Муфельная печь для плавки металла своими руками


Муфельная печь для плавки металла своими руками: инструкция по изготовлению

Свернуть

Муфельная печь для расплава или закалки металлических изделий – прибор, позволяющий домашнему мастеру выполнить определенную работу. Простой агрегат, способный работать на разных видах топлива, для самостоятельного изготовления достаточно обладать навыками выполнения слесарных и электросварочных работ.

Устройство и схема

Устройство муфельной печи для плавки металла состоит из:

к содержанию ↑

Материалы и элементы для работы

Муфельная печь для плавки алюминия своими руками или закаливания стальных деталей – для производства подготавливаем полный набор материалов. Нам потребуется:

к содержанию ↑

Необходимые инструменты

Инструмент должен быть исправным:

к содержанию ↑

Пошаговая инструкция по изготовлению

Муфельная печь для плавки металла своими руками — для такого прибора лучший вид топлива электричество. С его помощью можно разогреть металл до температуры плавления. Разберем подробно этапы проведения работ по самостоятельному изготовлению нагревательного агрегата.

к содержанию ↑

Изготовление конструкции муфеля

В зависимости от материала и конфигурации корпуса начинаем делать отсек для нагрева металла. Можно сделать печь и без стального каркаса, но тогда потребуется уложить печь в слой теплоизоляции. Используем материалы, способные выдерживать высокие температуры. Но лучше сделать коробку из листового металла или из старой бочки или даже холодильника. Этапы работ:

  1. Начинаем готовить блоки для обкладки огнеупорной камеры. Для небольшой камеры понадобится 7 шамотных больших кирпичей. С их помощью можно соорудить прямоугольную или цилиндрическую камеры нагрева и закаливания металла. Если требуется соорудить круглый отсек, понадобится болгаркой вырезать трапециевидные заготовки и предварительно укладывать их в конструкцию, намечая каждую деталь.
  2. Подрезав грани, устанавливаем детали на ровную поверхность и несильно стягиваем их проволокой. Проверяем плотность прилегания граней блоков и отсутствие больших зазоров. Если нужно подрезаем блоки и снова собираем всю конструкцию на проволоке.
  3. Обеспечив плотность прилегания деталей, выкладываем их в ровный ряд и длиной линейкой размечаем пазы для укладки нагревательных элементов печи — спиралей из нихромовой проволоки. В зависимости от диаметра самодельной или покупной спирали размечаем ряды так, чтобы они не соприкасались между собой. Если это произойдет – это грозит коротким замыканием и сработкой автомата и это в лучшем случае. Минимальный зазор – 20-30 мм.
  4. Канавки выбираем дрелью с шарошкой или сверлом или болгаркой. Борозды лучше сделать под небольшим уклоном вниз, чтобы спирали не могли выпасть. Работа кропотливая и требует внимательности, не торопимся.
  5. После проверки точности пропилов и исправления, неточных мест стыковки пазов переходим к сборке муфельной конструкции. Закрепляем блоки с помощью термостойкого клея или раствора. Самодельную смесь готовим из равных частей шамотной глины и просеянного кварцевого песка.

Для изготовления муфеля, небольшого по габаритам, можно использовать простую глину. Для этого выполняем несколько дополнительных операций:

  1. Из картона или тонкого пластика делаем опалубку для заливки жидкого раствора глины, либо можно использовать обрезанную бочку. Учитываем толщину стенок и размеры корпуса печи.
  2. Замачиваем раствор на 2-3 дня, чтобы он растворился и разбух. Такая смесь становится пластичной.
  3. После этого заливаем в опалубку раствор. Толщина стенок – 50-70 мм. Обязательно уплотняем и протыкаем его тонким стержнем для удаления пузырей воздуха и монолитности конструкции.
  4. Оставляем деталь до полного засыхания глины. Делаем пазы для укладки спиралей или отверстия для установки газовых горелок и вывода проводов.
  5. Готовый глиняный муфель обязательно закаляем в печи и только после этого устанавливаем в корпус.

Такая монолитная обожженная конструкция будет прочной и не уступит по характеристикам муфелю из шамотного кирпича.

к содержанию ↑

Спираль можно приобрести в магазине или намотать самостоятельно (толщина проволоки нужна — 1,2 мм.):

Далее:

  1. Готовые спиральки укладываем в подготовленные пазы в корпусе муфеля и фиксируем скобками из нихрома. Устанавливая скобки, следим, чтобы они не перемкнули виточки между собой. Для крепления еще используют раствор для кладки кирпича из глины и песка. Этот материал не проводит электрический ток.
  2. Рассчитанные по мощности спирали обеспечат высокую температуру в печи. Для увеличения производительности и экономии электроэнергии советуем сделать несколько нагревательных контуров, которые можно включать отдельно. Так мы сможем поддерживать необходимую температуру в начале обжига металла и постепенно доводить ее до максимальной.
  3. В местах выхода из корпуса закрываем проволоку керамическими предохранителями, а сразу после выхода подключаем медный электрический кабель большого сечения. Заводим кабель в электрический щиток и подключаем его к отдельному автомату. Печь должна быть надежно защищена от токов короткого замыкания, для защиты обязательно заземляем ее и подключаем к отдельному УЗО.

Важно! Для домашней печи лучше использовать нихром. Этот материал способен выдерживать высокую температуру и длительное нахождение в агрессивной среде. Минимальное сечение витков спирали – 1 мм.

Для нагрева деталей можно использовать газовые горелки.

к содержанию ↑

Работы по установке в муфель газовой горелки

Газовый нагревательный элемент лучше приобрести в магазине, хотя народные умельцы могут выполнить эту работу своими руками. Но советуем подумать о безопасности и отправиться в специализированный магазин.

Если вы обладаете опытом изготовления аналогов, такую конструкцию делаем по определенной схеме:

Горелка устанавливается с помощью хомутов. Не забываем установить на подводящем шланге клапана, защищающего от обратного удара.

к содержанию ↑

Финальные работы

Муфельная печь — горн своими руками почти готова. Остается собрать все детали в единую конструкцию. Полость между муфельным устройством и корпусом заполняем свободное пространство утеплителем.

Если нужна печь для плавления небольшого количества металлов, на верхней детали делаем небольшой вырез по габаритам тигля и ужесточаем края прутком или уголками. Теперь после включения печи в работу можно устанавливать тигель с медью или алюминием и расплавлять металл.

После окончания всех работ проверяем правильность сборки и включаем прибор в сеть переменного тока. Сначала печь будет сильно дымить, не пугайтесь – это выгорает смазка, краска или грязь. После первого включения дыма станет значительно меньше.

к содержанию ↑

Правила эксплуатации

Электрические или газовые печи для расплавления материалов или закаливания деталей – приборы повышенной опасности.

Перед началом работ обязательно проверяем надежность подключения к газовой сети или изоляцию проводов и состояние спиралей. В помещении необходимо обеспечить надежную систему вентиляции.

Печь устанавливаем на теплоизоляционную подставку. Лучше взять несколько шамотных кирпичей и склеить их жаростойким клеем.

Не рекомендуем работать в такой одежде, как на фото:

Только спецодежда сможет защитить вас от ожогов при работе с расплавленным металлом. Только спилковые перчатки соответствуют правилам охраны труда. Одежда из плотного материала. Все участки тела должны быть закрыты, обувь из плотной кожи или заменителя. Никаких тапочек или сланцев.

к содержанию ↑

Вывод

Самодельные или промышленные печи для закаливания металла или его плавления – все эти конструкции должны обеспечивать безопасность и комфортность в работе с нагревательными приборами. Сделать конструкцию самостоятельно несложно, справиться сможет даже новичок. Главное внимательно и ответственно выполнять все рекомендации и правила выполнения работ.

pechnoy.guru

Муфельная печь своими руками - устройство, расчеты и инструкция по изготовлению печи для плавки

Муфельная печь является неотъемлемым оборудованием мастерских, занимающихся ювелирным искусством или изготовлением керамических изделий. Этот прибор позволяет создать необходимые температурные режимы для нагревания и плавления металла, обжига керамики или соединение эмалей со стеклом. Используется муфельная печь также при изготовлении изразцов, при закалке этих изделий и укрепления эмалевого слоя. Немало и других вариантов использования такого оборудования.

Муфельная печь своими руками

Приборы заводского изготовления имеют достаточно высокую стоимость. Но ведь вполне возможно изготовить подобное оборудование с необходимыми для работы характеристиками и самостоятельно. Муфельная печь своими руками довольно часто собирается мастерами, занимающимися одним из названных выше типов работ.

А для того чтобы прибор функционировал эффективно, необходимо не только правильно подобрать материал и изготовить саму высокотемпературную камеру, но и правильно просчитать рабочие параметры электротехнической части, приобрести требуемые комплектующие и произвести грамотный монтаж.

Обо всем этом и пойдет речь в данной публикации.

Что такое муфельная печь?

Разновидности муфельных печей

Существует довольно большое разнообразие типов муфельных печей, которые подразделяются по целому ряду критериев — по источнику используемой для нагрева энергии и мощности, по линейным параметрам и расположению рабочей камеры и другим признакам.

Один из многочисленных примеров самостоятельно изготовленной муфельной печи

— Безусловно, в наше время самыми эффективными моделями считаются электрические муфельные печи. Их удобство состоит в возможности достичь необходимо высокой температуры в кратчайший срок, а также в относительной безопасности при правильной сборке и соблюдений всех требований по эксплуатации. При использовании электрических печей предоставляется возможность очень точно устанавливать и контролировать температуру нагрева в рабочей камере. Такие приборы отличаются компактностью и могут применяться для работы даже в небольшой по площади мастерской (или даже в квартире) от сетевого напряжения в 220 вольт, если, конечно, позволяет мощность линии питания. Розетка, через которую планируется подключать прибор в сеть, должна в обязательном порядке должна быть заземлена. Других требований, по сути и нет, так что установка такой электрической печи не потребует никаких административных процедур, вроде получения соответствующих разрешений на эксплуатацию.

— Собирать в кустарных условиях прибор, работающий на газе — настоятельно не рекомендуется. Дело в том, что самодельные газовые приборы категорически запрещены к эксплуатации из-за их повышенной опасности, и могут возникнуть очень серьезные проблемы с контролирующими организациями.

— Печь, нагреваемая от сгорания угля, недостаточно эффективна, так как долго входит в рабочий режим, для нее необходимо отдельное помещение, а также появятся дополнительные хлопоты, связанные с доставкой твердого топлива и организацией его правильного хранения. Правда, справедливости ради, следует отметить, что угольные муфельные печи долго нагреваются, но зато и дольше поддерживают достигнутую температуру. И в плане экономичности эксплуатации они тоже выигрывают по сравнению с электрическими приборами.

Но преимущества электрической муфельной печи все же значительно перевешивают ее единственный существенный недостаток – высокую стоимость электроэнергии. Поэтому в дальнейшем разговор пойдет только об этом варианте.

Печи с горизонтально расположенной камерой более просты в изготовлении и удобны в эксплуатации. Они обладают достаточной функциональностью, например, позволяют плавить многие металлы, обжигать керамику, закалять стальные изделия.

Конструкция муфельной печи

Сразу нужно определиться с тем, что же такое муфель, чтобы в дальнейшем не возникало вопросов по названию прибора. Итак, под этим термином понимают закрытую камеру, в которой создается необходимая для того или иного технологического процесса температура, но при этом исключается контакт обрабатываемого материала с самим топливом или с продуктами его сгорания. В случае с электричеством продуктов сгорания уже не может быть просто по определению, но все же название «муфельная печь» прижилось – их за сходности технологических операций, выполняемых с помощью такого оборудования.

Муфельная печь может иметь разную конструкцию. При создании ее электрического варианта используются те или иные нагревательные элементы, в зависимости от того, какая температура должна быть достигнута в рабочей камере. Как правило, диапазон температур лежит в диапазоне от 200 до 1000÷1100 градусов — этого бывает достаточно для качественного обжига керамики, плавления или закалки многих металлов. Но в некоторых случаях необходимо достичь нагрева и до 1300÷1500 градусов — правда, такие печи уже обычно используются в производственных или лабораторных условиях.

Пример распространённой конструкции муфельной печи.

Если для формирования камеры используется шамотный кирпич, то теплоизоляционный слой делается толще. Это и понятно — плиты обладают более высокими термоизоляционными характеристиками и имеют меньшее количество стыковочных швов, которые также часто являются причиной теплопотерь.

