Самодельный горн из кирпича. Делаем кузнечный горн из доступных материалов. Изготовление печи из паяльной лампы

04.03.2020

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.

Кузница

Люди с творческими наклонностями, занимающиеся оформительскими работами, нередко сталкиваются с желанием использовать декоративные металлические элементы ручной работы. Сделать такие вещи можно с помощью ковки.

Тонкий листовой металл можно пытаться штамповать, гнуть или чеканить и без нагрева. Толстую заготовку без этого обработать не получится. Изготовить инструмент из углеродистой стали тем более не стоит пытаться.

Если оборудовать кузнечную мастерскую очагом и массивной наковальней, можно не обращать особого внимания на толщину рабочей заготовки. В раскаленном виде она будет в состоянии коваться, гнуться и плющится. Главное в этом процессе - правильно обустроенный кузнечный горн.

Своими руками его, возможно, сделает не каждый желающий, но для настоящего ценителя ремесла, знакомого с устройством, особенностями и принципом работы приспособления, это будет по силам. Как уверяют бывалые мастера, простую кузницу можно обустроить даже из шести кирпичей.

Назначение горна

Стальная заготовка перед ковкой должна разогреться до светло-оранжевого цвета. Это будет примерно соответствовать температуре 1000-1100° C. В таком состоянии металл может подвергаться деформации ударным инструментом.

Остывая, заготовка становится менее пластичной, ее сложнее ковать. А если применить более тяжелый инструмент, металл становится хрупким и подверженным растрескиванию. Единственный вариант - это постоянное поддержание температуры ковки. Однако показателя свыше 1000°C в обычной печи не добиться. Для этого необходим очаг с принудительной подачей воздуха.

Кузнечный горн, своими руками изготовленный, можно применять для разогрева металла до температуры ковки. Кроме того, его можно будет также использовать и для других работ. Он подойдет для плавки металла и последующей его заливки в форму, для закалки инструмента, для пайки с использованием латуни и меди.

Разновидности конструкций

Вначале нужно определиться, каким видом топлива будет разогреваться металл. Традиционно в кузницах для этих целей применялся древесный или каменный уголь (кокс). Кроме твердого топлива можно использовать природный магистральный и сжиженный газ, а также нефтепродукты (бензин, мазут, уайт-спирит и пр.).

В зависимости от вида топлива конструкция рабочей зоны горна будет отличаться. Также она будет зависеть от способа и места расположения очага. Если это стационарная конструкция, то основание есть смысл делать массивным и добротным, с использованием кирпича и каналом для отвода продуктов горения.

Для передвижного горна лучше подойдет облегченный, разборный вариант очага. Он удобен тем, что зимой можно работать в помещении, а летом при необходимости мастерская выносится на свежий воздух. Такую конструкцию легко разобрать и перевезти в необходимое место.

Еще одна особенность - открытая или закрытая камера горения. Если самодельный кузнечный горн будет иметь свод или круглую форму, то металл в нем разогреется быстрее, так как потери тепла заметно снижаются. С другой стороны, работать с длинными или массивными заготовками в очаге закрытого типа будет невозможно, и это нужно сразу учитывать.

Начать следует с выбора типа основания. Для стационарного горна подойдет кирпич, для передвижного очага - металлические конструкции. Основание должно располагаться на оптимальной высоте для удобства работы. Очаг для твердого топлива предполагает наличие рабочей зоны горения. Она может быть выложена огнеупорным кирпичом, быть футерованной или выполненной из стальной пластины.

Другой важный элемент - колосниковая решетка, удерживающая угли в зоне горения и дающая доступ воздушному потоку, который снизу раздувает жар. Нагнетание обычно производится по трубопроводу с регулятором потока. Источник наддува - пылесос с обратной подачей воздуха, фен, «улитка» с двигателем от автомобильной печки. Встречаются чертежи кузнечного горна, где применяется турбина от ручной сирены или меха, как это делалось в старину. Очаг может иметь боковые стенки и свод с каналом для отвода продуктов горения.

Конструкции горнов, работающих на жидком или газообразном топливе, отличаются отсутствием колосниковой решетки. Подача горючей смеси и воздуха осуществляется через отверстие в корпусе. Для этих целей нередко приспосабливают отрезок толстостенной трубы или отслуживший свое резервуар от бытового компрессора, облицованных огнеупорным материалом. Очаги также выкладываются в форме куба из термостойкого кирпича.

Принцип работы

Кузнечный горн своими руками собрать из шести кирпичей сможет даже человек, не имеющий кузнечного опыта. Работать устройство может от наддува бензиновой горелки. Два кирпича плашмя кладут на землю - это будет днище. Еще два ставят на них ребром - это стенки. Причем заднюю часть кирпичей сводят, чтобы ограничить потери тепла. Их расположением также можно до некоторой степени регулировать температуру внутри рабочей зоны. Последние два кирпича кладут сверху - это будет свод.

Колосники можно изготовить из полосы стали в 4 мм. Два отрезка полудюймовой трубы располагают вдоль стенок. На них кладут колосники. Причем их нужно в центральной части завернуть «пропеллером», чтобы поток воздуха захватывался плоскостями и направлялся вверх, где располагают каменный уголь.

Бензиновая горелка разжигается и направляется в топку. Ее сразу можно заглубить в землю и отгородить листом асбеста от жара рабочей зоны. Для этого проделывается отверстие и через него направляется поток паров горящего бензина для разжигания угля. Температура поддерживается краном регулировки горелки.

