Самодельная муфельная печь

Муфельная печь предназначена для плавки алюминия, меди. Так же в ней можно обжигать керамические изделия и закалять сталь. Конструкция печи, представленная в данной статье подогнана для работы с алюминием.

Алюминий плавится при температуре выше 660 градусов, и для правильной работы печи ее нагревательные элементы должны выдавать намного большую температуру, так как даже при хорошей термоизоляции часть тепла будет рассеиваться в окружающею среду.

Существуют разные способы нагрева печей: это розжиг газом, углем, дровами. Так же используются электрические нагреватели. Нагрев печи горением (газ, дрова, угли) значительно экономичнее по сравнению электрическим, но он так же имеет и свои минусы, главный из которых это сложность в регулировке температуры плавления, что ограничивает возможности использования самой печи, такие как литье полимеров и искусственное старения металлов. Именно поэтому автор статьи выбрал для своей печи электрический способ нагрева.

Конструкция муфельной печи.

В центре печи располагается нагревательная камера, в которую и производится засыпка и плавление метала. Ее окружает так называемый «аккумулятор тепла» имеющий с наружи защитный тепловой экран, который увеличивает время его остывания.

Аккумулятор тепла нужен для сохранения нужной температуры камеры в тех случаях, когда заливку метала необходимо производить несколько раз подряд. Здесь важно не перестараться, и не сделать его слишком большим, поскольку для его разогрева при первом включении печи нужно определенное время и чем больше его размер, тем дольше печь будет выходить на нужный режим.

В качестве материала для изготовления аккумулятора был использован огнеупорный кирпич. Из него выкладывается, что-то наподобие небольшого колодца. Для того чтобы края кирпичей плотно прилегали к друг другу они подрезаются под нужным углом. Это можно сделать с помощью болгарки с алмазным кругом. Режется он довольно легко.

Корпус

Для создания корпуса печи необходим лист метала толщиной 1 – 1,5 мм. По высоте делается запас, так как на дно печи будет еще один слой кирпичей.

Затем из прута арматуры выгибается кольцо и его стык заваривается. Диаметр его делается с запасом под теплоизоляционный слой. Вокруг него по мере приваривания огибается лист метала. Стык обваривается.

Далее изготавливается дно печи. Из листа метала (той же толщины что и корпус) вырезается квадрат под диаметр корпуса.

Затем четыре выпирающих угла срезаются болгаркой.

Следующим этапом будет резка канавок под электрический тэн. Перед этим кирпичи в собранном виде пронумеровывается, затем укладываются в одну линию и выравниваются уровнем.

Спираль

В качестве материала для намотки спирали использовался нихром. Толщина проволоки 1.2 мм. Ее нагрев до 1000 градусов будет происходить при прохождении тока 20 ампер. Печь подключаться к сети 220 вольт, следовательно, мощность ее будет около 4,4 киловатта. Длина проволоки составила 1230 мм.

Для намотки спирали можно использовать металлический прут 3 – 4 мм. Проволока обматывается вокруг него, затем снимается. Спираль готова.

Провод , по которому на печь будет подаваться напряжение должен иметь сечение не меньше 2,5 мм. Это касается ВСЕГО провода, идущего до щитка и от него.

Так же не помешает поставить под печь отдельный автомат на 25 ампер.

При укладке спирали важно проследить чтобы ее витки не касались друг друга, это может повлечь за собой снижение сопротивления и перегрев спирали.

Теплоизоляция

На дно ранее заготовленного корпуса ложится листовой асбест. Поверх него льется слой огнеупорной заливки (шамотной глины). Далее ложится слой огнеупорных кирпичей, на котором будет стоять камера.

Кирпичи выкладываются на свое место в порядке нумерации и выравниваются по середине. Стыки между кирпичами промазываются шамотной глиной. По внутренней металлического корпуса укладывается слой асбеста .

В корпусе сверлятся отверстия под керамические изоляторы к проводам тэна.

Далее пространство между металлом заливается шамотной глиной перемешанной с водой. Для ускорения застывания можно немного подогреть печь, но рекомендуется делать это на свежем воздухе, так как пары асбеста опасны для здоровья. После застывания печь готова к использованию.

Источник Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Как сделать муфельную печь своими руками – подробная инструкция

Муфельная печь является нагревательным прибором, состоящим из огнеупорной камеры. Предмет помещается в муфель и видоизменяется под воздействием высоких температур. Сделать муфельную печь своими руками можно при помощи старой духовки или стиральной машины.

Что представляет собой муфельная печь?

Муфельные печи используются в самых разных целях:

• для переплавки металлов;
• обжига керамических изделий;
• для выравнивания деформированных поверхностей различных материалов;
• выпаривания влаги из вещества;
• быстрой и эффективной сушки различных изделий.

В зависимости от типа печи, можно нагреть объект до температуры от 100 до 2000 градусов. Муфельные печи чаще всего работают от газа или электричества. Но можно сконструировать устройство, которое будет функционировать от процесса горения дров или горючих веществ.

Муфель изготавливают из жаропрочных материалов, которые не пропускают продукты горения к помещенному в них веществу. В муфеле может происходить обработка не только в воздушной среде. Существуют муфельные печи с нагревом материала в вакууме. Вместо воздуха также могут использоваться такие газы, как водород, аргон, гелий или азот.

Герметичность камеры создает равномерное воздействие тепла на объект. Нагревается муфель достаточно долго, а также это требует больших энергозатрат.