Ранее для изоляции муфельной камеры широко использовался асбест. Сегодня же его практически не применяют по двум причинам – он при нагревании выделяет довольно значительное количество вредных веществ, и, нагреваясь до температуры в 1000 и более градусов, теряет свои внутренние связи, постепенно превращаясь в крошку.

Монтируются дверцы на навесные петли, которые фиксируются на каркасе с помощью сварки. Дверца может быть распашной, откидной или даже съемной, если, например, предполагается изготовить печь, открывающуюся сверху. Последний вариант скорее можно назвать крышкой, нежели дверце. Он довольно удобен в эксплуатации, но вот практичным его никак не назовешь — при снятии крышки камера сразу открывается по все длине, что способствует быстрой и массовой утечке выработанного тепла.

Проведение расчетов электрического нагревателя для самодельной муфельной печи

В связи с тем, что эту часть конструкции можно назвать самой сложной, ее расчетам и сборке стоит посвятить отдельный раздел статьи.

Для проведения подобных расчетов потребуются некоторые исходные данные. К ним  относятся размеры создаваемого прибора и его предполагаемая мощность, материал изготовления нагревателя, уровень необходимых температур в муфельной камере, размещение и особенности конструкции нагревательных элементов. Результатом же проведения расчетов станет диаметр используемой для нагревательного элемента проволоки и ее необходимая длина.

Нагреватели для муфельной электрической печи чаще всего делаются спиральными – навиваются из проволоки с высокими показателями сопротивления и термостойкости.

Мощность печи напрямую зависит от размера муфельной камеры и материала, применяемого для его изготовления. Объем камеры определяется самостоятельно, в зависимости от параметров изделий, которые в нее будут помещаться для обработки.

В связи с тем, что стенки муфеля изготавливаются чаще всего шамотного кирпича или из плит ШПВ-350, которые обладают высокими теплоизоляционными качествами, а в качестве дополнительного теплоизолятора используются такие материалы, как муллитокремнеземистый войлок (МКРВ) или минеральная вата на базальтовой основе, можно оперировать некоторыми эмпирическими рекомендациями (то есть обоснованными опытом практического применения подобных конструкций).

Итак, при определении мощности будущей печи можно отталкиваться от размеров муфельной камеры (в литрах) и следующих эмпирических значений удельной мощности (Вт/л):

Объем муфельной камеры печи (литры)Рекомендуемая удельная мощность печи (Вт/л)
1÷5300÷500
6÷10120÷300
11÷5080÷120
51÷10060÷80
101÷50050÷60

Есть нюанс – диапазон указанных значений, указанный в таблице, довольно широк. Можно взять или среднее значение, или применить интерполяцию, то есть в максимальной степени привести к показателю объема.

I = P / U.

I – сила тока, проходящего через нагреватель.

Р – определённая выше мощность муфельной печи;

U – напряжение питания. Расчёты проводим в данном случае для однофазной сети, то есть напряжение равно 220 вольт.

Упростим несколько читателю задачу – ниже размещен калькулятор, который позволит быстро и точно найти мощность муфельной печи, исходя из размеров рабочей камеры, и силу тока на нагревательном элементе.

Калькулятор расчета мощности электрической муфельной печи и силы тока на ее нагревательном элементе

Перейти к расчётам

— Во-первых, по этим исходным значениям несложно определить требуемое сопротивление нагревательного элемента.

R = U : I

R – общее сопротивление нагревательного элемента.

Имея значение общего сопротивления и зная удельное сопротивление проволоки, которая используется для изготовления нагревательных спиралей, можно найти длину проводника, из которого эта спираль будет навиваться.

— Во-вторых, есть еще один важный момент – сила тока напрямую влияет на выбор сечения проволоки. Дело в том, что если применить материал с заниженными возможностями, то слишком большой ток вызовет его быстрый перегрев, плавление или перегорание.

Можно воспользоваться таблицей, приведенной ниже.

Таблица допустимого соответствия сечения нихромовой проволоки силе тока в цепи и температуре нагрева.

D (мм)S (мм ²)Температура разогрева проволочной спирали, °C
2004006007008009001000
Максимальная допустимая сила тока, А
519.65283105124146173206
412.637608093110129151
37.0722.337.554.5647788102
2.54.9116.627.54046.657.566.573
23.1411.719.628.733.839.54751
1.82.541016.924.92933.13943.2
1.62.018.614.42124.52832.936
1.51.777.913.219.222.425.73033
1.41.547.251217.42023.32730
1.31.336.610.915.617.82124.427
1.21.1369.81415.818.721.624.3
1.10.955.48.712.413.916.519.121.5
10.7854.857.710.812.114.316.819.2
0.90.6364.256.79.3510.4512.314.516.5
0.80.5033.75.78.159.1510.812.314
0.750.4423.45.37.558.49.9511.2512.85
0.70.3853.14.86.957.89.110.311.8
0.650.3422.824.46.37.158.259.310.75
0.60.2832.5245.76.57.58.59.7
0.550.2382.253.555.15.86.757.68.7
0.50.19623.154.55.25.96.757.7
0.450.1591.742.753.94.455.25.856.75
0.40.1261.52.343.33.854.455.7
0.350.0961.271.952.763.33.754.154.75
0.30.0851.051.632.272.73.053.43.85
0.250.0490.841.331.832.152.42.73.1
0.20.03140.651.031.41.651.8222.3
0.150.01770.460.740.991.151.281.41.62
0.10.007850.10.470.630.720.80.91
D - диаметр нихромовой проволоки, мм
S - площадь поперечного сечения нихромовой проволоки, мм²

Обратите внимание – допустимая сила тока для нихромовых проводников различного сечения зависит еще и от температуры нагрева. Таким образом, в таблице необходимо выбрать то значение сечения нихромовой проволоки, которое будет соответствовать и температурному режиму, в котором планируется эксплуатация муфельной печи, и рассчитанной величине силы тока.

При этом оба исходных параметра должны приводиться к табличным в большую сторону. То есть, если температурный режим предполагается, скажем, в 640 градусов, используем столбец для 700 градусов. И если рассчитанная сила тока, например, 13,1 А, то ближайшее большее значение в таблице – 13.9 А. Продолжая приведенный пример, в левой части таблицы находим, что потребуется нихромовая проволока диаметром не менее 1.1 мм, и, соответственно, с площадью поперечного сечения 0,95 мм².

Такое приведение к ближайшим табличным значениям не особо скажется на точности результата. Но зато тем самым будет задан и определенный эксплуатационный запас возможностей нагревательного элемента.

Важный нюанс. В таблице указан и диаметр проволоки (первый столбец), и площадь ее поперечного сечения (второй столбец). Почему важно знать еще и площадь сечения проводника? Потому что расчет дальше будет вестись с опорой на величину удельного сопротивления, которое выражается в Ом×мм²/м, то есть учитывающее именно площадь и длину проводника (которую нам как раз и требуется найти).

— через силу тока и напряжение:

R = U / I

— через характеристики проводника

R = ρ × L / S

ρ — удельное сопротивление нихромового проводника, Ом×мм²/м;

L — длина проводника, м;

S  — площадь поперечного сечения проводника, мм².

Отсюда недолго получить и интересующую нас в конечном счёте формулу:

L = (U / I) × S / ρ

Оговоримся сразу, что просто для упрощения изложения ранее и далее упоминается нихромовая проволока. Но на практике для изготовления нагревательной спирали может быть использована как  нихромовая (чаще всего используются сплавы Х20Н80-Н, Х15Н60 или Х15Н60-Н), так и фехралевая (самая распространенная – из сплава Х23Ю5Т).

— Нихромовая проволока (из названия понятно, что доминирующими компонентами сплава являются никель и хром) — более прочная, долговечная, не меняет существенно своих качеств при сильном нагреве, пластичная, хорошо поддаётся обработке. Недостаток – высокая цена. Кроме того, по показателям жаропрочности проигрывает фехралю.

— Фехралевая проволока (фехраль – от сокращений феррум, то есть железо, хром и алюминий) обладает более высоким сопротивлением, то есть при других равных показателях обеспечивает большее выделение тепла. Жаропрочность тоже выше, чем у нихрома. Явным достоинством такой проволоки является ее куда более доступная цена. Но по многим другим параметрам, и главным образом – по своей долговечности, материал серьезно проигрывает. Так, при высоких температурах (свыше 1000 градусов) теряется пластичность – проволока становится ломкой. Наличие в составе железа предопределяет коррозионную неустойчивость спирали во влажной среде. Может вступать в химические реакции с шамотной футеровкой муфельной камеры. Чрезмерно большое линейное расширение при нагреве. Тем не менее, довольно популярный материал, видимо, в силу высокой теплоотдачи и доступной стоимости.

Фехралевая проволока значительно дешевле и обладает более высокими показателями теплоотдачи. Но по большинству важных критериев все же серьезно проигрывает нихромовой.

Ниже в таблице приведены значения удельного сопротивления для проволоки различных марок и диаметров:

Марка нихромового сплава, из которого изготовлена проволокаДиаметр проволоки, ммВеличина удельного сопротивления, Ом×мм²/м
Х23Ю5Тнезависимо от диаметра1.39
Х20Н80-Н0,1÷0,5 включительно1.08
0,51÷3,0 включительно1.11
более 31.13
Х15Н60 или

Х15Н60-Н

0,1÷3,0 включительно1.11
более 31.12

Как видно, для проволоки из наиболее распространённых нихромовых сплавов и в диапазоне самых употребляемых диаметров, этот показатель равен 1,11 Ом×мм²/м. то есть можно без особого риска потерять в точности вычислений остановиться именно на этом значении. Впрочем, если есть необходимость и желание, можно оперировать и более точными цифрами, взяв их из таблицы.

 И вновь, чтобы не утруждать нашего читателя расчетами «на бумажке» предложим воспользоваться онлайн-калькулятором:

Калькулятор расчета длины нихромовой или фехралевой проволоки для изготовления нагревателя муфельной печи

Таблица для перевода длины нихромовой проволоки в ее вес

Диаметр проволоки, ммВес погонного метра, гДлина 1 кг, м
Х20Н80Х15Н60ХН70ЮХ20Н80Х15Н60ХН70Ю
0.62.3742.3172.233421.26431.53447.92
0.73.2313.1543.039309.5317.04329.08
0.84.224.123.969236.96242.74251.96
0.95.3415.2145.023187.23191.79199.08
16.5946.4376.202151.65155.35161.25
1.29.4959.2698.93105.31107.88111.98
1.311.14410.87910.48189.7491.9295.41
1.412.92412.61712.15577.3779.2682.27
1.514.83714.48313.95367.469.0571.67
1.616.88116.47915.87659.2460.6862.99
1.821.36520.85620.09346.8147.9549.77
226.37625.74824.80637.9138.8440.31
2.231.91531.15530.01531.3332.133.32
2.541.21340.23138.75924.2624.8625.8
2.851.69750.46648.6219.3419.8220.57
359.34657.93355.81416.8517.2617.92
3.267.52365.91563.50314.8115.1715.75
3.580.77778.85375.96812.3812.6813.16
3.685.45883.42480.37111.711.9912.44
4105.504102.99299.2249.489.7110.08
4.5133.529130.349125.587.497.677.96
5164.85160.925155.0386.076.216.45
5.5199.469194.719187.5955.015.145.33
5.6206.788201.684194.4794.844.955.14
6237.384231.732223.2544.214.324.48
6.3261.716255.485246.1383.823.914.06
6.5278.597271.963262.0133.593.683.82
7323.106315.413303.8743.093.173.29
8422.016411.968396.8962.372.432.52
9534.114521.397502.3221.871.921.99
10659.4643.7620.151.521.551.61

Подробнее на этом расчете останавливаться не будет – чтобы перемножить длину проволоки на удельный вес ее погонного метра, наверное, дополнительного калькулятора не требуется.

Итак, откуда взять значение допустимой удельной поверхностной мощности? Оно вычисляется по формуле:

βдоп = βэф × α

βдоп – допустимая удельная поверхностная мощность, Вт/см²

βэф – эффективная удельная поверхностная мощность, зависящая от температурного режима работы муфельной печи.

α – коэффициент эффективности теплового излучения нагревателя.

βэф можно взять из таблицы. Здесь используются два исходных параметра:

— В столбцах указана температура, до которой будет разогреваться сам нагревательный элемент.

— В строках – температура воспринимающей среды. Иными словами, какой нагрев необходимо задать помещенному в печь для термической обработки материалу.

Пересечение столбца и строки даст значение βэф.

