Классификация
Камеры могут работать на:
- Электричестве.
- Газе.
- Угле.
Но газовый агрегат в домашних условиях собрать не получится, поскольку это опасно и запрещено законом. Вариант на угле может работать только с наддувом. Но если есть подобный горн, то проще поместить в него муфель, а не сооружать специальную печь. Электрический вариант позволит контролировать температуру нагрева и применять компактный агрегат даже в квартире (мощность таких устройств около 2,5 — 4 кВт, так что подойдёт обычная розетка с заземлением и надёжным проводом).
Существуют различные формы печей:
- Горизонтальные.
- Вертикальные (горшковая).
- Трубчатые.
- Колпаковые.
Первый вариант наиболее простой для самостоятельного воспроизведения.
Классификация
Первым признаком для разделения на подгруппы является внешний вид. По ориентировке печи разделяют на вертикальные и горизонтальные. Обработка материала может производиться в нормальном воздушном пространстве, в безвоздушном пространстве, в капсуле, заполненной инертным газом. Второй и третий способ обработки своими руками сделать будет невозможно, что нужно учесть перед началом работ.
Источником тепла дрова выступать не могут, так как в муфеле температура может достигать свыше 1000°С градусов, а древесина не обладает такой удельной теплотой сгорания. Поэтому используется только два варианта изготовления нагревателя:
- Первый вариант представляет газовая муфельная печь, которую можно встретить только на производстве. Известно, что любые манипуляции с газовым оборудованием сразу же пресекаются несколькими контролирующими органами, а уж об изготовлении каких-либо устройств кустарным способом и речи быть не может.
- Электрическая муфельная печь позволяет применить некое творчество при условии соблюдения всех необходимых условий безопасности.
Большая печь на производстве
Печь для плавки алюминия своими руками: как сделать печку с тигелем для металла
В этой статье объединено много различных пошаговых инструкций, которые помогут вам сделать отличный тигель для плавки алюминия. Это займет всего пару дней и немного денег.
ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ
В процессе плавки алюминия в домашних условиях вы столкнетесь с огнем и расплавленным металлом. Не пренебрегайте средствами безопасности и спецодеждой. Ответственность за любые причиненные травмы лежит исключительно на вас! Я не имею к этому никакого отношения.
Характеристики
Чистота материалов определяет температуру их плавления. Алюминий пригоден для проведения разных технологических процедур, благодаря небольшому весу и хорошей пластичности. При высокой температуре происходит взаимодействие с кислородом.
На поверхности металла возникает оксидная пленка, которая защищает его от коррозии и окисления. Плавление алюминия способствует изменению структуры вещества, поэтому защитное покрытие полезно для него.
Усадка и дополнительное внутреннее напряжение появляется при резком охлаждении.
Особенности технологического процесса
Тигель — это тугоплавкая емкость для разогрева металла. Используются изделия из таких материалов:
- Фарфор.
- Сталь.
- Чугун.
- Корунд.
В бытовых условиях применяется готовый тигель или емкость из широкой железной трубы. Чтобы изготовить ее, потребуется болгарка и сварочное оборудование. Объем тигля выбирается индивидуально, емкость прогревается равномерно, измельченный металл плавится в результате теплопередачи.
Перед термообработкой нужно уменьшить температуру плавления, чтобы состояние металла менялось быстрее. Для этого алюминий дробят на мелкие фрагменты. Воспламенение или окисление происходит часто после такого измельчения. Состояние образовавшегося оксида алюминия меняется при более высоких температурах. Это вещество удаляется вместе с другими шлаками после переплавки основного металла.
В процессе термообработки придется избегать попадания жидкости в тигель. Резкое испарение воды становится причиной взрыва. При погружении металла в емкость необходимо убедиться в том, что на нем отсутствует влага.
Чаще всего плавят алюминиевую проволоку. Сначала материал делится на фрагменты ножницами, затем сдавливается пассатижами. Такой способ позволяет предотвратить воздействие кислорода на металл.
Если нет необходимости в получении деталей высокого качества, измельчать сырье не нужно.
Технологию литья придется смоделировать самостоятельно при необходимости получить расплавленный алюминий в бытовых условиях. Материал предварительно очищается от грязи, примесей, шлаков.
