Кузнечный горн: устройство, топливо, конструкции, чертежи, как сделать самому

Сегодня у нас мастер-класс по изготовлению самодельного кузнечного газового горна. Здравствуйте! Изготовление горна я разделил на 2 логические части:

• непосредственно изготовление горна;
• простые улучшения конструкции для комфортной работы.

Конструкция простая и не нуждается в чертежах, поэтому без лишней воды, сразу к делу!

Часть 1 — Изготовление газового горна

Основные части

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.

Создание стационарного устройства

Рассмотрим, как сделать горн своими руками простой конструкции. Для этого понадобится шесть огнеупорных кирпичей. Конечно, очень высокую температуру в таких условиях не получить, однако подогреть металл, скажем, для ковки или гибки, вполне возможно.

https://youtube.com/watch?v=8A5CUg176qc

Рекомендации по созданию простого кузнечного горна

Для изготовления колосников можно взять стальные полосы толщиной около 5 мм. Полки можно сделать из обрезков труб. В качестве топлива может использоваться древесный уголь или кокс. Паяльная лампа используется для розжига. Однако при воздействии тепла от горна она может не выдержать, поэтому между ними нужно размещать асбестовую перегородку. Можно использовать и горелку (бензиновую или газовую). Поскольку зонт с дымоходом отсутствуют, самодельное устройство используется на открытом воздухе.

Простой уличный кузнечный гор, изготовленный своими руками

Принципиальная конструкция самодельного горна

Первый вопрос: какой горн делать – открытый или закрытый? Ответ будет зависеть от ваших планов – что вы собираетесь делать в своей кузнечной мастерской? Если это хобби в виде художественной ковки в малых количествах исключительно для дома и подарков родственникам, то вам будет вполне достаточно обзавестись открытым горном.

Если же вы планируете работать с металлами серьезно, чтобы, например, зарабатывать деньги, то мы посоветовали бы соорудить кузнечный горн своими руками закрытого типа.

Вот какие детали составляют грамотно собранный горн:

• рама на стойках для опоры, все должно быть сделано из стали;
• под – дно или нижняя часть стенки горна;
• заслонка шиберного типа со специальными отверстиями для ускорения нагревания металла и экономии топлива;
• вентилятор;
• труба для отвода дыма
• футеровки – тепловая защита печки в виде шамотных кирпичей;
• рекуператор – специальное устройство для возврата выделяющегося тепла в виде печных газов и, таким образом, эффективного использования ресурсов.

Пара слов о самой подаче воздуха

Конечно, в эту трубу что-то должно загонять вкуснейший кислород, который раскалит угли в камере до адских температур. Можно использовать кузнечные меха. Такие, что использовали наши предки в кузницах. Но это не самый лучший вариант, нужна хотя бы пара мехов, чтобы получить необходимую температуру, и было бы неплохо иметь помощника, который будет без устали нажимать на меха. Намного продуктивнее использовать электрические воздуходувки. Например, турбина для надувки матрасов. Я использовал старый советский пылесос. У него даже можно перекрутить шланг с вдува на выдув, но он сломался. Пришлось скотчем прикрепить пакет с той стороны, откуда воздух выдувается.

Открытые горны

Открытый кузнечный газовый горн представляет собой вертикальные стойки с двух сторон от металлической ёмкости, которая устанавливается на пожароустойчивом основании. Роль основания могут выполнять:

• бетонированный пол (площадка);
• несколько огнеупорных уложенных в ряд кирпичей и т. п.

На стойки устанавливается газовая горелка, направленная соплом вниз. В большинстве случаев горны устанавливаются на металлическую подставку, у которой в нижней части имеется поддон для размещения подлежащих обработке заготовок.

Открытая

Металлическая конструкция, устанавливаемая на огнеупорном фундаменте. В его роли может выступать бетонная площадка или огнеупорные кирпичи. Для такой конструкции создают специальный поддон, в котором располагают детали для последующего нагрева. С боковых сторон размещают вертикальные стойки, на которые крепится горелка для газового горна.

При такой конструкции дым во время работы вытягиваестя естественным путем, соответственно, не требуется создание вытяжки. Но при этом газовый горн размещают либо в хорошо проветриваемом помещении, либо на открытом воздухе.

Преимуществом такой конструкции горна является возможность разогрева разных деталей на поддоне, причем их размеры ограничены только боковыми стойками.

Конструкции горна

Кузнечный горн не изготавливается по единому стандарту, для этого необходимо лишь понимание принципа работы печей и нагрева заготовки. Для удобства работы конструкция: её размеры, размещение элементов, устраивается по усмотрению пользователя, с учётом материальных возможностей и фантазии. Но при обустройстве требуется соблюдать правила безопасности в работе с газовым оборудованием.

Существуют два типа печей:

• открытые;
• закрытые.

