Самодельный горн из консервной банки

Делаем газовый кузнечный горн своими руками

Для большинства мастерских, работающих с металлом, необходим кузнечный горн. Если вам приходится работать не только с холодной, но и горячей ковкой, то без него никак не обойтись.

Можно все необходимое оборудование просто приобрести, но стоимость кузнечного горна довольно существенная, ценовой диапазон начинается с полсотни тысяч рублей.

А потому в голову любого владельца мастерской приходит рано или поздно мысль сделать кузнечный горн своими руками.

Принцип работы инжекционной горелки.

В традиционной кузне используются горны, работающие либо на древесном, либо каменном угле (коксе), но, помимо этого, есть разновидности, использующие в качестве топлива нефтепродукты или газ.

Мы страна с крупнейшими запасами газа, цена на который довольно низка, поэтому именно газовый горн кузнечный, своими руками сделанный из подручных материалов, с учетом именно ваших предпочтений, станет лучшим вариантом для любого кузнеца.

Сделать кузнечный горн своими руками на газе не только несложно, но даже гораздо проще, чем традиционные угольные варианты.

Эффективность работы на газе очень высокая, а использовать можно не только магистральный природный газ, но и тот, что продается в баллонах.

Преимущества газового горна

Регулировка подачи воздуха.

1. Устройство подобного «очага» во многом проще угольных вариантов, хотя бы потому, что в нем не используются колосниковые решетки.
2. Регулировать подачу газа, а значит, и температуру горения намного проще, чем в других разновидностях.
3. Из-за своего веса такое оборудование можно по праву считать мобильным. Его можно легко транспортировать в нужное место.
4. Себестоимость изготовления совсем невелика и не подорвет бюджет мастера.
5. Доступность и стоимость газа не сравнимы с другими конкурентами.

Любой мастер, имеющий элементарный опыт работы, сможет построить горн своими руками газовый или угольный, если будет иметь подходящие материалы, инструменты и чертеж будущего оборудования. На рисунке видна схема очень интересного варианта газового горна, но при изготовлении не обязательно его слепо придерживаться, каждый умелец может внести в него свои дополнения или упрощения.

Ведь нет какого-то единого общепринятого стандарта. Если вы выполните основные требования безопасности при монтаже и вас устраивает эффективность горна, то конструктивные особенности совсем не важны.

 Меняйте размеры, вид, конструкционные особенности, делайте горн под себя, свои пристрастия, рост, силу.

Даже такое, казалось бы, вечное требование, как основание очага из огнеупорного кирпича, не является неизменной догмой, многие кузнецы обходятся дырявым ведром, обмазанным слоем глины или даже толстым листом жаропрочной стали. Но все же рассмотрим вкратце два основных варианта газового горна.

Открытая модель горна: инструкция

Изготовление кузнечного горна.

Она представляет собой огнеупорное основание в виде поддона, площадки или стола с углублением. На дне выложены кирпичи или иное огнеупорное основание, по бокам стойки из кирпичей или стали, на которых будет крепиться газовая горелка.

Ее необходимо расположить так, чтоб сопло было направлено вниз, в центр огнеупорного поддона. Конструкция примитивная, но эффективная, она даже не нуждается в вытяжном коробе, дым будет рассасываться естественным путем.

Но это если такой очаг установлен на открытом воздухе, под навесом или в хорошо проветриваемом помещении.

Так как форма горна открытая, то нет никаких ограничений на размер обрабатываемой детали, что очень привлекает многих мастеров.

Закрытая модель газового горна

Основное отличие от открытой разновидности в том, что такой горн обличен в корпус, как правило, в виде куба и имеется принудительная вытяжка. Корпус обычно делается из огнеупорных кирпичей с металлической крышкой, переходящей в вытяжку. Размеры закрытых горнов невелики, для домашнего использования он не превышает 80х100см. В передней панели нужно будет вставить дверцу.

В боковой стене предусматривается отверстие для монтирования газовой горелки. Важным условием является установка принудительной вытяжки (с каналом 30х30см), для этого часто используют двигатели от старого пылесоса, печи обогрева автомобиля и т.д.

Газовая горелка

Для корпуса газовой горелки берется труба из «нержавейки» 2 мм толщиной. К нему монтируется труба, состоящая из двух сваренных труб, по одной из них идет газ, по другой — воздух от насоса. Настройка работы горелки требует внимания и навыков.

Видео на тему

В этой статье мы рассмотрим, как изготовляется газовая горелка для пайки своими руками. Это приспособление часто востребовано и в частном хозяйстве, и в коммерческих целях – для индивидуального технического творчества и разного рода задач по строительству. В частности, с помощью газовых горелок проводят спаечные, слесарно-кузнечные, кровельные, ювелирные работы, получают и для других целей пламя, температура которого превышает 1500°C.

В слесарном деле при помощи газовой горелки можно раскалить металлическую заготовку, чтобы в итоге она получилась достаточно закаленной. При проведении сварочных работ с некоторыми металлами места будущих швов должны быть прогреты.

Принцип функционирования

Разберемся, как сделать горн своими руками. Ведь традиционную конструкцию для использования в домашних условиях можно упростить, не допуская ухудшения качества процесса.

Основа функционирования – химическая реакция горения углерода, которая эффективно используется для работы с металлом. Он объединяется с кислородом, и металл выделяется в свободном виде. Кузнечный горн использует также теплотворную способность углерода. Добавляя воздух в топливо, сжигание будет происходить намного быстрее, учитывая достаточное количество углерода. В результате возрастет температура, будет получено больше тепла.

Пламя кузнечного горна, выполненного своими руками

Подачу воздуха в кузнечные горны организовывают таким образом, чтобы обеспечить небольшую нехватку кислорода, чтобы предотвратить окисление металла. Если же заготовка будет находиться в устройстве дольше рекомендованного периода, свойства металла будут нарушены. Например, стальные листы могут стать хрупкими при возросшей твердости. Это значит, что его свойства будут больше приближены к качествам чугуна.

Принципиальная конструкция самодельного горна

Первый вопрос: какой горн делать – открытый или закрытый? Ответ будет зависеть от ваших планов – что вы собираетесь делать в своей кузнечной мастерской? Если это хобби в виде художественной ковки в малых количествах исключительно для дома и подарков родственникам, то вам будет вполне достаточно обзавестись открытым горном.

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

Если же вы планируете работать с металлами серьезно, чтобы, например, зарабатывать деньги, то мы посоветовали бы соорудить кузнечный горн своими руками закрытого типа.

Вот какие детали составляют грамотно собранный горн:

• рама на стойках для опоры, все должно быть сделано из стали;
• под – дно или нижняя часть стенки горна;
• заслонка шиберного типа со специальными отверстиями для ускорения нагревания металла и экономии топлива;
• вентилятор;
• труба для отвода дыма
• футеровки – тепловая защита печки в виде шамотных кирпичей;
• рекуператор – специальное устройство для возврата выделяющегося тепла в виде печных газов и, таким образом, эффективного использования ресурсов.

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.

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.

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.

1. 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.
2. 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

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. Теперь все элементы конструкции собираются в единую систему — самодельный металлообрабатывающий горн.
5. 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.

Безопасность при работе с газом

Начнем с мер предосторожности. Начните работу с газом с самого маленького 5-ти литрового баллона

Купите новый и заправьте его пропаном на ближайшей газовой заправке. Попросите заправщика рассказать вам о том, как правильно хранить, транспортировать, заправлять и использовать газовый баллон. Он с удовольствием это сделает, потому как целый день заправлять баллоны ему просто скучно.

Сразу купите хороший регулируемый редуктор. Стоит он 700-1500 рублей, но это мелочь, когда речь идет о безопасности. На манометре должны быть деления от 0,1 до 0,6 МПа (мега-паскалей)

Внимание! Кран редуктора работает не так, как водопроводный кран, а наоборот: чтобы увеличить давление, нам надо крутить по часовой стрелке, т.е. закручивать кран; чтобы снизить давление, надо крутить против часовой стрелки, т.е

откручивать кран

Это важно запомнить, потому как в критической ситуации мы будем пытаться закрутить кран, а это наоборот, только увеличит давление газа — помните об этом!. Горелка плавильной печи, как и горелка для газового горна работает обычно в диапазоне давлений от 0,15 до 0,25 МПа

Мне проще считать давление в атмосферах, поэтому это 1,5 — 2,5 атмосферы. Не выкручивайте редуктор на большее давление — оно нам попросту не нужно! Моя газовая горелка для плавильной печи сейчас работает при давлении в 1,5 атмосферы, чего вполне хватает, чтобы уже через 15 минут в тигле плавал жидкий алюминий

Горелка плавильной печи, как и горелка для газового горна работает обычно в диапазоне давлений от 0,15 до 0,25 МПа. Мне проще считать давление в атмосферах, поэтому это 1,5 — 2,5 атмосферы. Не выкручивайте редуктор на большее давление — оно нам попросту не нужно! Моя газовая горелка для плавильной печи сейчас работает при давлении в 1,5 атмосферы, чего вполне хватает, чтобы уже через 15 минут в тигле плавал жидкий алюминий.

Работу с газом настоятельно рекомендуется проводить на открытом воздухе. Особенно пока газовая горелка еще не настроена. В замкнутом пространстве достаточно 10-15% концентрации пропана в воздухе для того, чтобы произошел взрыв. На воздухе же взорваться, работая с газом, практически нереально. Чтобы взорвать 5-ти литровый газовый баллон, его нужно кинуть в большой костер на 3-4 минуты. Только тогда он взорвется.

Читать также: Раствор цинка и меди

Также очень рекомендуется использовать длинный газовый шланг не менее 3-5 метров. Шланг обязательно нужно крепить к редуктору при помощи хомута с винтовой затяжкой. Помимо самого редуктора нужно также обзавестись каким-либо регулировочным краном, который бы располагался непосредственно около горелки. Это нужно, чтобы не бегать каждый раз к баллону открывать/закрывать газ. По хорошему, баллон у вас потом должен стоять за углом в специальном металлическом шкафу с висячим замком. Я вместо крана использовал еще одну газовую горелку от ацетиленового резака, только вместо насадки я подсоединил шланг моей горелки.

