Comment fabriquer une forge à gaz vous-même : conseils + plans pour aider les bricoleurs amateurs

L'équipement pour le traitement thermique des métaux est un plaisir coûteux. Tous les artisans débutants ne sont pas prêts à dépenser une somme importante pour son acquisition. Cependant, il existe des technologies selon lesquelles vous pouvez construire une forge à gaz vous-même sans grandes difficultés ni dépenses.

Dans l'article que nous vous présentons, vous trouverez une description détaillée du montage de l'attribut principal du métier de forgeron. Nous vous expliquerons comment fonctionne la forge et quels sont ses composants structurels. Nous vous indiquerons comment atteindre la température nécessaire à la fusion et au forgeage des pièces.

Aux bricoleurs amateurs, nous proposons de découvrir des créations maison éprouvées par la pratique de la forge. Vous apprendrez quels matériaux, dispositifs prêts à l'emploi et outils seront nécessaires à la fabrication de la forge. Vous obtiendrez un aperçu du processus complexe et des conseils précieux.

Principe de fonctionnement et spécificité de la conception

La forge est nécessaire pour effectuer une série d'opérations de préparation du métal pour le traitement ultérieur. La pièce chauffée y prend la forme prévue. Grâce à elle, on fabrique les décorations forgées populaires aujourd'hui, les pièces nécessaires à la vie quotidienne, les ustensiles, les objets d'ameublement, etc.

La forge est utilisée dans tous les domaines du traitement thermique. Elle peut être tout à fait miniature, installée littéralement sur une table, ou fixe, rappelant un poêle en briques traditionnel. Quelle que soit la taille, tous les modèles fonctionnent selon un principe unique.

Comment fonctionne la forge ?

Pour préparer le métal au forgeage ultérieur, il faut le chauffer et littéralement le « ramollir » à des températures comprises entre 1100 et 1200 °C. Ces conditions sont obtenues grâce aux caractéristiques spécifiques de la conception qui assure l'apport de combustible et d'oxygène dans la zone de combustion dans les proportions nécessaires au processus.

À l'intérieur d'une forge à gaz ou à combustible solide, une réaction chimique caractéristique se produit : l'hydrocarbure est transformé. Le carbone obtenu lors de la combustion des hydrocarbures gazeux et solides capte et s'approprie l'oxygène du métal chauffé. On obtient ainsi un acier sans impuretés oxydantes.

Une forge construite de vos propres mains ne permettra bien sûr pas de forger des lames damassées ou des grilles ajourées pour une balustrade raffinée, mais elle conviendra parfaitement pour fabriquer des objets ménagers simples et des décorations originales.

Les caractéristiques de la forge permettent d'utiliser partiellement le potentiel réducteur du carbone. Tout l'oxygène n'est pas brûlé de la pièce chauffée. Grâce à cette réduction partielle, le métal n'est pas complètement brûlé et ne devient pas cassant, comme c'est le cas avec la fonte.

Pour installer une mini forge domestique, aucun matériau spécial n'est nécessaire. Pratiquement chaque propriétaire dispose de tout le nécessaire. Il a sûrement des briques, des chutes de métal, des tubes en acier, des ancres, des colliers.

D'ailleurs, dans l'industrie, les pièces en fonte sont saturées d'oxygène après traitement thermique pour éliminer ce défaut ou au moins le minimiser.

Dans une forge fabriquée industriellement, équipée d'un système de contrôle, l'air nécessaire à la combustion est soufflé de manière à en manquer légèrement. Il est difficile d'équiper une forge artisanale d'un tel dispositif, à moins d'y installer, bien sûr, un brûleur à gaz prêt à l'emploi avec automatisme.

Indépendamment de la conception et du type de fonctionnement de la forge, dans sa zone de travail, le carbone extrait de l'hydrocarbure est transformé. Il attire les oxydes, débarrassant ainsi le métal de ceux-ci.

En raison de l'impossibilité d'une alimentation en air régulée, plus précisément en oxygène qu'il contient, les pièces forgées artisanales sont souvent brûlées. Cela arrive au début. Cependant, avec l'expérience, le maître acquiert la capacité de sentir quand il faut arrêter de chauffer, ainsi que la connaissance de ce qu'il faut faire pour éviter une perte totale d'oxygène.

