Вугільний горн. Як зробити горн саморобний для кування? Ковальські гори, що працюють на газі
Спеціальний пристрій, призначений для розігріву робочих заготовок до температури кування під час металообробки, відомий як ковальський горн. Існує кілька видів горна, кожен із яких має свої особливості.
Не виключена можливість того, що ковальський горн своїми руками можна зробити кількома простими способами.
Конструкція та призначення пристрою
Перший ковальський горн своїми руками був винайдений ще давніми халібами. В наш час існує декілька варіантів конструкцій цього пристрою. За їх класифікації орієнтуються такі чинники горнів:
- Паливо, яке використовується для розпалювання (вугілля, газ, кокс, мазут).
- Конструкція горна.
- Розміри пристрою.
- Мета, з якою передбачається його використання (нагрівання під кування, термообробка заготівлі).
Як паливо може використовуватися мазут, газ чи вугілля. Як правило, найчастіше застосовується вугілля. Цей варіант палива відрізняється безпекою та невисокою вартістю. Що стосується мазуту або коксу, ці види палива відносяться до дорогих, а також забруднюючих довкілля.
Використання газу забезпечує високий рівень коефіцієнта корисної дії, але водночас потребує більш ретельного обслуговування установки.
Горні на вугіллі
Горни, які як паливо використовують вугілля, відрізняються простим пристроєм та практичністю використання. Конструкція пристрою цього виду складається з таких робочих частин:
Якщо говорити про недоліки твердопаливного горна, слід зазначити складність процесу розпалу. Ускладнюється розпалювання особливо в тому випадку, коли горн протягом тривалого часу стояв невикористаним. Для цього ковалю необхідно мати певні навички.
Підготовку горна до використання слід проводити в такій послідовності:
Так як температура під кіркою вище, ніж на поверхні, заготовка поміщається безпосередньо під кірку. Якщо товщина кірки сягає більше 5-10 мм, її рекомендується зруйнувати. В іншому випадку рівень теплопровідності стає меншим.
Для того, щоб заготівля прогрілася рівномірно по всій площі, її необхідно періодично перевертати. Варто звернути увагу на колір вогню. Він має бути рівномірний, а також мати однаковий колір.
У жодному разі не можна допустити перегріву металу. При цьому він набагато складніше піддаватиметься обробці.
Пристрої, що працюють на газі
Відмінною рисою цього виду горнів є те, що підготувати їх до роботи набагато простіше, ніж ковальські горни, що працюють на твердому паливі.
Якщо говорити про конструкцію горнів газового типу, вона складається з таких елементів:
Для забезпечення роботи газових ковальських горнів потрібна обов'язкова присутність джерела енергії. У зв'язку з цим горни цього виду застосовуються для нагрівання до температури кування заготовок великої довжини. У таких горнах процес їхнього нагріву відбувається набагато швидше.
Використання газових горнів можливе за дотриманням таких правил безпеки:
- приміщення ковалі потрібно періодично провітрювати, щоб запобігти накопиченню газу;
- біля горна не допускається розміщувати пристрої, в яких знаходиться кисень або суміші, що містять його;
- використання газоаналізатора необхідно перевірити остаточне спалювання газу перед новим запуском горна.
Тільки за умови дотримання правил використання та безпеки горна газового типу його застосування буде виправданим.
Самостійне виготовлення
Перед тим, як зробити горн, необхідно визначитися з типами пристрою. Саморобні горни можуть бути двох видів:
- Закритий. Його конструкція обладнана спеціальною камерою, в якій заготовка розігрівається до необхідної температури. Слід звернути увагу, що у горнах закритого типу можна працювати із заготовками, розмір яких не перевищує розмірів самої камери.
- Відкритий. Засипання палива на колосники у ньому проводиться з її верхньої частини. З нижньої частини відбувається подача повітря. Робоча заготівля для її нагрівання розміщується безпосередньо на поверхню палива. Завдяки цьому можна використовувати заготівлі досить великих розмірів.
Для початку необхідно взяти пластину зі сталі та просвердлити в ній отвори. Після цього її можна вставити в центральну частину столу, який виступає як основа горна.
Не виключена можливість того, що з куточка вариться рама, в яку поміщаються грати колосника і вогнетривка цегла. Для виготовлення ґрат можна використовувати звичайну стару сковороду з чавуну, в днищі якої просвердлюються отвори. Слід зважити на те, що при визначенні висоти столу необхідно орієнтуватися на зростання коваля.
Тепер можна розпочати монтаж механізму подачі повітря. Є можливість створення такого механізму, що працює від ножного приводу.
Оптимальним варіантом створення механізму є використання електровентилятора з непотрібного пилососу. Його потужності вистачить для того, щоби подати потік повітря необхідної сили. Незайвим буде обладнати конструкція регулятором потужності.
Не виключена можливість використовувати замість пилососа привод від ручної сирени.
Після цього всі частини конструкції збираються в один пристрій. Тепер можна розпочати проведення першого випробувального запуску. Саморобне горно для кування можна доповнювати різного виду додатковими пристроями, які підвищують показник зручності роботи з ним.