Форсунка для газовой горелки

Данную задачу умельцы решают следующим способом:

1. В трубке-корпусе просверливают отверстие настолько малого диаметра, насколько возможно. Сегодня в продаже имеются сверла диаметром 0,2 – 0,3 мм и специальные патроны для них. В качестве примера можно привести продукцию марки Dremel.
2. Далее горелку зажимают в тисках с мягкими губками и осторожными ударами молотка для чеканки слегка деформируют ее так, чтобы отверстие сузилось до требуемого размера — 0,1 мм.

Регулятор подачи газа и форсунка/жиклер

Остается обработать форсунку мелкозернистой наждачкой, устраняя заусенцы и неровности. Это необходимо сделать для того, чтобы поток газа, а соответственно и факел, были ровными.

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.

Возможности горна из гусятницы пошире, чем у 6-кирпичного, т.к. рабочее пространство больше и открыто сверху. Но появляются и существенные недостатки:

1. 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.
2. Работает только на коксе или древесном угле, т.к. стола с пространством для выжигания нет.
3. Дорогая эксплуатация: расход карбона сравним с таковым угля в настоящих горнах.
4. Невысокая рабочая температура, до 900 градусов, т.к. не обожженная толком футеровка при большей трескается.

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.

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.

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.

Типы кузнечных горнов

Еще 100-120 лет назад основным видом топлива был каменный уголь, на нем работало все основное производственное оборудование, в том числе и кузнечные горны. Сегодня разнообразие топлива позволяет сделать различные виды печей, вплоть чуть не «карманного» формата, но вполне эффективные и работоспособные.

К примеру, в представленном видеоматериале самодельный горн для ковки, сделанный из консервной банки и небольшой газовой горелки.

В зависимости от типа используемого топлива и особенностей конструкции выделяют следующие типы кузнечных очагов.

• Газовые, жидко- и твердотопливные.
• С открытым и закрытым очагом.
• Переносные и стационарные.

Какой из этих видов выбрать и сделать, будет зависеть от планируемых работ и размеров обрабатываемых заготовок.

Устройство промышленных вентиляторов

Изготовленные промышленным способом горны в основном снабжены центробежными (радиальными) вентиляторами для обдува воздухом. Они просты в устройстве и обеспечивают равномерный режим продувки.

Вентилятор для кузнечного горна такого типа часто имеет корпус, который выполнен в форме улитки. Его внутреннее устройство и принцип работы изображены на рисунке, где а) — это внешний вид, б) — устройство и расположение внутренних деталей.

Принцип работы «улитки» состоит в следующем:

• Внутри кожуха (3) корпуса вентилятора на оси размещено колесо вращения (1), снабженное лопастями (2).
• Форма лопастей и направление вращения колеса создают движение потока воздуха в трубу (4) в направлении зоны горения.
• Направление потока воздуха предусмотрено от расположенного в центральной части корпуса улитки отверстия к ее конечному витку, имеющему сужение. За счет этого напор воздуха усиливается.

Примером промышленного изделия является вентилятор распространенной марки VT1-2, выпускаемой под брендом «Blacksmith».

Он предназначен для обдува как стационарного, так и переносного горна с полностью открытой верхней частью. Диаметр для подсоединения трубы такого устройства равен 50,8 мм, питание осуществляется от сети в 220 В, мощность потребления — 150 Вт, рабочее колесо вращается со скоростью 3000/3600 об/мин.

Максимальный напор (давление) воздушной струи в подводящем отверстии равен 490 Па. Вентилятор имеет габариты 225х180х225 мм и вес 2.65 кг.

Корпус вентилятора выполнен путем литья и отличается повышенной прочностью. Работает аппарат практически бесшумно, легко подсоединяется к горну.

Привод вентиляторов для горна

Вращение колеса вентилятора с лопастями осуществляется с помощью привода:

• электрическим способом;
• ручным усилием;
• комбинацией способов.

При использовании электрического привода вращение осуществляется с помощью электродвигателя, преобразующего энергию электричества в механическую энергию вращения.

Ручной способ предполагает простое вращение ручки редуктора планерного типа.

Этот вариант обычно является запасным и используется при отключении электричества и невозможности применения установленного электродвигателя.

На рисунке показаны приводы: а) — ручным способом, б) — с использованием электродвигателя.

1— ремень на шкиве;

2 и 3 — передающие шестерни;

4 — ручка вращения;

5 — электродвигатель.

Открытая

Металлическая конструкция, устанавливаемая на огнеупорном фундаменте. В его роли может выступать бетонная площадка или огнеупорные кирпичи. Для такой конструкции создают специальный поддон, в котором располагают детали для последующего нагрева. С боковых сторон размещают вертикальные стойки, на которые крепится горелка для газового горна.

При такой конструкции дым во время работы вытягиваестя естественным путем, соответственно, не требуется создание вытяжки. Но при этом газовый горн размещают либо в хорошо проветриваемом помещении, либо на открытом воздухе.

Преимуществом такой конструкции горна является возможность разогрева разных деталей на поддоне, причем их размеры ограничены только боковыми стойками.