Создание корпуса муфельной печи

Корпус муфельной печи можно создать самому или же воспользоваться заготовками. В качестве заготовки можно использовать старую духовку, электрическую печь или прямого нагрева, холодильник, стиральную машину. Также обязательно стоит учесть, что необходимо удалить все детали из пластика, так как они не приспособлены к высоким температурам.

Корпус можно создать своими руками. Для этого подойдет листовой металл. Следует выбирать материал, толщина которого более двух миллиметров. Из него следует сделать прямоугольную коробку при помощи сварочного аппарата.

Для создания корпуса подойдет листовой металл

Если вы хотите сконструировать цилиндрическую муфельную печь, стоит изогнуть металл в радиус и заварить шов.

Чтобы защитить металл от коррозии, желательно покрыть печь специальной огнеупорной краской. Улучшит свойства печи специальный термоизоляционный слой. Он служит для уменьшения теплопотерь, тем самым увеличивая жар в камере. Для термоизоляционного слоя можно использовать базальтовую вату, а также перлит.

Изготовление муфеля

Чтобы самостоятельно сконструировать муфельную печь, в первую очередь стоит сделать огнеупорную камеру. Не каждый материал подойдет для этих целей.
Специальную камеру можно изготовить из шамотного кирпича. Он отлично подойдет как для прямоугольной, так и для цилиндрической печи. Правда, в форме цилиндра выложить кирпичи довольно сложно. Для этого необходимо вырезать при помощи болгарки одинаковые трапеции. Для небольшой печи понадобится около 7 кирпичей.

После стоит соединить их вместе при помощи проволоки, а также проверить, чтобы они плотно состыковывались. Неровности можно также подкорректировать при помощи болгарки. Далее следует выложить кирпичи в ряд и сделать несколько канавок для проволоки, которая в будущем будет нагревательным элементом. Важно сделать канавки таким образом, чтобы проволока нигде не соприкасалась. Для этого стоит на одном из кирпичей разместить углубления под наклоном. Канавки должны быть шириной в 7-8 миллиметров, расстояние между ними – не менее 2 сантиметров.

Соединяются кирпичи при помощи термостойкого клея. Также можно использовать смесь из глины, порошка шамотного кирпича и кварцевого песка.

Для изготовления муфеля подойдет и обычная глина, так как самодельная печь не будет работать с экстремальными температурами. Глина нуждается в предварительной обработке. Из картона или листа фанеры сконструируйте небольшой прямоугольник, который по размерам будет совпадать с задуманной муфельной камерой. Обязательно подсчитайте по размерам, будет ли данная камера свободно помещаться в корпус печи.

Макет камеры стоит покрыть снаружи глиной толщиной в несколько сантиметров. Глина должна высохнуть в течение 5 дней. После обязательным действием является обжиг глиняной конструкции. Лучше всего обжигать материал в угольной печи, так как необходима температура не менее 700 градусов. Если все условия будут соблюдены, получится достаточно прочная и огнестойкая камера.

Как сделать нагревательный элемент?

В качестве нагревательного элемента используется проволока. Можно использовать нихром или фехраль. Проволока из нихрома выдерживает до 1100 градусов. Но нихром может сгореть от малейшего контакта с воздухом. Фехраль может выдерживать температуру до 1300 градусов, при этом от воздуха проволока не портится.
Минимальный размер проволоки, которую нужно использовать – 1 миллиметр. В зависимости от типа муфельной камеры, различны способы прикрепления нагревательного элемента.

Муфель из керамики обматывают проволокой

Закрепляется нагревательный элемент на кожухе при помощи глины, расстояние между каждым витком должно быть около 2 миллиметров. Скрепляющий слой также следует сушить в течение нескольких дней и обжечь в угольной печи.

В шамотный муфель необходимо установить нагревательную спираль. Ее можно сделать самостоятельно из нихромной или фехральной проволоки. Для этого необходимо равномерно намотать проволоку на цилиндрический объект. Подойдет карандаш, тонкий пруток из металла или сварочный электрод. Диаметр спирали должен получиться в 6 мм.

Обязательно нужно следить за тем, чтобы витки не соприкасались друг с другом, иначе произойдет короткое замыкание. Спираль необходимо провести в специальных углублениях, проделанных в шамотном кирпиче. Обязательно нужно закрепить витки. Это можно сделать при помощи проволоки или изготовить замазку. Для замазки можно использовать глину. В корпусе сверлятся отверстия, через которые необходимо вывести концы проволоки. Для подключения спирали к сети нужно использовать кабель.

Нагрев муфеля при помощи газа

Самодельная муфельная печь может работать не только от электричества, но и под воздействием газовой горелки. Такой нагревательный элемент можно приобрести или же сделать самому.

Для создания газовой горелки необходима металлическая труба длиной в 10-15 сантиметров. Диаметр трубы не должен превышать несколько сантиметров. Сначала следует сделать возле края сквозное отверстие для подвода газовой трубки. Также перпендикулярно ему необходимо сделать несколько односторонних отверстий. Они необходимы для поджигания устройства.

Для газовой горелки вам понадобится металлическая труба длиной в 10-15 сантиметров

Газовая трубка изготавливается из меди, ее диаметр не превышает 0,8 сантиметра. На обоих концах трубки необходима резьба. Посередине устройства нужно сделать небольшое несквозное отверстие для выхода газа. Одно отверстие необходимо закрыть при помощи заглушки, к другому подвести газовый баллон. При совмещении элементов устройства обязательно следует установить клапан между шлангом и горелкой, так как он будет защищать конструкцию от возгорания.

