки является фурма, состоящая из:

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

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

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

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

Правила топки

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

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

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

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

Мини-вариант

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

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

Индивидуальная конструкция

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

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

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

Последовательность процессов

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

Переносной горн

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

Среди недостатков:

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

Ножной привод

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

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

Заключение

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

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

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

Именно для вас. В этой инструкции я вам расскажу, как можно сделать мощную мобильную печь для кузнечных работ. С помощью этой печи вы запросто сможете выполнять ковку металла, температуры тут более чем достаточно. Ну и, конечно же, теперь не будет проблемы с закалкой стали. А при желании, если придумать горн, с помощью этой приспособы можно вполне расплавить алюминий и другие металлы с не очень высокой температурой плавления.

Питается печь углем, а чтобы его раскочегарить до нужной температуры, понадобится принудительная подача воздуха. Для этих целей автор использовал небольшой электрический компрессор. Питать можно от аккумулятора, так что розетка нам не понадобится. Непосредственно место горения выполнено из металлической бочки, подойдет также газовый баллон. А рама, в которой установлен компрессор и аккумулятор, сделана из досок, это просто и практично. Итак, рассмотрим по порядку, как же сделать кузнечную печь.

Материалы и инструменты, которые использовал

Список материалов:
- ;
- медные или другие металлические трубы, а также уголки;
- кран;
- доски;
- пластиковые кронштейны для труб;
- саморезы, болты с гайками;
- стальная бочка или газовый баллон;
- стальной уголок;
- алюминиевый уголок;
- фольга;
- клей (чтобы приклеить фольгу);
- жаростойкий герметик;
- жаростойкая краска.

Список инструментов:
- дрель;
- сверлильный станок;
- болгарка;
- тиски;
- газовая горелка;
- шуруповерт;
- сварка;
- ножовка по дереву или отрезной станок.

Процесс изготовления кузнечной печи:

Шаг первый. Сборка рамы
Чтобы собрать раму, нам понадобятся доски. Режем их на нужные куски, а затем собираем раму при помощи саморезов. При желании на стыкуемые поверхности можно нанести клей, герметик и так далее. Сразу отмечу, что первоначальная конструкция была переделана, так как были проблемы из-за высокой температуры. Рама делается только для оборудования, а сама печь в будущем была изготовлена из металла.
Для упрочнения конструкции автор стянул ее длинными болтами с гайками. Они же будут служить в качестве опоры для поддонов.

Шаг второй. Крепежная деталь для
Чтобы установить компрессор, сделаем под него переходник, в который будет вставляться носовая часть. Для его изготовления нам понадобится доска, а также дрель со специальными насадками. В итоге нам нужно просто вырезать «шайбу» из дерева.
Изготовленную шайбу крепим в нужном месте рамы при помощи саморезов.

Шаг третий. Собираем трубы
Для транспортирования воздуха к точке назначения автор решил использовать медные трубы. Это не очень хороший вариант, так как медь отлично переносит тепло, поэтому длина труб должна быть максимальной. В противном случае тепло может дойти до компрессора и расплавить пластик. Трубы можно использовать металлические, причем можно их просто согнуть в нужной длины змеевик. Автор собирает нужную конструкцию, для соединения деталей используется пайка.

Шаг четвертый. Делаем хомут для батареи
Питать мы систему будем от аккумулятора, поэтому для его установки нужно изготовить хомут. Для этих целей нам будет нужна пластина из алюминия. С помощью тисков и специальной насадки автор формирует ее в виде буквы «П». Впрочем, это можно сделать и при помощи обычных тисков или даже плоскогубцев, если у вас хорошо наметан глаз. Просверлите отверстия для крепления хомута винтами к основе.
В основе сверлим отверстия, с другой стороны автор устанавливает гайки. Вот и все, теперь хомут будет очень удобно затянуть, используя винты.

Шаг пятый. Отделываем раму фольгой
Изначально автор планировал установить на деревянный корпус несколько поддонов, на которых и будут гореть угли. А чтобы дополнительно защитить древесину, он ее обклеил фольгой. Теперь даже если уголек и упадет из поддона, древесина не должна загореться, да и фольга сама по себе работает как экран тепла.

Шаг шестой. Устанавливаем начинку
Первым делом устанавливаем трубы, для их крепления были использованы пластиковые держатели. Это не очень надежный вариант, если трубы будут сильно нагреваться. Также устанавливаем компрессор, для его крепления автор использовал уголок из алюминия.
В завершении крепим аккумулятор, ранее мы для него изготовили хомут из алюминиевой пластины.

