Основные сведения

Нагрев заготовки в кузнечном горне

От кузнечной печки требуются два главных и единственных свойства: давать очень высокую температуру, вплоть до 1200 – 1500°С и возможность поддерживать нужную температуру в течение определенного времени. Иными словами, нам нужен сильный и ровный жар.

При какой температуре металлы поддаются ковке, то есть начинают быть пластичными? Это у всех металлов и сплавов по-разному. А вот визуальный признак того, что металлическая деталь нагрелась до нужной температуры, тоже общий – это оранжевый цвет детали.

Чертеж кузнечного горна.

Единственный металл, который ведет себя довольно подло и не меняет своего цвета при нагревании – это алюминий. Он не самый легкий металл для ковки и сварки в принципе, с алюминием нужно знать и применять множество специальных требований.

Так вот отсутствие оранжевого цвета в то время, как он уже нагрелся для ковки – значительный фактор, затрудняющий работы с этим капризным металлом и его сплавами. Ведь и перегреть нельзя. Недогреть – тоже никуда не годится.

История происхождения

Происходит горн от давнего музыкального инструмента, подающего гудок. Племена, живущие в горных массивах, первыми сумели сделать подобный музыкальный инструмент. Делали горн из рога крупного скота. Впервые люди начали использовать горн для охоты (переклички между ловцами зверобоями). Позже, еще до появления первого автомобиля, горн использовала запряженная конница как сигнальный гудок. Первые горны имели изогнутую форму, в виде одного или больше колец.

В 1758 году горн впервые использовали в армии. «Halbmondblaser». Форма этого горна была в виде полумесяца. Горн имел в своей комплекции ремень, который был закреплен к мундштуку и носился наперевес горнистом. Англия узнала о существовании горна лишь в 1764 году. В кавалерийском полку вместо горна использовалась труба.

Краткое описание[править | править код]

Горнист в пионерском лагере «Артек». Марка СССР

Горн напоминает трубу, но в нём отсутствует вентильный механизм, отчего его исполнительные возможности резко ограничены: горн может воспроизводить ноты только в пределах натурального звукоряда. Высота звука при игре на горне может регулироваться только с помощью амбушюра. Именно по этой причине в оркестрах горн не употребляется, но успешно применяется в армии как сигнальный инструмент. В советские времена горн, как и малый барабан, были незаменимыми атрибутами пионерских отрядов и дружин (с внедрением в пионерлагерях радиоузлов сигналы горна стали передаваться по пионерлагерной громкоговорительной сети в аудиозаписи; также получили широкое распространение и практикуются в детских лагерях до сих пор песенные сигналы).

Человек, играющий на горне, называется горнистом. В вооружённых силах России имперского периода, горнист — нижний чин (должность, звание) — играющий на горне, то есть снабжённый горном для подачи сигналов в пехоте. Соответствующее название чина в кавалерии и артиллерии — трубач.

Особенности работы с горном

Чтобы не сталкиваться с трудностями при работе с самодельным нагревательным оборудованием, нужно учитывать ряд особенностей:

1. Всегда очищать колосник, емкость для пепла от отходов, образовавшихся после работы.
2. Разжигать уголь, используя ветошь. Её нужно заранее промочить легковоспламеняющейся жидкостью.
3. Топливо досыпать небольшими порциями при прогорании основной партии.
4. Когда топливо прогорает, нужно включать подачу воздуха на максимум.
5. Корка, образующаяся на поверхности угля, свидетельствует о том, что можно начинать процедуру нагрева заготовки.
6. Дополнительная вытяжка, установленная над оборудованием, увеличивает тягу.
7. Дальнейшую обработку после нагревания проводят с помощью кузнечного молота на наковальне. Молоток должен весить не более 1000 грамм.

Уголь и кокс можно купить в специализированных магазинах. Они позволяют добиться оптимальных температур ковки за короткий промежуток времени.

Горн для ковки должен быть в любой кузнечной мастерской. С его помощью разогреваются металлические заготовки. Чтобы не тратить деньги на покупную модель, можно собрать оборудование самостоятельно. Для этого нужно составить чертёж, подготовить материалы, собрать их воедино. Провести проверку, выявить недочёты, исправить ошибки.