Открытая печь

Это металлическая форма, установленная на безопасное основание: малую бетонированную поверхность или лежащие рядом огнеупорные кирпичи. Уместно будет наличие подставки с расположенным в нижней части поддоном для расположения заготовок для ковки.

Чтобы установить сверху газовую горелку с направленным вниз соплом, потребуются элементы крепления в виде вертикальных стоек, расположенных по бокам. Такая конструкция способствует естественному удалению дыма, что избавляет от необходимости монтажа вытяжки.

Открытая печь подходит для установки на открытом воздухе или в помещениях с хорошей вентиляцией, с целью предупредить возможность задымления.

Достоинство конструкции: возможность нагрева на поддоне заготовок различного размера без ограничения габаритами камеры, как у закрытых печей.

Начинающие кузнецы могут изготовить открытый горн из шести кирпичей. Обрезки стальных труб послужат полками колосниковой решётки. Для изготовления колосников подойдут полосы стали от 4 до 6 мм толщиной. Топливом здесь служит уголь или кокс. Для дутья и розжига используется пламя из паяльной лампы. Необходима асбестовая перегородка с окошком для сопла между лампой и горном, ведь она нагревается, что может привести к взрыву. Такая конструкция подходит только для работы вне помещения, ведь не предусматривает установку дымохода.

Закрытая печь

Главное её отличие — тяга происходит принудительно при работе вентиляторов. Для помещений такой вариант лучше, благодаря качественному проветриванию.

Для выкладки кубического корпуса печи используется огнеупорный кирпич, который способен выдерживать воздействие высоких температур. Для ковки в быту достаточный размер стороны — от 80 см до 1 м. В верхней части стоит металлический зонт или крышка из листа толщиной около 4 мм.

Качественная работа горна обеспечивается при условии полной герметичности внутреннего пространства.

Для поддержания процесса горения необходимо:

• Поступление газа. Для этого горелка вводится через боковое отверстие стенки.
• Удаление дыма. Система имеет канал шириной от 30 см и высотой более 4,5 м.

Исполнительный механизм изготавливается из двигателя от пылесоса или печки автомобиля.

Для загрузки заготовок в передней стенке горна оставляют окно для вмонтирования металлической рамы, к которой будет крепиться дверца.

Оба описанных выше варианта конструкции печей являются лишь отдельными примерами конструктивного исполнения.

Самостоятельное изготовление

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

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. 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.

Читать также: Как делать сетку рабицу видео

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.

Для того чтобы изготовить стол, рекомендуется взять металлическую пластину, толщина которой колеблется в пределах 3−5 мм. Следует учитывать габариты стола: 700 мм — высота стола. Столешница имеет размеры 80 Х 100 см.

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.

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.

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.

Закрытая

Главным отличием газового горна такого типа от остальных является вид тяги. В такой конструкции она принудительная и осуществляется посредством вентилятора. Данный вариант является оптимальным, поскольку позволяет проветривать все помещение.

Печь выполняется в кубической форме из огнеупорного кирпича. Самодельный газовый горн для бытовых нужд обычно небольшой — его стороны редко превышают одного метра в длину. Поверх укладывается зонт — металлическая крышка, выполненная из листа металла толщиной 4 мм. Внутренний объем должен быть полностью герметичным, иначе эффективность работы горна будет низкой.

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:

1. Камера. Для ее изготовления используется материал, обладающий огнеупорными свойствами. С внешней стороны камера обкладывается сталью с жаростойкими свойствами.
2. Заслонка передняя. Ее открывание обеспечивается посредством использования противовеса или шарниров. Для того чтобы имеет возможность наблюдать за тем, что происходит внутри камеры, в одной из ее стен монтируется небольшое смотровое окно.
3. Под. Для его изготовления используется шамотный кирпич, обладающий жаростойкими свойствами.
4. Горелка. Возможно использование горелок нескольких типов. При определении типа горелки главным фактором является разновидность газа, который используется. Например, если в качестве топлива применяется смесь пропан-бутана, используется горелка диффузного типа. Горелки этого типа гарантируют равномерность нагрева рабочей заготовки, а также образование минимального количества угара.
5. Редуктор смесительный. Воздух входит в газовую смесь, которая находится в баллоне.
6. Сопло. Его форма имеет непосредственную зависимость от формы заготовок, которые будут использоваться в процессе работы.
7. Решетка колосников. Ее предназначение заключается в повышении показателя тяги, а также в обеспечении сбора окалин.
8. Вентилятор. С его помощью воздух нагнетается к горелке.

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.

