Jak zrobić kuźnię gazową własnymi rękami: porady + rysunki w pomoc domowym majsterkowiczom

Sprzęt do obróbki termicznej metali to droga przyjemność. Nie każdy początkujący mistrz jest gotów wyłożyć sporą sumę na jego zakup. Są jednak technologie, według których można zbudować piec kuźniczy na gaz własnymi rękami bez większych trudności i wydatków.

W przedstawionym przez nas artykule znajdą Państwo szczegółowy opis montażu głównego atrybutu kowalstwa. Opowiemy, jak działa piec kuźniczy i o jego elementach konstrukcyjnych. Pokażemy, w jaki sposób uzyskać wymaganą do topienia i kucia przedmiotów temperaturę.

Niezależnym domowym majsterkowiczom proponujemy zapoznanie się z sprawdzonymi w praktyce kowalskiej samoróbkami. Dowiedzą się Państwo, jakie materiały, gotowe urządzenia i narzędzia będą potrzebne do wykonania pieca. Zyskają Państwo wyobrażenie o skomplikowanym procesie i cenne porady.

Zasada działania i specyfika konstrukcji

Piec kuźniczy jest niezbędny do przeprowadzenia szeregu operacji przygotowania metalu do dalszej obróbki. Rozgrzanemu w nim wsadowi nadaje się zaplanowany kształt. Za jego pomocą wytwarza się popularne dziś kute ozdoby, potrzebne w gospodarstwie domowym części, naczynia, przedmioty wyposażenia itp.

Piec kuźniczy jest używany we wszystkich dziedzinach obróbki cieplnej. Może być całkiem miniaturowy, ustawiany dosłownie na stole, lub stacjonarny, przypominający tradycyjny piec ceglany. Niezależnie od wymiarów wszystkie modele działają według jednej zasady.

Jak działa piec kuźniczy?

Aby przygotować metal do późniejszego kucia, należy go rozgrzać i dosłownie „zmiękczyć” w temperaturze 1100-1200°C. Warunki te są osiągane dzięki specyficznym cechom konstrukcji, która zapewnia dostarczanie paliwa i tlenu do strefy spalania w odpowiednich proporcjach.

Wewnątrz gazowego lub na paliwo stałe paleniska kowalskiego zachodzi charakterystyczna reakcja chemiczna: przetwarzany jest węglowodór. Węgiel uzyskiwany podczas spalania zarówno gazowych, jak i stałych węglowodorów, wychwytuje i przywłaszcza sobie z nagrzewanego metalu tlen. W rezultacie otrzymuje się stal bez utleniających zanieczyszczeń.

Zbudowane własnymi rękami palenisko kowalskie nie pozwoli oczywiście na kucie damasceńskich ostrzy ani ażurowych krat do wyszukanych balustrad, ale do wyrobu prostych przedmiotów codziennego użytku i oryginalnych ozdób w zupełności wystarczy.

Cechy paleniska kowalskiego pozwalają częściowo wykorzystać redukujący potencjał węgla. Cały tlen nie jest wypalany z nagrzewanego wsadu. Dzięki częściowej redukcji metal nie przepala się całkowicie i nie staje się kruchy, jak to ma miejsce w przypadku żeliwa.

Do urządzenia miniaturowej domowej kuźni nie są potrzebne specjalne materiały. Wszystko, co niezbędne, ma praktycznie każdy gospodarz. Na pewno ma cegły oraz kawałki wyrobów walcowanych, stalowe rury, kotwy, opaski.

Nawiasem mówiąc, wyroby żeliwne w przemyśle po obróbce cieplnej nasyca się tlenem, aby pozbyć się wskazanej wady lub przynajmniej ją zminimalizować.

W wyprodukowanym przemysłowo palenisku, wyposażonym w system sterowania, powietrze potrzebne do spalania jest wtłaczane tak, aby go nieco brakowało. Trudno wyposażyć w takie urządzenie samodział, chyba że zamontuje się na nim gotowy palnik gazowy z automatyką.

Niezależnie od konstrukcji i rodzaju pracy paleniska kowalskiego w jego strefie roboczej przetwarzany jest węgiel wydzielany z węglowodoru. Przyciąga on do siebie tlenki, uwalniając od nich metal.

