Горн своїми руками: конструктивні особливості
Ковальська справа - це складний технологічний процес, в основі якого лежить попереднє нагрівання поковки. Промислові сурми забезпечують рівномірний прогрів металу за допомогою відповідних систем управління.
Ковальський горн необхідний для забезпечення рівномірного прогріву металу для кування.
Виготовлений горн своїми руками повинен забезпечити нагрів металу під керуванням коваля.
Зробити кузню самостійно неважко, але забезпечити рівномірний прогрів заготовки вдається не завжди. Крім конструктивних особливостей самого нагрівача цей процес багато в чому залежить від майстерності коваля.
Конструкція ковальського горна
Малюнок 1. Схема переносного горна.
Для нагріву металу з давніх пір застосовували ковальський горн, а коваль був самим затребуваним фахівцем. Зазвичай нагрівали метал вугіллям або дровами. Зараз для нагріву можна використовувати крім вугілля газ і рідке паливо. Зробити горн найпростішої конструкції можна на твердому паливі. Це відкритий стіл, на якому і горить вугілля.
Вугілля може бути звичайний або деревний, але більш ефективний і дорогий - вугілля, що коксується. Кокс дорожче, але і потрібно його значно менше, ніж звичайного вугілля, а відходів менше. Багато часу йде на те, щоб розбити великі шматки. Цю проблему можна вирішити, якщо купувати ще дорожчий спеціально підготовлений дрібний кокс - коксик.
Малюнок 2. Схема хутра для роздування.
На рисунку 1 показаний такий варіант переносний конструкції відкритого типу, в якому для подачі повітря в зону горіння застосований електричний вентилятор. Для невеликої кузні, яка була мало не в кожному сільському дворі, для підтримки вогню в осередку застосовували хутра, один з варіантів яких показаний на рисунку 2.
Принцип дії цього пристосування зрозумілий, особливо автомобілістам. Хутра можна виготовити самостійно, проте в даний час їх практично не застосовують.
Малюнок 3. Схема стаціонарного горна: 1 - димоход- 2 - витяжною зонт- 3 - очаг- 4 - робоча поверхня-5 - канал- 6 - фурма.
Схема стаціонарного варіанту горна відкритого типу показана на рисунку 3. Перед димоходом 1, над вогнищем 3 встановлений витяжний парасоль 2. Робоча поверхня 4 вогнища виконана з вогнетривкої цегли. У такому ж цеглі знаходиться і фурма 7, через яку в осередок для підтримки горіння надходить повітря. Золу видаляють через канал 5. Передбачений і бачок з водою для охолодження робочого інструмента. такий ковальський горн своїми руками зробити реально.
На рисунку 4 схематично показаний горн закритого типу. Відпрацьовані гази йдуть через димохід 2. Збільшення температури в топкової камері 4 досягається за рахунок більш повного згоряння газів, що відходять. З цією метою в горні передбачений канал 2 для додаткової подачі повітря. Основний же обсяг повітря для підтримки горіння надходить в зольную камеру 5 через повітропровід 7. Завантаження палива здійснюється через спеціальний люк 8. поковки завантажують через вікно 3. Зробити горн в стаціонарному варіанті при бажанні теж реально.
Малюнок 4. Схема горна закритого типу: 1. Трубки додаткової подачі повітря для допалювання газів. 2 Димохід. 3 Вікно для завантаження заготовок. 4 Камера згоряння. 5 Колосникові грати. 6 Металевий короб (зольна камера). 7 Труба для подачі повітря. 8 Люк для завантаження палива.
Дивлячись на ці конструкції, можна з упевненістю сказати, що при виготовленні ковальського горна у умільців є величезний простір для творчості.
Горн на газовому паливі
Основна відмінність ковальського горна, що використовує для нагрівання поковки газ, складається в підводі газу. Як джерело можна використовувати газові балони або мережу централізованого постачання, проте все це повязано з отриманням дозволу на виконання цих робіт. Для підключення газу з мережі, доведеться запрошувати фахівця, так як самостійно робити підведення неприпустимо. Ці проблеми на поверхні.
Набагато складніше досягти за допомогою газового пальника необхідної температури. Теорія цього процесу досить складна. Чому виникають проблеми?
Малюнок 5. Схема інжекторної пальника.
Суміш газу з повітрям створюється в інжекційних пальниках. На рисунку 5 показана пальник низького тиску. Така пальник забезпечує горіння газу, що надходить з низьким тиском. Це досягається за рахунок того, що потрібне для горіння кількість повітря поділено на дві частини. Спочатку повітря за рахунок енергії розрідженого газу надходить в змішувач (точки 2, 3 і 4).
Величина розрідження в змішувачі залежить від тиску газу на вході сопла 1. Кількість приходить повітря контролює спеціальний регулятор, який має для цього обертову шайбу 6. Такий механізм забезпечує обсяг необхідного повітря для повного згоряння газу в межах 30-70%. Інший обсяг надходить через отвори в вогневому осаді 5.
Регулятор 6 відповідає за попередню настройку, щоб отримати повне згоряння газу. Показник цього параметра: колір полумя або дані газоаналізатора. Полумя повинно бути прозорим і мати блакитний колір, а пальник має безшумний режим роботи.
Після цього пальник повинен увійти в режим саморегулювання подачі повітря, а навантаження на неї можна змінювати, тільки регулюючи витрата газу.
Малюнок 6. Пальник середнього тиску: 1 - пластинчастий стабілізатор- 2 - смесітель- 3 - стінка 4 - газове сопло- 5 - оглядове віконце.
Малюнок 6 показує пальник середнього тиску, що працює в діапазоні 2-60 кПа. Пластинчастий стабілізатор 1 є тим елементом, який відповідає за її безперебійну роботу. На відміну від пальника низького тиску, в змішувачі 2 відбувається змішування повітря, який необхідний для повного згоряння газу. Газ надходить через газове сопло 4, а подачу повітря контролюють регулятором, в якому є оглядове віконце 5.
Примітки:
- Тиск газу в житлових будинках не перевищує 5 кПа.
- Регулятор тиску на балоні розрахований на вхідний тиск 2,5 МПа.
Ковальський горн на рідкому паливі
Малюнок 7. Схема стаціонарного горна закритого типу.
На рисунку 7 показаний ковальський горн закритого типу, в якому для нагрівання поковки використовують рідке паливо, мазут.
Основним елементом такої конструкції є камера згоряння 3, зварена з листового металу і викладена зсередини вогнетривкою цеглою 11. В результаті згорання суміші рідкого палива з повітрям, температура всередині камери досягає 1350-1400 С.
Розпал суміші здійснюється через віконце 4, яке в робочому режимі має бути щільно закрита кришкою. Палаючий факел вводять в вікно і злегка відкривають подачу повітря і палива, а потім, поступово збільшуючи обєм суміші, розігрівають камеру і збільшують температуру продуктів згоряння, які і надходять через канал 2 в камеру нагріву 1.
Камера нагріву, як і камера згоряння, виготовлена з листової сталі і викладена зсередини вогнетривкою цеглою. Після завантаження заготовки камеру закривають кришкою 14. У кришці є отвори, через які продукти згоряння проходять в парасольку 15 і далі в димар 16.
Основна проблема, як і в газовому інжекторі, полягає в регулюванні процесу горіння з метою досягнення повного згорання палива. З рідким паливом проблема ускладнюється тим, що має бути принаймні один повітропровід 10, в якому повітря повинен перебувати під певним тиском (наприклад, створюваним за допомогою вентилятора). Повітропровід закінчується конусом 9.
Мазут через воронку 6 і канал 7 надходить в камеру 8, в якій є обмежувальний козирок 5, розтікається по конусу воздуховода до торцевого отвору 12 і отвору 13 в нижній частині конуса.
Якщо займатися ковальським справою час від часу для виконання поковок невеликих виробів, то робити серйозну стаціонарну конструкцію не має сенсу. Можна обійтися невеликим переносним горном, які працюють на балонному газі. На такому нагрівачі можна розігріти і невеликих розмірів металевий куточок або прут, і інші дрібні вироби. Основна складність при роботі з газовим нагрівачем полягає в складності регулювання процесу надійного горіння.
