Come realizzare una forge a gas fai da te: consigli + disegni per aiutare gli artigiani domestici

L'attrezzatura per il trattamento termico dei metalli è un piacere costoso. Non tutti i principianti sono disposti a spendere una somma considerevole per acquistarla. Tuttavia, esistono tecnologie con cui è possibile costruire una forgia a gas fai da te senza particolari difficoltà e spese.

Nell'articolo che presentiamo troverà una descrizione dettagliata dell'assemblaggio dell'attributo principale dell'arte del fabbro. Le parleremo di come funziona la forgia e dei suoi componenti strutturali. Le suggeriremo come raggiungere la temperatura necessaria per la fusione e la forgiatura dei pezzi.

Agli artigiani domestici fai-da-te proponiamo di conoscere i progetti fatti in casa testati nella pratica del fabbro. Scoprirà quali materiali, dispositivi già pronti e strumenti sono necessari per realizzare la forgia. Avrà un'idea del processo complesso e preziosi consigli.

Principio di funzionamento e specificità della struttura

La forgia da fabbro è necessaria per eseguire una serie di operazioni di preparazione del metallo per la successiva lavorazione. Al pezzo riscaldato al suo interno viene data la forma prevista. Con il suo aiuto si realizzano i popolari gioielli forgiati, componenti necessari per la casa, utensili, oggetti d'arredamento, ecc.

La forgia viene utilizzata in tutti i settori del trattamento termico. Può essere molto piccola, posizionabile letteralmente su un tavolo, o fissa, che ricorda una tradizionale stufa in mattoni. Indipendentemente dalle dimensioni, tutti i modelli funzionano secondo un unico principio.

Come funziona la forgia?

Per preparare il metallo per la successiva forgiatura, è necessario riscaldarlo e, letteralmente, 'ammorbidirlo' a temperature fino a 1100-1200°C. Queste condizioni si ottengono grazie alle caratteristiche specifiche della struttura, che garantisce l'apporto di combustibile e ossigeno nella zona di combustione nelle proporzioni necessarie per il processo.

All'interno di un forno da fabbro a gas o a combustibile solido avviene una caratteristica reazione chimica: viene processato l'idrocarburo. Il carbonio ottenuto dalla combustione sia di idrocarburi gassosi che solidi cattura e si appropria dell'ossigeno dal metallo riscaldato. Il risultato è acciaio senza impurità ossidanti.

Un forno da fabbro costruito con le proprie mani non permetterà certo di forgiare lame damascate e grate traforate per un'elegante balaustra, ma sarà perfetto per realizzare semplici oggetti domestici e ornamenti originali.

Le caratteristiche del forno da fabbro permettono di sfruttare parzialmente il potenziale riducente del carbonio. Non tutto l'ossigeno viene bruciato dal pezzo riscaldato. Grazie alla riduzione parziale, il metallo non viene sovraesposto al calore e non diventa fragile, come accade con la ghisa.

Per allestire una mini fucina domestica non servono materiali speciali. Quasi ogni proprietario di casa ha tutto il necessario. Sicuramente ha mattoni, ritagli di profilati metallici, tubi d'acciaio, tasselli e fascette.

Tra l'altro, i prodotti in ghisa nell'industria, dopo il trattamento termico, vengono saturati con ossigeno per eliminare questo difetto o almeno minimizzarlo.

Nel forno prodotto industrialmente, dotato di sistema di controllo, l'aria necessaria per la combustione viene immessa in modo tale che sia leggermente insufficiente. È difficile dotare un modello fai-da-te di un dispositivo del genere, a meno che non si installi un bruciatore a gas già pronto con automazione.

Indipendentemente dalla struttura e dal tipo di funzionamento del forno da fabbro, nella sua zona di lavoro viene processato il carbonio rilasciato dall'idrocarburo. Esso attrae gli ossidi, liberando il metallo da essi.

A causa dell'impossibilità di una regolazione dell'alimentazione dell'aria, più precisamente dell'ossigeno in essa contenuto, gli oggetti forgiati artigianalmente sono spesso bruciati eccessivamente. Questo accade nelle fasi iniziali. Tuttavia, con l'esperienza arriva la capacità dell'artigiano di percepire quando smettere di riscaldare, nonché la conoscenza di cosa fare per evitare la perdita totale di ossigeno.

Dispositivo e componenti di lavoro

Esistono moltissime varianti di modelli fatti in casa testati nella pratica dai fabbri. Ne presenteremo solo una piccola parte. Prima di decidere quale forgia a gas realizzare al meglio con le proprie mani, esaminiamo le caratteristiche tipiche del dispositivo.

In sostanza tecnica, qualsiasi forgia è una sorta di fornace con caratteristici accessori: focolare, griglia, camera d'aria, chiamata in apparecchi di riscaldamento russi 'podduvalo' (soffiatoio). A differenza di una comune stufa, la camera d'aria è dotata di un drenaggio per regolare l'afflusso d'aria e di un tubo con valvola.

La griglia viene rinforzata in modo da resistere a un considerevole stress termomeccanico. Una griglia ordinaria fatta di barre metalliche o ritagli di profilati non è adatta. È necessario un dispositivo rinforzato. Idealmente, sarebbe meglio se fosse un pannello di metallo spesso incorporato nel banco di lavoro con fori uniformemente praticati.

Nella struttura della forgia da fabbro, ogni componente costruttivo svolge funzioni specifiche, grazie alle quali la rimozione delle impurità dal metallo e il riscaldamento per la forgiatura avvengono in condizioni ottimali.

L'insieme dei componenti elencati è chiamato 'tuyère'. Nella configurazione delle forgie di produzione industriale ce ne sono diverse, in modo da poterle cambiare a seconda delle condizioni necessarie per eseguire una determinata operazione e delle dimensioni del pezzo da riscaldare.

La tuyère viene spesso installata non in un involucro chiuso, ma montata su un tavolo. Questo deve essere sufficientemente stabile e protetto dagli effetti termici, per cui si utilizza un rivestimento refrattario. In alcune costruzioni, nel tavolo è incorporata una griglia o al suo posto è installato un pannello metallico perforato.

Per il rivestimento del tavolo di una forgia fissa che si intende utilizzare attivamente, si utilizza mattone refrattario al quarzo. Le costruzioni artigianali per lavori occasionali vengono rivestite con mattone chamotte. È più facile da trovare in vendita e anche il prezzo è inferiore.

La camera di combustione della forgia da fabbro viene rinforzata mediante un rivestimento realizzato con mattoni refrattari o chamotte, in grado di resistere alle alte temperature.

Per una corretta raccolta e rimozione dei fumi, sopra il tavolo con pannello forato o sopra la tubiera si posiziona una cappa o un ombrello. Vengono collegati a un condotto fumario, costruito secondo il principio di una canna fumaria per caldaia a gas. Deve funzionare perfettamente, poiché i gas rilasciati durante il riscaldamento del metallo sono estremamente tossici.

Oltre ai componenti strutturali principali, ci sono anche dispositivi aggiuntivi. Di solito, vicino alla fucina, i fabbri posizionano un bagno di tempra per immergere immediatamente il prodotto finito in un mezzo di raffreddamento e tempra. Questo è necessario nel caso si richieda una tempra per shock termico.

Allestendo la propria fucina, bisogna pensare non solo alla realizzazione delle attrezzature per riscaldare il metallo, ma anche alle attrezzature accessorie: incudine, bagno di tempra, camera gas-aria, camino e cappa aspirante.

Inoltre, gli artigiani su scala produttiva utilizzano una camera gas-aria. In essa si asciugano i prodotti dalla condensa, si introducono additivi che possono essere aggiunti solo allo stato gassoso. Qui si essicca anche l'aria per ottenere determinate condizioni tecnologiche.

Per aumentare l'area della temperatura estremamente elevata si utilizza una muffola – una campana che si allarga verso la base. Serve principalmente per lavorare con metalli non ferrosi e preziosi. Gli artigiani spesso non hanno bisogno di alcun accessorio aggiuntivo, tranne forse un bagno, per il quale si può adattare qualsiasi contenitore metallico di volume sufficiente.

Scelta del gas per il funzionamento

Si ritiene che per il funzionamento di una forgia siano adatti sia il gas di rete che il gas liquefatto in bombole. Deludiamo: non è opportuno utilizzare la variante naturale non raffinata.

Ci sono due valide ragioni per rifiutare il combustibile naturale:

• Dal tubo ci arriva il combustibile blu, che è una miscela di idrocarburi gassosi. Le loro capacità di potere calorifico e di trattenere l'ossigeno differiscono. Pertanto è praticamente impossibile regolare l'apporto ottimale di aria.
• Nella miscela di gas per uso domestico sono sempre presenti impurità, seppur lievi, ma che influenzano il risultato. La presenza di fosforo e silicio può passare inosservata, ma lo zolfo renderà sicuramente inutilizzabile il risultato del lavoro. Solo una rifusione potrà salvare.

Inoltre, il gas domestico viene odorizzato – gli viene conferito un odore caratteristico per poter individuare immediatamente le perdite. Queste sostanze influiranno negativamente anche sulla qualità.

Il gas domestico non è adatto per il funzionamento della fucina, poiché contiene impurità che interferiscono con la lavorazione dei metalli. Il combustibile gassoso deve essere purificato prima di essere immesso nella zona di combustione, oppure si devono usare bombole con monogas industriale.

I gas liquefatti industriali sarebbero perfetti: propano o butano forniti in bombole. Ma solo se si tratta di monogasi senza impurità associate.

Se non è possibile acquistare combustibile blu purificato, si può effettuare la purificazione da soli. Un contenitore con naftalina, attraverso il quale far passare il gas prima di immetterlo nel bruciatore, aiuterà a eliminare i composti contenenti zolfo.

A proposito, se si utilizza un bruciatore di fabbricazione industriale, il processo di costruzione della forgia sarà molto più veloce. Inoltre, non c'è da preoccuparsi per il risultato: tutto funzionerà in modo impeccabile e sicuro. Inoltre, nel bruciatore è possibile premiscelare l'aria con il gas nelle proporzioni necessarie per il lavoro.

Tecnologia di costruzione della forgia

Precisiamo subito che la forgia a gas fatta in casa, di cui vi presenteremo i progetti e i metodi di assemblaggio, non è adatta per scopi produttivi. Tuttavia, con il suo aiuto è possibile realizzare facilmente gioielli unici, interessanti oggetti di arredamento e originali manufatti in metallo.

Molti modelli di forge da fabbro progettati per funzionare a combustibile solido possono adattarsi al funzionamento a gas

Inizieremo con le varianti più semplici, che non richiedono all'esecutore competenze in saldatura o in altri settori edili.

Costruzione elementare con bruciatore a gas

La più semplice forgia da fabbro per formare belle punte su una barra di metallo, con cui si prevede di saldare una graziosa recinzione in campagna, o per la forgiatura di gioielli, può essere realizzata con sei mattoni refrattari.

La griglia in questo modello viene saldata utilizzando due pezzi di tubo d'acciaio VGP di diametro arbitrario, ma non troppo grande. Ad essi vengono saldati trasversalmente dei pezzi di tubo profilato, angolari o nastri attorcigliati a vite. Ciò è necessario per catturare il flusso d'aria.

La variante più semplice di una forgia da fabbro può essere assemblata in mezz'ora con sei mattoni, alcuni pezzi di tubo d'acciaio e profilati metallici.

Con i mattoni refrattari si costruisce un 'focolare' che ha solo una base, una copertura superiore e due pareti laterali. Questa forgia viene installata solo all'aperto, poiché non è previsto un sistema di evacuazione dei fumi. Sul lato della soffiatura, si scava una piccola buca nel terreno per alloggiare il corpo del bruciatore a gas o della lampada a saldare.

Per evitare un'esplosione del bruciatore a gas durante il funzionamento di questa forgia, è meglio installare una barriera in cartone di amianto all'ingresso del focolare. Infatti, il calore proveniente dalla fucina aperta potrebbe tornare indietro e surriscaldare il serbatoio del gas.

Nelle più semplici installazioni da fabbro, l'aria per la combustione viene fornita naturalmente o tramite mantici. In entrambi i casi non è possibile controllare l'apporto di ossigeno.

In generale, in questo dispositivo il riscaldamento avviene a carbone o cokino (piccolo coke prodotto appositamente per i fabbri). Il bruciatore a gas o la lampada a saldare vengono utilizzati solo per attivare il processo. Essi accendono e creano un getto d'aria.

Variante mobile da una pentola per oca

Per costruire questo modello è necessaria una pentola per oca usata. Nelle sue estremità si tagliano dei fori per l'inserimento di un bruciatore a gas fatto in casa o acquistato. Sopra i fori si ricavano due incavi. Questo modello, come il tipo precedente, può essere utilizzato esclusivamente all'aperto.

La foderatura del forno artigianale viene realizzata con una miscela di sabbia refrattaria e mattoni refrattari frantumati. A tale scopo si può acquistare direttamente una miscela già pronta. Dopo l'applicazione non è necessario cuocere appositamente nulla. L'indurimento del rivestimento avverrà durante l'utilizzo dell'apparecchio.

