Изготавление муфельной печи своими руками

Для чего необходима муфельная печь

Муфельная печь используется:

1. Для термообработки.

   В термообработку муфельных печей входит (закалка, отжиг, отпуск, нормализация, обжиг).

   Термическая обработка металлов и сплавов в ней производится с целью улучшения их служебных свойств.

2. Для отжига (гомогенизация и нормализация).

   Целью является получение однородной зёренной микроструктуры и растворение включений. Последующее охлаждение является медленным, препятствующим образованию неравновесных структур типа мартенсита.

3. Дисперсионное твердение (старение).

   После проведения отжига проводится нагрев на более низкую температуру с целью выделения частиц упрочняющей фазы. Иногда проводится ступенчатое старение при нескольких температурах с целью выделения нескольких видов упрочняющих частиц.

4. Для закалки материала.

   Закалку в муфельной печи проводят с повышенной скоростью охлаждения с целью получения неравновесных структур типа мартенсита (повышение твёрдости). Критическая скорость охлаждения, необходимая для закалки зависит от материала.

5. Для отпуска материала.

   Отпуск в муфельной печи необходим для снятия внутренних напряжений, внесённых при закалке. Материал становится более пластичным при некотором уменьшении прочность.

6. Для сжигания (озоление).

   Метод применяется тогда, когда имеется специальное задание исследовать объекты биологического происхождения на наличие марганца, меди и некоторых других металлов.

7. Для высушивания.

   Высушивание в муфельной печи — намеренное удаление влаги (обычно воды, иногда — жидкой фракции произвольного химического состава) из материала.

В муфельных печах чаще всего проводят обжиг.

При обжиге керамических изделий в муфельной печи, происходят сложнейшие физико-химические процессы, в результате которых керамическая масса – механическая смесь минеральных частиц – становится камнеподобным материалом – прочным, твердым, химически стойким, с присущими только ему эстетическими свойствами.

Обжиг керамических изделий — это важная и завершающая стадия технологического процесса керамических изделий, конечная и важная стадия любого керамического производства.

Так же обжиг применяют ювелиры для обжига ювелирных и художественных изделий из цветных металлов.

При обжиге сырца в муфельной печи образуется искусственный каменный материал, который в отличие от глины не размывается водой и обладает относительно высокой прочностью. Это объясняется физико-химическими процессами, происходящими в глине под влиянием повышенных температур.

При нагреве в муфельной печи сырых керамических изделий до 110 градусов удаляется свободная вода и керамическая масса становится непластичной. Суммарные затраты на обжиг достигают 35-40 % себестоимости товарной продукции.

Лабораторная муфельная печь предназначена для лабораторных анализов (купелирование).

Лабораторные анализы — окислительное плавление сплава свинца с золотом или серебром с целью выделения их в чистом виде.

Купелирование в муфельной печи основано на том, что свинец и другие неблагородные металлы при высокой температуре легко окисляются кислородом воздуха, тогда как золото и серебро не изменяются.

Виды и условия обработки сырья

Основные способы обработки материалов в самодельной камере — это:

• Обжиг керамики
• Закалка металлических изделий
• Плавка цветных металлов

Обжиг керамики

Процесс получения готовых керамических изделий связан с обжигом заготовок из сырой глины и последующим покрытием их глазурью. В домашних условиях сделанная муфельная печь своими руками может производить обжиг сразу нескольких экземпляров посуды и других поделок

В термообработке важно выдержать ровный режим нагрева камеры. Теоретически обозначить точные временные рамки обработки материала при определённой температуре невозможно — это достигается практическим путём

Материалы из глины, помещаемые в домашнюю муфельную печь для обжига, делят на 3 группы:

Фарфор

Высохшую глину подвергают термообработке в два этапа. Первичный обжиг производят в интервале от 800 0 С до 1000 0 С. Глина набирает прочность и обретает пористость. Затем её окунают в ёмкость с глазурью. Повторный обжиг осуществляют при разных температурах, в зависимости от назначения:

• натуральный фарфор — 1400 0 С
• столовый — 1350 0 С
• сантехнические детали — 1250 0 С

Фаянс

Применение тугоплавкого сырья при обжиге практически не образует жидкой фазы. Для созревания черепка изделия его обрабатывают при температуре 1200 — 1250 0 С. Повторная термическая обработка с нанесённой глазурью производится при нагреве 900 — 1000 0 С. Если требуется нанести роспись, то в третий раз возвращаются к первичному уровню температурного режима.