Dispositif et composants de travail

Il existe une multitude de variantes de fabrication de modèles artisanaux, testées par les forgerons dans la pratique. Nous n'en présenterons qu'une petite partie. Avant de décider quel type de forge à gaz il est préférable de fabriquer soi-même, examinons les caractéristiques typiques de l'appareil.

D'un point de vue technique, toute forge de forgeron est un type de four avec des accessoires caractéristiques : un foyer, une grille, une chambre à air, appelée dans les appareils de chauffage russes un soufflet. Contrairement à un four ordinaire, la chambre à air est équipée d'un drain pour réguler l'arrivée d'air et d'un tuyau avec vanne.

La grille est renforcée pour résister à une importante contrainte thermomécanique. Une grille ordinaire faite de barres métalliques ou de chutes d'angle ne convient pas. Un dispositif renforcé est nécessaire. Idéalement, il serait préférable qu'il s'agisse d'un panneau en métal épais, monté dans la table de travail, avec des trous percés uniformément.

Dans la construction de la forge, chaque partie structurelle remplit des fonctions spécifiques, grâce auxquelles la libération du métal des impuretés et le chauffage pour le forgeage s'effectuent dans des conditions optimales.

L'ensemble des composants énumérés est appelé la tuyère. Dans la configuration des forges de production industrielle, il y en a plusieurs, afin de pouvoir les changer en fonction des conditions requises pour une opération particulière et de la taille de la pièce à chauffer.

La tuyère est le plus souvent installée non pas dans un boîtier fermé, mais montée sur une table. Celle-ci doit être suffisamment stable et protégée contre les effets thermiques, ce qui est assuré par un revêtement réfractaire. Dans certaines conceptions, une grille est intégrée dans la table ou, à la place, un panneau métallique perforé est installé.

Pour le revêtement réfractaire de la table d'une forge fixe destinée à être utilisée activement, on utilise de la brique de quartz réfractaire. Les forges artisanales pour des travaux ponctuels sont revêtues de brique réfractaire (chamotte). Il est plus facile d'en trouver dans le commerce, et le prix est plus bas.

La chambre de combustion de la forge est renforcée par un revêtement réfractaire, réalisé avec de la brique réfractaire ou de la brique chamotte, capable de résister à des températures élevées.

Pour une collecte et un évacuation complets des fumées, on place un auvent ou un parapluie au-dessus de la table à panneau perforé ou au-dessus de la tuyère. Ceux-ci sont reliés à un conduit de fumée qui est construit selon le principe d'un conduit de fumée pour chaudière à gaz. Il doit fonctionner parfaitement, car les gaz dégagés lors du chauffage du métal sont extrêmement toxiques.

Outre les composants structurels de base, il existe également des dispositifs supplémentaires. Habituellement, à côté de la forge, les forgerons placent un bac de trempe afin de plonger immédiatement la pièce finie dans un milieu de refroidissement et de trempe. Cela s'applique si une trempe par choc thermique est nécessaire.

En aménageant votre propre forge, vous devez penser non seulement à la fabrication de l'équipement de chauffage du métal, mais aussi à l'équipement connexe : enclume, bac de trempe, chambre gaz-air, cheminée et hotte aspirante.

De plus, les artisans à l'échelle industrielle utilisent une chambre gaz-air. Dans celle-ci, les produits sont séchés pour éliminer le condensat, et on y introduit des additifs qui ne peuvent être ajoutés qu'à l'état gazeux. On y sèche également l'air pour obtenir certaines conditions technologiques.

Pour augmenter la zone de température extrêmement élevée, on utilise un creuset – un capuchon s'élargissant vers la base. Il est principalement nécessaire pour travailler les métaux non ferreux et précieus. Les artisans individuels n'ont souvent besoin d'aucun accessoire, si ce n'est d'un bac, pour lequel on peut adapter n'importe quel récipient métallique de volume suffisant.

Choix du gaz pour le fonctionnement

On pense que pour le fonctionnement d'une forge, aussi bien le gaz de ville que le gaz liquéfié en bouteille conviennent. Décevons : il n'est pas judicieux d'utiliser la variante naturelle non purifiée.

Le rejet du combustible naturell a deux raisons importantes :

• Le gaz combustible qui nous arrive du conduit est un mélange d'hydrocarbures gazeu. Leurs capacités caloriifiques et de rétention d'oxygène diffèrent. Il est donc pratiquemment imppossible de régler un apport d'air optimal.
• Dans le mélange gazeu domestique, il y a toujours une teneur en impuretés, même minime, mais influençant le résultat. On peut ne pas remarquer la présense de phosophore et de silcium, mais le soufre rendra certainemant le résultat des effforts inutilisable. Seule la refonte pourra le sauver.

