Как собрать печь для ковки металла. Создаем кузнечный горн своими руками. Газовые кузнечные горны

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:

Обновлено:

2016-09-12

Изготовить кузнечный горн своими руками — далеко не самая сложная задача. При этом вы получите возможность в домашних условиях создавать шедевры из металла. Конечно, делать горн своими руками есть смысл только в том случае, если вы собираетесь работать с металлом, ковать некие изделия.

Фото кузнечного горна

Кованые элементы активно используются в промышленности и обычном быту. Это могут быть как огромные сложные конструкции, так и простейшие маленькие поделки.

Чтобы иметь возможность ковать металл, необходимо наличие кузницы и устройства, которое будет разогревать металл до необходимой температуры в 1000-1300 градусов. Как этого добиться в домашних условиях? Правильно, нужно соорудить горн своими руками.

Устройство кузнечного горна как раз предназначено для нагрева металлических заготовок до высоких температур.

Горны имеют одинаковый принцип работы, а отличаются устройства только по типу используемого топлива. Это влияет на тип конструкции.

Современные кузнецы, предпочитающие работать в домашних условиях, используют кокс как топливо. Это обусловлено тем, что кокс обеспечивает высокую температуру при небольшом расходе, выделяет минимум отходов.

Нюансы самостоятельного изготовления

Как можно изготовить самодельный кузнечный горн? Для этого вам потребуются чертежи подходящей вам модели греющего устройства и помещение, где оборудование будет располагаться.

Горны отличаются по типам камер разогрева.

Закрытые камеры разогрева. Они наиболее эффективные, поскольку минимизируют затраты топлива, обеспечивая отличный нагрев заготовок. Но сами заготовки ограничены по своим размерам, поскольку зависят от габаритов камеры.
Открытые камеры разогрева. Такая конструкция предусматривает, что топлива насыпают на колосниковую решетку, а снизу обеспечивается подача воздуха. Заготовка из металла укладывается на горючее. Хотя расход топлива несколько больше, зато заготовки могут использоваться более крупные.

Как сделать кузнечный горн, дабы получить возможность ковать железо в домашних условиях? Рассмотрим каждый этап строительства конструкции.

Фото кузнечного горна сделанного своими руками

Стол. Стол является основой самодельного горна. Чертежи показывают, что соорудить этот элемент достаточно просто. Обычно высота стола до 80 сантиметров, а для крышки используют металл толщиной 5 миллиметров. Рабочая поверхность стало может иметь различные размеры. Все зависит от того, с какими металлическими заготовками вы собираетесь работать. Другой вариант строительства стола — использовать уголки для создания рамы. Внутрь нее укладывается кирпич и колосниковая решетка. Решетку следует расположить по центру.
Решетка монтируется в отверстие, выполненное в столе. Затем со всех сторон закрывается огнеупорный кирпич. Высоту стола подбирайте непосредственно под свой рост, чтобы конструкция находилась на уровне пояса.
Поддув. Чтобы устройство горна работало эффективно, ему требуется качественный поддув воздуха. За счет кислорода повышается температура, металл начинает плавиться. В традиционных конструкциях горна использовали поддув с ножным приводом. Но сейчас у всех есть возможность использовать электричество, потому оптимальное решение — электровентилятор или старый пылесос. Пылесос подает воздух нужной силы. При наличии регулятора частоты оборотов вы получите шикарный самодельный горн.
Теперь все элементы конструкции собираются в единую систему — самодельный металлообрабатывающий горн.
На колосниковую решетку засыпьте необходимое количество топлива. Сначала воспользуйтесь щепками и средними дровами, после чего наступает черед кокса. Включите поддув, разместите над топливом вашу заготовку. Сверху на железо допускается подсыпка кокса в небольшом количестве. Если кокса нет или есть большие запасы отводов от древесины, вполне можете использовать их.