Твердотопливный горн

Для разовых или нечастых кузнечных работ можно обустроить очаг просто на земле, выкопав углубление необходимого размера и выложив его огнеупорным кирпичом. Он для разогрева металла с помощью твердого топлива наиболее подходит. Другой вариант материала для стола - толстая (не менее 5 мм) стальная пластина. Также нужно будет установить колосниковую решетку из стальной полосы или чугуна. Ее может заменить и стальная труба подачи воздуха. Торец ее заваривается. В зоне горения болгаркой прорезаются щелевые пазы, через которые выходящий воздух будет разгонять жар.

Как сделать кузнечный горн простым и мобильным? Можно сварить каркас из подручных материалов и на них установить стальную столешницу. Интересна, удобна и практична конструкция основания из отслужившей свое старой газовой плиты. Сверху устанавливается столешница с зоной горения. Духовка служит для расположения пылесоса или другого источника наддува. Снизу еще имеется отсек для инструмента и приспособлений.

Народные умельцы считают такой вариант очага наиболее экономичным и эффективным. Газ - топливо недорогое и доступное. Конструкция очага для него более проста, так как отсутствует необходимость колосниковой решетки. Регулировка подачи газа краном удобна, значит, добиться требуемой температуры в рабочей зоне будет легче. Конструкция горна может состоять из минимального набора элементов. Достаточно приспособить под него подходящее основание.

Однако тут также есть свои особенности. Газ - вещество взрывоопасное, поэтому работать нужно еще более осторожно. Регулировка подачи горючей смеси также требует опыта и практики. В остальном все не так сложно. Куб из кирпича складывают по размерам планируемых заготовок. Задняя стенка - глухая. Спереди отверстие прикрывают кирпичами или обустраивают дверцу. Сверху оборудуют место для входа трубы, по которой подводится горючая смесь. Длина ее в разных схемах отличается. Есть мастера, которые делают ее до 1,5 м длиной, и говорят, что так лучше идет смешивание горючей смеси.

Природный или сжиженный газ после редуктора подается в эту трубу через сопло. Туда же нагнетается воздух. Интенсивность горения регулируется подачей газа и скоростью наддува. Сверху над горном при работе в помещении необходимо обустраивать вытяжку. В остальном конструкции могут либо усложняться (футеровка, термопары, принудительный отвод продуктов горения, дополнительные заслонки) или, наоборот, упрощаться.

Для домашнего умельца нет стандартов. Главное - знать принцип работы, подобрать материалы, выдержать технологию, получить необходимую температуру и при этом соблюдать технику безопасности.

В кустарных условиях способен дать температуру до 1200 градусов, чего вполне достаточно для ковки стали. Однако, насколько сложно его изготовить и что нужно знать о требованиях к очагу? Как сделать простейший кузнечный горн своими руками и какие типы печей можно собрать в своей мастерской? Об этом далее в материале нашей статьи.

Еще 100-120 лет назад основным видом топлива был каменный уголь, на нем работало все основное производственное оборудование, в том числе и кузнечные горны. Сегодня разнообразие топлива позволяет сделать различные виды печей, вплоть чуть не «карманного» формата, но вполне эффективные и работоспособные.

К примеру, в представленном видеоматериале самодельный горн для ковки, сделанный из консервной банки и небольшой газовой горелки.

В зависимости от типа используемого топлива и особенностей конструкции выделяют следующие типы кузнечных очагов.

Газовые, жидко- и твердотопливные.
С открытым и закрытым очагом.
Переносные и стационарные.

Какой из этих видов выбрать и сделать, будет зависеть от планируемых работ и размеров обрабатываемых заготовок.

Как сделать газовый горн

Несмотря на проверенные временем твердотопливные типы очагов, газовые аналоги имеют намного больше преимуществ.

Главные положительные моменты - экономичный расход топлива, равномерный нагрев заготовки, на разогреваемом металле не скапливается сера, более высокое полезное действие.

Как сделать газовый кузнечный горн своими руками и что для этого нужно?

Обычно любое устройство самодельной кузнечной печи каждый мастер делает под себя и свои личные предпочтения. Но основная концепция конструкции одна. Устройство кузнечного горна на газовом топливе состоит из двух частей: печи и газовой горелки.

Неплохое устройство можно собрать, руководствуясь этим видео:

Для такой конструкции потребуется металлическая емкость: бочонок, ведро или что-то подобное.
Сбоку коронкой нужно сделать отверстие под систему подачи газа в очаг.
Саму горелку можно собрать из элементов труб и муфт.
Для ножек, на которых будет стоять такой горн, нужно просверлить отверстия в нижней части емкости и использовать крепления из длинных болтов и гаек.
Футеровка очага изготавливается засыпкой алебастра с добавлением воды и песка. При этом нужно сформировать внутренние стенки. Как кожух можно использовать керамическую трубу (как на видео) или сформировать очаг, используя подходящую по размеру бутылку.
Когда футеровка будет готова, нужно просверлить отверстие под подачу газа.

Преимущество такой конструкции в ее компактности, мобильности, а, главное - можно регулировать температуру нагрева заготовки (различные стали имеют разную ковочную температуру).

Также газовый тип горна можно собрать из кирпича. Для этого нужно приобрести огнеупорный вид этого стенового материала. Для его скрепления между собой лучше применять глину.

Для подачи газа в кирпичной конструкции высверливают отверстие под имеющуюся горелку.

Важно! При использовании газового горна в мастерской должна быть мощная принудительная вентиляция для удаления продуктов горения!