Крупные заготовки делятся на несколько малых фрагментов. Метод отливки требует соблюдения инструкции: для плавки металла используется самый удобный способ. Шлак удаляется с поверхности текучего вещества.
Жидкий алюминий наливают в форму, которая разбивается после затвердевания.
Использование тигеля и вспомогательного оборудования
Предыдущий способ хорош, но банка больше одного раза не способна выдержать и может прогореть. В этом случае есть риск разлития металла на горелку.
Чтобы несколько раз работать в печи рекомендуется подготовить особую емкость – тигель. Он выполняется из стали. Вполне можно пользоваться отрезком трубы, у которой заварено дно.
Неплохое устройство получается если использовать обрезанный огнетушитель или небольшой кислородный баллон с овальным профилем.
При этом стоит предусмотреть наличие бокового желоба для сливания расплавленного алюминия.
Особенности конструкции
Муфельная электропечь для обжига керамики состоит из камеры нагрева и теплоизоляционного корпуса, сохраняющего жар и защищающего от него окружающую среду и работников. Внутри печи температура может достигать 1000°С и выше. Самый лучший теплоизоляционный эффект получается с использованием огнеупорного кирпича, который дополнительно утепляют современными материалами. Для достижения и сохранения заданной температуры дверца печи должна герметично закрываться.
В зависимости от конструкционных особенностей существует несколько разновидностей муфельных печей. Но самостоятельно изготовить можно только воздушный агрегат с электрическим нагревом. Такой агрегат допускается сооружать любой формы, горизонтальный или вертикальный из имеющихся материалов.
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.
- В случае если для корпуса используется старый холодильник, аналогично укрепляем его донышко и стенки металлическими уголками или трубками.
Внутреннюю часть корпуса выкладываем толстым слоем базальтовой ваты.
Для изготовления внутреннего термослоя (аккумулятора тепла) используем шамотный кирпич (огнеупорный). Задача состоит в состыковке кирпичей в количестве семи штук в форме трубы, которая будет в дальнейшем служить рабочей камерой печи.
- Для этого раскладываем кирпич в ряд и делаем на каждом кирпиче разметку, по которой будем производить резку. Форма кирпичей после резки должна позволять собрать все кирпичи в форме полой трубы. Обрезку производим болгаркой. Для удобства кирпичи нумеруем. После обрезки собираем их вместе и закрепляем проволокой, проверяя правильность резки. При необходимости подправляем форму, добиваясь точности.
Помещаем образовавшуюся кирпичную трубу в корпус со слоем теплоизоляции.
Далее на внутренней поверхности кирпичей необходимо пропилить канавки под проволоку.
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
Спираль в муфельной печи
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.
Каналы под проволоку из муфельной печи
Применение таких керамических выводов в дальнейшем позволит легко производить ремонтные работы муфельной печи.
Коммутация электрической части с тремя ступенями мощности
- для первой ступени мощностей необходимо два контура спиралей включать последовательно;
- вторая ступень подразумевает отдельное подключение нижней спирали;
- третья ступень мощности – параллельное включение двух контуров.
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.
Делаем корпус и обмазываем шамотной глиной
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.
Муфельная печь в работе
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.
Нагревательные компоненты печи
Данные устройства в электрической печи имеют два типа: закрытые и открытые. В случае с закрытыми нагревателями их расположение находится внутри муфеля, где они разогревают возделываемый материал до нужного температурного режима. Нагревательные элементы намеренно ставятся под защиту муфеля, во избежание воздействия вредных веществ при их выделении от воздействия высокой температуры, чтобы они не образовывали коррозийные процессы. Кроме того, конструкция муфеля, основного рабочего объема муфельных печей, оберегает нагревательные механизмы от поражения либо прикосновения их поверхностей садки. А сама заготовка, которая подвергается нагреву, набирает необходимую температуру без образования окалины.
