0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Муфельная печь для обжига кирпича

Как сделать муфельную печь своими руками — устройство и принцип работы

Нагрев до высокой температуры является обязательной составляющей множества технологий, которые применяются в домашнем творчестве, коммерческой деятельности и в промышленном производстве. Заводские нагревательные устройства отличаются высокой эффективностью, а соответственно и ценой, которая далеко не всем по карману. Муфельная печь своими руками для закалки металла может быть собрана с минимальными затратами при отличных эксплуатационных характеристиках. Чтобы достичь желаемого результата, следует ознакомиться с устройством, принципом работы и возможными вариантами сборки печи 1000 градусов своими руками.

  1. Что такое муфельная печь
  2. Разновидности муфельных печей
  3. Конструкция муфельной печи
  4. Виды и условия обработки сырья
  5. Изготовление самодельной муфельной печи
  6. Техника безопасности

Что такое муфельная печь

Муфельная печь — нагревательное устройство, предназначенное для нагрева чего-либо до заданной температуры

Муфельная печь — это термический прибор, предназначенный для нагревания материалов до заданной температуры. Состоит из нагревательной камеры и капсулы (муфеля), в которую помещается обрабатываемый предмет.

Сфера применения устройств довольно обширна:

  • Лабораторный анализ. Свойства многих минералов проявляются при высокой температуре.
  • Кузнечное дело. Разогрев заготовок при сохранении их формы и отсутствии окалины.
  • Закаливание металла. При термической обработке меняется кристаллическая структура, повышается прочность и жесткость.
  • Плавка. Выделение нужной субстанции из неоднородного сырья. Так получают слитки алюминия, золота и серебра.
  • Отжиг. Способствует достижению заданной микроструктуры при создании деталей из нескольких компонентов.
  • Обжиг. Придание предметам нужных свойств, таких как твердость, презентабельность, устойчивость к влаге и химическим реагентам.
  • Термообработка. Удаление из вещества воды, кислоты, масел и прочих жидкостей с целью полного высушивания.
  • Отпуск. Снятие внутренних напряжений после проведения плавления или закалки, достижение пластичности.
  • Озоление. Удаление посторонних примесей путем их сжигания. Определение наличия минералов в исследуемом сплаве.

Использование функций устройств позволяет получать красивую керамику, сувениры, уникальные изделия из металла.

Разновидности муфельных печей

Газовая муфельная печь

Нагревательные приборы различаются по нескольким показателям, что не особо отражается на их эксплуатационных характеристиках.

В среде специалистов принята классификация по определенным категориям.

  • электричество;
  • природный газ;
  • коксующийся уголь;
  • дрова.

Тип защиты содержимого:

  • в воздухе (только механическая);
  • газовая среда (аргон, гелий, азот);
  • вакуум.

Конструкция корпуса (способ загрузки):

  • вертикальные;
  • горизонтальные;
  • отделяемые (колпаковые).
  • умеренный;
  • средний;
  • высокий;
  • сверхвысокий.

Существует градация по конструкционным, огнеупорным и электропроводящим материалам, используемым в производстве печек.

Конструкция муфельной печи

При всей своей многофункциональности муфельные печи имеют относительно простое устройство. Особенность приборов состоит в использовании особых комплектующих, способных выдерживать температуры до 2000ºС.

Изделия состоят из таких деталей:

  1. Корпус. Форма и размер определяются объемом задач, которые возлагаются на приспособление. В обязательном порядке устанавливается клапан для стравливания выделяемых в процессе обработки газов. Корпус может быть металлический или из современных полимеров.
  2. Нагревательный элемент. Это может быть угольная или дровяная печка, ТЕН, газовая горелка.
  3. Внутренняя обшивка. Стенки обкладываются керамическими пластинами, а в кустарных условиях шамотным кирпичом.
  4. Дверка. Существуют различные модели, от самых простых с ручкой до современных, где используется система рычагов, исключающая контакт с раскаленными деталями.
  5. Коммуникации. В зависимости от типа изделия это силовой кабель, баллон и шланг высокого давления, механическое поддувало.
  6. Муфель. Капсула из химической керамики стационарного или сменного типа.
  7. Органы управления. Устройства могут комплектоваться светозвуковой сигнализацией, интерфейсом для связи с компьютером, регистрирующим прибором, терморегулятором-программатором.