Как топливо можно использовать обычный бытовой газ, который продается в баллонах и стоит относительно дешево. И главное, его запас можно пополнять на любой станции заправки!

Такой самодельный кузнечный горн, работающий на пропане, позволяет нагревать многие марки стали до требуемой температуры.

Изготовление твердотопливного горна

Горение твердого топлива само по себе не может дать нужную температуру, поэтому для ее повышения такие конструкции должны иметь дополнительно систему подачи воздуха. Устройство самой печи так же будет зависеть от личных предпочтений и размеров обрабатываемых заготовок.

В старых мастерских ранее для этого использовали меха, качая которые создавали мощную струю воздуха, подающуюся в очаг.

Как собрать такой твердотопливный кузнечный горн?

Самая простая конструкция - открытая сверху печь, установленная на улице. Ее преимущество в том, что не нужно заморачиваться обустройством мощной вентиляции.

Изначально заливается бетонное основание, желательно с армированием.
На нем изначально собирают основание, используя обычный стеновой кирпич. Такой стол может быть любой удобной высоты. При этом нужно в одной из стенок оставить отверстие. Так называемое поддувало. В итоге должен получиться квадрат или прямоугольник.
Следующий шаг сборка собственно нижней поверхности печи (под). Ее собирают из огнеупорного кирпича, который укладывают на основания, например, со стальных уголков.
По центру будущего очага оставляют отверстие под колосник. Для изготовления этого элемента используют термостойкий материал. Отлично подойдет чугунная плита от старой печи. В ней нужно просверлить предварительно отверстия.
Когда колосник установлен, складывают стенки с того же огнеупорного кирпича.
В одной из стен делают отверстие под систему подачи воздуха. Его можно высверлить, используя дрель и алмазную коронку. Или же заранее оставить при кладке.
Если собирают верх, то придется сложить и дымоход, иначе в закрытой печи, да еще и в помещении, не будет тяги.

Когда работы окончены, монтируют систему подачи воздуха. Здесь можно установить электрический вентилятор в трубе. Или же сконструировать , как показано на видео:

Такое простейшее устройство вполне подойдет для ковки своими руками. Несмотря на примитивную конструкцию, такими печами пользовались на протяжении сотен лет, хотя имеются и недостатки.

Главный недостаток - это сложности в контролировании процесса и неравномерности нагревания заготовок. Также довольно низкое полезное действие в сравнении с газом и более высокий расход топлива.

Жидкостные устройства

Можно обустроить кузнечный горн и на жидком топливе, используя в качестве последнего отработку, солярку или мазут.

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.

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.

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

Особенности бытового кузнечного горна

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

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

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

Принцип работы установки

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

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

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

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

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

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

Изготовление печи из паяльной лампы

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

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

Твердотопливное устройство для кузни

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

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

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

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

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

Домашняя кузница на газу

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

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

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.

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.

Галерея изображений

Кузнечный горн, установленный в гараже или подобном подсобном помещении, обеспечит достижение температурного фона в 1100-1200 градусов для разогрева, плавки и ковки металлов, цементирования, отлива стеклянных изделий

Горны для кузнечных работ бывают стационарными и переносными. Есть напольные виды для ковки крупных заготовок и настольные модели для изготовления оригинальных украшений

В упрощенном варианте кузнечный горн можно сделать из металлической емкости, в которую нужно поставлять топливо и воздух для поддержания горения

Предложенные промышленностью кузнечные горны нельзя назвать дешевым оборудованием. Но выход есть. Сделать его можно собственными руками

Оборудование для частной кузни

Настольный вариант самодельного кузнечного горна

Упрощенный вариант кузнечного горна

Кузнечный агрегат заводского изготовления

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.

Сооруженный собственными руками кузнечный горн не позволит, конечно ковать булатные клинки и ажурные решетки для изысканной балюстрады, но для изготовления несложных бытовых вещей и оригинальных украшений вполне подойдет

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.

Для устройства миниатюрной домашней кузни не нужны особые материалы. Всем необходимым располагает практически каждый хозяин. Наверняка у него есть кирпичи и обрезки металлопроката, стальные трубы, анкера, хомуты

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.

Независимо от конструкции и типа работы кузнечного горна в его рабочей зоне перерабатывается углерод, выделяемый из углеводорода. Он притягивает к себе окислы, избавляя от них металл

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.

В конструкции кузнечного горна каждая конструктивная часть выполняет определенные функции, благодаря чему освобождение металла от примесей и разогрев для ковки производится в оптимальном режиме

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.

Камеру горения кузнечного горна укрепляют путем футеровки, которую выполняют огнеупорным или шамотным кирпичом, способным сопротивляться высоким температурам

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 . 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.

Обустраивая собственную кузню надо подумать не только об изготовлении оборудования для разогрева металла, но и о сопутствующем оборудовании: наковальне, ванны для закалки, газовоздушной камере, дымоходе и вытяжном зонте

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 . 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.

Для работы кузнечного горна не подходит бытовой газ, так как в его составе есть мешающие обработке металлов примеси. Газообразное топливо перед подачей в зону горения надо очищать или применять баллоны с промышленным моногазом

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.

Самый простой вариант кузнечного горна можно за полчаса собрать из шести кирпичей, нескольких обрезков стальной трубы и металлопроката

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.

В простейших кузнечных установках воздух для горения поставляется либо естественным образом, либо с помощью кузнечных мехов. в обоих случаях контролировать подачу кислорода невозможно

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.

