Самодельная муфельная печь своими руками: сборка, чертеж, фото, видео инструкция

Что это такое?

Назначение муфельной печи — создание высоких температур для термической обработки материалов:

Источником тепловой энергии у муфельных печей является электричество или газ. Первый вариант удобнее с практической точки зрения, но гораздо затратнее в финансовом отношении — во время работы электрические муфельные печи расходуют большое количество электроэнергии.

Мнение эксперта
Левин Дмитрий Константинович

Газовые модели обходятся дешевле, но требуют подведения топливных коммуникаций, соблюдения правил эксплуатации газовых приборов и прочих административно-технических норм. Поэтому, большее распространение получили промышленные и лабораторные муфельные печи, работающие на электрической энергии.

Конструкция

Муфельная печь состоит из нескольких элементов, соединенных в единую конструкцию:

• внешнюю часть печи представляет корпус (кожух). Это прочный, обычно металлический короб, образующий емкость для размещения внутренних элементов печи, а также несущий дверцу с запорным устройством;
• слой теплоизоляции. Это важный элемент, по степени значимости сопоставимый с источником тепловой энергии. От качества и рабочих показателей теплоизоляции зависит КПД печи, способность сохранять тепло и общая работоспособность всей конструкции. Теплоизолятор, как правило, состоит из двух слоев — основного (топка из шамотного кирпича) и дополнительного (слой базальтовой ваты или перлита);

В муфельных печах советского производства часто использовался дополнительный слой изоляции из асбестового полотна. Сегодня такая изоляция не используется, так как при нагревании асбест активно выделяет канцерогены, крайне опасные для людей.

нагревательный элемент. Используют спирали из нихромовой проволоки (сплав хрома и никеля, толщина 1-2 мм), свободно переносящей сильный нагрев и не перегорающей в течение длительного времени.

Существуют разные конструкции муфельных печей:

• горизонтальные;
• вертикальные;
• колпаковые;
• трубчатые.

Эти разновидности отличаются друг от друга только конфигурацией топки и способом загрузки, общий принцип работы у всех моделей одинаков.

Порядок расчета электронагревательного элемента

Спираль самодельной муфельной печи изготавливают, как правило, самостоятельно. Для того, чтобы получить эффективное и работоспособное устройство, необходимо выполнить предварительный расчет.

Он преследует две цели:

1. Создание мощной и эффективной печи, способной решать поставленные задачи.
2. Возможность работы на имеющихся электросетях, отсутствие перегрузок и вызванных этим проблем.

Для выполнения расчета необходимо выяснить, каков ток отсечки у электрощитка. Часто для печи проводят отдельную линию, минуя УЗО для домашних бытовых приборов. В любом случае, надо выяснить, какую мощность может выдержать линия, чтобы не оставить без электричества всех соседей.

Мощность печи выбирают исходя из объема нагревательной камеры:

Объем камеры (или муфеля), л	Мощность спирали (Вт/л)
1-5	300-500
6-10	120-300
11-50	80-120
51-100	60-80
101-500	50-60

По данным этой таблицы можно определить, какую мощность спирали следует использовать для имеющегося размера. Величину камеры надо определить для себя самостоятельно, исходя из характера предполагаемых работ. Необходимо сразу подсчитать мощность, умножая объем камеры на показатели таблицы. Если мощность оказывается чрезмерно высокой и невозможной для действующих сетей, размеры уменьшают.

После этого надо вычислить силу тока. Используется формула:

I = P / U

• Где I — сила тока;
• P — мощность (расчетная);
• U — напряжение сети (220 В).

По результатам можно вычислить сопротивление нихромовой спирали:

R = U : I

• Где R — искомое сопротивление;
• U — напряжение (220 В);
• I — сила тока (расчетное значение).

Этот расчет можно выполнять для однофазной сети. Если нужно выполнить трехфазное подключение, и самостоятельный расчет кажется слишком сложным, рекомендуется воспользоваться онлайн-калькулятором, который несложно найти в сети по соответствующему поисковому запросу.

