Ну до чего у нас любят дикие заумные определения: специальные нагревательные устройства с целью повышения пластических характеристик металла. Давайте попробуем перевести все это безобразие на человеческий язык.

Кузнечный горн по своей сути – печка. Понятно, что со своим особенностями, разновидностями и технологическими нюансами, но все равно – это печка. Она нужна для разогрева металлических деталей до температуры, чтобы их можно было ковать, то есть подвергать деформации.

Это главный и общий факт для всевозможных видов кузнечных горнов – от примитивных дачных поделок на кирпичах до промышленных печей со множеством технологических особенностей применения и назначения.

Нагрев заготовки в кузнечном горне

От кузнечной печки требуются два главных и единственных свойства: давать очень высокую температуру, вплоть до 1200 – 1500°С и возможность поддерживать нужную температуру в течение определенного времени. Иными словами, нам нужен сильный и ровный жар.

При какой температуре металлы поддаются ковке, то есть начинают быть пластичными? Это у всех металлов и сплавов по-разному. А вот визуальный признак того, что металлическая деталь нагрелась до нужной температуры, тоже общий – это оранжевый цвет детали.

Все металлы отвечают на нагревание изменением цвета от темно-красного до пронзительно-белого. Так вот оранжевый цвет – это сигнал, что можно начинать настоящую кузнечную работу по металлу. Чертеж кузнечного горна.

Единственный металл, который ведет себя довольно подло и не меняет своего цвета при нагревании – это алюминий. Он не самый легкий металл для ковки и сварки в принципе, с алюминием нужно знать и применять множество специальных требований.

Так вот отсутствие оранжевого цвета в то время, как он уже нагрелся для ковки – значительный фактор, затрудняющий работы с этим капризным металлом и его сплавами. Ведь и перегреть нельзя. Недогреть – тоже никуда не годится.

Классификация кузнечных горнов

Существует несколько критериев, по которым можно развести все эти печки на аккуратные типы.

Чаще всего горны делят по виду топлива, на котором они работают:

Твердотопливные горны

Они работают на угле. Их использование становится все реже, так как уголь – топливо, не дающее стабильного и ровного огня, что является самым важным требованием к кузнечному горну. Мало этого, для таких печек нужен не просто уголь, а высококачественный древесный коксующийся или такого же качества каменный уголь.

Любители такой экзотики есть, так что ниже мы остановимся на паре-тройке советов по обустройству такой печки.

Газовые кузнечные горны

Вот об этом типе печек мы поговорим подробно: они являются самыми распространенными и в домашних кустарных мастерских, и в профессионально оборудованных кузнечных центрах. Газовый кузнечный горн – без сомнения, любимый инструмент отечественных кузнечных мастеров.

Жидкостные

Здесь основным видом топлива выступает мазут.

Угольный кузнечный горн.

По конструкторскому решению горны делятся на закрытые и открытые. По размеру они бывают малыми, средними и большими. Вот, собственно, и вся классификация кузнечных горнов. Самодельный горн для ковки – вещь вполне реальная и, самое главное, нужная в хозяйстве.

Главное – решить какой именно горн вас устроит. А для этого вы должны четко знать, какую именно кузнечную продукцию вы собираетесь делать, для кого и в каком количестве.

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.

Он намного проще и обойдется вам дешевле по денежным и трудовым затратам. На открытом горне проще нагревать и массивные или длинные детали.

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.

Строим твердотопливный горн

Главным недостатком твердотопливных горнов является то, что уголь сам по себе не может выдать нужную температуру свыше 1000°С. Поэтому в таких печках всегда нужна подача воздушной струи. Раньше это были меха, теперь чаще воздух подается через трубу с заваренным торцом, также сделанную из стали.

Проще всего такую печку выкопать прямо в земле – достаточно ямку обложить огнеупорными кирпичами. Самодельный кузнечный горн можно сделать по-другому: из стальной пластины с приличной толщиной соорудить стол с решеткой из чугуна или стали. Колосниковая решетка для горна.