Требуемая температура тепловоспринимающего материала, °СПоверхностная мощность βэф (Вт/cм ²)  при температуре разогрева нагревательного элемента, °С
80085090095010001050110011501200125013001350
1006.17.38.710.312.514.1516.41921.824.928.436.3
2005.97.158.5510.15121416.2518.8521.6524.7528.236.1
3005.656.858.39.911.713.751618.621.3524.527.935.8
4005.26.457.859.4511.2513.315.5518.120.92427.4535.4
5004.55.77.158.810.5512.614.8517.420.223.326.834.6
6003.54.76.17.79.511.513.816.419.322.325.733.7
70023.24.66.258.051012.414.917.720.824.332.2
800-1.252.654.26.058.110.412.915.718.822.330.2
850--1.434.86.859.111.714.517.62129
900---1.553.45.457.7510.31316.219.627.6
950----1.83.856.158.6511.514.518.126
1000-----2.054.36.859.712.7516.2524.2
1050------2.34.87.6510.7514.2522.2
1100-------2.555.358.51219.8
1150--------2.855.959.417.55
1200---------3.156.5514.55
1300-----------7.95

А коэффициент зависит от особенностей расположения нагревательного элемента в камере печи. Всю таблицу приводить не будем – остановимся только на вариантах с использованием проволочной спирали.

ИллюстрацияВариант расположения спирального нагревательного элементаЗначение коэффициента α
Нагревательная спираль спрятана в ниши футеровки муфельной печи.0,16 ÷ 0,24
Нагревательная спираль заключена в кварцевые трубки и расположена на полочках по стенкам камеры0,30 ÷ 0,36

Теперь уже не составит труда по данным этих двух таблиц определить значение допустимой удельной поверхностной мощности.

Практика показывает, что для высокотемпературных печей (с нагревом более 700 градусов) требуемую долговечность наряду с необходимой эффективностью работы показывают нагревательные элементы с показателем допустимой удельной поверхностной мощностью не более 1,6 Вт/см² — для нихромовой проволоки, и порядка 2,0÷2,4 Вт/см² — для фехралевой.

Для печей же с невысокими показателями нагрева (порядка 200÷400 градусов) этот показатель не столь критичен. Здесь вполне можно исходить из допустимых значений 4 ÷ 6 Вт/см².

Если со значением допустимой удельной поверхностной мощности определились, то можно сравнить их с аналогичным показателем нагревателя, который у нас получился в ходе ранее проведенного расчета. Предлагаем опять воспользоваться возможностями онлайн-калькулятора.

Калькулятор расчета удельной поверхностной мощности проволочного нагревателя муфельной печи

Перейти к расчётам

Если полученное значение укладывается в допустимые рамки, то расчет можно считать окончательно законченным – останется приобрести нужное количество проволоки немеченого диаметра.

Но если показатель поверхностной удельной мощности слишком велик, то следует внести коррективы. Это означает, что или придется просчитать вариант с проволокой большего диаметра или увеличит общую длину нагревательного элемента. Впрочем, с нашими таблицами и калькуляторами процесс пересчета займет буквально минуты. В итоге необходимо прийти к конечным значениям сечения проволоки и ее длины, которые бы удовлетворяли всем перечисленным выше требованиям.

Навивку спирали можно производить с помощью специального электроинструмента, но в домашних условиях мастера обычно обходятся подручными приспособления, например, как показано на иллюстрации ниже.

Навивка спирали с помощью несложного приспособления

Проволока в данном примере подается через отверстие, просверленное в небольшом отрезке бруса. Подача идет с небольшим натягом, а свободно закрепленная труба прокручивается с помощью установленной в ее торец рукоятки. Как можно видеть, такой «станок» является весьма удобной самоделкой, которая значительно ускоряет работу, и изготовить ее — труда не составит.

Для изготовления спирали выбирается диаметр трубы или стержня D, который соответствует определенным требованиям – он зависит от типа проволоки и от ее диаметра d:

— для нихромовых спиралей – D = (7÷10) × d;

— для фехралевых спиралей – D = (4÷6) × d

Полученный диаметр спирали является минимальным. По готовности готовая спираль будет равномерно растягивается и раскладываться внутри муфеля в проделанных для нее нишах. Эти ниши могут быть только на стенках, но нередко для большей эффективности спираль также прокладывается и по потолочной поверхности, и даже по донной.

Нагревательные элементы, растянутые и разложенные в нишах камеры муфельной печи.

Некоторые мастера наносят на спиральные нагреватели обмазку из шамотной глины, с целью увеличить их долговечность. Другие предпочитают сверху спирали надевать изоляционные керамические элементы или кварцевые трубки. Однако, в большинстве случаев при самостоятельном изготовлении муфельных печей спирали остаются открытыми.

Система коммутации и управления муфельной печью

Пример комплекта для создания электротехнической части муфельной печи.

Блок управления печью включает в себя несколько приборов, которые собираются в одну общую схему. К таким составляющим электронной части муфельной печи относятся:

ИллюстрацияОсновное предназначение прибора или элемента схемы
Терморегулятор. В данном случае на иллюстрации представлен регулятор температуры RЕХ-C100, но для разных моделей могут быть использованы разные варианты этого прибора.
Например, «бюджетная» модель терморегулятора, простая в управлении Ш-4501, которую можно поискать и на «вторичном рынке» по объявлениям. Прибор прошел «проверку временем», и хотя по нынешним временам считается уже морально устаревшим – вполне способен справиться с задачей поддержания нужного уровня нагрева в муфельной печи. Есть модели с разными диапазонами измерения температуры нагрева - от 200 и до 1600 градусов.
Термопара – это элемент, который «в реальном времени» измеряет температуру внутри муфеля и передает данные на терморегулятор. Термопара чаще всего устанавливается в заднюю стенку муфельной камеры, в которой для этого просверливается сквозное отверстие. Для муфельной печи подходит термопара с маркировкой ПП, ХА и ХК.
Полупроводниковое твердотельное реле на 25÷40 ампер, которое исполняет коммуникационные функции в цепи управления. Оно чаще всего устанавливается в комплексе с радиатором охлаждения.
Радиатор с закрепленным на нем твердотельном реле.
Один двухклавишный или два одноклавишных выключателя.
При возможности и желании, вместо отдельных приборов, которые потребуется соединять в единую цепь, можно использовать готовый блок питания и управления со встроенным реле и терморегулятором. К нему подключается и нагревательная спираль, установленная в муфеле, и термодатчик (термопара).

Термопара, «рабочая» передняя часть которой находится в муфельной камере, проводится через заднюю стенку.

Вариант расположения термопары внутри муфельной камеры.

Сигнальные провода, идущие от термопары, подключаются к терморегулятору. Он отслеживает температуру, созданную внутри муфеля, и при достижении требуемого верхнего порога передаёт управляющий сигнал на реле, которое размыкает цепь питания нагревательного элемента. При понижении температуры до заданного уровня, происходит обратный процесс – реле включает питание нагревателя.

Реле, установленное на задней наружной стенке муфельной печи. Играет основную коммутирующую роль в электрической схеме печи.

Как правило, все коммутационные элементы электрической схемы располагают на задней стенке, непосредственно на ней, или обустроив для их закрепления ту или иную подставку (кронштейн, полку). На фасад же печи для удобства работы выносится терморегулятор, клавиши переключателей и индикаторы, показывающие режим работы прибора.

Пример расположения органов контроля и управления на лицевой стенке муфельной печи

Таких индикаторов может быть несколько. Например, общее питание, режим нагрева спирали, режим «простоя» нагревателя.

Рекомендуемая электрическая схема при использовании терморегулятора Ш-4501. Но и с другими терморегуляторами принципиальные отличия невелики.

На иллюстрации выше показана рекомендуемая схема подключения с использованием терморегулятора Ш-4501. В полной комплектации прибора он уже может быть оснащен встроенным реле, так что в дополнительном коммутационном устройстве надобность даже отпадает – останется только правильно подсоединить кабель питания, выводы нихромового нагревателя и сигнальные провода термопары.

Компактная муфельная печь с блоком коммутации и управления на базе терморегулятора Ш-4501

Муфельную печь, как уже говорилось выше, можно запитать и от более современного готового блока питания и управления. И нужно сказать, что это более безопасный и надежный вариант, правда, довольно дорогой. Удобство состоит в том, что при возникновении необходимости использовать блок управления для других нужд, его можно отключить от муфельной печи и подключить к другому прибору.

Изготовление муфельной печи

Приступая к созданию прибора, первым шагом, безусловно, необходимо составить примерный проект печи. Это необходимо и для того, чтобы рассчитать электрические параметры будущего прибора (о чем уже рассказывалось), и чтобы определиться с нужным количеством материалов для его изготовления.

Примерно так может выглядеть «рукописный» чертеж самодельной муфельной печи.

Выполняется небольшой чертеж, на котором проставляются все размеры будущего изделия. Никто в данном случае не будет требовать от мастера строго соблюдения всех канонов исполнения чертежа – главное, чтобы схема была понятной для него самого и стала хорошим помощников при изготовлении деталей конструкции и выполнении монтажных работ.

Ну а размеры муфельной камеры, безусловно, будут зависеть от характера предстоящих задач, которые хозяин собирается решать с помощью создаваемой печи.

Инструменты и материалы для изготовления печи

Чтобы изготовить сам муфель и металлический корпус для него, потребуется подготовить для работы все необходимое — это инструменты и материалы.

Инструментальный «арсенал» готов к началу работ

Из изготовления потребуется инструмент, который, как правило, есть в мастерской у каждого хорошего хозяина дома, так как без этого трудно обойтись во время ремонта или строительства. В список инструментов входит следующее:

Такое сверло потребуется для проделки ниш для укладки нагревательной спирали

Из материалов для изготовления рассматриваемой в качестве примера муфельной печи с камерой, имеющей размер 130×130×470 мм, мастер использовал следующие материалы:

Плиты ШПГТ-450 – отличный материал для создания рабочей камеры муфельной печи

Плиты ШПГТ-450 — это легко обрабатываемый, прочный конструкционный изоляционный материал, который успешно используется для постройки печей. Плиты легко режутся обычной ножовкой, а также их можно склеить неорганическим клеем и скрепить металлическими креплениями.

Материал обладает следующими качествами, необходимыми для хорошего функционирования муфеля:

— высокая термостойкость;

— низкая теплопроводность;

— невысокая плотность;

— устойчивость к химическим веществам;

— конструктивная прочность;

— незначительная усадка в процессе эксплуатации;

— легкость обработки;

— электроизоляционные качества;

— негорючесть.

Расходные материалы и некоторые элементы будущей электрической схемы печи

Процесс изготовления муфельной печи – пошагово

В данном разделе статьи будет рассмотрен один из многочисленных вариантов изготовления муфельной печи. Этот пошагово показанный пример, надеемся, поможет яснее определиться с параметрами прибора, а также увидеть основные монтажные операции.

ИллюстрацияКраткое описание выполняемых операций
Первым шагом плиты ШПГТ-450 размечаются согласно составленному чертежу и распиливаются ножовкой по дереву. Чтобы рез получился ровным, его рекомендовано производить, уложив по намеченной линии разметки стальной уголок и крепко прижав его к плите.

Для создания муфеля нужно подготовить шесть деталей – четыре боковых и одна задняя стенка, а также передняя крышка.

Следующим шагом производится примерка боковых стенок муфеля друг к другу — для этого из них «вчерне» собирается камера. При проведении такой предварительной сборки сразу будет видно, где потребуется корректировка плит, так как их поверхности должны как можно плотнее были подогнаны друг к другу. На этом же этапе определяется и размечается месторасположение нагревательных элементов.
Далее, для лучшей стыковки плит между собой, их необходимо выровнять - этот процесс производится методом затирки, который вполне возможен благодаря низкой плотности материала. Для выравнивания поверхностей плиту двигают вперед-назад по абразивной поверхности, которую можно создать, надежно закрепив на столе или прочной панели лист наждачной бумаги с крупным зерном.

Таким образом, с плиты снимаются мешающие подгонке неровности.

Следующим шагом по поставленным на торцах плит отметкам определяется месторасположение участков нагревательной спирали, так как для них необходимо будет сделать своеобразные ниши. Чтобы они были ровными и аккуратными, на плитах вымеряются и прочерчиваются линии.
Следующим шагом по расчерченным линиям с помощью ножовки в плите делаются запилы на глубину в 20 мм, так как диаметр нагревательного элемента в данном варианте будет составлять примерно 14÷14,5 мм.
Расстояние между запиленными линиями будет составлять примерно 120 мм.
Далее, в плитах необходимо просверлить сквозные каналы, которые впоследствии как раз и станут нишами для размещения нагревательных спиралей. С торцевой стороны плиты нужно найти середину высоты запила - это будет точка, в которую будет установлено острие сверла. С его помощью вдоль запила внутри плиты и будут просверлены сквозные отверстия.

