Назначение и устройство кузнечных мехов
Кузнечный горн при нагревании заготовок перед обработкой должен обеспечивать температуру в 1100-1300 градусов, при которой сталь становиться пластичной. Чтобы процесс горения достигал таких показателей, еще с давних времен использовали дополнительную накачку воздуха в очаг. Для этого применяли кузнечные меха в виде деревянной рамы, обтянутой кожей. Причем, чтобы нагнетание кислорода происходило постоянно, устанавливалось два приспособления, качающихся попеременно.
Какие конструкции этого устройства существуют сегодня, их отличия и что нужно для сборки такого приспособления — об этом далее в статье.
Оглавление
Концепция кузнецких мехов
С небольшими отличиями конструкция мехов оставалась одной. Рама имела вытянутую сердцевидную конфигурацию, ее планки обтягивались кожей, собранной в складки. Это делалось для возможности легко растягивать и сжимать устройство. В наиболее узкой части впереди делалось сопло с трубкой, которая вставлялась в горн. Забор воздуха происходил через клапаны, сделанные в раме приспособления.
Эта простейшая конструкция использовалась в мастерских на протяжении многих веков и ее еще можно было встретить в кустарных крестьянских мастерских в начале 20 века.
Монтаж установки мог отличаться в зависимости от типа кузнечного горна, однако, обязательно мех ставился так, чтобы мастер мог одновременно качать его и контролировать процесс горения в очаге.
Установка и привод воздуходува происходили следующим образом. Сопло (труба) меха вставлялось в горновое гнездо. Все устройство жестко фиксировалось на деревянных стойках с помощью имеющихся на них стержней. При этом сам поддув находился на одном уровне с гнездом в горниле.
Накачка воздуха осуществлялась путем качания коромысла, соединенного с крышкой устройства веревкой.
Такая простая схема практически не претерпела никаких изменений вплоть до появления механизации и машин.
Особенности конструкции
Приспособления имели следующие части:
- Голова.
- Крышки.
- Клапаны.
- Сопло.
Голова. Это передняя часть устройства изготавливалась из толстых деревянных брусков, сквозь которые сверлили отверстие, куда монтировалось сопло для выхода воздуха.
Крышки. Прикреплялись к голове. Нижняя крышка могла быть зафиксирована жестко, а средняя и верхняя были подвижными. Все они соединялись и были плотно обтянуты кожей (как правило, волов). Обивка (гармошка) собиралась из отдельных кусков, соединяясь с каждой доской. Крепление делали гвоздями с подкладкой из ремешков, чтобы предотвратить разрывы гармошки шляпками крепежа. На обивку меха, в зависимости от его размера, уходило одна-три цельных кожи волов.
Клапаны. Клапаны делали в виде отверстий в нижней и средней крышке, изнутри прикрытых лоскутами кожи. При вытягивании гармошки воздух поступал внутрь меха, приподняв каждый клапан. Причем для ограничения поднятия имелись ремешки, скрепляющие конец кожи и доску.
Сопло. Изготавливалось из трубы, которую вставляли в отверстие головы кузнечного меха. Сопло входило в фурму горна, а сама передняя часть устройства надежно крепилась к стенке печи.
Работали с устройством либо помощники, либо сам кузнец. Когда нужно было увеличить интенсивность накачки воздуха, на верхнюю крышку клали дополнительное грузило.
По параметрам отличали метровые, полуторные и двухметровые приспособления. Их габариты определялись размерами горна, в который шла подкачка кислорода.
Устройство было надежным и вполне работоспособным. Но были и значительные недостатки. Во-первых, мех был довольно громоздким прибором, а во-вторых, постоянное воздействие высокой температуры приводило к быстрому износу.
С техническим прогрессом эти приспособления заменили механизированными вентиляторами, приводимыми в действие руками или ногами. Со временем их заменили более совершенные автоматизированные устройства.
В современном оборудовании монтируют компрессоры, мощные турбины или приточные вентиляторы с электрическим приводом.
Отличия и разновидности мехов
За свою многовековую историю было изобретено огромное количество видов этого устройства. Их классификация, в основном, зависит от конструкции, принципа работы и применения.
- В зависимости от устройства, отличали однокамерные и двухкамерные меха.
- Смотря, какой привод применялся, отличали ручные устройства и механизированные, которые приводились в действие силой воды (от оборотов водяного колеса).
- Также были меха кузнечные или металлургические. В последнем варианте использовалась так называемая ящичная конструкция, изобретение которой принадлежит Леонардо да Винчи.
Особенно важным изобретением для развития механизации кузнечного дела было создание водяного колеса, которое, оборачиваясь за счет падающей на него воды, приводило в действие различные устройства.
Например, водные кузнечные меха в Древнем Китае стали использовать приблизительно еще в 1-2 веке нашей эры. Позже их начали использовать в металлургии при выплавке стали. По одной из версий, эта система была завезена в Европу Марко Поло, который почерпнул многие неизвестные европейцам технологии Поднебесной империи.
Хотя упоминания водяного колеса вспоминаются еще древними греками и римлянами, вероятнее всего, как и многие открытия античности, они были утрачены на заре Средневековья. Как бы то ни было,водяные меха позволили значительно упростить процесс металлообработки, а в металлургии это привело к увеличению объемов выплавки и открытия чугуна.
Однако, самые простые кустарные мастерские продолжали использовать самые простые кузнечные меха вплоть до начала 20 века.
Как изготовить меха
Сегодня даже в домашней кузнечной мастерской можно свободно установить подачу воздуха в горн с помощью компрессора или электрического вентилятора. Но, если есть желание, можно изготовить самодельные меха с использованием доступных и недорогих материалов.
Изначально нужно прикинуть требуемые размеры и объем. Как было сказано выше, эти параметры зависят от горна, в который будет осуществляться нагнетание воздуха.
Для крышек подойдут листы фанеры соответствующей толщины. В нижней и средней крышке делают отверстия, к которым степлером нужно закрепить лоскуты кожи (изнутри). Они будут служить впускными клапанами.
Голова мехов изготавливается из брусков. К одному из элементов крепиться нижняя и средняя крышки (жестко и неподвижно). Верхняя рабочая часть (та, что будет качать) соединяется с бруском на обычную дверную петлю. В верхнем бруске головы делают отверстие под сопло.
Обивка делается из кожи. Ее изначально проклеивают по краям крышек клеем (можно момент 1) и дополнительно фиксируют, используя строительный степлер.
Обзор на самодельные меха можно посмотреть в видео:
А что вы можете добавить к этому материалу? Поделитесь своими приспособлениями для нагнетания воздуха при ковке в кузне, насколько целесообразно использование мехов в современной домашней мастерской? Если есть возможность дополнить этот материал, присоединяйтесь к обсуждению в блоке комментариев.