Как топят горн

Следует сказать пару слов о различных видах топлива, которые могут использоваться для работы с кузнечным горном. Это советы, которые помогут лучше разбираться с горнами:

Считается, что лучшее топливо, которое можно использовать для оборудования, это кокс. Причём мелкий, называемый в народе коксиком. Стоит он в несколько раз дороже каменного угля, но при этом расход его намного меньше, так что при умелом обращении можно даже сэкономить. Кокс воспламеняется при температуре в 450-600 градусов, поэтому растопка понадобится двойная: для начала дровами разжигают уголь, затем уже на него нужно наложить слой кокса и включить дутьё на максимум.
Для работы с дамаском понадобится использовать древесный уголь, так как он загорается при меньшей температуре и сгорает быстрее. Это позволяет вести более тонкую, можно сказать, ювелирную работу со сталью.
При использовании каменного угля, следует позволять ему догореть до карбона. Это означает, что летучие составляющие, а именно коксовый газ, должны выгореть.
Дровами топят так же как и в случаях с использованием угля, но только лиственными

Важно знать, что требуется избегать попадания щепок, которые не прогорели, на деталь. Объясняется это тем, что древесина содержит слишком много вредных для стали примесей.

Горны на угле

Горны, которые в качестве топлива используют уголь, отличаются простым устройством и практичностью использования. Конструкция устройства этого вида состоит из таких рабочих частей:

1. Крыша и стенки. Для их возведения применяют кирпич, обладающий огнеустойчивыми свойствами. Это может быть шамот или динас.
2. Гнездо. Именно в нем и происходит нагревание рабочих заготовок.
3. Зонт. Состоит из шторок, откидного типа. Его основное предназначение заключается в улучшении естественной тяги рабочего пространства.
4. Задняя стенка. В ней проделываются специальные отверстия, через которые обеспечивается подача исходящего потока воздуха.
5. Воздушный кран. Посредством его использования выполняется подача воздуха в гнездо горна.
6. Короб. Для его выполнения используется жаропрочная сталь. С его помощью происходит соединение входного отверстия и гнезда.
7. Закаленная емкость. Она может быть выполнена как из кирпича, так и из стали. Основное ее предназначение заключается в понижении температуры рабочих заготовок после их термической обработки. Благодаря этому можно исключить процесс образования на них термотрещин.
8. Дымоход. Через него выводятся продукты сгорания топлива.

Подготовку горна к использованию нужно проводить в такой последовательности:

очистить гнездо от остатков золы и сгоревших углей;
продуть дымоход и каналы, по которым проходит воздух посредством использования сжатого воздуха. Для этого можно использовать обычный пылесос;
насыпать на дно гнезда горна немного угля

При этом следует обратить внимание на то, что отверстие, расположенное на дне короба, должно остаться открытым;
для облегчения процесса розжига рекомендуется на поверхность угля положить немного ветоши, смоченной жидкостью для розжига костров. Вместо ветоши можно использовать древесные опилки;
когда уголь хорошо разгорится, можно понемногу подсыпать уголь небольшими порциями;
теперь необходимо открыть кран подачи воздуха и установить его посредине положения;
как только уголь станет прогорать, можно повысить интенсивность подачи потока воздуха;
при образовании на поверхности угля корки можно приступать к прогреву рабочей заготовки и подготовки ее для работы.

Так как температура под коркой выше, чем на ее поверхности, заготовка помещается непосредственно под корку. Если толщина корки достигает больше 5−10 мм, ее рекомендуется разрушить. В противном случае уровень теплопроводности становится меньшей.

Для того чтобы заготовка прогрелась равномерно по всей площади, ее необходимо периодически переворачивать

Стоит также обратить внимание на цвет огня. Он должен быть равномерный, а также иметь одинаковый цвет

Строим газовый горн

Прежде, чем начать сооружать газовый кузнечный горн своими руками, нужно определить параметры пода – его площади.

Для этого существует хитрая формула:

N = H × F

N – производительность горна, которая зависит от напряженности H и площади пода F. Высчитано, что оптимальной поддержки необходимой температуры в горне достаточно скорости подачи газа в промежутке от 1-го до 1,5 м/сек.

Схема газовой горелки для горна.

Вам известны площадь вашей мастерской и примерное количество кузнечных деталей в килограммах, которое вы планируете производить. С этими данными вы выводите напряженность пода с максимально допустимой верхней границей в 150 кг/м².