Пластина для стола должна быть сделана из заготовки с толщиной не меньше 5-ти мм. Если горн открытой конструкции установить на улице, не нужно будет специально заниматься вентиляцией.

Вот главные этапы по сооружению самодельного горна, работающего на угле:

  • Соорудить площадку для основания с бетоном и армированными прутьями.
  • Сложить кирпичи в виде прямоугольного основания, поверхность стола может быть любой высоты.
  • В любой стенке основания проделать отверстие для поддувала.
  • Собрать под из специального огнеупорного кирпича на основание.
  • Установить колосник с отверстиями, который нужно делать также из огнеупорного материала, для чего отлично подойдет чугунная дверца от старой печки.
  • После установки колосника доложить стенки из того же огнеупорного кирпича.
  • Не забыть оставить отверстие в одной стенке для подачи воздуха, лучше это сделать сразу при кладке кирпича.
  • В трубу для подачи воздуха вмонтировать вентилятор.
  • Если вы делаете закрытую конструкцию, обязательно соорудите дымоход, который абсолютно необходим для тяги.

Такой горн можно сделать мобильным – все зависит от вас. Отличным каркасом для твердотопливного горна может послужить старая газовая плита.

Строим газовый горн

Прежде, чем начать сооружать газовый кузнечный горн своими руками, нужно определить параметры пода – его площади.

Для этого существует хитрая формула:

N = H × F

N – производительность горна, которая зависит от напряженности H и площади пода F. Высчитано, что оптимальной поддержки необходимой температуры в горне достаточно скорости подачи газа в промежутке от 1-го до 1,5 м/сек.

Схема газовой горелки для горна.

Вам известны площадь вашей мастерской и примерное количество кузнечных деталей в килограммах, которое вы планируете производить. С этими данными вы выводите напряженность пода с максимально допустимой верхней границей в 150 кг/м².

Необходимые материалы, которые нужно иметь, чтобы приступить к работе:

  • кирпич огнеупорный типа динас или шамот;
  • пластины толщиной не меньше 5-ти мм из жаростойкой стали;
  • стальной профиль для стоек, рамы и заслонки горна;
  • труба для дымохода и вентиляционного канала из стали;
  • шпатлевка для заделки щелей между кирпичами с жаростойкими свойствами;
  • листовой металл или дополнительный слой огнеупорных кирпичей для футеровки с внешней стороны;
  • горелки от двухконтурных котлов большой мощности;
  • вентилятор;

Газовые кузнечные горны тоже могут быть открытыми. С ним все намного проще, достаточно будет устроить колосники с подачей воздуха для большей эффективности нагрева. Вещества сгорания выводятся в таком случае вентилятором из теплостойкого металла.

Опорную раму лучше располагать вплотную к одной из стен вашей мастерской. Выбор стены нужно делать с учетом того, что будет нужен дымоход и вентиляционная труба, так что смежные стенки, если таковые есть, лучше не использовать.

Важнейшим условием является точное соблюдение правил пожарной безопасности, которое заключается в использовании только огнеупорные и жаростойкие материалы. Не помешает проверить, из чего сделаны стены вашей мастерской. С большой осторожностью относимся к разного рода гипсокартонным конструкциям.

Стойки и саму раму лучше сваривать из низколегированной стали по чертежам, которые можно скачать в Интернете. Низколегированная сталь прочна, легкая и, самое главное, устойчива к специфической коррозии высокотемпературного режима. Внешняя футеровка должна быть продумана заранее, чтобы в опорной раме сразу проделать отверстия для ее крепления.

Теперь об огнеупорных кирпичах и кладке. Важно купить настоящие сертифицированные кирпичи типа шамот, изготовленные по ГОСТу 390-79. Если вы приобретете кирпич не по стандарту, вы рискуете тем, что обычные кирпичи начнут у вас плавиться уже при температуре 1000°С.

