Печь для отжига металла своими руками. Как своими силами сделать муфельную печь

Если знать, как закалить металл правильно, то даже в домашних условиях можно повысить твердость изделий из него в два-три раза. Причины, по которым возникает необходимость в этом, могут быть самыми разными. Такая технологическая операция, в частности, требуется в том случае, если металлу надо придать твердость, достаточную для того, чтобы он мог резать стекло.

Чаще всего закалить надо режущий инструмент, причем выполняется термическая обработка не только в том случае, если надо увеличить его твердость, но также и тогда, когда данную характеристику требуется уменьшить. Когда твердость инструмента слишком мала, его режущая часть будет заминаться в процессе эксплуатации, если же она высока, то металл будет крошиться под воздействием механических нагрузок.

Немногие знают, что существует простой способ, позволяющий проверить, насколько хорошо закален инструмент из стали, не только в производственных или домашних условиях, но и в магазине, при покупке. Для того чтобы выполнить такую проверку, вам потребуется обычный напильник. Им проводят по режущей части приобретаемого инструмента. Если тот закалили плохо, то напильник будет как будто прилипать к его рабочей части, а в противоположном случае – легко отходить от тестируемого инструмента, при этом рука, в которой находится напильник, не будет чувствовать на поверхности изделия никаких неровностей.

Если все же так вышло, что в вашем распоряжении оказался инструмент, качество закалки которого вас не устраивает, переживать по этому поводу не стоит. Решается такая проблема достаточно легко: закалить металл можно даже в домашних условиях, не используя для этого сложного оборудования и специальных приспособлений. Однако следует знать, что закалке не поддаются малоуглеродистые стали. В то же время твердость углеродистых и достаточно просто повысить даже в домашних условиях.

Технологические нюансы закалки

Закалка, которая является одним из типов термической обработки металлов, выполняется в два этапа. Сначала металл нагревают до высокой температуры, а затем охлаждают. Различные металлы и даже стали, относящиеся к разным категориям, отличаются друг от друга своей структурой, поэтому режимы выполнения термической обработки у них не совпадают.

Термическая обработка металла (закалка, отпуск и др.) может потребоваться для:

• его упрочнения и повышения твердости;
• улучшения его пластичности, что необходимо при обработке методом пластической деформации.

Закаливают сталь многие специализированные компании, но стоимость этих услуг достаточно высока и зависит от веса детали, которую требуется подвергнуть термической обработке. Именно поэтому целесообразно заняться этим самостоятельно, тем более что сделать это можно даже в домашних условиях.

Если вы решили закалить металл своими силами, очень важно правильно осуществлять такую процедуру, как нагрев. Этот процесс не должен сопровождаться появлением на поверхности изделия черных или синих пятен. О том, что нагрев происходит правильно, свидетельствует ярко-красный цвет металла. Хорошо демонстрирует данный процесс видео, которое поможет вам получить представление о том, до какой степени нагревать металл, подвергаемый термической обработке.

В качестве источника тепла для нагрева до требуемой температуры металлического изделия, которое требуется закалить, можно использовать:

• специальную печь, работающую на электричестве;
• паяльную лампу;
• открытый костер, который можно развести во дворе своего дома или на даче.

Выбор источника тепла зависит от того, до какой температуры надо нагреть металл, подвергаемый термической обработке.

Выбор метода охлаждения зависит не только от материала, но также от того, каких результатов нужно добиться. Если, например, закалить надо не все изделие, а только его отдельный участок, то охлаждение также осуществляется точечно, для чего может использоваться струя холодной воды.

Технологическая схема, по которой закаливают металл, может предусматривать мгновенное, постепенное или многоступенчатое охлаждение.

Быстрое охлаждение, для которого используется охладитель одного типа, оптимально подходит для того, чтобы закаливать стали, относящиеся к категории углеродистых или легированных. Для выполнения такого охлаждения нужна одна емкость, в качестве которой может использоваться ведро, бочка или даже обычная ванна (все зависит от габаритов обрабатываемого предмета).

В том случае, если других категорий или если кроме закалки требуется выполнить отпуск, применяется двухступенчатая схема охлаждения. При такой схеме нагретое до требуемой температуры изделие сначала охлаждают водой, а затем помещают в минеральное или синтетическое масло, в котором и происходит дальнейшее охлаждение. Ни в коем случае нельзя использовать сразу масляную охлаждающую среду, так как масло может воспламениться.

Для того чтобы правильно подобрать режимы закалки различных марок сталей, следует ориентироваться на специальные таблицы.

Как закалить сталь на открытом огне

Как уже говорилось выше, закалить сталь можно и в домашних условиях, используя для нагрева открытый костер. Начинать такой процесс, естественно, следует с разведения костра, в котором должно образоваться много раскаленных углей. Вам также потребуются две емкости. В одну из них надо налить минеральное или синтетическое масло, а в другую – обычную холодную воду.

Для того чтобы извлекать раскаленное железо из костра, вам понадобятся кузнечные клещи, которые можно заменить любым другим инструментом подобного назначения. После того как все подготовительные работы выполнены, а в костре образовалось достаточное количество раскаленных углей, на них можно уложить предметы, которые требуется закалить.

По цвету образовавшихся углей можно судить о температуре их нагрева. Так, более раскаленными являются угли, поверхность которых имеет ярко-белый цвет. Важно следить и за цветом пламени костра, который свидетельствует о температурном режиме в его внутренней части. Лучше всего, если пламя костра будет окрашено в малиновый, а не белый цвет. В последнем случае, свидетельствующем о слишком высокой температуре пламени, есть риск не только перегреть, но даже сжечь металл, который надо закалить.