Майолика

Используют красные тугоплавкие глины. Термообработка требует точного соблюдения режима нагрева. При нагреве 950 0 С получаются рыхлые непрочные изделия. При нагреве 1050 0 С, сырьё спекается в непригодную, плотную стекловидную массу. Чтобы точно выдержать степень нагрева 1000 0 С, необходимо встроить в камеру термопару с подсоединением печи к цифровому дисплею.

Повторный процесс обработки глазурованных материалов производят при температуре 900 — 950 градусов.

Закалка режущих металлических изделий

Упрочнение режущих поверхностей стальных инструментов путём термообработки называют закалкой металла. Закаливание металлических изделий делали люди с древних времён. Суть процесса заключается в обжиге металла до получения изменения структуры кристаллической решётки (полиморфное преобразование).

Металл доводят в нагревательной камере до раскалённого состояния при температуре 750 −850 0 С. Следует отметить, что некоторые марки стали закаляют в условиях более высокого нагрева, в пределах от 1250 до 1300 градусов. Затем печь для закалки освобождают от раскалённых изделий, которые после подвергают резкому охлаждению в масляной среде или в воде. Таким образом добиваются повышения твёрдости металла.

Данный процесс важен для упрочнения режущих поверхностей стальных инструментов (ножей, свёрл, зубил, фрез и прочего). Закалку (отпуск) лучше производить в масляной среде. При отпуске раскалённого металла в воде, его поверхность покрывает масса пузырьков пара, что замедляет процесс.

Как правило, закалке подвергают готовые инструменты или заготовки из нержавеющей стали. Для этих изделий обычно не требуется закалочная камера большого объёма, поэтому лучше всего для этого подходит муфельная печь из предохранителя. Описание создания такой конструкции будет дано ниже.

Плавка цветных металлов

Муфельную печь удобно использовать для плавки цветных металлов, но к олову и свинцу это не относится. Температура их плавления настолько низка, что достаточно воспользоваться газовой горелкой бытовой кухонной плиты.

Для того чтобы расплавить такие металлы, как медь, бронзу и латунь, потребуется нагревательная ёмкость. Жидкую массу металла получают в тигле, которую затем заливают в специальные формы. Домашние мастера льют различные элементы декора светильников, мебели, статуэтки и многие другие поделки.

Температура плавки цветных металлов:

• медь — 1080 0
• бронза (в зависимости от марки) — от 930 0 до 1140 0
• латунь в пределах от 880 до 950 градусов

Устройство для плавки алюминия и меди

Легкоплавкие металлы отличаются хрупкостью

Важно соблюдать схемы работы с данным типом металлов

Так, например, для плавления меди или алюминия, муфельная печь должна разогреться до 1083, а для плавления бронзы – 930 по Цельсию.

Эти материалы среди остальных легкоплавких имеют самые высокие показатели температуры плавления.

Значит, напрашивается вывод: для работы с легкоплавкими металлами необходима печь, разогревающаяся максимум до 1100 градусов.

Нюанс! Для крупного литья при работе с легкоплавкими металлами устанавливается горн. А плавить металл можно в емкости с «носиком» (тигель). Так легче всего предать ему в последующем форму.

Этапы работы с легкоплавкими материалами

1. Прокалка печи для заливки на температуре 600 градусов.
2. Погружение формы.
3. Нагревание температуры до 900 градусов.
4. Засекаем время пребывания формы в печи – 120 минут.
5. Вынимаем форму и остужаем до 500 градусов.
6. Легкоплавкий материал помещается в форму.