Настоящий шамотный кирпич кремового цвета с мелкими порами в малых количествах, они намного тяжелее обычных керамических, вес одного шамотного кирпича больших габаритов достигает 5-ти кг. Самые подходящие марки шамота – ШБ, ША и ШПД. Устройство кузнечного горна.

Второй тип огнеупорных кирпичей – динас. Эти кирпичи дороже, зато устойчивее к высоким температурам: они выдерживают режим с уровнем 1800°С. Они светлее шамотных кирпичей из-за высокой доли в своем составе кремниевых солей.

Если у вас есть возможность, лучше выкладывать горн динасовым кирпичом: кузнечные горны из огнеупорного динасового кирпича долговечнее и выдерживают самые жесткие температурные режимы.

Кирпичи укладывать с раствором из огнеупорной глины с добавкой порошка из шамота и динаса в четкой пропорции 60:40. Дымоход и вентилятор по периметру обрабатывать металлическими уголками.

Важнейший финальный этап – просушка всей конструкции. После нее нужно проверить, как работают вентиляторы для горна кузнечного. И только затем можно будет производить тестовое включение.

Как сделать горелку для газового горна

Помимо общих инструкций как сделать кузнечный горн, существуют правила по установке газовой горелки. Горелка газового горна может быть приобретена в магазине, а может быть сделана самостоятельно.

Горелку газового горна своими руками нужно делать с обязательным учетом требований к ней:

  • поджиг газа должен быть вполне безопасным;
  • горение должно быть устойчивым;
  • стойкость к влажности внутри горна;
  • безопасность при изменении тяги и риске взрыва горючего вещества.

Установка горелки производится через заранее подготовленное футеровочное отверстие. Устье горелки прикрепляется к конфузору, которое протягивают через стальную прокладку. Затем устанавливаются трубы для подачи газа и воздуха.

Газ подается на горелку от баллона или сети под контролем регуляторов. Пробный пуск газа проводят для проверки регуляторов и напора, следят за запахом.

Как устроена угольная горелка?

Угольная горелка состоит из:

  • лотка, в который топливо подаётся и там сгорает;
  • шнека, подающего топливо;
  • привода, вращающего шнек

Другие необходимые устройства:

  • бункер для хранения запаса угля;
  • вентилятор, нагнетающий воздух в горелку;
  • контроллер, регулирующий работу горелки и вентилятора;
  • датчики слежения за температурой воды.

Перечисленные устройства легко узнаваемы на фото:

Плюсы использования угольных горелок в твердотопливных котлах:

  • автоматическая работа, как следствие, высвобождение времени домочадцев;
  • простота монтажа;
  • устанавливается в любой твердотопливный котёл;
  • не нужно платить за проект и подключение, как в случае с газовым оборудованием;
  • возможность автономности отопления;
  • окупаемость от 2…3 месяцев до 2-х лет (в зависимости от цены топлива, мощности горелки);
  • КПД – 90…94%;
  • минимальная потребность в обслуживании;
  • долговечна, т. к. изготовлена из чугуна;
  • наличие необходимых защит (от перегрева, от заклинивания шнека и т. д.);
  • универсальность в плане используемого топлива (не только уголь, а и пеллеты).

Какое должно быть пламя у горелки для газового горна?

Давайте рассмотрим рисунок выше. На нем показано три вида пламени одной и той же газовой горелки с наддувом, но с разной степенью обогощенности смеси кислородом. Под №1 идет смесь с минимальным количеством кислорода. Наддув выключен. Пламя у горелки мягкое, желтое. Языки пламени неспешно вырываются из горелки, горение происходит практически беззвучно. Энергия такого пламени минимальна. На нем только чайник греть. Под №2 наддув включен на одну треть. Желтые вялые языки пропадают, пламя приобретает голубой цвет, из сопла появляется так называемое «ядро» пламени характерного зеленоватого оттенка. Температура самого ядра не так уж велика, но на границе перехода от ядра к голубому цвету эта температура достигает максимума. Поднесенная в эту зону металлическая арматура раскаляется практически до бела! По мере дальнейшего усиления наддува форма факела становится все более правильной, ядро укорачивается и прячется в недрах сопла, и, наконец, пламя, вырывающееся с гулким ревом приобретает острую форму кинжала, как показано на картинке №3. Такое пламя обладает максимальной концентрацией энергии в одной точке, что уже характерно для газовых резаков.