Отверстие для горелки

Определите место, в которое будет входить горелка. Многим нравится, когда вход расположен сверху, а пламя направлено вниз. А некоторые предпочитают, чтобы было несколько горелок. Я же выбираю экономный подход, и еще люблю, когда то, что я делаю, выглядит хорошо. Поэтому мне больше всего нравится одна горелка в задней части горна с пламенем, направленным вверх. Установите на дне кирпичи и нарисуйте круг в месте, где вы выбрали расположение горелки. По периметру нарисованного круга сверлом по бетону проделайте множество отверстий. Сначала высверливайте отверстия не до конца и, сделав круг, продолжайте снова, добавив движения из стороны в сторону, чтобы пробить кирпич насквозь и объединить соседние отверстия. Если не торопиться, то вырез может получиться относительно ровным. Обведите отверстие на металлическом дне, и вырежьте его при помощи газового (плазменного) резака.

Конструкция канала подвода газа в горелке

Канал подвода газа представляет собой медную или латунную трубку следующих размеров:

• наружный диаметр 6 мм;
• толщина стенки не менее 1 мм.

На эту трубку устанавливаются:

• с одной стороны — газовый вентиль со шлангом, который идёт к источнику газа (магистральному трубопроводу, баллону и т. д.);
• с другой стороны — монтируется ниппель от примуса. При этом необходимо выполнить следующее: заточить на конус рабочую часть ниппеля;
• внутри трубы нарезать резьбу М5 и завернуть в неё ниппель (он уже имеет штатную наружную резьбу М5).

Предназначение конструктивных элементов

В производстве стол обычно футеруют кварцевым кирпичом, который стоек к огню. Он способен прослужить десятки лет даже в жестких условиях. Самодельный горн для ковки футеруется шамотным печным кирпичом. Он дешевле, доступнее. При нечастом применении он также прослужит долгое время.

Топливник с колосниками, воздушной камерой и патрубком подачи формируют основную часть устройства – фурму. Дренаж предназначается для точного и быстрого регулирования дутья. Слабо нагретое изделие не получится выковать, оно попросту сломается.

Шатер, зонт, дымоход предназначаются для удаления дыма, который вреден для человеческого организма, из горна. Его образуется достаточно много.

Емкость для закалки и газовоздушная камера представляют собой необязательные элементы. Закалочная емкость пригодится, если вы будете ковать детали из булатной стали. они нуждаются в термоударной закалке.

Газовоздушная камера применяется, чтобы:

• дополнительно сушить и подогревать кислород;
• очищать кислород от посторонних частиц и конденсата;
• вводить в воздух специальные присадочные вещества для легирования.

Горнило – устойчивый к жару колпак, который увеличивает максимально допустимую температуру. Его устанавливают, когда устройство для ковки своими руками применяется для плавления драгметаллов, цветных сплавов.

Назначение частей горна

Теперь вернемся к списку в начале и посмотрим, что в горне для чего. А тогда уже возьмемся за изготовление горна по образцам, рассмотренным далее или самостоятельно, исходя из имеющихся в наличии материалов и возможностей.

В промышленности на футеровку стола идет преимущественно кварцевый огнеупорный кирпич, он при интенсивной рабочей нагрузке служит десятилетия. Самодельный горн обычно футеруют печным шамотным кирпичом, более дешевым и доступным. При нерегулярном пользовании его тоже хватит на годы.

Топливник с колосниковой решеткой, воздушной камерой с дренажом и подающим патрубком с вентилем образуют сердце горна – фурму. В промышленных образцах применяют сменные фурмы под разные способы нагрева и нагреваемые заготовки. Любителю или мастеру-индивидуалу чаще всего достаточно одной наглухо вмонтированной в стол с цельной перфорированной круглыми отверстиями колосниковой решеткой.

Воздушный дренаж необходим, чтобы точно и оперативно, не отрывая взгляда от заготовки, регулировать дутье. Недогретую деталь проковать не удастся и закалку она не примет; перегретая и пересушенная пойдет рваться под молотом, а в закалочной ванне ее поведет как минимум, а то и треснет. И уж во всяком случае окажется недопустимо хрупкой. Как по виду раскаленной заготовки определить ее готовность для ковки или закалки – разговор особый. Но опытные кузнецы знают, что перепустить лишний воздух в атмосферу нужно успеть за секунды.

Назначение камеры, или шатра, горна совместно с его зонтом и дымоходом – удалить дымовые газы из рабочей зоны. Их при подготовке угольной массы (см. ниже) выделяется предостаточно, и ни один для здоровья не полезен. Тяга в дымоходе нужна хорошая, т.к. переднее (рабочее) окно шатра и проемы для длинномера (трубы, металлопрофили) открыты постоянно.

Что касается закалочной ванны и газовоздушной камеры, то они могут быть, а могут и не быть, это уж по вашему усмотрению. Закалочная ванна обязательно нужна, если вы собираетесь ковать т. наз. дамаск, изделия из булатной стали. Им нужна термоударная закалка, т.е. из горна – мгновенно в ванну.

Примечание: о нравах прошлого. Когда-то лучшими считались булатные клинки, закаленные в живом теле пленного сильного врага или, в крайнем случае, мускулистого раба.

Газовоздушная камера в промышленности используется:

• Для дополнительной сушки и подогрева воздуха.
• Для очистки дутьевого воздуха от примесей и конденсата.
• Для введения в воздух газообразных легирующих присадок.

В домашних условиях супер-супер спецспавы не получают; проблема конденсата на производстве возникает при дутье от общей сети сжатого воздуха. В маломощном горне воздух достаточно нагревается, проходя через отверстия колосника фурмы, а очистить бытовой газ от серы можно, пропуская его сквозь слой нафталина, как сказано выше. В общем, делайте газовоздушник, не делайте, дело ваше.

Наконец, горнило. Это жаростойкий колпак, расширяющий зону предельно высокой температуры. Его ставят, если в горне плавят в тигле цветные или драгоценные металлы и сплавы (температура плавления золота 1060 градусов, серебра 960, меди 1080, латуни и бронзы 900), цементируют детали в муфеле и т.п. Искать дорогое готовое горнило нет смысла, в домашней кузне его вполне заменит десяток шамотных кирпичей, выкладываемых на сухую по детали. В такой комплектации самодельный горн заменит и дорогостоящую муфельную печь.

Принцип работы установки

• 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.

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).

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.

Обзор видов

Газовая горелка имеет несколько типов. Это зависит от их конструктивных особенностей.

Вихревая

В области устья происходит перемешивание воздушного потока с помощью пластин спирального типа. Это даёт отличные возможности регулирования при минимальных изменениях давления. Однако эта конструкция отличается повышенной сложностью, что делает её изготовление довольно трудоёмким.

Устройство имеет корпус с двумя подведёнными патрубками для газа и воздуха, воздушную и газовую камеры, смотровую трубу, насадки, и завихрители.

Камеры объединены фланцевыми соединителями, это обеспечивает доступ к внутреннему осмотру и ремонту. Расположенные на выходе из воздушной камеры лопатки-завихрители создают турбулентный поток воздуха, что способствует образованию газовоздушной смеси высокого качества.

Газ, выходя из газовой камеры, подаётся соплами в воздушный турбулентный поток.

Для низкого и среднего давления применяются одни и те же сопла. Вихревая горелка оборудована специальной насадкой, при помощи которой происходит стабилизация факела. В газовых и воздушных камерах имеются штуцера для измерения давления воздуха и газа.

Во время монтажа горелку дополняют элементами:

• контроля пламени;
• дистанционного розжига;
• контроллерами давления;
• управлением регулирования и сигнализации.

Инжекционная

Конструкция проста в изготовлении. Её особенность в том, что она самостоятельно затягивает газ. Вид горелки влияет на степень угара металла во время его нагревания для ковки, расход газа, степень образования окалины.

Инжекторные горелки отличаются высоким коэффициентом полезного действия, гарантируют быстрое образование газовоздушной смеси. Происходит качественное удаление продуктов сгорания из кузнечного горна, обеспечивается бесперебойная работа при недостатке тяги.

Используются одно- и двухфакельные горелки. Кроме того, они могут быть односопловыми и многосопловыми. Сопла располагаются в центре или периферийно.

Инжекционный тип имеет преимущества и некоторые недостатки. К преимуществам относится ряд таких параметров:

• комфорт в работе;
• простота конструкции;
• отличное образование газовоздушной смеси;
• управление газом и воздухом во время изменений температуры.

Для воздушной инжекции возможно применение газовой энергии.

Минусом считается большая длина односопловой горелки, из-за чего приходится следить за строгим совпадением осей сопла и горелки. Кроме того, во время работы они издают довольно сильный шум.

Тангенциального типа

Устройства отличаются простотой в изготовлении и надёжностью в эксплуатации. Относительно смесительного корпуса течение газа в подобном устройстве происходит вдоль оси, а поток воздуха по касательной. Происходит интенсивное смешивание с одновременной потерей давления, из-за завихрений. В этой горелке подача воздуха происходит неравномерно, большая часть кислорода достаётся той области, где заготовка контактирует с подом печи. Этот эффект способствует образованию повышенного угара и окалины.

При сочетании прямого и тангенциального потоков появляется возможность наиболее качественной регулировки подачи горючей смеси. Можно менять длину факела, изменяя количество подачи воздуха между внутренним и внешним каналами. Становится возможным контролировать время нагрева металла. Горелка отличается большими размерами и конструктивными сложностями, что делает невозможным её применение в кузнечных горнах малого размера.

Газовые горелки без принудительного поддува используются всё реже, поскольку они не в состоянии обеспечить бесперебойную подачу газовоздушной смеси. В современных условиях пользователи предпочитают газовые горелки с принудительным поддувом.

Конструкция горелки

Стандартная самодельная горелка функционирует таким образом. Под давлением по специальному шлангу из баллона подаётся газ. Чаще всего в качестве такого газа используется пропан. Объём подаваемого газа изменяется расположенным на баллоне регулирующим рабочим краном. Поэтому установка дополнительного понижающего редуктора не требуется.

Запорный кран располагается за основным вентилем и крепится на газовом баллоне. Он используется для открывания или закрывания подачи газа. Все остальные регулировки (длину и интенсивность пламени) самой горелки осуществляют с помощью, так называемого, рабочего крана. Подводящий газовый шланг, по которому происходит подача газа, подключен к специальной насадке. Она завершается ниппелем. Он позволяет задавать величину (длину) и интенсивность (скорость) пламени. Ниппель совместно с трубкой помещают в специальный вкладыш (металлический стакан). Именно в нём происходит создание горючей смеси, то есть обогащение пропана кислородом атмосферного воздуха. Созданная горючая смесь под давлением поступает через сопло в область сгорания. Для обеспечения непрерывного процесса горения в сопле конструктивно предусмотрены специальные отверстия. Они выполняют функцию дополнительной вентиляции.

На основе такой стандартной схемы можно разработать собственную конструкцию. Она будет состоять из следующих элементов:

• корпуса (обычно его изготавливают из металла);
• редуктора, который крепится на баллон (применяют готовый прибор);
• форсунки (изготавливают самостоятельно);
• регулятор подачи топлива (по выбору);
• головка (форма выбирается исходя из решаемых задач).

Корпус горелки изготавливается в форме стакана. В качестве материала применяют обыкновенную сталь. Такая форма позволяет обеспечить надёжную защиту от возможного задувания рабочего пламени. К корпусу крепят рукоятку. Она может быть выполнена из различного материала. Самое главное, чтобы она обеспечивала удобство при работе. Предыдущий опыт показывает, самая оптимальная длина такой ручки находится в интервале от 70 до 80 сантиметров.

Устройство газовой горелки

Сверху крепится деревянный держатель. В его корпус помещают шланг подачи газа. Это позволяет придать конструкции определённую прочность. Длина пламени может осуществляться двумя регулировками. С помощью редуктора, расположенного на газовом баллоне, и вентиля, установленного на трубке. Розжиг газовой смеси производится благодаря специальной форсунке.

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.

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.

Виды горелок, применяемых для сжигания газа

С выбором оптимального исполнения горелки горна связаны вопросы величины угара металла во время нагрева под ковку, интенсивность поверхностного окалинообразования, а также суммарное потребление газа. Для горнов закрытого типа требуются горелки короткого пламени, которые обеспечивают быстрое и интенсивное перемешивание горючей смеси. Именно тогда КПД будет максимальным, а удаление продуктов сгорания из рабочей камеры горна – равномерным и эффективным.

Таким образом, газовая горелка должна обеспечивать:

1. Наибольший угол наклона готовой газовоздушной смеси при входе в рабочее пространство горна.
2. Высокую скорость выхода струи при малой её высоте и большой ширине.
3. Безопасность поджига газа.
4. Устойчивость процесса горения.
5. Нечувствительность к повышенной влажности внутри горна.
6. Безопасность при так называемом «обратном ударе», когда внезапное изменение направления тяги может погасить факел, что практически сразу же приведёт к взрыву в горне горючей смеси.

Чертежи газовых горелок

Таким образом, для сжигания пропана (из баллона или газопровода) применяются:

• Инжекторные горелки, обеспечивающие самозасасывание газа. При своей простоте они отличаются низкой экономичностью, поскольку допускают регулировку соотношения компонентов для сравнительно небольшого диапазона значений. Относительно горна, изготовленного своими руками, это чаще всего приводит к необходимости работать с недостатком воздуха;
• Горелки тангенциального типа (осеструйные), когда газ течёт вдоль оси, а воздушный поток – по касательной к корпусу смесителя. Смешивание здесь происходит довольно интенсивно, но и потери давления из-за завихрений также велики. Это сказывается на неравномерности количества подаваемого в горн воздуха, причём оно наибольшее там, где происходит контакт нагреваемого металла с подом горна. Соответственно, возрастают угар и образование окалины. Положительное качество тангенциальных горелок – их простота и надёжность;
• Вихревые горелки, где для перемешивания потоков используются направляющие спиральные пластины. В таких вариантах полное смешивание происходит только в устье, поэтому регулирование работой в данном случае – наилучшее, а потери давления практически отсутствуют. Некоторым недостатком считается конструктивная сложность, из-за чего даже при наличии чертежей изготовить вихревую горелку для горна в условиях домашней мастерской очень трудоёмко;
• Комбинированные горелки, которые сочетают в себе тангенциальный и прямоточный подвод. Регулируемость горючей смеси – наилучшая, поскольку изменением количества подаваемого между внутренним и внешним каналами воздуха можно регулировать длину факела в горне и, следовательно, управлять временем нагрева заготовок под ковку. Недостаток таких исполнений – большие габариты, что для малых горнов может оказаться неприемлемым. Также в минус можно поставить техническую сложность изготовления горелки с двойным потоком.

Закрытая модель газового горна

Основное отличие от открытой разновидности в том, что такой горн обличен в корпус, как правило, в виде куба и имеется принудительная вытяжка. Корпус обычно делается из огнеупорных кирпичей с металлической крышкой, переходящей в вытяжку. Размеры закрытых горнов невелики, для домашнего использования он не превышает 80х100см. В передней панели нужно будет вставить дверцу.

https://moyakovka.ru/youtu.be/2RcxZOHHeiE

В боковой стене предусматривается отверстие для монтирования газовой горелки. Важным условием является установка принудительной вытяжки (с каналом 30х30см), для этого часто используют двигатели от старого пылесоса, печи обогрева автомобиля и т.д.

Как сделать газовый горн своими руками

Основным требованием к конструкции является легкость и практичность. Благодаря этим качествам оборудование можно будет легко перемещать с места на место.

Для достижения требуемого результата газовый горн складывают из огнеупорных блоков — в их роли выступает либо огнеупорный кирпич, либо так называемый шамотный.

Процесс того, как сделать газовый горн, складывается из нескольких этапов:

1. Подготавливаются огнеупорные блоки или кирпичи.
2. Создается корпус горна — количество используемых деталей может варьироваться в зависимости от сложности и размеров выбранной конструкции.
3. Обрабатывать корпус можно ножовкой или любым другим инструментом.
4. Щелей между отдельными блоками или кирпичами быть не должно — все элементы должна прилегать максимально плотно друг к другу.
5. Из половины кирпича или блока в передней части конструкции создается небольшой порог, позволяющий поддерживать в горне высокую температуру.
6. В задней части прорезается небольшое отверстие прямоугольной формы, которое будет служить для вентиляции. Кроме того, такой вырез позволит работать с длинными металлическими заготовками.
7. В боковой стене вырезается отверстие по диаметру газовой горелки.

Газовый горн после выполнения описанных манипуляций можно считать завершенным. Для его работы потребуется только газовая горелка и испытание всего устройства на практике.

На другом топливе

Так работает стародавний угольный горн. Первоначально его топили древесным углем, потом – коксом. То и другое – почти чистый углерод. В принципе горн можно топить и дровами, дав им предварительно прогореть до углей, т.е. до древесного угля; как – посмотрим далее.

Устройство горна много упрощается, если на топливо взять очищенный моногаз, пропан или бутан. Они состоят из углерода и водорода, который тоже отличный восстановитель и, соединяясь с кислородом, дает еще больше тепла. Причем газ можно смешивать с кислородом воздуха заранее, еще в горелке. Как устроены газовые горелки для горна, мы тоже далее разберемся, а пока констатируем факт: газовый горн из кирпича можно собрать на скорую руку, лишь бы горелка была, см. рис. (Как сделать самому газовый горн, также можно посмотреть на видео в конце раздела).

Простые газовые горны из кирпича

Однако это касается только чистых моногазов промышленного назначения. Бытовой природный газ, во-первых, состоит из смеси насыщенных и ненасыщенных углеводородов, имеющих для полного сгорания разную потребность в кислороде и разное тепловыделение. Т.е., настроить тут оптимальную подачу воздуха для нагрева металла под качественную закалку или цементирование принципиально невозможно.

Во-вторых, в составе природного газа в ничтожных количествах есть сера, кремний, фосфор. Хотя бы в виде искусственно вводимой в бытовой газ для немедленного обнаружения утечки «отдушки» – меркаптана. Если фосфор и кремний при точной дозировке еще могут быть полезны (первый – для поверхностного фосфатирования; второй – для улучшения магнитных свойств), то сера – злейший враг стали, начисто убивающий ее эксплуатационную ценность, причем необратимо, для восстановления нужна полная переплавка.

Поэтому бытовой газ как топливо для горна можно использовать, во-первых, только после очистки от серосодержащих соединений. Простейший, но отнюдь не бесплатный ее способ – пропустить газ из баллона, прежде чем подавать в горелку, через емкость с нафталином. Он до серы охоч не менее, чем углерод до кислорода. Во-вторых, нагревать в газовом горне только не ответственные и не нагружаемые в дальнейшем детали; скажем, декоративные элементы художественных металлоизделий.

Газовая горелка для горна

Основной частью горна является газовая горелка — именно она создает температуру, необходимую для обработки металлов. Мастера чаще всего выполняют горелки из нержавеющей стали, используя для этого трубу, заваренную с одного конца и закрытую металлической сеткой с другого.

Диаметр отверстия подбирается индивидуально, в зависимости от того, какой силы должно быть пламя. К горелке подводится дополнительная труба, по которой подается топливная смесь. Использовать готовый горн можно только после того, как будет отрегулирована работа горелки.

Принцип работы кузнечного горна

Горн – это очаг. В принципе его работы лежит реакция, в процессе которой происходит горение углерода. Энерговыход этой реакции показывает, что углерод – это восстановитель, жадно соединяемый с кислородом.

В кузнечном деле важны два момента, связанных с углеродом

Во-первых, важно, что он препятствует окислению получающейся заготовки, в результате чего материал, не получивший доступа кислорода, не сгорает. Во-вторых, углерод обладает высокой теплотворной способностью

Конструкция горна

Кузнечный горн, считающийся классическим, предназначенный для использования в производстве метала, имеет в своем составе следующие элементы:

Устройство горна кузнечного

• стол, выполненный из материала, устойчивого к горению;
• топливник, снабженный колосниковой решеткой;
• воздушную камеру;
• воздуховод для подачи воздуха;
• воздушный дренаж;
• воздушный вентиль;
• шатер (камера) горна;
• зонт горна;
• окно для подачи заготовок, длина которых значительна;
• съемное горнило;
• ванна для закалки металла;
• газовоздушная камера.

Построить гон своими руками может каждый, кто имеет хотя бы небольшой опыт работы с инструментом и различными видами материалов. Для этого необходимо внимательно познакомиться с устройством такого вида очага и технологией строительства.

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.

Кузнечный горн из ведра

Создать кузнечный горн в домашних условиях можно из подручных материалов — к примеру, обычного ведра.

Создается такая печь достаточно просто: в стенках проделываются отверстия, внутренняя поверхность металла оьбшивается керамической ватой, способной выдержать температуру более 1200 градусов. Поскольку ведро обладает конусообразной формой, его необходимо правильно разместить, для чего устанавливаются ножки.

В средней части горна создается отверстие для горелки, в нижней прорезают вентиляционное отверстие. Шамотный кирпич, обладающий повышенной огнеупорностью, подкладывается на дно. Готовое оборудование нередко покрывают слоем термостойкой краски.

Горелка

Не является отдельной разновидностью горна, поскольку представляет собой его составную часть. Ее корпус чаще всего изготавливается из нержавеющей стали; один конец трубы закрывается съемной крышкой либо заваривается. С другой стороны устанавливается металлическая сетка с подходящим диаметром — он зависит от желаемого факела.

Сбоку от закрытого конца трубы приваривают трубу, по которой будет подаваться топливная смесь. Она крепится к трубе меньшего диаметра, по которой поступает от компрессора газ.

Крыльчатку ставят для обогащения топливной смеси воздухом.

Классификация видов кузнечных горнов

Она может быть произведена по следующим основным показателям:

1. По виду применяемого топлива. Различают газовые горны, а также устройства, работающие на твёрдом (угле) или жидком (мазуте) топливе.
2. По конструктивным особенностям строятся открытые и закрытые горны.
3. По размерам пода (эффективной поверхности) – малые, средние и крупные.

Передвижной горн открытого типа

Твёрдотопливные горны, для которых необходимо применять коксующийся уголь – эффектное для видеосъёмки, но устаревшее техническое решение. При этом потребуется не только обеспечить непрерывную поставку высококачественного древесного угля, но и смириться с технологическими недостатками, среди которых:

• неравномерность нагревания;
• невозможность управлять процессом;
• повышенное содержание серы, что увеличит хрупкость в процессе ковки;
• увеличенный расход топлива, он может составлять до 120 — 150% от веса;
• низкий КПД устройства, сопровождающийся значительным угаром.

Тем не менее, такие конструкции в условиях единичного выпуска изделий могут находить применение в домашних условиях, особенно, если это мини-горны, работающие на дешёвом мазуте.

Камера горна

Для начала разберемся, как будет выглядеть горн. Я наглядно расположил все кирпичи так, как они будут в готовом горне. Дутье будет боковым. Кислород будет пригоняться в камеру горна по железной трубке. Ее с одной стороны нужно подпилить под 45 градусов, хотя я этого так и не сделал. Вставляем ее в камеру тоже под углом. На фотографиях изображено как будем класть кирпичи вместе с глиной.

Приготовим глину

Ее я замешивал в ведре на девять литров. Смешиваем глину и песок в пропорции 1:1. Далее добавляем чистую воду. Замешиваем глину до следующего состояния. Нужно скатать небольшой шарик, положить его на одну ладошку, а второй начать его придавливать. Трещины должны появляться, когда сжали его наполовину

По консистенции он должен напоминать.… Ну не важно, что. Далее обильно смазываем глиной все места соединений кирпичей между собой, всю внутреннюю и внешнюю части. Так тепло будет долго сохраняться в камере

Хорошо смазываем глиной место соединений железной трубы с кирпичами. Кирпич, который служит задней стенкой можно оставить не прикрепленным. Так его можно будет отодвигать, и работать с длинными заготовками. Из верхних кирпичей я прикрепил глиной только крайний. Так горн можно будет использовать и открытым, и закрытым. Также для регулирования подачи воздуха можно усовершенствовать трубу. Посередине ее можно распилить и нарезать резьбу с обеих сторон. Теперь вкручиваем в ту часть, что в горне, сантехнический тройник с краном, на подобие такого:

Так тепло будет долго сохраняться в камере. Хорошо смазываем глиной место соединений железной трубы с кирпичами. Кирпич, который служит задней стенкой можно оставить не прикрепленным. Так его можно будет отодвигать, и работать с длинными заготовками. Из верхних кирпичей я прикрепил глиной только крайний. Так горн можно будет использовать и открытым, и закрытым. Также для регулирования подачи воздуха можно усовершенствовать трубу. Посередине ее можно распилить и нарезать резьбу с обеих сторон. Теперь вкручиваем в ту часть, что в горне, сантехнический тройник с краном, на подобие такого:

Так, открывая кран, мы можем регулировать подачу воздуха. Но я и на это забил.

Виды и типы самодельных кузнечных газовых горнов

Моделей самодельных кузнечных горнов великое множество. Все зависит от фантазии «мастера–самоделкина» и его возможностей. По большому счёту, все конструкции кузнечных самодельных горнов делятся на два типа:

• открытые;
• закрытые.

Отличий между ними много. Но принципиальным — является наличие или отсутствие сверху печки зонта с принудительной вытяжкой. Причём, однозначно утверждать, какой из этих типов лучше, просто невозможно. Это вы в дальнейшем поймёте и сами.

Это интересно: Резьбонакатные станки — технические характеристики и принцип работы

Изготовление и установка горелки в закрытый газовый горн

Рассмотрим два варианта – смастерить горелку «с нуля», используя рекомендации домашних мастеров с опытом, либо применить готовую конструкцию, приспособив/видоизменив некоторые её характеристики. Необходимо отметить, что в первом случае следует обладать весьма высокой квалификацией, а также иметь опыт настройки и, как минимум, ремонта подобных устройств. Иначе дело может окончиться взрывом, ожогами, и прочими неприятностями.

1. Конфузионного раструба из жаропрочной из стали типа Х18Н9Т.
2. Стального трубчатого корпуса, имеющего форму двойного усечённого конуса.
3. Газоподводящей головки.
4. Воздухоподводящей головки.
5. Устья.
6. Регуляторов количества газовоздушной смеси.

Для изготовления такой горелки необходимы: трубы на 1,5 дюйма, листовая заготовка толщиной не менее 1,2 мм под конфузор, два штуцера и три фланца – под соединение элементов. Сварную конструкцию лучше выполнять из жаропрочной стали, при этом сварку необходимо производить под флюсом или используя инертный газ. Как воздухо- и газоподводящие трубы можно использовать рукава высокого давления, диаметры которых будут соответствовать присоединительным размерам корпуса. Необходимы также фиксирующие хомуты и качественные уплотнения из бензомаслостойкой высокотемпературной резины. Все остальные элементы соединяются при помощи резьбы.

Горн с самодельной газовой горелкой

На некоторых сайтах встречаются рекомендации по изготовлению корпуса горелки способом вальцовки трубчатой заготовки. Но при больших давлениях струи пластическое упрочнение материала может привести к возникновению зон внутренних напряжений, которые при пуске горелки часто становятся причиной трещинообразования металла корпуса.

Вариант с установкой горелки от б/у газовой плиты значительно проще. Предварительно потребуется определить затраты топлива, необходимые для быстрого нагрева металла под ковку. Подбирая готовую конструкцию, устанавливают мощность основного агрегата (котла, плиты и т.п.), для которого устройство применялось. Произведение этого значения на КПД (для газа это – 0,89…0,93) даёт искомое значение мощности W. Немного сложнее установить расход газа Т. Алгоритм расчёта следующий:

• Выясняется теплотворная способность топлива Q (для пропана можно принять 3600 кДж/м3);
• Используя формулу Т = 3,6W/Q, определяется расход.
• По результатам расчёта подбирается вся необходимая запорно-регулирующая арматура: клапаны, тройники, уплотнительные кольца и т.д.

Установку горелки в горн для ковки своими руками производят следующим образом. Вначале в подготовленное футеровочное отверстие вставляют конфузор, к нему через листовую прокладку из жаропрочной стали присоединяют устье горелки. К нему прикрепляют само изделие, и ввинчивают трубки для подачи воздуха и газа. Проверяют эффективность действия регуляторов, после чего производят пробный пуск газа от баллона или стационарной сети. Все работы необходимо проводить при хорошо проветриваемом помещении. При малейшем запахе газа установочные работы прекращают, и выясняют источник вероятных утечек.

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.