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.
Правила безопасной эксплуатации оборудования
Газовое баллонное оборудование при неправильной эксплуатации может стать источником сильного взрыва или пожара.
Выполняя сварочные работы, обязательно стоит использовать средства индивидуальной защиты: очки, перчатки, специальную обувь.
Перед началом работ нужно хорошенько осмотреть оборудование на наличие повреждений. Если оборудование испачкалось, обязательно удалить грязь
Работать с пропановыми баллонами можно только в хорошо проветриваемых помещениях, при этом температура воздуха не должна быть ниже 0 °С.
Категорически запрещено:
- Работать вблизи открытого огня.
- Держать баллон при работе в наклонном состоянии.
- Размещать сосуды под солнцем.
- Проводить работы без редуктора.
- Разогревать редуктор над открытым огнем.
Кроме того, ощутив запах газа необходимо немедленно прекратить работу и перекрыть вентиль на баллоне. Рекомендуем также ознакомиться с основными причинами взрыва баллонов с газом.
Работая без средств индивидуальной защиты можно получить ожог, причем не только от открытого огня, но и от случайного прикосновения к раскаленным деталям.
Если вам не подходят рассмотренные самодельные горелки, рекомендуем ознакомиться с другими вариантами изготовления полезных самоделок, рассмотренными в наших статьях, – горелка из паяльной лампы и горелка для банной печи.
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.
Прямые стационарные горелки на 1/2″ и 3/4″
Эта горелка, кроме того, что предназначена для стационарного применения, не может работать отдельно от печи. При работе отдельно возможно погасание пламени (сдувание его при давлении больше некоторой величины и проскакивание пламени внутрь до самой форсунки при давлении меньше некоторой величины). Это объясняется тем, что в ней не применяется рассекатель пламени, который даёт стабильность работы. Вместо него стоит небольшой раструб, но можно и без него, с прямой трубой. Только обязательно вставить трубу или раструб во входную горловину печи. Это даёт большую стабильность горения.
Входная горловина печи должна по диаметру быть больше диаметра трубы горелки в 1,2- 2 раза.
Если диаметры всё же равны, тогда обрез раструба должен не доходить до обреза горловины печи прибл. 1 см. Но в любом случае следует сначала опытным путём определить положение горелки, в котором достигается самое стабильное горение факела, а только потом думать о креплении. Все детали горелки сделаны из стандартных комплектующих, поэтому она обойдётся вам не дорого. У меня трубы нержа, вы можете применить обычные водопроводные. Переходы чугун. Заглушки стандартные из сантех магазина. Регулировка подачи воздуха решена мной таким образом. Просто поверните заглушку, которая выполняет роль заслонки.
Следует заметить, что поджечь горелку легче другим способом, нежели как я делал с ручными. Сначала обогащаем смесь путём поворота заглушки до закрытия сквозных отверстий. Потом поджигаем. Затем уже можно приоткрывать отверстия. Это хорошо видно на видеоролике. Впоследствии заглушку можно убрать вообще. Подобранный диаметр отверстия форсунки около 0,5 мм. Приблизительная тепловая мощность при давлении газа 2 кГ/см2- 5 кВт.
Эта горелка на 3/4″ является аналогом предыдущей. Разница в размере и, соответственно, в мощности. Подобранный диаметр отверстия форсунки около 0,8 мм. Приблизительная мощность при давлении газа 2 кГ/см2- 9 кВт. Во всех горелках мощность зависит от количества газа, выходящего из форсунки, а это в свою очередь зависит от диаметра форсунки и давления газа. От геометрии самой горелки зависит только эффективность сжигания этого газа. Я передумал сверлить заглушку большой горелки. Хочу впоследствии сопрягать её с воздуходувкой
Следует обратить внимание, что герметизация соединений нужна при подаче газа к форсунке. Остальные соединения можно не уплотнять.
На обеих прямых горелках изготовление форсунки несколько отличается от предыдущих. Заглушенная с одного конца трубочка вставляется поперёк большой трубы и прихватывается. И только потом настанке сверлится отверстие. Этим достигается соосность отверстия форсунки и трубы. На видео видно, как нужно поджигать горелку, предварительно обогатив смесь закрытием заслонки.
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.
Особенности изготовления
Особенности конструкции в том, что она очень проста в эксплуатации, следов копоти и отталкивающих запахов в процессе применения газовой горелки нет. Этот прибор компактен и его использовать можно фактически везде. Основным компонентом горелки считается промвентиль. Можно приобрести новую деталь, однако, и бывшие в употреблении, но находящиеся в рабочем состоянии вполне подойдут. Процесс изготовления горелки своими руками начинается с рукоятки, затем делается корпус и форсунка.
Чтобы получилась безопасная в эксплуатации и не тратящая топливо зря горелка, нужно взять за правило отказ от масштабирования и корректировок схем примера.
Справедливости ради стоит отметить, не все газовые приборы рассчитывают по законам газовой динамики. Но если изготовитель изменяет габариты деталей конструкции, то число Рейнольдса топлива (либо подсасываемого воздуха) выйдет за рамки, обозначаемые в оригинальном изделии. Горелка при такой «импровизации», если давать оптимистичный прогноз, станет коптить и будет «прожорливой», а то и вовсе будет опасной в эксплуатации.
И еще одно важное замечание, касающееся особенностей изготовления горелок: повышать ее мощность выше 10 кВт нельзя. И вот почему
При КПД горелки 95% (что является прекрасным показателем для любительского изобретения), при мощности прибора 1 кВт на его саморазогрев уйдет 50 Вт. Обжечься о конструкцию теоретически можно, но взрывом она не чревата. А вот если горелку соорудить на 20 кВт, 1 кВт будет лишним. Пороговое проявление выражается тем, что горячо, либо вспыхивает конструкция. Потому те чертежи горелки, что ориентируются на 7-8 кВт, не стоит рассматривать.
