Самодельный горн для ковки. Самодельный мини горн

Если вы из тех людей, у которых металл плавится в руках, и вы мечтаете о своей кузне, то вам необходим кузнечный горн. Предлагаем вам воспользоваться нашим примером, и вы сможете своими руками для себя изготовить кузнечный горн, который поможет вам овладеть искусством кузнечного мастерства.

Плотничать или столярничать — это, конечно, хорошо. Обработка дерева традиционна для Руси. Но мы хотим поговорить о металле. Точнее, о кузнечной обработке металла. Что нужно, чтобы заняться ковкой? Первое — это кузнечный горн.

Возможно, вы удивитесь, но горн — это самое простое в организации кузницы.

Задача горна нагреть кусок металла до температуры, которая позволит его мять без разрушения.

Горн — это конечно огонь. Жечь можно газ, жидкое топливо, мазут или сырую нефть, уголь и дрова. Только вот дрова жару дают мало, пока не превратятся в уголь. Дрова можно рассматривать только как сырье для получения древесного угля, а вот уже древесный уголь отличное топливо для горна. Пожалуй, самое лучшее, но и самое дорогое, хотя и самое доступное. Уголь для мангалов и барбекю продается в любом супермаркете. Так что на угольном варианте и остановимся.

Если говорить о горне, работающем на угле, то тут есть два варианта: с боковым дутьем и с нижним. Боковое дутье как нельзя лучше подходит для древесного угля, к тому же проще всего в реализации. Простейший вариант — ямка в земле, куда по трубе подается воздух. Также можно выложить горн из кирпича и обваловать его землей.

С помощью такого горна пробуют свои силы начинающие кузнецы. В трубу вставляется шланг, подключенный к выдувающему отверстию пылесоса.

Минус этого горна в том, что приходится работать, сидя на корточках, а это не очень удобно. Впрочем, можно сколотить ящик необходимой высоты, набить его землей и сделать горн в нем. Но раз уж идти этим путем, то стоит делать что-то более капитальное. Есть еще один момент. Горн с боковым дутьем не очень подходит для каменного угля, тогда как горн с нижним дутьем, через колосник, более универсален в этом плане. То есть горн с нижним дутьем может работать и на древесном угле и на каменном. Но и конструкция будет сложнее.

Нам понадобится:

стальной лист толщиной пять миллиметров около 100х100 см;
листовая сталь толщиной 2 мм;
уголок 30х30;
шесть шамотных кирпичей ШБ-8;
УШМ, называемая в народе «болгарка»;
зачистной круг;
отрезные круги для резки стали и камня;
сварочный аппарат и электроды;
два винта с барашками (рым-гайка).

Горн состоит из стола с горновым гнездом. Снизу, под горновым гнездом, зольная камера, куда подается воздух. Стол делается из стального листа толщиной пять миллиметров. Размер стола произвольный, но удобней, когда на нем можно свободно разместить рабочие клещи, кочергу и совочек, чтобы они были под рукой. Отрезаем от пятимиллиметрового листа полосу шириной 125 мм, она нам еще пригодится, а из оставшегося куска делаем стол.

Схема горна с горневым гнездом

В середине вырезаем квадратное отверстие под будущее горновое гнездо. Вот с размерами гнезда необходимо определиться. Большое гнездо потребует много угля. Маленькое не позволит нагревать большие заготовки. Имеет значение и глубина гнезда до колосника. Не вдаваясь в подробности, скажем, что глубина в десять сантиметров будет оптимальной, не зависимо от размеров гнезда в плане.

Чтобы предотвратить прогорание металла, его необходимо футеровать (обложить) шамотным кирпичом. Используем кирпич ШБ-8. Его размеры 250х124х65 мм. Эти размеры и определят размер горнового гнезда — 12,5 см у колосника, 25 по верху, 10 см глубина. Учитывая толщину кирпича, размер отверстия в столе составит 38х38 см.

Из вырезанного куска вырезаем квадрат со стороной 25 см. В центре квадрата вырезаем квадратное отверстие со стороной 12 см. Еще нам понадобится четыре пластины в форме равнобедренной трапеции с длинами оснований 38 и 25 см, высотой 12,5 см. Вот и пригодилась отрезанная ранее полоса. Теперь нужно все это сварить.

Из двух миллиметровой стали сворачиваем квадратную трубу со стороной 12 и длиной 20-25 см. Это будет золоприемник. В середине одной из стенок делаем отверстие под воздуховод. В отверстие ввариваем патрубок. Используем кусок обычной водопроводной трубы на 40.