Per la sovralimentazione viene installato un ventilatore adatto per aspetto e potenza, ad esempio da una sirena a mano. Andrebbe perfettamente bene un bruciatore a gas a getto, che può essere rimosso da una caldaia turbocompressa dismessa, purché sia ovviamente in buone condizioni di funzionamento.

La struttura realizzata con vecchie pentole in ghisa non consentirà di raggiungere temperature superiori a 900°C, il che riduce notevolmente il campo di applicazione.

Questa soluzione ha uno svantaggio significativo: può essere utilizzata solo all'aperto e, se si usa un bruciatore a getto, sarà necessaria l'alimentazione elettrica. Cioè, bisognerà procurarsi una buona prolunga di potenza sufficiente, oppure rischiare posizionando il dispositivo vicino a casa.

Esiste un'altra opzione: i mantici da fabbro, utilizzati per diversi secoli. Notiamo però che immettere aria nella camera di combustione della forgia a mano non è affatto sicuro. Inoltre, la produttività sarà problematica e incerta.

Attrezzatura fissa per l'officina

I modelli installati nelle officine per il lavoro permanente devono essere non solo funzionali, ma anche ergonomici. È importante considerare sia la comodità di lavoro che la sicurezza, poiché un blocco di metallo incandescente rappresenta una potenziale minaccia. E subire gravi infortuni non rientra nei piani di nessun artigiano normale.

In questo caso, non bisogna prendere dimensioni standard dell'attrezzatura, poiché ognuno di noi è costituito e strutturato in modo individuale. La forgia deve essere comoda per voi e per coloro che utilizzeranno la vostra officina, se è presa in affitto condiviso. Particolare importanza hanno l'altezza del tavolo di lavoro e le sue dimensioni.

La forgia mobile può essere utilizzata in inverno in un'officina dotata di sistema di aspirazione con sonda, e in estate – all'aperto, spostandola all'interno dell'edificio al termine del lavoro.

Per determinare le dimensioni della futura forgia, procederemo come segue:

• Scegliamo un luogo nell'officina che consenta di posizionare tutte le attrezzature principali e ausiliarie in punti comodi per l'intera gamma di lavori di riscaldamento, forgiatura e tempra.
• Determiniamo la nostra posizione. Alziamoci, distribuendo i piedi alla larghezza delle spalle. Pieghiamo il braccio di lavoro (destro/sinistro) al gomito.
• Si misura la distanza dal gomito del braccio piegato al piano del pavimento. È più comodo farlo fare a un compagno. Poi si ottiene allo stesso modo il secondo risultato, se a forgiare non è solo Lei. Alla media aritmetica delle due distanze si aggiungono 5-7 cm – si ottiene l'altezza del tavolo di lavoro.
• Si prendono le tenaglie più grandi per dimensioni per misurare la distanza dall'addome al loro punto più estremo. Alla distanza misurata si aggiungono 10-12 cm – si ottiene metà della diagonale del tavolo di lavoro.
• Si calcola la lunghezza del lato del tavolo di lavoro quadrato, tenendo conto della metà della diagonale ottenuta in precedenza.

Il tavolo da fabbro di solito non viene realizzato rotondo, perché è scomodo da usare, specialmente se si deve lavorare con un assistente.

La forgia da fabbro fissa presentata nel sistema è un'attrezzatura universale che può essere adattata sia per combustibile solido che gassoso. In caso di caricamento nel focolare di carboni di legna bruciata o coke, l'aria viene insufflata da un ventilatore del riscaldatore dell'auto, poiché un aspirapolvere soffierebbe via i carboni.

Al centro del tavolo di lavoro è installata una griglia. Questa variante è necessaria affinché quando i fori si intasano di fuliggine non si abbia una distribuzione irregolare del calore. Usando gas, l'impianto deve essere dotato di un bruciatore a iniezione, che è meglio acquistare, ma si può anche realizzare con le proprie mani.

Ispirato all'eredità dei cavalieri

I cavalieri di tutti i tempi avevano bisogno di ferri di cavallo e chiodi per fissarli. Inoltre, gli squadroni ussari e ulani avevano nel loro arsenale forge portatili, che si spostavano insieme alle formazioni militari. Alla base delle macchine mobili per lavori di fucina c'era un meccanismo a manovella e biella.

Alla base del funzionamento della forgia da fabbro, che si spostava al seguito di ulani e ussari verso le posizioni di battaglia, vi è l'impiego di un meccanismo a manovella e biella.