Это модель простейшего кузнечного горна. Если есть желание или возможность, вы можете существенно усовершенствовать собственное оборудование для кузнечного дела, приблизив его к особенностям промышленного горна.

Что имеет промышленный горн

Профессиональные кузнецы используют промышленные горны, которые отличаются повышенной эффективностью и высокой надежностью. Изготовить самостоятельно промышленный кузнечный горн практически невозможно. Но как-то приблизить самодельную модель к идеалу вполне реально.

Чем отличается промышленный горн, и какие компоненты входят в состав его конструкции?

Сопло подачи воздуха. Самодельные горны вместо сопла используют шланг старого пылесоса, подающего воздух;
Огнеупорный кирпич. Тут полная аналогия домашнего и промышленного устройства;
Колосниковая решетка. Большинство самодельных горнов предусматривают использование колосниковой решетки. Многие делают ее из старых сковородок с толстыми стенками;
Гнездо для твердого топлива. Это гнездо позволяет удобно загружать необходимо количество твердого топлива. Оснастить подобным элементом самодельный горн проблем не составит;
Кирпичи каркаса. Это уже стационарные устройства, которые закладываются кирпичами. Для простого горна подобные элементы являются уже лишними;
Вентилятор подачи воздуха. Мы рассмотрели пример с обычным пылесосом, который неплохо справляется с задачей по нагнетанию воздуха. Если хотите, можете воспользоваться вентиляторами или другими подобными устройствами;
Металлический каркас. На его основе удерживается стол;
Воздушная камера. В самодельных кузнечных горнах его нет, но если вам нужно профессиональное оборудование, оснастить устройство камерой будет не лишним;
Зольник. Если вы собираетесь регулярно использовать в домашних условиях ваш горн, советуем оснастить его зольником. Так будет проще ухаживать за устройством;
Кожух горна.

Чем именно дополнять свое кузнечное устройство — решайте сами. При этом советуем придерживаться нескольких рекомендаций, чтобы повысить эффективность работы устройства.

Топливом может выступать уголь, дрова и кокс. Хотя кокс дороже, но расходуется он в 5 раз меньше угля, выделяет меньшее количество копоти и отходов. Мелкий кокс — самый эффективный вид топлива для горна.
Альтернативный вид топлива для горна — газ. Причем из баллонов или магистрали. Применяя газ, колосник вам не потребуется. Плюс газа в возможности контролировать температуру нагрева и его доступности.
Над горном следует установить зонт вытяжки, состоящий из металла толщиной 4-5 миллиметров.
Если горн работает на газе, по бокам нужно выполнить отверстия для горелки.
Кузнечные устройства нуждаются в системах удаления дыма. Это труба высотой 5 миллиметров, сечение которой составляет 30 на 30 сантиметров.
Хорошая замена пылесосу — это вентилятор от печки, который устанавливается на автомобили.
Если сделать в задней стенке отверстие, вентиляция окажется намного эффективнее.

Посмотрев на фото горнов и изучив видео руководства по их самостоятельному изготовлению, можно сделать вывод — ничего сложного в строительстве подобных агрегатов нет. Другой вопрос — нужен ли он вам?

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

Особенности бытового кузнечного горна

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

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

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

Принцип работы установки

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

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

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

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

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

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

Изготовление печи из паяльной лампы

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

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

Твердотопливное устройство для кузни

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

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

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

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

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

Домашняя кузница на газу

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

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

Кузнечная печь (другими словами, кузнечный горн) необходима для работы по сварке или ковке металла в любой кузнице, так как эту работу принято производить при достаточно высоких температурах, не считая «холодной ковки».

Кузнечная печь (горн) необходима для ковки металла. Она переносит очень высокие температуры и должна быть в каждой кузнице.

При желании можно изготавливать кованые предметы самостоятельно и в домашних условиях. Для этого нужно будет сконструировать печь для ковки своими руками. Существует большое разнообразие таких горнов, отличия их лишь в использовании вида топлива.