Особливості роботи з гірником
Після виготовлення ковальського горна необхідно навчитися користуватися ним. Для цього рекомендується дотримуватись таких правил:
- Початком роботи з пристроєм полягає у завантаженні палива на колосникову решітку. Деякі ковалі рекомендують покласти на розігрітий шар вугілля робочу заготовку, а зверху на неї насипати ще один шар вугілля. Таким чином вдається досягти максимально високої температури в камері.
- Якщо в якості палива використовується деревина, на решітку колосника необхідно покласти додаткове кільце (діаметром 21 см).
- Для забезпечення гарної тяги над саморобним гірником необхідно змонтувати спеціальну витяжку. Її також можна виконати самостійно.
- Для того щоб розігріти заготовку до необхідної для кування температури, її потрібно тримати в середині розжареного вугілля. При цьому важливо не перетримати заготівлю. Це може погіршити властивості металу, що ускладнить процес роботи із заготівлею або зробить метал дуже крихким.
- Для кування рекомендується використовувати спеціальний молоток, вага якого не більше 1 кг. У процесі роботи очі необхідно захистити окулярами. Це допоможе запобігти попаданню в очі розпеченого металу.
- Велика металева річ може бути використана як ковадло. Це може бути рейки чи кувалда.
Саморобний ковальський горн має суттєві переваги перед набутим. Він набагато дешевше, простіше у використанні та обслуговуванні.
У світі ковані вироби користуються величезної популярності. Їх можна зустріти всюди. Наприклад, завдяки їм каміни набувають більш оригінального вигляду, підставки для квітів стають чудовою прикрасою кімнати, ковані сходи роблять будинок схожим на замок. А найцікавіше, що це можна зробити своїми руками за допомогою саморобного горна. Різні його модифікації відрізняються лише видом палива, що застосовується. Інші відмінності не мають істотного значення.
Необхідність отримати в домашніх умовах високі температури (понад тисячу градусів Цельсія) для кування металу приводять умільців до ідеї зібрати саморобний горн. Якщо мати велике бажання і робити все згідно з інструкцією, то жодних проблем виникнути не повинно.
У кузнях він застосовується для розігріву металу перед термообробкою і може мати форми:
- стаціонарну;
- переносну;
- пересувну.
На сьогоднішній день класичні конструкції передбачають використання як паливо вугілля або дров, але саморобний горн для кування може бути газовим. Як показує практика, найбільш економним паливом є вугілля, яке перед використанням потрібно обробити.
Основні частини
Механізм роботи ковальського горна досить простий. По конструкції горн нагадує піч із трьома перегородками та однією відкритою стороною. Головна його функція – підтримання максимально високої температури всередині.
Пристрій горна власного складання мало відрізняється від виробничих пристроїв.
Класична конструкція повинна мати:
- вогнетривкий стіл;
- вогнище з колосником;
- камеру пристрою;
- парасолька;
- повітряну камеру, вентиль та дренаж;
- димар;
- гартальну ванну;
- отвір для подачі заготовок;
- повітропровід для подачі кисню;
- газоповітряну камеру;
- горнило знімне.
Як працює пристрій
Перед тим як збудувати ковальський горн, необхідно визначитися з його типом. Горн закритого типу має камеру для розігріву заготовки. Ця модель вважається найбільш економічною за витратами палива. Але в такому разі заготівлі обмежені у розмірі.
У горн ковальський відкритого типу паливо засипається зверху на колосникові ґрати, знизу подається потік повітря. Заготівля, що розігрівається, кладеться на паливо. Це дозволяє нагрівати заготівлі великих розмірів.
Щоб зуміти спорудити саморобний горн без втрати його якості роботи і при цьому заощадити кошти, слід розібратися в принципі його функціонування. Пристрій ґрунтується на значному підвищенні температури за рахунок хімічного методу горіння вуглецю.
Цей процес дає високий енерговихід і вже багато століть застосовується для виплавки різних металів. Щоб вагранка не дозволила матеріалу згоріти, слід подавати в неї кисню трохи менше, ніж потрібно для повного окислення, інакше вироби будуть занадто крихкими, а відповідно, прослужать лише кілька років.
Газовий горн
Цей вид горна зробити в домашніх умовах не просто. Саморобний ковальський горн відмінно функціонуватиме і на газу, але брати для цього варто тільки пропан, бутан або очищений моногаз. Побутове блакитне паливо не підходить для застосування в жаровнику, оскільки має у складі як насичені, так і ненасичені вуглеці, що призводить до нерівномірного тепловиділення.
Також побутовий газ містить частинки кремнію, сірки та фосфору, які можуть негативно позначатися на металі. Наприклад, сірка тільки зіпсує сталь при контакті, змінивши її експлуатаційні переваги на недоліки. А це може призвести до суттєвих фінансових втрат.
Враховуючи перераховане, саморобний для кування може працювати на побутовому газі лише за умови його попереднього очищення від сірки. Для цього газ потрібно пропустити через ємність з нафталіном, який забере все зайве. Також бажано кувати на блакитному паливі лише декоративні елементи, а не деталі, які надалі будуть зазнавати великих навантажень.