De plus, le gaz domestique est odorisé – on lui donne une odeur caractéristique pour détecter immédiatement une fuite. Ces substances auront également un impact négatif sur la qualité.

Le gaz domestique ne convient pas au fonctionnement d'une forge car il contient des impuretés qui gênent le travail des métaux. Le combustible gazeux doit être purifié avant d'être introduit dans la zone de combustion, ou il faut utiliser des bouteilles de monogaz industriel.

Les gaz liquéfiés industriels conviendraient parfaitement : le propane ou le butane fournis en bouteilles. Mais uniquement s'il s'agit de monogaz sans aucune impureté associée.

S'il n'est pas possible d'acheter du gaz combustible purifié, vous pouvez effectuer la purification vous-même. Un récipient contenant du naphtalène, à travers lequel le gaz doit passer avant d'être introduit dans le brûleur, aidera à éliminer les composés soufrés.

D'ailleurs, si vous utilisez un brûleur fabriqué en usine, la construction de la forge sera beaucoup plus rapide. Et vous n'avez pas à vous soucier du résultat : tout fonctionnera parfaitement et en toute sécurité. De plus, dans le brûleur, l'air et le gaz peuvent être prémélangés dans les proportions nécessaires au travail.

Technique de construction d'une forge

Précisons d'emblée que la forge à gaz artisanale, dont nous allons vous présenter les schémas et les méthodes d'assemblage, n'est pas adaptée à un usage industriel. Cependant, il est tout à fait possible de réaliser avec elle des décorations uniques, des petits objets d'intérieur intéressants et des pièces métalliques originales.

De nombreux modèles de forges conçus pour fonctionner avec des combustibles solides peuvent être adaptés pour fonctionner au gaz.

Commençons par les options les plus simples, qui ne nécessitent pas de compétences en soudure ou dans d'autres domaines de construction de la part de l'exécutant.

Construction élémentaire avec un brûleur à gaz

La forge la plus simple pour former de belles pointes sur une barre métallique destinée à souder une jolie clôture de jardin, ou pour forger des bijoux, peut être réalisée à partir de six briques réfractaires.

La grille dans ce modèle est soudée à partir de deux morceaux de tube en acier VGP de diamètre quelconque, mais pas trop grand. On soude perpendiculairement des morceaux de tube profilé, de cornière ou de bande torsadés en forme de vis. Ceci est nécessaire pour capter le flux d'air.

La version la plus simple d'une forge peut être assemblée en une demi-heure à partir de six briques, de quelques morceaux de tube en acier et de profilés métalliques.

On empile les briques réfractaires pour former un « foyer » qui ne comporte qu'une base, une couverture supérieure et deux parois latérales. Cette forge ne doit être installée qu'à l'extérieur, car aucun système d'évacuation des fumées n'est prévu. Du côté de la soufflerie, on creuse un petit trou dans le sol pour loger le corps du brûleur à gaz ou du chalumeau.

Afin d'éviter une explosion du brûleur à gaz pendant le fonctionnement de cette forge, il est préférable de placer une cloison en carton d'amiante à l'entrée du foyer. En effet, la chaleur provenant du foyer ouvert peut revenir et chauffer le réservoir de gaz.

Dans les installations de forge les plus simples, l'air pour la combustion est fourni soit naturellement, soit à l'aide de soufflets de forge. Dans les deux cas, il est impossible de contrôler l'apport d'oxygène.

En général, dans cet appareil, le chauffage s'effectue sur du charbon ou du coke fin (petit coke spécialement produit pour les forgerons). Le brûleur à gaz ou le chalumeau n'est utilisé que pour activer le processus. Ils allument le feu et créent un courant d'air.

Version mobile à partir d'une cocotte

Pour ce modèle, il vous faut une rôtissoire à oie usagée. Dans ses extrémités, percez des trous pour l'introduction d'un brûleur à gaz fait maison ou acheté. Au-dessus des trous, découpez deux évidements. Ce modèle, tout comme le type précédent, ne peut être utilisé qu'à l'extérieur.

Le revêtement du four artisanal est réalisé avec un mélange de sable réfractaire et de brique réfractaire concassée. Vous pouvez acheter un mélange prêt à l'emploi à cet effet. Après application, il n'est pas nécessaire de le cuire spécialement. Le durcissement du composé de revêtement se produira lors de l'utilisation de l'appareil.

