Датчик температуры для муфельных печей

Инструкция по использованию ПИД-терморегулятора для муфельной печи

Терморегулятор для муфельной печи – это неотъемлемая часть нагревательного оборудования, поскольку благодаря нему можно поддерживать температуру внутри на необходимом уровне. При работе с муфельной электропечью очень важно соблюдать точность настроек. От этого зависит эффективность воздействия на материалы, помещенные внутрь для термообработки.
ПИД-регулятор для печи используется во всех типах и разновидностях рассматриваемого оборудования. Главные его задачи – отслеживание текущего состояния нагрева и автоматическое управление процессом.

Разновидности регуляторов температуры для муфельной печи

Регулятор температуры для муфельной печи присутствует в любой конструкции. Будь то промышленная печь или прибор в исследовательском центре. Так как муфельные печи отличаются по размерам, свойствам и виду проводимой деятельности, на них могут устанавливаться различные модели терморегуляторов:

Механический контролер температуры печи

Механический контролер температуры печи – это известный всем прибор с нанесенной шкалой и движущейся риской. Он не позволяет добиваться высокой точности показаний, и требует постоянного присутствия обслуживающего персонала. Поэтому его применение постепенно уходит в прошлое, а все больше моделей печей оснащаются современными средствами контроля.

Образец механического термостата

Автоматический регулятор муфельной печи

Автоматический регулятор муфельной печи осуществляет управление при помощи микропроцессора. Такой подход дает множество преимуществ:

Возможность выставления необходимых температурных значений.
Проведение высокоточной термообработки.
Простоту настроек и удобство эксплуатации.
Отсутствие необходимости в нахождении диспетчера-оператора.

Цифровой однозадачный терморегулятор

ПИД-контроллер-программатор для муфельной печи

Самым востребованным на сегодняшний день является ПИД-контроллер-программатор для муфельной печи. Эта аббревиатура расшифровывается как «пропорционально-интегрально-дифференцирующий» регулятор.

Его работа строится на отслеживании состояния функционирующего агрегата и образовании соответствующего сигнала. Анализ осуществляется в три этапа:

Пропорциональный. Обозначает немедленную реакцию на текущий процесс с устранением возможных неточностей.
Интегральный. Происходит оценка произошедших отклонений за все время работы.
Дифференциальный. Составляется прогноз на будущее и недопущение повторения ошибок.

Многие программаторы имеют по два цифровых дисплея, на которых выводится не только заданная, но и текущая температура. Она измеряется специальными датчиками, которые передают информацию как о нагреве, так и об охлаждении

ПИД-контроллер для муфельной печи

Контроль температуры нагревателя печи, с таймером на Arduino

Нужна была печь, для запекания полимерной глины. После не долгих поисков выбор пал на электрическую печь для кухни «КЕДР». Мощностью 600 ватт, с максимальной температурой 250 градусов, без регулятора. На первое время был установлен термомеханический регулятор, так как температура для работы требовалась в диапазоне 100-130 градусов. Но вся проблема заключалась в том, что у печи очень большой разгон(после отключения нагревателя температура продолжала расти еще на 20-50 градусов), а у регулятора очень большой диапазон включения и отключения. То есть устанавливая температуру в 130 градусов я получал диапазон 100 — 160 градусов, что не является допустимым. После нескольких месяцев разбора принципов работы с Arduino IDE и C++ родился проект, который полностью удовлетворяет требованиям. Устройство умеет удерживать установленную температуру от 100 до 150 градусов, по достижению которой срабатывает установка таймера на 5-35 минут, в зависимости от установки, по истечению срабатывает будильник. Здесь блок-схема работы программы.

В состав устройства входит: четыре последовательных нагревателя установленных в печи по умолчанию, которые можно заменить на любой другой нагреватель соответственной мощности, твердотельное реле SSR-25 DA, Arduino Pro Mini, инкрементальный энкодер с кнопкой подключенного через инвертирующим триггер Шмитта, дисплей WH1602D и два NTC терморезисторов MF58 на 100кОм.