Золоприемник снизу закрывается крышкой. Делаем ее на винтах с барашками.

Стол готов. Осталось поместить его на основание или приварить к нему ножки из уголка. Можно сделать основание из пенобетонных блоков.

Обращаем внимание на проем. Через него пройдет воздуховод.

При помощи болгарки с отрезным диском по камню вырезаем из кирпича футеровку. Обязательно использовать респиратор и защитные очки. И соблюдайте технику безопасности при работе с УШМ.

Можно подключать пылесос и попробовать разжечь горн.

Сначала укладываем щепки и мелко колотые дрова. Поджигаем их при слабом дутье, а когда дрова хорошо разгорятся, засыпаем уголь. Теперь можно увеличить дутье.

Пылесос можно подключить не напрямую в воздуховод горна, а через самодельный регулятор подачи воздуха. Это устройство позволяет регулировать количество воздуха, подаваемого в горн, то есть уменьшать или увеличивать дутье.

Обычно для регулировки подачи воздуха в воздуховод ставится заслонка. Но перекрытие потока увеличивает нагрузку на двигатель пылесоса. Пылесос обычно используют старый, и чтобы его не перегружать, сооружают регулятор подачи воздуха. Поток воздуха не перекрывается, а отводится в другой воздуховод. Для этого сделана коробка с тремя патрубками. Два напротив друг друга — вход от насоса и выход в горн. Третий патрубок, на верхней стенке — сброс излишков воздуха. Третий патрубок сдвинут относительно двух первых на величину диаметра отверстий.

Внутри изогнутая под прямым углом пластина шириной в половину длины коробки. Пластину с помощью проволочной тяги можно двигать из одного крайнего положения в другое. Насколько перекроется отверстие подачи воздуха в горн, настолько же откроется отверстие сброса.

Коробка закрывается крышкой с отверстием для тяги.

Теперь у нас рабочий горн, пригодный для использования под открытым небом. Для защиты от дождя нужен навес, который должен быть не горючим. А горну нужен зонт и труба для сбора и отвода дыма.

Зонт делаем из листового железа толщиной два миллиметра. Во первых, такой зонт дольше прослужит, а во вторых — варить более тонкое железо ручной дуговой сваркой сложнее.

Чтобы зонт был максимально эффективным, наклон его стенок должен быть не меньше шестидесяти градусов к горизонту. Располагаться зонт над очагом должен так, чтобы воображаемый луч, направленный от ближней к краю точки очага, наклоненный наружу под углом шестьдесят градусов к плоскости стола, попадал внутрь зонта. Это означает, что чем выше зонт над очагом, тем он должен быть больше. С другой стороны, чем ниже зонт над столом, тем неудобнее работать. Тут надо исходить из имеющегося в наличии материала и своих антропометрических данных.

Зонт поддерживается стойками из стального уголка. Сверху на зонт ставим трубу, которую также свариваем из стального листа двойки. Трубу необходимо прикрыть искрогасителем, который делаем из металлической сетки.

Если направить сбрасываемый из дросселя воздух по воздуховоду (пойдет водопроводная труба на 1 дюйм) в начало дымовой трубы, то получится эжектор, увеличивающий эффективность отвода дымовых газов.

Кованые изделия, при желании можно делать и своими руками в домашних условиях, но для этого необходимо приобрести или самому изготовить необходимое оборудование для нагрева металла - кузнечный горн. Существуют различные конструкции горнов, они отличаются в основном лишь видом используемого топлива.

Наибольшее предпочтение, несмотря на его дороговизну, кузнецы отдают коксу, при работе его требуется в разы меньше, чем простого угля. Кроме того кокс обеспечивает высокую температуру, выделяется меньше отходов. Для экономии времени мастера используют «коксик» - мелкий кокс, ведь его не надо колоть. Печи на газе и жидком топливе, применяются в основном на больших предприятиях.

Итак, Вы решили освоить художественную ковку, и у Вас, что естественно сразу появляется главный вопрос - как сделать кузнечный горн? Изготовление горна, конечно можно заказать на производстве, но если есть способности и желание Вы можете изготовить горн сами.

Вначале необходимо решить какой тип горна Вас устраивает, закрытый или открытый.

Открытый и закрытый тип

В горне закрытого типа имеется специальная камера, в ней заготовку разогревают. По затратам энергоносителей этот тип горна наиболее экономичный, но размеры обрабатываемых заготовок ограничены размерами камеры разогрева. Идеальный вариант горна закрытого типа,горн с использованием газа как топлива.

