Изготавление муфельной печи 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.

Как работает муфельная печь?

Для того, чтобы сделать муфельную печь, надо представлять принцип ее работы. Топливом можно использовать газ, уголь, электричество и даже дрова. При этом самостоятельно лучше сделать электрический агрегат. Он состоит из нагревательной камеры и теплоизоляции, сберегающей тепло. Аккумулятором этого тепла является огнеупорный кирпич. Термообработку осуществляют в рабочей камере — муфеле, именно поэтому печь получила такое название.

В домашних условиях для муфеля используют любую огнеупорную форму, например, фарфоровую, из керамических плит. Также ее можно сделать из шамотной глины или кирпича. Следует учитывать, что температура плавления формы должна быть выше температуры плавления используемого для термообработки материала. В домашних условиях самодельная муфельная печь применяется для плавки небольшого количества металла или для закаливания инструмента. Именно поэтому достаточно сделать ее небольших размеров.

Классификация

Камеры могут работать на:

  1. Электричестве.
  2. Газе.
  3. 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:

  1. Горизонтальные.
  2. Вертикальные (горшковая).
  3. Трубчатые.
  4. Колпаковые.

Первый вариант наиболее простой для самостоятельного воспроизведения.

Муфельная печь для плавки алюминия

Изготовить замену для сломавшейся детали или материал, чтобы ее спаять, можно самостоятельно. Ведь плавка алюминия в небольших количествах вполне осуществима даже в домашних условиях. Для этого потребуется подобрать или изготовить несколько несложных приспособлений, приобрести сырье и позаботиться о средствах индивидуальной защиты.

Процесс связан с возможностью получения ожогов от брызг раскаленного металла, а при выходе расплава алюминия высокой чистоты #8212; еще и с опасностью отравления токсичными газами. Именно поэтому изготавливать изделия из высококачественного материала, а также работать с большими объемами сырья рекомендуется только в промышленных условиях.

Инструменты, материалы, защитные средства

До начала работы нужно подготовить необходимые устройства, такие как:

  • муфельная печь. кузнечный горн или самодельный очаг;
  • тигель или другая емкость из тугоплавкого материала (фарфор, кварц, сталь, чугун);
  • тигельные щипцы;
  • сырье (проволока или лом алюминия);
  • древесный уголь для печи;
  • газовая горелка или паяльная лампа;
  • приспособление для снятия шлака;
  • форма для отливки;
  • защитная одежда, обувь, очки или маска сварщика, перчатки;
  • ведро с водой на случай возгорания.

Температура плавления сверхчистого алюминия составляет 660 ° С, а содержащего до 1% примесей #8212; еще ниже, около 643 ° С. Поэтому разогревать печь выше 700 ° С нецелесообразно. Кроме того, при перегреве металла значительно увеличивается скорость образования оксидной пленки на его поверхности.

Чтобы уменьшить выход шлака, снизить потери металла и повысить его качество, рекомендуется применять аргоновый наддув или добавлять к углю специальный флюс.

Однако при отсутствии респиратора лучше обойтись без флюса, так как в раскаленном состоянии он выделяет токсичные вещества, а фтористый натрий, входящий в его состав, приводит к быстрому разрушению зубной эмали. К тому же для бытовых нужд особо чистый металл и не требуется.

Но если требуется расплавить совсем немного металла, вместо дорогостоящих печей можно использовать простой очаг. Для этого из кирпичей сооружают «колодец», на дно которого загружается, а затем поджигается уголь. Когда образуются горячие угольки, сверху ставится емкость с алюминием.

В качестве решетки для нее можно приспособить несколько шашлычных шампуров.

Последовательность работ и меры безопасности

Под тигель не рекомендуется использовать консервные банки: они быстро прогорают, и раскаленный металл может вытечь наружу. С этой целью необходимо взять железный чайник, медный кофейник со срезанной верхней частью, самодельный стаканчик из обожженной шамотной глины, деталь стального ковша. Главное, чтобы изделие имело толстое дно и, желательно, носик для удобства выливания металла. Оно должно быть изготовлено из материала с точкой плавления, намного превышающей температуру плавления алюминия.