Здесь код скетча, с комментариями.
Листинг #include #include «timer-api.h» const int rs = 12, en = 11, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 6; // сюда подключаем дисплей LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7); int encCLK = 2 ; // сюда подключаем энкодер int encDT = 7; // сюда подключаем энкодер int button = 8 ; // сюда подключаем кнопку // в схеме энкодер подключен через инвертирующий триггер Шмитта!!! volatile bool button_not_press = true; // здесь храним состояние кнопки volatile int pinClkValue = 0; // переменные для хранения состояния энкодера volatile int pinDtValue = 0; // переменные для хранения состояния энкодера uint8_t temp_cel[8] = {B00111,B00101,B00111,B00000,B00000,B00000,B00000}; // символ градуса int temp_upside_pin = 14; // сюда подключаем первый термодатчик MF58 100k, расчет идет под него int temp_downside_pin = 15; // сюда второй термодатчик. Вторые ноги вместе и на землю(-), так же // два резисор делителя 100k на (+5v). volatile float temp_upside; // здесь хранятся временные значения с термодатчиков volatile float temp_downside; // здесь хранятся временные значения с термодатчиков #define B 3950 // B-коэффициент для рсчета температуры int heater_pin = 10; // сюда подключаем твердотельное реле SSR-25DA. volatile bool preheating_state = false; // состояние преднагрева, с учетом энертности нагреваемого объекта volatile bool heater_state = true; // состояние нагревателя volatile int hyst = 40; // учетом энертности нагреваемого объекта подбор опытным путем volatile int changeTemp; // состояние изменения температуры за 60 сек. volatile long timeHyst = 0; // переменная для хранения времени volatile long normalModeTime; // переменная для хранения времени volatile int curTemp = 0; // здесь храниться текущая температура, после всех вычислений volatile int setTemp = 0; // здесь храниться установленная температура int *pCurTemp = &curTemp; // указатели, может они и не нужны…? int *pSetTemp = &setTemp; // указатели, может они и не нужны…? volatile bool alarm; // будильник volatile int count = 0; // шаг изменения параметров state*5 volatile int state = 0; // счетчик импульсов энкодера volatile int setTimeMinute = 0; // переменная для хранения времени таймера в минутах volatile int second = 0; // переменная для хранения времени таймера в секундах int *pMinute = &setTimeMinute; // указатели, может они и не нужны…? volatile long currentTime = millis(); // переменная для хранения времени //======================================================= void setup() { // установка режима работы библиотеки timer-api.h, генерит прерывание один раз за секунду timer_init_ISR_1Hz(TIMER_DEFAULT); // режим работы заданного вход/выхода(pin) pinMode(encCLK, INPUT); // вход CLK энкодера pinMode(encDT, INPUT); // вход DT энкодера pinMode(button, INPUT); // вход button энкодера pinMode(temp_upside_pin, INPUT); // средняя точка делителя напряжения с термодатчика 1 pinMode(temp_downside_pin,INPUT); // средняя точка делителя напряжения с термодатчика 2 pinMode(heater_pin, OUTPUT); // выход на реле attachInterrupt(0, clkEnc, CHANGE);// прерывание для управление энкодером lcd.createChar(1, temp_cel); // создаем символ градуса // вывод на дисплей приветствия!!! lcd.begin(16, 2); lcd.setCursor(2, 0); lcd.print(«Polimer Clay»); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(«BURNER ver. 1.01»); delay(2000); // вывод на дисплей меню lcd.clear(); lcd.print(«Set»); lcd.setCursor(11, 