Особенности сборки муфельной печи

Муфельную печь необходимо правильно собрать, чтобы она долго прослужила. Стоит воспользоваться несколькими основными рекомендациями:

1. Обязательно стоит укрепить наружную часть конструкции при помощи металлических вставок, так как муфельная камера является достаточно тяжелой.
2. Камера должна плотно прилегать к утеплителю основного корпуса.
3. Если вы изготавливали корпус самостоятельно, необходимо сделать дверцу из двойного листа металла, а также обязательно расположить на ней слой утеплителя.
4. При использовании в качестве основы старого духового шкафа, можно пренебречь слоем утеплителя, так как он уже предусмотрен конструкцией духовки.
5. Для безопасной работы муфельной печи необходимо подключать нагревательный элемент к автомату на 20-25 А.

Муфельная печь, сделанная своими руками, по температуре нагрева значительно уступает промышленным аппаратам. В ней нельзя переплавить металл, а также сложно работать со стеклом. Но агрегата, сделанного самостоятельно, будет вполне достаточно, чтобы совершить обжиг керамического изделия в домашних условиях. Главное не пренебрегать установкой защитных элементов от перепадов напряжения или утечки газа.

Простой, надежный муфель для высокотемпературной печи

Самой сложной и ответственной частью высокотемпературной муфельной печи, является, собственно – муфель с нагревателем поверх него. Для изготовления муфеля печи применяют металлы и керамику. Металлы позволяют достичь в рабочем объеме печи особенно равномерного распределения температуры – в ряде случаев (например, отжиг стеклянных приборов) это весьма важно. Чаще применяют керамику.

Для специальных лабораторных печей, оперирующих малыми объемами веществ, часто применяют готовые керамические трубки, при этом остается только намотать и скрепить высокотемпературной обмазкой проволочный нагреватель. Снабдив миниатюрный муфель кожухом с теплоизоляцией, получаем готовую специальную печь. Для больших объемов рабочей камеры, умельцы в качестве муфеля используют керамическую трубку от мощного реостата. Изготовление печи аналогично. В более общем случае, муфель приходится изготавливать специально. Рождать, так сказать, в муках.

Действительно — самостоятельное изготовление керамического муфеля, как правило, вызывает затруднения – гончарное дело, просто только на первый взгляд и подразумевает множество нюансов и отработка технологии – дело длительное. Кроме того – высохший муфель требует обжига при высокой температуре, осуществить который, также, чаще всего затруднительно, тем более для муфелей, сколь ни будь существенных размеров.

Предлагаю «сухой» способ изготовления муфеля не требующий специального оборудования или навыков керамиста. Основная часть муфеля, представляет собой коробку из двух П-образных частей, каждая из которых выпилена из огнеупорного (шамотного) кирпича. Толщина стенки – около 10 мм. Преимущества способа очевидны – шамотный кирпич – фабричным способом выполненный огнеупор, прессованный, обожженный, все как положено по уставу. Теплопроводность шамота изрядная – много выше обычного глиняного кирпича, именно поэтому из него запрещено складывать печи – внешние стенки быстро и сильно разогреваются, печь становится пожароопасной. Шамот в отопительных дровяных печах применяется только для футеровки.

При использовании в качестве заготовки шамотного кирпича снимается целый пласт задач, связанных с керамикой, который, как правило, и встает камнем преткновения и могильной плитой задуманной конструкции. Резка же кирпича, УШМ с алмазным диском — навык куда более распространенный. В конце концов, можно потренироваться на дешевых глиняных кирпичах. Муфель получается вполне приличного размера – более 4л.

Что было использовано при работе.

Инструменты.
Главным героем этого действа, была безусловно — углошлифовальная машинка с алмазным диском, в народе – «болгарка». Сверление отверстия в шамоте (для термопары) – перфоратор в режиме сверления с обычным буром. Пригодился небольшой молоток. Обязательно использование защитных очков, желательно и наушников или берушей. Посуда для воды. Удлинитель (работы уличные).

Материалы
Три шамотных кирпича. Вода.

Итак.

В начале, следует сказать, что шамотный кирпич пилится существенно хуже глиняного, порой, со звоном и искрами. Очень помогает делу вода – при выпиливании держать рядом ведро воды с ковшиком и после всякого мелкого реза, поливать заготовку водой. Это кроме прочего, смывает пыль и кусочки шамота, что позволяет лучше видеть место работы. Но лучше всего, вымочить кирпич несколько суток в воде. Это на порядок облегчает обработку – шамот пилится почти так же легко, как глиняный кирпич, периодически поливать при этом место резов, также не повредит.

Мощность УШМ и соответственно – диаметр диска. С одной стороны – большая машинка позволяет орудовать большим диском, которым удобно делать глубокие пропилы. С другой – маленькая, с диском ø125мм, позволят кое-где работать одной рукой (не при глубоких резах), лучше контролировать инструмент при вероятном заклинивании диска. Но придется поизворачиваться. Да, помним, что «болгарка» — инструмент один из самых опасных – в отличии от остальных, он абсолютно не имеет упора и рассчитывать следует только на твердость рук и соответствующий навык – будьте осторожны. Да, обрабатываемый кирпич следует зафиксировать, хотя бы от горизонтальных поползновений, ну хотя бы несколькими реечками, приколоченными к рабочему столу.

Разметку можно делать как по сухому кирпичу, так и после вымачивания.

Привожу последовательность собственных действий, для инструмента с диаметром пильного диска – 125мм.

Несколько резов до середины кирпича на максимально возможную глубину. На расстоянии 5…7мм друг от друга. Пилить лучше так, чтобы линия разметки была снаружи. Кирпич переворачивается и действия повторяются.