Материал сверлится легко, но очень важно держать инструмент ровно, чтобы сверло не ушло в сторону или вниз.

Затем с помощью стального уголка 90×90 мм производится соединение запилов с внутренними отверстиями, то есть проделанные каналы необходимо «открыть». Для этого металлический уголок устанавливается своей вершиной в запил, и его перемещают вперед-назад, а при движении он снимает излишек материал двух сторон зазора, оставляя за собой ровные края.

Вместо стального уголка, для открытия высверленных каналов может быть использован треугольный напильник.

Результатом проведенных работ становятся открытые ниши-каналы, в которые и будут укладываться спиральные нагреватели. В данном случае таких каналов придется сделать четыре, по две на противоположных стенках муфеля. В других моделях нагревательные элементы могут быть расположены не только в боковых стенках, но и в верхней и нижней плите камеры.
Следующим шагом производится примерка подготовленных плит, путем сборки их в единую конструкцию. При обнаружении слишком широких зазоров на их стыках, поверхности снова притираются.
На этот раз процесс притирки производится по месту их установки, например, вертикально установленную плиту торцевой стороной двигают вперед-назад по сопрягаемой поверхности именно в том месте, где будет находиться их стык. Аналогичным образом притираются как горизонтальные, так и вертикальные стыки, если они есть.
В результате оставшиеся просветы между деталями камеры должны иметь минимальную ширину. То есть плиты должны прилегать друг к другу как можно плотнее.
Далее, можно переходить к склеиванию плит между собой с помощью жаростойкого герметика, который наносится полностью на всю склеиваемую поверхность. Герметик лучше всего распределять с помощью шпателя — так слой получится равномерным и будет иметь необходимую толщину.
Когда боковые стенки муфеля будут скреплены, к ним приклеивается задняя. В результате на стыках плит должны получиться аккуратные швы. Желательно, чтобы излишки герметика как можно меньше выступали в камеру нагрева.
После склеивания, желательно плиты дополнительно скрутить между собой длинными саморезами (скажем, 120 мм). Это сделать достаточно просто, так как крепежные элементы легко входят в материал плит и довольно надёжно в нем фиксируются.
После склеивания все швы, как внутренние, так и наружные, а также поверхности плит зачищаются с помощью наждачной бумаги. В результате должна получиться аккуратная, с практически незаметными швами конструкция.
Следующим шагом смонтированный из плит муфель оборачивается фольгированной каменной ватой, которая обеспечит требуемый уровень термоизоляции камеры. Закрепление материала на плитах производится с помощью термостойкого скотча, который обматывается вокруг утеплительного материала.

Задняя стенка может быть утеплена тем же материалом или же жесткой плитой каменной ваты.

Далее, идет изготовление нагревательной спирали. Для этого на трубу аккуратно накручивается проволока диметром в 1,2 мм. Процесс производится с помощью специального приспособления. Более подробно об этой операции было рассказано выше.
Результатом работы является аккуратный нагревательный элемент, который неотличим по внешнему виду от заводских изделий. Но обойдется он гораздо дешевле, нежели приобретать готовый вариант в магазине.
Следующим этапом идет изготовление из стального уголка рамы каркаса, в которую будет установлена уже «одетая» в термоизоляцию муфельная камера. Чтобы каркас был выполнен точно, и не возникло проблем с установкой в него муфеля, лучше всего заранее составить чертеж конструкции и проставить на нем все размеры, по которым затем и нарезаются отдельные детали.

Каждый мастер-сварщик использует свой способ соединения уголков между собой. В данном случае на краях уголков делаются срезы под углом в 45 градусов. Швы получаются аккуратными и надежными.

Чтобы сварку каркаса было производить легче, для временного скрепления металлических деталей используются специальные магнитные уголки. Эти приспособления фиксируют взаимное расположение металлических элементов конструкции, удерживают их в заданной позиции до капитального скрепления сваркой.
Уголки помогают не только временно скрепить детали каркаса, но и идеально выставить прямые углы в узлах соединений. После того как металлические детали будут скреплены сваркой, магнитные уголки снимаются.
В тех местах, где временное скрепление элементов каркаса с помощью магнитных уголков по тем или иным причинам невозможно, применяются обычные струбцины.
Задняя часть каркаса изготавливается отдельно, так как предполагается съемной и закрепляться на основной конструкции будет с помощью саморезов. Чтобы она была установлена жестко, соединительные отрезки уголков, приваренные к ней, при сборке будут находиться с внутренней стороны уголков основной части конструкции.
Для соединения частей каркаса на участках наложения уголков просверливаются сквозные отверстия «под потай», через которые и будут вкручиваться саморезы по металлу. Когда все элементы каркаса будут готовы, поверхности конструкции рекомендуется сразу обезжирить и покрыть антикоррозийным составом.
Далее, после того как нанесенное защитное покрытие полностью высохнет, каркас «надевают» на покрытую термоизоляцией муфельную камеру. Камеру устанавливают так, чтобы ее задняя стенка оказалась с незакрытой стороны каркаса.

После этого устанавливается и окончательно фиксируется саморезами задняя часть каркасной рамы.

Чтобы ножки конструкции были устойчивы, и высоту установки прибора можно было подкорректировать, с нижней их стороны привариваются «пятачки», в которых высверливаются отверстия и нарезается резьба. Сюда будут вкручиваться регулируемые ножки.

В качестве ножек вполне могут быть использованы болты с шестигранной головкой.

Стенки печи обшиваются металлическим листом. Причем он прикручивается не только в области муфеля, но и на ножки конструкции. Фиксация листа производится с помощью саморезов с широкой шляпкой.
Далее, в муфель в подготовленные ранее ниши раскладывается нагревательный элемент. Его концы через донную часть или заднюю стенку камеры выводятся наружу для подключения к общей электрической цепи печи.
Следующим этапом работ идет изготовление дверцы печи. Для нее также из уголка сваривается каркас по определенным чертежом размерам, в который закладывается сначала металлическая пластина, а затем вырезанная плита.
На предыдущем фото видно, что плита дверцы обрамлена металлическими пластинами толщиной в 2 мм. Они враспор вбиваются между плитой и уголками каркаса, и в процессе дальнейшей эксплуатации надежно предохранят плиту от механических повреждений и раскрашивания.
Дверца закрепляется на основном каркасе печи с помощью воротных стальных петель, которые привариваются к уголку каркаса и дверцы. При желании можно использовать другой вариант петель. Главное — чтобы они выдержали немалый вес дверцы.
Нужно отметить, что дверцу можно сделать распашной, откидной или подъемной вверх — принципиального значения это не имеет. Главное, чтобы она плотно притягивалась к муфелю, так как от этого будет зависеть время нагрева камеры и сохранение в ней достигнутой температуры.
На этой иллюстрации показан винтовой механизм притягивания дверцы к корпусу печи.
Здесь же демонстрируется более сложный вариант открывания дверцы – с ее подъемом вверх. Однако, нужно отметить, что данный способ, хотя и имеет более сложный механизм, но менее удобен в эксплуатации.
Часть блока управления чаще всего устанавливается с фасадной стороны печи, под ее дверцей. Для установки терморегулятора и клавиш выключателя из металлического листа вырезается пластина, в которой, в свою очередь, делаются окошки под размер устанавливаемых приборов.
На пластину устанавливается выключатель и терморегулятор. Затем эта панель закрепляется с лицевой части на ножках каркаса саморезами.
Соединительные кабели от регулятора температуры и выключателя проводятся под корпусом печи к задней стенке, где располагаются остальные элементы электротехнической схемы питания и управления печью.
В задней стенке просверливается отверстие и для термопары, концы которой также подключаются к приборам управления. Принцип подключения приборов и элементов электрической схемы был описан выше.

Все соединения должны быть хорошо изолированы. На иллюстрации показано, что соединение контактов произведено через изоляционную текстолитовую пластину, закрепленную на металлических деталях каркаса.

Не забываем про заземление. Можно непосредственно к корпусу (каркасу), например, на приваренный к нему болт, подсоединить провод заземляющего контура, если он имеется в мастерской. Другой вариант – контактное соединение корпуса с зеленым (зелено-желтым) проводом кабеля питания, если предусмотрены розетки с заземлением. После того как электрическая цепь будет собрана, рекомендуется еще раз дополнительно проверить правильность коммутации и качество изоляции.

Затем можно переходить к испытаниям прибора. Сначала лучше всего выставить на терморегуляторе среднюю температуру нагрева. Если испытание пройдет удачно, можно ее повысить до максимальной.

Результат работы – муфельная печь компактного размера с распашной, притягиваемой с помощью винтового замка дверцей.

*  *  *  *  *  *  *

Если после ознакомления с публикацией вы пришли к выводу, что такая работа вам посильна – беритесь за дело. Правда, очень трезво оценивайте свои возможности – как видно, потребуется выполнение немалого количества разноплановых технологических операций различного уровня сложности. Был приведен лишь пример монтажа. А так каждая конкретная модель должна просчитываться индивидуально. Приобретение всей необходимой электротехнической «начинки» следует производить только после составления проекта и проведения необходимых расчетов.

И, наконец, в завершение публикации предлагаем посмотреть еще один пример создания муфельной печи – в это раз с футеровкой из шамотного кирпича.

Видео: Пример самостоятельного изготовления муфельной печи

stroyday.ru

Как сделать печь для плавки и закалки металла своими руками

В отличие от промышленного оборудования, самодельная печь для плавки металла — компактное приспособление. На таком портативном оборудовании можно вести выплавку, закалку или плавку цветных металлов.

Плавка металла и чугуна

Печь для плавки металла представляет собой корпус, изготовленный из шамотного кирпича. Связующим элементом является глина. Топка предназначена для горения угля. Снизу предусматривается отверстие, через которое ведется наддув в пекло. Внизу размещается чугунная решетка, которая называется колосником. На ней выкладывается кокс или уголь. Его можно снять со старой печи. Иногда огнеупорный кирпич, при формировании корпуса, укладывается на ребро. Готовая конструкция скрепляется снаружи металлическим поясом.

Печь для переплавки металлов должна иметь тигель. Это может быть эмалированный или чугунный казанок. Месторасположение тигля — рядом с горящим коксом. С целью улучшения поддува рядом устанавливают вентилятор. Оборудование применяется для выплавки стали, но можно использовать как печь для выплавки чугуна.

Электрические печи для плавки металла

Основу такой печи составляет асбест, который можно заменить кафелем. Электроды, установленные в плавильной печи своими руками должны иметь напряжение 25 В.

Изготавливаются они в следующем порядке:

В качестве теплоизолятора, внутри печи выкладывается слюда. При подключении к сети нужно использовать понижающий трансформатор. После изготовления, печь включается и работает некоторое время в холостом режиме.

Муфельная печь

Муфельные печи часто используются для термообработки деталей. Такое оборудование характеризуется большим температурным диапазоном, от 20 до 1000 градусов.

Муфельная печь для закалки металла работает на разных видах энергии. Однако в домашних условиях лучше применять агрегат, работающий на электроэнергии. Закаливание ведется в муфеле печи.

Муфельная печь своими руками изготавливается за несколько этапов:

Плавка алюминия

Изготовить печь для плавки алюминия своими руками вещь реальная. В промышленном производстве, агрегаты с названием — печи карусельного типа — очень дорогостоящие.

Чтобы понять, как сделать печь для плавки алюминия, нужно понять их принцип действия. Существует несколько видов, где проводится плавление цветного металла.

Мини-печь

Берется автомобильный диск и закапывается в землю так, чтобы верхний срез не выступал наружу. Посередине изготавливается отверстие для патрубка. Один конец пропускается в отверстие, а другой выводится наружу. На него одевается кулер, для нагнетания воздуха. Плавильня заполняется углями и алюминиевым ломом. Подается воздух и температура поднимается.

Металлический бак

Изготовить печь для алюминия можно из металлического бака. Например, корпуса стиральной машины с вертикальной загрузкой. Внутренняя часть конструкции выкладывается огнеупорным кирпичом. Снизу монтируется труба для подачи воздуха. Таким образом, получается переносное оборудование.