В зависимости от производственного цикла печи включаются на определенный промежуток времени или работают постоянно с периодической заменой заправленных муфелей.

Виды и условия обработки сырья

Муфельная печь для закалки металла

В процессе обработки заготовок могут использоваться различные способы обработки по времени и степени нагрева, длительности и способам охлаждения. Также могут применяться те или иные способы защиты заготовок.

Технология обработки материалов применяется следующая:

  • Керамика. Открыто, 600ºС.
  • Фарфор. Открыто, 800ºС.
  • Фаянс. Открыто, 1000ºС.
  • Майолика. Открыто, 1200ºС.
  • Закалка режущих металлических изделий. Аргон 800ºС.
  • Плавка цветных металлов. Аргон 800-1200ºС.

Отклонение от инструкции приводит к ухудшению качества готовой продукции или порче загруженного вещества.

Изготовление самодельной муфельной печи

Для изготовления печи понадобится болгарка

Муфельная печь своими руками изготавливается с помощью таких инструментов:

  • шуруповерт;
  • рулетка;
  • молоток;
  • уровень;
  • паяльник;
  • плоскогубцы;
  • болгарка;
  • электродрель.

После подготовки необходимого имущества нужно сделать чертеж и уже на его основе заняться подготовкой комплектующих.

Под самодельный корпус можно использовать неисправную или старую бытовую технику, которая долго простаивает без дела — микроволновая печь, духовка, морозильная камера. Из кожуха нужно удалить все наполнители, которые могут плавиться и гореть при сильном нагревании. Если под руками нет таких объектов, корпус делается самостоятельно. Для этого берется стальной лист толщиной не менее 2 мм и сваривается в прямоугольную или круглую конструкцию. В качестве готового шаблона целесообразно использовать газовый баллон или стальную трубу с толстыми стенками. Для защиты от коррозии и придания изделию презентабельного вида его нужно покрыть огнеупорной краской.

Печь лепят из шамотной глины, смешанной с песком и асбестом

Другим способом изготовления печи является ее лепка из смеси шамотной глины, песка и распушенного асбеста. Предварительно делается форма из воска, на которой делаются выступы для ножек. Смесь консистенции пластилина равномерно распределяется по лекалу, затем сушится при комнатной температуре на протяжении двух недель. Потом воск вытапливается феном, а форма прокаливается в углях в течение 6 часов.

Читать еще:  Чертежи станка для кирпича дятел

Если рядом есть трансформаторная подстанция, задача значительно упрощается. Там за умеренную плату или даром можно раздобыть трубки от плавких вставок. Изделия сделаны из прочной субстанции, рассчитаны на сильный жар и перепады температуры. Все, что останется мастеру — немного поработать болгаркой и шамотной глиной.

Следующим пунктом будет установка нагревательного элемента и термостата (датчиков блока управления). На корпусе печи крепятся две газовых горелки или электрические элементы. Горелки устанавливаются снизу и сверху. Электронагреватели фиксируются в зависимости от их конфигурации. Проволока обматывается по спирали, ТЕНы ставятся по бокам, а если нужен жар 1500ºС и выше, то на полу и своде. В обязательном порядке предусматривается земля, чтобы исключить поражение работника током. Затем нагреватели закрываются стальным кожухом, в котором делается отверстие под воздушный клапан.

Термоизоляция накладывается на внешний кожух максимально плотно к его поверхности. Лучшим вариантом на сегодня считается базальтовая вата в рулонах. Чтобы достаточно надежно закрыть камеру, хватит слоя толщиной 20 мм. Зафиксировать теплоизоляцию можно алюминиевым скотчем или намотанной частыми витками медной проволокой. Готовая конструкция помещается в корпус, если выбрана такая модель печки.

Предпоследним этапом перед установкой электроники является изготовление крышки.

  1. Подгонка, закрепление и регулировка петель. Применяются винтовые или клиновые запирающие устройства.
  2. Берется шамотный кирпич и подрезается по размеру. Края стачиваются, чтобы обеспечить закрывание крышки.
  3. Готовится раствор из глины, песка и цемента в соотношении 1:3:1. Наносится на дверку, кирпич плотно прижимается, сверху ставится гнет.
  4. После высыхания крышка вешается на место и проводится уплотнение стыков. Используется термостойкий силикон, наносимый по периметру створки.