Шаг седьмой. Завершающий этап сборки и испытания (попытка первая)
Теперь установим поддоны, в которые будем засыпать угли, у автора их два штуки. В поддонах сверлим отверстие и вставляем трубу из стали, которая будет подавать воздух в печь. Поддоны находятся в висячем состоянии, они упираются на два болта, установленных поперек рамы.

Вот и все, теперь печь можно протестировать! Засыпаем угли и разжигаем горелкой или жидкостью для розжига. Печь заработала отлично, однако при этом обнаружились проблемы. Поддоны нагреваются настолько сильно, что сожгли под собой фольгу, а также высокая температура начала жечь дерево. В итоге эта конструкция потерпела крах, и было принято решение ее переделать.

Шаг восьмой. Изготовление печи из баллона
Автор срезал ту часть рамы, на которой располагались поддоны. Было принято решение сделать печь более надежной. В итоге в качестве исходного материала была взята металлическая бочка, подойдет также газовый баллон. Если будете использовать баллон, не забудьте его хорошо очистить от содержимого, в интернете для этого есть масса инструкций и рекомендаций, в противном случае может все завершиться взрывом и серьезными травмами.

Первым делом очищаем баллон от краски, для этого автор использует болгарку с подходящей насадкой. Далее отрезаем от баллона донышко на подходящей высоте. В завершении прорезаем в заготовке «окно», через которое вы будете пользоваться печью.

Шаг девятый. Изготовление крепежных кронштейнов
Чтобы прикрепить печь к деревянной конструкции с компрессором, понадобится два уголка. Режем уголок до нужной длины, загибаем края под нужным углом. Также для упрочения соединения понадобится две стальные пластины.

Просверлите в уголках и пластинах отверстия для крепления деталей с помощью саморезов. Помимо этого автор приварил к уголкам куски труб, в итоге получились отличные ножки.

Шаг десятый. Изготавливаем «поддон» для печи и устанавливаем
Поддон нужен для того, чтобы на нем горели угли, к которым снизу поступает воздух, это своего рода колосники. Для этих целей нам понадобится листовая сталь, и она должна быть как можно толще, так как тонкая быстро прогорит от высокой температуры. Из стали нужно вырезать круг такого диаметра, чтобы он мог максимально плотно зайти внутрь печи.

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

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

Существующие конструкции кузнечных горнов определяются следующими факторами:

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

Из соображений безопасности кузнечные горны чаще работают на угле.

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

Общими недостатками кузнечных горнов считаются:

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

Впрочем, опытный кузнец в состоянии оценивать температуру металла по цвету его поверхности, а проблему сульфуризации решают путём использования более качественного вида топлива.

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

Горны, работающие на угле

Конструкция нагревательного устройства рассматриваемого типа включает в себя:

1. Свод и боковые стенки , которые выкладываются из огнеупорного кирпича (шамота или динаса).
2. Горновое гнездо , образуемое верхней поверхностью свода, где и нагреваются заготовки.
3. Зонт , снабжаемый откидными шторками , и призванный улучшать естественную тягу в рабочем пространстве.
4. Заднюю стенку (брандмауэр) , в которой предусматриваются отверстия для подачи исходного воздуха .
5. Воздушный кран , предназначенный для включения подачи воздуха к горновому гнезду.
6. Защитный короб из жаропрочной стали, который соединяет между собой входную полость у крана подачи воздуха с горновым гнездом.
7. Закалочную ёмкость (она может быть стальной или кирпичной), предназначенную для охлаждения заготовок при их термообработке или для охлаждения самого горнового гнезда от перегрева и последующего образования температурных трещин.
8. Дымохода , через который производится удаление продуктов сгорания топлива.
9. Емкостей под хранение угля и различного кузнечного инструмента.

Принципиальная схема работы кузнечного горна

Твёрдотопливный кузнечный горн – довольно капризное нагревательное устройство, и его разогрев требует от кузнеца определённого практического опыта. Особенно трудно разжечь горн, который продолжительное время не эксплуатировался, а также, если внешние температуры и давление воздуха – достаточно низкие. Каменный уголь , который используется в таких горнах, должен соответствовать требованиям ГОСТ 8180 .

