Como fazer uma forja a gás com as próprias mãos: dicas + desenhos para ajudar os artesãos caseiros

Equipamento para tratamento térmico de metais é um prazer caro. Nem todo mestre iniciante está disposto a desembolsar uma quantia considerável para adquiri-lo. No entanto, existem tecnologias pelas quais se pode construir uma forja a gás com as próprias mãos sem grandes dificuldades e gastos.

No artigo que apresentamos, você encontrará uma descrição detalhada da montagem do principal atributo da arte da forja. Contaremos como funciona a forja e seus componentes estruturais. Diremos como alcançar a temperatura necessária para fusão e forjamento de peças.

Aos artesãos caseiros autônomos, sugerimos conhecer as criações caseiras testadas pela prática de forjaria. Você saberá quais materiais, dispositivos prontos e ferramentas serão necessários na fabricação da forja. Terá uma noção do processo complexo e dicas valiosas.

Princípio de funcionamento e especificidades da construção

A forja é necessária para realizar uma série de operações de preparação do metal para processamento posterior. A peça aquecida nela recebe a forma projetada. Com sua ajuda, são fabricadas as atualmente populares joias forjadas, peças úteis do dia a dia, utensílios, objetos de decoração, etc.

A forja é usada em todas as áreas do tratamento térmico. Pode ser bem pequena, instalada literalmente em uma mesa, ou estacionária, lembrando um forno tradicional de tijolos. Independentemente do tamanho, todos os modelos funcionam com o mesmo princípio.

Como funciona uma forja?

Para preparar o metal para a forja subsequente, é necessário aquecê-lo e literalmente 'amolecê-lo' em temperaturas de até 1100-1200°C. Essas condições são alcançadas devido às características específicas da construção, que fornecem a entrada de combustível e oxigênio na zona de combustão nas proporções necessárias para o processo.

Dentro de uma forja a gás ou a combustível sólido ocorre uma reação química característica: o hidrocarboneto é processado. O carbono obtido na queima de hidrocarbonetos gasosos e sólidos captura e retira o oxigênio do metal aquecido. O resultado é aço sem impurezas oxidantes.

Uma forja construída com as próprias mãos, claro, não permitirá forjar lâminas de aço damasco ou grades vazadas para balaustradas requintadas, mas para fabricar objetos domésticos simples e decorações originais, é perfeitamente adequada.

As características da forja permitem utilizar parcialmente o potencial redutor do carbono. Nem todo oxigênio é queimado da peça aquecida. Devido à redução parcial, o metal não queima completamente e não se torna quebradiço, como acontece com o ferro fundido.

Para montar uma mini forja caseira, não são necessários materiais especiais. Quase todo proprietário tem o necessário. Certamente ele tem tijolos e sobras de metal, tubos de aço, âncoras, braçadeiras.

Aliás, os produtos de ferro fundido na indústria, após tratamento térmico, são saturados com oxigênio para eliminar essa deficiência ou pelo menos minimizá-la.

Em uma forja fabricada industrialmente, equipada com sistema de controle, o ar necessário para a combustão é insuflado de modo que ligeiramente falte. É difícil equipar uma forja caseira com tal dispositivo, a menos que se instale, claro, um queimador a gás pronto com automação.

Independentemente da construção e do tipo de operação da forja, em sua zona de trabalho o carbono extraído do hidrocarboneto é processado. Ele atrai os óxidos para si, livrando o metal deles.

Devido à impossibilidade de uma alimentação de ar regulada, mais precisamente do oxigênio nele contido, as peças forjadas artesanais são frequentemente superaquecidas. Isso acontece nas primeiras etapas. No entanto, com a experiência, vem a capacidade do mestre de sentir quando parar de aquecer, além do conhecimento do que fazer para evitar a perda total de oxigênio.

Estrutura e componentes de trabalho

Há uma vasta quantidade de variações de modelos caseiros de forjas testados por ferreiros na prática. Apresentaremos apenas uma pequena parte deles. Antes de decidir qual forja a gás é melhor fazer com suas próprias mãos, vamos entender as características típicas do dispositivo.

Em essência técnica, qualquer forja de ferreiro é uma espécie de forno com acessórios característicos: câmara de combustível, grelha, câmara de ar, chamada de soprador em unidades de aquecimento russas. Ao contrário de um forno comum, a câmara de ar é equipada com um dreno para regular a entrada de ar e um tubo com válvula.

A grelha é reforçada para resistir a consideráveis esforços termomecânicos. Uma grelha comum de barras de metal ou pedaços de cantoneira não serve. É necessário um dispositivo reforçado. Idealmente, deve ser um painel de metal grosso embutido na mesa de trabalho com furos uniformemente perfurados.

Na construção da forja de ferreiro, cada parte estrutural desempenha funções específicas, graças às quais a liberação de impurezas do metal e o aquecimento para a forja são realizados em modo ideal.

O conjunto dos componentes listados é chamado de tuyère. Na configuração de forjas de produção industrial, existem várias, para que possam ser trocadas dependendo das condições necessárias para realizar uma operação específica e do tamanho da peça a ser aquecida.

A tuyère é geralmente instalada não em um corpo fechado, mas montada em uma mesa. A mesa precisa ser suficientemente estável e protegida contra o calor, para o que se utiliza um revestimento refratário. Em algumas construções, a grelha é embutida na mesa, ou, em vez dela, é instalado um painel metálico perfurado.

No revestimento da mesa para uma forja estacionária que será usada ativamente, utiliza-se tijolo refratário de quartzo. As forjas caseiras para trabalhos eventuais são revestidas com tijolo refratário de chamote. É mais fácil encontrá-lo à venda e o preço é mais baixo.

A câmara de combustão da forja de ferreiro é reforçada por meio de revestimento, que é feito com tijolos refratários ou de chamote, capazes de resistir a altas temperaturas.

Para a coleta e exaustão adequadas dos gases de combustão, acima da mesa com painel perfurado ou acima da tuyère, é colocado um dossel ou exaustor. Eles são conectados a um duto de fumaça, que é construído segundo o princípio de uma chaminé para caldeira a gás. Ele deve funcionar perfeitamente, pois os gases liberados durante o aquecimento do metal são extremamente tóxicos.

Além dos componentes estruturais principais, existem também dispositivos adicionais. Normalmente, os ferreiros colocam um tanque de têmpera ao lado da forja, para mergulhar imediatamente a peça acabada em um meio de resfriamento e têmpera. Isso é feito nos casos em que é necessária uma têmpera por choque térmico.

Ao montar sua própria forja, é preciso pensar não apenas na fabricação de equipamentos para aquecer o metal, mas também nos equipamentos complementares: bigorna, tanque de têmpera, câmara de gás-ar, chaminé e coifa de exaustão.

Além disso, artesãos em escala industrial utilizam a câmara de gás-ar. Nela, os produtos são secos do condensado, são introduzidos aditivos que só podem ser adicionados no estado gasoso. Lá também se seca o ar para obter certas condições tecnológicas.

Para aumentar a área de temperatura extremamente alta, utiliza-se uma fornalha – uma coifa que se alarga na base. Ela é necessária principalmente em trabalhos com metais não ferrosos e preciosos. Os artesãos muitas vezes não precisam de nada adicional, exceto um tanque, para o qual se pode adaptar qualquer recipiente metálico de volume suficiente.

Escolha do gás natural para o trabalho

Acredita-se que tanto o gás canalizado quanto o gás liquefeito engarrafado são adequados para o funcionamento da forja. Decepcionamos: não é aconselhável usar a versão natural não purificada.

Há duas razões importantes para abandonar o combustível natural:

• Da tubulação, recebemos gás natural, que é uma mistura de hidrocarbonetos gasosos. Suas capacidades de poder calorífico e retenção de oxigênio são diferentes. Por isso, é praticamente impossível ajustar o fornecimento ideal de ar.
• Na mistura de gás para uso doméstico, há sempre um teor de impurezas, ainda que pequeno, mas que afeta o resultado. A presença de fósforo e silício pode passar despercebida, mas o enxofre certamente tornará o resultado do trabalho inútil. Somente a refusão poderá salvá-lo.

Além disso, o gás doméstico é odorizado – é lhe dado um cheiro característico para que se possa detectar imediatamente um vazamento. Essas substâncias também afetarão negativamente a qualidade.

O gás doméstico não é adequado para operar a forja, pois contém impurezas que interferem no processamento de metais. O combustível gasoso deve ser purificado antes de ser enviado à zona de combustão ou devem ser usados cilindros de monogás industrial.

Os gases liquefeitos industriais seriam excelentes: propano ou butano fornecidos em cilindros. Mas apenas se forem monogases, sem quaisquer impurezas associadas.

Se não for possível comprar gás natural purificado, a purificação pode ser feita por conta própria. Livrar-se dos compostos sulfurados ajudará um recipiente com naftaleno, através do qual o gás deve ser passado antes de ser enviado ao queimador.

Aliás, se usar um queimador fabricado industrialmente, o processo de construção da forja será muito mais rápido. E não precisa se preocupar com o resultado, tudo funcionará perfeitamente e com segurança. Além disso, no queimador, o ar e o gás podem ser misturados antecipadamente nas proporções necessárias para o trabalho.

Tecnologia de construção da forja

Desde já, esclarecemos que a forja a gás caseira, com cujos desenhos e métodos de montagem iremos apresentá-lo, não é adequada para fins industriais. No entanto, é muito fácil fabricar joias exclusivas, objetos de decoração interessantes e peças metálicas originais com ela.

Muitos modelos de forjas de ferreiro, projetados para funcionar com combustível sólido, podem se adaptar para funcionar a gás

Começaremos pelas opções mais simples, que não exigem habilidades de soldagem ou outras áreas de construção por parte do executor.

Construção elementar com queimador a gás

A forja de ferreiro mais simples para formar belas pontas em uma barra de metal, com a qual se planeja soldar uma cerca bonita no campo, ou para forjar joias, pode ser feita com seis tijolos refratários.

A grelha nesta modelo é soldada com base em dois pedaços de tubo de aço VGP de diâmetro arbitrário, mas não muito grande. A eles são soldados transversalmente pedaços de tubo perfilado, cantoneira ou chapa, torcidos em forma de parafuso. Isso é necessário para capturar o fluxo de ar.

A versão mais simples de uma forja de ferreiro pode ser montada em meia hora com seis tijolos, alguns pedaços de tubo de aço e perfis metálicos.

Com tijolos refratários, monta-se a 'câmara de combustão', que possui apenas uma base, uma cobertura superior e duas paredes laterais. Esta forja é instalada apenas ao ar livre, pois não possui sistema de exaustão de fumaça. Do lado da ventilação, cava-se um pequeno fosso no solo para alojar o corpo do queimador a gás ou maçarico.

Para evitar que ocorra uma explosão do queimador a gás durante o funcionamento desta forja, é melhor colocar uma divisória de papelão de amianto na entrada da câmara de combustão. Afinal, o calor proveniente da fornalha aberta pode retornar e aquecer o reservatório de gás.

Nas instalações de forja mais simples, o ar para a combustão é fornecido naturalmente ou por meio de foles de ferreiro. Em ambos os casos, é impossível controlar o fornecimento de oxigênio.

Em geral, neste dispositivo, o aquecimento é feito com carvão ou coque (coque fino produzido especificamente para ferreiros). O queimador a gás ou maçarico é usado apenas para ativar o processo. Eles acendem e criam um jato de ar.

Versão móvel feita de uma guisadeira

Para construir este modelo, é necessário um tacho de ganso usado. Nas suas extremidades, cortam-se orifícios para a entrada de um maçarico a gás caseiro ou comprado. Acima dos orifícios, cortam-se dois rebaixos. Este modelo, assim como o tipo anterior, só pode ser utilizado ao ar livre.

O revestimento da forja caseira é feito com uma mistura de areia refratária e cacos de tijolo refratário. Para isso, pode-se adquirir uma mistura pronta. Após a aplicação, não é necessário assar nada especificamente. O endurecimento do composto de revestimento ocorrerá durante o uso do dispositivo.

