Как самостоятельно изготовить газовый кузнечный горн: рекомендации и чертежи для домашних мастеров

Приобретение оборудования для термообработки металла обойдется довольно дорого. Не каждый начинающий кузнец готов инвестировать значительную сумму в его покупку. Однако существуют методы, благодаря которым можно легко и экономично создать кузнечный горн на газу собственными руками.

В данной статье мы подробно рассмотрим процесс сборки ключевого элемента кузнечного дела. Вы узнаете, как он функционирует и какие его конструктивные части задействованы. Мы также объясним, как достигнуть необходимых температур для плавки и ковки металлов.

Для домашних мастеров мы подготовили проверенные временем идеи самоделок. Вы получите информацию о необходимых материалах, уже готовых устройствах и инструментах, которые понадобятся для создания горна. Введение в этот сложный процесс дополнит полезными рекомендациями.

Принцип работы и характеристики конструкции

Кузнечный горн нужен для выполнения разных операций по подготовке металла к дальнейшей обработке. Благодаря тому, что заготовки в нем нагреваются, им можно придавать запланированные формы. С помощью горна изготавливаются различные кованые изделия, необходимые в быту, а также уникальные предметы интерьера.

Горн используется во множестве областей термообработки. Он бывает как компактным, который можно разместить на столе, так и стационарным, схожим с традиционной кирпичной печью. Все модели, независимо от размеров, работают по схожему принципу.

Как функционирует кузнечный горн?

Чтобы подготовить металл к ковке, необходимо его разогреть до высокой температуры – от 1100 до 1200 градусов Цельсия. Это достигается за счет особенностей конструкции, которые обеспечивают необходимую подачу как топлива, так и кислорода в требуемых пропорциях.

Внутри газового или твердотопливного кузнечного горна происходит важная химическая реакция: углеводороды перерабатываются. Углерод, который образуется при сжигании углеводородов, вытягивает кислород из нагреваемого металла, в результате чего получается сталь, свободная от окислителей.

Несмотря на то, что самодельный кузнечный горн, вероятно, не позволит создавать сложные изделия, такие как булатные клинки или изящные решетки, он вполне справится с производством более простых бытовых вещей и оригинальных украшений.

Структура кузнечного горна позволяет частично использовать восстановительные свойства углерода. Металл не подлежит полному выжиганию кислорода, что предотвращает его превращение в хрупкий чугун.

Для создания небольшой домашней кузни не понадобятся какие-либо редкие материалы. Многие необходимые компоненты можно найти у себя дома: кирпичи, остатки металлопроката, стальные трубки и анкера.

Кстати, в промышленности чугунные изделия после термообработки насыщают кислородом, чтобы минимизировать указанные недостатки.

Промышленные горны, обеспеченные системой управления, создают доступ воздуха в нужных количествах, чтобы его немного не хватало. Сложно оборудовать самодельный горн такими системами без установки готовой газовой горелки с автоматическим управлением.

Несмотря на разные конструкции и способы работы кузнечного горна, в его рабочей области происходит переработка углерода, выделяемого из углеводородов, который связывает окислы и очищает металл.

Из-за отсутствия регулировки подачи воздуха, рукотворные изделия иногда могут оказаться пережженными, особенно на начальных этапах. Однако с опытом и практикой мастер научится определять нужный момент, чтобы остановить нагрев, а также какие меры предпринять, чтобы избежать полного выгорания кислорода.

Конструкция и ключевые элементы

Существует множество проверенных на практике способов создания самодельных горнов. Мы рассмотрим лишь некоторые из них. Прежде чем выполнить свой выбор в пользу того или иного газового горна, важно ознакомиться с его основными характеристиками.

По своей сути кузнечный горн представляет собой печь с характерными компонентами: топливной камерой, колосниковой решеткой, воздушной камерой (в русских отопительных системах известной как поддувало). В отличие от обычных печей, воздушная камера оборудуется дренажом для управления подачей воздуха и патрубком с вентилем.

Колосниковая решетка должна быть прочной, способной выдерживать высокие температуры и механические нагрузки. Обычная решетка не подойдет – необходима усиленная конструкция. Оптимально, если решетка будет представлять собой металлическую панель с равномерно размещенными отверстиями.

Каждая часть горна выполняет свою функцию, что позволяет эффективно очищать металл от примесей и разогревать его для дальнейшей ковки.

Элементы конструкции горна объединяются в систему, называемую фурмой. В промышленных горнах фурмы могут быть сменными в зависимости от задач и размеров заготовок.

Фурму обычно устанавливают не внутри закрытого корпуса, а на устойчивом столе, защищенном от высоких температур. Для этого применяется футеровка. В некоторых моделях колосниковая решетка встраивается прямо в стол или вместо нее используется металлическая перфорированная панель.