Результаты расчета с помощью калькулятора вполне корректны, но, для большей уверенности, можно проверить полученные данные, продублировав расчет на другом калькуляторе.

Мнение эксперта
Левин Дмитрий Константинович

Вместо нихрома может быть использована фехралевая проволока, которая несколько отличается по своим показателям

Во время использования калькулятора необходимо обратить внимание, для какого типа проволоки производится расчет. 

Расчет силы тока печи для обжига

В данном разделе мы с Вами будем рассчитывать силу тока, т.е. ток который протекает через нагревательный элемент (спираль):

I=P/U (А), где

P-мощность печи для обжига (см.раздел расчета мощности)

U-напряжение питания (В)

Напряжения питания целесообразно выбирать в зависимости от мощности печи для обжига:

• U=220 (В), при мощности печи до 5÷7 (кВт);
• U=380 (В), при мощности печи свыше 7 (кВт);

I= 2700/220 = 12,27 (А)

Для вашей собственной безопасности рекомендуем провести отдельную линию проводников от щитка квартиры (дома) до печи. В линию должны быть установлены собственные автоматические выключатели с необходимым номиналом. Сечение проводников выбирается исходя из мощности печи. Выбирайте сечение проводников в большую сторону.

Табл.1. Выбор сечения провода в зависимости от силы тока или мощности.

Напряжение питания U = 220 (В)
Сечение провода, (мм2)	Ток,(А)	Мощность, (кВт)
1,5	19	4,1
2,5	27	5,9
4	38	8,3
6	46	10,1
10	70	15,4
16	85	18,7

Муфельная печь для плавки алюминия своими руками

Что такое муфельная печь и её предназначение. Муфельная печь является незаменимым устройством для нагрева разнообразных металлов в домашних условиях.

Такая печь позволяет успешно плавить такие металлы как алюминий, медь, многие цветные металлы, а также высушивать, обжигать керамические изделия, а также кремировать.

Виды муфельных печей. Муфельные печи встречаются в разных видах, они могут быть электрические, газовые, воздушные, вакуумные, а по своей конструкции: колпаковые, горизонтальные, вертикальные и трубчатые.

Особенность муфельной печи. Уникальность муфельной печи состоит в том, что в ней содержится рабочая область под названием муфель, который позволяет защитить обрабатываемый металл.

Процесс изготовления муфельной печи

В качестве нагревательного инструмента  можно остановиться на выборе электрического нагревателя, потому что таким нагревателем очень просто управлять.

Основные элементы муфельной печи. Муфельная печь имеет такие составляющие, как нагревательная камера и специального  аккумулятор тепла.

Необходимо обеспечить регулирование тепла с целью бесперебойной работы в процессе обработки алюминия.

Если предстоит плавить несколько материалов, тогда целесообразно плавить алюминий не один раз. Поэтому аккумулятор тепла будет выполнять функцию регулятора тепла, чтобы печь в процессе работы не успела остыть.

Важно, не переусердствовать с выбором аккумулятора, чтобы печь не стала слишком инерционной. Для изготовления муфельной печи нам понадобится следующее:. Для изготовления муфельной печи нам понадобится следующее:

Для изготовления муфельной печи нам понадобится следующее:

• 7 кирпичей;
•  болгарка;
•  проволока;
• металлическое ведро;
•  ненужный металлический кусок;
• строительные защитные очки;
•  молоток и т.п.

1. Подготовьте 7 простых кирпичей, они понадобятся в качестве аккумулятора температуры.

2. Возьмите болгарку и соорудите отсек с каждого бока кирпича. В результате получиться рабочее пространство для электрического нагревателя.

Для прочности конструкции возьмите проволоку и обмотайте ею кирпичи.

3. Можно воспользоваться  широким металлическим ведром для огнеупорной камеры. Его также можно сделать собственноручно.