На графике слева представлено распределение температуры пламени в зависимости от зоны. На сами значения не обращайте внимания — для пропана они немного нише, но суть остается та же. Максимальная температура у пламени на границе ядра. И самые холодные зоны — это самое начало пламени и самый хвост факела.

Для горелки газового горна или газовой плавильной печи нужно выбирать вариант №2. В замкнутой рабочей камере плавильной печи синий язык пламени вытягивается и полностью обволакивает тигель с металлом, более-менее равномерно нагревая его. Если же в плавильной газовой печи довести факел до состояния №3, то тигель будет сильно перегреваться в одной точке, начнет обгорать и в конце концов испортится. Конкретно для газового горна иногда требуется именно локализованный нагрев заготовки, поэтому возможен вариант использования и резкого факела №3.

…Статья в процессе написания…

Друзья, привет! Когда делал бор-машинку, пришлось отливать заготовку из алюминия. Плавил у друга на самодельном горне из шамотного кирпича. Размер его не очень большой и я решил себе сделать печь для плавки цветных металлов с достаточной вместительностью. Нагонять температуру будем газовой горелкой. Вот её и нужно изготовить. В интернете есть много различных чертежей для её изготовления. Всё это дело пришлось изучить и выбрать, на мой взгляд, оптимальную конструкцию.

Давайте немного о принципе работы. Есть некая трубка хитрой формы. С одной стороны через форсунку подаётся газ. Но просто газ без воздуха горит не так как нам нужно. Воздух горелка засасывает сама за счёт эжекции. Это процесс смешения двух каких-либо сред, в нашем случае воздух и газ, в котором одна среда, то есть газ, находясь под давлением, оказывает воздействие на воздух и увлекает его в трубку смеситель. В месте забора воздуха создаётся разрежение и воздух сам поступает куда нужно. В корпусе горелки идёт смешивание, и горючая смесь выходит из неё под давлением и создаёт необходимую температуру. Все просто.

Полный размер

Чертёжик

В этой горелке размеры подобраны для использования водопроводных труб.
Начнём с изготовления дифузора. У меня в наличии был кусок трубы подходящего диаметра из нержавейки от глушителя. Для придания необходимой формы нужно сделать пропилы болгаркой вдоль трубки на указанную длину. Дальше я подобрал обойму от подшипника и набил на трубку. После снятия ещё раз прорезал болгаркой. Делал это до тех пор, пока не образовался нужный диаметр. С другой стороны нужно сделать тоже самое. Осталось заварить пропилы и обработать лепестковым кругом до образования гладкой поверхности. Если будут поры и непровары, заварить и зачистить. Ещё необходимо убрать заусенцы внутри детали круглым или полукруглым напильником. Всё, дифузор готов.

Полный размер

Режем вдоль

Полный размер

Набил подходящую обойму

Полный размер

Режем и уменьшаем в диаметре

Полный размер

Прихватки

Полный размер

Что то похожее.

Полный размер

Готово

Следующая часть-смеситель. Это простая трубка длинной 90 мм. Диаметр 22 мм. У меня в запасах нашлась хромированная трубка от мебели. Можно использовать водопроводную двадцатку. Она приваривается к дифузору. Тут всё просто. Теперь к этой трубке необходимо приварить конфузор. Так называется конус, через который поступает воздух, и через зазор между конусом и шайбой будет производиться регулировка поступающего воздуха. В чертеже есть развёртка. Там указаны все необходимые размеры. Я вырезал из листа толщиной 1,2 мм. Выгнул, проварил шов и приварил его к смесителю. Здесь нужно сделать плоскость с торца. К нему будет примыкать регулировочная шайба.