Второстепенное назначение

Муфельная печь позволяет быстро удалить влагу из материала

При этом совершенно неважно, будет это обычная вода или жидкий элемент химического состава в материале. Кроме того, небольшие конструкции очень удобно использовать при проведении купелирования (лабораторных опытов), с лёгкостью осуществляя плавление свинца с золотом или серебром путём окисления кислородом, содержащимся в воздухе структуры, для выделения драгоценных металлов в чистом виде

Приступая к выбору муфельной печи, лучше отдать предпочтение известным производителям, которые гарантируют качество товара, обеспечивающего к тому же высокие показатели обжига.

Шахтная печь на газе

Схема газовой вертикальной муфельной печи показана на рис. В ее основе – готовый муфель-химпосуда 1. Размеры горелки 3 показаны условно; большая от кухонной плиты обеспечит нагрев 3-л муфеля до 800 градусов. Общие пропорции примерно такие, как на рис. Некоторое отклонение не критично.

Газовая шахтная муфельная печь

Для нагрева печи покупаем отдельно газовую горелку для бытовой варочной плиты с жиклером и арматурой к ней. Горелку устанавливаем на стальном листе, запитываем от баллона с редуктором. Мощность нагрева регулируется, как и в плите, поворотом ручки жиклера.

Требования к корпусу 3 в стальной обечайке и на ножках не столь высоки, как к муфелю, поэтому его можно сделать самому. Понадобится огнеупорная глина (шамотная, каолин или голубая кембрийская) и распушенный асбест, на наполнение глиняного раствора и теплоизоляцию. При желании асбест можно заменить лучшим по качеству, но более дорогим вспученным вермикулитом.

Глину для формовки корпуса вначале замачивают («квасят»): глиняный порошок в посуде заливают водой до верха засыпки и оставляют «киснуть» на сутки. Далее раствор замешивают до густоты пластилина и добавляют в него 25% по объему шамотного песка (для шамотной глины) или глиняного песка соответствующего сорта.

Затем добавляют 1-2 объемных части пушоного асбеста, и раствор тщательно вымешивают. К этому времени нужно подготовить восковую модель (болван) для внутренней конической части корпуса. Внешние части (щеки, выступы под венчик муфеля) формуют или вручную, или на гончарном круге. Под стальные ножки печи сразу делаем отверстия. Или формуем ножки из той же массы, только потом придется болгаркой подгонять, чтобы печь ровно стояла.

Далее следует сушка в тени при 20-27 градусах в течение 2-х недель. После сушки воск изнутри выплавляют бытовым феном, он пригоден для дальнейшего использования.

Высохший корпус сначала обжигают способом Робинзона Крузо: делают под из выложенных хоть прямо на землю на сухую кирпичей. Под окружают загородкой высотой 0,7-1 м из стальной сетки или перфорированного листа, чтобы потом угли не расползались и доступ воздуха был

Ставят заготовку на под, накрывают любой керамической посудой и заваливают, только осторожно, топливом (углем, дровами) до верха загородки

Топливо поджигают снизу. Когда прогорит до углей, добавляют еще и еще, пока заготовка не скроется полностью под массой раскаленных углей. Тогда, еще добавляя топлива понемногу, поддерживают процесс 4-6 часов. Далее ждем, когда все угли прогорят до золы, а зола остынет. Только теперь заготовку можно вынимать.

Окончательный обжиг корпуса делаем в собранной печи, с уложенной между щеками теплоизоляцией и надетой обечайкой. Муфель ставим на его место, только пустой. Горелку включаем на самый малый огонь, и постепенно, в течение 30-40 мин, доводим пламя до самого сильного. Так греем печку час-полтора, после этого она готова к работе.

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.