Z powodu braku możliwości regulowanego dopływu powietrza, a dokładniej zawartego w nim tlenu, ręcznie kute wyroby często bywają przepalone. Tak zdarza się na początkowych etapach. Jednak z doświadczeniem przychodzi umiejętność wyczucia przez mistrza, kiedy należy przestać nagrzewać, a także wiedza, co robić, aby uniknąć całkowitej utraty tlenu.

Budowa i elementy robocze

Opcji wykonania samodzielnych modeli, sprawdzonych przez kowali w praktyce, jest ogromna liczba. Przedstawimy tylko niewielką ich część. Zanim zdecydujesz, który gazowy piec kuźniczy najlepiej zrobić własnoręcznie, przyjrzyjmy się typowym cechom urządzenia.

Z technicznego punktu widzenia każdy piec kuźniczy to specyficzny piec z charakterystycznymi elementami: komorą paliwową, rusztem, komorą powietrzną, zwaną w rosyjskich urządzeniach grzewczych podmuchem. W przeciwieństwie do zwykłego pieca, komora powietrzna wyposażona jest w system odprowadzania do regulacji dopływu powietrza oraz króciec z zaworem.

Ruszt wzmacnia się tak, aby był w stanie wytrzymać znaczne obciążenia termomechaniczne. Zwykły ruszt z metalowych prętów lub odcinków kątownika nie wystarczy. Potrzebne jest wzmocnione urządzenie. Najlepiej, aby była to wbudowana w stół roboczy płyta z grubego metalu z równomiernie wywierconymi otworami.

W konstrukcji pieca kuźniczego każda część konstrukcyjna pełni określone funkcje, dzięki czemu uwalnianie metalu od zanieczyszczeń oraz nagrzewanie do kucia odbywa się w optymalnym trybie.

Zbiór wymienionych elementów nazywany jest dyszą. W wyposażeniu pieców produkcji przemysłowej jest ich kilka, aby można było je wymieniać w zależności od wymaganych warunków do wykonania danej operacji oraz od rozmiaru nagrzewanego wsadu.

Dyszę najczęściej montuje się nie w zamkniętej obudowie, ale na stole. Stół musi być wystarczająco stabilny i chroniony przed działaniem termicznym, do czego stosuje się wykładzinę ogniotrwałą. W wielu konstrukcjach w stole wbudowany jest ruszt lub zamiast niego zamontowana metalowa perforowana płyta.

Do wykładziny stołu dla stacjonarnego pieca, który ma być intensywnie użytkowany, stosuje się ogniotrwałą cegłę krzemionkową. Samodzielne piece do prac jednorazowych wykłada się cegłą szamotową. Znalezienie jej w sprzedaży jest łatwiejsze, a cena niższa.

Komorę spalania pieca kuźniczego wzmacnia się przez wykonanie wykładziny z cegły ogniotrwałej lub szamotowej, zdolnej wytrzymać wysokie temperatury.

Do pełnego zbierania i odprowadzania gazów spalinowych nad stołem z perforowaną płytą lub nad dyszą umieszcza się nasadę lub okap. Łączy się je z kanałem dymowym, który buduje się na zasadzie przewodu kominowego dla kotła gazowego. Musi działać bez zarzutu, ponieważ gazy wydzielane podczas nagrzewania metalu są niezwykle toksyczne.

Oprócz podstawowych elementów konstrukcyjnych istnieją również dodatkowe urządzenia. Zazwyczaj przy piecu kowale umieszczają wannę hartowniczą, aby gotowy wyrób natychmiast zanurzyć w schładzającej i hartującej go cieczy. Dotyczy to przypadków, gdy wymagane jest hartowanie szokowe termicznie.

Urządzając własną kuźnię, trzeba pomyśleć nie tylko o wykonaniu sprzętu do podgrzewania metalu, ale także o wyposażeniu towarzyszącym: kowadle, wannie do hartowania, komorze gazowo-powietrznej, przewodzie kominowym i okapie wyciągowym.