Полный размерПдгоняю в размер Полный размерПримерно так

Теперь механизм регулировки воздуха и подачи газа. Нам нужен болт М10 с длинной резьбой. Шляпка болта не нужна. С торца сверлим сквозное отверстие диаметром 5 мм., и нарезаем резьбу М6. В качестве газового жиклёра я использовал наконечник подачи проволоки от полуавтомата. Стоят они копейки, и есть с диаметром 0,6 и 0,8 мм. Тут один нюанс. Наконечник длинный и его нужно обрезать так, чтоб после резьбы осталось около 3-4 мм. На оставшейся части можно нарезать резьбу и получится ещё один жиклёр. Теперь нужна шайба диаметром около 43 мм. Можно глянуть в строительных магазинах или вырезать из листового металла. Я выточил на токарном станке. В центре шайбы необходимо просверлить отверстие диаметром 12 мм. К шайбе привариваем гайку М10. Теперь собираем конструкцию. На болт накручиваем гайку. К ней будет привариваться крепление. Следом накручиваем регулировочную шайбу и вкручиваем газовый жиклёр. Из металла выгибаем скобу, которая будет крепить этот узел к корпусу. Я вырезал из металла 3 мм. Теперь необходимо путём вращения шайбы выставить жиклер заподлицо с ней. Первую гайку, которую мы накручивали, нужно расположить в центре резьбы. В таком положении прикладываем все это к конфузору, затем приставляем скобу и можно прихватить её к гайке и корпусу. Не важно, в каком месте приварить к корпусу, но чем короче, тем жёстче. Если всё ровно, то окончательно привариваем. Ну, вроде всё готово.

Полный размерШайба Полный размерБол со сквозным отверстием. Полный размерОбщий вид

Что мы имеем. При вкручивании и выкручивании болта мы регулируем так сказать степень эжекции. Лучший результат, это когда жиклёр на пару мм. входит в конфузор. Тут нужно покрутить и посмотреть. Шайбой регулируем количество подаваемого воздуха и соответственно качество смеси. По сути, газовый жиклёр нужно выставить один раз и можно не трогать. А чтоб не крутилась, можно накернить гайку.
Приступим к испытаниям. Надеваем шланг на болт, на редукторе выставляем 0,2 кг на см в квадрате. С давлением тоже можно поиграться. Но слишком большой расход газа приводит к быстрому обмерзанию баллона, особенно на 5 литров. Тогда лучше поставить жиклёр на 0,6 мм. Перед розжигом шайба полностью закрыта или с небольшим зазором. Поджигаем газ и потихоньку увеличиваем подачу воздуха, наблюдая, как синеет пламя и потихоньку отодвигается от носика горелки. При дальнейшем увеличении воздуха пламя полностью отрывается от горелки, и она тухнет. Это особенность её работы. Чтоб такого не происходило, нужно на пути пламени установить преграду или использовать ее в закрытом пространстве. Тогда выходящий огонь будет поджигать газ, и она сама поддерживает горение.

Полный размерПробный пуск Полный размерРаботает Полный размерОтрыв пламени. Горит за счет завихрений из-за электрода на пути газа.

В моём случае горелка будет установлена в печь для плавки цветных металлов. Но про неё в следующий раз. Идея на заметку. Старые чугунные батареи. Горелку ставим в нижнюю часть, напротив вверху идёт труба на улицу. Остальное заглушить. Настройки на минимальный расход и можно отапливать гараж. В закрытом пространстве работает хорошо и в теории на оптимальных настройках даст температуру около 1200 градусов. Этого за глаза хватит для плавки алюминия, латуни, бронзы, свинца, закалки и отжига клинков для ножей. Можно ковать заготовки из напильников. Применений масса. Ну и по традиции ролик со всеми этапами изготовления. Досвидания.

Рубрики: Статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *