Выбор конструкции и самостоятельное изготовление кузнечного горна

Кузнечный горн является незаменимым в мастерских и кузницах для создания стальных изделий путём ковки горячего металла при температурах до +1200°С. Существует множество различных моделей с простой конструкцией и под разные виды топлива, обладающие различными характеристиками. Как не ошибиться в их выборе и грамотно возвести?

Устройство горна

Конструктивно горн состоит из следующих элементов:

  • основания, выполненного из негорючего материала и обладающего высокой прочностью;
  • огнеупорного стола;
  • топливной камеры с колосниковой решёткой;
  • воздушной камеры и дренажа;
  • входного воздуховода;
  • воздушного вентиля для регулировки подачи воздуха;
  • камеры шатровой формы;
  • проёма для подачи длинных заготовок;
  • зонта горна;
  • газовоздушной камеры;
  • ванны для закалки заготовок;
  • дымохода для отвода продуктов сгорания;
  • съёмного горнила.

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).

Кузнечный горн
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.

Назначение и варианты использования

Кузнечный горн своими руками изготавливается в зависимости от его основного применения и может быть сконфигурирован соответствующим образом под конкретные задачи. Поэтому важно понять, для чего предназначены каждая их его конструктивных частей:

  • топливник с колосниковой решеткой, воздушной камерой, вентилем и патрубком служат для сжигания топлива и подогрева металлической заготовки, в зависимости от требований к температуре могут иметь открытую или закрытую конструкцию, а также не быть оборудованными воздушным наддувом;
  • воздушный дренаж применяется для регулировки подачи кислорода и предотвращения охрупчивания металла, позволяет создавать оптимальные условия при нагреве и плавлении заготовки;
  • шатёр или зонт с дымоходом используются для отвода угарного газа и других продуктов сгорания, которые могут нанести вред здоровью человека;
  • закалочная ванна необходима для быстрого остывания металла и приобретения им оптимальных пластических и прочностных свойств;
  • жаростойкий колпак или горнило, применяется для расширения зоны однородного нагрева, что позволяет эффективно плавить в тигле металл (обычно цветные драгметаллы);
  • газовоздушная камера, используется для осушения воздуха, очистки его от примесей, а также для введения легирующих элементов, предназначена для получения качественных изделий с заданными характеристиками в соответствии с конкретной справочной диаграммой состояний и фаз;
  • стол служит для размещения на нём всех элементов горна, а также для частичного охлаждения заготовок, является обязательной частью конструкции.

Горн применяется для следующих целей:

  • разогрева металла для последующей ковки или других видов обработки;
  • плавления в специальных формах;
  • термообработки с целью повышения определённых свойств.

Классификация горнов

Перед тем как сделать кузнечный горн, необходимо ознакомиться с их классификацией, чтобы подобрать наиболее подходящий вариант конструкции. Классификация осуществляется по следующим критериям:

  • по виду применяемого топлива;
  • по типу конструкции;
  • по размеру пода.

Виды горнов по типу применяемого топлива

По типу используемого топлива горны подразделяются на следующие виды:

  • газовые;
  • твердотопливные;
  • на жидком топливе.
Кузнечный горн
Кузнечный горн твердотопливный

Газовые горны имеют наиболее простую конструкцию, дешевы в ремонте и обслуживании. Они отличаются минимальным весом, что позволяет их изготавливать переносными или компактными.

Твердотопливные горны отличаются возможностью получения максимально высоких температур нагрева, относительно невысокой стоимостью стройматериалов для возведения и неприхотливостью в эксплуатации. Для их растопки допустимо использование следующих видов топлива:

  • карбон или кокс, отличающийся высокой стоимостью и повышенной эффективностью (до 5 раз расход меньше, чем угля), в нём нет посторонних примесей, воспламеняется при температуре выше +450°С;
  • каменный уголь, наиболее распространённое и эффективное топливо, при горении выделяет коксовый газ, поэтому при растопке необходимо ждать пока он весь выветрится, подходит для ковки различных декоративных элементов или деталей среднего качества;
  • древесный уголь, имеет минимальную температуру возгорания, по сравнению с другими видами топлива, но быстро выгорает, отличается повышенным расходом, поэтому его эффективно использовать для растопки.
В качестве жидкого топлива допустимо использовать солярку, мазут или отработанное масло. При этом важно его предварительно очищать, так как наличие примесей станет причиной нестабильного пламени и выбросами в атмосферу вредных соединений.

Это также является причиной сложности обслуживания оборудования по причине его частых засоров.

Классификация по конструктивным особенностям

Самодельный кузнечный горн по конструктивным особенностям может быть классифицирован следующим образом:

  • по способу установки: переносной или стационарный;
  • по конструкции топочной камеры: закрытого или открытого типа;
  • по размещению наддува: с боковым или центральным соплом.

Виды горнов по размерам пода

По размерам пода горны бывают: малые, средние и крупные. Они определяются эффективностью работы установки и полностью зависят от интенсивности расхода топлива и режимов эксплуатации топливной камеры. Оптимальная эффективность скорости расхода топлива составляет от 1 до 1,5 м/с.

Производительность горна прямо пропорциональна величине напряжённости и площади пода. При этом минимальная напряжённость считается в пределах от 100 до 150 кг/м2·ч. Значения вне этого диапазона являются экономически невыгодными.

Как сделать кузнечный горн?