Rzemieślnicy na skalę produkcyjną korzystają również z komory gazowo-powietrznej. Suszy się w niej produkty z kondensatu, wprowadza dodatki, które można dodać tylko w stanie gazowym. Tam również suszy się powietrze w celu uzyskania określonych warunków technologicznych.

Aby zwiększyć obszar skrajnie wysokiej temperatury, stosuje się czapkę – rozszerzającą się ku podstawie osłonę. Jest potrzebna głównie przy pracach z metalami kolorowymi i szlachetnymi. Rzemieślnicy często nie potrzebują żadnych dodatków, poza wanną, do której można przystosować dowolny metalowy pojemnik o wystarczającej pojemności.

Wybór gazu do pracy

Uważa się, że do pracy pieca kuźniczego nadaje się zarówno gaz sieciowy, jak i gaz płynny w butlach. Rozczarujemy: korzystanie z nieoczyszczonego gazu ziemnego jest niecelowe.

Odmowa użycia naturalnego paliwa ma dwie istotne przyczyny:

• Z rury dociera do nas błękitne paliwo, które jest mieszaniną gazowych węglowodorów. Ich właściwości pod względem wartości opałowej i retencji tlenu są różne. Dlatego dostrojenie optymalnego dopływu powietrza jest praktycznie niemożliwe.
• W mieszaninie gazu do użytku domowego zawsze znajdują się, choć nieznaczne, ale wpływające na wynik, zanieczyszczenia. Obecność fosforu i krzemu można zignorować, ale siarka z pewnością sprawi, że wynik pracy będzie bezużyteczny. Uratować może tylko przetopienie.

Ponadto gaz domowy jest odoryzowany – nadaje mu się charakterystyczny zapach, aby natychmiast można było wykryć wyciek. Substancje te również negatywnie wpłyną na jakość.

Do pracy pieca kuźniczego nie nadaje się gaz domowy, ponieważ zawiera zanieczyszczenia przeszkadzające w obróbce metali. Paliwo gazowe przed podaniem do strefy spalania należy oczyścić lub użyć butli z przemysłowym monogazem.

Doskonale nadawałyby się przemysłowe gazy skroplone: dostarczane w butlach propan lub butan. Ale tylko w przypadku, gdy będą to monogazy bez żadnych domieszek.

Jeśli zakup oczyszczonego błękitnego paliwa nie jest możliwy, można przeprowadzić oczyszczenie samodzielnie. Pozbyć się związków siarki pomoże pojemnik z naftalenem, przez który należy przepuścić gaz przed podaniem do palnika.

Nawiasem mówiąc, jeśli użyje się palnika fabrycznego, proces budowy paleniska będzie znacznie szybszy. Nie trzeba się też martwić o efekt – wszystko będzie działać bezbłędnie i bezpiecznie. Ponadto w palniku można wcześniej zmieszać powietrze z gazem w odpowiednich proporcjach do pracy.

Technologia budowy pieca kuźniczego

Od razu zaznaczmy, że domowe palenisko gazowe, którego rysunki i metody montażu Państwu przedstawimy, nie nadaje się do celów produkcyjnych. Jednakże unikatowe ozdoby, ciekawe przedmioty dekoracyjne, oryginalne wyroby metalowe można za jego pomocą wykonać bardzo łatwo.

Wiele modeli palenisk kowalskich, zaprojektowanych do pracy na paliwie stałym, można przystosować do pracy na gazie.

Zacznijmy od najprostszych wariantów, które nie wymagają od wykonawcy umiejętności spawania ani innych dziedzin budowlanych.

Elementarna konstrukcja z palnikiem gazowym

Najprostsze palenisko kowalskie do formowania pięknych grotów na metalowym pręcie, z którego planuje się zespawać ładne ogrodzenie na działce, lub do kucia ozdób, można zrobić z sześciu szamotowych cegieł.

Ruszt w tym modelu spawa się z dwóch odcinków stalowej rury VGP o dowolnej, ale niezbyt dużej średnicy. Do nich poprzecznie przyspawa się skręcone na kształt śruby odcinki rury profilowej, kątownika lub taśmy. Jest to potrzebne do wychwytywania strumienia powietrza.