Матеріали для виготовлення
Як правило, горн саморобний відрізняється від промислового варіанта великою економією на матеріалах. Саме тому для його футерування можна вільно використовувати а не кварцовий. Прослужить і він досить довго, адже в домашніх умовах не потрібно щоденної експлуатації пристрою. А витрати на виготовлення горна суттєво знизяться.
Призначення складових
Основним робочим органом вагранки є фурма, що складається з:
- повітряної камери;
- паливника;
- колосника;
- трубки, що подає;
- дренажу;
- вентиля.
У домашніх умовах все це збирається в єдину нерозбірну конструкцію, вмонтовану в стіл. Колосник у разі може бути перфорованим круглими отворами. Дренаж у конструкції просто необхідний контролю подачі кисню до заготівлі.
Видалення газів здійснюється за засобами роботи димоходу, парасольки та камери горна. Оскільки вікна намету завжди знаходяться у відкритому стані, то саморобний горн необхідно забезпечити максимальною тягою димоходу.
Залежно від виду кованого матеріалу можна не облаштовувати в жаровнику газоповітряну комірку та ємність для гарту. Також горнило використовується тільки для кування дорогоцінних або кольорових сплавів. Воно є жаростійким ковпаком, який в домашніх умовах складається на суху з шамотної цегли.
Правила топки
Оптимальним паливом є дрібний кокс, який хоч і коштує дорожче за звичайне вугілля, витрачається для роботи в мінімальних кількостях. Оскільки для його займання необхідна висока температура, то саморобне горно для кузні необхідно попередньо розтоплювати дровами. Тільки після прогоряння основного палива в осередок вводять заготовку для дозрівання, зменшуючи дуття.
Щоб горн правильно працював на звичайному вугіллі, його попередньо потрібно вижарити для повного випаровування, що стане зрозумілим по зміні кольору полум'я. Використовують таке паливо для виготовлення великих оригінальних виробів.
Щоб викувати вдома фігури з дамаска, необхідно використовувати для топки, але дане паливо вимагає ювелірної роботи, оскільки миттєво відгукується на піддування і швидко прогорає.
Застосовувати для топки можна і звичайні дрова листяних порід дерев, але попередньо випалюючи їх в обічайці для запобігання попадання на метал непрогорілих трісок. Такий спосіб видобутку жару вважається найбільш економним.
Міні-варіант
Перед тим горн, слід визначитися з оптимальними розмірами майбутньої конструкції. Для виготовлення в домашніх умовах невеликих декоративних елементів зі сталі або плавлення дорогоцінного кольору цілком достатньо мініатюрної конструкції з шести шамотних цеглин.
Колосник і полиці для нього в даному випадку виготовляються із сталевих смуг та труб. Як основне паливо в такому варіанті застосовується звичайне вугілля або кокс, який слід розпалювати паяльною лампою або пальником (газової, бензоповітряної). Працювати на такому пристрої можна тільки на відкритому повітрі, а саморобний газовий пальник для горна, як і паяльна лампа, повинен бути захищений від основного вогнища азбестовою перегородкою з отвором для проходу полум'я. Крім цього, за допомогою цього горна можна буде зробити вироби невеликих розмірів.
Індивідуальна конструкція
Стаціонарні моделі горна слід виготовляти з урахуванням антропометричних даних майстра. Це необхідно для забезпечення максимального комфорту під час кування, адже розпечений шматок заліза вагою кілька кілограм становить серйозну небезпеку і для майстра і оточуючих. Найголовніше в процесі роботи – забезпечити собі максимальну безпеку та комфорт.
Щоб правильно визначити розміри робочого місця, потрібна допомога другої особи. Отже, висота вимірюється від підлоги до ліктьового згину майстра, рука якого знаходиться в розслабленому положенні, а ноги стоять на ширині плечей. До отриманої цифри потрібно додати ще 5 см, що стане оптимальною висотою для робочого місця.
Форма столу найкраще квадратна для роботи одного майстра, для діяльності з помічником можна зробити прямокутну. У разі квадратної форми довжина сторони визначається шляхом визначення діагоналі. Для цього помічнику потрібно виміряти довжину від живота майстра до кінця найбільших кліщів у витягнутій руці. До отриманого числа додається ще 10 см і виходить половина діагоналі. Далі, за бажанням можна просто помножити отриманий результат на 1,414 або визначити довжину всієї діагоналі і вирішити рівняння зі шкільної програми C 2 = a 2 +a 2 де С - отримана діагональ, а - сторона столу.
Послідовність процесів
Насамперед збирається каркас столу з колосниковими ґратами в центрі. Важливо зробити її з цільного листа металу з улоговинками, що перехрещуються, для скупчення нагару і забезпечення рівномірності розподілу повітря. Після цього внизу столу збирається повітряний ресивер з заслінкою, що висувається. Повітря для наддуву можна використовувати від старої автомобільної печі.
Переносний горн
Така модель є найпростішою у використанні. Зібрати її можна застосовуючи як основу гусятницю. Для цього наддувом може стати автомобільний равлик або вентилятор від ручної сирени, який по трубі з отворами поширюватиме повітря центром ємності. Її сторони обробляються футеровкою із шамотного піску та мергелю. Перевагою такої конструкції є більше можливостей, ніж у міні-горна та можливість переміщення, на відміну від стаціонарного столу. Майстер не прив'язаний до місця діяльності та може сміливо виїжджати на різні підробітки.