Сделанная из старой чугунной посуды конструкция не позволит достичь температуры более 900º С, что существенно сужает сферу применения

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.

Передвижной горн зимой можно использовать в мастерской, обустроенной вытяжной системой с зондом, а летом – на улице, перемещая внутрь постройки по завершению работы

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.

Галерея изображений

Самодельный горн для собственной кузни изготавливают с учетом индивидуальных размеров и удобства пользования оборудованием

В центре рабочего стола кузнечного горна для регулярной работы располагают цельнолитую колосниковую решетку с равномерной перфорацией. Такой вариант меньше накапливает гарь, а если и собирает, то распределяет более равномерно, чем сборный колосник из прутка, полосы или уголка

В подобных конструкциях для наддува воздушной массы не используют пылесос во время работы на углях или коксе. Лучше подключить центробежный вентилятор-улитку от автомобильной печки

Устанавливаемые стационарно горны для частной кузни в обязательном порядке оборудуют системой сбора дымовых газов и удаления. В закрытом пространстве желательно кроме этого устроить еще и механическую вытяжную вентиляцию

Рабочий стол стационарного кузнечного горна

Цельнолитая колосниковая решетка

Воздуховод для подачи кислорода в зону горения

Система дымоудаления горна в частной кузне

Стационарный кузнечный горн, представленный в системе, – универсальное оборудование, которое можно приспособить как под твердое, так и под газообразное топливо. В случае загрузки в топливник углей от сгоревших дров или кокса воздух нагнетается вентилятором от печки из автомобиля, т.к. пылесос будет выдувать угли.

В центре рабочего стола вмонтированный колосник. Такой вариант нужен, чтобы при забивке отверстий гарью не было неравномерного распределения тепла. При использовании газа оснастить установку нужно инжекционной горелкой, которую лучше купить, но можно и сделать собственными руками.

По мотивам наследия кавалеристов

Конникам во все времена нужны были подковы и гвозди для их крепления. Еще гусарские и уланские эскадроны в своем арсенале имели переносные горны, которые перемещались вместе с военными формированиями. В основе мобильных станков для кузнечных работ был кривошипно-шатунный механизм.

Аналог кривошипно-шатунного механизма сейчас найти проще простого. Достаточно вспомнить, где храниться бабушкина ножная швейная машинка фирмы «Зингер». С некоторыми переделками подойдут зингеровские последователи марки «Чайка».

Если в работе самодельного кузнечного горна в качестве топлива используют газ, смешивать его лучше в газовоздушной камере, к которой подключают пылесос

Желательно отдать-таки предпочтение старинным вариантам с чугунной станиной. Она выдержит любое термическое и механическое воздействие. Идеальным решением станем конструкция на колесах, которую запросто можно перемещать в удобное для производства работ место.

Горн из баллона с пропановой горелкой

Сразу предупредим, что эта модель кузнечного горна подойдет только тем, у кого есть немалый опыт работы с пропаном. Газовая камера у этого варианта довольно велика, потому при малейшем нарушении правил взрыв может быть разрушающей силы. Последствия непредсказуемы, но в большинстве случаев катастрофичны.

Мастеру, решившему сделать горн из кислородного баллона, потребуется именно эта опустошенная емкость диаметром от 25 см. Нужны будут огнеупорные материалы: плита, цемент, краска, каолиновая вата. Потребуется крепеж, керамическое покрытие, стальной бочонок с резьбой для обустройства точки подключения горелки.

Еще понадобятся крепеж и прочие материалы, которые мы приводим в тексте списком. Для проведения работ нужно запастись болгаркой, набором метчиков размером 10-32, шпателем, кистью для нанесения покрытий, дрелью и напильниками. А еще нужны будут защитные средства: эффективный респиратор, рабочие хлопковые перчатки, очки.

Со сборкой самодельного горна из кислородного баллона ознакомит следующая фото-подборка:

Галерея изображений

Подготовим газовый баллон (в нашем случае кислородный) к работам: помоем его подходящим бытовым средством. Для того чтобы снять напряжение металлоконструкции, разметим с обеих сторон две окружности по DVD-диску и вырежем их

Для вырезки отверстия с лицевой стороны размечаем окружность. Чертим ее по абрису кастрюли подходящего размера или другой подобной емкости

С лицевой стороны режем газовый баллон по очерченной окружности. С противоположной стороны отрезаем торец баллона по шву. Отрезанную сзади часть затем привариваем, но не сплошным швом, а прерывистым

Срезы с обеих сторон зачищаем наждачной бумагой или болгаркой с абразивным диском, чтобы не остались заусенцы

Шаг 1: Разметка вспомогательных отверстий

Шаг 2: Разметка отверстия с лицевой стороны

Шаг 3: Резка баллона болгаркой

Шаг 4: Зачистка среза наждачной бумагой

Если у баллона изначально не было опорных ножек и ручки вверху для переноски, их стоит приварить. Кстати, если нет опыта в сварке, работы по соединению деталей можно производить болтами или путем пайки.