После выполнения пропилов, заготовку-кирпич стоит промыть водой и приступать к удалению сердцевины. Орудовал рычагом – хорошо подошел ключ от УШМ, но можно и молотком. Ближайший к оставляемой стенке зубец, таким образом ломать не стоит – наружная стеночка немногим толще выламываемого, мало ли что, лучше осторожненько молоточком.

Вымываем обломки, осколки и пропиливаем второй ярус, таким же образом. Увы, корпус редуктора машинки не позволяет добраться до середины, ее приходится пластать косыми резами. Вот здесь, много пыли (а в вымоченном кирпиче – скорее грязи) и мелких обломков образуется при каждом резе, так что поливать водой приходится ежечасно.

После выбивания зубцов остается множество неровностей которые также следует выровнять, но не обычными резами,
а длинными боковыми движениями машинки, примерно так, чтобы работала боковая поверхность алмазного диска. Не забывать про воду.

Порядок, остались утолщения в углах, их пришлось выбирать несколько иначе, причем оказалось, что никак туда диском не забраться. Проблему решила замена изношенного диска новым – недостающих 5…7мм, в аккурат хватило.

После подобных экзерциций, выпилить донышко – пустяковая работа – из кирпича была выпилена пластинка толщиной около 20мм, по периметру ее сделана «четверть» глубиной 10мм. На эти 10мм, дно вставляется в корпус муфеля.

В дне было высверлено отверстие ø10 мм, для термопары. Как уже говорилось – твердосплавным сверлом (буром).

Здесь был применен состав для кладки огнеупорных кирпичей «Терракот».

Слой 12 мм без растрескивания, вероятно, позволит изготовить муфель из одного этого состава.

Разведенная водой смесь очень удобна в работе, приходилось применять ее для кладки шамотной футеровки в дровяной печи. Здесь же, на нее установлено дно муфеля, смесь применена также для обмазки нагревателя. П-образные половинки не склеивались – все равно будет трещина при нагревании-охлаждении, кроме того, половинки насмерть стягивались плотной намоткой проволочного нагревателя. В сущности, дно тоже было не обязательно клеить, достаточно плотной подгонки. Шов дна также впоследствии растрескался, а как же.

Выводы, замечания общего свойства

-Ну, в принципе, нет ничего невозможного, для человека с интеллектом.

Служебный роман.

Казавшееся страшным выпиливание, паче чаяний, оказалось вовсе не обременительным, а при тщательном вымачивании (несколько суток) кирпичей, и где то приятным занятием. Муфель получился, по меркам высокотемпературных печей вполне приличных размеров. При необходимости меньшего объема (специализированная печь, например для lampwork) можно взять один «швеллер», перекрыв его пластинкой.

Температура применения муфеля при использовании нагревателя из нихромовой проволоки – до 950°С, при применении фехралей – несколько выше. В последнем случае следует помнить, что контакт фехраля с асбестом не допустим.

В данном муфеле отсутствует специальная крышка – она будет выполнена из асбестового картона, на манер дверки миниатюрной печи.

Описанные выше работы электрическим инструментом с резкой-сверлением кирпичей, изрядно снижают его ресурс – абразивная пыль, коллекторные двигатели. Очень полезно после подобных работ, не полениться продуть дрели-болгарки сжатым воздухом, хоть даже и без разборки – через штатные проемы в корпусе.

На фото, муфель с нагревателем и асбестовой обмоткой, извлеченный для осмотра, после месячной эксплуатации.

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Прототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стекла

Проблема нагрева до высоких температур часто встает перед мастером – это может быть термообработка металлов в слесарном деле, плавка цветных металлов для утилизации обрезков или художественного литья, прокаливание материалов, проведение реакций при высокой температуре. В стеклодувном деле, высокотемпературная печь также является непременным атрибутом – после обработки стекла, обязателен отжиг для снятия внутренних напряжений, иначе, изделие с высокой вероятностью разрушается.

Отжиг стекла, происходит как правило, при температурах не превышающих 600°С, это позволяет применять в том числе и распространенные, не специализированные материалы, что очень снижает стоимость конструкции. Ниже, описано изготовление прототипа такой печи. Муфель ее выполнен (выпилен) из двух огнеупорных шамотных кирпичей, нагреватель – нихромовая проволока (выровненные спирали – запасные части для электрических плиток), основная теплоизоляция – вспененный бетон в виде готовых блоков. В конструкции применены также материалы – немного асбестового картона (промежуточная изоляция компенсирующая расширение муфеля), жаростойкая кладочная смесь для печей (для обмазки проволочного нагревателя).

Самой дорогостоящей частью печи был температурный ПИД контроллер с АлиЭкспресс – на его основе был собран блок управления.

Что было использовано при работе.

Инструменты.
Для распиливания пенобетонных кирпичей, применялась ручная ножовка. Сверление отверстия в пенобетоне (выводы нагревателя) – сверло по металлу. Для сварки выводов нагревателя, использовался небольшой сварочный инвертор с графитовым электродом, но можно и обойтись.

Материалы
Кроме готового муфеля, были использованы четыре блока из пенобетона. Немного асбестового картона, нихромовая проволока, смесь огнеупорная кладочная, сопутствующие мелочи.

Нагреватель

Выполнен из нихромовой проволоки. Мощность рассчитывается по методике. Проще всего взять готовый нагреватель – новую (старые хрупки) спираль от электроплитки на подходящую мощность. Спираль выравнивается, измеряется ее длина и по геометрическим размерам муфеля, рассчитывается число витков и шаг намотки. Грани муфеля размечаются (шаг) карандашиком и наматывается нагреватель. Для фиксации шага намотки и вообще расползающихся витков, нагреватель обмазывается огнеупорным составом. Здесь был применен состав для кладки огнеупорных кирпичей «Терракот», обратите внимание на характеристики.