Некоторые особенности

Имеется несколько видов топлива — это твердое топливо, древесный или каменный уголь, дрова и кокс. Опытные кузнецы отдают свое предпочтение такому топливу, как кокс, но он стоит намного дороже обычного угля. Хотя по расходу его необходимо намного меньше, чем угля, примерно в 5 раз.

Если говорить о ковке метала в художественном стиле, то именно это топливо лучше использовать. Кокс даст достаточно высокую температуру горна. И из-за всего этого ковка станет хорошо выполняться, и не будет много копоти и отходов в виде шлака.

Если вы остановили свой выбор на коксе, то лучше всего приобрести коксик. Это тот же кокс, только намного мельче. Если взять крупный, то его все равно необходимо будет раскалывать на мелкие части. На это уйдет немало времени, которое вы можете потратить с пользой.

Также существуют горны, которые работают от газа либо жидкого топлива, но такой вариант топлива принято использовать на производстве большего масштаба.

Кузнечная печь в работе довольно проста.

Рабочая поверхность — это место, на котором и производится основная работа по ковке. На ней горит уголь, который и будет нагревать заготовки из стали. На данный момент существует большое разнообразие сооружений и конструкций таких горнов. Они имеют свои различия из-за топлива, которое принято использовать на них.

Вернуться к оглавлению

Кузнечная печь своими руками

Поговорим о том, как сделать печь для ковки самостоятельно, а если нет времени или желания, можете заказать на специализированных производствах. Существует 2 типа печей: закрытый и открытый.

Закрытый тип печки оснащен камерой специального назначения, она предназначена для предварительного разогрева заготовки из металла. Этот тип является самым экономичным, так как его использование требует минимальных затрат электроэнергии.

Однако есть ограничения для размеров заготовки, будут подходить только те, которые совпадают с размерами камеры для разогрева. Одним из лучших горнов для ковки закрытого типа является тот, для которого используется в качестве горючего газ.

Открытый тип принято разогревать при помощи твердого топлива, его засыпают сверху на решетку, а внизу будет происходить подача воздуха. В данном типе горна заготовку необходимо укладывать на горючее. При помощи такого типа печки можно выполнять ковку на достаточно больших заготовках, ограничений в размерах нет.

Основная часть печки — это стол, на верхней его части расположен сам очаг и необходимые заготовки. Высоту печи желательно делать соответственно росту кузнеца, стол же будет колебаться в пределах нормы от 700 до 800 мм. Поверхность может быть любого желаемого вам размера, но принято ее делать размером 80х80 см либо 100х150 см.

Для ковки больших заготовок из металла достаточно увеличить размеры стола, можно изготовить специальную съемную столешницу. Ее изготавливают с помощью уголков и пластин из металла нужного размера. В центре стола размещается гнездо горновое, которое состоит из фурмы, а также из колосниковой решетки, это необходимо для выполнения подачи воздуха.

Схема кузнечного горна: 1 - вытяжная труба; 2 - вытяжной колпак; 3 - коробка горна; 4 - фурма; 5 - трубопровод от вентилятора для дутья.

Как правило, для крышки горна используется специальный кирпич, обладающий огнеупорным свойством, и глина. Все это сделает данную конструкцию достаточно тяжелой. И в такой ситуации есть выход, если вас не устраивает весовая категория данного оборудования.

Можно сделать печку из металла, она будет иметь в наличии специальную крышку из листа 4 мм, колосниковую решетку из чугуна. Решетку необходимо разместить по центру печки для ковки металла. Важным атрибутом для данной печки является вытяжка, которая устанавливается непосредственно над ней. Вытяжной короб можно сделать самостоятельно из металла с тонкими стенами.

Ковку металла принято начинать непосредственно с засыпания топлива на колосники. Многие мастера раскладывают свои заготовки прямо на углях, а затем подсыпают еще слой сверху. Внутри угля будет образован маленький свод, поднимется необходимая температура.

«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.