Najprostszy wariant paleniska kowalskiego można w pół godziny złożyć z sześciu cegieł, kilku odcinków stalowej rury i wyrobów hutniczych.

Z szamotowych cegieł układa się „komorę paleniskową”, która ma tylko podstawę, górne przykrycie oraz dwie ściany boczne. To palenisko instaluje się tylko na zewnątrz, ponieważ nie ma systemu odprowadzania dymu. Od strony nadmuchu w ziemi wykopuje się mały dół dla korpusu palnika gazowego lub lampy lutowniczej.

Aby podczas pracy tego paleniska nie doszło do wybuchu palnika gazowego, przed wejściem do komory paleniskowej lepiej umieścić przegrodę z tektury azbestowej. Ciepło wydobywające się z otwartego paleniska może bowiem powrócić i ogrzać zbiornik z gazem.

W najprostszych urządzeniach kowalskich powietrze do spalania jest dostarczane naturalnie lub za pomocą miechów kowalskich. W obu przypadkach nie można kontrolować dopływu tlenu.

Ogólnie rzecz biorąc, w tym urządzeniu nagrzewanie odbywa się na węglu lub koksiku (drobnego koksu produkowanego specjalnie dla kowali). Palnik gazowy lub lampę lutowniczą stosuje się tylko do aktywacji procesu. Rozpalą one i wytworzą strumień nadmuchu.

Mobilny wariant z gęsiarki

Aby skonstruować ten model, potrzebna jest wysłużona brytfanna. W jej końcach wycina się otwory do wprowadzenia samodzielnie wykonanego lub zakupionego palnika gazowego. Nad otworami wycina się dwa wgłębienia. Model ten, podobnie jak poprzedni typ, można użytkować wyłącznie na świeżym powietrzu.

Wyłożenie samodzielnie wykonanego pieca kowalskiego wykonuje się mieszanką piasku szamotowego z kruszonym cegła szamotową. Można nabyć gotową mieszankę. Po nałożeniu nie trzeba niczego specjalnie wypiekać. Utwardzenie masy wyłożeniowej nastąpi podczas użytkowania urządzenia.

Do nadmuchu montuje się odpowiedni pod względem typu i mocy wentylator, na przykład z ręcznej syreny. Idealnie sprawdzi się palnik gazowy z nadmuchem, który można zdjąć z wysłużonego kotła turbinowego, o ile jest w sprawnym stanie technicznym.

Konstrukcja wykonana ze starych naczyń żeliwnych nie pozwoli osiągnąć temperatury powyżej 900ºC, co znacznie zawęża zakres zastosowań.

To rozwiązanie ma istotną wadę – można z nim pracować tylko na zewnątrz, a jeśli używa się palnika z nadmuchem, konieczne będzie zasilanie elektryczne. Tzn. trzeba będzie zaopatrzyć się albo w dobry przedłużacz o wystarczającej mocy, albo ryzykować umieszczając urządzenie w pobliżu domu.

Jest jeszcze opcja – miechy kowalskie, którymi kowale posługiwali się przez kilka stuleci. Zauważmy jednak, że ręczne wtłaczanie powietrza do paleniska pieca wcale nie jest bezpieczne. A i z wydajnością będzie problematycznie i niejednoznacznie.

Stacjonarne wyposażenie do warsztatu

Modele instalowane w warsztatach do stałej pracy powinny być nie tylko funkcjonalne, ale i ergonomiczne. Ważne jest przemyślenie zarówno wygody pracy, jak i bezpieczeństwa, ponieważ rozgrzany do czerwoności metalowy kęs stanowi potencjalne zagrożenie. A doznanie poważnych obrażeń nie wchodzi w plany żadnego normalnego mistrza.

W tym przypadku nie warto przyjmować standardowych wymiarów wyposażenia, ponieważ każdy z nas ma indywidualną budowę i sposób funkcjonowania. Piec kowalski powinien być wygodny właśnie dla Pana/Pani oraz dla osób, które będą korzystać z Pańskiego warsztatu, jeśli jest on wynajmowany wspólnie. Szczególne znaczenie ma wysokość stołu roboczego i jego gabaryty.

Przenośny piec kowalski zimą można używać w warsztacie wyposażonym w system wyciągowy z sondą, a latem – na zewnątrz, przenosząc go do wnętrza budynku po zakończeniu pracy.

Aby określić wymiary przyszłego pieca, postąpimy w następujący sposób:

• Wybierzmy miejsce w warsztacie, które pozwoli umieścić całe podstawowe i dodatkowe wyposażenie w miejscach dogodnych do przeprowadzenia pełnego zakresu prac związanych z nagrzewaniem, kuciem i hartowaniem.
• Określmy swoje miejsce. Stańmy, rozstawiając stopy na szerokość ramion. Roboczą (prawą/lewą) rękę zegnijmy w łokciu.
• Mierzymy odległość od łokcia zgiętej ręki do płaszczyzny podłogi. Wygodniej jest to zrobić pomocnikowi. Następnie w ten sam sposób uzyskujemy drugi wynik, jeśli nie tylko Pan/Pani będzie kuć. Do średniej arytmetycznej dwóch odległości dodajemy 5-7 cm – otrzymujemy wysokość stołu roboczego.
• Bierzemy największe gabarytowo szczypce, aby zmierzyć odległość od brzucha do ich najbardziej skrajnego punktu. Do zmierzonej odległości dodajemy 10-12 cm – otrzymujemy połowę przekątnej stołu roboczego.
• Obliczamy długość boku kwadratowego stołu roboczego, uwzględniając uzyskaną wcześniej połowę przekątnej.

Stołu kowalskiego zazwyczaj nie robi się okrągłym, ponieważ jest on niewygodny w pracy, zwłaszcza jeśli praca będzie wykonywana z pomocnikiem.

Stacjonarne palenisko kowalskie przedstawione w systemie – uniwersalny sprzęt, który można przystosować zarówno do paliwa stałego, jak i gazowego. W przypadku załadunku do paleniska węgli ze spalonych drewien lub koksu powietrze jest tłoczone wentylatorem z nagrzewnicy samochodowej, ponieważ odkurzacz wydmuchałby węgle.

W środku stołu roboczego wmontowany ruszt. Taki wariant jest potrzebny, aby przy zapychaniu otworów zgorzeliną nie było nierównomiernego rozkładu ciepła. Przy użyciu gazu należy wyposażyć urządzenie w palnik inżektorowy, który lepiej kupić, ale można również wykonać własnymi rękami.

Inspirowane tradycją kawalerzystów

Jeźdźcom przez wszystkie czasy potrzebne były podkowy i gwoździe do ich mocowania. Ponadto szwadrony husarskie i ułańskie w swoim arsenale miały przenośne paleniska, które przemieszczały się wraz z formacjami wojskowymi. Podstawą mobilnych stanowisk do prac kowalskich był mechanizm korbowo-tłokowy.

U podstawy działania paleniska kowalskiego, które przemieszczało się za ułanami i huzarami na pozycje bojowe, leży zastosowanie mechanizmu korbowo-tłokowego.

Analog mechanizmu korbowo-tłokowego można teraz znaleźć bardzo łatwo. Wystarczy przypomnieć sobie, gdzie przechowywana jest babcina nogna maszyna do szycia firmy Zinger. Z pewnymi przeróbkami nadadzą się również zingerowskie następcy marki Czajka.

Jeśli w pracy domowego pieca kowalskiego jako paliwo używa się gazu, lepiej mieszać go w komorze gazowo-powietrznej, do której podłącza się odkurzacz.

Wskazane jest jednak preferowanie staroświeckich wariantów z żeliwnym stojakiem. Wytrzyma on każde działanie termiczne i mechaniczne. Idealnym rozwiązaniem będzie konstrukcja na kółkach, którą można łatwo przemieszczać w dogodne do pracy miejsce.

Piec kuźniczy z butli z palnikiem propanowym

Od razu ostrzegamy, że ten model pieca kowalskiego nadaje się tylko dla tych, którzy mają spore doświadczenie w pracy z propanem. Komora gazowa w tym wariancie jest dość duża, dlatego przy najmniejszym naruszeniu zasad wybuch może być niszczycielskiej siły. Skutki są nieprzewidywalne, ale w większości przypadków katastrofalne.

Rzemieślnikowi, który zdecyduje się zrobić piec kowalski z butli tlenowej, będzie potrzebny właśnie ten opróżniony zbiornik o średnicy od 25 cm. Potrzebne będą materiały ogniotrwałe: płyta, cement, farba, wata kaolinowa. Będzie potrzebne mocowanie, powłoka ceramiczna, stalowa beczka z gwintem do urządzenia punktu podłączenia palnika.

Potrzebne będą również mocowania i inne materiały, które wymieniamy w tekście w formie listy. Do wykonania prac trzeba zaopatrzyć się w szlifierkę kątową, zestaw gwintowników rozmiar 10-32, szpachelkę, pędzel do nakładania powłok, wiertarkę i pilniki. Potrzebne będą także środki ochrony: skuteczna maska przeciwpyłowa, robocze bawełniane rękawice, okulary.

Z montażem domowego pieca kowalskiego z butli tlenowej zapozna poniższy zestaw zdjęć:

Jeśli butla początkowo nie miała nóżek wsporczych i uchwytu na górze do przenoszenia, warto je przyspawać. Nawiasem mówiąc, jeśli nie ma doświadczenia w spawaniu, prace łączenia elementów można wykonać za pomocą śrub lub przez lutowanie.

Następnie trzeba zamontować króciec do wprowadzenia palnika do naszego domowego pieca kowalskiego:

Teraz proszę zamocować króciec i zbudować urządzenie do mocowania palnika propanowego w króćcu:

Oto teraz nadszedł czas, aby przystąpić do urządzenia dna własnoręcznie wykonanego pieca. Do tego potrzebne będą szamotowe cegły, z których zbudujemy swoisty stół roboczy. Przy okazji oddzielimy strefę wysokich temperatur od kontaktu z metalową ścianką korpusu.

Dno, czyli roboczy ogniotrwały stół paleniska, jest gotowe. Teraz należy przystąpić do urządzenia tylnej ściany:

Z tylną częścią już sobie poradziliśmy, teraz najtrudniejsze i najbardziej pracochłonne – montaż zdejmowanej pokrywy na przednią ściankę. Zdejmuje się ją, aby okresowo wymieniać przepaloną izolację i ceglaną podstawkę, ponieważ zdarza się to często przy aktywnej eksploatacji.

Można uznać, że poradziliśmy sobie z pracą, pozostały tylko etapy końcowe:

Chcemy ostrzec domowych majsterkowiczów: kowalstwo – zajęcie bardzo interesujące, ale niebezpieczne. Należy chronić oczy, w miarę możliwości zakrywać wszystkie części ciała, pomimo wysokiej temperatury w strefie pracy.

Aby ochronić się przed oparzeniami, należy zaopatrzyć się w obuwie ze wzmocnionymi metalem noskami. Wskazane jest zakupienie długiego fartucha brezentowego i rękawic. Kategorycznie nie wolno pracować z rozgrzanym metalem w odzieży syntetycznej – zapali się ona momentalnie od przypadkowej iskry.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Oryginalne porady dla samodzielnych majstrów dotyczące budowy pieców do prywatnej kuźni:

Jak zrobić mały piec do hartowania metalowych detali:

Szczegółowa instrukcja wykonania stacjonarnego urządzenia do rozgrzewania metalu gazem:

Omówiliśmy i przeanalizowaliśmy tylko niewielką część konstrukcji i schematów budowy pieców. W rzeczywistości jest ich znacznie więcej. Niemniej jednak zaproponowane przez nas informacje pomogą uzyskać pogląd na rodzaje urządzeń, aby można było wybrać najlepszy.

Chce Pan/Pani podzielić się własnym doświadczeniem w montażu domowego pieca kowalskiego i urządzaniu kuźni? Proszę zostawić komentarz w formularzu poniżej, zadawać pytania, publikować zdjęcia związane z tematem artykułu. Niewykluczone, że Pana/Pani zalecenia będą bardzo przydatne dla odwiedzających stronę.