Из бутылки

Один из необычных способов, каким расплавляют алюминий. Вокруг бутылки наматывается проволока нихром. Предварительно поверхность бутылки смазывается маслом. Сверху наносится смесь жидкого стекла и глины. Просушивание ведется в течение недели. Затем наматывается еще слой проволоки и наносится глина. После 7 дней, бутылка вынимается и остается только термостойкая оболочка. К концам проволоки подключается напряжение для накаливания нихрома, а в очаг загружается сырье.

Плавка свинца

Электрическая печь для плавки свинца состоит из следующих элементов:

Устанавливая регулятор на определенную температуру, прогреваем прибор. Находящийся внутри свинец плавится. В конце плавки, под низ подводится форма и открывается клапан. Расплавленный свинец заполняет внутреннее пространство формы.

Плавка меди

В домашних условиях для плавки меди можно использовать материал пенобетон. Вырезается из такого материала 2 цилиндра, диаметром 100 мм. Высота одного 100 мм, а второго 15. Накладывая один на другой, сверлится посередине отверстие диаметром 15 мм. В большем цилиндре, посередине, изготавливается отверстие в виде воронки на глубину 85 мм. В середине цилиндра, с наружной стороны, прорезается канавка и ведется стяжка проволокой. Она нужна для того, чтобы деталь не развалилась от температуры.

На газовую плиту, ставится переходник. Сверху располагается больший цилиндр так, чтобы конусная воронка была направлена вверх. Сверху накрывается маленьким цилиндром с отверстием. Зажигая горелку, опускают кусочек медного стержня в маленькое отверстие до упора в стенку воронки. Через минуту стержень расплавится.

Плавка золота и серебра

Печь для плавки золота легко сделать в домашних условиях. Она применима и для плавки серебра.

Порядок работы следующий:

Изготовление печей для плавки металла своими руками процесс сложный, но выполнимый. Для этого нужно изучить характеристики видов оборудования. Определиться какое из них наиболее предпочтительно к данным условиям. Затраты на изготовление быстро себя окупят.

kladempech.ru

Как сделать муфельную печь своими руками

Сделанная муфельная печь своими руками позволяет в домашних условиях заниматься обжигом керамики, закалкой и плавкой металла. Для творческих и мастеровитых людей такие печи просто незаменимы в осуществлении их деятельности.

Слово «муфель» означает ограниченное пространство, изолированное как от внешней среды, так и от непосредственного контакта с топливом и продуктами горения. В камере может создаваться высокая температура — до 12500С и более, чем добиваются нужных высокотемпературных изменений в структуре обрабатываемых материалов. В данной статье речь пойдет о том, как сделать муфельную печь своими руками в условиях домашней мастерской.

Назначение оборудования

Для чего нужна самодельная нагревательная камера в бытовых условиях? Она может предназначаться для различных нужд: обжига керамических изделий, закалки режущих стальных элементов и плавки металлов. Термичка камеры может нагреваться как за счёт электроэнергии, так и работать на газу.

Внешняя форма и внутренняя конструкция печи может принимать разные конфигурации. Главная задача заключается в том, чтобы добиться в ограниченном пространстве ёмкости определённого температурного режима.

Виды и условия обработки сырья

Основные способы обработки материалов в самодельной камере — это:

Обжиг керамики

Процесс получения готовых керамических изделий связан с обжигом заготовок из сырой глины и последующим покрытием их глазурью. В домашних условиях сделанная муфельная печь своими руками может производить обжиг сразу нескольких экземпляров посуды и других поделок. В термообработке важно выдержать ровный режим нагрева камеры. Теоретически обозначить точные временные рамки обработки материала при определённой температуре невозможно — это достигается практическим путём.

Материалы из глины, помещаемые в домашнюю муфельную печь для обжига, делят на 3 группы:

Фарфор

Высохшую глину подвергают термообработке в два этапа. Первичный обжиг производят в интервале от 8000 С до 10000 С. Глина набирает прочность и обретает пористость. Затем её окунают в ёмкость с глазурью. Повторный обжиг осуществляют при разных температурах, в зависимости от назначения:

Фаянс

Применение тугоплавкого сырья при обжиге практически не образует жидкой фазы. Для созревания черепка изделия его обрабатывают при температуре 1200 — 12500 С. Повторная термическая обработка с нанесённой глазурью производится при нагреве 900 — 10000 С. Если требуется нанести роспись, то в третий раз возвращаются к первичному уровню температурного режима.

Майолика

Используют красные тугоплавкие глины. Термообработка требует точного соблюдения режима нагрева. При нагреве 9500 С получаются рыхлые непрочные изделия. При нагреве 10500 С, сырьё спекается в непригодную, плотную стекловидную массу. Чтобы точно выдержать степень нагрева 10000 С, необходимо встроить в камеру термопару с подсоединением печи к цифровому дисплею.

Повторный процесс обработки глазурованных материалов производят при температуре 900 — 950 градусов.

Закалка режущих металлических изделий

Упрочнение режущих поверхностей стальных инструментов путём термообработки называют закалкой металла. Закаливание металлических изделий делали люди с древних времён. Суть процесса заключается в обжиге металла до получения изменения структуры кристаллической решётки (полиморфное преобразование).

Металл доводят в нагревательной камере до раскалённого состояния при температуре 750 −8500 С. Следует отметить, что некоторые марки стали закаляют в условиях более высокого нагрева, в пределах от 1250 до 1300 градусов. Затем печь для закалки освобождают от раскалённых изделий, которые после подвергают резкому охлаждению в масляной среде или в воде. Таким образом добиваются повышения твёрдости металла.

Данный процесс важен для упрочнения режущих поверхностей стальных инструментов (ножей, свёрл, зубил, фрез и прочего). Закалку (отпуск) лучше производить в масляной среде. При отпуске раскалённого металла в воде, его поверхность покрывает масса пузырьков пара, что замедляет процесс.

Как правило, закалке подвергают готовые инструменты или заготовки из нержавеющей стали. Для этих изделий обычно не требуется закалочная камера большого объёма, поэтому лучше всего для этого подходит муфельная печь из предохранителя. Описание создания такой конструкции будет дано ниже.

Плавка цветных металлов

Муфельную печь удобно использовать для плавки цветных металлов, но к олову и свинцу это не относится. Температура их плавления настолько низка, что достаточно воспользоваться газовой горелкой бытовой кухонной плиты.

Для того чтобы расплавить такие металлы, как медь, бронзу и латунь, потребуется нагревательная ёмкость. Жидкую массу металла получают в тигле, которую затем заливают в специальные формы. Домашние мастера льют различные элементы декора светильников, мебели, статуэтки и многие другие поделки.

Температура плавки цветных металлов:

Варианты самодельных муфельных печей

Наиболее популярные варианты муфельных печей — это конструкции, изготовленные из корпусов высоковольтных предохранителей, духовок, старых стиральных машин и даже глиняных горшков. В качестве теплоизоляции применяют керамический огнеупорный кирпич (шамот) и минеральную вату. Рассмотрим несколько способов, как сделать муфельную печь своими руками:

Электрические печи

При создании камеры применяют электрические нагревательные элементы (проволоки из фехраля, нихрома, ТЭНы, открытые и закрытые спирали). В качестве теплоизоляции используют огнеупорную керамику (шамотные кирпичи) или минеральную вату типа МКРР 130.

Пошаговые инструкции изготовления муфельных печей

Инструкция сборки печи из корпуса высоковольтного предохранителя

  1. Фарфоровый корпус предохранителя ПКТ-103 длиной 564 мм и внешним диаметром 72 мм освобождают от контактных колпаков и внутренней плавкой вставки.
  2. На концах керамической трубки делаются 2 отверстия специальным сверлом для керамики, диаметром 1,2 мм.
  3. По внешней стороне колбы наматывают фехраль диаметром 1,2 мм. Между витками расстояние должно сохраняться не менее 5 мм, для чего понадобится около 2 метров проволоки.
  4. Концы фехраля выводят через сделанные отверстия.
  5. С тыльной стороны колбы заводят термопару, концы которой соединяют с цифровым дисплеем.
  6. Корпус оборачивают ватой МКРР 130.
  7. Проволоку из фехраля соединяют с электрическим проводом со штекерной вилкой для бытовой розетки. Для этого делают узкие отверстия в теплоизоляции, которые затем уплотняют ватой.
  8. Для закрытия торцевых проёмов нагревательной камеры скручивают из ваты тампоны толщиной не менее 70 мм.
  9. Жёсткий корпус готовят из оцинкованной жести, для чего вырезают лист металла длиной 600 мм, шириной 300 мм.
  10. По краям металла вдоль длины делают загибы по 10 мм во внешнюю сторону корпуса.
  11. Согнутую жесть в виде цилиндра одевают на стальную трубу. Концы трубы устанавливают на опоры.
  12. Соединив загибы в замок, его простукивают киянкой по всей длине цилиндра.
  13. Из жести вырезают заднюю крышку корпуса печи, в соответствии с его диаметром. В металле крышки оставляют лапки, которые загибают внутрь оцинкованной трубы.
  14. Крышку крепят саморезами, через лапки к кожуху печки.
  15. Из жести вырезают 4 полоски для опорных ножек корпуса. Ножки крепят саморезами.
  16. При желании можно обойтись без изготовления фасадной крышки, достаточно использовать ватный тампон.

Нагреть такую камеру можно до 1300 градусов. В камере удобно производить закалку стальных инструментов, расплавлять в тигле небольшую отливку из цветных металлов.

Изготовление муфельной печи из электрической духовки

Духовка бытовой электрической плиты идеально подходит в качестве муфельной печи для обжига керамических изделий. Духовой шкаф оборудован двумя ТЭНами, установленными вверху внутри и внизу снаружи камеры. Камера изолирована фольгированной минеральной ватой. Мощности нагревательных элементов хватает для разогрева муфеля до 300 градусов. Чтобы достичь требуемого уровня нагрева до 13000 С, поступают следующим образом:

  1. Корпус плиты разбирают. Снимают слой теплоизоляции духового шкафа.
  2. На боковых сторонах камеры с внешней стороны закрепляют два мощных ТЭНа.
  3. Снятую теплоизоляцию возвращают на своё место.
  4. Новые нагреватели включают в общую систему термички.
  5. Подключают цифровой дисплей через существующий регулятор температуры.
  6. К регулятору уровня нагрева подсоединяют резистор, который увеличивает диапазон изменения температуры в духовке.
  7. Корпус плиты собирают вновь.

Сборка такой печи для обжига керамики имеет ряд премуществ:

Как сделать муфельную печь из несгораемого сейфа

Внутренняя ёмкость несгораемого сейфа — это уже готовый муфель.

  1. В качестве нагревательных элементов применяют панели электрических плиток. Их размещают на боковых стенках внутри сейфа. Также вместо керамических панелей со спиралями устанавливают ТЭНы.
  2. Автогеном делают прорези между двойными стенками несгораемого шкафа и удаляют песчаный наполнитель. Образовавшиеся пустоты заполняют минеральной ватой МКРР.
  3. Прорези заваривают тем же автогеном.
  4. Внутри сейфа устанавливают термопару для контроля температурного режима.
  5. Соединённый внешний цифровой датчик с термопарой будет показывать уровень прогрева камеры.

Получается отличная муфельная печь, в которой можно плавить цветные и драгоценные металлы. Чем больше внутренний объём несгораемого шкафа, тем больше возможностей для одновременной обработки мелких деталей или обжига объёмной керамики.

Изготовление простой мини муфельной печи

Для этого понадобится:

Приступают к сборке, следуя пунктам инструкции:

  1. На пластиковую трубу плотно наматывают спираль из фехраля. Спираль сжимают до такой степени, чтобы потом можно было свободно извлечь из нее пластик.
  2. На концах трубы делают отверстия, в которых фиксируют концы спирали.
  3. На лист бумаги наносят клеевой состав из жидкого стекла и мертеля, толщина слоя 5 мм. Консистенция клея должна быть густой.
  4. Клей наносят на фехраль, оборачивая бумагу вокруг трубы.
  5. После того, как клей застынет, бумагу пропитывают водой. Мокрую обёртку легко отделяют от спирали, затем удаляют пластиковую трубу.
  6. Концы спирали соединяют с сетевым электрическим шнуром.
  7. Мини муфель оборачивают минеральной ватой таким образом, чтобы свёрток плотно зашёл в корпус из водосточной трубы.
  8. Внутрь, с тыльной стороны камеры, помещают термопару, концы которой подключают к датчику.
  9. Заднюю часть мини печи закрывают жестяной крышкой.
  10. Входное отверстие в камеру закрывают тампоном из ваты.
  11. Чтобы труба в горизонтальном положении была зафиксирована, закрепляют саморезами небольшие упоры из жести на корпусе прибора.
  12. Максимальная температура внутри мини муфельной печи может достигать 1200 градусов. Конструкция камеры удобна для обработки небольших порций металлического лома и закалки мелких деталей.