Тигель заполняется сырьем достаточно плотно. Проволока с этой целью разрезается на кусочки, металлический лом слегка спрессовывается. Затем тигель помещают в предварительно разогретую печь для плавки алюминия. При переходе в жидкое состояние объем сырья значительно уменьшается, поэтому металл в тигель нужно постепенно добавлять.

При этом следует соблюдать особую осторожность, так как при попадании даже незначительного количества влаги в расплав может произойти его выплескивание из в качестве лома используется окрашенный металл, нужно позаботиться о защите органов дыхания, так как из краски при высокой температуре испаряются токсичные вещества.

Металл начинает оплывать в течение нескольких секунд, но технология плавки требует выдержать его в печи не менее 15 минут, чтобы вся масса прогрелась равномерно. При высокой плотности сырья его нужно прогреть сверху газовой горелкой или паяльной лампой. В процессе плавления тигель периодически встряхивают, используя для этого специальные щипцы и толстые перчатки в качестве меры безопасности. Состав можно перемешивать стальной проволокой. В готовом виде он представляет собой однородную блестящую субстанцию. Для лучшей текучести его еще несколько минут выдерживают в печи.

Читайте также:  12 идей расположения телевизора и камина в гостиной

Шлак с поверхности удаляется непосредственно перед разливом в формы. Для этого используется специальное приспособление (внешне оно напоминает шумовку для снятия пены с бульона). При определенной сноровке можно произвести литье и без снятия шлака. Если емкость сильно не наклонять, выльется только металл, а окалина останется в тигле. Формы для отливки должны быть тщательно высушены, так как иначе пары воды их разорвут. При использовании расплавленного металла в качестве припоя его выливают на заранее разогретую стальную пластину.

Простая мощная муфельная печь

В этой инструкции мы разберем, как своими руками сделать простую муфельную печь для плавки металлов. За 3 часа печь способна разогреваться до температуры около 800°C и это не предел. В ней легко можно плавить алюминий. Собирается печь довольно легко, все материалы можно достать и стоят они недорого. В качестве изолятора используется печной кирпич и стекловата, а корпусом выступает кастрюля из нержавеющей стали. Рассмотрим более подробно, как такая печь работает и как ее собрать!

Список материалов:– печной кирпич (шамотный);– стекловата (или другой изолятор);– кастрюля из нержавеющей стали (подходящих размеров);– нагревательный элемент – проволока х23ю5т длиной 18 метров и сечением 1 мм;– контроллер температуры REX C-100 ;– реле FOTEK SSR-40 DA ;– термопара для высоких температур ;– корпус блока питания от компьютера.

Список инструментов:– болгарка с диском по бетону;– чертежные принадлежности и бумага;– зажимы;– токарный станок;– дрель.

Процесс изготовления печи:

Шаг первый. Работаем с кирпичомДля начала нам нужно особым образом обрезать кирпич, чтобы выложить из него печь. Кирпич используется шамотный, такой продается во многих строительных магазинах. Режется кирпич очень просто при помощи болгарки и диска по бетону.

Шаг третий. Сборка печиВ качестве корпуса для печи используется кастрюля из нержавеющей стали. Плюс в этом таков, что нержавейка не боится сильного нагревания. Между кирпичом и кастрюлей есть зазор в 3 см, сюда укладывается изолятор в виде минеральной ваты. Конечно, такой изолятор слабоват и печь имеет повышенную теплопотерю.

Не забываем также установить кирпичи на дно печи и установить изолятор. В стенках кастрюли сверлим отверстия и выводим концы спирали для подключения ее к источнику питания.

В качестве тигля была использована эмалированная кружка с отрезанной ручкой. Печь без труда справилась с такой задачей.