При использовании горна открытого, традиционного типа, топливо засыпается на решетку сверху, а воздух подается снизу. В таком горне заготовка укладывается непосредственно на топливо. Данный тип горна позволяет обрабатывать крупногабаритные заготовки.

Изготовление кузнечного горна

Стол это основа горна, его рабочая поверхность, где размещается очаг с топливом, на котором разогреваются металлические заготовки. Крышка стола обычно изготавливается из огнеупорного кирпича на глине, но такая конструкция весьма тяжелая. Можно изготовить металлическую крышку из 4 мм стального листа, или сделать металлическую раму с применением огнеупорного кирпича. Колосниковая решётка обычно из чугуна размещена в центре.

Решетку Вы можете изготовить из чугунной сковородки и из стальной 8 мм пластины, просверлив в них отверстия диаметром до 10 мм, можно использовать и колесный диск.

Изготовленную решётку необходимо вставить в отверстие стола, с плотным подгоном, чтобы подгон был, действительно плотным, кирпич аккуратно выпиливают. Предварительно замоченный в воде кирпич легче поддается обработке. Высота стола делается произвольной, все зависит от роста кузнеца, обычно на уровне пояса мастера. Поверхность стола тоже делается произвольной, на Ваше усмотрение.

Варианты использования горна и их влияние на конструкцию

Поддув воздуха, может быть механический (ножной), но лучше, конечно же, использовать вентилятор. Под вентилятор можно приспособить пылесос и т.д., главное, чтоб был регулятор оборотов, и он не производил много шума, можно установить задвижку регулирующую подачу воздуха.

Ковка начинается с засыпки на колосник топлива. Большинство кузнецов размещают заготовки непосредственно на углях, а сверху насыпают дополнительно еще один слой. Внутри угля образуется небольшой свод и создается чрезвычайно высокая температур, достаточная для того, чтобы плавить металл.

Предпочитаемым топливом, как мы говорили, является кокс, но можно пользоваться даже древесными отходами.

пример самодельного горна, сделанного за 1 час

Для этого сверху на горн устанавливается стальное кольцо, высотой 150 мм и диаметром 200 мм. Для расположения заготовок внутри кольца, и контроля за процессом горения, на стенке кольца сделан вертикальный вырез, а на противоположной стороне еще один - он делается на случай, если размеры заготовки достаточно велики.

При сгорании древесные отходы опускаются вниз. В нижней части применяемого кольца, под слоем древесного угля создается высокая температура достаточная для работы с металлом.

При обработке больших заготовок есть смысл увеличить площадь стола, для этого изготавливают съемный столик из уголков и металлических пластин произвольного размера.

Необходимым приспособлением, устанавливаемым над горном, является вытяжной короб, его можно приобрести - как вытяжку, либо изготовить самому из тонкостенного металла.

Кузнечный горн своими руками сделан, теперь Вы можете приступать к работе.

Устройство промышленных горнов

Для лучшего понимания процесса функционирования горна можно изучить на примере устройства промышленного изделия.

На рисунке справа обозначены:

сопло (фурма) - через него подается воздух в камеру;
огнеупорные кирпичи, удерживающие температуру в горниле;
колосники или подовая доска, удерживающие топливо над воздушной камерой;
горновое гнездо, в которое загружается твердое топливо;
формирующие каркас кирпичи;
вентилятор для подачи воздуха в горнило;
удерживающий каркас из металла;
воздушная камера;
зольник;
воздуховод;
кожух.

Кузнечные шедевры всегда пользовались особой любовью и популярностью. И если есть силы, желание и возможности, то всегда можно заняться этим прибыльным ремеслом в пределах территории своего частного дома. Тем более что самодельный горн из кирпича оказывается очень простым в самостоятельном исполнении.

Предназначение оборудования

В любой кузничной мастерской горн применяется для ряда важных операций - разогреть металл непосредственно перед ковкой, цементировать его или же заняться другими операциями по термообработке. Даже вне производственного цеха он позволяет получить температуру, доходящую до 1200 градусов. Удивительнее всего, что такое оборудование можно сделать самим - в упрощенном своем исполнении его можно собрать примерно за тридцать минут, используя при этом всего шесть шамотных кирпичей и несколько кусочков стали. При этом и температурные, и качественные показатели самого процесса нагрева будут соответствовать требованиям для мелкой художественной ковки и даже плавки.

Горны делятся на открытые и закрытые . В первом варианте исходник разогревается в специальном пространстве-камере.