При проектировании высоты ведра делаем её с определённым запасом, поскольку рабочую камеру придётся установить на слой кирпичей с теплоизоляцией.

Процесс закручивания листа в трубу достаточно проблематичный, поэтому советуем применять специальные кольца из тонкой арматуры.

Далее необходимо согнуть арматуру и соединить её концы, чтобы получить кругообразную форму возьмите молоток.

4.  Берём кольца и устанавливаем их на скрученный лист. Затем соединяем их  по длине окружности.

5.  Дно корпуса печи можно сделать из листа, который уже есть в наличии. Необходимо приварить его к нижнему кольцу.

6. Чтобы установить поверхность рабочей зоны печи нужно в кирпиче сделать специальное отверстие для электрического нагревателя. Такое действие необходимо для прочности крепления конструкции.

7. Делаем нумерацию кирпичей и располагаем их согласно очерёдности, плотно прижав друг к другу. Проверьте устойчивость конструкции.

8. К кирпичам присоединяем нагревательную спираль печи.

10. Пропиливаем канавки с помощью болгарки. Не забывайте о  личной безопасности! Рекомендуется надевать строительные защитные очки.

11. Для спирали, как правило, применяютнихром либо фехраль.

Фехраль является оптимальным вариантом, но в нашем случае мы будем использовать нихром.Нагревание нихрома зависит от силы самого тока, а ток – от напряжения.

12. Аккуратно наматываем спираль  так, чтобы витки были на небольшом расстоянии друг от друга. Это необходимо для того, чтобы избежать замыкания.

13. Делаем раствор и аккуратно заливаем его, как показано на фото:

Придать муфельной печи ещё больше особенностей можно с помощью установки в ней двух нагревательных электрических нагревателя.

Их можно включать одновременно и по очерёдности.

Например, нижний нагреватель целесообразно включать, когда обрабатывается материал в домашних условиях в малых количествах, а два нагревателя позволят значительно увеличить масштаб плавки.

Однако помните о максимальной мощности!

Правила эксплуатации

Важно знать сферы применения и принцип работы муфельной печи, чтобы не допускать ошибок во время эксплуатации. Нужно проверить все узлы соединений оборудования

Нельзя допускать утечек. Следует убедиться в том, что корпус печи не имеет повреждений. Работать с раскалённым металлами нужно в защитных перчатках, очках и респираторе. Заготовки вытаскиваются из камеры с помощью кузнечных щипцов.

Печь для закалки металла нужна, чтобы придать металлическим заготовкам высокие показатель прочности и твердости. Для этого не нужно покупать дорогое оборудования. Печь можно сделать самостоятельно и без серьёзных сложений.

Горелки

Горелки взяты из описанных мной ранее. Справа малая горелка, которая у меня фигурирует под названием угловая стационарная на 1/2 дюйма. Слева- угловая стационарная горелка на 3/4 дюйма. Их применение не рассчитывалось каким то научным методом, а тупо подбиралось из практики. При малой горелке грею до 340 гр, при работе большой можно до 620, а при работе обеих, грею до 730 запросто. Больше мне не нужно. Если вам надо больше, ничто не мешает вам поставить две больших.

Горелки стоят диагонально. При их работе горячий воздух закручивается в камере против часовой стрелки. Это позволяет добиться по объёму камеры более равномерному распределению температуры. Напротив сопла горелок, на противоположном углу треугольные отбойники из обрезков кирпича ШЛ. Для ввода пламени внутрь печи лучше применить гильзы, из чего найдёте. У меня справа- гильза из обрезка муллитокремнезёмистой трубки МКР. Слева- из обрезка нержавеющей трубы.