За цветом нагреваемого металла также необходимо внимательно следить. В частности, нельзя допустить, чтобы на режущих кромках обрабатываемого инструмента появлялись черные пятна. Посинение металла свидетельствует о том, что он сильно размягчился и стал слишком пластичным. Доводить до такого состояния его нельзя.

После того как изделие прокалится до требуемой степени, можно приступать к следующему этапу – охлаждению. В первую очередь, его опускают в емкость с маслом, причем делают это часто (с периодичностью в 3 секунды) и как можно более резко. Постепенно промежутки между этими погружениями увеличивают. Как только раскаленная сталь утратит яркость своего цвета, можно приступать к ее охлаждению в воде.

При охлаждении водой металла, на поверхности которого остались капельки раскаленного масла, следует соблюдать осторожность, так как они могут вспыхнуть. После каждого погружения воду необходимо взбалтывать, чтобы она постоянно оставалась прохладной. Получить более наглядное представление о правилах выполнения такой операции поможет обучающее видео.

Есть определенные тонкости при охлаждении закаливаемых сверл. Так, их нельзя опускать в емкость с охлаждающей жидкостью плашмя. Если поступить таким образом, то нижняя часть сверла или любого другого металлического предмета, имеющего вытянутую форму, резко охладится первой, что приведет к ее сжатию. Именно поэтому погружать такие изделия в охлаждающую жидкость необходимо со стороны более широкого конца.

Для термической обработки особых сортов стали и плавки цветных металлов возможностей открытого костра не хватит, так как он не сможет обеспечить нагрев металла до температуры 700–9000. Для таких целей необходимо использовать специальные печи, которые могут быть муфельными или электрическими. Если изготовить в домашних условиях электрическую печь достаточно сложно и затратно, то с нагревательным оборудованием муфельного типа это вполне осуществимо.

Самостоятельное изготовление камеры для закаливания металла

Муфельная печь, которую вполне возможно сделать самостоятельно в домашних условиях, позволяет закалить различные марки стали. Основным компонентом, который потребуется для изготовления этого нагревательного устройства, является огнеупорная глина. Слой такой глины, которой будет покрыта внутренняя часть печи, должен составлять не более 1 см.

Схема камеры для закалки металла: 1 — нихромовая проволока; 2 — внутренняя часть камеры; 3 — наружная часть камеры; 4 — задняя стенка с выводами спирали

Для того чтобы придать будущей печи требуемую конфигурацию и желаемые габариты, лучше всего изготовить форму из картона, пропитанного парафином, на которую и будет наноситься огнеупорная глина. Глина, замешанная с водой до густой однородной массы, наносится на изнаночную сторону картонной формы, от которой она сама отстанет после полного высыхания. Металлические изделия, нагреваемые в таком устройстве, помещаются в него через специальную дверцу, которая тоже изготавливается из огнеупорной глины.

Камеру и дверцу устройства после просушки на открытом воздухе дополнительно просушивают при температуре 100°. После этого их подвергают обжигу в печи, температуру в камере которой постепенно доводят до 900°. Когда они остынут после обжига, их необходимо аккуратно соединить друг с другом, используя слесарные инструменты и наждачную шкурку.

На поверхность полностью сформированной камеры наматывают нихромовую проволоку, диаметр которой должен составлять 0,75 мм. Первый и последний слой такой намотки необходимо скрутить между собой. Наматывая проволоку на камеру, следует оставлять между ее витками определенное расстояние, которое тоже надо заполнить огнеупорной глиной, чтобы исключить возможность короткого замыкания. После того как слой глины, нанесенный для обеспечения изоляции между витками нихромовой проволоки, засохнет, на поверхность камеры наносится еще один слой глины, толщина которого должна составлять примерно 12 см.

Готовая камера после полного высыхания помещается в корпус из металла, а зазоры между ними засыпаются асбестовой крошкой. Для того чтобы обеспечить доступ к внутренней камере, на металлический корпус печи навешиваются дверцы, отделанные изнутри керамической плиткой. Все имеющиеся зазоры между конструктивными элементами заделываются при помощи огнеупорной глины и асбестовой крошки.

Концы нихромовой обмотки камеры, к которым необходимо подвести электрическое питание, выводятся с задней стороны ее металлического каркаса. Чтобы контролировать процессы, происходящие во внутренней части муфельной печи, а также замерять температуру в ней при помощи термопары, в ее передней части необходимо выполнить два отверстия, диаметры которых должны составлять 1 и 2 см соответственно. С лицевой части каркаса такие отверстия будут закрываться специальными стальными шторками. Самодельная конструкция, изготовление которой описано выше, позволяет в домашних условиях закаливать слесарные и режущие инструменты, рабочие элементы штампового оборудования и др.

Рано или поздно возникает проблема закалки заготовки, изготовленной из отожженной мягкой стали. Большинство «гаражных» мастеров, имеющих небогатый набор станков, устройств и приспособлений, не имеют возможностей сделать эту достаточно сложную операцию самостоятельно, в кустарных условиях, так как для закалки требуется либо кузнечный горн либо электрическая муфельная печь. До недавнего времени, проживая в другом городе, я закаливал заготовки с использованием имеющейся в мастерской, в которой работал мой хороший знакомый, муфельной печи. Теперь, когда у меня не стало такой возможности, я решил сделать простейший горн для закалки лезвий ножей в гараже . Чтобы не «изобретать велосипед » конструкцию простейшего небольшого горна нашел на просторах Интернета. Решил сделать подобный, немного его усовершенствовав.

Сделанный своими руками «гаражный» горн для закалки небольших стальных заготовок состоит из шамотного кирпича, с выполненными особым образом отверстиями, проволочного держателя газовой горелки, и непосредственно самой горелки. Сам горн, для предотвращения разрушения основного кирпича от перепадов температуры при нагреве и остывании, обкладывается с трех сторон аналогичными кирпичами.