Толщина слоя обмазки получилась около 5мм, дополнительный вывод посредине муфеля – средний. Было намотано две обмотки от электроплитки, шаг намотки получился около 4мм. Намотки соединены последовательно. Получилось меньшее значение мощности из рекомендуемого диапазона для этого объема камеры – что-то около 300 Вт/л.

Выводы нагревателя

Короткие выводы нагревателя (нихром) были приварены к медным проволочкам сварочным инвертором отрегулированным на самый маленький ток – около 10А. Электрод графитовый, от вышедшего из строя гальванического элемента. Флюс – сухая бура или раствор буры в воде (вариант – в борной кислоте).

Дополнительно, скрученная часть проволочек была изогнута петелькой и зажата в части винтовой клеммы.

Испытание, прототип печи

Бьётся в тесной печурке огонь,
На поленьях смола, как слеза.

Мне в холодной землянке тепло… Дмитрий Хворостовский.

Для испытаний, муфель должен быть оснащен теплоизоляцией. Первый вариант теплоизоляции, был на скорую руку – из толстого асбестового шнура. Им в несколько слоев был обмотан муфель. Температура контролировалась термопарой (тип К или хромель-алюмель) – в начале, штатной, входящей в состав мультиметра, затем, подключенной к самодельному блоку управления на основе температурного ПИД-контроллера.

Термопара мне досталась довольно короткая – около 300мм. На фото – ее концы пропущены сквозь стенку блока управления и подключены непосредственно к винтовым клеммам термоконтроллера. Муфель и блок управления, пришлось расположить Т-образно.

Первое включение лучше проводить очень постепенно, чтобы плавненько испарить всю оставшуюся в материалах влагу – действовал так — нагрев до 100°С, выдержка 3…4часа, 200°С, еще 2 часа, 300°С – 2 часа, и так далее.

При испытаниях выяснился пренеприятный момент – асбестовый шнур, является «асбестовым» лишь условно – снаружи у него действительно были асбестовые пряди, внутри же, нечто вроде ваты. Все это начинает сильно дымить и разрушаться при температуре выше 400°С, в то время, как «правильный» асбест работает до 800°С. Именно этот шнур и подвел меня при испытаниях предыдущего муфеля – из талька с жидким стеклом.

Начавший разрушаться шнур удалил, заодно, можно было оценить повреждения глиняной обмазки нагревателя. Она оказалась в очень хорошем состоянии, нашлась одна несчастная трещина. В качестве испытательной теплоизоляции, решено было применить вспененный бетон – Юрий Николаевич Бондаренко – ученый, стеклодув, астроном в переписке, советовал применять теплоизоляцию из крошки пенобетона – дешево и уверенно работает до 600°С. Он применяет такую теплоизоляционную засыпку для цилиндрических керамических (керамическая труба от реостата) и металлических муфелей.

Поскольку мой муфель с прямыми стенками и углами, решено было применить целые блоки из пенобетона. Кроме прочего, это позволило сложить без склеивания, из подогнанных блоков, некий прототип муфельной печи. Это дает возможность некоторое время, смиряясь с неудобством при эксплуатации, пользоваться печью, с тем, чтобы оценить темп разрушений не предназначенного для таких температур материала. По окончании испытательного срока, сделать вывод – стоит ли делать металлический каркас с дверцей и механизмом открывания.

Поверх огнеупорной обмазки, обмотал муфель несколькими слоями асбестового картона. Это очень хороший, недорогой материал, вокруг которого несправедливо раздута совершеннейшая истерика. Бояться его не нужно, нужно с уважением относиться к некоторым особенностям работы с потенциально опасными веществами и материалами. В данном случае – не следует регулярно дышать асбестовой пылью. Любые операции по формовке асбестового картона, лучше проводить, предварительно намочив материал. Размочив его хорошенько, можно практически вылепливать из асбеста нужные детали. Здесь, был применен старый, бывший в употреблении асбест, двух сортов. До полного высыхания, изоляция скреплена бандажом из медной проволоки.

На торцевом кирпиче, сзади, сделаны два пропила для медных выводов нагревателя и просверлено отверстие для термопары.

Термопара

На Али Экспрессе был приобретен комплект из трех термопар К-типа. Безкорпусные, из толстых проволок, в специальных керамических «бусах» с двумя каналами в каждой. Длина каждой термопары – около 300мм. Применять их без специальных «компенсационных» проводов довольно неудобно. Чтобы не ждать долгой доставки, сделал их, провода, из лишней родственной (также К-типа) безкорпусной термопары от мультиметра. Она недорогая и сделана из весьма тонких гибких проволочек. «Тестерная» термопара уже неоднократно применялась в разных местах, в результате всех ее эволюций, существенно укоротилась, пришлось, скрепя сердце задействовать еще одну жесткую, освободив ее от керамики.

Получилось чудо как хорошо – жесткий конец удобно и надежно зажимается в клеммах контроллера, мягкая серединка позволяет расположить блок управления в нужном положении. Тонкие проволочки заделаны в термотрубки, все соединения выполнены сваркой – по Бастанову («300 практических советов»), так же как и выводы нагревателя – 10А, графитовый электрод, бура. Не забываем соединять проволочки «по одинаковости» — хромель к хромелю, копель к копелю. Проще всего это сделать, сварив из каждой пары термопару (заодно и потренироваться) и подключив ее к контроллеру, пометить «+» и «-».