Открытый тип нагревателей более быстро разогревают печь и равномерно распределяют температуру по всей рабочей камере. Их проще ремонтировать и менять на новые, за счет свободного доступа к их установке и креплениям. В случае потребности отвода вредоносных испарений из камеры и извлечения высокого уровня равномерности температуры, на одну из стенок рабочей камеры монтируются вентиляторы. Материалом из которого изготавливают нагревательные элементы является фехраль, который раньше не был известен, но благодаря современным технологиям удалось получить данный сплав, который удовлетворяет все необходимые характеристики для изготовления нити. Основным элементом нагревателя является фехралевая нить, которую наматывают на глиняную трубку по спирали. В стандартном исполнении муфельной печи такой тип нагревателей обычно устанавливают с двух сторон для более равномерного прогрева возделываемого материала. В некоторых случаях, когда того требуют возделываемые материалы, трубчатый нагреватель может устанавливаться не только по бокам, но и на своде рабочей камеры, не только в качестве дополнительного источника тепла, но и за счет тройной точки воздействия более равномерного прогрева. Средняя бесперебойная работоспособность такого типа нагревателя составляет около 2500 часов, и может варьироваться в зависимости от частоты использования муфельной печи.
Если в ходе термической обработки основной акцент деятельности агрегата обусловлен враждебными и вредоносными веществами, то в дополнение к основному оборудованию должны подключаться дополнительные механизмы, ликвидирующие либо ослабляющие воздействия вышеописанных вредных веществ. Особенную угрозу для нагревательных элементов представляет углерод, который выделяется в процессе сгорания масла, парафина, воска и подобных материалов. Этот химический элемент в виде сажи скапливается на плоскости нагревателя и самих стен рабочей камеры, что может послужить причиной кратковременного замыкания и перегревания нагревателей. Для того чтобы удалить с камеры все плохие вещества, печь может оборудоваться приточной пылевытяжной вентиляционной системой, специальными сливными отводами, решетчатый дном для удаления частиц грязи и прочего. В большинстве случаев, при покупке новой муфельной печи, к ней в наборе должен идти запасной нагреватель, того же вида, который установлен внутри устройства с завода.
Какую печь выбрать
При покупке печи нужно ориентироваться на ее мощность и доступный источник питания. В целом, электрические печи с небольшим энергопотреблением удобны и безопасны для дома, газовые лучше устанавливать в мастерских и студиях, а дровяные обычно самодельные и используются редко.
Для электрической модели обязательно должна быть учтена нагрузка на сеть и температура обжига. Перед эксплуатацией установки нужно привести в порядок проводку и при необходимости проконсультироваться с электриком.
При выборе объема рабочего пространства следует ориентироваться на масштабы работ — для обжига керамики достаточно печи объемом 40-60 л., для серийных изделий объем начинается от 100 л.
Терморегулятор в комплектации печи будет во многих моделях идет в комплекте. Если его нет, придется приобрести отдельно, но зато появится возможность выбрать оптимальный. Контроллер задает скорость увеличения температуры, выдержку, регулирует охлаждение, поэтому к его выбору нужно подойти с учетом выполняемых работ по обжигу.
Важно соотношение цены и характеристик, так как стоимость может варьироваться от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч рублей. Печи европейских производителей на порядок дороже установок российских компаний
Следует учесть дальнейшее техническое обслуживание и срок гарантии печи.
Изготовление нагревательной спирали и сборка
Нихромовая проволока толщиной в 1 мм наматывается на стержень из стали с гладкой основой. При этом диаметр спирали не должен превышать 6 мм
Также важно следить, чтобы не происходило соприкосновения соседних витков во время намотки. Готовую спираль укладывают в канавки, прорезанные в шамотном кирпиче
Хочется отметить для того, чтобы не происходило выпадания спирали во время нагрева, производят её замазку тонким слоем жаростойкой глины или прикрепляют в нескольких местах проволокой. Если в качестве муфеля используют керамическую трубу, то спираль наматывают по наружной стороне.
Чтобы завершить сборку муфельной печи для обжига своими руками, остаётся проделать ряд несложных работ, которые под силу каждому.
- Кирпичная или керамическая рабочая камера помещается в корпус из стали на дне, которого уложен теплоизоляционный материал.
- По наружи днище печи укрепляется при помощи стальных уголков. Это обусловлено тем, что вес кирпича достаточно большой. Между стенками муфеля и основного корпуса должен оставаться промежуток до 40 мм, в который укладывается утеплительный материал.
- Крышка печи изготавливается из 2-х слоёв стали и теплоизоляционного материала внутри.
Для удобства желательно закрепить ручку для открывания основной камеры муфельной печи.
