Печи для ковки метала своими руками

Как сделать кузнечный горн на газу своими руками: советы + чертежи в помощь домашним умельцам

Оборудование для термической обработки металлов – дорогостоящее удовольствие. Не каждый начинающий мастер готов выложить солидную сумму на его приобретение. Зато есть технологии, согласно которым кузнечный горн на газу своими руками соорудить можно без особых затруднений и трат.

В представленной нами статье вы найдете детальное описание сборки главного атрибута кузнечного промысла. Мы расскажем о том, как работает горн и о его конструктивных компонентах. Подскажем, каким образом добиваются необходимой для плавки и ковки заготовок температуры.

Самостоятельным домашним умельцам мы предлагаем ознакомиться с проверенными кузнечной практикой самоделками. Вы узнаете, какие материалы, готовые устройства и инструменты потребуются в изготовлении горна. Получите представление о непростом процессе и ценные советы.

Принцип работы и специфика конструкции

Кузнечный горн необходим для проведения ряда операций по подготовке металла к последующей обработке. Разогретой в нем заготовке придают запроектированную форму. С его помощью изготавливают популярные нынче кованые украшения, нужные в быту детали, утварь, предметы обстановки и т.д.

Горном пользуются во всех областях термообработки. Он может быть совсем миниатюрным, устанавливаемым буквально на стол, и стационарным, напоминающим традиционную кирпичную печку. Независимо от габаритов все модели действуют по единому принципу.

Как работает кузнечный горн?

Для подготовки металла к последующей ковке его нужно разогреть и в буквальном смысле «размягчить» в температурных условиях до 1100-1200ºС. Условия достигаются благодаря специфическим особенностям конструкции, обеспечивающей поставку в зону горения топлива и кислорода в нужных для процесса пропорциях.

Внутри газового или твердотопливного кузнечного горна проистекает характерная химическая реакция: перерабатывается углеводород. Углерод, получаемый при горении как газообразных, так и твердых углеводородов, вылавливает и присваивает себе из разогреваемого металла кислород. В итоге получается сталь без окисляющих примесей.

Особенности кузнечного горна позволяют пользоваться восстановительным потенциалом углерода частично. Весь кислород не выжигается из разогреваемой заготовки. Благодаря частичному восстановлению металл не пережигается полностью и не становится хрупким, как это бывает с чугуном.

Кстати, чугунные изделия в промышленности после термообработки насыщают кислородом, чтобы избавиться от указанного недостатка или хотя бы минимизировать его.

В выпущенный промышленностью горн, оснащенный системой управления, нужный для горения воздух нагнетают так, чтобы его слегка не хватало. Самоделку таким устройством сложно снабдить, если не установить на нее, конечно, готовую газовую горелку с автоматикой.

Из-за невозможности регулируемой подачи воздуха, точнее содержащегося в нем кислорода, рукотворные кованые изделия нередко бывают пережжены. Так случается на первых этапах. Однако с опытом приходит и способность мастера чувствовать, когда надо перестать нагревать, а также знания, что нужно делать, чтобы избежать полной потери кислорода.

Устройство и рабочие составляющие

Вариантов изготовления самодельных моделей, проверенных кузнецами на практике, великое множество. Мы приведем только малую часть из них. Перед тем как решить, какой газовый горн лучше сделать своими руками, разберемся с типичными особенностями устройства.

По технической сути любой кузнечный горн – это своеобразная печь с характерными принадлежностями: топливником, колосниковой решеткой, воздушной камерой, именуемой в русских отопительных агрегатах поддувалом. В отличие от обычной печки воздушную камеру оборудуют дренажем для регулировки подачи воздуха и патрубком с вентилем.

Колосник усиливают так, чтобы он был способен сопротивляться немалому термомеханическому воздействию. Обычная решетка из металлических прутьев или обрезков уголка не подойдет. Нужно усиленное устройство. В идеале лучше, чтобы это было вмонтированная в рабочий стол панель из толстого металла с равномерно высверленными отверстиями.