Подача газа может быть решена как угодно. На фото- с применением полдюймовой трубы и такими же шаровыми кранами (вид снизу корпуса муфеля). Крепится конструкция к корпусу печи и к панели. Ручки выведены через панель. Не забудьте нарисовать куда закрывать, а то сгоряча не туда крутанёте

Расчет диаметра, длины и удельной поверхностной мощности проволоки нагревательного элемента

На данном этапе производится выбор материала нагревательного элемента. Хотел бы оговорить, что для данных целей наиболее часто используют нихромы и фехрали.

В печах для обжига керамики GRIFON мы используем суперфехраль GS SY по ряду весомых причин:

• это более дешевый сплав по сравнению с нихромом, так как не содержит никель;
• суперфехраль обладает лучшей жаростойкостью, чем нихромы (наибольшая рабочая температура 1450°С);
• данная марка фехрали обладает повышенной пластичностью, что облегчает навивку спиралей.

После выбора материала выбирается диаметр проволоки нагревательного элемента.

Диаметр спирали выбирается в зависимости от необходимого удельного электрического сопротивления (сопротивление в 1 метре проволоки, см. табл. 2). Большему уд. эл. сопротивлению соответствует меньший диаметр проводника, меньшему уд. эл. сопротивлению соответственно больший диаметр.

Табл.2. Выбор диаметра проволоки в зависимости от нужного диаметра и длины нагревательного элемента

Диаметр проволоки d, мм	Физические свойства суперфехрали GS SY
Удельное элек-е сопротивление в 1 м проволоки ρ, (Ом/м)	Количество метров в 1 кг
0,18	54,7	5480
0,2	44,3	4512
0,3	19,7	2000
0,5	7,09	717
0,8	2,76	280
1	1,77	179,5
1,2	1,23	124,5
1,6	0,692	70,1
2	0,452	44,8
3	0,197	19,9
6	0,0491	4,98
8	0,0276	2,8
11	0,0159	1,45

От диаметра проводника зависит так же и длина проволоки нагревательного элемента. Так же хотелось бы отметить, что чем больше диаметр проволоки нагревательного элемента, тем дольше прослужит нагревательный элемент.

Таким образом, комбинируя выше перечисленные параметры подбирается спираль в муфель печи.

Зная необходимое сопротивление R (см. предыдущий раздел) и удельное электрическое сопротивление ρ вычисляется длина проволоки L:

L = R/ρ , (м)

Так как в данной печи мы используем диаметр проволоки d = 2 (мм) , то ρ = 0,452 (Ом/м). Тогда L= 17,92/0,452 = 39,64 (м)=3964 (см).

Самым важным расчетом в этом разделе является вычисление поверхностной мощности проволоки ψ, т.е. мощности которая выделяется с единицы площади проволоки.

В печах с высокими температурами поверхностная мощность ψ фехрали не должна превышать 1,4 Вт/см2 для проволоки диаметром до 4 мм. Если данное значение существенно превысить, то нагревательный элемент не выдержит температуры.

ψ=P/S , (Вт/см2), где

P— мощность печи,(Вт);

S=3,14*L*d — площадь поверхности проволоки, (см2), где

L— длина проволоки,(см);

d— диаметр проволоки,(см)

ψ=2700/2489,4=1,08 (Вт/см2), где S=3,14*3964*0,2=2489,4 (см2). Таким образом ψ=1,08<1,4 (Вт/см2), что удовлетворяет требованию.

Если требование не удовлетворяется, необходимо увеличивать диаметр проволоки или выполнять параллельное соединение.

Печи-трубы

Для электропечи-трубы достаточно большого диаметра (скажем, из корпуса плавкой вставки) дадим прежде всего рецепт обмазки нагревателя. Состав – тот же, что и для корпуса газовой печи, но, во-первых, глину замешивают до густоты хорошей сметаны или жидкого творога. Во-вторых, наполнителя-теплоизолятора (асбест, вермикулит) дают 4-5 объемных относительно глины частей.