Разновидности муфельных печей
По конструктивным особенностям устройства подразделяются на:
- трубчатые или цилиндрические;
- горизонтальные или вертикальные.
По виду термообрабатывающего состава:
- воздушные;
- вакуумные;
- на основе инертного газа.
Изготовить в домашних условиях можно только лишь воздушную муфельную печь, поэтому именно о ней и пойдет речь в статье.
По особенностям термоэлектрического нагревателя:
- газовые;
- электрические.
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.
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:
- углошлифовальная машина (болгарка) и 1-2 круга;
- электро-дуговая сварка и электроды;
- слесарный инструмент, в том числе кусачки;
- 2-миллиметровая нихромовая проволока.
и материалы:
- 2,5 мм стальной лист или корпус б/у духовки;
- уголок;
- арматура;
- базальтовая вата;
- огнеупорный шамотный кирпич;
- огнеупорный раствор;
- герметик силиконовый.
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.
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.
Фото 4 Нагревательный элемент
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
Первый пункт можно пропустить тем, кто в качестве корпуса использует старую духовку.
Особенности
При проектировании качественной и практичной муфельной печи важно учитывать ряд аспектов и критериев, которые позволят впоследствии использовать ее в личных целях, для различного рода производственных решений. И если вы решите создать качественную печь, то потребуется особая система подачи тепла, размещаемая внутри керамики
И если вы решите создать качественную печь, то потребуется особая система подачи тепла, размещаемая внутри керамики.
При этом необходимо приобрести шамотовый кирпич, способный выдерживать высокие температуры. Выполнить данное изделие можно и своими руками, соблюдая ряд технических требований и особенностей.
На сегодня есть большое разнообразие данного вида печей, но каждая из них может применяться для отдельных вариантов обработки и закаливания материала. А именно:
- получение и создания особенных ювелирных изделий из серебра и золота;
- применяя высокие температуры, для переплавки драгоценных металлов и изделий с наличием повреждений;
- создание более прочной структуры и обжига изделий на основе керамики;
- формирование необходимого изделия и выплавки на основе воска;
- закалка металлических изделий, производство форм для литья металлов.
Пошаговая инструкция по изготовлению
- Лучше всего для корпуса подойдут металлические коробки бытовых приборов (например, старой стиральной машины), если таковых не оказалось, придется сделать корпус из оцинкованной стали.
- На дно корпуса приваривают уголки для укрепления основания. Вместо них можно использовать металлические трубы 1,5 см в диаметре. К углам основания приваривают ножки из тех же материалов. Так же укрепляют верхнюю часть корпуса, дверь и стенку, на которую эта дверь будет крепиться.
- Дно и внутренние стенки конструкции обкладывают слоем базальтовой ваты в 1 см и закрепляют его с помощью металлических уголков. Закрывают слой металлическими листами.
- Укладывают на дно будущего агрегата легкие огнеупорные кирпичи марки «ШЛ» или волокнистые шамотными плитами, которые нарезают по размеру. Для связывания кирпичей используют мертель, шамотную глину или кладочную смесь. Для качественной фиксации кирпичей на металлической поверхности в смесь добавляют 30% цемента.
- Кладку кирпичей осуществляют максимально близко друг к другу, на расстоянии не более 0,5 см. Огнеупорную смесь растворяют в воде, перед установкой каждый кирпич увлажняют. Вначале закладывают дно корпуса. Затем поднимают стены и заканчивают верхнюю часть, укладывая кирпичи с небольшим уклоном вверх. Дверку тоже выкладывают кирпичом таким образом, чтобы заложенный слой входил в отверстие в корпусе.
- Приваривают петли к корпусу и подгоняют дверь так, чтобы зазор между кирпичной кладкой двери и стен был минимальным. Чтобы достичь герметичности при закрывании двери, слой кирпича необходимо уплотнить. Лучше всего для этого подойдет термостабильный уплотнитель или обычный силикон.
- После того, как кладка высохнет, в кирпичах делают канавки для укладывания в них нихромовой спирали с диаметром витка от 0,5 до 0,7 см. Канавки делают такой же глубины. Спирали фиксируют любым удобным способом: с помощью укрепления проволокой или МКР-трубки, сделав углубление в кирпиче под углом. Витки спирали не должны соединяться друг с другом.
