Выбор конструкции и самостоятельное изготовление кузнечного горна

Кузнечный горн является незаменимым в мастерских и кузницах для создания стальных изделий путём ковки горячего металла при температурах до +1200°С. Существует множество различных моделей с простой конструкцией и под разные виды топлива, обладающие различными характеристиками. Как не ошибиться в их выборе и грамотно возвести?

Устройство горна

Конструктивно горн состоит из следующих элементов:

основания, выполненного из негорючего материала и обладающего высокой прочностью;
огнеупорного стола;
топливной камеры с колосниковой решёткой;
воздушной камеры и дренажа;
входного воздуховода;
воздушного вентиля для регулировки подачи воздуха;
камеры шатровой формы;
проёма для подачи длинных заготовок;
зонта горна;
газовоздушной камеры;
ванны для закалки заготовок;
дымохода для отвода продуктов сгорания;
съёмного горнила.

Принцип работы

Принцип работы горна основан на химической реакции горения углерода, который при реакции с кислородом образует углекислый газ с выделением тепла. Кроме того, происходит восстановление металлов, что является весьма важным аспектом для формирования однородных высокопрочных деталей.

Для поддержания оптимального уровня горения и температуры внутри топливной камеры устанавливаются воздуховоды и воздушные камеры, которые принудительно нагнетают чистый кислород. За счёт этого удаётся получать температуры выше +1000°С, которые недостижимы при обычном сгорании твёрдого топлива (угля или древесины).

Как выглядит газовый кузнечный горн сделаный своими руками

При этом по технологии надува объём воздуха подбирается таким, чтобы кислорода постоянно немного не хватало для протекания реакции окисления. Иными словами, необходимо подобрать такой режим работы, чтобы предотвратить сгорание металла.

Время нахождения выплавляемой детали в горне также следует ограничивать, так как в атмосфере углекислого газа металл станет с ним реагировать и образовывать высокопрочный сплав с повышенной хрупкостью. Этих негативных последствий можно избежать, вводя дополнительно в камеру кислород в таком количестве, чтобы успевал полностью прореагировать углекислый газ.

Назначение и варианты использования

Кузнечный горн своими руками изготавливается в зависимости от его основного применения и может быть сконфигурирован соответствующим образом под конкретные задачи. Поэтому важно понять, для чего предназначены каждая их его конструктивных частей:

топливник с колосниковой решеткой, воздушной камерой, вентилем и патрубком служат для сжигания топлива и подогрева металлической заготовки, в зависимости от требований к температуре могут иметь открытую или закрытую конструкцию, а также не быть оборудованными воздушным наддувом;
воздушный дренаж применяется для регулировки подачи кислорода и предотвращения охрупчивания металла, позволяет создавать оптимальные условия при нагреве и плавлении заготовки;
шатёр или зонт с дымоходом используются для отвода угарного газа и других продуктов сгорания, которые могут нанести вред здоровью человека;
закалочная ванна необходима для быстрого остывания металла и приобретения им оптимальных пластических и прочностных свойств;
жаростойкий колпак или горнило, применяется для расширения зоны однородного нагрева, что позволяет эффективно плавить в тигле металл (обычно цветные драгметаллы);
газовоздушная камера, используется для осушения воздуха, очистки его от примесей, а также для введения легирующих элементов, предназначена для получения качественных изделий с заданными характеристиками в соответствии с конкретной справочной диаграммой состояний и фаз;
стол служит для размещения на нём всех элементов горна, а также для частичного охлаждения заготовок, является обязательной частью конструкции.

Горн применяется для следующих целей:

разогрева металла для последующей ковки или других видов обработки;
плавления в специальных формах;
термообработки с целью повышения определённых свойств.

Классификация горнов

Перед тем как сделать кузнечный горн, необходимо ознакомиться с их классификацией, чтобы подобрать наиболее подходящий вариант конструкции. Классификация осуществляется по следующим критериям:

по виду применяемого топлива;
по типу конструкции;
по размеру пода.

Виды горнов по типу применяемого топлива

По типу используемого топлива горны подразделяются на следующие виды:

газовые;
твердотопливные;
на жидком топливе.

Газовые горны имеют наиболее простую конструкцию, дешевы в ремонте и обслуживании. Они отличаются минимальным весом, что позволяет их изготавливать переносными или компактными.

Твердотопливные горны отличаются возможностью получения максимально высоких температур нагрева, относительно невысокой стоимостью стройматериалов для возведения и неприхотливостью в эксплуатации. Для их растопки допустимо использование следующих видов топлива:

карбон или кокс, отличающийся высокой стоимостью и повышенной эффективностью (до 5 раз расход меньше, чем угля), в нём нет посторонних примесей, воспламеняется при температуре выше +450°С;
каменный уголь, наиболее распространённое и эффективное топливо, при горении выделяет коксовый газ, поэтому при растопке необходимо ждать пока он весь выветрится, подходит для ковки различных декоративных элементов или деталей среднего качества;
древесный уголь, имеет минимальную температуру возгорания, по сравнению с другими видами топлива, но быстро выгорает, отличается повышенным расходом, поэтому его эффективно использовать для растопки.

Это также является причиной сложности обслуживания оборудования по причине его частых засоров.

Классификация по конструктивным особенностям

Самодельный кузнечный горн по конструктивным особенностям может быть классифицирован следующим образом:

по способу установки: переносной или стационарный;
по конструкции топочной камеры: закрытого или открытого типа;
по размещению наддува: с боковым или центральным соплом.

Виды горнов по размерам пода

По размерам пода горны бывают: малые, средние и крупные. Они определяются эффективностью работы установки и полностью зависят от интенсивности расхода топлива и режимов эксплуатации топливной камеры. Оптимальная эффективность скорости расхода топлива составляет от 1 до 1,5 м/с.

Читайте так же:

Коптильня горячего копчения для квартиры своими руками

Производительность горна прямо пропорциональна величине напряжённости и площади пода. При этом минимальная напряжённость считается в пределах от 100 до 150 кг/м 2 ·ч. Значения вне этого диапазона являются экономически невыгодными.

Как сделать кузнечный горн?

Перед тем как сделать кузнечный горн своими руками, необходимо подготовить необходимые материалы и инструменты. Это позволит минимизировать временные затраты

Инструкция по созданию твердотопливного передвижного горна

Перед началом работ необходимо собрать следующие инструменты:

сварочный аппарат;
дрель;
напильник;
набор гаечных ключей;
шпатель;
рулетку;
уровень;
струбцину;
маркер;
болгарку.

Подготовив чертеж кузнечного горна, нужно закупить материалы для его конструирования:

листовую сталь толщиной 2-3 мм (рекомендуется 09Г2С);
колёса поворотные 4 шт.;
профильные трубы квадратного сечения с толщиной стенок не менее 2 мм;
огнеупорный цемент;
воздушная улитка;
крепёжные элементы: болты и гайки;
труба из нержавейки по диаметру выходного отверстия улитки;
переходник.

Мобильный угольный кузнечный горн открытого типа пошагово изготавливается так:

Берём стальной лист и размечаем маркером по размерам рабочего стола.
Болгаркой вырезаем столешницу, кромки зачищаем напильником.
Размечаем на вырезанном листе отверстие прямоугольной формы под жерло горна и болгаркой его прорезаем.
Берём второй стальной лист и размечаем элементы деталей под трапецеидальное жерло горна.
Вырезаем элементы жерла, а затем свариваем их в единую конструкцию.
Привариваем жерло к рабочей поверхности стола в месте прорезанного отверстия.
Переворачиваем конструкцию жерлом книзу, размечаем места под расположение стенок для расположения углей.
Из стали вырезаем борта для рабочей поверхности стола.
Выполняем приварку бортов так, чтобы не было по швам зазоров, а сам шов был прочным и сплошным, элементы конструкции точно центрируем.
Для нижней части жерла вырезаем из стали стенки для подвода воздуховодов, а затем их привариваем.
Изготавливаем для жерла съёмное дно, предназначенное для удаления золы.
Прикрепляем к нему педаль при помощи рычагов.
На стенке для подвода трубы с воздухом проделываем отверстие по диаметру трубы.
Из стальных профильных труб вырезаем элементы и свариваем каркас под крепление рабочей поверхности.
В нижней части каркаса привариваем планку для крепления улитки, а затем закрепляем её на болты.
Подготавливаем трубу для воздуховода.
Прикрепляем воздуховод к улитке и жерлу, при необходимости для усиления конструкции предусматриваем дополнительное крепление.
К нижней части каркаса прикрепляем на болты поворотные колёса.
Стыковочные швы промазываем огнеупорной шпаклёвкой.
Формируем на рабочей поверхности горна огнеупорный слой на основе огнеупорного цементного раствора.

Кузнечный горн на угле необходимо испытать путём его прогрева до рабочей температур, но только после полного застывания цементного слоя.

Пошаговая инструкция изготовления газового горна

Чтобы изготовить газовый кузнечный горн, необходимо заранее подготовить следующие материалы:

огнеупорный кирпич;
листы из жаростойкой стали толщиной не менее 5 мм;
тонкие нержавеющие листы (толщина до 2 мм) для наружной облицовки;
стальные профильные трубы;
дымоходные трубы из нержавеющей стали;
огнеупорную шпатлёвку;
стандартные горелки, используемые в газовых котлах отопления;
вентилятор для нагнетания воздуха.

Также понадобятся следующие инструменты:

сварочный аппарат;
болгарка;
дрель;
напильник;
рулетка;
маркер.

Кузнечный горн на газе изготавливается в следующей последовательности:

Берём огнеупорные кирпичи и складываем из них корпус горна. При необходимости торцы обрабатываем болгаркой со специальной насадкой по бетону, чтобы обеспечить плотную стыковку.
В передней части конструкции создаём небольшую ступеньку из огнеупорного кирпича, предназначенную для поддержания оптимальной температуры.
В задней части проделываем прямоугольное отверстие для вентиляции.
Из толстого листа стали изготавливаем основание по размеру кирпичного корпуса горна.
В торцевых частях листа привариваем профильные трубы так, чтобы кирпичи внутри них были неподвижными.
В боковой части топочной прорезаем отверстие для подвода газовой трубы с установленной горелкой.
Из толстолистовой стали вырезаем верхнюю часть для горна.
Привариваем по углам корпуса внизу и вверху уголки.
Высверливаем в уголках по одному отверстию и стягиваем нижнюю и верхнюю часть горна при помощи шпилек.
Вырезаем из профильных труб стойку для горна, а затем все детали свариваем в соответствии с чертежом.
Устанавливаем горн на стойку.
Приделываем к камере трубу для отвода продуктов сгорания.
Располагаем внутри камеры газовую горелку и закрепляем к месту ввода в камеру.
Снаружи корпус обшиваем тонколистовой сталью, предварительно вырезав из листов части с нужными размерами. Все швы свариваем сплошным швом.

Самостоятельное изготовление горна является не только недорогим и относительно несложным процессом, а и позволяющим получить установку под конкретные нужды.

Способы изготовления кузнечного горна для ковки своими руками

В кузнечном деле горн используется для прогрева и разогрева заготовок из металла перед термической обработкой. Рабочая температура в этом устройстве поднимается до 1200 градусов. По конструкции приспособление может быть стационарным и мобильным (то есть размещаться непосредственно в специально оборудованной кузне или переноситься в удобное для работы место). Для промышленности оборудование комплектуется разными приспособлениями, для бытового применения горн производится в самом простом варианте.

Особенности бытового кузнечного горна

Из-за высокой стоимости плавильных установок не каждый пользователь может купить подобное оборудование специального назначения. Для бытовых нужд собрать газовый кузнечный горн своими руками несложно при условии правильного определения формы, мощности и устройства системы наддува. Бытовую простейшую кузню для художественной ковки или литья из цветного металла можно собрать из нескольких шамотных кирпичей и листовой стали.

Читайте так же:

Самодельная каретка для циркулярки

Сделать горн в домашних условиях для работы с черным металлом не представляет сложности. Изготовить простейшую конструкцию можно из металлической емкости, в боковой части которой необходимо сделать отверстие под газовую горелку. Систему подачи топлива можно собрать из отрезка трубы и муфты, для опорной конструкции под емкость подойдут длинные болты. Футеровка газового очага выполняется методом засыпки раствора из алебастра или гипса, песка и воды.

Горн необходимо оснащать защитным кожухом, керамической трубкой или подходящей по размеру бутылкой. После выполнения футеровки и сверления отверстия для подачи газа, приспособление устанавливается в удобном месте, но на расстоянии от легковоспламеняющихся материалов. К преимуществам конструкции относится возможность перемещать печь, регулировать степень нагрева заготовки, что особенно удобно в процессе работы с разным ковочным материалом.

Принцип работы установки

Перед тем как приступить к сборке термической установки, нужно понимать принципы работы самодельного горна для ковки металла, чтобы упростить конструкцию печи для домашнего пользования. В основе работы прибора лежит энергетический выход при сжигании смеси углерода и кислорода, процент выделения металла в расплавленном виде. В процессе плавки углерод купирует реакцию окисления металла, постоянный поддув газа в топливо быстро повышает температуру в горне.

Процесс разогрева металла требует определенных навыков и специфических знаний. Недостаточно собрать мини-горн своими руками, необходимо научиться контролировать подачу кислорода в топливо, объем которого должен составлять не более 95%. Если заготовка перегревается, происходит науглероживание металла, сталь становится хрупкой, превращаясь в чугун.

Разрабатывая чертеж будущего кузнечного приспособления, особое внимание следует уделить типу энергетического вещества, влияющего на конструкцию очага. По виду топливо для горна бывает:

газовым (бутан, пропан);
жидким (солярка, мазут);
твердым (древесный уголь, кокс);
смешанным (газово-жидким).

В зависимости от планируемой работы и размера заготовки термическая печь может быть с открытой или закрытой зоной очага. Домашнему мастеру следует помнить, что бытовой газ можно использовать в горне только после предварительной очистки от серы методом «прогонки» через жидкий нафталин. Изделия из прогретого газовой горелкой металла не могут использоваться в качестве нагружаемых деталей.

Основным требованием к обеспечению безопасности мастера является установка мощной принудительной вентиляционной системы, даже если для устройства кузнечного горна используется бытовой паяльный аппарат, работающий на баллонном газе. Прибор позволит заниматься изготовлением декоративных элементов интерьера и экстерьера в собственном гараже.

Изготовление печи из паяльной лампы

Изготавливая горн для ковки своими руками, паяльную лампу нужно установить в углубление, по периметру которого уложить шамотный кирпич с колосниковой решеткой. При выкладке огнеупорных кирпичей необходимо соблюдать расстояние между ограждающими элементами с целью обеспечения поступления воздушных масс в камеру сгорания. Угол расположения относительно друг друга блоков строительного материала определяется мастером.

В углубление, оборудованное из кирпичей на решетке, засыпается древесный уголь или кокс, на паяльную лампу надевается патрубок, который подводится под колосники. Заготовка для поковки закладывается в щель между кирпичной кладкой, угольный концентрат поджигается снизу. Для удаления дыма над колосниками устанавливается зонд, шатер или дымоход.

Твердотопливное устройство для кузни

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

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

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

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

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

Домашняя кузница на газу

Для изготовления простой домашней кузни на газу можно использовать запчасти от старого велосипеда. Если на токарном станке произвести обточку «звездочки» от коробки передач, приспособление может функционировать на бутане или пропане, нагревать замкнутые горны небольшого объема. Важным условием пользования переносной конструкцией является запрет на работу горелки с ацетиленом, так как высокая температура пламени может сжечь бывшую «звездочку», а печь попросту взорвется.

Собрать такое устройство несложно, при этом самодельный горн для ковки мало чем уступает промышленным, но обходится намного дешевле. Главное, соблюдать при изготовлении и использовании правила безопасности.

Способы изготовления кузнечного горна для ковки своими руками

Читайте так же:

Простейший металлоискатель своими руками без микросхем

Особенности бытового кузнечного горна

Из-за высокой стоимости плавильных установок не каждый пользователь может купить подобное оборудование специального назначения. Для бытовых нужд собрать газовый кузнечный горн своими руками несложно при условии правильного определения формы, мощности и устройства системы наддува. Бытовую простейшую кузню для художественной ковки или литья из цветного металла можно собрать из нескольких шамотных кирпичей и листовой стали.

Принцип работы установки

Процесс разогрева металла требует определенных навыков и специфических знаний. Недостаточно собрать мини-горн своими руками, необходимо научиться контролировать подачу кислорода в топливо, объем которого должен составлять не более 95%. Если заготовка перегревается, происходит науглероживание металла, сталь становится хрупкой, превращаясь в чугун.

Разрабатывая чертеж будущего кузнечного приспособления, особое внимание следует уделить типу энергетического вещества, влияющего на конструкцию очага. По виду топливо для горна бывает:

газовым (бутан, пропан);
жидким (солярка, мазут);
твердым (древесный уголь, кокс);
смешанным (газово-жидким).

Изготовление печи из паяльной лампы

В углубление, оборудованное из кирпичей на решетке, засыпается древесный уголь или кокс, на паяльную лампу надевается патрубок, который подводится под колосники. Заготовка для поковки закладывается в щель между кирпичной кладкой, угольный концентрат поджигается снизу. Для удаления дыма над колосниками устанавливается зонд, шатер или дымоход.

Твердотопливное устройство для кузни

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

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

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

Домашняя кузница на газу

Собрать такое устройство несложно, при этом самодельный горн для ковки мало чем уступает промышленным, но обходится намного дешевле. Главное, соблюдать при изготовлении и использовании правила безопасности.