Сделанное мною приспособление еще не было в работе. Но, учитывая, что горн имеет небольшую по объему камеру для нагрева, а температура пламени горелки около 2000 градусов С, как мне кажется, заготовку без труда можно нагреть до необходимой, в зависимости от марки стали, температуры 800 – 1100 градусов.

Проверю работу горна на практике в ближайшее время, после завершения обработки заготовки.

Материалы и инструменты:
- кирпич огнеупорный шамотный;
- проволока;
- газовая горелка;
- перфоратор с набором буров;
- пассатижи.

Описание изготовления:

Шаг 1: Формирование основного отверстия.
Размечаем по максимальной ширине имеющейся и возможных будущих заготовок ножа в обоих торцах кирпича места для сверления сквозных отверстий. Просверливаем перфоратором с торца кирпича два параллельных сквозных отверстия диаметром 25 мм. В моем случае длина бура не позволила просверлить кирпич насквозь за один проход, поэтому пришлось делать отверстия с двух сторон навстречу друг другу. Сверлить кирпич желательно на небольших оборотах, так как он может расколоться.

Перфоратором с буром для штрабления убираем образовавшуюся между сквозными отверстиями перегородку и получаем таким образом овальную по поперечному сечению, во всю длину кирпича камеру, куда будет помещаться заготовка для нагрева до необходимой температуры.

Шаг 2: Создание отверстий для горелки и держателей заготовки.
На фронтальной части кирпича размечаем по имеющейся заготовке примерное место входа пламени горелки в камеру для нагрева. При этом учитываем, что оно должно располагаться ниже нижней части камеры, таким образом, чтобы пламя входило в камеру снизу, примерно в районе середины заготовки, что будет способствовать более быстрому и равномерному ее прогреву. При помощи перфоратора делаем отверстие диаметром, чуть большим диаметра горелки (около 55 мм). Отверстие должно быть не сквозным и доходить до задней стенки камеры.

Размечаем по заготовке ножа места для отверстий держателей, так чтобы выставленная на них на ребро заготовка ножа находилась на расстоянии 5 – 7 мм от нижней части камеры и со всех сторон равномерно охватывалась пламенем горелки. Просверливаем отверстия сверлом 5 мм перпендикулярно плоскости фронтальной части кирпича таким образом чтобы сверло вошло на 15 - 20 мм в заднюю стенку камеры.

Шаг 3: Изготовление держателя для горелки.
Из мягкой стальной проволоки изготавливаем простейшее, показанное на фотографии, устройство для фиксации газовой горелки в требуемом положении. Ножки держателя подводим под кирпич.

Шаг 4: Сборка горна.
Устанавливаем кирпич, с устроенной в нем камерой нагрева, на держатель горелки. Вставляем гвозди, используемые в качестве держателей для заготовки. Гвозди должны быть тоньше диаметра отверстий и входить в них свободно, чтобы при расширении от нагрева, они не раскололи кирпич. Устанавливаем на них заготовку ножа на ребро, так чтобы она не касалась стенок камеры. Обкладываем основной кирпич с камерой нагрева с тыльной стороны и сверху двумя шамотными кирпичами. Вставляем горелку в держатель. Горн готов для нагрева заготовки ножа до необходимой температуры закалки.

Практически для каждого из нас муфельная печь является ненужным устройством. А нужны такие печи исключительно людям тех профессий, которые связаны с выплавкой, обжигом керамики или же изготовлением ювелирных украшений. Помимо этого, при помощи муфельных печей можно создавать монокристаллы, а в медицине – применять их для стерилизации при высокой температуре. Самый дешевый «магазинный» вариант прибора стоит примерно 30 тысяч рублей, что, безусловно, по карману далеко не каждому. Но если в памяти сохранилось что-то с курса физики в школе (речь идет преимущественно о термодинамике), то можете сделать муфельную печь своими руками.

Классификации таких печей

Существует несколько классификаций описываемых приборов. Так, по конструктивным особенностям такие печи бывают:

1. цилиндрическими;
2. трубчатыми;
3. горизонтальными (это самый простой вариант);
4. вертикальными.

Более того, термическая обработка изделий может совершаться не только в воздухе, но и в специальном газе или же вакууме. Но, что характерно, дома возможно применение только воздуха.

Есть еще одна классификация. По типу нагревательного элемента описываемые приборы могут быть:

• электрическими;
• газовыми.

Применение газовых печей обходится существенно дешевле, но делать их своими руками нельзя – это запрещается законодательством. Что же касается электрических приборов, то они будут стоить дороже, зато обладают одним важным достоинством – пользователь сможет самостоятельно регулировать температурный режим.

Обратите внимание! Муфельная печь, изготовленная собственноручно, может иметь любые размеры и форму, ее можно сделать в таком стиле, какой идеально подошел бы для конкретного дизайна дома.

Теперь – непосредственно к процессу изготовления!

Вариант №1. Изготовление вертикальной муфельной печи

Такой вариант наиболее удобен в использовании, поэтому начнем именно с него. Сама процедура изготовления (при условии наличия качественной инструкции, разумеется) не представляет собой ничего сложного. Традиционно, работа начинается с подготовки всего необходимого.

Этап 1. Оборудование и расходные материалы

Для создания печи вертикального типа потребуется следующий перечень оборудования/материалов.