Инструкция сборки газовой муфельной печи

Нагрев ёмкости можно обеспечить газовой горелкой. Горелку помещают внизу шамотного колодца и подключают к газовому баллону.

Для изготовления газовой муфельной печи потребуется:

Приступают к сборке печи, следуя следующим пунктам инструкции:

  1. На листе металла выкладывают из шамотного кирпича площадку, которая будет служить днищем камеры.
  2. На площадке устанавливают газовую горелку.
  3. Подсоединяется металлический газопровод (трубку) к горелке.
  4. Вокруг горелки возводят стенки колодца из шамотного кирпича, оставляя внизу отверстие для газопровода. Кирпичи скрепляют огнеупорным раствором.
  5. С внешней стороны печи, через отверстие, трубку соединяют резиновым шлангом с газовым баллоном.
  6. У металлической бочки срезают днище и одевают её на огнеупорную кладку.
  7. Пространство между металлическим корпусом и кладкой заполняют минеральной ватой.
  8. Внутрь печи устанавливают треногу с подставкой под тигель.
  9. Тигель должен располагаться на высоте не более 200 мм над горелкой.
  10. Верх колодца должен оставаться открытым для поступления кислорода из атмосферы и удаления продуктов горения из муфеля.
  11. Термопару устанавливают на уровне верхней опоры треноги.
  12. Цифровой дисплей подключают к электросети и соединяют с термопарой.
  13. Газовая горелка должна просушить кладку из шамота при температуре не более 2000 С. При большей степени нагрева раствор в швах кладки может растрескаться, что приведёт к утечке тепла и потере несущей способности кладки.
  14. Можно изготовить верхнюю металлическую крышку с большим отверстием или обойтись без неё.
  15. Тигель лучше сделать своими руками из обожжённой глины. Ёмкость делают с ушками, в которых есть отверстия. Продевая в ушки крючки, тигель легко ставят на треногу и также достают из печи.

Вместо газовой горелки в стенках из шамота закрепляют колосники от газовой водонагревательной колонки. Это даёт равномерный нагрев всего объёма ёмкости.

Нагревательные камеры на твёрдом топливе

В качестве муфеля на твёрдом топливе (дровах и угле) используют духовку домашней печи частного дома. Как правило, такая духовка может использоваться для закалки металлических изделий, приведения металлов в жидкое состояние с низкой температурой плавления. Для установления точных уровней высоких температур такая печь не годится.

Изготовление шамотной плитки своими руками

Лучший вариант — приобрести бывшую в употреблении футеровку доменных печей. Если такой возможности нет, огнеупорные кирпичи можно изготовить своими руками:

  1. Изготавливают или покупают готовые формы из полиуретана или силикона для заливки шамотного раствора.
  2. Готовую смесь (шамотный мертель) приобретают в строительном магазине.
  3. Смесь размешивают водой до получения тестообразной массы, которую отправляют в формы.
  4. В поверхности раствора делают косые канавки для установки нагревательной спирали. Горизонтальные ложбинки устраивают для крепления в них газовых колосников.
  5. При использовании готового футеровочного материала, канавки в нем выпиливают абразивным кругом.
  6. Сушат плитку в естественных условиях летом до 20 дней. Если есть возможность воспользоваться другой действующей печью, процесс сушки сократится в несколько раз.
  7. Раствор для кладки колодца из огнеупорных кирпичей готовят из того же шамотного мертеля.

Самодельные тигли

В продаже можно найти тигли самых различных размеров. Для муфельной печи, собранной своими руками, может понадобиться тигель индивидуальной формы. Сделать самостоятельно такой сосуд нетрудно:

  1. Комок тугоплавкой глины замачивают в подходящей посуде.
  2. Размякшую массу помещают на деревянную доску и вручную вылепливают сосуд нужной формы.
  3. Если необходимо, делают ушки с отверстиями.
  4. Деревянной лопаткой, смоченной водой, формируют ровные поверхности изделия.
  5. В собранной муфельной печи заготовку подвергают обжигу.
  6. Остывший тигель окунают в раствор белой глазури и снова помещают в нагревательную камеру.

Процесс обжига и глазуровки детально описан в главе данной статьи «Обжиг керамики». Самостоятельное изготовление тигля не займёт много времени и сэкономит деньги.

Многообразие возможностей для изготовления различных моделей муфельных печей позволяет выбрать наиболее эффективную конструкцию для конкретного вида работы.

kladempech.ru

Муфельная печь для обжига керамики своими руками

Сам термин «муфельная печь» для большинства людей ни о чем не говорит. Нет, это не очередная разновидность отопительных приборов, позволяющих сэкономить на топливе. Это прибор, предназначенный для обжига керамических изделий, выплавки металлов, купелирования, создания монокристаллов и т.д. В медицине используются для обеззараживания инструментов.

Фото 1 Муфельная печь для обжига

Несмотря на компактные размеры, бытовой агрегат обойдется в 35-48 тысяч рублей, что довольно дорого для изготовления hand-made и керамики. Поэтому многие и занимаются поисками, как сделать муфельную печь своими руками. Предлагаем вооружиться рядом инструментов, вспомнить школьный курс физики по термодинамике и приступить к изготовлению.

Разновидности муфельных печей

По конструктивным особенностям устройства подразделяются на:

По виду термообрабатывающего состава:

Изготовить в домашних условиях можно только лишь воздушную муфельную печь, поэтому именно о ней и пойдет речь в статье.

По особенностям термоэлектрического нагревателя:

Безусловно, газовая печь обойдет в эксплуатации в 3-4 раза дешевле электрической, за счет экономии топлива, но такую печь, во-первых, запрещено по закону изготавливать и использовать, во-вторых, сделать муфельную печь своими руками на газу технически крайне сложно.

За счет простых материалов печь можно изготовить в любой удобной форме, в том числе и такой, которая идеально подойдет к интерьеру помещения.

Фото 2 Схема промышленной муфельной печи

Изготовление устройства

В данном случае мы расскажем, как сделать вертикальную муфельную печь для обжига керамики своими руками.

Для этого вам понадобятся следующие инструменты:

и материалы:

Основные элементы

Корпус

Идеально в качестве основы самодельной муфельной печи для фьюзинга или купелирования подойдет корпус электрической духовки или чудо-печки, поскольку в ней уже предусмотрена вся необходимая изоляция. Понадобится только снять или  удалить все пластиковые элементы.

Фото 3 Старая духовка в виде корпуса муфельной печи

Если не получилось найти такую духовку, корпус можно сварить из листа, предварительно нарезанного на заготовки. Свариваете все боковины, зачищаете металлической щеткой или болгаркой швы и покрываете грунтовкой.

Изготовление корпуса из листов, хотя и чуть более сложное, но позволяет сделать ту конструкцию, которая подходит по размерам под конкретное помещение.

Нагревательный элемент

Ключевой компонент устройства, поскольку именно от него зависит температура в печи и скорость нагрева. Также нужно будет сделать и терморегулятор для муфельной печи своими руками, либо приобрести уже готовый. В качестве нагревательного элемента будет выступать нихромовая проволока, диаметр которой подбирается в зависимости от максимальной температуры. Минимальный и самый расходный диаметр – 1,5-2 мм.

Нихром на стандартной спирали выдерживает 1100 градусов, но необходимо исключить попадание воздуха, иначе он сгорит. Лучше всего в муфельную печь подойдет фехраль - его рабочая температура 1300 градусов, да и с воздухом он «дружит».

Фото 4 Нагревательный элемент

Любая электрическая муфельная печь, даже самая маленькая, изготовленная своими руками, при разогреве до 1000 градусов затрачивает около 4 кВт. Перед использованием проверьте всю проводку и установите автомат-стабилизатор на 25 А.

Термоизоляция

Важнейший аспект работы, который отвечает за целостность и эффективность всей конструкции. Внутри муфельной печи устанавливается на огнестойкий клей шамотный кирпич. По размеру печи его обрезают болгаркой. Сверху используется базальтовая вата.

Фото 5 Огнестойкий клей Терракот

На некоторых форумах по изготовлению муфельных печей рекомендуют использовать для кладки асбест. Это действительно огнестойкий материал, но уже при температуре 650 градусов+ он начинает выделять канцерогены.

Изготовление самодельной муфельной печи

Первый пункт можно пропустить тем, кто в качестве корпуса использует старую духовку.

Как сделать корпус

Вырезаете из листа прямоугольник нужного размера, загибается в цилиндр и заваривается шов. Далее из этого же листа вырезаете круг соответствующего диаметра и привариваете его к цилиндру. У вас получается подобие металлической бочки, стороны и дно которой стоит усилить арматурой и уголками.

Объем бочки рассчитывается таким образом, чтобы достаточно места было и для изоляции (ваты и кирпичей) и для обжигаемых материалов.

Фото 6 Корпус печи из бочки

Корпус может быть и прямоугольным – форма никак не влияет на качество печи и эффективность разогрева. На видео вы посмотрите, как сделать прямоугольную муфельную печь своими руками из аналогичных материалов.

Видео 1 Муфельная печь своими руками с описанием

Термоизоляция печи

  1. По периметру конструкции выкладывается базальтовая (каменная) вата.

Фото 7 Высокотемпературные маты

Почему именно такая разновидность минеральной ваты выбрана? По нескольким причинам:

К корпусу вата крепится специальными керамическими пуговицами

Фото 8 Крепим вату к корпусу печи

  1. Далее следует термоизоляция шамотным кирпичом. Требуется именно такой материал, поскольку он на 75% состоит из огнеупорной глины и не лопнет в процессе эксплуатации печи.

Берете 7 кирпичей, нумеруете их для удобства, составляете в подобие трубы. Далее обрезаете торцы болгаркой так, что труба получилась максимально круглой.

Фото 9 Разметка огнеупора муфельной печи

Когда кирпичи нарезаны и собраны, стягиваете их проволокой и проверяете, насколько симметричной получилась конструкция.

  1. Делаете 6 мм спираль из нихромовой проволоки, для чего накручиваете ее на любой, подходящий по диаметру круглый предмет, можно даже использовать карандаш.

Имейте в виду, что эксплуатация печи возможна только при условии непрерывного контроля температуры. Иначе это просто дорогая, но очень опасная игрушка. Единственный реальный  вариант датчика таких высоких температур (более 1000 градусов) – термопара. Платину для этого не надо искать, вполне подойдет такой вариант:

Фото 10 Прокладка нагревательной спирали

  1. Раскручиваете кирпичи и нарезаете на внутренней стороне под небольшим углом болгаркой борозды под спираль. Ровность их проверяете уровнем и располагаете так, чтобы витки шли от самого дна до верха. Категорически запрещено допускать соприкосновения витков – будет замыкание цепи. После нарезки борозд вставляете спираль и собираете всю конструкцию снова.

Фото 11 МП сделана своими руками

  1. Выводите концы спирали и подключаете их к автомату 25 А.
  2. Теперь берете подготовленный ранее стальной цилиндр, на дно его кладете шамотные кирпичи, нарезанные так, чтобы полностью закрыть все днище, заливаете их огнеупорным клеем. Далее помещаете собранную термоконструкцию и также заливаете пространство между бочкой и конструкцией огнеупорным составом.

Фото 12 Готовая конструкция помещается в стальной корпус

Включать можно только тогда, когда полностью высохнет вся конструкция. Через 3-5 дней после изготовления включите прибор на полную мощность, но не закрывайте крышкой – если где-то начинается испарение, отключите и оставьте еще на сутки.

Изготовление крышки

Напомним, когда печь работает, она должна быть закрыта. Излишнее попадание воздуха внутрь приведет к быстрому износу нихрома.

Самая простая муфельная печь для керамики

Для изготовления такого простейшего прибора понадобится только обычная электрическая плитка, глиняный горшок и кусок шамотного кирпича.

Муфельная печь из горшка

Техника безопасности

  1. Работать с печкой можно только при условии, что есть заземление.
  2. Запрещено приступать к работе, если есть сколы или трещины на корпусе.
  3. Запрещено прикасаться к прибору во время работы.
  4. Категорически запрещено трогать работающую спираль.
  5. Во время работы за печью необходим постоянный присмотр.