4. Для изготовления внутреннего термослоя (аккумулятора тепла) используем шамотный кирпич (огнеупорный).  Задача состоит в состыковке кирпичей в количестве семи штук в форме трубы, которая будет в дальнейшем служить рабочей камерой печи.

5. Для этого раскладываем кирпич в ряд и делаем на каждом кирпиче разметку, по которой будем производить резку. Форма кирпичей после резки должна позволять собрать все кирпичи в форме полой трубы. Обрезку производим болгаркой. Для удобства кирпичи нумеруем. После обрезки собираем их вместе и закрепляем проволокой, проверяя правильность резки. При необходимости подправляем форму, добиваясь точности.

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.

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.

Во время работы печи дверцу необходимо плотно запирать.

Описание высокотемпературных печей для обжига керамики

Муфельные печи для обжига керамических изделий работают на газе и электричестве. Индукционные печи для этой цели не используют.

Электрические устройства

Электрические печи работают от сети 220 и 380 вольт. Агрегат состоит из следующих элементов:

• из муфеля (толстостенной камеры из огнеупорного материала);
• из термостойкой облицовки муфеля;
• из металлического корпуса;
• из металлической дверцы с термостойкой изоляцией;
• из нагревательных элементов;
• из приборов контроля температуры.

Корпус заводской муфельной печи изготавливают из стали. Мастера-любители нередко используют металлические кожухи электроприборов.

Муфель выкладывают из огнеупорного (шамотного) кирпича. В качестве связующего раствора берут готовую шамотно-песчаную смесь, мертель.

Теплоизолятор (базальтовую минеральную вату, распушенный асбест) набивают между корпусом и муфелем. Хорошими теплоизоляторами являются перлит и вспученный вермикулит.

Нагревательные элементы в этом варианте — спирали из нихрома или фехрали, инфракрасные нагреватели. Важными приборами для установки нужной температуры являются терморегулятор и реле.

Дверца муфельной печи прочно прижимается к корпусу с помощью замка. На ее внутренней стороне крепится слой минеральной ваты и пластина из шамотного кирпича.

Газовые печи

В газовых муфельных печах камера нагревается газом из бытового газового баллона. В качестве нагревателя используется газовая горелка от бытовой плиты или духовки.

Корпус газового муфельного прибора делают металлическим. Он может иметь квадратное или круглое сечение. В качестве корпуса любители используют стальные баки, сварные ящики из листовой стали.

Термостойкая облицовка делается из рулонной базальтовой ваты, вермикулита, асбестового волокна, перлита. Облицовка крепится на керамические крепежные детали, нихромовую проволоку.

Термостойкую облицовку обкладывают огнеупорным шамотным кирпичом. Кладка делается на шамотный раствор или мертель.

Газовая горелка крепится на дне корпуса или сбоку камеры. Она не дает равномерного нагрева, поэтому обжиг ведется в другом муфеле, который вставляется сверху внутрь камеры. В него кладут обжигаемые изделия.

Крышку армируют толстым слоем рыхлого теплоизолятора и шамота. Печные газы выходят наружу через специальные щели или зазоры между крышкой и корпусом.

Материалы и инструменты для изготовления

Для изготовления самодельной муфельной печи необходимо собрать ряд инструментов и материалов:

• электросварка и электроды;
• болгарка с кругами по металлу и кирпичу;
• ножницы по металлу;
• средства индивидуальной защиты – механический респиратор, очки, перчатки, закрытая одежда;
• листовая сталь для сборки корпуса (подойдет корпус от старой духовки);
• металлические уголки;
• сетка из нержавейки с ячейкой 20х20 мм;
• дверца для печи;
• шамотный кирпич (или любой огнеупорный);
• огнеупорная смесь;
• термоустойчивый силикон;
• кровельный утеплитель (перлит или базальт не менее 15-20 мм толщиной);
• нихромовая проволока толщиной 1 мм.

Самодельная муфельная печь Если муфельная печь будет иметь самодельный корпус, то листовая сталь должна быть толщиной не менее 2 мм, т.к. ей необходимо выдержать внушительный вес готового изделия. Если для корпуса используется старая духовка, то ее края усиливаются стальными уголками.

Изготовление муфеля

Идеальным материалом для создания самодельного муфеля будет шамотный кирпич. При этом шамотная глина не подходит, потому что она не обладает достаточной теплопроводностью. Для доведения материала до необходимого состояния глину необходимо обжечь при температуре не менее 2000°C, что в домашних условиях сделать нереально.

При использовании шамотного кирпича необходимо учитывать, что нихромовая проволока имеет свойство испаряться, поэтому в самодельных печах лучше не выполнять плавку металлов, имеющих высокую ценность. Для подгонки кирпичных блоков используется болгарка. Для укладки нагревательной проволоки необходимо проделать бороздки. Из кирпичей выкладывается сама печь необходимого размера. При укладке используется огнеупорная смесь, а кирпич на 20 секунд помещается в ведро с водой для лучшего схватывания с раствором.

Сначала выкладывается низ (он собирается сразу на утеплителе, который предварительно обработан термостойким клеем, и на листе стали, который будет низом корпуса), затем стены, потолок укладывается сводом, используя замковый кирпич. Кирпич можно выложить в виде маленького дымохода, когда получится вертикальная печь с муфелем. Затем на внешнюю поверхность собранной печи наклеивается утеплитель в несколько слоев. По размеру изделия варится стальной корпус. Если используется готовый корпус от духовки, то процедура сборки муфеля выполняется в обратном порядке – сначала на внутренние стенки клеится утеплитель, а после этого уже внутри выкладываются кирпичи со швом не более 5 мм.

Дверца

Закрывающая деталь изготавливается аналогично корпусу печи. На ней укладывается кирпич, который для поддержания массы и придания дополнительной прочности приваривается стальным уголком. Петли заменяются более мощными, т.к. масса двери будет большая

Важно, чтобы при закрытии дверца как можно плотнее прилегала к корпусу печи. Для этого на предварительно обезжиренные края корпуса и дверцы наносится термостойкий силикон

Можно воспользоваться уплотнителями, которые устанавливают в духовках. Для более плотного прилегания муфельная печь должна закрываться на клиновой или винтовой замок, тогда герметичность камеры не позволит вытекать теплу.

Термопара

Контролировать такую высокую температуру может только один вид датчиков – термопара. В ней используются проволочки из разнородных токопроводящих металлов, обычно это алюминий и хромель. Для точности измерения температуры можно воспользоваться готовыми решениями.

Просушка готовой печи

Прежде чем начать термическую обработку деталей, готовое изделие должно выстояться несколько недель, чтобы из него ушла вся влага. Кирпич и швы должны быть полностью сухими, потому что при сильном нагреве есть шанс появление расколов и трещин в кирпиче и утеплителе. Печь должна постоять открытой в хорошо проветриваемом помещении. Проверить качество просушки можно включением на минимальную температуру, у готового к работе аппарата не должно быть пара.

Футеровка и обустройство топки

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

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

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

Шамотный порошок

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

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

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

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

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

Материал муфеля и несколько вопросов по расчетам.

Материал муфеля и несколько вопросов по расчетам.

1150 градусов с нихромом нереально. Максимум 900. Для повышения инерционности надо увеличивать массу муфеля, для повышения КПД — увеличивать толщину и уменьшать теплопроводность изоляции. Но на мой взгляд, чем меньше инерционность тем лучше. Возможностей больше, быстрое охлаждение иногда тоже нужно. А плавное охлаждение легко реализуется терморегулятором.

Вопрос зависимости мощности-температуры-объема поставлен несколько некорректно. Важен не объем как таковой, а площадь поверхности и свойства теплоизоляции. А мощность влияет на время нагрева и на достигаемую температуру, через площадь поверхности и свойства теплоизоляции. Если умудрится сделать почти идеальную теплоизоляцию, можно и 100 ваттами разогреть до высоких температур, правда, медленно.

