Муфельная печь своими руками: секреты изготовления. Муфельная печь из шамотного кирпича


Муфельная печь своими руками – особенности изготовления устройства для обжига

Муфельную печь, в первую очередь, используют для термической обработки разнообразных вещей. В ней производят плавку, закалку и обжиг металлических, стеклянных, восковых и даже керамических материалов. Благодаря многофункциональности такого агрегата обеспечивается достаточно широкий температурный диапазон до 1000º C.

В случае необходимости иметь такой агрегат в своём арсенале его вполне можно смастерить самостоятельно, так как в магазинах цены на муфельные печные устройства достаточно высокие. Самостоятельная сборка такого агрегата достаточно быстрая, особенно если подготовить нужные материалы и инструменты.

Муфельная печь – основные разновидности

По типу элементов, используемых, для нагрева муфельных печей их классифицируют по следующим типам:

  • работающие на электричестве;
  • использующие для нагрева газ.

Сразу же хочется отметить, что муфельную печь, работающую на газу, соорудить своими руками не получится. В первую очередь, потому что такие домашние эксперименты наказуемы по закону. Зато электрический аналог печи доступен для самодельного производства каждому желающему. При этом по своей конструкции такие устройства делятся по следующим типам:

  • горизонтальная муфельная печь как на фото;
  • вертикальное или горшковое устройство для обжига;
  • колпаковая печь, пример которой приведён на фото;
  • трубчатая система.

Хочется отметить, что для сооружения своими руками подойдёт конструкция муфельной печи, в которой термическая обработка материалов происходит в воздушной среде. В свою очередь, устройства, работающие в вакууме, изготавливают только в заводских условиях.

Особенности работы муфельной печи

Прежде чем сооружать такое устройство необходимо разобраться с принципом его работы. Для начала, нужно определиться, на каком топливе будет функционировать муфельная печь: угле, электричестве, газе или дровах. При этом своими руками проще всего сделать электрическое устройство, состоящее из камеры для нагрева и качественной теплоизоляции.

Тепло в такой печи аккумулируется благодаря огнеупорному кирпичу, а термообработка материалов происходит в основной камере – муфеле. Для изготовления печи в домашних условиях в качестве муфеля подойдёт любая готовая огнеупорная форма или сделанная своими руками из шамотного кирпича или жаростойкой глины.

Очень важно понимать, что температура, при которой камера муфельной печи начнёт плавиться, должна быть выше, чем у обрабатываемых в агрегате материалов. При этом своими руками можно соорудить малогабаритную печь для плавки и обжига разных материалов в небольшом количестве.

Конструктивные составляющие муфельной печи

Для корпуса такого устройства подойдёт старая газовая плита, точнее сказать, её духовой шкаф или его электрический аналог. Чтобы старая духовка была пригодна для дальнейшего использования, с неё снимают все части изготовленные из пластика. Если готовой конструкции для корпуса дома не нашлось, то его сваривают из металлических листов 3 мм толщины.

Не меньшую важность имеет и теплоизоляционная часть муфельной печи, от качества которой зависит КПД и теплопотери такого устройства. В качестве внутреннего термоизоляционного слоя используют красный жаростойкий кирпич, который выдерживает высокие температуры до нескольких тысяч градусов.

Для дополнительной теплоизоляции сокращающей теплопотери по внешнему слою, прокладывают перлит или базальтовую вату. Асбестовые материалы применять не рекомендовано, так как в процессе их нагрева выделяются канцерогенные вещества.

В качестве нагревательных элементов внутри такого устройства используют спирали, для изготовления которых берут нихромовую или фехралевую проволоку толщиной в 1 мм. При этом нихромовый материал, а, точнее, проволока из никеля и хрома, достаточно пластичная и не подвержена коррозии.

Особенности и разновидности муфелей

Для изготовления муфеля могут использоваться разные материалы, при этом чаще всего применяют керамику или керамическое волокно.

  • Керамика значительно снижает температурный перепад между камерой для обжига и электрическими теплонагревательными элементами, а также обладает высокими характеристиками теплопроводности. Однако нагрев керамического материала происходит очень медленно.
  • Керамическое волокно, наоборот, нагревается практически моментально и поэтому можно использовать нагревательную спираль с меньшей мощностью. Однако такой материал, очень хрупкий и при максимальном нагреве, выделяет вредные вещества.

Материал и инструмент для сборки

Для того чтобы собрать печь для обжига керамики своими руками потребуется наличие следующих материалов и оборудования:

  • электроболгарка;
  • шамотный красный кирпич;
  • электросварка;
  • готовый корпус из металла или листовая сталь;
  • металлические уголки;
  • теплоизоляционные не горючие материалы;
  • готовая нагревательная спираль или проволока из нихрома.

Для начала нужно определиться с корпусом устройства, от габаритов которого будет зависеть размер основной камеры печи. Это актуально для старой духовки или ведра. Если же корпус сваривается из листового металла, то его размеры подгоняются после сооружения муфеля.

Также рабочая камера для обжига изготавливается из шамотной глины или керамической трубы со средним диаметром. Поэтому сам процесс сборки муфельной печки своими руками имеет определённые нюансы.

  1. Муфель из шамотного кирпича как на фото соединяется в круг. Для этого кирпич обрезают с помощью болгарки до образования необходимых скосов. После этого в каждом кирпиче прорезается канавка для размещения спирали. При этом на всех кирпичах, её прорезают по горизонтали, а на одном с уклоном, который обеспечивает смещение спирали уровнем ниже.
  2. Если корпус изготовляется из духовки, которая обкладывается огнеупорным кирпичом, кладка выполняется раствором на основе глины, шамотного порошка и песка. При этом швы кладки не должны превышать 5 мм. После того как кладка просохнет, в ней проделываются канавки для укладки спирали. Хочется отметить, что ширина канавки должна соответствовать толщине спирали, а расстояние между соседними элементами 20 мм.

Изготовление нагревательной спирали и сборка

Нихромовая проволока толщиной в 1 мм наматывается на стержень из стали с гладкой основой. При этом диаметр спирали не должен превышать 6 мм. Также важно следить, чтобы не происходило соприкосновения соседних витков во время намотки. Готовую спираль укладывают в канавки, прорезанные в шамотном кирпиче.

Хочется отметить для того, чтобы не происходило выпадания спирали во время нагрева, производят её замазку тонким слоем жаростойкой глины или прикрепляют в нескольких местах проволокой. Если в качестве муфеля используют керамическую трубу, то спираль наматывают по наружной стороне.

Чтобы завершить сборку муфельной печи для обжига своими руками, остаётся проделать ряд несложных работ, которые под силу каждому.

  1. Кирпичная или керамическая рабочая камера помещается в корпус из стали на дне, которого уложен теплоизоляционный материал.
  2. По наружи днище печи укрепляется при помощи стальных уголков. Это обусловлено тем, что вес кирпича достаточно большой. Между стенками муфеля и основного корпуса должен оставаться промежуток до 40 мм, в который укладывается утеплительный материал.
  3. Крышка печи изготавливается из 2-х слоёв стали и теплоизоляционного материала внутри.

Для удобства желательно закрепить ручку для открывания основной камеры муфельной печи.

Как правильно сушить готовую муфельную печь

Сушить готовую муфельную печь своими руками нужно постепенно в хорошо вентилируемом месте.

  • Время высыхания конструкции от 5 дней до нескольких недель.
  • В случае интенсивной принудительной сушки глина, используемая при изготовлении печи, растрескается, и такое устройство будет нельзя использовать.
  • Для проверки качества сушки муфельная печь включается на минимум и если отсутствует испарение влаги, то устройство полностью высохло.