Галерея изображений

Приложив резьбовой бочонок к стенке баллона, обрисовываем его. Правше его лучше расположить справа вверху примерно посередине емкости, левшам - слева

Владельцам дрели с колонковой насадкой выбурить отверстие легко и просто. Будем считать, что в нашем распоряжении такого инструмента нет, потому сверлим отверстия по окружности

Устанавливаем на гравер дисковую насадку и соединяем просверленные отверстия, чтобы модно было отделить от корпуса круг

Если ниппель не вставляется в проделанное отверстие, подрезаем "зубцы"

Шаг 5: Разметка отверстия для вворачивания ниппеля

Шаг 6: Сверление отверстий по абрису патрубка

Шаг 7: Вырезка отверстия гравером с диском

Шаг 8: Подготовка отверстия к вворачиванию бочонка

Теперь надо закрепить патрубок и соорудить устройство для фиксации пропановой горелки в патрубке:

Галерея изображений

Зажав резьбовой бочонок в тисках, просверливаем метчиком в стенках бочонка четыре отверстия. В них будем заворачивать крепежные шурупы

Проверяем, на сколько свободно шурупы перемещаются по созданной для них резьбе. Ход не должен быть слишком тугим или слишком свободным. Ведь именно шурупы будут держать горелку в патрубке

Выкручиваем из ниппеля шурупы и ставим его в отверстие. Фиксируем удобным для дальнейших работ способом и привариваем. Если найдете фланец соответствующего размера, можно прикрутить болтами

Фиксацию патрубка в корпусе производим в два этапа. Сначала прихватываем точками и прерывистым швом. Затем все соединяем сплошным выпуклым швом

Обрабатываем стыковой шов герметиком. Проверяем, не повредилась ли резьба искрой во время сварки

Установив рабочую часть пропановой горелки в патрубок, проверяем, насколько прочно удерживают ее четыре шурупа

Если после установки рабочей части горелки окажется, что ее жало требует наращивания, придется модернизировать инструмент посредством удлинения выхода

Работоспособность и производительность газовой горелки с наращенным стволом тестируем. Проверяем скорость розжига и достижения рабочей температуры

Шаг 9: Сверление отверстий под шурупы в ниппеле

Шаг 10: Проверка хода шурупов в отверстиях

Шаг 11: Приваривание резьбового бочонка

Шаг 12: Приварка бочонка сплошным швом

Шаг 13: Обработка соединения герметиком

Шаг 14: Проверка фиксации горелки в установленном патрубке

Шаг 15: Наращивание рабочей части горелки

Шаг 16: Тестирование герметичности наращенного ствола

Вот теперь самое время приступить к обустройству дна самодельного горна. Для этого нам потребуются шамотные кирпичи, из которых будем сооружать своеобразный рабочий стол. Заодно и отделим зону высоких температур от контакта с металлической стенкой корпуса.

Галерея изображений

Чтобы шамотные кирпичи не раскрошились в ходе резки, замочим из минут на 15 в обычной воде. Затем разметим для резки. Один кирпич надо разделить на отрезки шириной по 2.5 см

К углошлифовальной машинке подсоединяем шланг с водой и начинаем резку, постоянно смачивая рез водой из шланга

Сушим нарезанные из кирпича бруски перед соединением без фена, в естественных условиях. Заготовки должны оставаться слегка влажными, чтобы улучшилась адгезия со связующим раствором

Сложив два оставшихся кирпича, отмечаем необходимую длину детали дна. Она на 5 см должна быть меньше длины корпуса нашего самодельного горна

Примерим нарезанные из кирпича опорные бруски к месту установки. Отметим их расположение

На опорные бруски устанавливаем цельный и обрезанный кирпич. Проверяем, не требуется ли обрезка по факту

Извлекаем примеренные детали дна горна, дорабатываем их по необходимости. Все стыкуемые стороны деталей обрабатываем огнеупорным цементом и соединяем

Оставляем соединенную цементом деталь дна горна для отвердевания. Ждем столько, сколько в руководстве указано производителем состава

Шаг 17: Подготовка шамотных кирпичей к работе

Шаг 18: Раскрой кирпичей шлифовальной машинкой

«Горн» слово германского происхождения horn, изначально – «рог», потом horn получило множество других значений, лишь бы предмет как-то на рог походил или от него происходил; одна из высочайших вершин Альп называется Matterhorn. Древний плавильный горн, в котором получали кричное железо, с виду похож на сигнальную трубу из рога, поставленную раструбом вниз, так он и стал горном, а от него и кузнечный горн, хотя на рог он уже никак не похож.

В кузнице горн применяется для разогрева металла перед ковкой, цементирования и других операций термообработки. Горн – вещь очень нужная всем, кто работает с металлом: он позволяет получить в кустарных условиях температуру до 1100 и даже 1200 градусов , может быть как большим стационарным, так и маленьким настольным, а сделать горн своими руками не представляет большого труда и сложностей.

Чтобы пользоваться кузнечным горном традиционной конструкции, нужно быть достаточно сведущим и умелым мастером, особенно по части выбора топлива, о чем ниже будет сказано подробнее. Немалого опыта требует и основа очага горна – фурма – и устройство наддува. Использование для нагрева природного газа хотя и не позволяет выковать в домашней кузне дамасский клинок или индийский булат вуц, как классический угольный горн, но существенно упрощает конструкцию: газовый горн можно собрать за полчаса-час из 6 шамотных кирпичей и нескольких обрезков стали , а температура и качество нагрева будут достаточны для столь популярной сейчас мелкой художественной ковки или плавки цветных металлов и сплавов под литье.

Устройство горна

Классический производственный горн устроен следующим образом, см. рис справа:

стол горна из огнеупорного материала;
топливник (очаг) с колосниковой решеткой;
воздушная камера;
воздушный дренаж;
подающий воздуховод;
воздушный вентиль;
камера (шатер) горна;
окно для подачи длинномерных заготовок;
зонт горна;
дымоход (газоотвод);
съемное горнило;
закалочная ванна (бадья, лохань);
газовоздушная камера.