Pour la pressurisation, installez un ventilateur adapté en type et en puissance, par exemple, celui d'une sirène manuelle. Un brûleur à gaz à soufflage serait idéal ; vous pouvez le retirer d'une chaudière turbocompressée usagée, si elle est bien entendu en état de fonctionnement technique.

Une structure fabriquée à partir d'anciens ustensiles en fonte ne permettra pas d'atteindre une température supérieure à 900 °C, ce qui réduit considérablement le champ d'application.

Cette solution présente un inconvénient majeur : vous ne pouvez l'utiliser qu'à l'extérieur, et si vous utilisez un brûleur à soufflage, vous aurez besoin d'une alimentation électrique. Autrement dit, vous devrez vous munir soit d'une bonne rallonge de puissance suffisante, soit prendre le risque de placer l'appareil près de la maison.

Il y a encore une option : les soufflets de forge, utilisés par les forgerons pendant plusieurs siècles. Cependant, notez qu'insuffler de l'air manuellement dans le foyer du four n'est pas du tout sûr. Et en matière de productivité, tout sera problématique et incertain.

Équipement fixe pour l'atelier

Les modèles installés dans les ateliers pour un travail permanent doivent être non seulement fonctionnels, mais aussi ergonomiques. Il est important de penser à la fois au confort de travail et à la sécurité, car une barre de métal incandescent représente une menace potentielle. Et se blesser gravement ne fait partie des plans d'aucun artisan normal.

Dans ce cas, il ne faut pas prendre des dimensions standard, car nous sommes tous constitués et organisés individuellement. Le four de forge doit être confortable pour vous et pour ceux qui utiliseront votre atelier, s'il est loué en commun. La hauteur de la table de travail et ses dimensions ont une importance particulière.

En hiver, un four mobile peut être utilisé dans un atelier équipé d'un système d'extraction avec une sonde, et en été – à l'extérieur, en le déplaçant à l'intérieur du bâtiment à la fin du travail.

Pour déterminer les dimensions du futur four, procédons comme suit :

• Choisissez un emplacement dans l'atelier qui permette de placer tout l'équipement principal et auxiliaire à des endroits pratiques pour effectuer l'ensemble des travaux de chauffage, forgeage et trempe.
• Déterminez votre position. Tenez-vous debout, les pieds écartés à la largeur des épaules. Pliez le bras de travail (droit/gauche) au niveau du coude.
• Mesurez la distance entre le coude du bras plié et le plan du sol. Il est plus pratique de le faire avec un assistant. Ensuite, obtenez également un deuxième résultat si vous n'êtes pas le seul à forger. À la moyenne arithmétique des deux distances, ajoutez 5-7 cm – vous obtenez la hauteur de la table de travail.
• Prenez les pinces les plus grandes en dimensions pour mesurer la distance entre votre ventre et leur point le plus éloigné. Ajoutez 10 à 12 cm à la distance mesurée – vous obtenez la moitié de la diagonale de la table de travail.
• Calculez la longueur du côté de la table de travail carrée, en tenant compte de la moitié de la diagonale obtenue précédemment.

La table de forge n'est généralement pas faite ronde, car elle est peu pratique, surtout si vous devez travailler avec un assistant.

La forge fixe présentée dans le système – est un équipement universel qui peut être adapté aussi bien au combustible solide qu'au gaz. En cas de chargement de braises de bois brûlé ou de coke dans le foyer, l'air est insufflé par un ventilateur de chauffage de voiture, car l'aspirateur soufflerait les braises.

Dans le centre de la table de travail se trouve une grille encastrée. Cette option est nécessaire pour que lors du colmatage des trous par la suie, il n'y ait pas de répartition inégale de la chaleur. Lors de l'utilisation du gaz, il faut équiper l'installation d'un brûleur à injection, qu'il vaut mieux acheter, mais que l'on peut aussi fabriquer soi-même.

Inspiré du patrimoine des cavaliers

Les cavaliers ont toujours eu besoin de fers à cheval et de clous pour les fixer. De plus, les escadrons de hussards et de lanciers avaient dans leur arsenal des forges portatives qui se déplaçaient avec les formations militaires. La base des machines mobiles pour les travaux de forge était un mécanisme à manivelle et bielle.

Le principe de fonctionnement de la forge qui suivait les lanciers et les hussards vers les positions de combat repose sur l'utilisation d'un mécanisme à manivelle et bielle.