Серед недоліків:
- немає можливості розібрати для прочищення;
- низька робоча температура;
- велика витрата палива;
- робота тільки на коксі чи деревному вугіллі.
Ножний привід
Раніше саме такі конструкції застосовувалися для кування підків коням під час походів військ. Горн для цього використовувався пересувний і зручніший, оскільки обидві руки майстра були вільні для роботи з виробом. Це забезпечувалося кривошипно-шатунним механізмом, який наводився в дію від натискання піни ножної.
Сучасний варіант такого горна можна зібрати в домашніх умовах із ножної швейної машинки.
Висновок
Вище детально був описаний саморобний горн, пальник для горна, можливі види палива для роботи та інші особливості кування металів у домашніх умовах. Важливо пам'ятати, що саморобна конструкція не здатна повністю замінити професійну техніку, тому підходить не для всіх видів роботи і металу.
Ковальські горни - в даний час досить популярне явище, незважаючи на величезний ринок речей, які легше купити, ніж зробити. Однак, якщо є бажання, то можна виготовити пристрій будинку за допомогою підручних засобів. Завдяки невеликій кузні з'явиться можливість створювати унікальні вироби із сталі, які можна використовувати для прикрашання приватних дворів.
Насправді зібрати горн своїми руками із підручних матеріалів просто. Найголовніше - дотримуватися інструкції, мати інструмент, дотримуватися техніки безпеки, і тоді все вийде.
Ковальський горн - неодмінний атрибут майстерень, що займаються виробництвом різноманітних виробів методом ручного художнього кування. Лише кілька кованих елементів можна зробити пластичним деформуванням металів при кімнатних температурах. У більшості випадків потрібне їхнє нагрівання. Для сталі, зокрема, діапазон оптимальних кувальних температур, становить (залежно від марки сталі) від 800 ... 900 0 С до 1100 ... 1200 0 С. Ковальський горн - найбільш простий вид нагрівального пристрою, який цілком підійде для цих цілей.
Винайдений ще древніми халібами під кування мідних ножів та скребків (Близький Схід, VI тисячоліття до н.е.), перший ковальський горан виконувався у вигляді примітивного поглиблення у землі розмірами близько 700 мм. Яма оточувалась кам'яною стіною, в якій передбачався отвір для вдування повітря. Нагнітання повітря (необхідний для стійкого горіння палива) здійснювалося за допомогою ковальського хутра. Вони являли собою порожнину, виготовлену з козячих шкур, куди важелями через повітряний клапан вдихалося повітря. Зворотний хід важеля забезпечувався каменем, який встановлювався на верхній пластині хутра, а функціонування клапана проводилося рахунок різниці в тисках холодного і гарячого повітря.
Існуючі конструкції ковальських горнів визначаються такими факторами:
- Паливом, де працює пристрій: кокс, мазут, вугілля або газ.
- Конструкцієюпаливозапального пристрою.
- Необхідними розмірамиробочого простору.
- Призначенням, оскільки, крім нагріву під кування, горни використовуються також і для деяких операцій термічної обробки готових поковок - цементації, відпустки і навіть загартування.
З міркувань безпеки ковальські горни найчастіше працюють на вугіллі.
Кокс доріг, мазут відрізняється незадовільними екологічними умовами експлуатації, а газові горни потребують особливо ретельного регламентного обслуговування. Водночас газові горни характеризуються вищим ККД, а також допускають досить зручну механізацію деяких процесів керування нагріванням – зокрема, підпалом газу в пальнику або пальнику.
Спільними вадамиковальських горнів вважаються:
- Нерівномірність нагрівуметалу, розміщеного на поверхні;
- Неможливістьпрактичного контролю за температуроюзаготівлі, що нагрівається;
- Небажане насичення поверхневих шарівнагрівається металу сірчистими сполуками, внаслідок чого заготівля отримує підвищену крихкість.
Втім, досвідчений коваль може оцінювати температуру металу за кольором його поверхні, а проблему сульфуризації вирішують шляхом використання якіснішого виду палива.
Витрата палива при експлуатації ковальських горнів становить 40...150% від маси металу, що нагрівається, при його поверхневому чаді 4...7% (залежить від тривалості нагріву). Сучасні горни – переважно закритого типу, оскільки у протилежному випадку ККД нагрівального пристрою падає до 5…10%.
Горни, що працюють на вугіллі
Конструкція нагрівального пристрою даного типу включає в себе:
- Звід та бічні стінки, які викладаються з вогнетривкої цегли (шамоту або динасу).
- Гірське гніздо, що утворюється верхньою поверхнею склепіння, де і нагріваються заготовки.
- Парасолька, що забезпечується відкидними шторками, і покликаний покращувати природну потяг у робочому просторі.
- Задню стінку (брандмауер), у якій передбачаються отвори для подачі вихідного повітря.
- Повітряний кранпризначений для включення подачі повітря до горнового гнізда.
- Захисний коробіз жароміцної сталі, що з'єднує між собою вхідну порожнину біля крана подачі повітря з горновим гніздом.