Пользоваться прибором можно через 2-3 часа.

Самый простой вариант обустройства муфельной печи для обжига керамики представляет собой комбинацию из мощной электроплитки и медицинской керамики. Под сосуд надо положить шамот, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрева. Мощность регулируется штатным устройством плитки.

Техника безопасности

Ручки делают из диэлектрического пластика

Муфельная печь потенциальное опасное устройство, требующее соблюдения таких мер безопасности:

  • витки не должны соприкасаться друг с другом, иначе произойдет короткое замыкание;
  • для замазки можно использовать глину или термостойкий силикон;
  • ручки нужно делать из диэлектрического пластика.

При работе с печкой нужно пользоваться эффективной вентиляцией.

Муфельная печь своими руками — особенности, расчеты, полезные советы

Муфельная печь позволяет поднимать температуру предметов до высоких значений, невозможных в обычных нагревателях. Это неотъемлемый элемент ювелирных или гончарных мастерских, других мелких предприятий. Домашние мастера нередко оказываются перед необходимостью расплавить металл или обеспечить термическое соединение стекла и керамики, обжечь глазурь, закалить металл и т.п.

Все эти процедуры требуют участия муфельной печи, но ее нет в наличии. Иногда это становится единственной проблемой, останавливающей важный творческий или ремонтный процесс. Однако, выход из положения есть — надо изготовить муфельную печь своими руками. Рассмотрим особенности и специфику этого процесса.

Что это такое?

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

  • металл (плавка или закалка);

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

Конструкция

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

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

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

Существуют разные конструкции муфельных печей:

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

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

Порядок расчета электронагревательного элемента

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

Он преследует две цели:

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

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

Мощность печи выбирают исходя из объема нагревательной камеры:

Читать еще:  Кирпич облицовочный маркинский солома
Объем камеры (или муфеля), лМощность спирали (Вт/л)
1-5300-500
6-10120-300
11-5080-120
51-10060-80
101-50050-60

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

После этого надо вычислить силу тока. Используется формула:

I = P / U

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

По результатам можно вычислить сопротивление нихромовой спирали:

R = U : I

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

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

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

Пошаговая инструкция по сборке

Рассмотрим порядок сборки муфельной печи. Для удобства разделим процесс на этапы:

Инструменты и материалы

Для изготовления печи необходимо приготовить
следующие инструменты:

  • болгарка с отрезным и шлифовальным кругом;
  • сварочный инвертер с набором электродов;
  • электродрель с набором сверл;
  • набор слесарного инструмента (молоток,
    пассатижи, зубило, шило и т.п.).

Из материалов понадобятся:

  • листовой металл 2 мм для корпуса;
  • уголок стальной;
  • арматура 8 мм;
  • 1-2 мм нихромовая проволока;
  • шамотный кирпич;
  • базальтовая минвата рулонная 3-5 см;
  • огнеупорный раствор (состав для печей);
  • силиконовый герметик.

Изготовление огнеупорной камеры

Поскольку печь самодельная, правильнее начинать сборку с изготовления камеры из огнеупорного (шамотного) кирпича. Так проще, можно обойтись без лишней подгонки и подрезки.

Порядок действий:

  1. Наматывается спираль из нихромовой проволоки. Для намотки используют гладкий круглый сердечник диаметром не более 6 мм. Витки должны находиться на равном расстоянии друг от друга и не соприкасаться.
  2. Производится сборка камеры из шамотного кирпича. Сначала ее собирают насухо, укладывая части и отмечая на них линии для канавок под спирали. Затем детали камеры нумеруют, чтобы не перепутать, разбирают и проходят канавки глубиной не более 7мм.

После этого можно переходить ко второму этапу сборки.

Изготовление корпуса и дверцы

Корпус печи сваривают из листовой стали. Многие источники рекомендуют использовать старые корпуса от духовок или другие металлические коробки. Это вполне допустимый вариант, но его недостаток заключается в размерах — мастер оказывается привязан к величине имеющегося корпуса, что вынудит его изменять все расчетные параметры. Сборка корпуса по готовой нагревательной камере удобнее и не требует изменения характеристик печи.