1. Болгарка, «металлические» круги к ней.
2. Пластиковые очки.
3. Кусачки.
4. Респиратор.
5. Сварочный аппарат.
6. Огнеупорная смесь.
7. Проволока из нихрома (диаметром 0,1 сантиметра).
8. Герметик, выполненный на основе силикона.
9. Стальной лист (толщина его должна составлять 0,25 сантиметра).
10. Огнеупорный кирпич.
11. Каменная минеральная вата.
12. Металлические уголки.

Также этап подготовки включает в себя знакомство с основными конструктивными элементами прибора. Таковых есть несколько, ознакомимся с ними.

Обратите внимание! Для термоизоляции нельзя применять асбест, т. к. он во время нагрева способен выделять канцерогенные вещества.

Теперь немного об изготовлении корпуса для будущей печки. Для этого понадобится лист металла, из которого вырезается кусок прямоугольной формы необходимого размера. Этот прямоугольник сворачивается в «трубу», а швы завариваются при помощи сварочного аппарата. Готовый цилиндр окрашивается при помощи огнестойкой краски, затем, когда она высохнет, с одной стороны приваривается заранее вырезанный из металла круг (это будет дно). После этого корпус укрепляется при помощи арматурных прутов. Важно заранее рассчитать объем корпуса – в него ведь еще нужно поместить слои термоизоляции.

Обратите внимание! Если же в качестве корпуса используется электрическая печь, то дно в таком случае будет укреплено при помощи уголков.

Этап 2. Непосредственно изготовление печи

Теперь приступаем к самому изготовлению. Алгоритм необходимых действий приведен ниже.

Шаг 1. Внутренние поверхности корпуса выкладываются при помощи каменной минеральной ваты.

Шаг 2. После этого обустраивается термоизоляция – она, как уже отмечалось выше, выполняется из огнеупорного кирпича. Процедура выглядит следующим образом: внутри цилиндра состыкуются семь кирпичей так, чтобы была образована труба. Впоследствии эта труба будет выполнять функции рабочей камеры.

Все кирпичи необходимо сложить в ряд и сделать на них отметки, согласно которым будет производиться обрезка. После этого кирпичи обрезаются так, чтобы их форма в результате позволяла сложить из них полую трубу. Для упрощения работы каждый из кирпичей желательно пронумеровать. Когда резка будет закончена, трубу следует собрать и стянуть при помощи проволоки. Затем она проверяется на предмет симметричности, при необходимости положение кирпичей корректируется.

Обратите внимание! Резать кирпич нужно на открытом воздухе или, как вариант, в хорошо проветриваемом помещении. Более того, не стоит забывать об индивидуальных защитных средствах – очках, респираторе и проч.

Шаг 3. Проволока из нихрома закручивается в спираль, диаметр которой составляет 0,6 сантиметра, посредством накручивания на любую основу (это может быть, к примеру, карандаш). Далее кирпичи вынимаются из цилиндра и повторно укладываются в ряд.

Шаг 4. Спираль следует приложить к кирпичам для того, чтобы обозначить будущие канавки. При помощи монтажного уровня проверяется правильность каждой из линий. Должно получиться так, чтобы спираль от днища к самой верхней части конструкции. Витки не должны соприкасаться, в противном случае возможен риск короткого замыкания, а муфельная печь своими руками может выйти из строя!

Шаг 5. Между двумя кирпичами необходимо вставить 3 полоски, выполненные из керамической плитки (с их помощью будут выводиться концы спирали), в которых сделан каналы из полипропилена под проволоку. Благодаря этим каналам впоследствии существенно упростятся ремонтные работы.

Шаг 6. Вся конструкция устанавливается в стальной цилиндр. Важно, чтобы перед этим на дно был уложен еще один кирпич, покрытый специальным огнеупорным клеем. Также в корпусе просверливается пара отверстий в требуемых местах для того, чтобы вывести керамические каналы.

Обратите внимание! Включение спирали допускается исключительно после полного высыхания всей конструкции, в противном случае она – спираль – будет повреждена.

Шаг 7. Крышка будет изготовлена из того же стального листа. По габаритам корпуса вырезается круг, для пущей надежности поверх крышки укладывается еще одна единица огнеупорного кирпича. После этого необходимо приварить ручку, железную щеколду, а также навес. Края круга, которые соприкасаются с корпусом, обрабатываются огнестойким силиконом. Что характерно, наносить силикон можно исключительно на обезжиренные поверхности.

Шаг 8. Конструкция практически готова, остается лишь произвести пробный запуск. Но до этого необходимо установить прибор в проветриваемом и теплом месте, чтобы тот окончательно высох. Применение каких-либо нагревательных устройств запрещается, т. к. из-за этого кладка может потрескаться. Когда конструкция высохнет, спираль необходимо подключить к автомату. После этого настраивается мощность и нужный температурный режим.

Обратите внимание! Для проверки того, насколько высохла кладка, прибор включается на полную мощность. При этом нужно наблюдать, не исходит ли из поверхности пар.

В ходе дальнейшей эксплуатации крышка в обязательном порядке должна быть плотно закрытой. Теперь ознакомимся с еще одним вариантом изготовления – в этот раз горизонтальным.

Видео – Муфельная печка

Учимся делать печь на отработке своими руками

Ранее мы рассказывали о том как своими силами сделать печь на отработанном масле, в дополнение к этой статье советуем вам ознакомится с данной информацией

Вариант №2. Создание горизонтальной конструкции

Процедура изготовления во многом схожа с описанной выше, но существенные отличия все же имеют место быть. Корпус может быть изготовлен из старой духовки, стиральной машинки или, как вариант, листов стали (толщина последней должна составлять как минимум 0,2 сантиметра). Процедура состоит из двух этапов, ознакомимся с ними.

Этап 1. Подготовка всего необходимого

Помимо корпуса, для изготовления муфельной печи своими руками понадобится следующее оборудование.

1. Сварочный аппарат.
2. Средства индивидуальной защиты.
3. Болгарка с кругами.
4. 1-миллиметровая проволока, выполненная из нихрома.
5. Железные уголки.
6. Каменная вата.
7. Огнеупорный кирпич.
8. Ножницы для резки металла.
9. Абразивная пила.
10. Огнестойкий клей.

Если нечего использовать в качестве корпуса, его опять же придется делать «с нуля». Для этого нужно вырезать из листов стали стенки нужных размеров и сварить их в единую конструкцию. После этого приваривается верхняя часть и днище. Снаружи дно укрепляется при помощи металлических элементов, по углам привариваются ножки, сделанные из уголков. Теперь можно приступать к дальнейшим действиям.

Как своими руками сделать походную печь

Ранее мы рассказывали о том как своими силами сделать походную печь и какие материалы для этого использовать лучше всего, в дополнение к этой статье советуем вам ознакомится с данной информацией

Этап 2. Инструкция по изготовлению

Шаг 1. Основание корпуса укладывается 10-сантиметровым термоизоляционным слоем. Во избежание деформационных процессов поверх изоляции укладываются отрезки металлических уголков. Поверх уголков укладывается лист металла нужных размеров. Аналогичная процедура проделывается и со стенками корпуса.

Шаг 2. Теперь приступаем непосредственно к кладке и подключению нашего устройства.

Обратите внимание! Перед началом работы огнеупорный кирпич следует на полминуты опустить в воду, чтобы он не впитывал жидкость из рабочего раствора.

Кладка кирпича начинается с днища, применяется огнестойкий клеящий раствор (он замешивается так, как того требует инструкция изготовителя). Важно, чтобы ширина швов между кирпичами не превышала 5 миллиметров.

Шаг 3. При формировании кирпичный стенок используется новый раствор – в этот раз необходимо добавлять цемент. Пропорции должны быть следующими: на каждый килограмм готовой смеси должно приходиться порядка 300 граммов цемента. Выполнение кладки возможно лишь по окончании монтажа каменной ваты и металлических листов. Хотя можно обойтись и без термоизоляционного слоя, но лишь при условии, что кирпичи будут укладываться плашмя.

Шаг 4. Кирпичи укладываются сверху вниз, при этом соблюдается перевязка швов. При необходимости они обрезаются при помощи болгарки.

Шаг 5. После кладки стенок можно приступать к верхней части корпуса. Здесь крайние кирпичи необходимо уложить на ребра боковых стенок, причем должен соблюдаться незначительный подъем. Для изготовления центральной части кирпичи обрезаются до трапециевидной формы и фиксируются на раствор.

Шаг 6. Один кирпич крепится к дверке. По окончании укладки он должен создать выступ, который будет входить внутрь корпуса, когда муфельная печь своими руками будет закрыта. Далее привариваются петли, а сама дверка притирается. Важно, чтобы щели между корпусом и дверкой были минимальными.

Шаг 7. Далее по периметру дверки укладываются термоустойчивый уплотнитель, который предотвратит утечки тепловой энергии при эксплуатации. Торцевые кирпичи покрываются солидолом, а выступ двери по периметру обрабатывается силиконовым герметиком. Далее дверку следует прикрыть, чтобы силикон обрел требуемую форму. Излишки солидола удаляются при помощи спирта. Это будет своего рода уплотнитель, которые в дальнейшем нужно периодически обновлять.

Шаг 8. Начинаем изготовление спирали. Для этого проволока накручивается на какой-то основание (так же, как в предыдущем способе), после чего под полученный диаметр спирали проделываются канавки под нагревательный элемент. Спираль укладывается в эти канавки.

Шаг 9. Создается два контура, что позволит в дальнейшем регулировать температурный режим. После этого проволока выводится наружу и крепится болтами к пластинке, выполненной из керамики.

Шаг 10. Остается лишь позаботиться и переключателе. С одной стороны он оснащается двумя контактами – нулем и фазой, – а с другой тремя. Переключатель крепится таким образом, чтобы тумблер располагался снаружи, подводятся провода. В результате в первом режиме контуры будут функционировать последовательно, во втором будет работать лишь один контур (тот, что находится снизу). Наконец, в третьем режиме функционирования оба контура будут работать одновременно.

Видео – Самодельная муфельная печка

Вариант №3. Изготовление простой муфельной печи

Самой примитивной печкой для обжига небольших керамических изделий является та, что показана на изображении ниже. Как видим, для изготовления такой конструкции потребуется всего лишь глиняный горшок и электрическая плитка.

Под печку подкладывается огнеупорный кирпич, для регулировки мощности применяется тиристорный регулятор либо, как вариант, ЛАТР. Что характерно, термопару совсем необязательно помещать внутрь горшка – при таких незначительных размерах процедуру можно контролировать и визуально: в сумерках бока такого горшка будут отдавать красным свечением. При появлении такого свечения необходимо начинать отсчет – это может занимать от четырех до двенадцати часов, в зависимости от конкретного изделия. Если наблюдается перекал, то мощность следует убавить.

Если конструкция будет иметь большие размеры, то большим должен быть и муфель (смотрите следующую картинку), в идеале – бочонок, выполненный из фаянса. В дне необходимо проделать небольшое отверстие (применяйте для этого алмазное сверло) под термопару и выпуск излишков воздуха.

Основание собирается «насухую» из того же огнеупорного кирпича, фиксация производится при помощи рамы, сделанной из металлических уголков. Изнутри проделывается несколько кольцевых канавок (обязательно с переходами), в которые помещается нагревательный элемент.

Заключительный этап – это наружная обечайка с использованием оцинковки. Обечайка будет съемной, ее надевают лишь после установки прибора и накрытия муфелем. Зазор между муфелем и обечайкой следует засыпать асбестом. Сама процедура обжига изделий ничем не отличается от описанной выше, единственное отличие – температура будет регулироваться термопарой. Размеры бочонка значительные, а стенки – толстые. Поэтому даже без обечайки в тот момент, когда муфельная печь своими руками засветится, керамика попросту пережжется.

Вариант №4. Изготовление миниатюрного муфеля

Если планируется выполнение мелких работ, то в качестве муфеля можно применить проволочный резистор (либо ПЭВ, либо ПЭ) мощностью от 50 до 150 ватт. Что касается внутреннего диаметра, то он может варьироваться между 20 и 38 миллиметрами. Конкретную цифру сказать трудно, поскольку электрофарфоровые трубки разные, существуют разные их размеры (многое зависит и от производителя).

Обратите внимание! Для 220-ти вольт сопротивление должно составлять примерно 900 Ом, для 100-а – около 450 Ом, а для 150-ти – порядка 340-360-ти Ом. Не стоит пытаться ускорит нагрев, уменьшая сопротивление, поскольку такое устройство все равно не сможет дать больше девятисот градусов, зато резистор из-за этого может сгореть.

Для латунных хомутов потребуется теплоотвод. Он изготавливается из полосок меди толщиной в 0,2 сантиметра (это показано на изображении ниже). Подойдет и эмалированная шина из меди – эмаль будет дополнительно изолировать.

После монтажа теплоотводов к резистору подключаются питающие кабели. Сами теплоотводы изолируются специальной стеклолентой, причем витки в данном случае должны на 1/2 перехлестываться. Изоляционный слой обрабатывается термоустойчивым лаком.

Заключительным этапом работы является надевание обечайки и ее набивка термоизоляцией. Края заранее выгибаются под углом в 90 градусов, дабы не повредить изоляцию теплоотводов. Все, резисторная муфельная печь своими руками готова к эксплуатации!

Видео – Большая и мощная печь

Муфельная печь является неотъемлемым оборудованием мастерских, занимающихся ювелирным искусством или изготовлением керамических изделий. Этот прибор позволяет создать необходимые температурные режимы для нагревания и плавления металла, обжига керамики или соединение эмалей со стеклом. Используется муфельная печь также при изготовлении изразцов, при закалке этих изделий и укрепления эмалевого слоя. Немало и других вариантов использования такого оборудования.

Приборы заводского изготовления имеют достаточно высокую стоимость. Но ведь вполне возможно изготовить подобное оборудование с необходимыми для работы характеристиками и самостоятельно. Муфельная печь своими руками довольно часто собирается мастерами, занимающимися одним из названных выше типов работ.

А для того чтобы прибор функционировал эффективно, необходимо не только правильно подобрать материал и изготовить саму высокотемпературную камеру, но и правильно просчитать рабочие параметры электротехнической части, приобрести требуемые комплектующие и произвести грамотный монтаж.

Обо всем этом и пойдет речь в данной публикации.

Что такое муфельная печь?

Разновидности муфельных печей

Существует довольно большое разнообразие типов муфельных печей, которые подразделяются по целому ряду критериев - по источнику используемой для нагрева энергии и мощности, по линейным параметрам и расположению рабочей камеры и другим признакам.

• По роду используемого источника энергии для осуществления нагрева подобные печи можно подразделить на три варианта — это (как правило, угольные), газовые и электрические.

Безусловно, в наше время самыми эффективными моделями считаются электрические муфельные печи. Их удобство состоит в возможности достичь необходимо высокой температуры в кратчайший срок, а также в относительной безопасности при правильной сборке и соблюдений всех требований по эксплуатации. При использовании электрических печей предоставляется возможность очень точно устанавливать и контролировать температуру нагрева в рабочей камере. Такие приборы отличаются компактностью и могут применяться для работы даже в небольшой по площади мастерской (или даже в квартире) от сетевого напряжения в 220 вольт, если, конечно, позволяет мощность линии питания. Розетка, через которую планируется подключать прибор в сеть, должна в обязательном порядке должна быть заземлена. Других требований, по сути и нет, так что установка такой электрической печи не потребует никаких административных процедур, вроде получения соответствующих разрешений на эксплуатацию.

Собирать в кустарных условиях прибор, работающий на газе - настоятельно не рекомендуется. Дело в том, что самодельные газовые приборы категорически запрещены к эксплуатации из-за их повышенной опасности, и могут возникнуть очень серьезные проблемы с контролирующими организациями.

Печь, нагреваемая от сгорания угля, недостаточно эффективна, так как долго входит в рабочий режим, для нее необходимо отдельное помещение, а также появятся дополнительные хлопоты, связанные с доставкой твердого топлива и организацией его правильного хранения. Правда, справедливости ради , следует отметить, что угольные муфельные печи долго нагреваются, но зато и дольше поддерживают достигнутую температуру. И в плане экономичности эксплуатации они тоже выигрывают по сравнению с электрическими приборами.

Но преимущества электрической муфельной печи все же значительно перевешивают ее единственный существенный недостаток – высокую стоимость электроэнергии. Поэтому в дальнейшем разговор пойдет только об этом варианте.

• В зависимости от предназначения муфельной печи, она может иметь вертикальное или горизонтальное расположение топки. Кроме этого приборы могут подразделяться на трубчатые, колпаковые , иметь иные специфические формы.

Печи с горизонтально расположенной камерой более просты в изготовлении и удобны в эксплуатации. Они обладают достаточной функциональностью, например, позволяют плавить многие металлы, обжигать керамику, закалять стальные изделия.

Цены на муфельную печь

муфельная печь

Конструкция муфельной печи

Сразу нужно определиться с тем, что же такое муфель, чтобы в дальнейшем не возникало вопросов по названию прибора. Итак, под этим термином понимают закрытую камеру, в которой создается необходимая для того или иного технологического процесса температура, но при этом исключается контакт обрабатываемого материала с самим топливом или с продуктами его сгорания. В случае с электричеством продуктов сгорания уже не может быть просто по определению, но все же название «муфельная печь» прижилось – их за сходности технологических операций, выполняемых с помощью такого оборудования.

Муфельная печь может иметь разную конструкцию. При создании ее электрического варианта используются те или иные нагревательные элементы, в зависимости от того, какая температура должна быть достигнута в рабочей камере. Как правило, диапазон температур лежит в диапазоне от 200 до 1000 ÷1100 градусов - этого бывает достаточно для качественного обжига керамики, плавления или закалки многих металлов. Но в некоторых случаях необходимо достичь нагрева и до 1300÷1500 градусов - правда, такие печи уже обычно используются в производственных или лабораторных условиях.

Пример распространённой конструкции муфельной печи.

• Нагревательная камера изготавливается из шамотного огнеупорного кирпича или же плит ШПГТ -450, устойчивых к экстремально высоким температурам и химически нейтральных к воздействию щелочей или кислот. Плиты более удобны в использовании, так как имеют достаточно большие линейные размеры. Поэтому , в отличие от кирпича, из одной плиты можно сразу изготовить одну стенку камеры. Кроме того, они обладают оптимальной для подобных условий эксплуатации толщиной, составом и структурным строением, что позволяет быстро нагнетать и поддерживать внутри печи необходимую температуру.
• Для снижения теплопотерь с наружной стороны муфельная камера оборачивается теплоизоляционным жаростойким материалом. Чаще всего для этой цели используется минеральная вата на базальтовой основе, как самая устойчивая к спеканию. Сокращением теплопотерь повышается КПД прибора - печь значительно быстрее нагревается, дольше удерживает высокие температуры и расходует при этом меньше энергии из внешнего источника.

Если для формирования камеры используется шамотный кирпич, то теплоизоляционный слой делается толще. Это и понятно - плиты обладают более высокими термоизоляционными характеристиками и имеют меньшее количество стыковочных швов, которые также часто являются причиной теплопотерь.

Ранее для изоляции муфельной камеры широко использовался асбест. Сегодня же его практически не применяют по двум причинам – он при нагревании выделяет довольно значительное количество вредных веществ, и, нагреваясь до температуры в 1000 и более градусов, теряет свои внутренние связи, постепенно превращаясь в крошку.

• В качестве нагревательного элемента, устанавливаемого внутри камеры, чаще всего используется спираль. При самостоятельной сборке печи и спираль обычно изготавливают своими силами из специальной проволоки, о характеристиках которой будет сказано ниже.
• Для муфельной камеры с помощью сварки изготавливается металлический каркас из стального уголка, который после монтажа в него утепленной муфельной камеры обшивается металлическим листом толщиной в 1,5÷2 мм.
• Дверца камеры должна иметь такую же толщину, что и стены, а также дополнительно оснащена слоем термоизоляции, например, из той же минеральной ваты. Кроме того, на дверцу устанавливается надежный запор, который будет плотно прижимать ее к передней части нагревательной камеры. В качестве запора используются задвижки, закрутки, притягивающие крюки и другие подобные приспособления.

Монтируются дверцы на навесные петли, которые фиксируются на каркасе с помощью сварки. Дверца может быть распашной, откидной или даже съемной , если, например, предполагается изготовить печь, открывающуюся сверху. Последний вариант скорее можно назвать крышкой, нежели дверце. Он довольно удобен в эксплуатации, но вот практичным его никак не назовешь - при снятии крышки камера сразу открывается по все длине, что способствует быстрой и массовой утечке выработанного тепла.

• Для электрического варианта муфельной печи одним из важнейших ее узлов является система управления прибором, включающую в себя достаточно много элементов. Имеет достаточно сложную конструкцию, которая собирается согласно проведенным расчетам по заранее составленной схеме. Впрочем, нет недостатка и в готовых решениях этой проблемы.

Проведение расчетов электрического нагревателя для самодельной муфельной печи

В связи с тем, что эту часть конструкции можно назвать самой сложной, ее расчетам и сборке стоит посвятить отдельный раздел статьи.

Для проведения подобных расчетов потребуются некоторые исходные данные. К ним относятся размеры создаваемого прибора и его предполагаемая мощность, материал изготовления нагревателя, уровень необходимых температур в муфельной камере, размещение и особенности конструкции нагревательных элементов. Результатом же проведения расчетов станет диаметр используемой для нагревательного элемента проволоки и ее необходимая длина.

Мощность печи напрямую зависит от размера муфельной камеры и материала, применяемого для его изготовления. Объем камеры определяется самостоятельно , в зависимости от параметров изделий, которые в нее будут помещаться для обработки.

В связи с тем, что стенки муфеля изготавливаются чаще всего шамотного кирпича или из плит ШПВ -350, которые обладают высокими теплоизоляционными качествами, а в качестве дополнительного теплоизолятора используются такие материалы, как муллитокремнеземистый войлок (МКРВ) или минеральная вата на базальтовой основе, можно оперировать некоторыми эмпирическими рекомендациями (то есть обоснованными опытом практического применения подобных конструкций).