Конечно, для более эффективной работы нужно будет еще улучшить изоляцию и изготовить крышку для печи. В целом, самоделка получилась удачной, надеюсь, вам проект понравился. Удачи и творческих вдохновений, если решите повторить. Не забывайте делиться своими самоделками с нами!

Печь муфельная своими руками: инструкция по изготовлению

Этап первый. Изнутри цилиндр выкладывается базальтовой ватой.

Высокотемпературные маты

Крепление базальтовой ваты к корпусу керамическими пуговицами

Этап второй. Сооружается термоизоляция, для которой, как говорилось ранее, нужно брать только шамотный кирпич. Процедура такова: в корпусе необходимо состыковать семь кирпичей, чтобы они образовали трубу. В будущем она послужит рабочей камерой.

Разметка огнеупора муфельной печи

Кирпичи раскладываются в ряд, при этом на каждом из них делаются отметки, по которым они будут обрезаться. Далее происходит непосредственно обрезка, после которой кирпичи должны быть такой формы, чтобы их можно было соединить в одну полую трубу. С целью упрощения процедуры кирпичи можно пронумеровать. По окончании резки труба собирается, стягивается проволокой, проверяется симметричность формы. В случае необходимости проводится корректировка.

Муфельная печь своими руками

Важно! Резку нужно проводить на свежем воздухе, желательно в проветриваемом месте, не забывая о средствах индивидуальной защиты (респираторе, спецодежде, очках).

Этап третий. Нихромовая проволока закручивается в спираль ø6 мм путем наматывания на основу (использованный электрод, карандаш и т. д.). Затем кирпич извлекается из корпуса и обратно укладывается в ряд.

Прокладываем нагревательную спираль

Этап четвертый. К кирпичам прикладывается спираль и размечаются будущие канавки. Правильность линий измеряется строительным уровнем. В результате уложенная спираль должна вести от дна до верхней части трубы. Не допускается соприкосновение витков, т. к. это может стать причиной короткого замыкания.

Этап пятый. Для вывода концов спирали и их подключения к автомату со стабилизатором между парой кирпичей вставляются три полоски, вырезанные из керамической плитки, с проделанными полипропиленовыми каналами для проволоки. Эти каналы значительно упростят ремонтные работы в будущем.

Этап шестой. Готовая конструкция помещается в стальной корпус. При этом на дно корпуса кладется один кирпич, предварительно покрытый огнеупорным клеем. Для вывода керамических каналов в корпусе проделываются отверстия в соответствующих местах.

Готовая конструкция помещается в стальной корпус

Важно! Спираль можно включать лишь после высыхания конструкции, иначе повредится проволока.

Этап седьмой. Для изготовления крышки используется все та же листовая сталь. Вырезается круг по размеру конструкции, для более надежной фиксации сверху на него крепится шамотный кирпич (1 шт.). Затем привариваются ручки, навес и металлическая щеколда. Края крышки, соприкасающиеся со стенками печи, покрываются слоем огнестойкого силикона. Силикон наносится лишь на предварительно обезжиренную поверхность.

Крышка печи

Крышка печи

Крышка печи

Этап седьмой. Пробный запуск. Для полного высыхания конструкции ее устанавливают в теплое, хорошо проветриваемое место. Запрещено использование каких-либо нагревательных приборов, поскольку это может привести к растрескиванию кладки. После высыхания спирали подключаются к автомату со стабилизатором, настраивается мощность нагрева и рабочая температура.

Важно! Чтобы проверить степень сухости кладки, нужно включить устройство на полную мощность и посмотреть, не испаряется ли с рабочей поверхности пар.

При эксплуатации печи крышка должна быть плотно закрытой.

Читайте также:  Расчет дымоходов для дровяных печей

Муфельная печь своими руками

Муфельная печь – это устройство для термической обработки материалов, помещенных в него.

Целью обработки чаще всего является изменение физических свойств поверхности предметов, помещенных в печь.

  • В муфельных печах производят закалку и упрочнение строительных и режущих инструментов или производят конечные операции изготовления керамических изделий – обжиг.
  • Особенность процесса – бесконтактное взаимодействие нагревательного элемента и обрабатываемого материала, обеспечивается за счет муфеля – съемной внутренней полости печи, куда и загружают изделие.
  • При этом нагревательные элементы (спираль или тэны) закреплены на стенках печи стационарно.
  • Муфель должен обладать следующими свойствами:
  • Огнеупорность.
  • Теплопроводность.
  • Химическая нейтральность.
  1. Муфельная печь своими руками – хороший выход для тех специалистов, кто не желает покупать громоздкие промышленные конструкции и имея опыт в изготовлении печи или сборке электронагревательных механизмов, сможет выполнить все этапы работ самостоятельно.
  2. Цена, например, плавильных печей промышленного производства, подразумевает, что купленная печь будет приносить своему владельцу доход.
  3. Но не всегда хобби или ремонтные вспомогательные операции, для которых бывает нужна такая печь действительно стоят финансовых затрат на покупку.

Процесс изготовления муфельной плавильной печи описан ниже. Он прост.

Аналогичные конструкции могут использоваться не только для плавления, но и для обжига, и для отпуска или закалки стали.

Хорошим материалом для муфеля служит шамотный кирпич. Шамот в порошкообразном состоянии купить на рынке затруднительно.

Главный его недостаток состоит в том, что сделать из кирпича съемный компактный муфель затруднительно, хотя и вполне возможно.

Пошаговая инструкция по изготовлению

Этапы работы по изготовлению печи следующие:

Представленный выше вариант изготовления муфельной печи подходит для плавильных работ, проводимых в домашних условиях.

Работает такая печь от домашней сети. Материалы, использованные при её изготовлении легкодоступны и дешевы.

Прогревается печь до рабочей температуры в течение часа. Компактна и проста в применении. Долговечна, благодаря использованному цементу.

  • Можно пользоваться несколькими муфелями, устанавливающимися поочередно.
  • К недостаткам можно отнести необходимость периодически менять чашу муфеля, поскольку она выходит из строя прогорая.
  • Но при работе с качественной огнеупорной глиной смена муфеля происходит реже.

Муфельная печь: делаем своими руками

В муфельной печи подвергают термической обработке различные материалы. В ней можно делать обжиг, выжиг, закаливание, выплавку металлов, стекла, керамики, воска. Многофункциональность агрегата обеспечивается большим диапазоном нагрева: 20-1000ºC. Необходимость иметь устройство приводит к решению сделать его самостоятельно, так как в торговой сети цены на такие агрегаты высокие. Собирается муфельная печь своими руками достаточно быстро, если подготовлены все материалы. Несколько дней займет просушка, так как потребуется делать кладку из шамотного кирпича.

Как работает муфельная печь?

Для того, чтобы сделать муфельную печь, надо представлять принцип ее работы. Топливом можно использовать газ, уголь, электричество и даже дрова. При этом самостоятельно лучше сделать электрический агрегат. Он состоит из нагревательной камеры и теплоизоляции, сберегающей тепло. Аккумулятором этого тепла является огнеупорный кирпич. Термообработку осуществляют в рабочей камере — муфеле, именно поэтому печь получила такое название.

В домашних условиях для муфеля используют любую огнеупорную форму, например, фарфоровую, из керамических плит. Также ее можно сделать из шамотной глины или кирпича. Следует учитывать, что температура плавления формы должна быть выше температуры плавления используемого для термообработки материала. В домашних условиях самодельная муфельная печь применяется для плавки небольшого количества металла или для закаливания инструмента. Именно поэтому достаточно сделать ее небольших размеров.

Материалы для сборки муфельной печи

Для сборки агрегата понадобятся следующие материалы и оборудование:

  • болгарка,
  • огнеупорный кирпич,
  • сварочный аппарат,
  • металлический корпус, например, ведро; листовая сталь, если корпус придется делать своими руками,
  • стальные уголки в качестве ребер жесткости для днища корпуса (привариваются снаружи),
  • теплоизоляция, например, асбестовые листы, крошка, веревка или базальтовая вата,
  • проволока сечением 1 мм для спирали ТЭНа, например, нихромовая; лучше купить готовую спираль.

В первую очередь определяются с корпусом. От его размеров зависят габариты рабочей камеры. Это относится к готовой конструкции, например, если используют стальное ведро или старую газовую духовку. Корпус можно сварить самостоятельно из листовой стали, тогда сначала делают муфель, затем определяют, какие габариты должны быть у корпуса.

Муфельная печь: делаем своими руками

Также муфельная печь своими руками может изготавливаться другим способом. Рабочую камеру можно слепить из шамотной глины или раздобыть керамическую трубу среднего диаметра. В зависимости от этого технология работ будет отличаться.

  1. Для муфеля из огнеупорного кирпича: надо соединить кирпичи в круг. Для этого их боковые грани обрабатывают болгаркой до получения скосов. Далее на каждом кирпиче делают канавки такой ширины, чтобы в них поместилась спираль. На всех кирпичах, кроме одного, они располагаются горизонтально, а на одном — под уклоном. Он обеспечивает переход спирали на 1 уровень ниже.
  2. Если в качестве корпуса используется духовка, ее надо обложить внутри шамотным кирпичом. Кладку делают глиняным раствором, смешивая огнеупорную глину, кварцевый песок и шамотный порошок. Также можно купить специальную кладочную смесь для печей, каминов. Во всех вариантах изготовления муфеля кирпич кладут с толщиной шва не более 5 мм. После высыхания кладки в ней делают канавки для спирали шириной 6-7 мм. Между ними соблюдают расстояние 2 см.

Изготовление спирали для муфельной печи

Проволоку из нихрома сечением 1 мм наматывают на стальной прут с гладкой поверхностью. Достаточный диаметр витков 6 мм. Надо следить, чтобы они не соприкасались во время намотки. Спираль укладывают в подготовленные в кирпичах канавки. Далее следует предотвратить их выпадение из этих канавок при нагреве. Для этого можно сделать тонкую замазку из шамотной глины или использовать проволоку. Если для муфеля применяется керамическая труба, проволока наматывается с ее наружной стороны. Следует соблюдать расстояние между витками 2 мм.

Окончание сборки муфельной печи

Кирпичную или керамическую рабочую камеру помещают в стальной или чугунный корпус, на дно которого предварительно уложен теплоизолятор. С наружной стороны дно укрепляют стальными уголками, так как шамотный кирпич утяжелит конструкцию. Между стенками камеры и корпуса должно быть пространство от 4 см. Именно в него закладывается утеплитель. Крышку изготавливают из 2-х слоев металла и утеплителя между ними. Следует предусмотреть ручку для открывания.

Читайте также:  Выбираем котел для отопления частного дома

Если для изготовления муфельной печи использовали старую газовую или электрическую духовку, то утеплять ее не требуется. В ее конструкции теплоизоляция предусмотрена производителем. Следует отметить, что такой агрегат выгодно изготавливать, если нужна печь средних размеров. Пазы для спирали делают в боковых и задней стенках. Выводы подключают к выключателю, расположенному с наружной стороны герметичной дверцы.

Автоматика с температурно-временными задачами

Существует три типа автоматики для закалочных печей. Стоимость организации управления печью повышается вместе с комфортом использования. Простейший вариант — простейший термостат с термопарой в качестве датчика температуры. Это устройство просто будет поддерживать заданную температуру с гистерезисом около 30–50 °С. Время выдержки контролируется вручную, как и момент достижения температурной точки.

Более продвинутая автоматика разрабатывается специально для электрических печей. Термоконтроллеры типа Autonics TCN4 обладают функцией пропорционального регулирования мощности, обеспечивая регулируемый гистерезис вплоть до 1 °С. Также прибор оснащён дополнительными функциями, такими как сигнализация о достижении заданной температуры. При желании канал сигнализации можно использовать для активации реле выдержки времени, установленного последовательно с термостатом.

Наиболее продвинуты в этом плане устройства автоматики для печей типа «Профиль-М». Они отличаются не только встроенными силовыми реле, но также возможностью более гибкой настройки. В таких контроллерах предустановлен таймер, а также есть возможность настраивать термообработку со сложным температурным профилем, последовательно задавая длительность промежутков времени, в которые должна поддерживаться определенная температура.

Муфельные печи: особенности, сфера применения, как выбрать печь

  • Муфельная печь — это печь особой конструкции, в которой нагреваемый предмет не контактирует с веществами, выделяющимися при сгорании топлива (газами, сажей, копотью). Для этого используют так называемый муфель — огнеупорную камеру, выполняющую роль преграды между топливом и нагреваемыми объектами. Муфель обычно изготавливают из огнестойкого кирпича, керамического волокна или жаропрочной стали. Благодаря муфелю удается избежать загрязнения дорогих металлов или химически чистых образцов посторонними веществами. Достоинства муфельных печей:

    — широкий разброс размеров, можно подобрать печь необходимого объема;— регулируемый и широкий диапазон рабочих температур;— равномерный нагрев.

Типы печей

Муфельные печи можно классифицировать по разным параметрам.

1. По типу нагревательного элемента:— газовые;

— электрические.

2. По типу обработки:— с обычной воздушной камерой;— с камерой, заполненной определенным газом (возможны различные варианты, так как это печи для специальной обработки в газовой среде);

— вакуумные печи.

3. По способу загрузки:— с горизонтальной загрузкой;— вертикальной загрузки;— трубчатые;

— колпаковые (для очень больших деталей, когда колпак легче переместить к детали, а не найти печь с камерой подходящего размера).

4. По величине нагрева:— печи умеренного нагрева рассчитаны на температуру 100-500 °С;— среднего нагрева — 400-800 °С;

— высокотемпературные печи нагревают в диапазоне 400-1400 °С;

— печи со сверхвысоким температурным режимом способны обеспечить нагрев до 2000 °С.

5. По назначению:— промышленные (объемом рабочей камеры более 500 л);— лабораторные;— ювелирные;— стоматологические;

— учебные.

Муфельные печи используются:

— в ювелирном производстве;— для купелирования благородных металлов;— в геофизических лабораториях;— в химических лабораториях;— для таких аналитических работ как сжигание, высушивание, нагрев, выращивание кристаллов;— для обжига керамических и фарфоровых изделий;— для производства предметов из воска;— для плавки и закалки металлов, обжига литейных форм;— в стоматологии;— в пищепроме;

— для кремации.

Как выбрать печь

В первую очередь, нужно решить, какой температурный диапазон и объем рабочей камеры должен быть у печи. Потом определите, насколько для вас важна скорость нагрева и насколько сложным может быть алгоритм нагрева. Другие важные параметры выбора: стоимость, равномерность и скорость прогрева камеры, безопасность. Печи с вертикальной загрузкой нагреваются быстрее. Зато горизонтальные печи в несколько раз вместительнее.

Печи с открытым нагревательным элементом нагреваются быстрее и до более высокой температуры. В тоже время, такой нагревательный элемент больше подвержен воздействию агрессивных веществ, которые выделяются при обработке предметов, но и ремонтировать открытый элемент проще. Муфельные печи с закрытым элементом служат дольше, нагреваются равномернее, но медленнее, и для ремонта нагревательного элемента придется заменить всю камеру, так как он встроен в муфель.  

Самыми простыми являются печи с одноступенчатым терморегулятором, когда камера нагревается до определенной температуры и далее эта температура поддерживается на постоянном уровне. Такие печи, например, подходят для простых задач обжига и сушки.

Для аналитических работ лучше выбрать печь с программным управлением, такую как ЭКПС 10. Печи этого типа позволяют программировать процесс нагрева в несколько этапов.

Они управляются микропроцессором, снабжены цифровым индикатором для настроенных параметров, звуковым сигнализатором; есть возможность запускать программу в автоматическом режиме.

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