Следующий момент – намотка спирали. На коренной (начальный по ходу обмотки) конец трубы туго, вплотную друг к другу, мотаем 5-10 витков нихрома и туго-натуго схватываем их металлическим хомутом и винтом с гайкой и пружинной шайбой (гровером). «Уши» хомута должны быть удлиненными и с отверстиями для подвода тока и теплоотвода; об этом см. подробнее ниже, в разделе о мини-печи.

Далее мотаем в 2 провода: рядом с нихромовым укладываем медный того же диаметра. На конце обмотки делаем токосъем и закрепляем хомутом, как описано выше. Теперь снимаем медь и приступаем к обмазке. Обмазку наносим слоем в 4-12 мм, как раствор ляжет. Затем – неделя сушки, часовой прогон на половинной мощности (напряжение – в 1,4 раза меньше номинального!), и окончательная сборка печи, аналогично описанной ниже.

Как регулировать температуру

Регулировку температуры можно осуществлять двумя способами:

• подключать спирали по очереди, с увеличением их мощности;
• установит внешнее устройство, регулирующее подачу напряжения на спирали.

Оба варианта имеют свои плюсы и минусы. Первый вариант проще, но нужен пакетный переключатель или отдельные автоматы на каждую спираль. Кроме этого, изменения нагрева производятся скачками.

Второй вариант сложнее — необходим регулятор, способный выдерживать рабочую нагрузку печи. Выбор подходящего варианта — прерогатива пользователя. Как правило, используют регуляторы — они компактнее и позволяют плавно изменять степень нагрева.

Правила эксплуатации

Электропечь разрешается включать исключительно в усиленную розетку. Можно также пустить прямо от щитка провод большого сечения. Кроме того, нелишней будет установка автоматического выключателя.

Поскольку эта модель устройства имеет в наличии оголенные провода, с ней необходимо быть предельно осторожным. Нельзя касаться спиралей работающей печи. Чтобы избежать возникновения несчастных случаев, рекомендуется поставить на дверцу концевой выключатель, который отключит агрегат при открытии створки. Если вы не очень сильны в электрических работах, обратитесь за помощью к специалисту, который поможет сделать устройство максимально безопасным, в том числе заземлить его.

Индукционная муфельная печь своими руками

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

• 6 шамотных кирпичей, огнеупорных.
• Силикон термостойкий.
• Болты и гайки.
• Сталь не менее 2 мм.
• Трубка небольшого диаметра, стальная.
• Дрель.
• Металлические кусачки.
• Сверла различного диаметра.
• Сварочные принадлежности.

Изготовление конструкции

• Монтаж основной части. На внутренних сторонах шамотных кирпичей выпиливаем поперечные отверстия. Они служат для установки нагревательной спирали. Такие пазы увеличивают объем печи, то есть внутреннего пространства, с которым работать эффективнее. Кирпичи складываем и закрепляем в форме призмы. Ликвидируем щели.​
• Изготовление стенок. Используемые материалы: кантал, фехраль, нихром. Устанавливать материалы можно совершенно любым способом, но лучше сложить их кругом. Так, не будет перепада температур, так негативно влияющих на процесс термической обработки.

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

• Установление теплоизоляции. Эффективность зависит от степени удерживания температуры внутри конструкции. Сама теплоизоляция – это смесь, состоящая из 0,8 частей цемента и 0,2 частей перлита. Смесь между призмой и стенками должна настояться около 48 часов.
• Изготовление дна. Создаем изогнутую заготовку для нижней части изделия, прикрепляем четыре маленьких кусочка стальной трубы – это ножки, на которые будет опираться печь. Внутрь изделия наливаем цементную смесь, после застывания прикладываем проволоку в виде сетки, для создания ровного и одномерного слоя. В конце наносим тальк.
• Изготовление крышки. Одного размера с дном создаем заготовку, прикрепляем к нему ручки. Крышку заполняем раствором с цементом и перелитом.
• Изготовление спирали. Нихромовую проволоку с сечением 0,1 см и прут из железа радиусом 3 мм. После снятия с прута проволоки получаем спираль. Витки не должны соприкасаться. Готовая спираль помещается в прорези, сделанные на первых этапах производства.