Важно помнить, что обязательно соблюдать все правила техники безопасности при изготовлении и использовании такого высокотемпературного устройства.

Мини-муфельная печь

Для миниатюрных работ в качестве готовой муфельной печи как на фото используют резистор небольшой мощности до 150 Вт. Диаметр сопротивления мощностью 150 Вт составляет приблизительно 3,8 см. Размер приблизительный, так как диметр электрофарфоровой трубки каждым заводом определяется индивидуально.

Величина сопротивления проволочного резистора в 150 Вт при напряжении 220 вольт составляет 350 Ом. При этом слабыми местами использования сопротивления в качестве муфеля считаются контактные хомуты из латуни, которые требуют дополнительного теплоотвода, для которого используют медные полосы 2 мм толщины.

После крепления теплоотвода, который служит в качестве ножек, к клеммам проволочного резистора подсоединяют провода, подающие, питание, а теплоотводы изолируют несколькими слоями, негорючего, изолирующего материала, который в дальнейшем пропитывают жаростойким лаком.

На последнем этапе на муфель надевают обечайку из тончайшей листовой стали. По краям обечайка загибается внутрь под прямым углом, чтобы не повредить изоляцию на ножках. При этом полная отбортовка внутрь не нужна, так в обечайке качественно будет удерживаться изоляционный материал. На этом мини-муфельная печка готова.

Муфельные печи своими руками

pechi.guru

Муфельная печь своими руками: как сделать правильно?

Муфельная печь

Как это ни удивительно, но есть в наше прагматичное время люди, которым интересно заниматься обжигом любительской керамики, ювелирными самоделками или проводить физические опыты. Для этого энтузиастам необходима высокотемпературная газовая или электрическая муфельная печь. Но готовая печь в магазине стоит совсем недёшево. Поэтому может быть изготовлена муфельная печь своими руками. Тем домашним мастерам, которые сами привыкли делать ремонт и монтировать оборудование, выполнение этой работы своими руками не окажется слишком сложным.

Принцип работы муфельной печи

В домашних условиях может быть изготовлена муфельная печь своими руками, работающая на электричестве или на газу. Но монтаж газового оборудования своими руками прямо запрещен действующим в России законодательством, поэтому оптимальный вариант – сделать электрическую муфельную печь.

Загрузка этих печей бывает:

  • вертикальная, она же горшковая;
  • колпаковая;
  • горизонтальная, самая простая.

Наша самодельная муфельная печь будет иметь горизонтальную загрузку. Хотя очень неплохая идея — сделать печь муфельную своими руками с вертикальной загрузкой, примерно по такому принципу, как на фото внизу.

Гексагональная рабочая камера с канавками под спираль

Огнеупор

Сначала необходимо определиться с материалом огнеупора, который сможет выдерживать воздействие тепла. Самым оптимальным по цене представляется шамотный огнеупорный кирпич. Можно также использовать асбестовые плиты и асбестовое волокно. Но идут очень настойчивые публикации о вреде асбеста. Поэтому вторым слоем изоляции от тепла мы поставим перлит или базальтовое волокно.

Корпус

Следующий вопрос – это корпус, который будет иметь муфельная печь. Если вы недавно делали ремонт в квартире и меняли бытовую технику, то муфельная печь своими руками может быть изготовлена из старого холодильника или газовой плиты. Если дома нет «запасов» старой бытовой техники, можно очень дешево купить нерабочий агрегат, ремонт которого невозможен (или ремонт стоит столько, что проще купить новую вещь).