Для второго типа топливо будет засыпаться непосредственно на саму решетку, а воздух поддаваться снизу (на нем удобно работать с большими заготовками).

Как будет работать самодельное оборудование? В основе работы любого (и промышленного, и домашнего) подобного оборудования лежит принцип химической реакции, которую дает горение углерода. Этот элемент способен в буквальном смысле слова «жадно» хотеть воссоединяться с кислородом (что и взяли на заметку в металлургии). Руды железа и других металлов представляют собой окислы и их соединения. Кислород при нагреве идет к углероду, а металл начинает выделяться в свободном виде.

Однако нужно следить за тем, чтобы сам металл не сгорел - передержанный, он станет просто пересушенным (это, к примеру, чугун).

Именно поэтому важно регулировать поступление воздуха в горн. А это невозможно сделать без правильно построенной конструкции.

Как устроен горн

Промышленный аппарат имеет несколько отличное от самодельного устройство. Прежде чем приступать к самостоятельному изготовлению такого изделия, нужно изучить его основу:

Через сопло (по-другому называется фурма) воздух попадает в пространство камеры.
Огнеупорные кирпичи будут сохранять необходимую температурную мощь.
Колосники удержат используемое топливо над воздушной камерой.
В горновое гнездо загрузится источник топлива.
Еще одни кирпичи сформируют каркас устройства.
В горнило подает воздух вентилятор.
Общий каркас обычно делают из металла.
Камера воздушная.
Зольник.
Труба воздуховода.
Кожух.

Конечно, чтобы соблюсти все вышеперечисленное, обычному человеку не хватит знаний и средств. Но более упрощенный вариант вполне реально установит собственными силами.

Горн из кирпичей: простой закрытый вариант

Временная кузница легко возводится из имеющихся подручных средств. Для этого пригодятся:

шесть кирпичей огнеупорных;
лампа паяльная;
самодельная решетка (колосниковая), сделанная из стальных полос толщиной не менее 3 мм.

Все работы должны вестись в заранее продуманном пожаробезопасном месте. Правильной последовательностью этапов можно считать следующую:

Укладывается нижний «слой» кирпичей (две штуки).
Затем на них укладываются две обрезанные водосточные трубы, на которые кладется решетка таким образом, чтобы между ней и кирпичами снизу еще виднелся зазор.
На решетке нужно немного отогнуть поперечные рейки - это поможет им захватывать пламя разогретой паяльной лампы и уже направлять его строго вверх.
Укладываются два боковых кирпича (это будут стенки).
На них аналогично нижним расположатся пара оставшихся верхних.
На решетку насыпается кокс (каменный уголь) и перед самим горном ставится паяльная лампа (уже разогретая). От её пламени разгораются угли и поддерживается дальнейшее горение. Теперь остается только найти то оптимальное направление у пламени, чтобы на выходе была очень высокая температура.
По соображениям безопасности лучше отгородить паяльную лампу от горячего горна каким-нибудь экраном, сделанным из негорючего материала.

Изготовление деталей

>
Рабочей поверхностью будет являться стол - то есть основа горна, где будет размещать очаг с топливом. Именно на нем разогреваются заготовки из металла. Такая конструкция обычно оказывается очень тяжелой. Сделать её просто: например, можно изготовить металлическую крышку в 4 мм листа стали.
Как изготавливается решетка? Можно «приспособить» для этого старую чугунную сковородку (только перед этим нужно просверлить несколько отверстий 10-миллиметровым диаметром). Как вариант, подойдет и колесный диск.
После завершения работ с решеткой подгоняем её, вставляя в отверстие стола. Чтобы лучше «подошло», кирпич можно будет даже слегка подпилить (предварительно замочив его в воде). Высоту такого стола можно выбирать произвольной, но лучше делать это на уровне пояса мастера.

Газовые варианты

Можно ли заменить уголь (чаще кокс) и паяльную лампу какими-то другими аналогами? Например, это может быть газовая горелка. В промышленности - да, легко по той простой причине, что используемые там моногазы специально предназначены для таких целей (они состоят из специально подобранной смеси). А вот бытовой газ не даст в использовании оптимального разогрева воздуха, который сможет нагреть металл. К тому же в бытовой горелке есть примесь серы, которая способна просто «убить» все эксплуатационные свойства металла (для обратного процесса все придется переплавлять заново). Также «отравляет» сталь и сера с древесины.
Конечно, с подобным можно бороться. Только способы несколько «экзотичные»:

Пропустить газ из баллона через емкость с нафталином перед подачей в горелку.
Нагревать подобным газом не слишком ответственные и подвергаемые нагрузке детали (это могут быть какие-либо декоративные художественные элементы ковки).

Как использовать «самоделку»

самодельный горн из кирпич

Дополнительное поступление поддува воздуха можно обеспечить при помощи ножного привода (чаще механического). Его можно заменить и вентилятором, и пылесосом. Насчет последнего можно сказать, что здесь важно, чтобы присутствовал регулятор оборотов и он мало шумел.
Горн из кирпича практически готов . Теперь важно научиться им правильно пользоваться:

Сама ковка будет начинаться с засыпания топлива на область колосника. Хотя многие кузнецы действуют по такому признаку: заготовки размещаются на самих углях, а сверху досыпают еще один слой (это позволяет внутри угля образовываться своду и создать необходимую огромную температуру).
Древесным топливом все-таки разрешается пользоваться, но для того придется установить одно кольцо на горн (высота 15см и диаметр 20 см). Внутри кольца делается вертикальный вырез и такой же - на другой стороне.
Так по мере сгорания древесные отходы будут падать вниз, а в самой нижней части будет установлена оптимальная температура для работы с металлическим изделием.Если планируется работать с заготовками большого размера, то лучше увеличить рабочую поверхность - для этого достаточно изготовить из уголков специальный съемный столик необходимого размера.
Над кузнечной мини-мастерской нужно будет установить также вытяжку - такой короб можно как приобрести, так и изготовить самостоятельно.
Выбранную для ковки заготовку нужно зарыть в уже раскаленный уголь, где она выдерживается примерно до светло-оранжевого цвета (это показатель того, что и температура подошло к отметке примерно тысячи градусов). Слишком долго держать заготовки нельзя - это только ухудшит их механические свойства, и сделает металл слишком хрупким.
Для ковки используют молоток массой до одного килограмма. Работать нужно в специальных защитных очках - это предотвратит попадание горячей окалины в глаза.
В качестве наковальни можно использовать любую массивную металлическую вещь - кувалду или даже обломок рельса.

Самодельный горн поможет даже сделать сварку - только в этом случае детали нужно нагреть до белого каления (а это уже температура не менее 1300 градусов) и соединить их внахлест. Но для такого лучше использовать низкоуглеродные стальные материалы.
На подобном оборудовании можно даже паять. Для такого детали предварительно связываются проволокой и покрываются бурой (или флюсом) и затем отправляются в горн нагреваться до температуры 900° - это будет видно по оранжевому цвету металла. Осталось только внести в места пайки куски латуни и дождаться, пока они растекутся по шву.
При помощи такого самодельного оборудования можно изготовить решетки, щипцы для камина, декоративные дверные и воротные петли и даже подсвечник. Ассортимент будет зависеть только от желания стоящего за горном мастера.
Для более подробного раскрытия темы рекомендуем к просмотру видео по изготовлению простого кузнечного горна:

Одним из видов необходимого оборудования для нашей мастерской является кузнечный горн. Если заниматься не одной лишь холодной ковкой (), то без него никак не обойтись. В принципе, купить сейчас возможно практически все, в том числе и это изделие. Но когда видишь стоимость (а цена на самые дешевые модели от 48 000 рублей), то невольно возникает мысль, а нельзя ли сделать его своими силами? Ответ простой – можно, и довольно просто.

Традиционно для такой «топки» используется уголь (древесный или каменный). Но учитывая, что у нас в стране нет проблем с газом, рассмотрим именно такую конструкцию. С практической точки зрения она гораздо удобнее, да и проще в изготовлении. Стоит заметить, что в данном случае нет никакой разницы, какой это будет газ – магистральный или из баллонов.

Достоинства газового горна

Простота сооружения. Хотя бы уже потому, что привычных колосников в такой печке не будет.
Возможность регулирования температуры нагрева.
Дешевизна и доступность топлива.
Низкие затраты на изготовление.
Мобильность. Учитывая небольшой вес, его легко переносить с места на место.

Конструкции горна

Следует сразу отметить, что какого-то единого стандарта на подобный горн не существует. Необходимо лишь соблюдать определенные требования к работе с газовым оборудованием. Главное – понять принцип функционирования печи и разогрева заготовок. А размеры, расположение основных составляющих элементов – на усмотрение пользователя.

Каждый самодеятельный кузнец устраивает горн «под себя», как удобнее и целесообразнее его использовать. Например, вместо привычной каменной кладки под печку можно установить металлический толстостенный резервуар. Некоторые умельцы приспосабливают для этих целей даже обычное ведро.

Собственно, все зависит от фантазии «конструктора»-любителя и его возможностей. Что необходимо знать? Существуют 2 типа таких печей, причем нельзя однозначно утверждать, какая из «моделей» лучше. Рассмотрим вкратце принцип устройства каждой из них, а выбор – на усмотрение желающего заняться горячей ковкой металлов.

Все приведенные ниже описания – всего лишь отдельные примеры конструктивных исполнений.

Открытая

Представляет собой металлическую «форму», которая устанавливается на пожаробезопасном основании. Это может быть небольшая бетонированная площадка (пол), несколько огнеупорных кирпичей, уложенных рядом. Целесообразно смонтировать подставку, в нижней части которой и располагается поддон для размещения деталей, подлежащих нагреву. По бокам – вертикальные стойки, которые являются элементами крепления для установки сверху газовой горелки. Естественно, что ее сопло должно быть направлено вниз.

Дым при таком конструктивном исполнении удаляется естественным путем, поэтому нет необходимости монтировать «вытяжку», что значительно упрощает конструкцию. Однако нужно учесть, что такой горн должен размещаться или на открытом воздухе, или в хорошо вентилируемом помещении, где нет риска возникновения задымления.

Неоспоримым достоинством такой «модели» является то, что на поддоне можно разогревать детали разной величины, так как их размеры не ограничиваются габаритами камеры печки. Они определяются свободным пространством между боковыми стойками.

Горелка

Требует отдельного описания. Этот элемент конструкции является составной частью любого кузнечного горна. Для ее корпуса (как вариант) берется труба из «нержавейки». Один конец или заваривается наглухо, или закрывается съемной крышкой.

На другом конце монтируется металлическая сеточка. Диаметр отверстий подбирается экспериментально, в зависимости от того, какой «факел» требуется получить. Материал – также «нержавейка», достаточно толщины в 2 мм.

Сбоку, недалеко от «заглушенного» конца, «вваривается» труба, по которой будет подводиться смесь газа и воздуха. К ней, в свою очередь, приваривается еще 1 труба малого диаметра, по которой подается газ (по основной – воздух). Он поступает от компрессора, к которому подсоединяется подводящий (основной) трубопровод.

Для улучшения качества смешения газа с воздухом рядом с сеткой ставится крыльчатка.

Как правильно отрегулировать работу горелки – отдельная большая тема, которую мы еще обсудим.

Закрытая

Отличается, прежде всего, видом тяги. Она осуществляется принудительно, при помощи вентилятора. Кстати, этот вариант, по мнению специалистов, предпочтительнее, так как обеспечивает более качественное проветривание помещения.

Корпус печи (в форме куба) выкладывается из огнеупорного кирпича (применяется так называемый «шамотный», способный выдерживать высокие термические воздействия). Размеры горна для бытового использования небольшие – достаточно стороны в 0,8 – 1 м. Сверху устанавливается металлическая «крышка», которую часто называют зонтом. Рекомендуемая толщина листа – 4 мм. Необходимое условие качественной работы горна – полная герметичность внутреннего объема.

Что необходимо для поддержания процесса горения? Во-первых, газ. Следовательно, в боковой стенке должно быть отверстие для ввода горелки. Во-вторых, необходимо смонтировать и систему дымоудаления. Минимальные размеры канала – 30 х 30 см. При этом нужно учесть, что его высота – от 4,5 м, не менее.

В качестве исполнительного механизма можно использовать, к примеру, двигатель от старого пылесоса, от автомобильной печки.

Для того чтобы можно было загружать в горн детали для разогрева, нужно предусмотреть дверцу. Следовательно, понадобится оставить в стене «окно», в которое вмонтировать металлическую раму.

Если в задней стенке горна сделать вырез, то вентиляция значительно улучшится. Кроме того, появится возможность разогревать более длинные детали.
Для удобства работы с горном его целесообразно установить на металлическую подставку (столик). Высота выбирается произвольно.
Если приходится работать с деталями разных размеров, то целесообразно сделать 2 – 3 горна, отличающихся габаритами. Они устанавливаются рядом друг с другом, а подвод воздуха и газа можно осуществлять гибкими шлангами. Это позволит их быстро переключить с одной горелки на другую.
Необходимо предусмотреть и установку запорной арматуры на каждой «магистрали». Лучше использовать обычные вентили, а не шаровые, так как они обеспечивают более плавную регулировку.

«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.