Подготовка горна к нагреву металла производится в следующей последовательности:

• Их горнового гнезда удаляются шлаки , остатки кованого металла, зола и окалина (это следует выполнять даже тогда, когда после окончания работ поверхность была тщательно очищена);
• Дымоходы и воздухоподводящие каналы продуваются сжатым воздухом (для небольших по размерам кузнечных горнов можно использовать пылесос);
• На поверхность горнового гнезда насыпается небольшой слой угля , при этом отверстие защитного короба не должно полностью перекрываться;
• Сверху на уголь помещают ветошь , смоченную в легковоспламеняющейся жидкости или древесные опилки;
• После розжига , когда горение становится устойчивым, добавляют следующую порцию угля (фракция может иметь повышенную, по сравнению с исходной, крупность);
• Открывается кран подачи воздуха , и устанавливается в среднем положении;
• По мере прогорания интенсивность дутья постепенно увеличивают .

Необходимое качество прогрева заготовки под ковку в открытом горне обеспечивается формированием поверхностной корки , которая образуется при горении топлива.

Внутри корки – всегда более высокая температура, поэтому заготовку помещают внутрь, а сверху закрывают очередной дозой угля. Верхнюю поверхность корки стараются при этом не разрушить, поскольку в противном случае нагрев будет медленнее, а угар металла и окалинообразование возрастут. Иногда, для ослабления процессов науглероживания металла корку сбрызгивают водой.

В открытых горнах наименее интенсивный нагрев металла происходит на периферии горнового гнезда, поэтому свежий уголь подсыпают именно по периметру нагреваемой заготовки . Если слой корки становится слишком толстым (более 5…10 мм), его ломают, т.к. в этом случае теплопроводность к заготовке уменьшается.

Заготовку во время нагрева периодически поворачивают , чтобы обеспечить всем её частям одинаковые условия нагрева. Пламя при горении угля должно иметь равномерный цвет при минимуме копоти.

Цвета нагретой стали при различных температурах таковы:

• Цвета тёмной вишни – 700…750 0 С;
• Вишнёво-красный – 750…800 0 С;
• Красный – 800…850 0 С;
• Светло-красный – 850…900 0 С;
• Оранжевый – 900…1050 0 С;
• Тёмно-жёлтый – 1050…1150 0 С;
• Светло-жёлтый – 1150…1250 0 С.

Перегрев металла выше указанных температур недопустим. Перегретый металл характеризуется крупнозернистой структурой, которая хуже поддаётся ковке, особенно при формообразовании сложных кованых элементов.

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 огнеупорного 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.

Для работы таких горнов необходим стационарный источник электроэнергии. Газовые горны целесообразно применять для нагрева под ковку частей длинномерных заготовок: нагрев происходит значительно быстрее, и следовательно, окалинообразование меньше.

При использовании газового горна следует строго соблюдать следующие требовании безопасности:

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

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

Специальное устройство, предназначенное для разогрева рабочих заготовок до температуры ковки во время металлообработки, известно как кузнечный горн. Существует несколько видов горна, каждый из которых имеет свои особенности.

Не исключена возможность того, что кузнечный горн своими руками можно сделать несколькими простыми способами.

Конструкция и предназначение устройства

Первый кузнечный горн своими руками был изобретен еще древними халибами. В наше время существует несколько вариантов конструкций этого устройства. При их классификации ориентируются на такие факторы горнов:

1. Топливо, которое используется для розжига (уголь, газ, кокс, мазут).
2. Конструкция горна.
3. Размеры устройства.
4. Цель, с которой предполагается его использование (нагрев под ковку, термообработка заготовки).

В качестве топлива может использоваться мазут, газ или уголь. Как правило, чаще всего применяется уголь. Этот вариант топлива отличается безопасностью и невысокой стоимостью. Что касается мазута или кокса, эти виды топлива относятся к дорогостоящим, а также загрязняющим окружающую среду.

Использование газа обеспечивает высокий уровень коэффициента полезного действия, но в то же время требует более тщательного обслуживания установки.

Горны на угле

Горны, которые в качестве топлива используют уголь, отличаются простым устройством и практичностью использования. Конструкция устройства этого вида состоит из таких рабочих частей:

Если говорить о недостатках твердотопливного горна, следует отметить сложность процесса его розжига. Усложняется розжиг особенно в том случае, когда горн на протяжении длительного времени стоял неиспользованным. Для этого кузнецу необходимо обладать определенными навыками.

Подготовку горна к использованию нужно проводить в такой последовательности:

Так как температура под коркой выше, чем на ее поверхности, заготовка помещается непосредственно под корку. Если толщина корки достигает больше 5−10 мм, ее рекомендуется разрушить. В противном случае уровень теплопроводности становится меньшей.

