1300 градусов – и это не предел

1300 градусов – и это не предел. Изготовление удивительной муфельной печи своими руками

Вы просматриваете раздел Муфельная, расположенный в большом разделе Виды печей.

На производстве муфельные печи используют для выращивания монокристаллов, обжига керамики, плавки и рафинирования различных металлов, проведения анализов.

Печи, созданные самостоятельно в домашних мастерских, используют для сушки керамических изделий, работы с расплавленным стеклом, золотом и серебром.

Классификация муфельных печей

По типу нагревательных элементов муфельные печи подразделяют на:

  • электрические;
  • газовые.

По предназначению они делятся на:

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

Бывают также промышленные и самодельные муфельные печи.

Промышленная муфельная печь с автоматикой

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

По конструктивному типу муфельные печи делят на:

  • горизонтальные (наиболее простые);
  • вертикальные или горшкового типа;
  • колпаковые;
  • трубчатые.

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

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

Основные части конструкции

  1. Внешняя часть печи, оболочка (корпус).В качестве корпуса для будущей муфельной печи удобно использовать вышедшую из употребления газовую плиту, точнее духовку от нее или электрическую печку. Для их использования демонтируют все пластиковые детали. В случае, когда нет возможности использовать такие варианты корпуса, его сваривают из листового металла (толщина не менее двух миллиметров).
  2. Теплоизоляционный слой. Эта часть конструкции крайне важна. От ее качества зависит КПД печи и теплопотери, которые она понесет. Внутренний слой термоизоляции – это огнеупорный (шамотный) кирпич, способный выдержать температуру до одной тысячи градусов.

Огнеупорный шамотный кирпич для внутренней отделки муфельной печи

Спирали скрученные из нихромовой или фехралевой проволоки

Список материалов и инструментов для сборки конструкции

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

Подготовка огнеупорного кирпича

Основным и самым первым шагом на пути создания муфельной печи является подготовка огнеупорного кирпича с фасками в нужном месте, для лучшего прилегания стыков при сборке. Для этого возьмем раствор шамотной глины и зальем его в специальные формы.

Важно заметить что:

    • Форма для заливки раствора, в нижней части изготавливается не с прямыми углами, а со скосами под нужным углом. В противном случае, придется срезать углы с заготовки болгаркой или ручным инструментом.

  • Шесть или семь (по выбору) заготовок из огнеупорного кирпича необходимо очень тщательно подогнать в стыках, чтобы муфель получился без щелей. Далее требуется все кирпичи прижать друг к другу фасками и зафиксировать в таком положении специальной стяжкой. Ее можно изготовить из металлической ленты шириной 2-3 см. На концах стяжки необходимо предусмотреть приспособления, натягивающие ленту. После сборки получится шести или семигранная конструкция муфеля.
  • Затем, надо выполнить нескольких поперечных пропилов в каждом огнеупорном кирпиче заготовок. В них будет укладываться нагревательный элемент в виде спирали. Канавки выполняются абразивной пилой. В одной заготовке канавки делают с наклоном, а в остальных — горизонтальными. Расстояние между канавками — не менее 2 см, а конфигурация должна совпадать с диаметром укладываемой в них электроспирали.

Сборка и заливка каркаса

Собрав муфель в одно целое, можно приступать к изготовлению каркаса (кожуха). Для этого необходимо подобрать металлическую трубу нужного диаметра. При этом между кирпичами и каркасом должен быть зазор не менее 150 мм, для лучшей изоляции и снижения теплопотерь электропечи. При отсутствии готовой трубы, кожух можно изготовить самостоятельно из листовой оцинкованной стали.

Сборку муфеля и кожуха печи нужно выполнить в следующем порядке:

  1. Установить огнеупорную конструкцию на ровную площадку.
  2. В двух щитах из теса, толстой фанеры или ДСП вырезать отверстия, соответствующие диаметру кожуха печи.
  3. В один щит вдеть нижнюю часть кожуха, а во второй — верхний торец трубы.
  4. Щиты требуется скрепить так, чтобы они не сползали по гладкой поверхности металла. Это предотвратит деформирование листового металла и случайный сдвиг с места при дальнейших работах.
  5. Затем в пространство между муфельным кирпичом и кожухом аккуратно заливается раствор из жаропрочного и теплоизолирующего материала.

Сборка и проверка печи

Сборка начинается с изготовления дна муфельной печи, которое можно сделать в виде отдельной конструкции. Это облегчит переноску печи по частям к месту ее использования.

    • Из оцинкованного листа изготавливается цилиндр с диаметром равным размерам кожуха и высотой 25-30 см. К нему приделываются ножки из трубы или профильного металла сечением 2 см, для исключения пожароопасных ситуаций.

    На нижнем торце заготовки нужно сделать отверстия и сплести через них проволочную сетку. Она будет удерживающим элементом для залитого и затвердевшего раствора из жаропрочного материала. Аналогично изготавливается и крышка муфельной печи, в которой нужно предусмотреть технологическое отверстие для вентиляции.

    В канавках муфеля уложить спираль нужного диаметра, длины и сечения провода, так, чтобы витки не соприкасались. Вывод концов проволоки выполнить через керамические трубки. Остается подвести электропровода и испытать получившуюся конструкцию.

    На этом у нас все, встретимся в следующем уроке.

    Краткий видео обзор

    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.

    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.

    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.

    Этапы постройки печи.

    Сборка самодельной муфельной печи начинается с подготовки специального огнеупорного кирпича с фасками, чтобы при сборке стыки лучше прилегали. Специальные формы заливаются раствором шамотной глины. Эти формы, предназначенные для заливки раствора, предполагают скосы в нужных местах, иначе, если формы будут с прямыми углами, придётся их спилить с помощью ручного инструмента или болгарки. (См. также: Глина для печей)

    Перед тем, как начать сборку,6-7 заготовок из такого шамотного кирпича подгоняются стык в стык. Напоминаем, что щели равнозначны потере тепла, а значит, плохой функциональности муфельной печи. Когда кирпичи подогнаны и мы уверенны, что муфель получился без щелей, нужно скрепить их между собой фасками, зафиксировав конструкцию стяжкой. Как вариант, для этого можно использовать ленту из металла, шириной 3 см, на концах которой нужно стянуть ленту и натянуть её. В итоге мы получаем шестигранную или семигранную, в зависимости от количества заготовок, камеру.

    Следующим этапом является поперечный пропил в огнеупорных кирпичах с помощью абразивной пилы. В каждом шамотном кирпиче укладывается спиральный нагревательный элемент. В одном из кирпичей канавку надо выпилить с наклоном, в то же время, как в остальных канавки ровные и горизонтальные. Канавки пропиливаются на расстояние двух сантиметров, при этом глубина должна совпадать с диаметром нагревательного спирального элемента.

    Когда муфель собран, начинаем собирать каркас (так званый кожух). Как вариант, можно использовать металлическую трубу такого диаметра, чтобы расстояние между заготовками и каркасом составляло минимум 15 см. Если такой трубы не нашлось, то каркас можно сделать их из листов оцинкованной стали. (См. также: Печь для обжига керамики)

    На следующем этапе собираем каркас и муфель. Сначала устанавливаем нашу конструкцию на ровную площадку. В двух листах ДСП или фанеры прорезаем отверстия, которые будут отвечать диаметру каркаса. Нижнюю часть каркаса продеваем в один лист, а во второй продеваем трубу. Листы закрепляем таким образом, чтобы фанера (или ДСП) не сползала по гладкой металлической трубе. Таким образом, исключается деформация металла, а также становится невозможным сдвиг его с места во время дальнейшего процесса. Когда листы закреплены, в пустоту между заготовками и каркасом заливаем жаропрочный и теплоизолирующий материал.

    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 муфельную печь своими руками – материалы, устройство и порядок сборки

    Для большинства людей муфельная печь – абсолютно бесполезная вещь. Но для тех, чье хобби или профессия связаны с плавкой металлов, моделированием, обжигом керамики, авторскими ювелирными украшениями, небольшая муфельная печь дома – предмет мечтаний. Цены на печи заводского производства стартуют от 30 тыс. рублей на отечественные модели, что для домашних умельцев весьма ощутимая сумма. Впрочем, затратив некоторое время и освежив знания электротехники и термодинамики, муфельную печь можно собрать своими руками.

    Комплектующие и материалы

    Наиболее удобна в работе муфельная печь с горизонтальной загрузкой. Для ее изготовления следует запастись целым рядом материалов и инструментов.

    1. Корпус. Хороший вариант – использовать духовку от старой плиты или корпус от небольшой электрической печки, их можно купить за копейки по объявлениям в газете. Всю пластмассовую фурнитуру и прежние нагревательные элементы предварительно необходимо удалить, а металл покрыть антикоррозийным раствором. Если ничего приемлемого подобрать не удалось, придется сварить камеру из листовой стали толщиной не менее 2мм, укрепив стыки стальным же уголком. Преимуществом этого способа можно считать то, что печь можно сделать любого размера согласно задачам и свободному месту в мастерской.

    2. Термоизоляция должна состоять из двух слоев. Внутренний – огнеупорный кирпич, который используется при кладке каминов и печей и выдерживает неоднократный нагрев до тысячи градусов. К нему подбирается огнеупорная смесь для кладки и термостойкий силикон. Сверху, ближе к стенкам корпуса, укладывается базальтовая вата плотностью 200 кг/м3 или перлит. Асбест использовать для этих целей нельзя, так как при нагревании он выделяет канцерогенные вещества. Для обработки кирпича потребуется болгарка с алмазным кругом, так как при резке образуется много разлетающейся в стороны пыли, то стоит воспользоваться респиратором и очками.

    3. Нагревательный элемент – важнейшая часть муфельной печи. Для небольшого объема работ подходят спирали диаметром 6 мм из нихромовой или фехралевой проволоки сечением 1 мм. Длина спирали зависит от материала и температуры, которую нужно достичь. Существуют таблицы, позволяющие рассчитать длину проволоки и температуру нагрева от напряжения (стандартно – 220 В) и ее толщины. Потребляемая мощность муфельной печи довольно высока, к примеру, аппарат с нагревательным элементом толщиной 1 мм, способный разогреваться до тысячи градусов, будет потреблять около 4 кВт. Проводка, к которой будет подключаться такая печь, должна быть в состоянии выдержать перегрузки, потребуется и дополнительный автомат на 25 А.

    Сборка корпуса печи

    Базальтовая вата или подобный материал слоем в несколько сантиметров приклеивается изнутри к корпусу будущей печи на силикон или термостойкий клей.

    Из плотной бумаги делается развертка внутренней поверхности корпуса муфельной печи с точностью до миллиметра. На ней раскладывают кирпичи так, чтобы количество швов внутри было минимально, и располагались они не друг под другом. Затем намечают контур, в который укладывается нагревательная спираль, и шторбят канавки глубиной 6 мм. Кирпич легко режется и обрабатывается болгаркой. После этого стоит собрать кирпичи вне камеры и убедиться, что «трасса» для спирали непрерывна и не имеет углов и изломов.

    Дверка печи

    Дверку будущей печи также необходимо термоизолировать. Для этого она снимается и укладывается горизонтально, при необходимости ее нужно укрепить, приварив по краю металлический уголок. Затем размечается контур, внутри которого будет уложен огнеупорный кирпич на ту же смесь. До укладки по периметру этого контура также приваривается уголок, чтобы создать дополнительную опору для кирпича. Имеет смысл заменить петли на более мощные.

    В целях предотвращения утечек тепла, нужно закрыть все щели в местах примыкания дверки. Это можно сделать при помощи специального уплотнителя из термостойкой резины, который используется в духовках. При его отсутствии можно сделать силиконовый бортик самостоятельно. Для этого обезжиренный кирпич в торцах стенок, где примыкает дверка, смазывают солидолом. Толстый жгут термостойкого силикона выдавливается на дверку вдоль кирпичей на ней.

    После закрытия дверки, силикон останется только на ней, так как к солидолу он не клеится. Силикону дают высохнуть, а солидол удаляют спиртом. Периодически такую импровизированную уплотнительную ленту обновляют.

    Так как температура внутри печи крайне высока, дверца должна надежно запираться, для этого можно предусмотреть винтовой запорный механизм, одна часть которого приваривается к ней, а другая – к корпусу.

    Установка спирали и электроники

    Спираль укладывается в размеченные заранее канавки и закрепляется в них скобами из такой ж проволоки. Нужно следить за тем, чтобы витки спирали не пересекались во избежание короткого замыкания. Если уложить ее в два независимых контура, то мощность муфельной печи можно будет регулировать. Включая их параллельно, получают повышенную мощность печи, последовательное подключение даст меньшую температуру при большей площади нагрева.

    В корпусе необходимо просверлить отверстия под выходы провода. Чтобы избежать его соприкосновения с металлом, в отверстия вставляются керамические изоляторы и надежно фиксируются. Снаружи крепится изолированный электрический провод с вилкой.

    Спирали можно включать лишь после высыхания кладки, так как высокая влажность при нагреве может привести к порче проволоки.

    Муфельная печь должна подключаться через отдельный автомат, а лучше и стабилизатор. Предпочтение стоит отдать трехфазному способу, в любом случае, заземлить ее необходимо.

    Подготовка к работе

    Перед первым запуском печь необходимо полностью просушить в теплом хорошо вентилируемом месте. Использование нагревательных приборов для этого недопустимо, так как кладка может потрескаться. Чтобы убедиться в том, что печь полностью просохла, нужно включить ее на минимальную мощность и удостовериться, что не идет пар при нагреве.

    При работе с муфельной печью следует соблюдать правила техники безопасности и следить, чтобы во время работы дверца была надежно закрыта.

    Процесс изготовления

    Наиболее приемлемым вариантом для изготовления муфельной печи своими руками является вертикальная или горизонтальная модель с протеканием процесса в воздушной среде с использованием в качестве энергоисточника электроэнергии.

    Весь процесс изготовления состоит из операций:

    1. Из листового железа вырезаются части корпуса и свариваются с помощью сварки. Сварные швы зачищаются, а весь корпус покрывается огнеупорной краской в несколько слоев.
    2. Изготавливается дверца из стали, которая приваривается с помощью шарниров к корпусу и устанавливается запорный механизм.
    3. Монтируется внешняя теплозащита из перлита.
    4. Из огнеупорного кирпича без раствора собирается рабочая камера. Делается разметка для прокладки нагревательной спирали в пазах и специальные выводы к блоку управления и источнику энергоснабжения.
    5. В кирпичах пробиваются канавки для укладки спиралей.
    6. Изготавливается нагревательная спираль путем накручивания нихромной проволоки на стержень диаметром 6 мм.
    7. Выкладывается внутри корпуса из кирпича камера с использованием раствора, с соблюдением разметки прокладки спиралей и схемы.
    8. Просушивается печь, укладывается спираль, подсоединяется электропроводка и заземление.
    9. Монтируется термоизоляция на дверцу.

    Для регулировки температуры нагревания в муфельной печи из спиралей прокладываются 2 контура, которые по схеме подключения могут работать в трех режимах:

    1. Первый режим – два контура спиралей подключаются последовательно.
    2. Второй режим – подключается нижний контур спиралей.
    3. Третий режим – два контура спиралей подключаются параллельно.

    Корпус тщательно изолируется с помощью глины, огнеупорного клея и термостойкого силикона. После полного высыхания кладки и изоляционных материалов проводится настройка работы оборудования с проверкой в трех режимах функционирования.