4. Выбор режимов нагрева и технологического оборудования для нагрева детали

Нагревают поковки в различных нагревательных устройствах. Простейшим из них, применяемым с давних пор, является кузнечный горн, горн бывает различных конструкций (переносные и стационарные), открытого и закрытого типа.

Для художественной ковки наиболее приемлемы горны открытого типа. Они просты в обслуживании и позволяют нагревать поковки любой длины.

На рисунке показан горн, который используется при художественных работах. Это наиболее распространенным горном, которым издавна пользовались русские кузнецы, рисунок 9.

Рисунок 9. Горн с нижним дутьем

1. — воздушная камера;

2. — чугунное сопло;

3. — ящик для воды;

4. — от­верстие для удаления шлака

Сам горн может быть земляным с деревянными стенками (срубом) или кирпичными. Его под представляет углубление, к которому сбоку под­водится дутье: в стенку горна вставляется фурма или так называемое сопло, которое изготовляется из чугуна или меди. Ниже пода горна находится воздушная камера У, в которую сбоку подводится воздух. Камера сообщается с горном с помощью легко заменяемого чугун­ного сопла 2, снабженного одним или несколькими отвер­стиями для воздуха. Дно камеры имеет клапан 4 для прочистки (удаления падающих в камеру кусочков угля, золы и т. д.). Рядом с горном помещается ящик с водой 3.Такой горн дает возможность нагревать заготовки любой сложности.

Дутье в кузнечных горнах обычно обеспечивается центробежным вентилятором. При правильном нагреве увеличивается его вязкость и пластичность металла.

Таблица 1

Марка стали	Температура ковки, °С
	начало	конец
СтЗ	1200	850

В табл. 2 приведены цвета каления для стали (при слабом дневном освещении) и соответствующие им тем­пературы.

Таблица 2

Цвет каления	Температура,	Цвет каления	Температура, °С
Темно-красный	650	Оранжево-желтый	1000
Вишнево-красный	700	Светло-желтый	1100
Светло-красный	800	Соломенно-желтый	1150
Густо-оранжевый	900	Белый, различной яркости	1200-1400

Работа горна. Перед началом работы подготавливают горновое гнездо. Очищают от шлака и золы, продувают фурму. Настилают небольшой слой сухого угля, оставляя фурму открытой, затем зажигают дровяные стружки или тряпки, пропитанные керосином или маслом, засыпают второй слой угля и включают слабое дутье. Когда уголь разгорится, добавляют уголь, насыпав его горкой и смочив водой. Можно горновой лопаткой бока горки уплотнить. Благодаря сжиганию угля вокруг образуется так называемый «котел» или корка спекшегося угля, которая удерживает теплоту. Это позволяет быстрее нагреть заготовку.

Рисунок 10. Схема рекристаллизации стали:

1 — рост кристаллов после ковки;

2 — состояние кристаллов в процессе ковки;

3 - кристаллы до ковки

Прежде чем положить заготовку в горн, нужно проследить, чтобы между соплом (или горновым отверстием) и поковкой был слой угля, способствующий перегоранию кислорода. Свободный кислород при высоких температурах в горне очень интенсивно окисляет нагреваемый металл, сжигая его и образуя окалину. При избытке воздуха нагревание идет очень быстро. Пламя получается короткое, яркое, не коптящее. Такое пламя называется окислительным.

При недостатке воздуха пламя будет тусклое, коптящее. Это значит, что продукты сгорания газа перенасыщены углеродом, который не сгорает из-за недостатка кислорода. Такое пламя называется восстановительным, в нем оксиды металлов будут восстанавливаться до чистого металла. Этот процесс плох тем, что расходуется много топлива и времени для нагрева.

Средним между окислительным пламенем и восстановительным является такое пламя, в котором продукты горения газа не содержат свободных частиц углерода и кислорода. Такое пламя называется нейтральным, при нем и следует вести нагрев.[1]