Para a sobrealimentação, instala-se um ventilador adequado em tipo e potência, por exemplo, de uma sirene manual. Um queimador a gás de sopro, que pode ser retirado de uma caldeira turbo usada, se estiver em boas condições técnicas, é ideal.

A estrutura feita de utensílios de ferro fundido velhos não permitirá alcançar temperaturas acima de 900 °C, o que reduz significativamente o campo de aplicação.

Esta solução tem uma desvantagem significativa – só pode ser usada ao ar livre, e se usar um queimador de sopro, será necessária alimentação elétrica. Ou seja, será necessário ter uma boa extensão de potência suficiente ou arriscar colocando o dispositivo perto de casa.

Há ainda a opção – foles de ferreiro, que os ferreiros usaram durante séculos. No entanto, notamos que forçar o ar manualmente na fornalha da forja não é nada seguro. Além disso, a produtividade será problemática e ambígua.

Equipamento estacionário para a oficina

Os modelos instalados em oficinas para trabalho permanente devem ser não apenas funcionais, mas também ergonômicos. É importante pensar tanto na comodidade do trabalho quanto na segurança, pois uma peça de metal incandescente representa uma ameaça potincial. E sofrer ferimentos graves não está nos planos de nenhum bom profisional.

Neste caso, não se devem usar tamanhos padão, pois somos todos iferentes em constituição. A forja deve ser conortável para você e para quem usar sua oficina, se ela or alugada em conunto. A altura da mesa de trabalho e suas dimenões têm especial importência.

A forja móvel pode ser usada no inverno em uma oficina equipada com sistema de exaustão com sonda, e no verão – ao ar livre, movendo-a para dentgo da construção após o término do trabalho.

Para determinar as dimensões da futura forja, procederemos da seguinte forma:

• Escoleremos um local na oficina que permita colocar todos os equipamentos principais e adicionais em lugares convenientes para realizar todo o espectro de trabalhos de aquecimento, forja e têmpera.
• Determinaremos nosso lugar. Ficaremos em pé, com os pés afastados na largura dos ombros. Dobraremos o braço de trabalho (direito/esquerdo) no cotovelo.
• Medimos a distância do cotovelo do braço dobrado até o plano do chão. É mais fácil fazer isso com um ajudante. Depois, obtemos o segundo resultado da mesma forma, se você não for o único a forjar. Ao valor médio das duas distâncias, adicionamos 5-7 cm – obtemos a altura da mesa de trabalho.
• Pegamos o alicate de maior tamanho para medir a distância do abdômen até o seu ponto mais extremo. À distância medida, adicionamos 10-12 cm – obtemos metade da diagonal da mesa de trabalho.
• Calculamos o comprimento do lado da mesa de trabalho quadrada, considerando a metade da diagonal obtida anteriormente.

A mesa de ferreiro geralmente não é feita redonda, pois é incômoda para o trabalho, especialmente se for necessário trabalhar com um ajudante.

A forja de ferreiro estacionária apresentada no sistema – é um equipamento universal que pode ser adaptado tanto para combustível sólido quanto para gasoso. No caso de carregar na câmara de combustão carvão de lenha queimada ou coque, o ar é insuflado por um ventilador de aquecedor de automóvel, pois o aspirador soprará o carvão para fora.

No centro da mesa de trabalho, há uma grelha embutida. Essa opção é necessária para que, ao entupir os orifícios com fuligem, não haja distribuição desigual de calor. Ao usar gás, a instalação deve ser equipada com um queimador de injeção, que é melhor comprar, mas também pode ser feito com as próprias mãos.

Inspirado no legado dos cavaleiros

Os cavaleiros de todos os tempos precisavam de ferraduras e pregos para fixá-las. Além disso, os esquadrões de hussardos e ulanos tinham em seu arsenal forjas portáteis que se deslocavam junto com as formações militares. A base das bancadas móveis para trabalhos de ferreiro era um mecanismo de biela-manivela.

O princípio de funcionamento da forja de ferreiro, que se deslocava atrás dos ulanos e hussardos até as posições de combate, baseia-se no uso de um mecanismo de biela-manivela.