Trouver un équivalent du mécanisme à manivelle et bielle est aujourd'hui très simple. Il suffit de se souvenir où est rangée la machine à coudre à pédale de grand-mère de la marque Singer. Avec quelques adaptations, les modèles dérivés de la marque Tchaïka conviennent aussi.

Si l'on utilise du gaz comme combustible dans une forge artisanale, il est préférable de le mélanger dans une chambre gaz-air à laquelle on connecte un aspirateur.

Il est préférable de privilégier les modèles anciens avec un bâti en fonte. Ce bâti résistera à toute contrainte thermique et mécanique. La solution idéale sera une structure sur roues, que l'on peut facilement déplacer vers un endroit pratique pour le travail.

Forge à partir d'une bouteille de gaz avec un brûleur propane

Prévenons d'emblée que ce modèle de forge ne convient qu'à ceux qui ont une expérience considérable du propane. La chambre à gaz de cette version est assez grande, donc à la moindre infraction aux règles, l'explosion peut être d'une force destructrice. Les conséquences sont imprévisibles, mais dans la plupart des cas, catastrophiques.

L'artisan qui décide de fabriquer une forge à partir d'une bouteille d'oxygène aura besoin de ce récipient vide d'un diamètre d'au moins 25 cm. Il faudra des matériaux réfractaires : une plaque, du ciment, de la peinture, de la laine de kaolin. Il faudra des fixations, un revêtement céramique, un fût en acier fileté pour aménager le point de raccordement du brûleur.

Il faudra également des fixations et autres matériaux que nous énumérons dans le texte. Pour réaliser les travaux, il faut se munir d'une meuleuse, d'un jeu de tarauds de taille 10-32, d'une spatule, d'un pinceau pour appliquer les revêtements, d'une perceuse et de limes. Et il faudra aussi des équipements de protection : un masque respiratoire efficace, des gants de travail en coton, des lunettes.

La série de photos suivante présente le montage de la forge artisanale à partir d'une bouteille d'oxygène :

Si la bouteille n'avait pas initialement de pieds de support et de poignée en haut pour le transport, il convient de les souder. D'ailleurs, si vous n'avez pas d'expérience en soudure, vous pouvez assembler les pièces avec des boulons ou par brasure.

Ensuite, il faut aménager un raccord pour l'introduction du brûleur dans notre forge artisanale :

Maintenant, vous devez fixer le tube et construire un dispositif pour maintenir le chalumeau au propane dans le tube :

C'est maintenant le moment idéal pour commencer à aménager le fond de la forge artisanale. Pour cela, vous aurez besoin de briques réfractaires, avec lesquelles vous construirez une sorte de table de travail. Cela séparera également la zone de haute température du contact avec la paroi métallique du corps.

Le fond, c'est-à-dire la table de travail réfractaire de la forge, est prêt. Nous passons maintenant à l'aménagement de la paroi arrière:

Nous avons terminé avec la partie arrière. Maintenant vient la partie la plus difficile et la plus laborieuse : l'assemblage du couvercle amovible pour la face avant. On le retire pour changer périodiquement l'isolant brûlé et le support en briques, car cela arrive fréquemment lors d'une utilisation intensive.

On peut considérer que nous avons réussi le travail, il ne reste que les étapes finales :

Nous souhaitons avertir les artisans amateurs : la forge est une activité très intéressante, mais elle présente des risques de blessures. Il faut protéger les yeux et, dans la mesure du possible, couvrir toutes les parties du corps, malgré la température élevée dans la zone de travail.

Pour vous protéger des brûlures, vous devez vous munir de chaussures à embouts métalliques renforcés. Il est conseillé d'acheter un long tablier en toile et des gants. Il est absolument interdit de travailler avec du métal chauffé en portant des vêtements synthétiques – ils s'enflamment instantanément à la moindre étincelle.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Conseils originaux pour les bricoleurs amateurs sur l'aménagement de forges pour un atelier privé :

Comment fabriquer un petit four pour la trempe des pièces métalliques :

Instructions détaillées pour la fabrication d'un équipement fixe de chauffage du métal au gaz :

Nous n'avons examiné et analysé qu'une petite partie des structures et des schémas de construction de forges. En réalité, il en existe bien davantage. Cependant, les informations que nous vous avons fournies vous aideront à vous faire une idée des types d'équipements afin de choisir le meilleur.

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