Al giorno d'oggi, trovare un analogo del meccanismo biella-manovella è molto semplice. Basta ricordare dove è conservata la macchina da cucire a pedale della nonna della ditta Singer. Con alcune modifiche, sono adatti anche i successori di Singer del marchio Chaika.

Se nella forgia fatta in casa si utilizza gas come combustibile, è meglio mescolarlo in una camera aria-gas, alla quale si collega un aspirapolvere.

Sarebbe preferibile optare per i modelli più antichi con telaio in ghisa. Resiste a qualsiasi sollecitazione termica e meccanica. La soluzione ideale sarebbe una struttura su ruote, che si può facilmente spostare in un luogo comodo per i lavori.

Forgia da bombola con bruciatore a propano

Avvertiamo subito che questo modello di forgia da fabbro è adatto solo a chi ha una notevole esperienza con il propano. La camera a gas di questa versione è piuttosto grande, quindi al minimo errore nelle norme di sicurezza l'esplosione può essere di potenza devastante. Le conseguenze sono imprevedibili, ma nella maggior parte dei casi catastrofiche.

L'artigiano che decide di realizzare una forgia da una bombola di ossigeno avrà bisogno proprio di questo contenitore vuoto con un diametro di almeno 25 cm. Saranno necessari materiali refrattari: lastra, cemento, vernice, lana di caolino. Serviranno anche elementi di fissaggio, rivestimento ceramico, un barilotto d'acciaio filettato per allestire il punto di collegamento del bruciatore.

Serviranno anche elementi di fissaggio e altri materiali, che elenchiamo nel testo. Per eseguire i lavori, è necessario procurarsi una smerigliatrice angolare, un set di maschi da 10-32, una spatola, un pennello per applicare i rivestimenti, un trapano e delle lime. Inoltre, serviranno dispositivi di protezione: un efficace respiratore, guanti da lavoro in cotone e occhiali.

Il seguente set di foto illustra l'assemblaggio della forgia fatta in casa da una bombola di ossigeno:

Se la bombola non ha inizialmente piedini di supporto e una maniglia superiore per il trasporto, vale la pena saldarli. A proposito, se non si ha esperienza nella saldatura, i lavori di giunzione delle parti possono essere eseguiti con bulloni o mediante saldatura a stagno.

Successivamente, è necessario predisporre un raccordo per introdurre il bruciatore nella nostra forgia fatta in casa:

Ora deve fissare il raccordo e costruire un dispositivo per bloccare il bruciatore a propano nel raccordo:

Ora è il momento di iniziare a sistemare il fondo della forgia fatta in casa. Per questo Le occorrono mattoni refrattari con cui costruirà una sorta di banco di lavoro. Così separerà la zona delle alte temperature dal contatto con la parete metallica del corpo.

Il fondo, cioè il tavolo di lavoro refrattario del fornello, è pronto. Ora si procede alla sistemazione della parete posteriore:

Abbiamo finito con la parte posteriore, ora la parte più complessa e laboriosa: l'assemblaggio del coperchio rimovibile per la faccia anteriore. Viene rimosso per cambiare periodicamente l'isolamento bruciato e il supporto in mattoni, poiché ciò accade spesso durante l'uso attivo.

Possiamo considerare di aver completato con successo il lavoro, rimangono solo le fasi finali:

Vogliamo avvertire gli artigiani domestici: la lavorazione del ferro è un'attività molto interessante, ma pericolosa per infortuni. Bisogna proteggere gli occhi e, per quanto possibile, coprire tutte le parti del corpo, nonostante l'alta temperatura nell'area di lavoro.

Per proteggersi dalle ustioni è necessario procurarsi calzature con punte rinforzate in metallo. Si consiglia di acquistare un lungo grembiule di tela e guanti. È categoricamente vietato lavorare con metallo riscaldato indossando abiti sintetici – questi prendono fuoco immediatamente da una scintilla casuale.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Suggerimenti originali per gli artigiani fai-da-te sulla costruzione di forge per una fucina privata:

Come realizzare un piccolo forno per la tempra di pezzi metallici:

Istruzioni dettagliate per la fabbricazione di attrezzature fisse per riscaldare il metallo a gas:

Abbiamo esaminato e analizzato solo una piccolissima parte delle costruzioni e degli schemi per realizzare forge. In realtà ce ne sono molte di più. Tuttavia, le informazioni che abbiamo fornito aiuteranno a farsi un'idea dei tipi di attrezzatura per poter scegliere la migliore.

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