Encontrar um análogo do mecanismo biela-manivela atualmente é muito fácil. Basta lembrar onde está guardada a máquina de costura a pedal da avó da marca 'Zinger'. Com algumas adaptações, os sucessores da Zinger, da marca 'Chaika', também servem.

Se na operação de uma forja caseira for usado gás como combustível, é melhor misturá-lo em uma câmara gás-ar, à qual se conecta um aspirador de pó.

É aconselhável dar preferência a modelos antigos com estrutura de ferro fundido. Ela suportará qualquer ação térmica e mecânica. A solução ideal será uma estrutura sobre rodas, que pode ser facilmente movida para um local conveniente para o trabalho.

Forja a partir de um botijão com queimador de propano

Advertimos desde já que este modelo de forja só é adequado para quem tem considerável experiência com propano. A câmara de gás nesta versão é bastante grande, portanto, ao menor desvio das regras, a explosão pode ser de força destrutiva. As consequências são imprevisíveis, mas na maioria dos casos catastróficas.

O artesão que decidir fazer uma forja a partir de um cilindro de oxigênio precisará exatamente deste recipiente vazio com diâmetro de 25 cm ou mais. Serão necessários materiais refratários: placa, cimento, tinta, lã de caulim. Também serão necessários fixadores, revestimento cerâmico, um tambor de aço com rosca para configurar o ponto de conexão do maçarico.

Também serão necessários fixadores e outros materiais, que listamos no texto. Para realizar o trabalho, é preciso ter uma retificadora (esmerilhadeira), um conjunto de machos tamanho 10-32, espátula, pincel para aplicação de revestimentos, furadeira e limas. E também serão necessários equipamentos de proteção: um respirador eficaz, luvas de algodão para trabalho, óculos.

A seguinte seleção de fotos ilustrará a montagem da forja caseira a partir de cilindro de oxigênio:

Se o botijão originalmente não tinha pés de apoio e alça na parte superior para transporte, vale a pena soldá-los. A propósito, se não houver experiência em soldagem, a união das peças pode ser feita com parafusos ou por soldagem.

Em seguida, é preciso instalar um tubo de conexão para inserir o maçarico em nossa forja caseira:

Agora é necessário fixar o tubo de conexão e construir um dispositivo para prender o maçarico de propano no tubo:

Agora é a hora de começar a preparar o fundo da forja caseira. Para isso, precisaremos de tijolos refratários, com os quais construiremos uma espécie de mesa de trabalho. Assim, também isolaremos a zona de altas temperaturas do contato com a parede metálica do corpo.

O fundo, que é a mesa de trabalho refratária da forja, está pronto. Agora vamos iniciar a montagem da parede traseira:

Já resolvemos a parte traseira, agora o mais difícil e trabalhoso – a montagem da tampa removível para a face frontal. Ela é removida para trocar periodicamente o isolamento queimado e o suporte de tijolos, pois isso acontece frequentemente com uso ativo.

Podemos considerar que concluímos o trabalho com sucesso, restam apenas as etapas finais:

Queremos alertar os artesãos caseiros: a ferraria – é uma atividade muito interessante, mas perigosa. É preciso proteger os olhos, cobrir todas as partes do corpo sempre que possível, apesar da alta temperatura na área de trabalho.

Para se proteger de queimaduras, é preciso ter calçados com biqueira de metal. É aconselhável adquirir um avental de lona comprido e luvas. É terminantemente proibido trabalhar com metal aquecido usando roupas sintéticas – elas pegam fogo instantaneamente com uma faísca acidental.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Dicas originais para artesãos autônomos sobre a construção de forjas para ferreiros particulares:

Como fazer um pequeno forno para têmpera de peças metálicas:

Instruções detalhadas para a fabricação de equipamentos estacionários para aquecimento de metal a gás:

Consideramos e analisamos apenas uma pequena parte das estruturas e esquemas de construção de forjas. Na verdade, existem muitas mais. No entanto, as informações que oferecemos ajudarão a ter uma ideia dos tipos de equipamentos, para que você possa escolher o melhor.

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