Для того чтобы заготовка прогрелась равномерно по всей площади, ее необходимо периодически переворачивать. Стоит также обратить внимание на цвет огня. Он должен быть равномерный, а также иметь одинаковый цвет.

Ни в коем случае нельзя допустить перегрева металла. При этом он будет намного сложнее поддаваться обработке.

Устройства, работающие на газе

Отличительной чертой данного вида горнов является то, что подготовить их к работе намного проще, чем кузнечные горны, работающие на твердом топливе.

Если говорить о конструкции горнов газового типа, она состоит из таких элементов:

Для обеспечения работы газовых кузнечных горнов необходимо обязательное присутствие источника энергии. В связи с этим горны этого вида применяются для нагрева до температуры ковки заготовок большой длины. В таких горнах процесс их нагрева происходит намного быстрее.

Использование газовых горнов возможно при соблюдении таких правил безопасности:

• помещение кузнецы необходимо периодически проветривать, дабы предотвратить скопление газа;
• возле горна не допускается располагать устройства, в которых находится кислород или смеси, содержащие его;
• посредством использования газоанализатора необходимо проверить окончательное сжигание газа перед новым запуском горна.

Только при условии соблюдения правил использования и безопасности горна газового типа его применение будет оправдано.

Самостоятельное изготовление

Перед тем как сделать горн, необходимо определиться с типов устройства. Самодельные горны могут быть двух видов:

1. Закрытый. Его конструкция оборудована специальной камерой, в которой заготовка разогревается до необходимой температуры. Следует обратить внимание, что в горнах закрытого типа можно работать с заготовками, размер которых не превышает размеров самой камеры.
2. Открытый. Засыпание топлива на колосники в нем проводится с ее верхней части. С нижней части происходит подача воздуха. Рабочая заготовка для ее нагрева помещается непосредственно на поверхность топлива. Благодаря этому можно использовать заготовки довольно больших размеров.

Для начала необходимо взять пластину из стали и просверлить в ней отверстия. После этого ее можно вставить в центральную часть стола, который выступает в качестве основы горна.

Не исключена возможность того, что из уголка варится рама, в которую помещаются решетка колосника и огнеупорный кирпич. Для изготовления решетки можно использовать обычную старую сковороду из чугуна, в днище которой просверливаются отверстия. Следует учесть то, что при определении высоты стола необходимо ориентироваться на рост кузнеца.

Теперь можно приступить к монтажу механизма подачи воздуха. Есть возможность создания такого механизма, работающего от ножного привода.

Оптимальным вариантом создания механизма является использование электровентилятора из ненужного пылесоса . Его мощности хватит для того, чтобы подать поток воздуха необходимой силы. Нелишним будет оборудовать конструкция регулятором мощности.

Не исключена возможность использовать вместо пылесоса привод от ручной сирены.

После этого все части конструкции собираются в одно целое устройство. Теперь можно приступить к проведению первого испытательного запуска. Самодельный горн для ковки можно дополнять разного вида дополнительными приспособлениями, которые повышают показатель удобства работы с ним.

Особенности работы с горном

После изготовления кузнечного горна необходимо научиться им пользоваться. Для этого рекомендуется придерживаться таких правил:

1. Началом работы с устройством заключается в загрузке топлива на колосниковую решетку. Некоторые кузнецы рекомендуют на разогретый слой угля положить рабочую заготовку, а сверху на нее насыпать еще один слой угля. Таким образом удается добиться максимально высокой температуры в камере.
2. Если в качестве топлива используется древесина, на колосниковую решетку необходимо положить дополнительное кольцо (диаметром 21 см).
3. Для обеспечения хорошей тяги над самодельным горном необходимо смонтировать специальную вытяжку. Ее также можно выполнить самостоятельно.
4. Для того чтобы разогреть заготовку до необходимой для ковки температуры, ее нужно держать в средине раскаленного угля. При этом важно не передержать заготовку. Это может ухудшить свойства металла, что осложнит процесс работы с заготовкой или сделает металл очень хрупким.
5. Для проведения ковки рекомендуется использовать специальный молоток, вес которого не больше 1 кг. В процессе работы глаза необходимо защитить очками. Это поможет предотвратить попадание в глаза раскаленного металла.
6. Большая металлическая вещь может быть использована в качестве наковальни. Это может быть рельса или кувалда.

Самодельный кузнечный горн имеет существенные преимущества перед приобретенным. Он намного дешевле, проще в использовании и обслуживании.