Заключение, выводы, ошибки

Печь в таком виде использовалась чуть больше месяца, практически каждый день. По сравнению с фото, между низом печи и столом организован зазор в 40…50мм, для вентиляции – при первых включениях испарялась влага из пористых пенобетонных блоков. Печь просто поставлена на два деревянных бруска – при рабочей температуре 550°С, внешние стенки нагревались весьма умеренно – не выше 40°С при многочасовой работе. Разрушения теплоизоляции также незначительны – на внутренней поверхности, блоков неглубокие трещины. В целом, состояние хорошее, можно делать металлический каркас.

На фото самая «разрушенная» плита – верхняя, на ней единственной, глубокая трещина, остальные части выглядят существенно лучше. Теплоизоляция исследовалась периодически и можно сказать, что основные ее разрушения появились в первое время эксплуатации, в соответствии с теорией надежности.

Существенных ошибок, как будто бы, допущено не было, тем не менее, кое-что можно улучшить. Во первых низковат «темп нагрева» – чуть маловата мощность нагревателя. Печь набирает рабочую температуру, но за два с хвостиком часа. Это явилось следствием применения готовых спиралей от электроплиток. Их две, соединены последовательно. Можно соединить параллельно, но особенной нужды нет. Низкий темп нагрева позволит удобнее работать со стеклом, снижает термоудар, что в нашем случае (применение дешевых материалов общего назначения) весьма полезно. При штатной работе в мастерской никаких неудобств не испытывается.

Выводы нагревателя. Надо сказать, что красивое соединение медь-нихром сделать так и не удалось – удовлетворительное, но и только. Вероятно, дело в сильно разных материалах. Медь-медь или нихром-нихром сваривается значительно лучше, и здесь есть интересная возможность – сделать не греющийся вывод от греющегося нагревателя. Вывод следует сделать также нихромовой проволокой, но значительно большего сечения (двумя-тремя сложенными такими же). Сопротивление вывода будет намного ниже, греться он не будет, а сваривать придется однородные материалы. Ну, или вовсе не возиться со сваркой и сделать выводы той же проволокой, что и мотали нагреватель – оставить длинные концы, потом заделать их в керамические или глиняные «бусы».

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Муфельная печь своими руками: как сделать правильно?

Муфельная печь

Как это ни удивительно, но есть в наше прагматичное время люди, которым интересно заниматься обжигом любительской керамики, ювелирными самоделками или проводить физические опыты. Для этого энтузиастам необходима высокотемпературная газовая или электрическая муфельная печь. Но готовая печь в магазине стоит совсем недёшево. Поэтому может быть изготовлена муфельная печь своими руками. Тем домашним мастерам, которые сами привыкли делать ремонт и монтировать оборудование, выполнение этой работы своими руками не окажется слишком сложным.

Принцип работы муфельной печи

В домашних условиях может быть изготовлена муфельная печь своими руками, работающая на электричестве или на газу. Но монтаж газового оборудования своими руками прямо запрещен действующим в России законодательством, поэтому оптимальный вариант – сделать электрическую муфельную печь.

Загрузка этих печей бывает:

• вертикальная, она же горшковая;
• колпаковая;
• горизонтальная, самая простая.

Наша самодельная муфельная печь будет иметь горизонтальную загрузку. Хотя очень неплохая идея — сделать печь муфельную своими руками с вертикальной загрузкой, примерно по такому принципу, как на фото внизу.

Гексагональная рабочая камера с канавками под спираль

Огнеупор

Сначала необходимо определиться с материалом огнеупора, который сможет выдерживать воздействие тепла. Самым оптимальным по цене представляется шамотный огнеупорный кирпич. Можно также использовать асбестовые плиты и асбестовое волокно. Но идут очень настойчивые публикации о вреде асбеста. Поэтому вторым слоем изоляции от тепла мы поставим перлит или базальтовое волокно.

Корпус

Следующий вопрос – это корпус, который будет иметь муфельная печь. Если вы недавно делали ремонт в квартире и меняли бытовую технику, то муфельная печь своими руками может быть изготовлена из старого холодильника или газовой плиты. Если дома нет «запасов» старой бытовой техники, можно очень дешево купить нерабочий агрегат, ремонт которого невозможен (или ремонт стоит столько, что проще купить новую вещь).

Но можно обойтись и без старых вещей, а просто сварить или склепать корпус из листовой стали. Конструкция будет достаточно тяжёлая, поэтому корпус от бытового холодильника надо укрепить, особенно его донышко. Например, обварить стальным уголком или стальной трубой прямоугольного сечения. Корпус изнутри облицовывается слоем базальтовой ваты, плотностью не менее 200 кг/куб.м. Эта вата используется в качестве верхнего слоя в утеплении плоских кровель, то есть материал достаточно жёсткий. Даже называется минеральная вата жёсткая или базальтовая плита. Толщина слоя минеральной ваты-  10 или 20 миллиметров. Базальтовую вату можно приклеить изнутри к металлическому корпусу на специальный клей, используемый при фасадных работах, а можно и просто на силикон. В данном случае можно и на простой силикон, поскольку у нас задача — просто зафиксировать утеплитель на металле, а потом этот утеплитель будет дополнительно прижат шамотным кирпичом.

Кладка огнеупора

На строительном рынке покупаем шамотный кирпич. Этот кирпич предназначен для кладки топок печей и каминов. Данный кирпич способен выдерживать длительное воздействие тепла при температуре 1000 градусов и многократные циклы остывания и нагрева, обладает высокой теплоёмкостью и тепловой инерцией. В качестве связующего лучше всего купить специальную огнеупорную сухую смесь для кладки шамота.

Подгонка и разметка

• Раскладываем на ровном полу боковые и заднюю стенки будущей камеры таким образом, чтобы задняя стенка оказалась между боковыми, как бы получилась «развёртка».
• Толщину будущих швов имитируем проволокой диаметром 3-5 мм.
• Подгоняем кирпичи друг к другу. При необходимости кирпичи подрезаем на камнерезном станке или болгаркой
• Затем размечаем на стенках трассу будущей нагревательной спирали.
• На кирпичах прорезаем канавки под спираль.

Вид рабочей камеры изнутри. Верх выполнен в виде свода.

Камера

Кладка кирпичей должна быть очень плотная. Толщина швов — не более 5 миллиметров.

• Кладочная смесь разводится водой в соответствии с инструкцией завода-производителя.
• Каждый кирпич перед кладкой погружаем в ёмкость с водой на 15-30 секунд, для того чтобы вода заполнила поры кирпича.
• Выкладываем донышко будущей печки.
• Затем выкладываем стенки.
• Вертикальные швы кладки не должны совпадать между собой.
• Верх выкладываем в виде свода с замковым камнем.

Дверца

На дверке тоже надо закрепить шамотный кирпич.

• Для этого внизу дверки привариваем или закрепляем на клёпки тонкий уголок или квадратную трубу. Уголок будет принимать на себя вес кладки, то есть будет работать не только раствор.
• В кладочный раствор добавляем цемент, до 20%.
• На металлическую поверхность дверки прикрепляем оцинкованную сетку с ячейкой 20×20 миллиметров.
• Дверку снимаем, кладём горизонтально и на ней укладываем шамотный кирпич.

Уплотнение

Для повышения эффективности работы печи, нужно исключить потери тепла через неплотности дверцы. Герметичность можно увеличить термостойким силиконом.

• Для этого тщательно обезжириваем кромки кирпича в местах примыкания.
• Наносим разделительное средство на торцы стенок камеры в местах примыкания. Это может быть даже солидол.
• Наносим «колбаску» из термостойкого силикона на дверку.
• Закрываем дверь.
• Силикон приклеится на дверку, а на торцы стенок камеры не приклеится из-за разделительного средства. Фактически получится уплотнительная силиконовая лента на дверке.
• Разделительное средство с торцов камеры отмываем, например, спиртом.
• Силикон не сможет долгое время выдерживать воздействие тепла, поэтому периодически нужно будет делать ремонт для восстановления герметичности дверцы. Заключается ремонт в том, что прокладку из силикона изготавливают повторно так же, как описано выше.

Для исключения потерь тепла очень важно плотно и надёжно запирать дверку рабочей камеры. В полукустарных условиях возможно изготовление винтового или клинового запирающего устройства.

Запирающее устройство

Винтовое запирающее устройство

Нагревательная спираль

Прокладываем нагревательную спираль

Для выработки тепла, нам понадобится нагревательный элемент. Его можно сделать из спиралей нихромовой или фехралевой проволоки. Диаметр проволоки — 1 миллиметр, диаметр спирали — 6 миллиметров. Можно приобрести уже готовые спирали, а можно и сделать их самостоятельно. Два электрических контура спиралей позволят ступенчато регулировать тепловую мощность печи. Спирали в канавках закрепляем скобками из этой же проволоки, которые заделываем в шов.

Электрическую часть коммутируем таким образом, чтобы получились три ступени мощности:

• Первая ступень мощности: два контура спиралей включаются последовательно.
• Вторая ступень мощности: нижняя спираль подключается отдельно. Нижняя ступень предпочтительнее, для того чтобы происходил более равномерный прогрев по высоте камеры.
• Третья ступень мощности: оба контура включаются параллельно.

Важно! Не включайте спирали до полного высыхания кладочного раствора, иначе спирали сгорят и потребуется ремонт печи еще до начала ее эксплуатации. Подключение прибора должно быть через автомат. Обязательно заземление!

Сушка печи

Сушить печку надо в сухом тёплом месте с вентиляцией.

• Продолжительность процесса сушки может быть до нескольких недель.
• Не нужно стремиться быстрее высушить печку путем воздействия тепла, если сушить интенсивно и принудительно, то может потрескаться шамотная глина и потребуется ремонт с повторным выполнением кладки.
• Перед работой включите самую слабую ступень, и если нет пара, значит, печь просохла.

Итак, мы с вами обсудили как сделать муфельную печь, работающую на электричестве, в кустарных условиях. Не забывайте, что обязательно соблюдение правил техники безопасности выполняя монтаж и ремонт данного высокотемпературного отопительного устройства.

Муфельная печь своими руками — ВикиСтрой

Детали корпуса

Электрическую закалочную печь можно достаточно легко соорудить на базе тонкостенной ёмкости объёмом от 15 литров. Для самых компактных вариантов подойдёт обычное оцинкованное ведро, для более крупных можно задействовать бак от стиральной машины, технические ёмкости или, например, свернуть в цилиндр лист кровельного железа и одинарной складкой завальцевать дно. Оболочка не обязательно должна быть несгораемой, ей достаточно выдерживать температуру в 80–100 °С.

Корпус следует установить таким образом, чтобы просвет от поверхности составлял около 100 мм, для чего нужно приделать простейшие ножки. В качестве оных сгодятся резьбовые шпильки, согнутые скобой, края которых вставлены в отверстия в корпусе и затянуты гайками с двух сторон. Высоту ножек нужно сразу отрегулировать и надёжно законтрить гайки.

В задней части корпуса необходимо проделать отверстие для подключения электрики. Лучше всего вырезать окно размерами 50х70 мм, а затем установить на это место панель из стеклотекстолита размерами около 100х120 мм. Подключение нагревательных элементов выполняется на шпильках, при этом можно вывести две или более пар для организации нескольких ступеней или работы от трёхфазной сети.

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.

Футеровка и обустройство топки

Само понятие муфельная печь подразумевает наличие муфеля — внутренней жаростойкой капсулы, которая закрывает спираль нагревательного контура, защищая её от мелкого мусора и окалины. Муфель, как правило, в печах съёмный, что позволяет осуществлять ремонт и замену нагревательных элементов.

Основная трудность в том, чтобы изготовить муфель и корпус нагревательной сборки одновременно. Для этого понадобится два вида жаростойкой керамики: один для изготовления корпуса с канавками, другой — для тонкостенного муфеля. Для керамической основы лучше использовать смесь огнеупорной глины с содержанием оксида алюминия не менее 30%. Глину следует развести водой с избытком и оставить набухать на сутки, после чего снять сверху отстоявшуюся воду и оставить только набухший осадок.

Керамический корпус нагревателя массивный, поэтому из чистого связующего его не изготовить, нужен наполнитель. В качестве последнего хорошо подойдёт стеклянная фибра, сухой кварцевый песок или дроблёный шамот. Общее содержание глины в растворе не должно быть меньше 50% по объёму, в итоге смесь приобретает консистенцию вязкой пластичной пасты. Если состав получился более жидким, избыток влаги удаляется добавлением небольших порций строительного гипса непосредственно перед использованием.

Шамотный порошок

Корпус нагревателя изготавливается на объёмном шаблоне из гофрокартона, размеры которого должны быть больше планируемых габаритов топки на 15–20 мм с каждой стороны. Предварительно на шаблон нужно намотать шнур или силиконовый шланг соответствующего диаметра, формируя нужное количество канавок под спираль. После этого шаблон со шнуром нужно облепить глиной со всех сторон, избегая образования пустот и добиваясь толщины стенки не менее 40 мм. Добавление алебастра помогает изделию поддерживать форму до обжига. С высушенного керамического корпуса нужно аккуратно удалить картонный вкладыш и вытянуть шнур из канавок.

Для футеровки топки используется керамика из более качественного каолина. Оптимально подойдёт обогащённая глина марки КФН-2, в качестве наполнителя лучше использовать дроблёный шамот высокой чистоты при содержании около 20–25% по объёму сухих компонентов. Смесь затворяется описанным выше способом и используется для формирования внутренней футеровки.

Чтобы муфель затем легко отделился, в керамический корпус заранее вставляют спирали. Затем внутреннюю поверхность оклеивают лоскутами газетной бумаги по принципу папье-маше. Должно получиться не менее 8–10 слоёв, при этом внутренняя поверхность должна содержать как можно меньшее количество неровностей. После высыхания бумаги изнутри наносится огнеупорный состав для футеровки. Это лучше делать в несколько заходов, давая время на испарение лишней влаги, в итоге стенка муфеля должна достичь толщины 15–20 мм. В таком состоянии вся сборка сушится в течение нескольких суток до полной потери пластичности и появления звонкого звука при простукивании.

После сушки производится первичный обжиг — на спирали подают напряжение и выдерживают раскалённое изделие в течение 4–6 часов. В ходе процесса обжига фехраль проходит кристаллизационный порог и, становясь более хрупкой, принимает форму каналов. Глина в керамическом вкладыше и муфеле запекается и стеклуется, обретая стойкость к циклическим перепадам температуры. Ну а бумага и остатки клея попросту выгорают, образуя при этом минимальный технологический зазор для лёгкого снятия и установки муфеля.

При таком способе изготовления можно использовать некоторые хитрости. Например — формировать керамический корпус на шаблоне конусной формы, чтобы облегчить извлечение муфеля. Также не будет лишним удлинить переднюю часть сборки, где нет нагревателей, или разместить небольшую спираль на дне камеры. Самих же муфелей для одной печи можно сразу изготовить несколько экземпляров.

Теплоизоляция печи

В результате описанных действий получается практически готовая топка закалочной печи, её необходимо только поместить в корпус, надёжно закрепить и минимизировать теплопотери. Для этого и пригодится изготовленная заранее ёмкость на ножках.

Внутренний объём ёмкости нужно заполнить минеральной ватой плотностью 45–50 кг/м3. Вату нужно свернуть спиралью, сначала укладывая её под наружные стенки и постепенно продвигаясь к центру. Плотность укладки должна быть максимальной, но при этом саму вату нельзя повредить. В итоге в центральную складку нужно поместить топку в сборе. Если плотности ваты достаточно, нагревательная часть не будет проминать утеплитель своим весом. Все выводы спиралей нужно тщательно замотать стеклотканью, вставить между ними дистанционные проставки из обрезков минеральной ваты, а затем вывести через заднюю стенку, подключить на обратную сторону шпилек и установить панель на место.

Чтобы надёжно закрепить топку и установить дверцу, вату нужно примять и утопить на 6–8 см глубже бортов. Поверхность утеплителя нужно несколько раз сбрызнуть алебастровым молоком, чтобы вата отвердилась и перестала интенсивно впитывать влагу. После этого лицевая часть печи заливается смесью алебастра, песка и минеральной фибры. Пока состав не застыл, в него вмуровывают топочную дверцу или закладные для её крепления.

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.

рмнт.ру