Перед тем как сделать кузнечный горн своими руками, необходимо подготовить необходимые материалы и инструменты. Это позволит минимизировать временные затраты

Инструкция по созданию твердотопливного передвижного горна

Перед началом работ необходимо собрать следующие инструменты:

  • сварочный аппарат;
  • дрель;
  • напильник;
  • набор гаечных ключей;
  • шпатель;
  • рулетку;
  • уровень;
  • струбцину;
  • маркер;
  • болгарку.
Кузнечный горн
Для изготовления кузнечного горна понадобится сварочный аппарат

Подготовив чертеж кузнечного горна, нужно закупить материалы для его конструирования:

  • листовую сталь толщиной 2-3 мм (рекомендуется 09Г2С);
  • колёса поворотные 4 шт.;
  • профильные трубы квадратного сечения с толщиной стенок не менее 2 мм;
  • огнеупорный цемент;
  • воздушная улитка;
  • крепёжные элементы: болты и гайки;
  • труба из нержавейки по диаметру выходного отверстия улитки;
  • переходник.

Мобильный угольный кузнечный горн открытого типа пошагово изготавливается так:

  1. Берём стальной лист и размечаем маркером по размерам рабочего стола.
  2. Болгаркой вырезаем столешницу, кромки зачищаем напильником.
  3. Размечаем на вырезанном листе отверстие прямоугольной формы под жерло горна и болгаркой его прорезаем.
  4. Берём второй стальной лист и размечаем элементы деталей под трапецеидальное жерло горна.
  5. Вырезаем элементы жерла, а затем свариваем их в единую конструкцию.
  6. Привариваем жерло к рабочей поверхности стола в месте прорезанного отверстия.
  7. Переворачиваем конструкцию жерлом книзу, размечаем места под расположение стенок для расположения углей.
  8. Из стали вырезаем борта для рабочей поверхности стола.
  9. Выполняем приварку бортов так, чтобы не было по швам зазоров, а сам шов был прочным и сплошным, элементы конструкции точно центрируем.
  10. Для нижней части жерла вырезаем из стали стенки для подвода воздуховодов, а затем их привариваем.
  11. Изготавливаем для жерла съёмное дно, предназначенное для удаления золы.
  12. Прикрепляем к нему педаль при помощи рычагов.
  13. На стенке для подвода трубы с воздухом проделываем отверстие по диаметру трубы.
  14. Из стальных профильных труб вырезаем элементы и свариваем каркас под крепление рабочей поверхности.
  15. В нижней части каркаса привариваем планку для крепления улитки, а затем закрепляем её на болты.
  16. Подготавливаем трубу для воздуховода.
  17. Прикрепляем воздуховод к улитке и жерлу, при необходимости для усиления конструкции предусматриваем дополнительное крепление.
  18. К нижней части каркаса прикрепляем на болты поворотные колёса.
  19. Стыковочные швы промазываем огнеупорной шпаклёвкой.
  20. Формируем на рабочей поверхности горна огнеупорный слой на основе огнеупорного цементного раствора.

Кузнечный горн на угле необходимо испытать путём его прогрева до рабочей температур, но только после полного застывания цементного слоя.

Пошаговая инструкция изготовления газового горна

Чтобы изготовить газовый кузнечный горн, необходимо заранее подготовить следующие материалы:

  • огнеупорный кирпич;
  • листы из жаростойкой стали толщиной не менее 5 мм;
  • тонкие нержавеющие листы (толщина до 2 мм) для наружной облицовки;
  • стальные профильные трубы;
  • дымоходные трубы из нержавеющей стали;
  • огнеупорную шпатлёвку;
  • стандартные горелки, используемые в газовых котлах отопления;
  • вентилятор для нагнетания воздуха.

Также понадобятся следующие инструменты:

  • сварочный аппарат;
  • болгарка;
  • дрель;
  • напильник;
  • рулетка;
  • маркер.
Кузнечный горн
Чертеж газового кузнечного горна

Кузнечный горн на газе изготавливается в следующей последовательности:

  1. Берём огнеупорные кирпичи и складываем из них корпус горна. При необходимости торцы обрабатываем болгаркой со специальной насадкой по бетону, чтобы обеспечить плотную стыковку.
  2. В передней части конструкции создаём небольшую ступеньку из огнеупорного кирпича, предназначенную для поддержания оптимальной температуры.
  3. В задней части проделываем прямоугольное отверстие для вентиляции.
  4. Из толстого листа стали изготавливаем основание по размеру кирпичного корпуса горна.
  5. В торцевых частях листа привариваем профильные трубы так, чтобы кирпичи внутри них были неподвижными.
  6. В боковой части топочной прорезаем отверстие для подвода газовой трубы с установленной горелкой.
  7. Из толстолистовой стали вырезаем верхнюю часть для горна.
  8. Привариваем по углам корпуса внизу и вверху уголки.
  9. Высверливаем в уголках по одному отверстию и стягиваем нижнюю и верхнюю часть горна при помощи шпилек.
  10. Вырезаем из профильных труб стойку для горна, а затем все детали свариваем в соответствии с чертежом.
  11. Устанавливаем горн на стойку.
  12. Приделываем к камере трубу для отвода продуктов сгорания.
  13. Располагаем внутри камеры газовую горелку и закрепляем к месту ввода в камеру.
  14. Снаружи корпус обшиваем тонколистовой сталью, предварительно вырезав из листов части с нужными размерами. Все швы свариваем сплошным швом.

Самостоятельное изготовление горна является не только недорогим и относительно несложным процессом, а и позволяющим получить установку под конкретные нужды.

ПОДЕЛИТЬСЯ

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here