Как сделать муфельную печь своими руками — устройство и принцип работы

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

Что такое муфельная печь

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

Сфера применения устройств довольно обширна:

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

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

Разновидности муфельных печей

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

В среде специалистов принята классификация по определенным категориям.

Источник энергии:

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

Тип защиты содержимого:

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

Конструкция корпуса (способ загрузки):

• вертикальные;
• горизонтальные;
• отделяемые (колпаковые).

Степень нагрева:

• умеренный;
• средний;
• высокий;
• сверхвысокий.

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

Блок управления.

Расключения на задней стороне Ш4501. Для непонятливых на пластмассовой крышечке ещё раз приведена схема расключений

Прошу обратить внимание- компенсационный провод должен идти до самого клеммника с компенсационной катушкой. Такая арматура для индикаторных ламп уже не выпускается, поэтому рекомендую применить современные типа XB2-EV161

Они бывают красного, жёлтого, зелёного, белого и синего цветов. Схема электрическая блока управления. Если не найдёте достаточно мощный тумблер включения блока управления, то поместите его после контактов реле ПЭ23. Реле идёт в комплекте с прибором Ш4501. Мощность контактов реле 500 ВА в цепи переменного тока. На схеме не показано- 3 группы контактов у меня в параллель, поэтому коммутируемая мощность до 1500 ВА. На схеме исправлено- лампа ТЛЗ подходит к нормальнозамкнутым контактам, ТЛО к нормальноразомкнутым.

Реализация монтажа блока управления в этой коробке. Регулятор засовывается спереди по лыжам. Подсоединяется разъём (справа). Реле крепится на задней крышке изнутри.

Печь в сборе. Вид сзади. Как видите, провода термопары и выводы нагревателя охлаждаются просто на воздухе, без излишеств. Провода нагревателя подключаются через клеммник, желательно с керамическим основанием. Рекомендую использовать керамическое нутро от розетки или керамического патрона лампы. Выводы термопары тоже через клеммник. К этим же контактам клеммника подключается отрезок соответствующего градуировке компенсационного провода. Если это будет обычный провод, то прибор будет врать на величину разности температур между этим клеммником и задней панелью Ш4501 с измерительной катушкой. Снаружи на задней крышке смонтирована накладная розетка для подключения нагрузки, а на задней крышке коробки муфеля клеммник для подключения термопары. Это позволяет использовать этот блок управления не только с этим муфелем, но и для регулирования температуры в других ваших устройствах. Достаточно прикрутить термопару такой градуировки к клеммнику и всунуть вилку в розетку.

Немного о самодельной термопаре. Для окончательной бюджетности нашей печи я применил самодельную термопару градуировки ХА. Я предпочитаю самодельные термопары не из-за жадности, а просто потому, что они обладают меньшей инерционностью по сравнению с заводскими. Хотя есть риск сжечь входные цепи регулятора. Подробно на изготовлении такой термопары я останавливаться не буду, потому что этот процесс хорошо освещён в литературе (Бастанов. 300 практических советов) и в интернете.

Материалом послужили жилы из компенсационного провода градуировки ХА. Концы сварены вольфрамовым электродом в атмосфере аргона. Если так сварить вам слабо, тогда как это описано в книгах в графите с бурой с помощью мощного трансформатора.Затем термопара засовывается в керамическуюдвухканальную МКР трубку. Тут уж вам, пардон, придётся раскошелиться.

Нагревательная камера в сборе. Стенка долеплена, замазаны щели. Затем вокруг устья муфеля наносится замазка с некоторым излишком. Затем накрывается полиэтиленом и крышка закрывается. На замазке отпечатывается рельеф крышки. Полиэтилен снимается и всё это хозяйство сушится. Зазоры между крышкой и камерой минимальны.

Муфель в сборе. После укладки спирали, она обмазывается тем же составом, из чего состоит муфель. Концы спирали крепить петлёй из стеклоленты со слюдой. Не забудьте под спираль положить закладной стержень. Когда муфель высохнет, стержень вынимается и остаётся отверстие под термопару.

Муфель без обвязки

Обратите внимание на пазы на углах муфеля. Они для того, чтобы спираль при обмазке не смещалась

Внизу канавка для термопары. Термопара должна находиться в непосредственной близости от спирали.

• Оборудование Плавильная тигельная электрическая печь
• Вакууматор (малый)
• Вакууматор (большой)
• Восковой инжектор
• Восковой инжектор малый
• Компрессор- вакуумный насос
• Печь муфельная электрическая (малая)
• Печь муфельная из ШВП
• Регулятор температуры печи
• Газовая муфельная печь
• Газовая тигельная печь

Конструкция муфельной печи

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

Изделия состоят из таких деталей:

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

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

Виды и условия обработки сырья

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

Технология обработки материалов применяется следующая:

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

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

Изготовление самодельной муфельной печи

Для изготовления печи понадобится болгарка
Муфельная печь своими руками изготавливается с помощью таких инструментов:

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

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

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

Печь лепят из шамотной глины, смешанной с песком и асбестом

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

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

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

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

Предпоследним этапом перед установкой электроники является изготовление крышки.

Последовательность процесса:

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

Пользоваться прибором можно через 2-3 часа.

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

Принцип работы

Печи для обжига керамических изделий, независимо от вида топлива работают по определенной схеме:

• подсушенные на воздухе глиняные изделия помещаются в полость для их укладки. Крупные изделия располагаем внизу и как пирамиду размещаем остальные игрушки или тарелки;
• дверца печи плотно закрывается и постепенно повышается температура в печи. Сначала доводим ее до 1500-2000;
• после предварительного 2 часового подогрева деталей температура повышается до 3500-4000;
• спустя 2 часа увеличиваем температуру еще на 2000 и так доводим нагрев до 9000;
• выключаем нагревательные приборы или тушим пламя в печи и оставляем изделия постепенно остывать. Дверца должна быть всегда закрыта, вплоть до извлечения готовой керамики.

Равномерное и постепенное остывание делает керамику прочной и долговечной. После всего этапа обжига можно приступать к нанесению слоя глазури или другой декоративной отделки.

Важно! Используя печь для запекания полимерной глины, мы добиваемся объемности изделий и придания им дополнительной привлекательности. Цветочный букет, прошедший закаливание будет выглядеть как настоящий.

Техника безопасности

Ручки делают из диэлектрического пластика
Муфельная печь потенциальное опасное устройство, требующее соблюдения таких мер безопасности:

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

При работе с печкой нужно пользоваться эффективной вентиляцией.

Сделать самому или купить

Муфельная печь – многофункциональный аппарат, который нашел свое применение в лабораториях, на производстве и в искусстве. Стоимость даже небольших вариантов очень высока, поэтому для обычных целей можно воспользоваться и самодельными вариантами.

Электрическая муфельная печь