0); lcd.print(«Timer»); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(«Cur»); lcd.setCursor(9, 1); lcd.print(» NotSet»); setupTemp(); // заходим в режим установки температуры } //===================================================== void clkEnc(){ // обработчик прерывания энкодера типовой, взят на просторах pinClkValue = digitalRead(encCLK); pinDtValue = digitalRead(encDT); cli(); if (!pinClkValue && pinDtValue) state = 1; if (!pinClkValue && !pinDtValue) state = -1; if (pinClkValue && state != 0) { if (state == 1 && !pinDtValue || state == -1 && pinDtValue) { count += state*5; state = 0; }} sei(); } //===================================================== void setupTemp(){ // функция установки температуры count = 0; // обнулятор счетчика button_not_press = true; // без этого условия, сразу выходит из цикла while, когда заходим по нажатию кнопки while(button_not_press){ // пока кнопка не нажата… if (count <= 100) count = 100; // ограничиваем диаппазон изменения температуры минимум 100 if (count >= 151) count = 150; // ограничиваем диаппазон изменения температуры максимум 150 setTemp = count; // сохраняем значение температуры // вывод на дисплей lcd.setCursor(4, 0); if(*pSetTemp<10) lcd.print(» «); else if(*pSetTemp<100) lcd.print(» «); lcd.print(*pSetTemp); lcd.print(«\1»); lcd.print(«C»); lcd.print(» «); if(*pSetTemp !=0)button_not_press = digitalRead(button); // фиксируем установку preheating_state = true;}} // включаем нагрев с учетом инертности //===================================================== void setupTimer(){ // установка таймера lcd.setCursor(11, 0); //устанавливаем курсор в нужное положение lcd.print(«Timer»); //вывод на дисплей count = 0; // обнулятор счетчика button_not_press = true; lcd.setCursor(9, 1); //стираем надпись lcd.print(» «); // NotSet while(button_not_press){ // пока кнопка не нажата… if (count <= -1) count = 0; // ограничиваем диаппазон изменения времени в минутах — минимум 0 if (count >= 36) count = 35; // ограничиваем диаппазон изменения времени в минутах — максимум 35 setTimeMinute = count; // сохраняем значение времени lcd.setCursor(11, 1); //устанавливаем курсор в нужное положение if(*pMinute<10)lcd.print(«0»); lcd.print(*pMinute); //вывод на дисплей МИНУТЫ lcd.print(«:00″); //вывод на дисплей СЕКУНДЫ формат 00:00 tempMonitor(); // мониторим температуру if(*pMinute !=0)button_not_press = digitalRead(button);} // фиксируем установку if (*pMinute != 0){second = 0; timerStart();} // если таймер установлен, переходим к счетчику времени timeEnd(); } // если время закончилось, будильник!!! //====================================================== void tempMonitor(){ //Тут вся соль проекта!!! // управление мощностью нагревателя путем изменения формы и времени подаваемого напряжения. if(millis() > normalModeTime + 10){ heater_state = !heater_state; normalModeTime = millis();} // измерение и вывод температуры на дисплей каждые пол секунды if(millis() > currentTime + 500){ lcd.setCursor(4, 1); if(*pCurTemp<10) lcd.print(» «); else if(*pCurTemp<100) lcd.print(» «); lcd.print(*pCurTemp); lcd.print(«\1»); lcd.print(«C»); lcd.print(» «); int US = analogRead(temp_upside_pin); // считываем значение 1 датчика int DS = analogRead(temp_downside_pin); // считываем значение 2 датчика int MID = (US+DS)/2; // считаем среднее значение float tr = (5 / 1023.0) * MID ; // преобразовываем в напряжение float VR = 5 — tr; // считаем среднее напряжение float RT = tr/(VR / 99000); // считаем среднее сопротивление float ln = log(RT / 100000); float TX = (1 / ((ln / B) + (1 / (25+273.15)))); // упрощенное уровнение Стейнхарта — Харта TX = round(TX — 273.15); // пересчет в градусы по Цельсию и округление *pCurTemp = int(TX); // сохраняем значение температуры currentTime = millis(); } //поднимаем тепмературу до температуры с компенсацией (установленная — hyst) if(preheating_state){ if(*pCurTemp < (*pSetTemp — hyst)) digitalWrite(heater_pin, HIGH); //если достигли температуры с компенсацией (установленная — hyst), //выключаем и ждем пока температура не достигнет установленного значения (pSetTemp). else if(*pCurTemp > (*pSetTemp — hyst)) digitalWrite(heater_pin, LOW); if (*pCurTemp >= *pSetTemp){ preheating_state = false; Serial.print(preheating_state); } //если негрев был не достаточен и температура начала падать не достигнув нужного значения //то включаем снова нагреватель, который будет выключаться условием предыдущего цикла //в результате чего напряжение будет подаваться импульсами, что не даст быстрого //роста температуры. Этот процес будет происходить, //пока температура снова не начнет увеличиваться. if (millis() > timeHyst + 30000){ changeTemp = *pCurTemp; //один раз в 30 сек, сохраняем температуру для сравнения timeHyst = millis(); } if(changeTemp >= *pCurTemp){ if(!digitalRead(heater_pin)){ digitalWrite(heater_pin, HIGH);}}} //если температура достигла указанного(pSetTemp) значения //переходим в режим поддержания температуры включая нагрев с ограничением мощности нагревателя //при падении температуры ниже 5 градусов от установленной if(!preheating_state){ if(*pCurTemp < *pSetTemp — 5) { digitalWrite(heater_pin, heater_state);} else digitalWrite(heater_pin, LOW); }} //==================================================== void timer_handle_interrupts(int timer){second—;} //==================================================== //таймер выводит на дисплей установленное время и осуществляет обратный отсчет //используя переменную second, которая уменьшаеться по прерыванию //по истечению установленного времени включаеться будильник. void timerStart(){ while(*pMinute+second != 0){ if (second == 0){(*pMinute)—; second = 59;} lcd.setCursor(11, 1); if(*pMinute<10)lcd.print(» «); lcd.print(*pMinute); lcd.print(«:»); if(second<10)lcd.print(«0″); lcd.print(second); lcd.print(» «); if(alarm){ noTone(9); if(!digitalRead(button)){ alarm = false; noTone(9); return;}} tempMonitor(); if(alarm) tone(9,100); }} //=================================================== // Будильник !!! void timeEnd(){ alarm = true; lcd.setCursor(11, 0); lcd.print(«Alarm»); *pMinute = 1; //second = 30; //будильник работает установленное <- время, если его не timerStart(); //выключить, то произойдет сброс установленной температуры в 0 if(alarm){ //и запуститься режим установки температуры, нагреватель будет отключен *pSetTemp = 0; //если в течении работы будильника нажать на кнопку, снова включиться digitalWrite(heater_pin, LOW); //режим установки таймера, с поддержкой установленной ранее температурой lcd.setCursor(4, 0); if(*pSetTemp<10) lcd.print(» «); else if(*pSetTemp<100) lcd.print(» «); lcd.print(*pSetTemp); lcd.print(«\1»); lcd.print(«C»); lcd.print(» «); alarm = false; }} //==================================================== //основной цикл почти ни чего не делает void loop() { tempMonitor(); // <- запуск мониторинга температуры if(*pSetTemp == 0 && !digitalRead(button)) setupTemp(); // <- если будильник дотикал до 0 if(*pCurTemp == *pSetTemp) setupTimer(); } // <- если выключить будильник Так как это один из первых проектов, прошу побольше критики!