Необходимые материалы, которые нужно иметь, чтобы приступить к работе:

• кирпич огнеупорный типа динас или шамот;
• пластины толщиной не меньше 5-ти мм из жаростойкой стали;
• стальной профиль для стоек, рамы и заслонки горна;
• труба для дымохода и вентиляционного канала из стали;
• шпатлевка для заделки щелей между кирпичами с жаростойкими свойствами;
• листовой металл или дополнительный слой огнеупорных кирпичей для футеровки с внешней стороны;
• горелки от двухконтурных котлов большой мощности;
• вентилятор;

Газовые кузнечные горны тоже могут быть открытыми. С ним все намного проще, достаточно будет устроить колосники с подачей воздуха для большей эффективности нагрева. Вещества сгорания выводятся в таком случае вентилятором из теплостойкого металла.

Опорную раму лучше располагать вплотную к одной из стен вашей мастерской. Выбор стены нужно делать с учетом того, что будет нужен дымоход и вентиляционная труба, так что смежные стенки, если таковые есть, лучше не использовать.

Стойки и саму раму лучше сваривать из низколегированной стали по чертежам, которые можно скачать в Интернете. Низколегированная сталь прочна, легкая и, самое главное, устойчива к специфической коррозии высокотемпературного режима. Внешняя футеровка должна быть продумана заранее, чтобы в опорной раме сразу проделать отверстия для ее крепления.

Теперь об огнеупорных кирпичах и кладке

Важно купить настоящие сертифицированные кирпичи типа шамот, изготовленные по ГОСТу 390-79. Если вы приобретете кирпич не по стандарту, вы рискуете тем, что обычные кирпичи начнут у вас плавиться уже при температуре 1000°С

Устройство кузнечного горна.

Второй тип огнеупорных кирпичей – динас. Эти кирпичи дороже, зато устойчивее к высоким температурам: они выдерживают режим с уровнем 1800°С. Они светлее шамотных кирпичей из-за высокой доли в своем составе кремниевых солей.

Если у вас есть возможность, лучше выкладывать горн динасовым кирпичом: кузнечные горны из огнеупорного динасового кирпича долговечнее и выдерживают самые жесткие температурные режимы.

Кирпичи укладывать с раствором из огнеупорной глины с добавкой порошка из шамота и динаса в четкой пропорции 60:40. Дымоход и вентилятор по периметру обрабатывать металлическими уголками.

Важнейший финальный этап – просушка всей конструкции. После нее нужно проверить, как работают вентиляторы для горна кузнечного. И только затем можно будет производить тестовое включение.

Устройство и принцип действия

Чтобы понять, как собрать самодельную конструкцию для разогрева металлических деталей, нужно знать устройство кузнечного горна, принцип работы. Оборудование состоит из следующих элементов:

1. Основание из металла. Должно быть устойчивым, чтобы оборудование не опрокинулось во время работы.
2. Очаг и рабочий стол, изготовленные из шамотных кирпичей. На очаге закрепляется колосник.
3. Крышка, стенки. Выкладываются из того же материала, что и очаг.
4. Дымоход для отвода продуктов горения топлива.
5. Вентилятор, система для подачи воздуха.
6. Зонт — деталь для улучшения тяги.
7. Фурма — связывающий элемент, через который воздух подаётся от вентилятора на колосник.
8. Отверстие для подачи заготовок с закрывающейся дверцей.

Нельзя забывать про особенности бытового кузнечного горна. Принцип его работы заключается в том, что очаг засыпается горючим топливом, которое нужно поджечь. Затем следует дождаться повышения температуры до нужного уровня. С помощью кузнечных щипцов поместить заготовку на рабочую зону. Она должна разогреться до требуемого состояния. Дальше кузнец вытаскивает деталь, продолжает работу на наковальне. Работая с горном нельзя забывать про использование качественного древесного угля. Лучше использовать кокс.

Классификация горнов

Перед тем как сделать кузнечный горн, необходимо ознакомиться с их классификацией, чтобы подобрать наиболее подходящий вариант конструкции. Классификация осуществляется по следующим критериям:

• по виду применяемого топлива;
• по типу конструкции;
• по размеру пода.

Виды горнов по типу применяемого топлива

По типу используемого топлива горны подразделяются на следующие виды:

• газовые;
• твердотопливные;
• на жидком топливе.

Кузнечный горн твердотопливный

Газовые горны имеют наиболее простую конструкцию, дешевы в ремонте и обслуживании. Они отличаются минимальным весом, что позволяет их изготавливать переносными или компактными.