Как материал муфеля можно попробовать огнеупорную глину, но здесь актуален вопрос механической прочности. Если глина будет слишком жирная или слишком тощая, результат получится отрицательный. И еще обжигать надо. В принципе можно обжечь при первом включении печки, но как намотать нихром не развалив муфель я себе не очень представляю.

Эксплуатация

Правила безопасности

Прежде чем начать применение муфельной печи, нужно удостовериться в исправности ее элементов. Это правило безопасности следует выполнять каждый, когда планируется обжиг.

Печь должна иметь заземление. Прибор устанавливают вдали от легковоспламеняющихся предметов на плиту из асбестоцемента. При обжиге все манипуляции выполняют в плотных рукавицах, используя металлические щипцы с длинными ручками.

С прибором, имеющим открытые спирали следует обращаться очень осторожно. Ни в коем случае нельзя прикасаться к спиралям работающей или остывающей печи

Правила обжига глины

До начала работ керамист должен знать, как обжигать глину в муфельной печи, подходит ли изготовленная печь для обжига керамики, эмали и других веществ.

Прежде чем приступить к обжигу, необходимо провести пробную процедуру. Если просушенный кусок глины размером с кулак при обжиге растрескался, значит надо увеличить температуру внутри камеры. Если его не разорвало, значит, режим подобран правильно.

Обжиг глины производят при увеличении температуры. Вначале просушенные глиняные изделия выдерживают при 200°С. Затем постепенно увеличивают жар в течение 6-7 часов до температуры 900-1000°С. После этого печь отключают, а изделия оставляют остыть в приборе.

Обжиг керамики (фарфора и фаянса) требует более высоких температур. Самодельные конструкции не всегда могут выдержать жар в 1200-1400°С. Вместо изготовления такого прибора лучше найти заводскую муфельную печь, бывшую в употреблении.

А муфельная печь для эмали ничем не отличается от прибора для обжига глины. Эмали запекают при температуре 600-800°С в печах с открытой спиралью. Каждый предмет помещают на подставку из никеля и его сплавов или других подходящих материалов.

При отсутствии термометра температуру можно определить по цвету каления:

• 500-600°С – слабое красное свечение;
• 600-700°С – темно-красный цвет;
• 800-900°С – светло-красный оттенок;
• 900-1000°С – оранжевое свечение.

Печи-трубы

Для электропечи-трубы достаточно большого диаметра (скажем, из корпуса плавкой вставки) дадим прежде всего рецепт обмазки нагревателя. Состав – тот же, что и для корпуса газовой печи, но, во-первых, глину замешивают до густоты хорошей сметаны или жидкого творога. Во-вторых, наполнителя-теплоизолятора (асбест, вермикулит) дают 4-5 объемных относительно глины частей.

Следующий момент – намотка спирали. На коренной (начальный по ходу обмотки) конец трубы туго, вплотную друг к другу, мотаем 5-10 витков нихрома и туго-натуго схватываем их металлическим хомутом и винтом с гайкой и пружинной шайбой (гровером). «Уши» хомута должны быть удлиненными и с отверстиями для подвода тока и теплоотвода; об этом см. подробнее ниже, в разделе о мини-печи.

Далее мотаем в 2 провода: рядом с нихромовым укладываем медный того же диаметра. На конце обмотки делаем токосъем и закрепляем хомутом, как описано выше. Теперь снимаем медь и приступаем к обмазке. Обмазку наносим слоем в 4-12 мм, как раствор ляжет. Затем – неделя сушки, часовой прогон на половинной мощности (напряжение – в 1,4 раза меньше номинального!), и окончательная сборка печи, аналогично описанной ниже.

Особенности конструкции

Муфельная электропечь для обжига керамики состоит из камеры нагрева и теплоизоляционного корпуса, сохраняющего жар и защищающего от него окружающую среду и работников. Внутри печи температура может достигать 1000°С и выше.

Самый лучший теплоизоляционный эффект получается с использованием огнеупорного кирпича, который дополнительно утепляют современными материалами. Для достижения и сохранения заданной температуры дверца печи должна герметично закрываться.

В зависимости от конструкционных особенностей существует несколько разновидностей муфельных печей. Но самостоятельно изготовить можно только воздушный агрегат с электрическим нагревом. Такой агрегат допускается сооружать любой формы, горизонтальный или вертикальный из имеющихся материалов.

Изготовление электрической муфельной печи своими руками

Рассмотрим строительство небольшой муфельной печи. Прибор будет подключаться к сети с напряжением 220 В.

Выбор материалов

Материалы для изготовления устройства доступны в строительных магазинах и отделах электротоваров. Для создания муфельной печи понадобятся:

• листовая сталь толщиной 2—3 мм (2 кв. м);
• стальной прокат с сечением «уголок» (3 м);
• теплоизолирующий материал (базальтовая вата);
• шамотный кирпич, 12 штук;
• мертель (5—7 кг);
• термопара хромель-алюмель;
• керамическая трубка для термопары;
• спираль нихромовая;
• трубки стекловолоконные для изоляции выводов спирали и термопары.

При выборе материалов руководствуются их качеством: жаропрочностью, способностью выдержать быстрый нагрев и остывание. Чтобы муфель служил долго, не стоит брать кирпич, бывший в употреблении несколько лет.

Подготовка инструментов

Для приготовления пасты из мертеля понадобится десятилитровое ведро и мешалка. При замешивании раствора пользуются респиратором. Для монтажа потребуются следующие строительные инструменты и аппаратура:

• сварочный аппарат;
• дрель электрическая;
• болгарка;
• набор сверл победитовых и по металлу;
• инструменты печника: молоток-кирочка, мастерок, маленький шпатель, мерная лента;
• инструменты электрика: пассатижи, кусачки, круглогубцы, металлическая линейка, отвертка обычная и крестовая.

Пошаговая инструкция

Рабочий процесс включает следующие шаги.

• Размечают и разрезают стальной лист. Вырезают детали кожуха и детали дверцы.
• Сваривают кожух и дверцу.
• Приваривают к корпусу шарниры для дверцы и крепления замка.
• Из мертеля делают раствор (по инструкции на пакете).
• Из кирпичей складывают макет печи, определяя, где будет проложена спираль.
• В кирпичах дрелью делают канавки для укладки спирали. Для работы используют победитовое сверло.
• Уголковый профиль нарезают болгаркой и сваривают из него каркас для кирпичей.
• В каркасе кладут муфель из кирпичей (на раствор из мертеля).
• Кладку просушивают 3—4 дня.
• В стенках муфеля в канавки укладывают нихромовую спираль. Просверлив отверстие в кирпичах, выводят контакты наружу.
• На термопару надевают керамическую трубочку и стекловолоконную защиту.
• В муфеле победитовым сверлом делают отверстие для термопары и вставляют ее внутрь камеры.
• Места вывода контактов обмазывают раствором мертеля.
• Муфель просушивают 1—2 дня.
• На заднюю стенку кожуха укладывают слой минеральной ваты.
• В кожух устанавливают муфель. Его ставят на металлическую решетку-подставку, чтобы тяжелая печка не спрессовывала слой ваты под ней.
• Сверлом по металлу в кожухе сверлят отверстия, выводят контакты спирали и термопары наружу.
• Зазор между муфелем и кожухом плотно набивают базальтовой ватой.
• Слой базальтовой ваты укладывают в дверцу и крепят нихромовой проволокой.
• Дверцу устанавливают на кожух, ставят замок.
• Выпиливают кусок шамотного кирпича по размеру дверцы. При обжиге он ставится в муфель перед дверцей.

Важно! Чтобы спираль не выпадала из канавок, сделанных в кирпиче, ее в нескольких местах укрепляют раствором мертеля