В столах для стационарных горнов, предназначенных для частого использования, футеровка обычно выполняется из огнеупорного кварцевого кирпича. Для самоделок, требующих применения лишь время от времени, можно использовать шамотный кирпич, который доступен по более низкой цене.

Камера сгорания горна укрепляется при помощи футеровки из огнеупорного или шамотного кирпича, что обеспечивает необходимую защиту от высоких температур.

Для эффективного сбора и отвода дымовых газов необходимо установить над столом с перфорированной панелью или над фурмой шатер или зонт, который соединяется с дымоходом, ухитряющимся работать точно так же, как дымоходы газовых котлов. Он должен функционировать без перебоев, так как газы, выделяемые во время нагрева металлов, крайне токсичны.

Кроме основных элементов конструкции, существуют дополнительные инструменты. Часто рядом с горном устанавливают закалочную ванну, в которую готовые изделия сразу помещаются для охлаждения и закалки. Это актуально, если требуется термоударная закалка.

При организации своего кузнечного дела стоит учесть не только создание устройства для разогрева металла, но и сопутствующее оборудование: наковальню, ванны для закалки, газовоздушную камеру, дымоход и вытяжной зонт.

Также ремесленники нередко используют газовоздушные камеры, где продукция отводится от конденсата, а также вводятся нужные присадки в газообразном состоянии. В этих же камерах сушат воздух для достижения необходимых технологических условий.

Чтобы увеличить область, в которой температура достигает максимального уровня, применяют горнила – колпаки расширяющиеся к основанию. Они необходимы, в основном, при работе с цветными и драгоценными металлами. Кустари же чаще обходятся без дополнительных приспособлений, ограничиваясь лишь ванной, для которой можно приспособить любую металлическую ёмкость достаточного объема.

Выбор газа для работы

Существует мнение, что для кузнечного горна подойдет как баллонный, так и магистральный сжиженный газ, однако использовать неочищенный природный газ нецелесообразно.

Отказ от природного газа обоснован двумя важными причинами:

• Природный газ – это смесь разных углеводородов, которые по своим теплотворным свойствам и способности удерживать кислород сильно различаются. Это затрудняет настройку оптимальной подачи воздуха.
• В газовой смеси, используемой в быту, всегда присутствуют даже малые, но мешающие обработке металлов примеси. Например, фосфор и кремний могут быть незаметны, однако сера точно окажет отрицательное воздействие на конечный результат, который в итоге может потребовать переплавки.

Бытовой газ также одорируют – придают ему характерный запах, чтобы в случае утечки он стал незамедлительно заметен. Эти вещества, безусловно, также негативно сказываются на качестве обработки.

Итак, для работы кузнечного горна не подойдут бытовые газы, содержащие обременяющие обработку металлов примеси. Газообразное топливо нужно очищать перед подачей или использовать баллоны с чистым моногазом.

Хорошими вариантами будут промышленные сжиженные газы: пропан или бутан, которые поставляются в баллонах, но только в том случае, если они не содержат никаких примесей.

Если вы не можете приобрести очищенное голубое топливо, есть возможность провести очистку самостоятельно. Для этого подойдет емкость с нафталином, через которую необходимо пропустить газ перед его подачей в горелку.

Стоит отметить, что использование заводского горелки значительно ускорит процесс создания горна. Кроме того, вы можете быть уверены в надежности результата: работа будет безопасной и эффективной. В горелке вы сможете заранее смешать воздух с газом в необходимых пропорциях для оптимальной работы.

Инструкция по созданию кузнечного горна

Важно уточнить, что самодельный газовый горн, с чертежами и методиками его сборки, не подходит для промышленных производств. Тем не менее, вы сможете создать уникальные украшения, интересные предметы интерьера и оригинальные металлические изделия с помощью такого устройства.

Многие кузнечные горны, изначально предназначенные для работы на твердом топливе, могут быть переделаны для использования газа.

Начнем с простейших моделей, не требующих специальных навыков в области сварки или строительных работ.

Простая конструкция с газовой горелкой

Самый элементарный кузнечный горн для создания красивых наконечников из металлического прутка, который затем можно использовать, к примеру, для изготовления забора на даче или для ковки украшений, можно собрать из шести шамотных кирпичей.

Колосниковую решетку в этой модели создают из двух обрезков стальной трубы произвольного диаметра, но небольшого. К ним поперек привариваются закрученные по типу винта обрезки профильной трубы, уголка или полосы, что помогает захватить воздушный поток.

Самую простую конструкцию кузнечного горна можно собрать всего за полчаса, используя шесть кирпичей и несколько обрезков стальной трубы или металлопроката.

Из шамотных кирпичей формируют «топливник», который состоит из основания, верхней части и двух боковых стенок. Устанавливать этот горн необходимо только на улице, так как система дымоудаления не предусмотрена. С той стороны, где происходит наддув, в земле выкапывают небольшой шурф для корпуса газовой горелки или паяльной лампы.

Для предотвращения возможного взрыва газа во время работы горна, рекомендуется установить перегородку из асбестового картона перед входом в топливник. Тепло, исходящее из открытой топки, может вернуться и нагреть газовый резервуар.

В простейших моделях кузнечных горнов, воздух для горения подается либо естественным образом, либо при помощи кузнечных мехов. В обоих случаях управление подачей кислорода невозможно.

В целом, в этом устройстве нагрев осуществляется на углях или коксе (мелком коксе, предназначенном для кузнечного дела). Газовую горелку или паяльную лампу используют лишь для разжигания и создания тока воздуха.

Переносная модель из гусятницы

Для создания этой модели вам потребуется старая гусятница. В ее торцах нужно сделать отверстия, чтобы установить самодельную или купленную газовую горелку. Над отверстиями вырезаются два углубления. Эта конструкция, как и предыдущая, может использоваться только на открытом воздухе.

Футеровка самодельного горна осуществляется с помощью смеси шамотного песка и кирпичного боем. Готовую смесь можно приобрести заранее. После нанесения ничего дополнительно запекать не требуется; затвердевание произойдет во время эксплуатации устройства.

Для наддува присоединяется подходящий вентилятор, например, от ручной сирены. Оптимально подойдет дутьевая газовая горелка, которая может быть снята с отслужившего турбированного котла, при условии, что она находится в исправном техническом состоянии.

Конструкция из старой чугунной посуды не даст возможности достичь температуры выше 900°C, что значительно ограничивает сферу ее применения.

Недостаток этой модели заключается в том, что работать с ней можно только на улице, а если использовать дутьевую горелку, то потребуется электропитание. То есть, нужно будет либо запастись хорошим удлинителем мощной мощности, или же рискнуть расположить устройство близко к дому.

Также возможно использовать кузнечные меха, которые применялись кузнецами много лет назад. Но стоит отметить, что нагнетание воздуха вручную в топливник горна не является безопасным, а производительность при этом будет сомнительной.

Стационарные установки для мастерской

Модели, предназначенные для использования в мастерских, должны быть не только функциональными, но и удобными в работе. Важно позаботиться о безопасности, ведь раскаленные металлические детали могут представлять собой опасность. Никто не хочет получить травму на производстве, что является важным аспектом для каждого нормального мастера.

Описание оборудования в этом случае не должно быть стандартным, так как у каждого человека свои индивидуальные параметры. Кузнечный горн должен быть удобен именно для вас и тех, кто будет использовать вашу мастерскую, если она арендуется совместно. Особое внимание следует уделить высоте рабочего стола и его размерам.

Переносной горн можно использовать в мастерской зимой, оборудованной вытяжной системой, а летом — на улице, переводя его внутрь по окончании работы.

Для определения размеров будущего горна следуйте этим шагам:

• Выберите в мастерской место, которое позволит разместить все необходимое оборудование в удобных для работы местах.
• Определите своё место. Встаньте, расставив ступни на ширину плеч. Рабочую (правую или левую) руку согните в локте.
• Измерьте расстояние от локтя согнутой руки до поверхности пола. Это удобнее делать с помощью напарника. Затем получите второй результат, если ковка будет осуществляться не только вами. К среднему арифметическому двух расстояний прибавьте 5-7 см – это будет высота рабочего стола.
• Возьмите самые крупные клещи и измерьте расстояние от живота до их крайней точки. К этому расстоянию добавьте 10-12 см – это и есть половина диагонали рабочего стола.
• Вычислите длину стороны квадратного рабочего стола, учитывая предыдущую половину диагонали.

Кузнечные столы обычно не делают круглой формы, так как это неудобно при работе, особенно если предполагается использование подручных средств.

Изготовленный самодельный горн подходит именно для личного использования и создается с учетом индивидуальных параметров и удобства работы.

В центре стола кузнечного горна для регулярного использования размещается цельнолитая колосниковая решетка с равномерной перфорацией. Такой вариант более устойчив к накоплению сажи, а если и собирает, то распределяет это более равномерно, чем сборная решетка из прутка, полосы или уголка.

В таких конструкциях для наддува не рекомендуется использовать пылесос во время работы на углях или коксе. Лучше всего подключить центробежный вентилятор-улитку от автомобильной системы отопления.

Стационарные горны для частной кузницы обязательно оснащаются системой сбора и удаления дымовых газов. Также желательно в закрытых помещениях оборудовать механическую вытяжную вентиляцию.