Оснащение кузницы, основные инструменты и приспособления кузнеца.
1.2.1. Устройство для нагрева металла - горн.
Одним из основных элементов оборудования кузницы является горн. Рассмотрим его устройство более подробно. Кузнечный горн – это устройство, которое служит для разогрева заготовки и может быть переносным и стационарным, открытого и закрытого типа, различных конструкций. Горн должен быть установлен так, чтобы к нему был доступ с трех сторон для удобства в работе.
Для изготовления художественных кованых изделий в индивидуальных условиях наиболее подходит горн открытого типа. Он прост по конструкции и дает возможность разогреть заготовки разных размеров. На рис. 2 представлена конструкция горна открытого типа, позволяющая понять схему работы этого устройства. К основным элементам горна относятся:
1.Место нагрева заготовок.
2.Топливо, окружающее место нагрева и создающее при горении требуемую температуру.
3.Устройство для подачи воздуха к топливу для поддержания процесса горения.
4.Колосниковая решетка и зольная камера, куда попадают твердые продукты горения топ-лива.
5.Вытяжка, по которой улетучиваются газообразные продукты горения и которая создает тягу для воздуха при горении.
Горн открытого типа традиционной конструкции имеет горновое гнездо (чашу), над которым разогреваются детали благодаря сгораемому в нем топливу; горновая чаша (гнездо) выкладывается (футеруется) огнеупорным кирпичом или обмазывается огнеупор-ной глиной (шамотом). Такая футеровка необходима, иначе от высокой температуры при горении кокса горновое гнездо быстро разрушается. Для подачи воздуха служит чугунная труба, также футерованная шамотом; подача воздуха в горновое гнездо осуществляется центробежным электровентилятором или простейшим способом при помощи меха; над горном крепится вытяжная труба с коническим расширением над горном по его размеру
на высоте не выше метра; изготавливается вентиляционная вытяжка из листового металла.
Рис. 2. Стационарный горн открытого типа: 1 - внутренняя труба; 2 - наружная труба; 3 - зонт; 4 - уголь; 5- колосниковая решетка; 6 - горновая чаша (гнездо); 7- фурма; 8 - крышка; 9 - подставка; 10 - труба подвода воздуха; 11 - воздухозаслонка.
На сварном металлическом каркасе (подставке) крепятся горновая чаша, колосниковая решетка, а также фурма – устройство для подвода дутья. Фурма представляет из себя наконечник, которым заканчивается подводящий дутье трубопровод. Струя воздуха подается в очаг горна по трубе и регулируется воздухозаслонкой. На чугунную колосниковую решетку накладывается уголь, а дым и копоть удаляются через зонт и две трубы. При прохождении дыма через наружную трубу внутренняя нагревается и это улучшает тягу. На дне зольника накапливается зола и шлак, которые удаляются через отверстие при открытии крышки.
Открытые горны при кузнечных работах применяются достаточно широко, хотя их коэффициент полезного действия очень низкий и составляет всего 2 - 5%. Известно, что для нагрева 1 кг металла до ковочной температуры требуется 1 кг каменного угля. К тому же в результате непосредственного соприкосновения металла с каменным углем происходит насыщение поверхности нагреваемого металла серой, что ухудшает механические свойства кованых изделий. Поэтому мастера начинают закладывать заготовки в горн, когда уголь хорошо разгорится и сера выгорит. Чтобы увеличить коэффициент полезного действия открытого горна кузнецы устраивают над очагом куполообразную шапку из запекшегося угля, в которую закладывают заготовку. Под такой защитной коркой заготовка нагревается быстрее и меньше окисляется. Для получения более высоких температур применяют горн закрытого типа, т. е. имеющий крышку.
Для нагрева заготовок используют топливо в нескольких видах: твердое - дрова, древесный уголь, кокс и уголь, жидкое - нефть и его производные (керосин, уайт-спирт, бензин), газообразное - природный газ. Газовое топливо все шире начинает использоваться в кузнечных топках из-за своей относительной дешевизны. Оно к тому же имеет высокую теплотворную способность, легко смешивается с воздухом, полностью сгорает и что очень важно - не содержит ядовитый оксид углерода. Из жидких видов топлива наиболее употребителен мазут, который также имеет высокую теплотворную способность и умеренность в цене. До середины XVIII века основным видом топлива был древесный уголь, но в настоящее время его производят мало и он практически не применяется. Если необходим умеренный нагрев небольших заготовок, то лучше всего это сделать все же на древесном угле. Древесный уголь получают от сгорания дубовых, сосновых, буковых или березовых бревен. Он должен быть плотным, твердым, с блестящим изломом, хорошо выжженным и не слишком быстро сгорать. Кокс применяют в кузнечном деле довольно широко, т. к. он имеет относительно низкий процент содержания серы и фосфора и высокую теплотворную способность. Для нагрева заготовок до высокой температуры используют каменный уголь блестящий, черного цвета с грецкий орех, хорошего качества, который должен давать короткое пламя и хорошо спекаться.