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

Сборка и сушка печи. Собираем все элементы печи, устанавливаем их и просушиваем. Сушить изделие положено в хорошо продуваемом и вентилируемом месте. Применение нагревательных приборов в процессе сушки строго-настрого запрещено.

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

Главная сложность – принципиальное выполнение инструкций.

Как устроены муфельные печи: конструкция

Главный конструктивный элемент печи — муфель. В его камеру загружают детали для термической обработки (или золото для переплавки, медицинский инструмент для температурной обработки, керамику для обжига). Муфель делают из химически инертного материала.

Камеру муфеля располагают внутри печи. При этом пространство между наружным кожухом и внутренней камерой заполняют теплоизолятором. Качественная теплоизоляция определяет КПД работы устройства, а также его безопасность (ограничивает сильный нагрев кожуха и не допускает возможности обжечься об него).

Камера муфельной печи

Нагревательные элементы располагают снаружи муфеля или в его стенках. Они нагревают внутреннюю камеру, которая в свою очередь передают тепло рабочему пространству. Работой нагревательных элементов управляет регулятор. Он контролирует температуру и время нагрева, весь процесс термической обработки. Уровень автоматического регулирования влияет на цену нагревательного устройства. Чем больше регулирующих функций, тем дороже печь.

Муфель: конструкция и материалы

Для изготовления внутренней камеры используются следующие материалы:

• керамика;
• керамическое волокно;
• корунд;
• огнеупорный (шамотный) кирпич.

Выбор материала для изготовления муфеля определяется условиями работы и предназначением печи. Например, муфель из огнеупорных волокон используется для нагрева в нейтральной среде. Корундовые камеры — можно использовать в химических средах. А вот керамический муфель — универсален. Благодаря инертности его используют для различных задач (переплавки, термической обработки, обжига).

Материалы для изготовления муфеля и крышки печи

Для изготовления печей мы используем самые современные материалы. Для рабочего слоя футеровки (муфель и крышка печи) мы используем легковесный огнеупорный кирпич, который привозим из Германии. Данный кирпич обладает отличными термо-характеристиками, а именно имеет низкую теплопроводность, высокую термо- и жаростойкость. Классификационная температура применения данного кирпича 1430°С. При всем этом кирпич достаточно легкий за счет малой плотности и хорошо обрабатывается механически. Это позволяет фрезеровать пазы в кирпичах под установку нагревательных элементов. Фрезерование обеспечивает наивысшую точность пазов под спираль.

Легковесный огнеупорный кирпич

Легковесный огнеупорный кирпич

Легковесный огнеупорный кирпич

Крышка печи

Крышка печи изготавливается из двух слоев огнеупорного кирпича. При этом, второй слой перекрывает швы первого слоя, что позволяет увеличить прочность крышки. На большинстве печей западного и Российского производства идет только один слой кирпичей.

Так же в кирпичах выполнены фаски, что предотвращает сколы кирпичей при расширении (нагреве) материала.

Во внешних слоях муфеля и крышки печи мы применяем дополнительные изоляционные огнеупорные слои, которые имеют еще меньшую теплопроводность при значительно меньшем весе.

В качестве таких материалов могут выступать огнеупорные маты из керамического волокна, муллитокремнеземистый картон (МКРКГ) и т.д.

Таким образом, чем меньше теплопроводность материалов, тем лучше тепловые показатели печи.

Материал	Максимальная температура применения,°C	Теплопроводность, Вт/м*К	Плотность материала, кг/м3
Легковесный кирпич	1430	0,28 при 600°C	770
Керамическое волокно	1260	0,27 при 1000°C	128
Картон МКРКГ-400	1150	0,11 при 600°C	400

Комплексное применение данных материалов существенно экономит энергоресурсы, а так же экономит время на разогрев и охлаждение печей. К сожалению многие современные, как западные, так и Российские производители изготавливают печи для обжига из керамики только с применением огнеупорных кирпичей, делая печи менее эффективными.

Материалы и инструменты для сборки конструкции

Прежде чем начать изготовление муфельной печи своими руками, необходимо обзавестись набором инструментов. Для работы пригодится:

• сварка и электроды;
• болгарка;
• кусачки и ножницы;
• респиратор, очки;
• сталь или корпус от духовки;
• уголок металлический;
• оцинкованная сетка с ячейкой 2 х 2 см;
• дверца – готовая, или самодельная;
• кирпич шамотный;
• смесь огнеупорная;
• термостойкий силикон;
• перлит или базальтовая плита (кровельный утеплитель 1 – 2 см толщиной);
• проволока нихромовая 1 мм.

Толщина металла для корпуса должна быть 2 – 2,5 мм, так как конечная конструкция будет очень тяжёлой. По этой же причине, если используется тонкостенная бытовая техника, её нужно укрепить при помощи стального уголка.

Тем, кто собирается заниматься обжигом керамики, не понадобятся температуры выше 800 °С, поэтому они могут сделать муфель из любой фарфоровой или фаянсовой посуды или старого смывного бачка.

Нагревательные элементы

Первым этапом изготовления самой закалочной печи будет расчёт и поиск нагревательных элементов с последующей их сборкой в единый тепловыделяющий контур. Сделать это можно двумя путями: подбором готовых нагревательных спиралей или их самостоятельным изготовлением.

Выбрать спирали не очень сложно, нужно только гарантировать, что они изготовлены из соответствующего материала и имеют достаточное сечение. Для закалочных печей не рекомендуется использовать проволочные нагревательные элементы с толщиной проволоки менее 0,4 мм. Оптимальный вариант материала спирали — фехраль Х27Ю5Т или Х23Ю5-Н-ВИ. Важнейшее правило при работе с такими сплавами — не нагревать их до окончательного формирования и сборки тепловыделяющего контура.

Расчёт нагревательных элементов нужно проводить индивидуально с учётом размеров топки и соответствующей мощности нагрева. В качестве примера можно взять печь с размерами нагревательной камеры 150х100х300 мм. Чтобы нагреть такое пространство до температуры 1 100 °С, потребуется общая мощность нагревательных элементов около 4 кВт, однако наиболее экономичным нагрев будет при совокупной мощности спиралей в 5,5–6 кВт. При подключении к сети 220 В ток составит 28 А, а общее сопротивление нагревателя — 7,86 Ом.

Используя эти данные, мы легко найдём необходимую длину проволоки с известной электропроводностью. Среднее удельное сопротивление фехраля составляет 1,25 Ом·мм2/м. Если использовать проволоку диаметром 0,9 мм, её сечение составит 0,64 мм2, а значит, сопротивление одного метра будет равным 0,8 Ом. Таким образом, требуется создать нагревательный элемент с общей длиной проволоки 9,83 м. Чтобы скрутить спираль, нужно воспользоваться прутком-оправкой, предварительно рассчитав длину одного витка. Если спираль имеет наружный диаметр 8 мм, длина витка получится чуть более 25 мм, то есть всего нагревательный элемент будет состоять из 393 витков.

В поперечном срезе периметр камеры составляет 500 мм, при нормальной плотности укладки в топке глубиной 300 мм спираль размещается в 5 рядов с отступом от переднего края в 40 мм. Таким образом, общая длина спирали составляет 2,5 метра, навивку нужно равномерно растянуть до этой длины. Если грубо подсчитать, то после растягивания расстояние между витками спирали получится чуть более 5 мм, что обеспечит достаточную плотность нагрева. Если бы шаг оказался выше 8 мм, диаметр проволоки пришлось бы уменьшить, при шаге витков менее 3 мм — увеличить.