- Прокладывают 2 контура для возможности регулировки температуры. Концы спиралей выводят на верхнюю часть корпуса через сквозные отверстия в верхних кирпичах и фиксируют их на керамической пластине болтами.
- На переднюю сторону печи устанавливают переключатель с тремя контактами с одной стороны и двумя — с другой. Провода питания (ноль и фазу) подключают к стороне с двумя контактами. Оставшиеся 3 контакта соединяют проводом с керамической пластиной. Такое подключение необходимо для регулировки включения спиралей поочередно или вместе.
- Для безопасного использования печи устанавливают усиленную розетку с заземлением. Можно подвести питание к прибору из щитка через отдельный автоматический выключатель.
- Готовый аппарат просушивают на солнце или возле радиатора в течение 1-2-х месяцев. Завершают работу над печью прогрев ее несколько часов при минимальной температуре до тех пор, пока не перестанет клубиться дым. Мини-муфельная печь своими руками готова к использованию.
Муфельная печь лабораторная
Буферный механизм применяется с целью исполнения лабораторных разборов, исследования, обжига, прокалывания и большого количества других работ. С целью деятельности при присутствии агрессивных компонентов, многочисленные изготовители готовы обеспечить печи персональной концепцией вытяжки. Перед тем как звонить и выбирать такой механизм, следует определиться с его видом (для лаборатории или с целью промышленности) и подобрать максимальную требуемую температуру нагрева в середине рабочего пространства. Помимо этого, в связи с многообразием многофункциональных способностей и мощности, на рынке презентованы лабораторные печи как российского, так и немецкого, корейского или французского производства.
Самой известной фирмой, что производит муфельные печи представляется немецкая компания Thermconcept, прямыми представителями которой представлены несколько компаний на территории РФ. Весьма масштабный подбор способен угодить потребностям какой бы то ни было лаборатории, так как многообразие нужного размера рабочей камеры является от 1 вплоть до 2000 л., рабочая температура колеблется с 900 вплоть до 1800 градусов.
С давних времен возникло определение, что муфельной печью именуется тот механизм, которым раскаливает источник изолировано от горючего и абсолютно всех продуктов сгорания. Вследствие развития пирогенных теплоэлектронагревательных частей и быстрому формированию электрификации, аналогичные установки повсюду стали производить электрическими, за счет наиболее комфортного и экономически доходного применения.
На сегодняшний день данная терминология обозначает устройство, коробочного вида с фронтальным способом загрузки либо пирогенную печь для исполнения высокотемпературных процессов, связанных с агломерацией стекла, формированием эмали, обжига керамики и прочего. Внутренняя рабочая камера данного агрегата полностью герметична со всех сторон, что дает возможность выдерживать долгое время повышенные температурные режимы. Внутренний объем может изготавливаться из жаропрочной некорродирующей стали, некоторых видов керамики либо особого волокна МКРВ. Разогревательные компоненты, что могут быть раскрытого либо закрытого типа, осуществляют нагрев образцов вещества, которое помещено в середину камеры.
Вдобавок, муфельные лабораторные печи применяются во множества учебно-экспериментальных организациях, к примеру, с целью установления огнестойкости части исследуемого элемента. Электронные термические контроллеры дают возможность работать печки вплоть до 100 ступеней от изменения температуры линейным способом, до внезапных перепадов температур, что применяются в процессе спекания. Помимо этого, успехи в сфере изучения высокотермических веществ, наподобие компоновок молибдена и кремния, дают возможность повышаться температуре до 1800 градусов, что хорошо влияет на осуществление трудоемких и сложных процессов.
Формулировка «муфельная печь», кроме того, может являться инструментом для охарактеризации иной машины – трубчатой печи. Эта печь создана на основе тех же принципов, как и муфельная, но она обладает формой в виде удлиненной трубочки с полой серединой, где, собственно, и выполняется нагревание образцов для проведения анализов.
Обе разновидности вышеописанных печек разогреваются благодаря применению нагревательных компонентов, а в виде дополнительной опции применяется термо-конвекция. Следовательно, все продукты сгорания не принимают участия в поддержании требуемой температуры, а термический контроль осуществляется только благодаря изоляционным материалам.