Советы по установке терморегулятора для муфельной печи

Терморегулятор для муфельной печи, инструкция к которому отличается простотой даже для новичков, идет в комплекте с основным оборудованием. По желанию или при необходимости его всегда можно заменить. Эта работа не является сложной, весь процесс занимает совсем немного времени.

Помимо руководства по эксплуатации, на боковой стороне устройства можно найти подробную схему для присоединения клемм, отмеченных по номерам. Возле каждого обозначения указана полярность, которую обязательно необходимо соблюдать.

Расположение схемы подключения программатора

Во время работы прибора красным цветом выделяется температура нагрева печи на данный момент, а зеленым – заданные параметры. При возникновении разницы в данных, срабатывает реле, на которое подается сигнал контроллера.

Если подключение произведено неправильно или пользователь перепутал провода, система проинформирует об этом выведением на дисплей отрицательных значений

Лабораторные печи и промышленные агрегаты не могут обходиться без терморегуляторов. Любая производственная или исследовательская деятельность подразумевает обязательное соблюдение точности настроек. Нужный контроллер для муфельной печи можно приобрести в специализированных торговых точках или интернет-магазинах. Обращайтесь к проверенным поставщикам, таким как торговый дом «Лабор», сотрудники которого всегда помогут подобрать нужное оборудование.

Источник

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.

Муфельная печь — это конструкция, применяемая для плавки металлов, обжига керамики, закалки стали и т. д. В особенности ценной такая печь является для тех специалистов, которые работают на дому. Одним из недостатков муфельных печей выступает их высокая стоимость, а потому агрегат, выполненный своими руками, будет очень актуален для большинства домашних мастеров.

Как измерить температуру в муфельной печи

Очень часто керамисты, у которых есть самодельная муфельная печь задаются вопросом, как измерить температуру в этой самой печи. Для этого есть несколько проверенных способов.

1. Определение температуры по цвету черепка

Это самый малозатратный способ. Но вместе с тем и довольно сложный, т.к. температуру нужно определять по цвету раскаленной керамики в печи. При определенной сноровке это можно делать довольно точно. Примерное соответствие цвета и температуры в печи показано на рисунке ниже.

2. Пирометрические конусы (пироскопы)

Пирометрический конус — это керамическая пирамидка, которая под воздействием определенной температуры начинает размягчаться и падать. Каждый конус имеет свой номер, и рассчитан на свой температурный диапазон (см. картинку выше).

Пирамидки устанавливаются на подставки из материала более тугоплавкого, чем сами пирометры, например из шамота, на глубину 3-4 мм.

Обычно ставят несколько конусов разных номеров — один посередине на рабочую температуру, другие на более низкую и более высокую. Рабочий пироскоп должен при обжиге наклониться и достать основания. При этом конус номером ниже ложится практически полностью, а номером выше слегка наклоняется. За состоянием конусов обычно наблюдают во время обжига через смотровое окошко и, как только рабочий конус коснулся поверхности, печь выключают.

Необходимые материалы

Непосредственно для изготовления печи понадобятся материалы:

шамотный кирпич
спираль на полтора кВт
жаропрочная глина или мертель

Рассмотрим пошагово пример выполнения муфельной печи

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

Так выглядит готовое устройство:

Термопара для муфельной печи «ПМ»

Термо датчик или по другому термопара — это необходимая деталь муфельной печи, используется для измерения температур внутри рабочей камеры в диапазоне от 0C до 1250С включительно, обеспечивает высокую точность показаний до ±0,01С. Термопара обладает повышенной устойчивостью к процессам коррозионных и окислительных воздействий среды в рабочей камере при обжиге различных материалов, за счет образующейся защитной пленки по поверхности датчика в процессе нагрева, которая защищает металл от прямого контакта с кислородом. Это дает повышенный срок эксплуатации термодатчика, но все же он имеет износ и как любая запасная часть выходит из строя от многолетней работы.

Елена:
24.09.2017 в 07:10
Спасибо большое. Статья очень кстати. Прямо сейчас строим сами печь для обжига. Правда, используем ОВЕН 251, но суть понятна. Ваши статьи очень полезны, у нас ваш сайт как настольная книга чайников. Еще раз спасибо за то, что не жадничаете, а делитесь необходимой информацией.
Ответить
Юрий:
26.07.2019 в 11:35
Спасибо тебе, добрый человек!
Ответить
Иван:
12.01.2021 в 12:18
нужна консультация по блоку управления
Ответить

Как измерить температуру в муфельной печи?

