Кузнечный горн своими руками

Кузнечный горн своими руками. Чертежи. Пошаговая инструкция

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.

Как устроен горн

Промышленный аппарат имеет несколько отличное от самодельного устройство. Прежде чем приступать к самостоятельному изготовлению такого изделия, нужно изучить его основу:

  1. Через сопло (по-другому называется фурма) воздух попадает в пространство камеры.
  2. Огнеупорные кирпичи будут сохранять необходимую температурную мощь.
  3. Колосники удержат используемое топливо над воздушной камерой.
  4. В горновое гнездо загрузится источник топлива.
  5. Еще одни кирпичи сформируют каркас устройства.
  6. В горнило подает воздух вентилятор.
  7. Общий каркас обычно делают из металла.
  8. Камера воздушная.
  9. Зольник.
  10. Труба воздуховода.
  11. Кожух.

Конечно, чтобы соблюсти все вышеперечисленное, обычному человеку не хватит знаний и средств. Но более упрощенный вариант вполне реально установит собственными силами.

Горн из кирпичей: простой закрытый вариант

горн из кирпича закрытый

Временная кузница легко возводится из имеющихся подручных средств. Для этого пригодятся:

  • шесть кирпичей огнеупорных;
  • лампа паяльная;
  • самодельная решетка (колосниковая), сделанная из стальных полос толщиной не менее 3 мм.

Все работы должны вестись в заранее продуманном пожаробезопасном месте. Правильной последовательностью этапов можно считать следующую:

  1. Укладывается нижний «слой» кирпичей (две штуки).
  2. Затем на них укладываются две обрезанные водосточные трубы, на которые кладется решетка таким образом, чтобы между ней и кирпичами снизу еще виднелся зазор.
  3. На решетке нужно немного отогнуть поперечные рейки — это поможет им захватывать пламя разогретой паяльной лампы и уже направлять его строго вверх.
  4. Укладываются два боковых кирпича (это будут стенки).
  5. На них аналогично нижним расположатся пара оставшихся верхних.
  6. На решетку насыпается кокс (каменный уголь) и перед самим горном ставится паяльная лампа (уже разогретая). От её пламени разгораются угли и поддерживается дальнейшее горение. Теперь остается только найти то оптимальное направление у пламени, чтобы на выходе была очень высокая температура.
  7. По соображениям безопасности лучше отгородить паяльную лампу от горячего горна каким-нибудь экраном, сделанным из негорючего материала.

Изготовление деталей

>
Рабочей поверхностью будет являться стол — то есть основа горна, где будет размещать очаг с топливом. Именно на нем разогреваются заготовки из металла. Такая конструкция обычно оказывается очень тяжелой. Сделать её просто: например, можно изготовить металлическую крышку в 4 мм листа стали.
Как изготавливается решетка? Можно «приспособить» для этого старую чугунную сковородку (только перед этим нужно просверлить несколько отверстий 10-миллиметровым диаметром). Как вариант, подойдет и колесный диск.
После завершения работ с решеткой подгоняем её, вставляя в отверстие стола. Чтобы лучше «подошло», кирпич можно будет даже слегка подпилить (предварительно замочив его в воде). Высоту такого стола можно выбирать произвольной, но лучше делать это на уровне пояса мастера.

Газовые варианты

простые газовые горны

Можно ли заменить уголь (чаще кокс) и паяльную лампу какими-то другими аналогами? Например, это может быть газовая горелка. В промышленности — да, легко по той простой причине, что используемые там моногазы специально предназначены для таких целей (они состоят из специально подобранной смеси). А вот бытовой газ не даст в использовании оптимального разогрева воздуха, который сможет нагреть металл. К тому же в бытовой горелке есть примесь серы, которая способна просто «убить» все эксплуатационные свойства металла (для обратного процесса все придется переплавлять заново). Также «отравляет» сталь и сера с древесины.
Конечно, с подобным можно бороться. Только способы несколько «экзотичные»:

  1. Пропустить газ из баллона через емкость с нафталином перед подачей в горелку.
  2. Нагревать подобным газом не слишком ответственные и подвергаемые нагрузке детали (это могут быть какие-либо декоративные художественные элементы ковки).

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.

Этапы изготовления самодельного горна

Как сделать кузнечный горн, и с чего начать? Для изготовления закрытого горна предварительно потребуется определить размеры его пода. Они определяется желаемой производительностью, и зависят от расхода топлива и интенсивности действия кузнечного горна. Для газового варианта оптимальной можно принять скорость подачи топлива 1 — 1,5 м/с: в этом случае процессы теплопередачи в закрытом пространстве будут протекать достаточно эффективно.