- Гартувальну ємність(вона може бути сталевою або цегляною), призначену для охолодження заготовок при їхній термообробці або для охолодження самого горнового гнізда від перегріву та подальшого утворення температурних тріщин.
- Димарячерез який проводиться видалення продуктів згоряння палива.
- Ємностей під зберігання вугіллята різного ковальського інструменту.
Принципова схема роботи ковальського горна
Твердопаливний ковальський горн - досить примхливий нагрівальний пристрій, і його розігрів вимагає від коваля певного практичного досвіду. Особливо важко розпалити горн, який тривалий час не експлуатувався, а також, якщо зовнішні температури та тиск повітря досить низькі. Кам'яне вугілля, який використовується в таких горнах, має відповідати вимогам ГОСТ 8180.
Підготовка горна до нагрівання металупроводиться у наступній послідовності:
- Їх горнового гнізда видаляються шлаки, залишки кованого металу, зола та окалина (це слід виконувати навіть тоді, коли після закінчення робіт поверхня була ретельно очищена);
- Димарі та повітропідвідні канали продуваються стисненим повітрям.(Для невеликих за розмірами ковальських горнів можна використовувати пилосос);
- На поверхню горнового гнізда насипається невеликий шар вугілляпри цьому отвір захисного короба не повинен повністю перекриватися;
- Зверху на вугілля поміщають ганчір'я, змочену в легкозаймистій рідині або тирсу;
- Після розпалу, коли горіння стає стійким, додають наступну порцію вугілля(фракція може мати підвищену, порівняно з вихідною, крупність);
- Відкривається кран подачі повітря, та встановлюється в середньому положенні;
- У міру прогорання інтенсивність дуття поступово збільшують.
Необхідна якість прогріву заготовки під кування у відкритому горні забезпечується формуванням поверхневої кіркияка утворюється при горінні палива.
Усередині кірки – завжди вища температура, тому заготовку поміщають усередину, а зверху закривають черговою дозою вугілля. Верхню поверхню кірки намагаються при цьому не зруйнувати, оскільки в іншому випадку нагрівання буде повільніше, а чад металу та окалиноутворення зростуть. Іноді для ослаблення процесів навуглерожування металу кірку збризкують водою.
У відкритих горнах найменш інтенсивне нагрівання металу відбувається на периферії горнового гнізда, тому свіже вугілля підсипають саме по периметру заготівлі, що нагрівається.. Якщо шар кірки стає надто товстим (більше 5…10 мм), його ламають, т.к. у цьому випадку теплопровідність до заготівлі зменшується.
Заготівлю під час нагрівання періодично повертаютьщоб забезпечити всім її частинам однакові умови нагрівання. Полум'я при горінні вугілля повинно мати рівномірний колір при мінімумі кіптяви.
Кольори нагрітої сталіпри різних температурах такі:
- Кольори темної вишні – 700...750 0 С;
- Вишнево-червоний - 750 ... 800 0 С;
- Червоний - 800 ... 850 0 С;
- Світло-червоний – 850...900 0 С;
- Помаранчевий - 900 ... 1050 0 С;
- Темно-жовтий - 1050 ... 1150 0 С;
- Світло-жовтий – 1150...1250 0 С.
Перегрів металу вище вказаних температур неприпустимий.Перегрітий метал характеризується крупнозернистою структурою, що гірше піддається ковці, особливо при формоутворенні складних кованих елементів.
Ковальські гори, що працюють на газі
Газові горни виводяться на розрахунковий режим значно простіше, і в цьому їхня перевага перед твердопаливними нагрівальними пристроями. Типова конструкція такого горна наступна:
- Камера, Виготовлена з вогнетривкого матеріалу, і зовні відфутерована товстолистової жаростійкою сталлю.
- Передня заслінка, що відкривається за допомогою шарнірів або противаги, і забезпечена оглядовим віконцем.
- Під, Виготовлений з жароміцної шамотної цегли.
- Пальник. Тип пальника визначається теплотворною здатністю газу, що використовується. Наприклад, для пропано-бутанової суміші ефективні пальники дифузійного горіння, в яких змішування повітря і газу відбувається тільки після виходу газу та повітря з пристрою, а перемішування компонентів відбувається за рахунок дифузійних процесів. Такі пальники забезпечують найбільш рівномірне прогрівання заготовок (особливо довгомірних), а мінімальний чад металу досягається внаслідок того, що над його поверхнею постійно є захисний шар.
- Змішувальний редуктор, Що забезпечує змішування повітря та газу (входить до структури балона зі зрідженим газом).
- Сопло, конфігурація якого визначається формою заготовок, що нагріваються в горні.
- Колосникові грати, призначена для покращення тяги та збору окалини.
- Вентилятор, що забезпечує нагнітання повітря в потрібному обсязі з подальшою подачею в зону дії пальника.
Для роботи таких горнів необхідне стаціонарне джерело електроенергії. Газові горни доцільно застосовувати для нагрівання під кування частин довгомірних заготовок: нагрівання відбувається значно швидше, а отже, окалиноутворення менше.