Муфельные печи — нагревательные установки, предназначаемые для плавки металлов, обжигов керамики и проведения лабораторных исследований. Это самые надежные и доступные по цене печные установки. Их можно использовать не только для обработки изделий в больших объемах, но и в мелких частных компаниях для обработки изделий в небольшом количестве. Также муфельные печи пользуются спросом у тех, для кого работа с керамикой это любимое дело приносящее только удовольствие.

Температура является основным фактором, определяющим, какая печь вам подходит. В первую очередь следует определиться, с какими материалами вы будете работать, требуют он высоких, средних или низких температурных обработок.

К материалам требующих невысоких температур обжига относятся глиняная посуда и стекло, керамогранит может быть предназначен как для печей среднего, так и для высокотемпературного обжига, а фарфор требует самых высоких температурных уровней. Кроме того, важно купить печь, которая превышает максимальную температуру, необходимую для вашей работы. Со временем мощность печи уменьшается, а это означает, что ее способность выдерживать высокую температуру также падает, что нужно учесть на будущее.

Кем бы ни был владелец муфельной печи: профессионал с огромным стажем или новичком в этом деле, у него рано или поздно возникнет проблема точного измерения температуры в муфельной печи. Несмотря на огромный ассортимент различных измерительных приборов, зачастую с его помощью можно определить только, какую максимальную температурную нагрузку способен выдержать тот или иной обрабатываемый материал, а не температуру самой печи. Вот сегодня мы и поговорим о приборах и способах измерения температуры в муфельной печи.

Возможные проблемы при создании печи

При изготовлении устройства сложности возникают с подбором материала и монтажом системы контроля за температурой.

Неправильно выбранные материалы приводят к быстрому разрушению муфеля.

Так, некоторые мастера из экономии используют кирпич низкого качества, глиняно-песчаный раствор вместо шамотного. Это приводит к появлению трещин в муфеле и потере тепла.

Потрескавшийся муфель на время заделывают раствором шамотной глины. Камеру нужно вынуть и заменить на новую.

Если печь подключают к сети без терморегулятора, температура в муфеле не контролируется. Это приводит к порче изделий, которые требуют обжига при заданной температуре.

Для решения проблемы следует приобрести терморегулятор и электрическое оборудование, собрать блок управления и подключить его к нагревательным элементам муфеля.

Для удобства сборки его лучше изготовить со съемными передней и задней крышками, которые крепятся на винтах. К передней крышке крепится на петле дверца, которая должна откидываться горизонтально. На дверце при помощи двух болтов через асбестовые прокладки устанавливается керамический элемент, а зазоры заделываются глиной.

Концы нихромовой проволоки выводятся к задней крышке корпуса. На оба вывода должны быть нанизаны керамические изолирующие «бусы». Проволока присоединяется к штырьковому разъему. Такие разъемы, а также изолирующие «бусы» можно взять от старых электроприборов. К разъему будет присоединен стандартный шнур с вилкой для включения в электрическую сеть.

Все свободное пространство между нагревательными элементами и корпусом следует плотно забить асбестовой крошкой. Кроме того, в конструкции печи должна быть предусмотрена клемма заземления.

Для удобства работы в нагревательной камере нужно сделать два небольших отверстия: одно на задней стенке диаметром 10 мм – для установки термопары, другое на дверце диаметром 18–20 м – для наблюдения за внутренним пространством печи во время работы. Оба отверстия должны быть снабжены закрывающими металлическими шторками.

На дно рабочей камеры следует положить пластину-подкладку из тонкой нержавеющей стали 0,5–0,8 мм.

Печь рассчитана на 220 В переменного тока. Разогревается до максимальной температуры 950 градусов в течение часа. Вес печи около 10 кг.

Пирометрические конусы (пироскопы)

Пирометрический конус представляет собой керамическую пирамиду небольшого размера. Под воздействием высоких температур пирамидка меняет свои физические характеристики: становится мягкой и бесформенной. Использовать придется несколько конусов, которые рассчитаны на разную температурную нагрузку. Каждый из конусов имеет свой номерок и разрушается при разных термических воздействиях.

Пирамиды выкладывают на специальные подложки, которые не так податливы к плавлению, как керамика. В основном подложки изготавливаются из шамота. Пирамидки устанавливают на глубину не более 4 мм.

Для получения максимально точных данных в печь одновременно выкладывают три разные виды пирамид. Порядок расположения конусов такой: с одной стороны выставляется конус, рассчитанный на воздействие максимально высоких температур, посредине — рассчитанный на рабочую температуру муфельной печи, и третья пирамида, рассчитанная на низкий температурный показатель. Верхушка пирамидки, для которой установленная температура печи оказалась рабочей, в процессе деформации будет наклоняться и достигнет поверхности подложки. Пирамида, для которой температура окажется критической (это та, которая рассчитана на низкий порог термического воздействия) расплавится и полностью «ляжет» на подложку. Третий конус, который способен выдерживать сверхнагрузки может слегка наклониться. Наблюдать за пирамидами можно через специальное смотровое окошко. Когда рабочий конус коснулся подложки, разогрев печи прекращают.

Пирометрические конусы самые применяемые элементы в определение температуры муфельной печи. Но отнести их к высокоточным методам вычисления температуры нельзя. Такой способ более подходит для вычисления, сколько тепла способен поглотить конкретный тип пироскопа.

Печь разогрета до 1010 °С. Пирамидка №105 не меняет своего положения совсем, но при повышении температуры до 1060°С и, выдержав пирамидку под таким воздействием, короткий промежуток времени ее верхушка начинает расплавляться и «ложиться» на подложку. Температурные характеристики пироскопов близки к термическим свойствам керамики. Из-за этого многие керамисты используют именно этот способ.

Теплоизоляция печи

В результате описанных действий получается практически готовая топка закалочной печи, её необходимо только поместить в корпус, надёжно закрепить и минимизировать теплопотери. Для этого и пригодится изготовленная заранее ёмкость на ножках.

Внутренний объём ёмкости нужно заполнить минеральной ватой плотностью 45–50 кг/м 3 . Вату нужно свернуть спиралью, сначала укладывая её под наружные стенки и постепенно продвигаясь к центру. Плотность укладки должна быть максимальной, но при этом саму вату нельзя повредить. В итоге в центральную складку нужно поместить топку в сборе. Если плотности ваты достаточно, нагревательная часть не будет проминать утеплитель своим весом. Все выводы спиралей нужно тщательно замотать стеклотканью, вставить между ними дистанционные проставки из обрезков минеральной ваты, а затем вывести через заднюю стенку, подключить на обратную сторону шпилек и установить панель на место.

Чтобы надёжно закрепить топку и установить дверцу, вату нужно примять и утопить на 6–8 см глубже бортов. Поверхность утеплителя нужно несколько раз сбрызнуть алебастровым молоком, чтобы вата отвердилась и перестала интенсивно впитывать влагу. После этого лицевая часть печи заливается смесью алебастра, песка и минеральной фибры. Пока состав не застыл, в него вмуровывают топочную дверцу или закладные для её крепления.

Температурные кольца

Температурные кольца PTCR являются относительно новым методом применения пироскопов. С их помощью также можно определять количество поглощаемого керамикой тепла. Данный вариант является более точным, чем предыдущий. При повышении температуры кольца уменьшаются в размере, и использование микрометра для определения размеров кольца после обжига даст возможность перевести полученную величину в температурный эквивалент. Точное соответствие диаметров колец и температур PTCR STH и LTH представлены в таблице ниже.

К сожалению, данный метод нецелесообразен, если нужно вычислить температуры непосредственно в процессе работы муфельной печи. Кольца сокращаются в диаметре медленно и что-то понять невооруженным взглядом очень сложно.