Кузнечный горн закрытого типа

Напряжённость пода Н связана с производительностью горна N простым соотношением:

где F – площадь пода.

Учитывая площадь, отводимую под кузницу, а также ожидаемую производительность ковки (например, в кг изделий), можно установить фактическую минимальную напряжённость пода (она не должна быть менее 100 — 150 кг/м 2 ∙ч, иначе обустройство даже мини-варианта нагревательной установки оказывается невыгодным).

Для того, чтобы изготовить горн своими руками, потребуются следующие материалы:

  1. толстолистовая жаропрочная сталь;
  2. огнеупорный кирпич (шамот или динас);
  3. стальной профильный металлопрокат (уголки, швеллеры) для монтажа рамы горна, изготовления заслонки и опорных стоек;
  4. стальные дымоходы для отведения газов, образующихся в процессе нагревания продукции;
  5. огнеупорная обмазка для заделки щелей;
  6. листовая или широкополосная сталь для внешней футеровки.

Конструкция открытого горна значительно проще – там необходимо обустроить лишь систему колосников, и обеспечить подачу воздуха, интенсифицирующего процесс нагрева. Для отвода продуктов сгорания в этом случае достаточно обычного вентиляционного зонта из жаропрочной стали.

Читайте также  Как прочистить систему отопления

Кроме того, при строительстве есть смысл воспользоваться стандартными узлами. Здесь следует упомянуть вентилятор для горна, в качестве которого можно принять агрегаты, выпускаемые для двухконтурных котлов большой мощности. Также пригодны вентиляционные трубы и стальные дымоходы, предназначенные для дымоотвода газов при 300 — 400 °С. Обустроить горн своими руками можно, используя горелки от мощных двухконтурных котлов.

Изготовление опорной рамы

Поскольку кузнечный горн – агрегат стационарный, то следует чётко определиться с его местонахождением. В домашних условиях далеко не вся часть мастерской может быть использована под кузницу. Но, безусловно, горн должен примыкать к одной из её стен, желательно к той, которая не сообщается со смежными строениями, поскольку в этом случае гораздо сложнее обустроить дымоходы, и установить вентилятор для горна.

По условиям пожарной безопасности конструкция должно отстоять от капитальной стены мастерской не менее, чем на 1 м, при этом исключается любое применение материалов с пониженной огнестойкостью (в том числе и гипсокартон марки ГКЛО).

При изготовлении опорной рамы целесообразно пользоваться готовыми чертежами, которые можно купить, либо скачать в Интернете. Размеры горна/мини-горна при этом согласовываются с собственными возможностями. Хорошо, если к чертежам прилагаются также фото и/или видео работающего горна.

Опорные стойки и раму изготавливают сварными, для чего обычно применяют низколегированную сталь 09Г2С. Она обладает достаточной прочностью, легко и надёжно сваривается, стойка от высокотемпературной коррозии. Шаг пластинчатых ячеек опорной рамы определяется размерами огнеупора. В готовой раме предусматриваются отверстия под последующее крепление элементов внешней футеровки.

Изготовление пода и свода

При выборе огнеупоров для обустройства верхней части руководствуются соображениями долговечности, видом нагреваемых изделий, а также интенсивности использования кузнечного горна. Чаще других используются шамот и динас.

Шамот изготавливается согласно техническим условиям ГОСТ 390-79. Купить несертифицированную продукцию весьма опасно, поскольку по цвету иногда бывает трудно отличить шамотный кирпич, от обычного, который плавится уже при 1200 ° С. Пригодный для кладки шамотный кирпич должен быть кремового цвета, и обладать низкой пористостью. В этом случае его вес составляет не менее 5 кг. В Интернете достаточно роликов демонстрационного видео, с помощью которого можно отличить качественную продукцию. Для строительства горна подходят марки ШПД, ША и ШБ.

Скачать ГОСТ 390-79 «Изделия огнеупорные шамотные и полукислые общего назначения»

Динас – огнеупор со значительно более высокими огнеупорными характеристиками: до 1800 0 С, однако он более дорог. Материал по цвету светлее шамота, поскольку имеет повышенный процент кремнезёма. Он лучше выдерживает интенсивные теплосмены, поэтому горны, выложенные из динасового кирпича, долговечнее.

При кладке стоит напомнить, что в кладочном растворе обязательно должна присутствовать огнеупорная глина и измельчённый шамот/динас, в пропорции 60/40. Каналы под вентилятор и дымоходы отделываются по периметру стальными полосами или уголками.

Изготовление заслонки и футеровки производится по той же технологии, что и описанная выше. Для футеровки стоит принимать полосы или листы, имеющие рёбра жёсткости: это снизит теплоотдачу в окружающее пространство, а также поможет увеличить производительность нагрева.

После окончания работ конструкцию тщательно просушивают, после чего испытывают вентилятор для горна, и только затем производят пробный пуск. Длительность нахождения изделий в готовом горне можно сопоставить со значениями, приведенными в следующей таблице:

Жидкостные устройства

Сложность заключается в подаче нужного количества топлива в камеру сгорания.

Собирая такую печь, монтируют бак для горючего и систему его подачи в очаг — форсунку. Главная проблема заключается в том, чтобы топливо распрыскивалось в мелкую пыль, тогда система будет эффективной.

Некоторые специалисты рекомендуют для этого использовать топливный тракторный насос.

Для более высокой температуры потребуется обустроить и подачу воздуха. Лучше всего использовать электрический вентилятор.

Однако кузнечная печь на жидком топливе довольно сложная в обслуживании и сборке. Намного проще собрать газовый аналог, да и топливо обойдется намного дешевле, а потребуется его меньше. Но некоторые мастера собирают такие печи и используют для своей кузни.

Решая, какой из типов горна собрать своими руками, нужно руководствоваться потребностями и планируемыми видами работ. Кованые ножи не требуют больших размеров очага и, если будут создаваться такие небольшие поковки, не стоит собирать большую стационарную конструкцию. Намного проще сделать небольшой переносной тип печи, желательно на газу.

Конечно, при запланированном производстве более массивных изделий лучше всего делать стационарный кирпичный горн с мощным поддувалом и вытяжкой.

Также немаловажным моментом будет выбор топлива. Газ более дешевый и простой вариант, уголь (древесный или каменный) несколько сложнее в использовании и его нужно большее количество в пересчете на массу заготовки. Что выбрать — зависит от Вашего предпочтения и доступа к запасам горючего.

Для того, чтобы принять участие в обсуждении данного материала, перейдите к комментариям этой статьи. Оставьте свои замечания, подкрепленные опытом сборки и использования различных конструкций кузнечных горнов.

Стационарный

Это самый серьёзный, сложный и продуктивный вариант самодельного кузнечного горна. Он позволяет выполнять более сложные манипуляции.

Конструкция

Последовательность изготовления может быть выявлена при рассмотрении рисунка, который приведён чуть ниже.

Фотографии пронумерованы, так что можно отследить весь процесс конструирования такого самодельного горна.

Небольшой совет для мастеров, которые займутся изготовлением такого горна: нельзя производить наддув воздушного душа пылесосом. В таком случае есть вероятность, что топливо выдует. Лучше найти улитку от автопечки и впоследствии использовать именно это приспособление. Дренаж для регулирования дутья также не подойдёт, так как наддув будет слишком слабоват. Лучше встроить дроссельную заслонку в воздуховод, а нижняя крышка фурмы должна быть сделана съёмной только для последующей чистки.

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.

Читайте также  Как почистить стиральную машинку от накипи

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.

Твердотопливный горн

При необходимости разового использования горна можно соорудить очаг прямо на земле, предварительно выкопав неглубокую яму, стенки которой обложить огнеупорным кирпичом. Такой кирпич отлично подойдет для разогрева металла с использованием твердого топлива. Альтернативным материалом может служить толстая стальнаяя пластина (не менее 5 мм). В таком горне также потребуется установить решетку из колосников (материалом послужит сталь или чугун). Вместо решетки можно установить стальную трубу для подачи воздуха:

  1. Торец трубы необходимо плотно заварить.
  2. В зоне горения болгаркой прорезать щелевые пазы (через них воздух будет разгонять жар).
  3. Разместить трубу в центре готовой конструкции.

Для того, чтобы горн получился мобильным и простым, необходимо сварить металлический каркас и стальную столешницу. Интересным решением будет использование в качестве такой столешницы отслужившую свое старую газовую плиту. Духовка в ней послужит для размещения источника надува, а нижняя секция удобна для размещения в ней инструментов и приспособлений.

Правила топки

Самый простой кузнечный горн топят углем. Возможно использование дров, но предварительно их необходимо прогреть до состояния угля. Устройство можно упростить, если превратить его в газовый горн. Для топки прекрасно подойдет бутан либо пропан.

В состав данных газов входят такие элементы, как кислород и водород. Соединившись с кислородом, они выделяют большое количество тепла. Его достаточно, чтобы хорошо разогреть устройство. Именно поэтому газовый горн пользуется все большей популярностью.

Есть при топке газом один нюанс. Управление данной системой станет практически невозможным. Регулировка температуры воздуха очень затруднительна, если речь идет об использовании газа. Кроме того, содержащаяся в газах сера оказывает негативное воздействие на металл.

Видео по теме: Горн своими руками