Принцип действия горна

Чтобы самому сделать горн и успешно им пользоваться, разберемся, как работает горн, что в нем к чему и что в нем можно удешевить и упростить в условиях домашнего использования без ухудшения качества обработки металла. В основе работы горна лежит химическая реакция горения углерода 2C + O2 = 2CO2 + 188,1 ккал . По ее энерговыходу (94,05 ккал/моль, т.е. 12 г С, полностью сгорев, дадут 94,05 ккал тепла) видно, что углерод – весьма сильный восстановитель, т.е. жадно соединяется с кислородом.

Это свойство углерода с незапамятных времен используется в металлургии для выплавки железа и других металлов: их руды часто представляют собой соответствующие окислы или их производные соединения. Углерод бесцеремонно обирает себе кислород, и обездоленному металлу не остается ничего иного, кроме как выделиться в свободном виде.

В кузнечном горне восстановительная способность углерода также используется отчасти, как препятствующая окислению заготовки. Попросту, чтобы металл не сгорел. Но не менее здесь важна высокая теплотворная способность углерода: поддувая в массу топлива достаточно воздуха, чтобы углероду его хватило, можно сжечь его довольно быстро, а большое количество выделившегося тепла и температуру разовьет высокую.

Дутье в горн регулируют таким образом, чтобы кислорода топливу чуть-чуть не хватало, это полностью предотвратит окисление металла. Однако, если заготовку в горне передержать, то пойдет науглероживание: металл, особенно сталь, станет, как говорят, пересушенным – чрезмерно, непропорционально возрастанию твердости, хрупким. Пример совершенно пересушенного железа – чугун. В металлургии, чтобы получить из него конструкционную сталь, расплавленный чугун подвергают переделу: в конверторе или иным способом вводят в него кислород, отнимающий лишний углерод.

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).

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.

Примечание: в древесине серы тоже хватает с избытком для отравления стали. Но ее и другие, т. наз. легирующие яды, можно выжечь заранее, см. далее.

Видео: газовый горн своими руками

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 .

Как топят горн?

Чтобы взяться наконец-то за свой собственный горн, осталось выяснить, а как же его топить? Тогда и в конструкциях разобраться будет проще.

Лучшее топливо для горна – мелкий кокс . Кузнецы его называют коксиком, название переняли и торговцы. Если в продаже кокс, а есть и коксик в мелкой упаковке. Стоит коксик, смотря до региону, раза в 3 дороже каменного угля, но уходит его на 1 ковку при умелом обращении раз в 4-5 меньше.

Кокс – практически чистый аморфный углерод, карбон. Действительно чистый: коксовый газ – ценное химическое сырье, так что металлурги не халтурят. Воспламеняется при 450-600 градусах, поэтому растопка нужна двойная: дровами разжигают уголь, а уж на него накладывают слой в 150-170 м кокса и включают дутье на максимум. Когда уголь прогорит (это видно по пламени), массу кокса разгребают, оставив на колоснике слой в 1/3-1/4 от высоты всей кучи, вводят в очаг заготовку и загребают горящим топливом. Дутье сбавляют до нормы для данной операции и ждут, пока деталь дозреет.

Для работы с дамаском нужен древесный уголь , он загорается при меньшей температуре и сгорает быстрее, т.к. сохраняет микропористую структуру древесины. А также, как активированный уголь в противогазе, дополнительно поглощает легирующие яды. Дело в том, что булат проковывают из пучка проволок или прутков разной твердости. Собственно изделие получается их взаимной диффузией при ковке. Процесс очень тонкий, и регулировка дутья нужна ювелирная, а легкий пористый древесный уголь на манипуляции воздушным дренажом отзывается мгновенно.

Если топить каменным углем, ему нужно дать прогореть до карбона , т.е. летучие составляющие, тот самый коксовый газ, должны выгореть. Это опять-таки видно по цвету пламени. Но столь полного извлечения летучих, как в коксовой батарее, прямо в горне не добиться, так что на угле можно ковать декоративные или среднего качества обиходные изделия. Как правило, одной загрузки угля не хватает и его приходится дожигать. Догрузку на дожигание подкладывают к очагу сбоку на стол и по мере прогорания подгребают образующийся карбон на заготовку.

Дровами топят в общем так же, как углем, но только лиственными . Просто кучей дрова скорее прогорят до золы, чем полностью выпустят летучие и образуют уголь. Кроме того, допускать попадания непрогоревших щепок на деталь никак нельзя, уж больно много в древесине вредных для стали примесей. Поэтому дрова на карбон в горне выжигают в обечайке, см. рис. Догрузку выжигают подложив вплотную к ней и по мере прогорания угли переносят в обечайку шипцами.

Беремся за горн

Начинающему кузнецу для приобретения опыта и чутья лучше всего быстренько сделать мини-горн из 6 шамотных кирпичей, см. рис. Лезвие топора, чтобы побриться можно было, или охотничий нож в нем не раскалишь под закалку, но можно греть мелочь для художественной ковки, концы длинномера под ковку или гнутье или плавить в тигельке драгцвет.

Полки колосниковой решетки из обрезков стальных труб, а самые колосники – из стальной полосы 4-6 мм толщиной. Колосники нужно закрутить на угол винтом, чтобы захватывали дутьевой поток, как показано на рис. Топливо – кокс или уголь. Розжиг и дутье – паяльной лампой, газовой или бензовоздушной горелкой. Если используется паяльная лампа, между ней и горном нужно поставить асбестовую перегородку с окном под сопло: горн интенсивно излучает тепло и резервуар лампы может взорваться. Пользуются этим горном только на открытом воздухе, т.к. зонта с дымоходом нет.

Примечание: еще интересный вариант – небольшой горн на скорую руку минимальной стоимости, см. видео:

Переносной

Следующая конструкция – переносной горн из… гусятницы. Конструкция ясна из рис. Футеровка – шамотный мергель в смеси с шамотным песком (молотым боем шамотных кирпичей, есть в продаже). Обжиг футеровки после сушки – по ходу работы.

Наддув не обязательно вентилятором от ручной сирены, как на рис. Можно использовать любой подходящий, см. далее, присоединив его металлогофром. Это, кстати говоря, сделает работу с длинномером удобнее. В таком случае на глухом конце воздуховода необходим воздушный дренаж вроде того, как для передвижного горна, о котором еще будет сказано.

Возможности горна из гусятницы пошире, чем у 6-кирпичного, т.к. рабочее пространство больше и открыто сверху. Но появляются и существенные недостатки:

Неразборная конструкция: при прочистке фурмы (см. далее о стационарном горне) нагар падает вниз и засоряет перфорацию воздуховода, даже если ее отверстия ориентированы вбок или вниз. Для чистки приходится ломать футеровку.
Работает только на коксе или древесном угле, т.к. стола с пространством для выжигания нет.
Дорогая эксплуатация: расход карбона сравним с таковым угля в настоящих горнах.
Невысокая рабочая температура, до 900 градусов, т.к. не обожженная толком футеровка при большей трескается.

О кавалерии и швейных машинах

Когда-то каждый эскадрон кавалерии всех армий мира имел на хозяйстве переносной горн с ножным приводом от кривошипно-шатунного механизма для ковки подков и подковных гвоздей. Его так и называли кавалерийским, см. рис. Если говорить об энергонезависимых горнах, то это куда удобнее, чем вентилятор от сирены: обе руки свободны. Да еще смекалистые конники приучали лошадей давить на педаль копытом.

Ныне кавалерийский горн можно увидеть разве что в музее РККА. Но – проявим и мы смекалку – старые швейные машинки с ножным приводом еще эксплуатируются и продаются. А это – тот же кривошип с ведущим шкивом подходящего диаметра и прочная станина для стола. Плюс колесики, на которых горн катать можно.

Какой нужен вентилятор?

Ниже мы перейдем к конструкциям уже вполне функциональным, для которых требуется полноценное дутье. И электричество для вентилятора найдется везде. Но какой нужен вентилятор для горна? Когда-то горны поддували мехами; кому любопытно, как кузнечные мехи устроены, см. рис. справа.

Примечание: именно по остаткам кузнечных мехов глубокой древности археологи установили, что металлургия у первобытных народов имела мистически-сексуальный смысл – от Скандинавии до Южной Африки глиняный штуцер горна выполнялся в виде мужских гениталий, а гнездо под него в горне – женских.

Что касается производительности, то для стационарного горна на коксе вполне хватит 200-250 л/мин. Т.е., мощность мотора вентилятора достаточна от 80-100 Вт.

Существенно важнее то, что нам нужно протолкнуть воздух сквозь довольно плотную массу спекшегося топлива. Поэтому при выборе вентилятора прежде всего нужно обратить внимание на создаваемое им давление при нулевой производительности , т. наз. предельное давление. Смысл этого параметра прост: предельное давление вентилятор создаст, нагоняя воздух в замкнутую полость.

Для горна нужно предельное давление от 220-230 мм. рт. ст., что соответствует примерно 0,3 ати. Осевые вентиляторы (крыльчатки) такое создают только промышленные, типа ВН-2 или его аналогов. Бытовые вытяжные и промышленные охлаждающие по предельному давлению вообще не нормируются и, как правило, нужного не создают.

Кроме того, нагоняют они воздух до предельного давления медленно, за минуты, а при тонких ковочно-кузнечных работах дутье нужно менять за секунды. Ставить ресивер бесполезно: при открывании вентиля воздух в нем расширится по адиабате, что при 0,3 ати даст только пшик.

Итого вывод: для наддува горна нужен центробежный вентилятор-улитка . Спецификацию можно и не смотреть, нужное предельное давление даст любой центробежный вентилятор по самому принципу своего действия. Лучше всего брать улитки от систем радиационной защиты военной техники, у них и производительность высокая. Правда, питание – 12, 24 или 27 В постоянного тока, так что понадобятся трансформатор и выпрямитель соответствующей мощности.

Отлично подойдет любой старый бытовой пылесос, но тут нужно учесть, что его мощность почти всегда будет избыточна. Уменьшать ее ЛАТРом или тиристорным регулятором не следует: мотор будет работать в тяжелом режиме чрезмерного скольжения ротора и ресурс и так подызношенного старика окажется невелик. Лучше всего в фурме сделать широкий воздушный дренаж, как в далее описанном стационарном горне.

Передвижной

Здесь на рис. – чертежи заслуженно популярной конструкции: уже полнофункционального передвижного горна, предназначенного для использования на открытом воздухе. Именно такого рода устройство имелось в виду при размышлении о кавалерии и швейных машинах.

Обратите внимание на узел, обозначенный цифрой 1. Это дренаж тонкой регулировки дутья. Дренажная трубка выдвигается-задвигается, а внизу в ней насверлен продольный ряд мелких, 1-2 мм диаметром, отверстий. Перепуская воздух в дренаж, можно очень точно регулировать наддув.

Стационарный

Стационарные горны делают опытные мастера под свои антропометрические данные. Кусок раскаленного до оранжевого железа весом в несколько кило в клещах – предмет чрезвычайно травмоопасный, поэтому эргономика стационарного горна должна быть идеальной.

Примечание: в романе А. Н. Толстого «Петр Первый» красочно описан случай, как молодой еще царь-мастеровой получил порядочную выволочку от подневольного кузнеца за неловкость при наварке лапы якоря. Только огромная физическая сила Петра предотвратила тогда производственное ЧП.

Берем размеры

Приблизительные размеры стационарного горна показаны на рис.

Именно приблизительные, но высоту стола и его размеры нужно определить точно:

Становимся ровно, ноги на ширине плеч. Правую свободно опущенную руку сгибаем в локте.
Помощник измеряет расстояние от локтевого сгиба до пола. Добавляем к нему 5-7 см, это и будет высота стола.
Теперь берем в ту же руку самые большие клещи, помощник измеряет расстояние от живота до концов их губок.
Добавляем к нему 10-12 см, мы получили половину длины диагонали стола.
Длину стороны квадратного стола берем равной 1,4 от длины полудиагонали (0,707 от полной диагонали).

Примечание: делать стол круглым не нужно, т.к. детали клещами брать придется разные. А прямоугольным – можно, если работать будете вдвоем с подручным.

Конструкция

Последовательность изготовления стационарного горна видна из рис. Воздушник фурмы с наддувом от пылесоса или улитки автопечки лучше опустить пониже, а заслонку воздушного дренажа при этом (пп. 4 и 5) сделать выдвижной вперед. Получится воздушный ресивер достаточно большой емкости, и заслонку можно будет выдвигать-вдвигать носком обуви.

Обратите также внимание на цельный колосник, поз. 2. Он в данном случае специальный для горнов. Секрет – в перекрещивающихся ложбинках, разделяющих плиту на квадратики. В них скапливается нагар. Если насверлить отверстия в гладкой плите, то их после каждой ковки придется прочищать стальным прутом.

Но почему нельзя сделать колосниковую решетку наборной из планок, как в печке? Потому, что масса топлива спекается не однородно. В щелях между планками поток воздуха будет прыгать туда, где ему свободнее выйти. В том месте температура окажется выше, и вся заготовка может оказаться пересушенной пятнами. На-глаз мастер-любитель этого не заметит, но под нагрузкой местная хрупкость скажется. А пропускание воздуха сквозь двумерную регулярную структуру (печной колосник одномерный) уменьшает неравномерность воздухораспределения на порядок. Если колосник трехмерный, как показано на рис. с устройством горна в начале, то неравномерность распределения воздуха практически не сказывается.

А как быть, если негде взять спецколосник? Тогда приемлемый выход – полностью самодельная фурма с концентрическим расположением отверстий диаметром 8-10 мм, см. рис. справа, такая система не так быстро засоряется и дутье по площади обеспечивает более-менее равномерное. По принципу действия похоже на рассеиватель душа.

Наддувать воздушный душ пылесосом нельзя, топливо выдует. Нужно взять улитку от автопечки или подобную ей. Регулировать дутье дренажом в таком случае тоже нежелательно, оптимальный для равномерности дутья наддув слабоват. Нужно встроить в воздуховод дроссельную заслонку, а нижнюю крышку фурмы сделать съемной только для чистки.

Газовые горелки

И под конец дадим чертежи нескольких горелок для газовых горнов. Для художественной ковки они вполне подойдут, а, что ни говори, из кузнечных работ она самая востребованная. Все эти горелки – инжекционные прямоточные. Куда более эффективные и универсальные вихревые слишком сложны для самостоятельного изготовления.

Первая, на рис., самая сложная. Чтобы ее сделать, нужно быть токарем-фрезеровщиком не ниже 5 реального разряда. Зато работает на любом газе (кроме ацетилена, см. ниже!), бензовоздушной смеси и дает очень мощный наддув: может продуть и большой стационарный горн, описанный выше.

Следующая (см. рис.) попроще и содержит меньше деталей, хотя и здесь нужно точно точить пологие конусы. Дует тоже отлично, но работает только на пропане. Под бутан сопло требуется совсем узкое, да бутан и применяется мало.

Обтачивать вчистую внешнюю поверхность инжектора Д1 и сверлить сопло нужно в один установ. Сопло сверлится твердосплавным сверлом и проходится вчистую разверткой. Это и есть главный недостаток конструкции: требуется мелкий точный инструмент, не везде и не всегда доступный.

Ниже на рис. две горелки попроще. Слева – точеная универсальная под бытовой газ или пропан. Продуть может максимум небольшой передвижной горн, но выточить детали под силу токарю-середняку. Нужно только владеть технологией посадки деталей в горячий натяг. Которая, впрочем, не сложна.

Справа – горелка-самоделка. Большинство деталей, включая ниппель – от велосипеда. Из токарки требуется только обточить в размер самую малую звездочку от велосипедной КПП. Эта горелка всеядна: пропан, бутан, бытовой газовый коктейль, бензовоздух. Но греть ею можно только малые кирпичные замкнутые горны, показанные в начале.

Примечание: ни в коем случае не запитывайте эти горелки ацетиленом! Металл в горне сожжете и до взрыва недолго!

В заключение

Что ж, как сделать горн, мы теперь знаем. А что в нем делать с металлом – отдельная большая тема. Кузнечное дело с горна только начинается.