Совокупность перечисленных составляющих называется фурмой. В комплектации горнов промышленного производства их несколько, чтобы можно было менять в зависимости от требующихся условий для выполнения определенной операции и от размера разогреваемой заготовки.

Фурму чаще всего устанавливают не в закрытый корпус, а монтируют на стол. Ему нужно быть достаточно устойчивым и защищенным от термического воздействия, для чего используется футеровка. В ряде конструкций в стол вмонтирована колосниковая решетка или вместо нее установлена металлическая перфорированная панель.

В футеровке стола для стационарного горна, который собираются активно эксплуатировать, используют огнеупорный кварцевый кирпич. Самоделки для разовых работ футеруют шамотным кирпичом. Найти его в продаже проще, да и цена пониже.

Для полноценного сбора и отвода дымовых газов над столом с перфорированной панелью или над фурмой располагают шатер или зонт. Их соединяют с дымовым каналом, который сооружается по принципу дымохода для газового котла. Он должен безупречно работать, т.к. выделяемые при нагреве металла газы чрезвычайно токсичны.

Кроме основных конструктивных составляющих есть еще дополнительные приспособления. Обычно рядом с горном кузнецы ставят закалочную ванну, чтобы готовое изделие сразу окунать в охлаждающую и закаляющую его среду. Это в случае, если требуется термоударная закалка.

Еще ремесленники в производственных масштабах пользуются газовоздушной камерой. В ней продукцию сушат от конденсата, вводят в состав присадки, которые можно добавить только в газообразном состоянии. Там же сушат воздух для получения определенных технологических условий.

Чтобы увеличить область предельно высокой температуры применяют горнило – расширяющийся к основанию колпак. Он нужен в основном при работах с цветными и драгоценными металлами. Кустарям зачастую ничего из дополнений не требуется, разве что ванна, под которую можно приспособить любую металлическую емкость достаточного объема.

Выбор голубого топлива для работы

Считается, что для работы кузнечного горна подойдет как магистральный, так и баллонный сжиженный газ. Разочаруем: пользоваться неочищенным природным вариантом нецелесообразно.

У отказа от природного топлива есть две весомые причины:

• Из трубы к нам поступает голубое топливо, представляющее собой некую смесь газообразных углеводородов. Их способности по теплотворности и удерживанию кислорода различаются. Потому настроиться на оптимальную поставку воздуха фактически невозможно.
• В газовой смеси для бытового использования всегда имеется пусть и незначительное, но влияющее на результат содержание примесей. Наличие фосфора с кремнием можно и не замечать, а вот сера точно приведет результат трудовых усилий в непригодность. Спасти сможет только переплавка.

Вдобавок бытовой газ одорируют – придают ему характерный запах, чтобы сразу же можно было обнаружить утечку. Эти вещества также негативно отразятся на качестве.

Отлично подошли бы промышленные сжиженные газы: поставляемые в баллонах пропан или бутан. Но только в случае, если это будут моногазы без сопутствующих примесей вообще.

Если купить очищенное голубое топливо не представляется возможным, провести очистку можно самостоятельно. Избавиться от серосодержащих соединений поможет емкость с нафталином, через которую надо пропустить газ перед подачей в горелку.

Кстати, если использовать горелку заводского изготовления, процесс сооружения горна будет проведен гораздо быстрее. Да и за результат можно не переживать работать все будет безупречно и безопасно. К тому же в горелке воздух с газом можно заранее смешать в нужных для работы пропорциях.

Технология сооружения кузнечного горна

Сразу оговоримся, что самодельный газовый горн, с чертежами и методами сборки которого мы вас познакомим, не пригоден для производственных целей. Однако уникальные украшения, интересные интерьерные вещицы, оригинальные металлические изделия с его помощью изготовить очень даже запросто можно.

Начнем с простейших вариантов, не требующих от исполнителя навыков в сварке и прочих строительных областях.

Элементарная конструкция с газовой горелкой

Простейший кузнечный горн для формирования красивых наконечников у металлического прутка, из которого планируется сварить симпатичный забор на даче, или для ковки украшений можно сделать из шести шамотных кирпичей.

Колосниковую решетку в этой модели варят на основе двух обрезков стальной трубы ВГП произвольного диаметра, но не слишком большого. К ним поперек приваривают закрученные по типу винта обрезки профильной трубы, уголка или полосы. Так нужно для захвата дутьевого потока.

Из шамотных кирпичей складывают «топливник», у которого есть только основание, верхнее перекрытие, да по бокам две стенки. Устанавливают этот горн только на улице, так как система дымоудаления не предусмотрена. Со стороны наддува в земле выкапывают небольшой шурф для корпуса газовой горелки или паяльной лампы.

Для того чтобы во время работы этого горна из газовой горелки не произошел взрыв, перед входом в топливник лучше поставить перегородку из асбестового картона. Ведь исходящее из открытой топки тепло может вернуться и нагреть резервуар с газом.

Вообще, в этом устройстве разогрев производится на углях или коксике (мелком коксе, выпускаемом целенаправленно для кузнецов). Газовую горелку или паяльную лампу применяют лишь для активизации процесса. Они разожгут и создадут дутьевую струю.

Мобильный вариант из гусятницы

Для устройства этой модели нужна отслужившая гусятница. В ее торцах прорезают отверстия для ввода самодельной или купленной газовой горелки. Над отверстиями вырезают два углубления. Эту модель так же как предыдущий тип можно эксплуатировать исключительно на свежем воздухе.

Футеровка самодельного горна производится смесью шамотного песка с кирпичным шамотным же боем. Приобрести для этого можно прямо готовую смесь. После нанесения ничего запекать специально не нужно. Отвердевание футеровочного состава произойдет во время использования приспособления.

Для наддува устанавливается подходящий по виду и мощности вентилятор, к примеру, от ручной сирены. Идеально подойдет дутьевая газовая горелка, которую можно снять с отслужившего турбированного котла, если она, конечно, в рабочем техническом состоянии.

В этом решении есть существенный недостаток – работать с ним можно только на улице, а если использовать дутьевую горелку, то потребуется электропитание. Т.е. придется запастись либо хорошим удлинителем достаточной мощности, либо рисковать, расположив устройство недалеко от дома.

Есть еще вариант – кузнечные меха, которыми пользовались кузнецы несколько столетий. Однако заметим, нагнетать воздух в топливник горна вручную вовсе не безопасно. Да и с производительностью будет все проблематично и неоднозначно.

Стационарное оборудование для мастерской

Модели, устанавливаемые в мастерских для постоянной работы, должны быть не только функциональны, но и эргономичны. Важно продумать и удобство работы, и безопасность, ведь раскаленная металлическая болванка представляет собой потенциальную угрозу. А получение тяжелых травм не входит в планы ни одного нормального мастера.

Размеры оборудования в этом случае не стоит брать стандартные, ведь все мы сложены и устроены индивидуально. Кузнечный горн должен быть удобен именно вам и тем, кто будет пользоваться вашей мастерской, если она взята в совместную аренду. Особенное значение имеет высота рабочего стола и его габариты.

Для определения размеров будущего горна поступим следующим образом:

• Выберем место в мастерской, позволяющее расположить все основное и дополнительное оборудование в местах, удобных для проведения всего спектра работы по разогреву, ковке и закалке.
• Определим свое место. Встанем, распределив ступни на ширине плеч. Рабочую (правую/левую) руку согнем в локте.
• Замеряем расстояние от локтя согнутой руки до плоскости пола. Это удобнее сделать напарнику. Потом так же получаем второй результат, если ковать будете не только вы. К среднему арифметическому от двух расстояний прибавляем 5-7 см – получаем высоту рабочего стола.
• Берем самые большие по габаритам клещи, чтобы замерить расстояние от живота до их самой крайней точки. К измеренному расстоянию прибавляем 10-12 см – получаем половину диагонали рабочего стола.
• Вычисляем длину стороны квадратного рабочего стола, учитывая полученную ранее половину диагонали.

Кузнечный стол обычно не делают круглым, т.к. он неудобен в работе, особенно, если работать предстоит с подручным.

Источник

Изготовление кузнечного горна для ковки и плавки металла

Кузнечный горн — это оборудование, позволяющее разогреть металл до температуры 1200 градусов. Его размеры имеют большой разбег. Некоторые габаритные, стационарные, иные маленькие, переносные.

Изготовить кузнечный горн своими руками можно любой конструкции, который будет работать как на твердом топливе, так и на газообразном.

Устройство и принцип действия

Для того чтобы понять, как сделать горн своими руками, нужно разобраться в его конструкции. В основе физических процессов лежит соединение углерода с кислородом. Иными словами, идет процесс горения углерода с высвобождением тепла.

Чтобы не произошло полного сгорания металла, количество кислорода подается не в полном количестве. Это регулируется дутьем воздуха. Передерживать заготовку в горне тоже не следует. Металл пересушится и станет твердым, но хрупким. Классический пример — чугун.

Самодельный горн для ковки состоит из деталей:

1. Стол, изготовленный из огнеупоров.
2. Топливник или очаг, имеющий колосниковую решетку.
3. Камера воздушная.
4. Дренаж воздушный.
5. Воздуховод подающий.
6. Вентиль воздушный.
7. Камера.
8. Окно, через которые подаются заготовки.
9. Зонт.
10. Дымоход.
11. Горнило.
12. Ванна для закалки.
13. Газовоздушная камера.

Рисунок 1: Чертеж кузнечного горна

Для футеровки стола своими руками используется огнеупорный кирпич. Основу горна составляет форма, которая включает в себя топливник, колосники и воздушную камеру.
При помощи воздушного дренажа идет регулировка дутья. Дымоход предназначен для отвода скопившихся газов.
Не всегда необходима закалочная камера. Она требуется в случае ковки булатной стали, чтобы изделие прошло необходимую термическую обработку.
Горнило — место, где выдерживается максимальная температура. В домашних условиях сложено оно из шамотных кирпичей.

Топливо

В качестве топлива может использоваться:

• Мелкий кокс. Предварительно растопку ведут дровами, на которые накладывается уголь. Температура воспламенения кокса до 600 градусов, поэтому он укладывается в последнюю очередь.
• Древесный уголь горит лучше, потому что имеет микропористую структуру.
• Каменный уголь. При горении он должен дойти до стадии карбона. Горит хуже, чем кокс, поэтому используется при ковке менее ответственные изделия.
• Дровами. Их сжигают в обечайке, чтобы вредные примеси не попадали на металл.
• Работа на отработанном масле.

Твердотопливные горны

Чтобы разобраться, как сделать кузнечный горн, работающий на твердом топливе, нужно изучить инструкцию и определиться с видом. Кузнечная печь закрытого типа лучше приспособлена для работы на угле или дровах. Изготовление ее проходит в домашних условиях из подручных материалов. Горн на древесном угле не требует специального оборудования.

• Наличие огнеупорного кирпича.
• Горелка инжекционная.
• Вытяжка.

• На подготовительном этапе разрабатываются чертежи для горна.
• Из кирпича идет изготовление куба. Внутри остается полость с отверстием.
• Используя арматуру, каркас закрепляется.
• В одном из боковых кирпичей устанавливается горелка.
• Сверху располагается вытяжка, которая создает условия безопасности работы.

Рисунок 2: Чертеж горна на твердом топливе

Изготовление кузнечного горна для разогрева металла своими руками, дает возможность подстроить его под необходимые условия. Применяемый материал должен быть только качественным, чтобы соблюдалась противопожарная безопасность.

Газовый горн

Газовый горн, сделанный своими руками, должен отличаться практичностью. Стенки его складываются из шамотного кирпича.

Порядок изготовления следующий:

• Ведется подготовка огнеупорного кирпича.
• Складываются стенки горна. Количество материала различное, в зависимости от сложности и размера корпуса.
• При помощи ножовки идет обработка поверхностей.
• Все элементы плотно подгоняются. Наличие щелей не допускается.
• В передней части устанавливается порог.
• Сзади прорезается прямоугольной формы отверстие. Оно служит как для вентиляции, так и для работы с длинными заготовками.
• Сбоку, под газовую горелку, вырезается отверстие соответствующего диаметра.
• Газовая горелка изготавливается из нержавейки. Это труба, заваренная с одного конца и с металлической сеткой на другом.

Такой горн имеет свои преимущества:

• Печь конструктивно проще, чем угольный горн.
• Простая подача топлива и несложная регулировка температуры.
• Небольшой вес.
• Невысокая себестоимость.

Существуют и другие разновидности газовых горнов, изготовленных из металла. Принципиальных различий между ними нет.

Рисунок 3: Чертеж горелки для газового горна

Горн на отработанном масле

Учитывая, что нефтепродукты дорогие, выгодно использовать горн на отработанном масле. Чтобы изготовить горн на отработке используются детали, отслужившие свой срок. После переработки печей, проявился существенный недостаток — отработанная смесь плохо зажигалась. Чтобы устранить эту проблему, в горн на отработке был встроен дополнительный отсек. Здесь происходит предварительный подогрев масла углем или дровами. Для улучшения горения, топливная отработка проходит через фильтры, в нее добавляется солярка или бензин.

Как результат, горн на отработке имеет преимущества в виде желтого огня и стабильной температуры.

Изготовить его можно своими руками:

• Изготовление идет из шамотного кирпича, габаритами: 85×48×40 см.
• Свод выполняется в виде арки, для удержания температуры.
• Корпус полностью оббит листами железа. На боковые стороны используется толщина 1,5 мм, а верх и низ подбиваются листами 2 мм.
• Опоры изготавливаются из уголков исходя из веса конструкции.

В камеру, вентилятором, ведется нагнетание воздуха. На возвышении установлен резервуар с отработкой. Из него масло по трубопроводу попадает в камеру, где подхватывается воздухом, который движется под давлением 2 атм. Отработка разбивается и подается в форсунку.

Для сокращения времени розжига, в горн на отработке ставится ТЕН. Время на разжигание может занять до 30 мин. Зато горячая смесь горит хорошо. Теперь нужно следить, чтобы не произошло расплавления шамота.

Схема печи на отработке:

Плавка алюминия

Алюминий, обладающий высокой степенью пластичности, является легкоплавким цветным металлом. Горн для плавки алюминия легко изготовить своими руками. Существует множество конструкций, в которых применяется печная выплавка. Они не имеют между собой принципиальных отличий.

Пошаговая инструкция создания горна для плавки алюминия:

• Корпус изготавливается из кирпича. Материал подбирается без трещин, чтобы не происходило потерь тепла.
• Подбирая обрезки стальных труб, изготавливают из них полки для колосников. Легкоплавкий материал здесь применять нельзя.
• Подбираются стальные полосы толщиной до 6 мм и используют их в качестве колосников.
• Прикручиваются колосники винтами.

• В качестве топлива может применяться как кокс, так и уголь.
• При помощи паяльной лампы или газовой горелки проводится розжиг.

Такой самодельный кузнечный горн можно использовать только на открытом пространстве, ввиду отсутствия дымохода. В процессе работы выделяется много газов, которые не должны скапливаться в замкнутом пространстве.

Мини-горн

Небольшой, переносной горн, часто бывает, полезен в хозяйстве. Использовать его можно не только в кузнице, но и в гараже или на даче.

Чтобы изготовить мини-горн своими руками, нужно иметь в наличие 2 огнеупорных кирпича, ножовку, сверло диаметра 8 см и длиной 15 см. Желательно чтобы на конце был победитовый наконечник. Для скрепления конструкции готовятся 2 шпильки, диаметром 8 см и длинно 21 см. В процессе работы понадобятся 2 кольцевые пилы, 63 и 26 мм в диаметре.

Порядок работы следующий:

• 2 кирпича, длиной 250 мм распиливаются пополам.
• Две половинки одного кирпича укладываются друг на друга и с помощью кольцевой пилы сверлятся 2 сквозных отверстия диаметром 63 мм.
• Подкладывая под них третью половинку, в двух углах, по диагонали, сверлятся сквозные отверстия под шпильки.
• При помощи шпилек собирается и стягивается блок из трех кирпичей. Предварительно, на концы шпилек надеваются шайбы и накручиваются гайки.
• Между первыми двумя кирпичами кольцевым сверлом на 26 мм сверлится отверстие для горелки. Оно соединяется с основным проходом, но вторую стенку не задевает.

В это отверстия вставляется горелка и зажигается. В основной проход подается любой металл, который попадает под пламя и нагревается за несколько секунд.

Изготовление горна из буржуйки

По сути, эта та же буржуйка, только без колосников. Внешний вид кузнецы может быть в виде куба, параллелепипеда и цилиндра. После уборки колосников, воздух не поступает из пространства снизу, а вдувается через боковой канал, который поддается регулировке. Как результат, печь лучше прогревается. В ней дольше задерживаются газы, что тоже увеличивает жар.

Порядок изготовления следующий:

• Из трубы диаметром до 300 мм, отрезается кольцо, шириной 100 мм. Эта деталь называется воротник.
• Берется лист толщиной 4 мм и из него вырезается круг равный диаметру воротника. Это будет дверца.
• Отрезается кусок трубы для подачи воздуха. Он может быть от 76, до 102 мм.
• В него вставляется заслонка, при помощи ручки, пружины и гайки.
• Из листа 3 мм вырезается полоска шириной 30 мм и длиной равной периметру дверцы.
• Полоска облегает дверцу и обваривается.
• Сбоку, в дверце сверлится отверстие и туда приваривается труба для подачи воздуха.
• При помощи запорного устройства, дверца крепится к воротнику.
• Это узел устанавливает на топку с отступом от дна на 100 мм.
• В задней части, вверху, прорезается отверстие и устанавливается дымоход.

К недостаткам такой печи относится отсутствие зольника. Однако более продолжительное горение приводит к улучшенному сгоранию твердых отходов. Уборку золы можно проводить реже.

Изготовление горна из ведра

Горн из ведра также предназначен для плавки алюминия. Для этого необходимо ведро, емкостью от 10 до 20 литров. Кроме того, гипс и песок. Такая смесь укладывается на дно ведра.

Пошаговая инструкция горна, сделанного из ведра своими руками:

• Выбранное ведро должно быть не оцинкованным. Связанно это с тем, что цинк, нагреваясь, выделяет вредные газы. Емкость берется изготовленная из обычного металла.
• На дно укладывается смесь, гипса с песком, толщиной 5 см. Соотношение 1:2. Сначала формируется такая смесь на дне. После просыхания ею же обрабатываются внутренние стенки ведра. Продолжительность высыхания составляет 15–20 мин.
• Снизу устанавливается водопроводный сгон, через который феном подается воздух.
• В ведро вставляется тигель.
• Начинается процесс розжига.
• Алюминий закладывается в тигель и под нагревом плавится.

Таким путем можно отливать мелкие изделия.

Кузнечный горн, изготовленный своими руками, нужное в хозяйстве приспособление. Однако предварительно, нужно ознакомиться с инструкцией по его эксплуатации. Приобрести необходимые чертежи. Должен быть полностью исключен риск пожара. Выбрано под него правильное место. Работа с раскаленным металлом принесет не только удовольствие, но и пользу.

Источник