Несмотря на относительную простоту изготовления, среди домашних мастеров такой прибор не сильно распространен. «Виной» этому высокие расходы на электричество. Кто-то считает, что можно сделать муфельную печь и на дровах – ну если получится найти полено, у которого теплотворная способность 14000 ккал/кг, тогда да, получится. Хотя все же лучше в качестве таких «дров» использовать кузнечный горн – именно в таких условиях и была изобретена первая в истории подобная печь.

Если у вас еще остались вопросы, как сделать муфельную печь своими руками, посмотрите видео инструкцию.

Видео 2 Муфельная печь своими руками

www.portaltepla.ru

Экономия для кузнеца: делаем муфельную печь для закалки металла своими руками

Муфельная печь – специализированная конструкция, позволяющая нагревать различные металлы до необходимой температуры.

Муфель обладает свойством сохранять металл от прямого контакта с топливом или газами. Печи со стационарной нагревательной камерой и сменными муфелями работают по схожему принципу.

Facebook

Twitter

Google+

Vkontakte

Odnoklassniki

Существует несколько способов обработки металлов с помощью данного устройства:

Как работает муфельная печь?

Для того, чтобы понять, как работает устройство для закалки металла, происходит процесс взаимодействия различных элементов, рассмотрим внимательно ее строение:

Внимание! Если вы решились использовать как основную конструкцию бывшую газовую плиту, то произведите демонтаж пластиковых составляющих. Иначе произойдет расплавление всех материалов.

Фото 1. Огнеупорный шамотный кирпич - обязательный элемент для внутреннего слоя при изготовлении печи своими руками.

Совет! Не используйте асбест как внешний слой. Нагреваясь, этот материал выделяет канцерогены.

Устройство для плавки алюминия и меди

Легкоплавкие металлы отличаются хрупкостью. Важно соблюдать схемы работы с данным типом металлов.

Так, например, для плавления меди или алюминия, муфельная печь должна разогреться до 1083, а для плавления бронзы – 930 по Цельсию.

Эти материалы среди остальных легкоплавких имеют самые высокие показатели температуры плавления.

Значит, напрашивается вывод: для работы с легкоплавкими металлами необходима печь, разогревающаяся максимум до 1100 градусов.

Нюанс! Для крупного литья при работе с легкоплавкими металлами устанавливается горн. А плавить металл можно в емкости с «носиком» (тигель). Так легче всего предать ему в последующем форму.

Этапы работы с легкоплавкими материалами

  1. Прокалка печи для заливки на температуре 600 градусов.
  2. Погружение формы.
  3. Нагревание температуры до 900 градусов.
  4. Засекаем время пребывания формы в печи – 120 минут.
  5. Вынимаем форму и остужаем до 500 градусов.
  6. Легкоплавкий материал помещается в форму.

Плавка золота

Тугоплавкие металлы, например, золото, в работе отличаются высокой температурой плавления. Так, для успешного решения задачи, необходимо будет разогреть печь до 1300 градусов, при условии того, что мы работаем со сталью (по другим материалами надо смотреть коэффициент тугоплавкости).

Необходимо учитывать фактор материалов растопки. Так, протопить печь можно всеми бытовыми ненужными материалами, исключая токсичные, то есть выделяющие ядовитые вещества в процессе горения.

Вам также будет интересно:

  1. Прокалка печи для заливки на температуре 900 градусов.
  2. Погружение формы.
  3. Нагревание температуры до 110 градусов.
  4. Засекаем время пребывания формы в печи – 150 минут.
  5. Вынимаем форму и остужаем до 800 градусов.
  6. Тугоплавкий материал помещается в форму.

Муфельные печи – это конструкция, необходимая для творчества ювелиров, кузнецов, других мастеров, работающих с керамикой, с закалкой стали. Обычно индукционная муфельная печь для плавки дорогостоящая, но есть возможность сделать ее своими руками.

Необходимые материалы и инструменты

Изготовление конструкции

Фото 2. Основная часть муфельной печи собирается из шамотных кирпичей, в которых выпиливаются отверстия.

Фото 3. Спираль из нихромовой проволоки помещается в специальные прорези в огнеупорных кирпичах таким образом, чтобы витки не соприкасались.

Внимание! В процессе создания необходимо с аптекарской точностью соблюдать все пропорции, указанные выше. Точно, скрупулезно, внимательно работать с каждым материалом, проверять его на наличие дефектов. Главная сложность - принципиальное выполнение инструкций.

Видеосюжет, в котором представлен один из вариантов создания муфельной конструкции для закалки металла.

Муфельная печь – это устройство, которое упростит жизнь тем, кто работает с металлами. Это практически незаменимый инструмент. Сегодня современные муфельные устройства – это дорогая техника, со своими нюансами, сложностями и особенностями.

Легче сделать это своими руками, тем самым уберечь себя от заводского брака, понять технологию производства, получить новый опыт, необходимый для развития.

Оцени статью:

Средняя оценка: 5 из 5. Оценили: 1 читатель.

Поделись с друзьями!

Facebook

Twitter

Google+

Vkontakte

Odnoklassniki

ogon.guru

Муфельная печь своими руками для плавки металла

Муфельные печи представляют собой конструкцию, нагревательные элементы которой позволяют добиться температуры, необходимой для обжига керамики, плавки металлов, закалки стали в личной мастерской. Ювелиры и другие мастера, чья мастерская находится дома, понимают всю ценность такой конструкции. А учитывая высокую стоимость муфельных печей, производимых заводским путем, подобная печь, выполненная самостоятельно, приобретает особое значение.

Устройство муфельной электрической печи

Классификация муфельных печей

По типу нагревательных элементов муфельные печи подразделяют на:

По предназначению они делятся на:

  1. для плавки металла;
  2. для обжига керамики;
  3. для плавки стекла;
  4. для закалки металла;

Бывают также промышленные и самодельные муфельные печи.

Промышленная муфельная печь с автоматикой

Но печи, работающие на газу сделать в домашних условиях невозможно, хотя газ и дешевле электричества, так как подобные эксперименты запрещены законодательством. Электрическое управление печью обеспечивает удобство регулирования температурного режима.

По конструктивному типу муфельные печи делят на:

Нагрев может производиться в воздушной среде, в вакууме или в газовой среде. В домашних условиях есть возможность только для конструирования печи с термической обработкой изделий в воздушной среде.

При самостоятельном выполнении муфельной печи ей можно придать желаемую форму и объем, оформить ее в подходящем для интерьера стиле.

Основные части конструкции

  1. Внешняя часть печи, оболочка (корпус).В качестве корпуса для будущей муфельной печи удобно использовать вышедшую из употребления газовую плиту, точнее духовку от нее или электрическую печку. Для их использования демонтируют все пластиковые детали. В случае, когда нет возможности использовать такие варианты корпуса, его сваривают из листового металла (толщина не менее двух миллиметров).
  2. Теплоизоляционный слой. Эта часть конструкции крайне важна. От ее качества зависит КПД печи и теплопотери, которые она понесет. Внутренний слой термоизоляции – это огнеупорный (шамотный) кирпич, способный выдержать температуру до одной тысячи градусов.
  3. Внешний слой, сокращающий потери тепла в окружающее пространство, прокладывают из перлита или базальтовой ваты. Асбест использовать небезопасно, при его нагревании происходит выделение в атмосферу канцерогенных веществ.
  4. Элементы, непосредственно нагревающие рабочее пространство. Нагревательными элементами внутри муфельной печи служат спирали, скрученные из нихромовой или фехралевой проволоки. Толщина 1 мм. Нихромовая (никель-хромовая) проволока очень пластична и устойчива к коррозии.
  5. Фехралевая (алюминий, хром, железо) проволока несколько дешевле из-за отсутствия в составе алюминия и также обладает необходимыми свойствами для ее применения в муфельной печи.

Список материалов и инструментов для сборки конструкции

  1. болгарка (машинка для шлифовки и резки материалов) с отрезными кругами для металла;
  2. сварочный аппарат;
  3. листовая сталь толщиной >2мм;
  4. металлические уголки;
  5. шамотный огнестойкий кирпич;
  6. огнеупорная смесь;
  7. силикон термостойкий;
  8. базальтовый термоизолятор (вата, плотностью 200 кг/м 3 ) или перлит;
  9. защитные очки и респиратор;
  10. нихромовая (фехралевая) проволока сечением 1 мм;
  11. кусачки или ножницы по металлу.

Технология постройки муфельной печи

Порядок выполнения работ горизонтальной ли вертикальной муфельной печи аналогичен, различие состоит в расположении элементов печи.

    Корпус муфельной печи выполняем из листового железа. Вырезаем болгаркой прямоугольную полоску нужного размера, сгибаем ее в радиус и при помощи сварки герметично завариваем шов. Для предотвращения образования коррозии можно покрыть металл несколькими слоями огнеупорной краски. К полученному цилиндру привариваем дно. Для этого вырезаем из листа стали круг необходимого диаметра, равного диаметру цилиндра. Укрепляем стенки и донышко металлической арматурой. Корпус выполняем такого объема, чтобы внутри можно было разместить термозащитный слой и огнеупорный кирпич.

Помещаем образовавшуюся кирпичную трубу в корпус со слоем теплоизоляции.

Далее на внутренней поверхности кирпичей необходимо пропилить канавки под проволоку.

Но прежде из мотка нихромовой или фехралевой проволоки необходимо сделать спираль диаметром около 6 мм. Для этого наматываем проволоку на основу (карандаш, сварочный электрод или тонкий металлический пруток).Достаем кирпичи и вновь выкладываем их на ровную поверхность в ряд.

Прикладываем спираль, делаем разметку под будущие канавки, которые будем вырезать в кирпичах болгаркой. Правильность линий проверяем строительным уровнем. В конечном итоге внутри рабочего пространства проволока будет уложена по спирали от дна к вершине рабочего пространства. Важно, чтобы витки не соприкасались друг с другом, иначе будет замыкание.

Чтобы вывести концы проволоки за пределы рабочей камеры и подключить их к автомату, между двумя соседними кирпичами вставляем три тонких длинных отрезка керамической плитки с пропиленными в них тонкими каналами под проволоку.

Применение таких керамических выводов в дальнейшем позволит легко производить ремонтные работы муфельной печи.

Коммутация электрической части с тремя ступенями мощности

Читайте также:  Курсы электрика с нуля в москве

Готовую конструкцию рабочей камеры помещаем в корпус со слоем теплоизолирующего материала и одним кирпичом, уложенным на дно, обмазывая его огнеупорной (печной) глиной или огнеупорным клеем.

Чтобы вывести керамические каналы за пределы корпуса, сверлим в нем отверстия.

Крышку выполняем из листовой стали, вырезая ее по размеру печи и закрепляя на ней печной глиной огнеупорный кирпич. Сверху привариваем щеколду, ручки и навесы. Для герметичности по краям крышки и на примыкающие стенки муфельной печи наносим слой термостойкого силикона, предварительно тщательно обезжирив поверхности.

После полного высыхания печи подключаем проволоку к электрическому автомату со стабилизатором и проводим ряд испытаний, настраивая мощность накала спиралей и температуру в рабочем пространстве увеличивая или уменьшая напряжение сети.

Во время работы печи дверцу необходимо плотно запирать.

Видео — самодельная муфельная печь

В нашей повседневной жизни часто возникают ситуации, когда ломаются какие-нибудь дорогостоящие запчасти, и первая мысль, которая приходит в голову в таких случаях: — кусок алюминия, а стоит как… В такие моменты мы жалеем о том, что не знаем как изготовить такую, казалось бы, простую деталь самостоятельно. Все есть, и алюминий, и форму при огромном желании сделать можно, но, как довести метал до жидкого состояния, чтобы отлить эту самую деталь? В этом нам поможет муфельная печь. Не стоит пугаться того, что это дорогостоящее оборудование, и вы не сможете позволить себе его приобрести, ведь в данной статье мы рассмотрим, как самостоятельно изготовить муфельную печь , ограничившись небольшими затратами.

Сборка газовой горелки

В своем примере мы рассмотрим, как можно сделать муфельную печь, работающую на газу своими руками. Она отлично подойдет для плавки металлов, температура плавления которых находится в пределах 1300°F. Печь состоит из корпуса и горелки.