Порядок действий:

  1. Измеряют боковые стороны, верхнюю часть и заднюю сторону печи. Вырезают листы металла с помощью болгарки и отрезного круга.
  2. Прихватывают боковые листы к уголкам подставки, затем так же крепят заднюю часть. Все детали поправляют, добиваясь прямоугольного стыкования по всем осям. Закрепляют листы прочнее и обвязывают поверх уголком.
  3. Спереди устанавливают лист с отверстием под дверцу. Его высверливают электродрелью (или сверлильным станком, если есть) по периметру, затем аккуратно подрезают болгаркой и вынимают внутреннюю часть. Зачищают периметр отверстия, удаляя следы подготовки. Затем крепят и обвязывают свободные кромки уголком.

Как регулировать температуру

Регулировку температуры можно осуществлять двумя способами:

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

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

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

Частые вопросы

Многие вопросы, возникающие по ходу сборки печи, одинаковы у большинства пользователей. Это позволяет не ждать их, а сразу внести ясность:

В данном случае запас мощности действует наоборот — если дать запас длины, сопротивление увеличится и степень нагрева уменьшится. Рекомендуется действовать в точном соответствии с расчетными показателями.

Обычный кирпич не выдерживает высокую температуру и начинает крошиться. Кроме этого, у него высокая теплопроводность, из-за которой корпус печи будет сильно греться.

Корпус необходим для того, чтобы печь можно было переносить с места на место. Если в этом нет необходимости и печь стационарная, можно обойтись и без корпуса.

Нет, использовать ТЭНы для подобных установок не следует. Необходимую температуру получить не удастся, нагревательные элементы займут слишком много места и быстро перегорят.

Печь можно подключить минуя домашнюю проводку — провести отдельный кабель до общего щитка. Однако, если сама линия в плохом состоянии, лучше не рисковать. Можно оставить без электроэнергии всех соседей.

Видео-советы по сборке

Муфельная печь

Му́фельная печь — нагревательное устройство, предназначенное для нагрева чего-либо до заданной, обычно высокой температуры. Название произошло от позднелатинского слова muffla — муфта, глиняный ящик [1] .

Главной особенностью этой печи является наличие так называемого муфеля — оболочки, защищающей нагреваемый материал или изделие при нагреве и являющегося главным рабочим пространством муфельной печи. Назначение муфеля — изолировать материал или изделие от контакта с топливом и продуктами его сгорания, в том числе газообразными.

Существуют муфельные печи со сменными в процессе работы муфелями и стационарной, не остужаемой в процессе работы нагревательной камерой. При их использовании в постоянно разогретую печь загружается муфель с порцией нагреваемого материала (садкой). После нагрева до заданной температуры и выдержки муфель извлекается из печи для охлаждения и использования содержимого и на его место устанавливается другой муфель.

Содержание

  • 1 Типы муфельных печей
  • 2 Электрические муфельные печи
    • 2.1 Материалы для электрических муфельных печей
  • 3 Области использования
  • 4 Примечания

Типы муфельных печей [ править | править код ]

Муфельные печи классифицируются по:

Типу нагрева

  • Электрические муфельные печи — являются разновидностью камерных электрических печей сопротивления.
  • Газовые муфельные печи.

Способу защиты содержимого

  • Воздушные: нагрев в воздушной среде (общее назначение).
  • С защитной газовой атмосферой: нагрев производится в специальной газовой среде, например в среде водорода, аргона, гелия, азота, защитных атмосферах, азотирующих газов и др.
  • Вакуумные: нагрев производится в вакууме.

По конструкции

  • Вертикальной загрузки (горшковые).
  • Колпаковые (с отделением от пода).
  • Горизонтальной загрузки (простые).
  • Трубчатые, обычное использование — поверка термопар).

Электрические муфельные печи [ править | править код ]

Материалы для электрических муфельных печей [ править | править код ]

Материалы предназначенные для производства муфельных печей:

  • Конструкционные стали: мягкие стали общего назначения для конструкции теплоизолирующих кожухов, опор, дверец и др.
  • Огнеупорные материалы: высокоглинозёмистые огнеупорные муфели, электроизоляция, дверцы и др. Вспененные огнеупорные засыпки для теплоизоляции печей.
  • Электропроводящие материалы для электрических нагревателей:
    • Жаростойкие сплавы типа нихром, фехраль в виде проволоки, ленты и стержней.
    • Вольфрам: проволока, лента и стержни.
    • Молибден: проволока, лента и стержни.
    • Тантал: проволока, лента и стержни.
    • Платина и платиновые сплавы: проволока, лента, стержни.
    • Хромит лантана: стержни, трубки и профили.
    • Хромит иттрия: стержни, трубки и профили.
    • Хромит скандия: стержни, трубки и профили.

Области использования [ править | править код ]

  • Медиафайлы на Викискладе

Основные области использования муфельных печей:

  • Термообработка металлов (закалка, отжиг, отпуск, нормализация).
  • Плавка металлов.
  • Обжиг заготовок керамических изделий.
  • Сжигание (озоление).
  • Кремация.
  • Пробирный анализ (купелирование).
  • Сушка.
  • Выращивание монокристаллов.

Муфельная печь руками не из плеч

Здравствуйте, уважаемые Пикабутяне. Решил я, на ночь глядя, поделиться своим «опытом» в создании муфельной печи для керамики с нуля. Быть может, кому-то пригодится.
Небольшое вступление. Пришел я к этому, когда вспомнил, что в детстве любил лепить из пластилина, а потом и из глины, пока в одном творческом кружке мне это желание не отбили. А сейчас что-то опять руки зачесались)
Чтоб мои новые «поделки» из глины было не так просто сломать, их необходимо обжечь в печи при 800-1000 градусах (духовка отпала сразу)). Посмотрел я на цены печей и понял, что буду мастерить сам. Хорошо, что перебрался в крупный город. Нужные запчасти здесь найти проще, чем в моем родном уездном городе в 30к жителей. В общем, муфельная печь состоит из муфеля (сейчас знатоки набегут, и скажут что я обманщик и у меня не муфельная печь), термопары для измерения температуры внутри, корпуса, теплоизоляции, спирали и управляющего устройства с терморегулятором. У меня скорее камерная печь, но в интырнетах такую печь тоже часто называют муфельной. Не претендую на истину, просто делюсь опытом.
Корпус я попросил сварить коллег, т.к. сам бы я ровно не сварил из-за кривых рук) Вышло неплохо. Фотки не могу найти. Вставлять буду что есть, уж простите.

Здесь уже с изоляцией из шамотного легковесного кирпича. Кладочная смесь для каминов, дешевая из Леруа. Не берите ее никогда, гуано редкостное. Сразу посыпалась вся. Делал корпус разборным, чтоб удобнее было везти домой. В кирпиче канавки для спиралей (мотал сам из суперфехраля). Снаружи утеплил каменной ватой и «облагородил» оцинковкой)

Слева болтается блок управления с терморегулятором ТРМ-251. Внутри него твердотельное реле, которое управляется ТРМ-ом и подает сигнал на контактор.

Это еще без проводов. Ну и автоматы, естественно, тоже нужны.
Конструкцию приходилось несколько раз менять(а точнее, утеплять). В начале потери были большие и мощности не хватало. Впоследствии ее немного раздуло ))

Что-то уже простыня выходит.. В общем, внутри она теперь выглядит так:

Утеплять нужно капитально. У меня снаружи каменная вата около 7см, потом прессованные плиты 3см и кирпич (не помню, сантиметров 6). Еще и поверх оцинковки обмотал оставшейся ватой (фоткать не буду, выглядит убого))
Спиралей немного, но свою работу делают. Фехраль брал 1.6 мм, сделал на 3.5 кВт примерно. На полную не кочегарил, т.к. есть режим нагрева для глины, чтоб не разлетелась. Тестировал после последней «модернизации» всего один раз, с выдержками и паузами за 6 с половиной часов вышел на 1000 градусов.

Буду закругляться, а то и так мног вышло. В общем, все работает. Если кому что интересно — спрашивайте. Постараюсь ответить. Спасибо всем, кто осилил.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector