Муфельная печь своими руками для плавки металла

Муфельная печь своими руками

Муфельные печи представляют собой конструкцию, нагревательные элементы которой позволяют добиться температуры, необходимой для обжига керамики, плавки металлов, закалки стали в личной мастерской. Ювелиры и другие мастера, чья мастерская находится дома, понимают всю ценность такой конструкции. А учитывая высокую стоимость муфельных печей, производимых заводским путем, подобная печь, выполненная самостоятельно, приобретает особое значение.

Устройство муфельной электрической печи

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.

Технология постройки муфельной печи

Порядок выполнения работ горизонтальной ли вертикальной муфельной печи аналогичен, различие состоит в расположении элементов печи.

1. Корпус муфельной печи выполняем из листового железа. Вырезаем болгаркой прямоугольную полоску нужного размера, сгибаем ее в радиус и при помощи сварки герметично завариваем шов. Для предотвращения образования коррозии можно покрыть металл несколькими слоями огнеупорной краски. К полученному цилиндру привариваем дно. Для этого вырезаем из листа стали круг необходимого диаметра, равного диаметру цилиндра. Укрепляем стенки и донышко металлической арматурой. Корпус выполняем такого объема, чтобы внутри можно было разместить термозащитный слой и огнеупорный кирпич.
2. В случае если для корпуса используется старый холодильник, аналогично укрепляем его донышко и стенки металлическими уголками или трубками.
3. Внутреннюю часть корпуса выкладываем толстым слоем базальтовой ваты.

Внутренняя часть из базальтовой ваты

Корпус муфельной печи из шамотного кирпича

Важно! Во время резки кирпичей обязательно защищать глаза и органы дыхания от пыли очками и респиратором. Работы необходимо производить на улице или в хорошо проветриваемом помещении.

Помещаем образовавшуюся кирпичную трубу в корпус со слоем теплоизоляции.

Далее на внутренней поверхности кирпичей необходимо пропилить канавки под проволоку.

Канавки под проволоку

Но прежде из мотка нихромовой или фехралевой проволоки необходимо сделать спираль диаметром около 6 мм. Для этого наматываем проволоку на основу (карандаш, сварочный электрод или тонкий металлический пруток).Достаем кирпичи и вновь выкладываем их на ровную поверхность в ряд.

Прикладываем спираль, делаем разметку под будущие канавки, которые будем вырезать в кирпичах болгаркой. Правильность линий проверяем строительным уровнем. В конечном итоге внутри рабочего пространства проволока будет уложена по спирали от дна к вершине рабочего пространства. Важно, чтобы витки не соприкасались друг с другом, иначе будет замыкание.

Спираль в муфельной печи

Чтобы вывести концы проволоки за пределы рабочей камеры и подключить их к автомату, между двумя соседними кирпичами вставляем три тонких длинных отрезка керамической плитки с пропиленными в них тонкими каналами под проволоку.

Каналы под проволоку из муфельной печи

Применение таких керамических выводов в дальнейшем позволит легко производить ремонтные работы муфельной печи.

Коммутация электрической части с тремя ступенями мощности

• для первой ступени мощностей необходимо два контура спиралей включать последовательно;
• вторая ступень подразумевает отдельное подключение нижней спирали;
• третья ступень мощности – параллельное включение двух контуров.

При включении спиралей обязательно заземление!

Готовую конструкцию рабочей камеры помещаем в корпус со слоем теплоизолирующего материала и одним кирпичом, уложенным на дно, обмазывая его огнеупорной (печной) глиной или огнеупорным клеем.

Чтобы вывести керамические каналы за пределы корпуса, сверлим в нем отверстия.

Делаем корпус и обмазываем шамотной глиной

Крышку выполняем из листовой стали, вырезая ее по размеру печи и закрепляя на ней печной глиной огнеупорный кирпич. Сверху привариваем щеколду, ручки и навесы. Для герметичности по краям крышки и на примыкающие стенки муфельной печи наносим слой термостойкого силикона, предварительно тщательно обезжирив поверхности.

Муфельная печь в работе

После полного высыхания печи подключаем проволоку к электрическому автомату со стабилизатором и проводим ряд испытаний, настраивая мощность накала спиралей и температуру в рабочем пространстве увеличивая или уменьшая напряжение сети.

Важно! Чтобы удостовериться, что печь высохла полностью, ее необходимо включить на максимальную мощность и удостовериться в отсутствии испаряемого с поверхностей печи пара.

Во время работы печи дверцу необходимо плотно запирать.

Видео — самодельная муфельная печь

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.

Схемы муфельных печей и особенности их конструкций

Российские и зарубежные производители предлагают десятки моделей муфельных печей, различающихся мощностью, размерами рабочей камеры, способами обогрева муфеля, требованиями к напряжению в сети, дизайном и стоимостью.

Фото 1. Схема устройства главного элемента высокотемпературной печи — муфеля. Указаны основные части конструкции.

Электрическая печка

В электрических муфельных печах нагрев происходит с помощью элементов, работающих от электросети. Устройства состоят из следующих частей:

• из корпуса с дверцей;
• из внешнего слоя облицовки из негорючего пористого материала;
• из внутреннего слоя облицовки из твердого огнеупорного материала;
• из нагревательных элементов и системы подключения к сети.

Корпус сваривают из листовой стали или используют готовый кожух от старого оборудования (от электрической, газовой духовки, холодильника, стальной бочки). Чем больше корпус, тем больше рабочая камера.

Облицовывают корпус базальтовой ватой (минеральной ватой) или асбестовым волокном, перлитом, вермикулитом. Эти жаропрочные материалы хорошо сохраняют тепло.

Огнеупорный слой из шамотного кирпича выдерживает температуру 1300—1850 градусов. Для крепления кирпичей используется паста из шамотной (каолиновой) глины и шамотного песка. Твердый огнеупорный слой иногда делают из толстого слоя шамотной глины без использования кирпичей.

Нагревательные элементы, терморегулятор, прочее электрическое оборудование можно приобрести в отделах электротоваров. В продаже есть спирали, проволока и ленты из нихрома, фехрали, инфракрасные излучатели (керамические и кварцевые).

На дверце устанавливают замок, препятствующий ее случайному открыванию. На внутренней части дверцы закрепляют жаропрочную футеровку.

Газовое устройство

Газовых муфельных печей в продаже нет, так как не существует технического регламента по подключению к ним горелки. Использование газа из баллонов возможно только в заводских газовых плитах и отопительных колонках.

Мастера используют стандартное оборудование от газовой плиты или самодельные горелки. В конструкцию газового прибора для обжига входят:

• корпус из стали;
• слой пористого термоизолирующего материала;
• огнеупорный твердый слой;
• керамическая емкость для обжига изделий, вставляемая внутрь печи (муфель);
• газовая горелка;
• трубки для подачи газа;
• крышка печи, армированная огнеупорным материалом.

Корпус делают из бочки или старой духовки. Его укрепляют на стойках (не на полу). Сечение корпуса может быть круглым, прямоугольным, квадратным. Крышку выполняют из стали и футеруют базальтовой ватой, слоем мертеля.

Пористый термоизолирующий уплотнитель создают из вермикулита вспученного, асбестового волокна, минеральной (базальтовой) ваты или перлита.

В качестве огнеупора чаще выбирают шамотный кирпич. Его скрепляют мертелем или глиняно-шамотным раствором.

Справка. Отверстие для горелки вырезают в стенке или днище корпуса.

Для небольшой печи подойдет горелка от бытового газового оборудования, в которой есть арматура регулирования подачи газа. Для больших приборов мастера используют горелки собственного изготовления, которые не являются безопасными.

Совет. Для выхода газов из печи в краях крышки или в краях бака создают небольшие отверстия. Их размер регулируют, закрывая кусками базальтовой ваты.

В качестве внутренней емкости, в которую помещают обжигаемые изделия, используют заводской керамический сосуд (в совсем маленьких печах — цветочный горшок). Если готовой емкости нет, ее можно заказать у гончара.

Изготовление муфельной печи для плавки и закалки металла своими руками

Муфельная печь для расплава или закалки металлических изделий – прибор, позволяющий домашнему мастеру выполнить определенную работу. Простой агрегат, способный работать на разных видах топлива, для самостоятельного изготовления достаточно обладать навыками выполнения слесарных и электросварочных работ.

Устройство и схема

Устройство муфельной печи для плавки металла состоит из:

• в большинстве случаев стального корпуса. Для домашнего использования лучше выполнить его из жаростойкого металла или нержавейки. Но можно использовать конструкционную сталь. Толщина листа 1,5-2 мм;
• слоя внутренней теплоизоляции. Для домашних печей используют шамотный кирпич или другой теплоизоляционный материал, выдерживающий температуры нагрева до 1000 0 – 1200 0 ;
• стальной корпус можно обложить наружным слоем керамических плиток или огнеупорным кирпичом;
• электрических или газовых нагревательных элементов. Газовые горелки лучше приобретать в специализированных магазинах. Электрическая печь может оснащаться самодельными спиралями из нихрома или фехраля. Толщина проволоки – 1 мм. Фехралевая проволока дешевле, но она уступает нихрому по уровню сопротивлению воздействия агрессивной среды и долговечности спирали;
• системой автоматического или ручного управления работой техники. Установив тепловые датчики вы сможете легко управлять температурным режимом и временем поддержания заданной температуры.

Материалы и элементы для работы

Муфельная печь для плавки алюминия своими руками или закаливания стальных деталей – для производства подготавливаем полный набор материалов. Нам потребуется:

• шамотный кирпич;
• теплоизоляция;
• листовой металл или любой подручный материал. Если есть старый сейф с внутренним слоем песка, значит вам повезло. Такая печь прослужит долгий срок и позволит сэкономить на наружном слое теплоизоляции;
• огнеупорная глина, песок или готовая смесь для кладки кирпича. Для заделывания щелей и пустот можно приобрести огнестойкий герметик или использовать раствор;
• электрический кабель, керамические изоляторы, автомат для подключения в щитке.

Необходимые инструменты

Инструмент должен быть исправным:

• инструмент электрика;
• инструмент каменщика, шпатель;
• сварочный аппарат и средства защиты сварщика;
• сварочные электроды для сваривания конструкционной стали;
• болгарка с защитными очками;
• зачистной и отрезные диски;
• электродрель с набором сверел.

Пошаговая инструкция по изготовлению

Муфельная печь для плавки металла своими руками – для такого прибора лучший вид топлива электричество. С его помощью можно разогреть металл до температуры плавления. Разберем подробно этапы проведения работ по самостоятельному изготовлению нагревательного агрегата.

Изготовление конструкции муфеля

В зависимости от материала и конфигурации корпуса начинаем делать отсек для нагрева металла. Можно сделать печь и без стального каркаса, но тогда потребуется уложить печь в слой теплоизоляции. Используем материалы, способные выдерживать высокие температуры. Но лучше сделать коробку из листового металла или из старой бочки или даже холодильника. Этапы работ:

1. Начинаем готовить блоки для обкладки огнеупорной камеры. Для небольшой камеры понадобится 7 шамотных больших кирпичей. С их помощью можно соорудить прямоугольную или цилиндрическую камеры нагрева и закаливания металла. Если требуется соорудить круглый отсек, понадобится болгаркой вырезать трапециевидные заготовки и предварительно укладывать их в конструкцию, намечая каждую деталь.
2. Подрезав грани, устанавливаем детали на ровную поверхность и несильно стягиваем их проволокой. Проверяем плотность прилегания граней блоков и отсутствие больших зазоров. Если нужно подрезаем блоки и снова собираем всю конструкцию на проволоке.
3. Обеспечив плотность прилегания деталей, выкладываем их в ровный ряд и длиной линейкой размечаем пазы для укладки нагревательных элементов печи – спиралей из нихромовой проволоки. В зависимости от диаметра самодельной или покупной спирали размечаем ряды так, чтобы они не соприкасались между собой. Если это произойдет – это грозит коротким замыканием и сработкой автомата и это в лучшем случае. Минимальный зазор – 20-30 мм.
4. Канавки выбираем дрелью с шарошкой или сверлом или болгаркой. Борозды лучше сделать под небольшим уклоном вниз, чтобы спирали не могли выпасть. Работа кропотливая и требует внимательности, не торопимся.
5. После проверки точности пропилов и исправления, неточных мест стыковки пазов переходим к сборке муфельной конструкции. Закрепляем блоки с помощью термостойкого клея или раствора. Самодельную смесь готовим из равных частей шамотной глины и просеянного кварцевого песка.

Для изготовления муфеля, небольшого по габаритам, можно использовать простую глину. Для этого выполняем несколько дополнительных операций:

1. Из картона или тонкого пластика делаем опалубку для заливки жидкого раствора глины, либо можно использовать обрезанную бочку. Учитываем толщину стенок и размеры корпуса печи.
2. Замачиваем раствор на 2-3 дня, чтобы он растворился и разбух. Такая смесь становится пластичной.
3. После этого заливаем в опалубку раствор. Толщина стенок – 50-70 мм. Обязательно уплотняем и протыкаем его тонким стержнем для удаления пузырей воздуха и монолитности конструкции.
4. Оставляем деталь до полного засыхания глины. Делаем пазы для укладки спиралей или отверстия для установки газовых горелок и вывода проводов.
5. Готовый глиняный муфель обязательно закаляем в печи и только после этого устанавливаем в корпус.

Такая монолитная обожженная конструкция будет прочной и не уступит по характеристикам муфелю из шамотного кирпича.

Готовим и устанавливаем нагревательную спираль

Спираль можно приобрести в магазине или намотать самостоятельно (толщина проволоки нужна – 1,2 мм.):

• Понадобится запас проволоки из нихрома или другого сплава и простой пруток, подходящего сечения. Зажимаем конец прутка и проволоки в тисках и начинаем плотно наматывать спираль.
  
• Витки можно укладывать вплотную, но без перехлестов. После намотки спираль немного растягиваем по длине, чтобы между витками был определенный зазор.

1. Готовые спиральки укладываем в подготовленные пазы в корпусе муфеля и фиксируем скобками из нихрома. Устанавливая скобки, следим, чтобы они не перемкнули виточки между собой. Для крепления еще используют раствор для кладки кирпича из глины и песка. Этот материал не проводит электрический ток.
2. Рассчитанные по мощности спирали обеспечат высокую температуру в печи. Для увеличения производительности и экономии электроэнергии советуем сделать несколько нагревательных контуров, которые можно включать отдельно. Так мы сможем поддерживать необходимую температуру в начале обжига металла и постепенно доводить ее до максимальной.
3. В местах выхода из корпуса закрываем проволоку керамическими предохранителями, а сразу после выхода подключаем медный электрический кабель большого сечения. Заводим кабель в электрический щиток и подключаем его к отдельному автомату. Печь должна быть надежно защищена от токов короткого замыкания, для защиты обязательно заземляем ее и подключаем к отдельному УЗО.

Для нагрева деталей можно использовать газовые горелки.

Работы по установке в муфель газовой горелки

Газовый нагревательный элемент лучше приобрести в магазине, хотя народные умельцы могут выполнить эту работу своими руками. Но советуем подумать о безопасности и отправиться в специализированный магазин.

Если вы обладаете опытом изготовления аналогов, такую конструкцию делаем по определенной схеме:

• для изготовления корпуса горелки подготовим отрезок стальной, лучше медной трубки. Диаметр 8-10 мм. Длина заготовки – 150 мм;
• возле одного конца сверлим сквозное отверстие для соединения с газовой трубой или шлангом;
• на боковой стенке размечаем и сверлим несколько отверстий. Отверстие делаем только с одной стороны. Эти отверстия служат для поджигания факела;
• на обоих концах горелки нарезаем резьбы;
• посередине горелки сверлим не сквозное отверстие, оно будет служить для сброса газа;
• торцевую сторону закрываем. Накручиваем заглушку. Ко 2 стороне подсоединяем шланг от газового баллона.

Горелка устанавливается с помощью хомутов. Не забываем установить на подводящем шланге клапана, защищающего от обратного удара.

Финальные работы

Муфельная печь – горн своими руками почти готова. Остается собрать все детали в единую конструкцию. Полость между муфельным устройством и корпусом заполняем свободное пространство утеплителем.

Если нужна печь для плавления небольшого количества металлов, на верхней детали делаем небольшой вырез по габаритам тигля и ужесточаем края прутком или уголками. Теперь после включения печи в работу можно устанавливать тигель с медью или алюминием и расплавлять металл.

Правила эксплуатации

Электрические или газовые печи для расплавления материалов или закаливания деталей – приборы повышенной опасности.

Перед началом работ обязательно проверяем надежность подключения к газовой сети или изоляцию проводов и состояние спиралей. В помещении необходимо обеспечить надежную систему вентиляции.

Не рекомендуем работать в такой одежде, как на фото:

Только спецодежда сможет защитить вас от ожогов при работе с расплавленным металлом. Только спилковые перчатки соответствуют правилам охраны труда. Одежда из плотного материала. Все участки тела должны быть закрыты, обувь из плотной кожи или заменителя. Никаких тапочек или сланцев.

Вывод

Самодельные или промышленные печи для закаливания металла или его плавления – все эти конструкции должны обеспечивать безопасность и комфортность в работе с нагревательными приборами. Сделать конструкцию самостоятельно несложно, справиться сможет даже новичок. Главное внимательно и ответственно выполнять все рекомендации и правила выполнения работ.