Для изготовления газовой горелки нам понадобится кусок трубы диаметром примерно 1,5-2 см. и длинной 10-15 см., с одной стороны которой мы сделаем внешнюю резьбу, а с другой просверлим ряд отверстий.

Самое первое отверстие от края должно быть сквозным. В него будет вставлена трубка, через которую будет подводиться газ. Остальные три отверстия находятся немного дальше от края, они будут служить для поджига горелки, а также забора воздуха. Сквозное отверстие для газоподводящей трубки должно быть перпендикулярно остальным трем отверстиям. Если присмотреться на рисунке видно еще одно небольшое отверстие с краю, его ось пересекается с осью сквозного отверстия, оно предназначено для затяжного болта газоподводящей трубки.

Газоподводящая трубка представляет собой кусок медной трубы диаметром примерно 0,8 см., с обоих торцов которой нарезана резьба, а посередине сделано несквозное отверстие (для выхода газа). С одной стороны трубки на резьбу с использованием ФУМ-ленты навинчена заглушка, а с другой уголок с внутренней и наружной резьбой. В дальнейшем к уголку будет присоединяться шланг от газового баллона. Для того чтобы избежать проворота газоподводящей трубки в горелке, с боку на ней делается неглубокий спил – место для фиксации затяжным болтом горелки.

В сборе горелка с газоподводящим шлангом выгладит, как показано на рисунке ниже. Там же можно увидеть и газовый баллон с пропаном и две жестяные бадьи, которые будут использованы для изготовления корпуса печи.

Важным моментом, при соединении газового шланга с горелкой, является то, что для обеспечения безопасности между ними нужно поставить огнепреградительный клапан.

Отлив корпуса муфельной печи

Кожух печи мы будем изготавливать из двух жестяных тазов. Первый будет служить основанием, а второй обрежется, и будет служить в качестве крышки с вентиляционным окошком. Корпус необходимо делать из огнеупорного материала. В данном случае им будет выступать раствор, приготовленный из огнеупорной глины, песка и цемента, смешанных в равных количествах.

В боковой стенке кожуха и в муфеле вырезаем отверстие для насадки горелки, которая будет проводить пламя в рабочую камеру печи, затем на основание таза выкладываем толстым слоем часть раствора, он будет служить основным упором для муфеля. Устанавливаем муфель служащий рабочей камерой (в данном случае это труба из огнеупорного материала) и насадку горелки.

Затем, пространство между муфелем и кожухом засыпаем приготовленным раствором. Таз, который обрезан под крышку также заполняется до краев огнеупорным раствором. При заливке крышки для печи, в ней необходимо предусмотреть вентиляционное отверстие.

Готовый корпус печи.

После того, как все подготовительные работы завершены и в кожух залит огнеупорный раствор, готовому корпусу необходимо дать выстоятся (высохнуть) 1-2 недели.

Когда корпус затвердел, необходимо собрать печь и прокалить ее пару раз при небольшой температуре. Для этого необходимо собрать горелку, вкрутить ее в насадку, забетонированную в корпусе печи, подсоединить к горелке газовый шланг от баллона с газом, со всеми необходимыми элементами (огнепреградительный клапан и газовый редуктор), открыть вентиляционное окошко в крышке и зажечь горелку. После того, как прокаливание будет произведено несколько раз, можно приступать к испытаниям муфельной печи собственного производства.

Читайте также:  Периодичность осмотра ручного инструмента

Необходимо чтобы в рабочей камере печи поднялась температура. Этого добиваются увеличением или уменьшением подачи газа. Когда температура становится достаточно высокой, через вентиляционное окошко можно заложить в печь первый «опытный» брусок алюминия, ну или кусок алюминиевого профиля.

Вам будет приятно наблюдать, как после стольких стараний он начнет плавиться.

Наконец, можно с уверенностью сказать, что вы добились поставленной цели – расплавить металл. Теперь у вас есть не только желание, но и возможность чинить поломанные вещи, механизмы и вообще любое оборудование у себя в гараже, ведь из расплавленного металла можно отливать не только слитки.

Вы вполне можете отливать черновые заготовки деталей, которые после соответствующей обработки будут практически неотличимы от настоящих.

Уважаемые читатели, если у вас остались вопросы, задавайте их, используя форму ниже. Мы будем рады общению с вами 😉

Сам термин «муфельная печь» для большинства людей ни о чем не говорит. Нет, это не очередная разновидность отопительных приборов, позволяющих сэкономить на топливе. Это прибор, предназначенный для обжига керамических изделий, выплавки металлов, купелирования, создания монокристаллов и т.д. В медицине используются для обеззараживания инструментов.

Фото 1 Муфельная печь для обжига

Несмотря на компактные размеры, бытовой агрегат обойдется в 35-48 тысяч рублей, что довольно дорого для изготовления hand-made и керамики. Поэтому многие и занимаются поисками, как сделать муфельную печь своими руками. Предлагаем вооружиться рядом инструментов, вспомнить школьный курс физики по термодинамике и приступить к изготовлению.

Разновидности муфельных печей

По конструктивным особенностям устройства подразделяются на:

По виду термообрабатывающего состава:

Изготовить в домашних условиях можно только лишь воздушную муфельную печь, поэтому именно о ней и пойдет речь в статье.

По особенностям термоэлектрического нагревателя:

Безусловно, газовая печь обойдет в эксплуатации в 3-4 раза дешевле электрической, за счет экономии топлива, но такую печь, во-первых, запрещено по закону изготавливать и использовать, во-вторых, сделать муфельную печь своими руками на газу технически крайне сложно.

За счет простых материалов печь можно изготовить в любой удобной форме, в том числе и такой, которая идеально подойдет к интерьеру помещения.

Фото 2 Схема промышленной муфельной печи

Изготовление устройства

В данном случае мы расскажем, как сделать вертикальную муфельную печь для обжига керамики своими руками.

Для этого вам понадобятся следующие инструменты:

Основные элементы

Корпус

Идеально в качестве основы самодельной муфельной печи для фьюзинга или купелирования подойдет корпус электрической духовки или чудо-печки, поскольку в ней уже предусмотрена вся необходимая изоляция. Понадобится только снять или удалить все пластиковые элементы.

Фото 3 Старая духовка в виде корпуса муфельной печи

Если не получилось найти такую духовку, корпус можно сварить из листа, предварительно нарезанного на заготовки. Свариваете все боковины, зачищаете металлической щеткой или болгаркой швы и покрываете грунтовкой.

Изготовление корпуса из листов, хотя и чуть более сложное, но позволяет сделать ту конструкцию, которая подходит по размерам под конкретное помещение.

Нагревательный элемент

Ключевой компонент устройства, поскольку именно от него зависит температура в печи и скорость нагрева. Также нужно будет сделать и терморегулятор для муфельной печи своими руками, либо приобрести уже готовый. В качестве нагревательного элемента будет выступать нихромовая проволока, диаметр которой подбирается в зависимости от максимальной температуры. Минимальный и самый расходный диаметр – 1,5-2 мм.

Нихром на стандартной спирали выдерживает 1100 градусов, но необходимо исключить попадание воздуха, иначе он сгорит. Лучше всего в муфельную печь подойдет фехраль — его рабочая температура 1300 градусов, да и с воздухом он «дружит».

Фото 4 Нагревательный элемент

Любая электрическая муфельная печь, даже самая маленькая, изготовленная своими руками, при разогреве до 1000 градусов затрачивает около 4 кВт. Перед использованием проверьте всю проводку и установите автомат-стабилизатор на 25 А.

Термоизоляция

Важнейший аспект работы, который отвечает за целостность и эффективность всей конструкции. Внутри муфельной печи устанавливается на огнестойкий клей шамотный кирпич. По размеру печи его обрезают болгаркой. Сверху используется базальтовая вата.

Фото 5 Огнестойкий клей Терракот

На некоторых форумах по изготовлению муфельных печей рекомендуют использовать для кладки асбест. Это действительно огнестойкий материал, но уже при температуре 650 градусов+ он начинает выделять канцерогены.

Изготовление самодельной муфельной печи

Первый пункт можно пропустить тем, кто в качестве корпуса использует старую духовку.

Как сделать корпус

Вырезаете из листа прямоугольник нужного размера, загибается в цилиндр и заваривается шов. Далее из этого же листа вырезаете круг соответствующего диаметра и привариваете его к цилиндру. У вас получается подобие металлической бочки, стороны и дно которой стоит усилить арматурой и уголками.

Объем бочки рассчитывается таким образом, чтобы достаточно места было и для изоляции (ваты и кирпичей) и для обжигаемых материалов.

Фото 6 Корпус печи из бочки

Читайте также:  Как заменить подшипник на бетономешалке видео

Корпус может быть и прямоугольным – форма никак не влияет на качество печи и эффективность разогрева. На видео вы посмотрите, как сделать прямоугольную муфельную печь своими руками из аналогичных материалов.

Видео 1 Муфельная печь своими руками с описанием

Термоизоляция печи

  1. По периметру конструкции выкладывается базальтовая (каменная) вата.

Фото 7 Высокотемпературные маты

Почему именно такая разновидность минеральной ваты выбрана? По нескольким причинам:

К корпусу вата крепится специальными керамическими пуговицами

Фото 8 Крепим вату к корпусу печи

  1. Далее следует термоизоляция шамотным кирпичом. Требуется именно такой материал, поскольку он на 75% состоит из огнеупорной глины и не лопнет в процессе эксплуатации печи.

Берете 7 кирпичей, нумеруете их для удобства, составляете в подобие трубы. Далее обрезаете торцы болгаркой так, что труба получилась максимально круглой.

Фото 9 Разметка огнеупора муфельной печи

Когда кирпичи нарезаны и собраны, стягиваете их проволокой и проверяете, насколько симметричной получилась конструкция.

  1. Делаете 6 мм спираль из нихромовой проволоки, для чего накручиваете ее на любой, подходящий по диаметру круглый предмет, можно даже использовать карандаш.

Имейте в виду, что эксплуатация печи возможна только при условии непрерывного контроля температуры. Иначе это просто дорогая, но очень опасная игрушка. Единственный реальный вариант датчика таких высоких температур (более 1000 градусов) – термопара. Платину для этого не надо искать, вполне подойдет такой вариант:

Фото 10 Прокладка нагревательной спирали

  1. Раскручиваете кирпичи и нарезаете на внутренней стороне под небольшим углом болгаркой борозды под спираль. Ровность их проверяете уровнем и располагаете так, чтобы витки шли от самого дна до верха. Категорически запрещено допускать соприкосновения витков – будет замыкание цепи. После нарезки борозд вставляете спираль и собираете всю конструкцию снова.

Фото 11 МП сделана своими руками

  1. Выводите концы спирали и подключаете их к автомату 25 А.
  2. Теперь берете подготовленный ранее стальной цилиндр, на дно его кладете шамотные кирпичи, нарезанные так, чтобы полностью закрыть все днище, заливаете их огнеупорным клеем. Далее помещаете собранную термоконструкцию и также заливаете пространство между бочкой и конструкцией огнеупорным составом.

Фото 12 Готовая конструкция помещается в стальной корпус

Включать можно только тогда, когда полностью высохнет вся конструкция. Через 3-5 дней после изготовления включите прибор на полную мощность, но не закрывайте крышкой – если где-то начинается испарение, отключите и оставьте еще на сутки.

Изготовление крышки

Напомним, когда печь работает, она должна быть закрыта. Излишнее попадание воздуха внутрь приведет к быстрому износу нихрома.

Самая простая муфельная печь для керамики

Для изготовления такого простейшего прибора понадобится только обычная электрическая плитка, глиняный горшок и кусок шамотного кирпича.

Муфельная печь из горшка

Техника безопасности

  1. Работать с печкой можно только при условии, что есть заземление.
  2. Запрещено приступать к работе, если есть сколы или трещины на корпусе.
  3. Запрещено прикасаться к прибору во время работы.
  4. Категорически запрещено трогать работающую спираль.
  5. Во время работы за печью необходим постоянный присмотр.

Несмотря на относительную простоту изготовления, среди домашних мастеров такой прибор не сильно распространен. «Виной» этому высокие расходы на электричество. Кто-то считает, что можно сделать муфельную печь и на дровах – ну если получится найти полено, у которого теплотворная способность 14000 ккал/кг, тогда да, получится. Хотя все же лучше в качестве таких «дров» использовать кузнечный горн – именно в таких условиях и была изобретена первая в истории подобная печь.

Если у вас еще остались вопросы, как сделать муфельную печь своими руками, посмотрите видео инструкцию.

mytooling.ru


Смотрите также