Итак, при определении мощности будущей печи можно отталкиваться от размеров муфельной камеры (в литрах) и следующих эмпирических значений удельной мощности (Вт/л ):

• Чтобы определить объем камеры в литрах, просто перемножают ее линейные размеры (ширину, высоту и глубину), естественно, с учетом используемых единиц измерения. Не забываем, что 1 литр равен 0,001 м³, или 1 дм³, или 1000 см³, или 1000000 мм³.
• По найденному объему камеры определяем оптимальное значение удельной мощности, умножаем его на объем – и получаем искомую величину мощности печи в ваттах.

Есть нюанс – диапазон указанных значений, указанный в таблице, довольно широк. Можно взять или среднее значение, или применить интерполяцию, то есть в максимальной степени привести к показателю объема .

• Далее нужно найти силу тока, проходящего через нагревательный элемент, для обеспечения рассчитанной мощности. Это просто: подставляем значения в формулу закона Ома – и определяем значение силы тока в амперах:

I = P / U.

I – сила тока, проходящего через нагреватель.

Р – определённая выше мощность муфельной печи;

U – напряжение питания. Расчёты проводим в данном случае для однофазной сети, то есть напряжение равно 220 вольт.

Упростим несколько читателю задачу – ниже размещен калькулятор, который позволит быстро и точно найти мощность муфельной печи, исходя из размеров рабочей камеры, и силу тока на нагревательном элементе.

Муфельная печь преимущественно используется для плавки цветных металлов и обжига изделий из керамики. Суть работы ее такова, обрабатываемое изделие находится в закрытой от источника горения и продуктов горения камере, жар и тепло проходит в нее через стену или перегородку.

В домашних условиях вполне по силам сделать такую печь с доступом в нее воздуха, лишь в промышленном изготовлении можно найти печь где термообработка изделий будет проходить в камере без воздуха, то есть вакуумной или в газовой разогретой среде.

Промышленные печи используют такой вид топлива как газ. В кустарных условиях не рекомендовано делать такую печь на газу. В данной статье будем рассматривать муфельную печь в основе которой используется электрическая энергия.

Необходимые материалы

Непосредственно для изготовления печи понадобятся материалы:

• шамотный кирпич
• спираль на полтора кВт
• жаропрочная глина или мертель

После ее изготовления она помещается в кожух. Его можно сварить из 2 или 3 мм листов стали. Размеры его берутся исходя из размеров печи. Также в виде кожуха можно использовать старую газовую или электрическую духовку, предварительно удалив с нее все пластиковые детали и элементы. Место между печью и кожухом заполняется изолирующим материалом, таким как минеральная вата.

Для работ по обжигу керамики лучше подходят печи с вертикальной загрузкой. В печах где преимущественно работы будут вестись с плавкой, закалкой или прочей обработкой металлов следует контролировать процесс нагрева изделия путем применения термодатчика, загрузка в такие камеры заготовок производятся горизонтально.

Рассмотрим пошагово пример выполнения муфельной печи

В данном случае для кожуха используется старый железный прямоугольный бак. Его следует немного доработать и он будет полностью пригоден для своей роли. Обрезав болгаркой край от бака, на котором круглое отверстие, шириной 5-10 см. По краям сверлим отверстия для крепежа дверцы к корпусу на завесах.

Работу следует начать с планирования: Собрать из кирпича печь на сухо, сделать на нем изнутри разметку, в тех местах, где нужно будет уложить спираль. В кирпиче по произведенной ранее разметке, с помощью дрели, используя победитовое сверло, следует сделать углубления. На иллюстрации ниже дрель поставлена под углом к пазу, именно так оптимально можно достичь требуемого результата.

Подготовленный кирпич складываем в печь, из уголка следует выполнить внешний каркас для нее. В пазы вкладываем спираль. Обмазываем всю конструкцию раствором мертеля на воде. Замазать следует все щели.

Далее следует сделать электронный блок, который будет управлять нагревом спирали. При чем нагреваться печь будет не просто, а это будет ступенчатый нагрев. Для этого используется ступенчатый терморегулятор. Под муфельную печь следует изготовить подставку во избежание потерь внизу. Рамка из уголка вырезается и сваривается по углам, по бокам на нее привариваются ножки, также из уголков. Сверху навариваются ряд из пластин.

Используем специальную стекловолоконную термоусадку. Она служит для защиты термопары, характеристики которой следующие: хромель-алюмель (ТХА) диаметр 0,5 мм, длинна 1м. Также используем керамическую трубочку с двумя отверстиями под термопару. Потребуется еще толстая термоусадка, для питания спирали. На термопару одеваем теплостойкий кембрик из стекловолокна, ее концевик вставляем в керамическую трубочку. Вверху печки, обычным сверлом делается отверстие и туда надо вставить термопару и замазать мертельным раствором. Дать просохнуть.

Для подключения потребуется специальный термостойкий провод для электрических печей. Обмазанная печь прячется в кожух, ее теплоизоляция будет обеспечиваться базальтовой ватой. Вверху корпуса кожуха нужно сделать отверстие для вывода проводов питания и термопары для управления ею. Перед окончательной упаковкой в вату следует сделать тестовое подключение печи.

Само устройство устанавливается на лист асбеста. Укладку ваты следует проводить в медицинских перчатках. Блок управления для печи. Далее приступаем к изготовлению блока управления печью.

Набор комплектующих состоит из:

• корпуса (взят от маленькой электрощитовой)
• контактер электромагнитный (в данном случае еще «советский»)
• клемники (один керамический для соединения спирали нихромовой из муфельной печи к проводам питания, и побольше из огнестойкой пластмассы для основной коммутации)
• автомат на 16А; болты, гайки, гравера; провод с толстым сечением и вилку
• терморегулятор Профиль-М-1К многоступенчатый одноканальный

Терморегулятор может нагревать по сложному графику, можно задавать время и температуру нагрева в этот интервал.

Так выглядит готовое устройство.