При використанні газового горна слід суворо дотримуватись наступних вимог безпеки:
- Ретельно провітрювати приміщення кузні. Не допускаючи застійних зон, де може накопичуватись горючий газ;
- Не застосовувати поблизу працюючого пристрою кисень і кисневмісні суміші, схильні до самозаймання та самозаймання;
- Передбачати повне допалювання газу в робочому просторі горна (визначається газоаналізатором, який є обов'язковим при пробному запуску газового горна);
- Ретельно очищати колосникові грати після вимкнення подачі газу в пристрій.
З метою зменшення окалиноутворення для нагрівання заготовок під кування використовують також та електронагрівачі опором, але подібні пристрої горнами можна назвати з великою натяжкою.
Я захоплююсь ковальською справою і вже довгий час хотів привнести його частинку до свого заміського гаража. Після перегляду кількох тематичних відео я зрозумів, що потрібно робити, але не знайшов жодних покрокових інструкцій на цю тему, тому вирішив записати вам як зробити ковальський горн своїми руками.
Час складання міні горна власноруч від початку до кінця — близько години з половиною.
Крок 1: Збір необхідних речей
Вам знадобиться:
- Бляшана банка
- Дерев'яний брусок
- З'єднувач для труб - 1.5*5 см
- Два Г-подібні кронштейни
- Два гвинти по дереву, щоб закріпити кронштейни на дерев'яному бруску
- Пара невеликих металевих гвинтів з шайбами та гайками, щоб закріпити банку на кронштейнах
- Пісок
- Гіпса
- Великий мішок для змішування гіпсу та піску
- Звичайна пропанова пальник з насадкою для спіралеподібного потоку газу
- Захисні окуляри
- Вогнегасник - про всяк випадок
Крок 2: Готуємо банку
Просвердліть два отвори на відстані приблизно 1,5 см від кожного краю банки.
На протилежній від отворів стороні, приблизно на відстані 2-3 см від задньої частини банки, просвердліть отвір в 1,5 см для з'єднувача для труб під невеликим кутом.
Крок 3: Прикрутіть кронштейни до дерев'яного бруску
Заміряйте відстань між отворами в банку і відповідно прикрутіть кронштейни до дерева.
Крок 4: Закріпіть банку на кронштейни
За допомогою гвинтів із шайбами та гайками міцно закріпіть банку на кронштейнах.
Крок 5: Протягніть у банку з'єднувач для труб
Просто вкрутіть його всередину, все має виглядати як на фото: посилання . Намагайтеся продумати положення трубки так, щоб, коли через неї почне надходити вогонь пальника, він не впирався в стінки судини, а плавно виходив з трубки і закручувався в банку - це дозволить підвищити ефективність плавильної установки.
Крок 6: Створюємо жароміцний наповнювач
Змішайте в рівних пропорціях гіпсу та пісок, додайте води стільки, щоб досягти консистенції вологої глини. Ми використовували пластиковий кухоль на 350 мл і за нашим досвідом для великої бляшанки радимо змішати по 3 кружки піску та гіпси і додати в суміш 1 - 1.5 кружки води.
Потрібно працювати дуже швидко, оскільки суміш починає миттєво схоплюватись і твердіти.
Щільно набийте банку на 3\4 її об'єму, а потім проробіть посередині отвір радіусом близько 4 см (наприклад, за допомогою ложки), залишаючи стінки завтовшки близько 2 см. Виберіть ширшу порожнину у задній (нижній) частині банки, щоб створити кращу зону утримання тепла.
За допомогою задньої частини ложки або іншого тонкого предмета очистіть сполучник для труб, що стирчить, від суміші піску і гіпси. Очистіть усі поверхні за допомогою вологої серветки та дайте суміші постояти близько 30 хвилин.
Пізніше я вигадав, що можна було набити з'єднувач для труб папером, а для створення отвору в банку використовувати трубку з-під туалетного паперу і набити жароміцну суміш навколо неї, а потім весь папір просто згорить при першому прожарюванні.
Ковальський горн є незамінним у майстернях та кузнях для створення сталевих виробів шляхом кування гарячого металу при температурах до +1200°С. Існує безліч різних моделей з простою конструкцією та під різні види палива, що володіють різними характеристиками. Як не помилитися у їхньому виборі та грамотно звести?
Конструктивно горн складається з наступних елементів:
- основи, виконаної з негорючого матеріалу і що володіє високою міцністю;
- вогнетривкого столу;
- паливної камери з колосниковими ґратами;
- повітряної камери та дренажу;
- вхідного повітроводу;
- повітряного вентиля для регулювання подачі повітря;
- камери шатрової форми;
- отвору для подачі довгих заготовок;
- парасолька горна;
- газоповітряної камери;
- ванни для гартування заготовок;
- димоходу для відведення продуктів згоряння;
- знімного горнила.
Принцип роботи
Принцип роботи горна ґрунтується на хімічній реакції горіння вуглецю, який при реакції з киснем утворює вуглекислий газ із виділенням тепла. Крім того, відбувається відновлення металів, що є дуже важливим аспектом для формування високоміцних однорідних деталей.
Для підтримки оптимального рівня горіння та температури всередині паливної камери встановлюються повітропроводи та повітряні камери, які примусово нагнітають чистий кисень. За рахунок цього вдається отримувати температури вище +1000 ° С, які недосяжні при звичайному згорянні твердого палива (вугілля або деревини).
При цьому за технологією надування обсяг повітря підбирається таким, щоб кисню постійно трохи не вистачало для протікання реакції окиснення. Іншими словами, необхідно підібрати такий режим роботи, щоб запобігти згорянню металу.
Час знаходження деталі, що виплавляється в горні також слід обмежувати, так як в атмосфері вуглекислого газу метал стане з ним реагувати і утворювати високоміцний сплав з підвищеною крихкістю. Цих негативних наслідків можна уникнути, вводячи додатково камеру кисень у такій кількості, щоб встигав повністю прореагувати вуглекислий газ.
Призначення та варіанти використання
Ковальський горн своїми руками виготовляється в залежності від його основного застосування і може бути налаштований відповідним чином під конкретні завдання. Тому важливо зрозуміти, навіщо призначена кожна їх конструктивних частин:
- паливник з колосниковими гратами, повітряною камерою, вентилем і патрубком служать для спалювання палива та підігріву металевої заготовки, залежно від вимог до температури можуть мати відкриту або закриту конструкцію, а також не бути обладнаними повітряним наддувом;
- повітряний дренаж застосовується для регулювання подачі кисню та запобігання крихтенню металу, що дозволяє створювати оптимальні умови при нагріванні та плавленні заготівлі;
- намет або парасолька з димоходом використовуються для відведення чадного газу та інших продуктів згоряння, які можуть завдати шкоди здоров'ю людини;
- гартована ванна необхідна для швидкого остигання металу та придбання ним оптимальних пластичних та міцнісних властивостей;
- жаростійкий ковпак або горнило, застосовується для розширення зони однорідного нагріву, що дозволяє ефективно плавити в тиглі метал (зазвичай кольорові дорогоцінні метали);
- газоповітряна камера, що використовується для осушення повітря, очищення його від домішок, а також для введення легуючих елементів, призначена для отримання якісних виробів із заданими характеристиками відповідно до конкретної довідкової діаграми станів та фаз;
- Стіл служить для розміщення на ньому всіх елементів горна, а також для часткового охолодження заготовок є обов'язковою частиною конструкції.
Горн застосовується для таких цілей:
- розігріву металу для подальшого кування або інших видів обробки;
- плавлення у спеціальних формах;
- термообробки з метою підвищення певних властивостей
Класифікація горнів
Перед тим як зробити ковальський горн, необхідно ознайомитися з їхньою класифікацією, щоб підібрати найбільш підходящий варіант конструкції. Класифікація здійснюється за такими критеріями:
- на вигляд застосовуваного палива;
- за типом конструкції;
- за розміром пода.
Види горнів на кшталт застосовуваного палива
За типом використовуваного палива горни поділяються на такі види:
- газові;
- твердопаливні;
- на рідкому паливі.
Ковальський горн твердопаливний Газові горни мають найпростішу конструкцію, дешеві у ремонті та обслуговуванні. Вони відрізняються мінімальною вагою, що дозволяє їх виготовляти переносними чи компактними.
Твердопаливні горни відрізняються можливістю отримання максимально високих температур нагріву відносно невисокою вартістю будматеріалів для зведення і невибагливістю в експлуатації. Для їх розпалювання допустиме використання таких видів палива:
- карбон або кокс, що відрізняється високою вартістю та підвищеною ефективністю (до 5 разів витрата менша, ніж вугілля), в ньому немає сторонніх домішок, займається при температурі вище +450°С;
- кам'яне вугілля, найбільш поширене та ефективне паливо, при горінні виділяє коксовий газ, тому при розпалюванні необхідно чекати доки він весь вивітриться, підходить для кування різних декоративних елементів або деталей середньої якості;
- деревне вугілля, що має мінімальну температуру займання, в порівнянні з іншими видами палива, але швидко вигоряє, відрізняється підвищеною витратою, тому його ефективно використовувати для розпалювання.
Як рідке паливо допустимо використовувати солярку, мазут або відпрацьовану олію. При цьому важливо його очищати, оскільки наявність домішок стане причиною нестабільного полум'я і викидами в атмосферу шкідливих сполук.
Це також є причиною складності обслуговування обладнання через його часті засмічення.
Класифікація за конструктивними особливостями
Саморобний ковальський горн за конструктивними особливостями може бути класифікований таким чином:
- за способом встановлення: переносний або стаціонарний;
- по конструкції камери згоряння: закритого або відкритого типу;
- з розміщення наддуву: з бічним чи центральним соплом.
Види горнів за розмірами пода
За розмірами пода горни бувають: малі, середні та великі. Вони визначаються ефективністю роботи установки та повністю залежать від інтенсивності витрати палива та режимів експлуатації паливної камери. Оптимальна ефективність швидкості витрат палива становить від 1 до 1,5 м/с.
Продуктивність горна прямо пропорційна величині напруженості та площі пода. При цьому мінімальна напруженість вважається в межах від 100 до 150 кг/м2 год. Значення поза цим діапазоном є економічно невигідними.
Як зробити ковальський горн?
Перед тим як зробити ковальський горн власноруч, необхідно підготувати необхідні матеріали та інструменти. Це дозволить мінімізувати тимчасові витрати
Інструкція зі створення твердопаливного пересувного горна
Перед початком робіт необхідно зібрати такі інструменти:
- зварювальний апарат;
- дриль;
- напилок;
- набір гайкових ключів;
- шпатель;
- рулетку;
- рівень;
- струбцину;
- маркер;
- болгарку.
Підготувавши креслення ковальського горна, потрібно закупити матеріали для його конструювання:
- листову сталь завтовшки 2-3 мм (рекомендується 09Г2С);
- колеса поворотні 4 шт.;
- профільні труби квадратного перерізу з товщиною стін не менше 2 мм;
- вогнетривкий цемент;
- повітряний равлик;
- кріпильні елементи: болти та гайки;
- труба з нержавіючої сталі по діаметру вихідного отвору равлика;
- перехідник.
Мобільний вугільний ковальський горн відкритого типу покроково виготовляється так:
- Беремо сталевий лист та розмічаємо маркером за розмірами робочого столу.
- Болгаркою вирізаємо стільницю, краї зачищаємо напилком.
- Розмічаємо на вирізаному листі отвір прямокутної форми під жерло горна та болгаркою його прорізаємо.
- Беремо другий сталевий лист і розмічаємо елементи деталей під трапецеїдальне жерло горна.
- Вирізаємо елементи жерла, а потім зварюємо їх у єдину конструкцію.
- Приварюємо жерло до робочої поверхні столу в місці прорізаного отвору.
- Перевертаємо конструкцію жерлом донизу, розмічаємо місця під розташування стін для розташування вугілля.
- Зі сталі вирізаємо борти для робочої поверхні столу.
- Виконуємо приварювання бортів так, щоб не було по швах проміжків, а сам шов був міцним і суцільним, елементи конструкції точно центруємо.
- Для нижньої частини жерла вирізаємо зі сталі стінки для підведення повітроводів, а потім їх приварюємо.
- Виготовляємо для жерла знімне дно, призначене для видалення золи.
- Прикріплюємо до нього педаль за допомогою важелів.
- На стінці для підведення труби з повітрям проробляємо отвір діаметром труби.
- Зі сталевих профільних труб вирізаємо елементи і зварюємо каркас під кріплення робочої поверхні.
- У нижній частині каркаса приварюємо планку для кріплення равлика, а потім закріплюємо на болти.
- Підготовляємо трубу для повітроводу.
- Прикріплюємо повітропровід до равлика та жерла, при необхідності для посилення конструкції передбачаємо додаткове кріплення.
- До нижньої частини каркаса прикріплюємо на болти поворотні колеса.
- Стикувальні шви промазуємо вогнетривкою шпаклівкою.
- Формуємо на робочій поверхні горна вогнетривкий шар на основі вогнетривкого цементного розчину.
Ковальський горн на вугіллі необхідно випробувати шляхом його прогріву до робочої температури, але тільки після повного застигання цементного шару.
Покрокова інструкція виготовлення газового горна
Щоб виготовити газовий ковальський горн, необхідно заздалегідь підготувати такі матеріали:
- вогнетривка цегла;
- листи із жаростійкої сталі товщиною не менше 5 мм;
- тонкі нержавіючі листи (товщина до 2 мм) для зовнішнього облицювання;
- сталеві профільні труби;
- димарі з нержавіючої сталі;
- вогнетривку шпаклівку;
- стандартні пальники, що використовуються у газових котлах опалення;
- вентилятор для нагнітання повітря
Також знадобляться такі інструменти:
- зварювальний апарат;
- болгарка;
- дриль;
- напилок;
- рулетка;
- маркер.
Ковальський горн на газі виготовляється в наступній послідовності:
- Беремо вогнетривку цеглу і складаємо з них корпус горна. При необхідності торці обробляємо болгаркою із спеціальною насадкою по бетону, щоб забезпечити щільну стиковку.
- У передній частині конструкції створюємо невелику сходинку з вогнетривкої цегли, призначену для підтримки оптимальної температури.
- У задній частині виготовляємо прямокутний отвір для вентиляції.
- З товстого листа стали виготовляємо основу за розміром цегляного корпусу горна.
- У торцевих частинах листа приварюємо профільні труби так, щоб цеглини всередині них були нерухомими.
- У бічній частині топкової прорізаємо отвір для підведення газової труби зі встановленим пальником.
- З товстолистової сталі вирізаємо верхню частину для горна.
- Приварюємо по кутах корпусу внизу та вгорі куточки.
- Висвердлюємо в куточках по одному отвору і стягуємо нижню та верхню частину горна за допомогою шпильок.
- Вирізаємо з профільних труб стійку для горна, а потім усі деталі зварюємо відповідно до креслення.
- Встановлюємо горн на стійку.
- Додаємо до камери трубу для відведення продуктів згоряння.
- Маємо всередині камери газовий пальник і закріплюємо до місця введення в камеру.
- Зовні корпус обшиваємо тонколистовою сталлю, попередньо вирізавши з листів частини з потрібними розмірами. Усі шви зварюємо суцільним швом.
Самостійне виготовлення горна є не лише недорогим та відносно нескладним процесом, а й що дозволяє отримати установку під конкретні потреби.