Твердотопливные горны отличаются возможностью получения максимально высоких температур нагрева, относительно невысокой стоимостью стройматериалов для возведения и неприхотливостью в эксплуатации. Для их растопки допустимо использование следующих видов топлива:

• карбон или кокс, отличающийся высокой стоимостью и повышенной эффективностью (до 5 раз расход меньше, чем угля), в нём нет посторонних примесей, воспламеняется при температуре выше +450°С;
• каменный уголь, наиболее распространённое и эффективное топливо, при горении выделяет коксовый газ, поэтому при растопке необходимо ждать пока он весь выветрится, подходит для ковки различных декоративных элементов или деталей среднего качества;
• древесный уголь, имеет минимальную температуру возгорания, по сравнению с другими видами топлива, но быстро выгорает, отличается повышенным расходом, поэтому его эффективно использовать для растопки.

В качестве жидкого топлива допустимо использовать солярку, мазут или отработанное масло

При этом важно его предварительно очищать, так как наличие примесей станет причиной нестабильного пламени и выбросами в атмосферу вредных соединений

Это также является причиной сложности обслуживания оборудования по причине его частых засоров.

Классификация по конструктивным особенностям

Самодельный кузнечный горн по конструктивным особенностям может быть классифицирован следующим образом:

• по способу установки: переносной или стационарный;
• по конструкции топочной камеры: закрытого или открытого типа;
• по размещению наддува: с боковым или центральным соплом.

Виды горнов по размерам пода

По размерам пода горны бывают: малые, средние и крупные. Они определяются эффективностью работы установки и полностью зависят от интенсивности расхода топлива и режимов эксплуатации топливной камеры. Оптимальная эффективность скорости расхода топлива составляет от 1 до 1,5 м/с.

Производительность горна прямо пропорциональна величине напряжённости и площади пода. При этом минимальная напряжённость считается в пределах от 100 до 150 кг/м2·ч. Значения вне этого диапазона являются экономически невыгодными.

горн II[править]

Морфологические и синтаксические свойстваправить

горн

Существительное, неодушевлённое, мужской род, 2-е склонение (тип склонения 1a по классификации А. А. Зализняка).

Корень: -горн-.

Семантические свойстваправить

Горн

Значениеправить

1. муз. медный духовой мундштучный музыкальный инструмент, обычно используемый для подачи звуковых сигналов ◆ Это зелёненькое ― это, дедуля, танк, понял? А это блестященькое ― горн пионерский. Л. С. Петрушевская, «Маленькая волшебница», 1996 г. (цитата из Национального корпуса русского языка, см. )
2. звук горна ◆ Каждый день ровно в 12 часов на четыре стороны света раздаётся с башни горн трубача. автор не указан, «Польша — добрая соседка: здесь примут по-домашнему!», 2004 г. (цитата из Национального корпуса русского языка, см. )

Гипонимыправить

Этимологияправить

Происходит от нем.  «рог, рожок, корнет», далее из прагерм. формы *hurnaz, от которой в числе прочего произошли: др.-англ. horn и англ. horn, готск. haurn, нидерл. horen и т. д.; восходит к праиндоевр. *ker-.

Классификация кузнечных горнов

Существует несколько критериев, по которым можно развести все эти печки на аккуратные типы.

Чаще всего горны делят по виду топлива, на котором они работают:

Газовые кузнечные горны

Вот об этом типе печек мы поговорим подробно: они являются самыми распространенными и в домашних кустарных мастерских, и в профессионально оборудованных кузнечных центрах. Газовый кузнечный горн – без сомнения, любимый инструмент отечественных кузнечных мастеров.

Жидкостные

Здесь основным видом топлива выступает мазут.

Угольный кузнечный горн.

По конструкторскому решению горны делятся на закрытые и открытые. По размеру они бывают малыми, средними и большими. Вот, собственно, и вся классификация кузнечных горнов. Самодельный горн для ковки – вещь вполне реальная и, самое главное, нужная в хозяйстве.

Главное – решить какой именно горн вас устроит. А для этого вы должны четко знать, какую именно кузнечную продукцию вы собираетесь делать, для кого и в каком количестве.

Принцип работы

Принцип работы горна основан на химической реакции горения углерода, который при реакции с кислородом образует углекислый газ с выделением тепла. Кроме того, происходит восстановление металлов, что является весьма важным аспектом для формирования однородных высокопрочных деталей.

Для поддержания оптимального уровня горения и температуры внутри топливной камеры устанавливаются воздуховоды и воздушные камеры, которые принудительно нагнетают чистый кислород. За счёт этого удаётся получать температуры выше +1000°С, которые недостижимы при обычном сгорании твёрдого топлива (угля или древесины).

Как выглядит газовый кузнечный горн сделаный своими руками

При этом по технологии надува объём воздуха подбирается таким, чтобы кислорода постоянно немного не хватало для протекания реакции окисления. Иными словами, необходимо подобрать такой режим работы, чтобы предотвратить сгорание металла.

Время нахождения выплавляемой детали в горне также следует ограничивать, так как в атмосфере углекислого газа металл станет с ним реагировать и образовывать высокопрочный сплав с повышенной хрупкостью. Этих негативных последствий можно избежать, вводя дополнительно в камеру кислород в таком количестве, чтобы успевал полностью прореагировать углекислый газ.

Закрытая

Главным отличием газового горна такого типа от остальных является вид тяги. В такой конструкции она принудительная и осуществляется посредством вентилятора. Данный вариант является оптимальным, поскольку позволяет проветривать все помещение.

Печь выполняется в кубической форме из огнеупорного кирпича. Самодельный газовый горн для бытовых нужд обычно небольшой — его стороны редко превышают одного метра в длину. Поверх укладывается зонт — металлическая крышка, выполненная из листа металла толщиной 4 мм. Внутренний объем должен быть полностью герметичным, иначе эффективность работы горна будет низкой.

Как играть на горне

В силу малых исполнительских возможностях горна играть на нем значительно легче, чем может показаться. Потренировавшись несколько раз можно смело сыграть простые сигналы на этом виде музыкальных инструментов. Для новичков, тренировкой в обучении, нужно наполнить легкие как можно большим количеством кислорода и дунуть в горн со всей силой. Поначалу звук будет немного пугающим, после можно или научиться или привыкнуть.

Начать урок стоит с овладения надлежащей позиции губ и языка. Набирать воздух следует в легкие, а не в живот. Дыхательные упражнения будут отличной тренировкой, для начала. Для игры на горне необходимо сдвинуть губы трубочкой, а язычком нужно касаться нижнего ряда зубов. После следует набрать воздух в легкие и, как следует, дунуть в музыкальный инструмент. Воздух должен пройти по трубе, а не скопится в щеках. Звук не должен прерываться, или «падать» — это главная ошибка в обучении игры на горне. В этом случае попытку следует повторить.

Тональность звучания во время игры на данном музыкальном инструменте можно повысить или понизить при помощи амбушюра. Амбушюр – это положение губ в определенном положении. Произнося слог «дим» возможно проверить правильность положения губ и напряжения ротовых мышц.

Устройства, работающие на газе

Отличительной чертой данного вида горнов является то, что подготовить их к работе намного проще, чем кузнечные горны, работающие на твердом топливе.

Если говорить о конструкции горнов газового типа, она состоит из таких элементов:

1. Камера. Для ее изготовления используется материал, обладающий огнеупорными свойствами. С внешней стороны камера обкладывается сталью с жаростойкими свойствами.
2. Заслонка передняя. Ее открывание обеспечивается посредством использования противовеса или шарниров. Для того чтобы имеет возможность наблюдать за тем, что происходит внутри камеры, в одной из ее стен монтируется небольшое смотровое окно.
3. Под. Для его изготовления используется шамотный кирпич, обладающий жаростойкими свойствами.
4. Горелка. Возможно использование горелок нескольких типов. При определении типа горелки главным фактором является разновидность газа, который используется. Например, если в качестве топлива применяется смесь пропан-бутана, используется горелка диффузного типа. Горелки этого типа гарантируют равномерность нагрева рабочей заготовки, а также образование минимального количества угара.
5. Редуктор смесительный. Воздух входит в газовую смесь, которая находится в баллоне.
6. Сопло. Его форма имеет непосредственную зависимость от формы заготовок, которые будут использоваться в процессе работы.
7. Решетка колосников. Ее предназначение заключается в повышении показателя тяги, а также в обеспечении сбора окалин.
8. Вентилятор. С его помощью воздух нагнетается к горелке.

Использование газовых горнов возможно при соблюдении таких правил безопасности:

• помещение кузнецы необходимо периодически проветривать, дабы предотвратить скопление газа;
• возле горна не допускается располагать устройства, в которых находится кислород или смеси, содержащие его;
• посредством использования газоанализатора необходимо проверить окончательное сжигание газа перед новым запуском горна.