Но можно обойтись и без старых вещей, а просто сварить или склепать корпус из листовой стали. Конструкция будет достаточно тяжёлая, поэтому корпус от бытового холодильника надо укрепить, особенно его донышко. Например, обварить стальным уголком или стальной трубой прямоугольного сечения. Корпус изнутри облицовывается слоем базальтовой ваты, плотностью не менее 200 кг/куб.м. Эта вата используется в качестве верхнего слоя в утеплении плоских кровель, то есть материал достаточно жёсткий. Даже называется минеральная вата жёсткая или базальтовая плита. Толщина слоя минеральной ваты-  10 или 20 миллиметров. Базальтовую вату можно приклеить изнутри к металлическому корпусу на специальный клей, используемый при фасадных работах, а можно и просто на силикон. В данном случае можно и на простой силикон, поскольку у нас задача — просто зафиксировать утеплитель на металле, а потом этот утеплитель будет дополнительно прижат шамотным кирпичом.

Кладка огнеупора

На строительном рынке покупаем шамотный кирпич. Этот кирпич предназначен для кладки топок печей и каминов. Данный кирпич способен выдерживать длительное воздействие тепла при температуре 1000 градусов и многократные циклы остывания и нагрева, обладает высокой теплоёмкостью и тепловой инерцией. В качестве связующего лучше всего купить специальную огнеупорную сухую смесь для кладки шамота.

Подгонка и разметка

  • Раскладываем на ровном полу боковые и заднюю стенки будущей камеры таким образом, чтобы задняя стенка оказалась между боковыми, как бы получилась «развёртка».
  • Толщину будущих швов имитируем проволокой диаметром 3-5 мм.
  • Подгоняем кирпичи друг к другу. При необходимости кирпичи подрезаем на камнерезном станке или болгаркой
  • Затем размечаем на стенках трассу будущей нагревательной спирали.
  • На кирпичах прорезаем канавки под спираль.

Вид рабочей камеры изнутри. Верх выполнен в виде свода.

Камера

Кладка кирпичей должна быть очень плотная. Толщина швов — не более 5 миллиметров.

  • Кладочная смесь разводится водой в соответствии с инструкцией завода-производителя.
  • Каждый кирпич перед кладкой погружаем в ёмкость с водой на 15-30 секунд, для того чтобы вода заполнила поры кирпича.
  • Выкладываем донышко будущей печки.
  • Затем выкладываем стенки.
  • Вертикальные швы кладки не должны совпадать между собой.
  • Верх выкладываем в виде свода с замковым камнем.

Дверца

На дверке тоже надо закрепить шамотный кирпич.

  • Для этого внизу дверки привариваем или закрепляем на клёпки тонкий уголок или квадратную трубу. Уголок будет принимать на себя вес кладки, то есть будет работать не только раствор.
  • В кладочный раствор добавляем цемент, до 20%.
  • На металлическую поверхность дверки прикрепляем оцинкованную сетку с ячейкой 20×20 миллиметров.
  • Дверку снимаем, кладём горизонтально и на ней укладываем шамотный кирпич.

Уплотнение

Для повышения эффективности работы печи, нужно исключить потери тепла через неплотности дверцы. Герметичность можно увеличить термостойким силиконом.

  • Для этого тщательно обезжириваем кромки кирпича в местах примыкания.
  • Наносим разделительное средство на торцы стенок камеры в местах примыкания. Это может быть даже солидол.
  • Наносим «колбаску» из термостойкого силикона на дверку.
  • Закрываем дверь.
  • Силикон приклеится на дверку, а на торцы стенок камеры не приклеится из-за разделительного средства. Фактически получится уплотнительная силиконовая лента на дверке.
  • Разделительное средство с торцов камеры отмываем, например, спиртом.
  • Силикон не сможет долгое время выдерживать воздействие тепла, поэтому периодически нужно будет делать ремонт для восстановления герметичности дверцы. Заключается ремонт в том, что прокладку из силикона изготавливают повторно так же, как описано выше.

Для исключения потерь тепла очень важно плотно и надёжно запирать дверку рабочей камеры. В полукустарных условиях возможно изготовление винтового или клинового запирающего устройства.

Запирающее устройство

Винтовое запирающее устройство

Нагревательная спираль

Прокладываем нагревательную спираль

Для выработки тепла, нам понадобится нагревательный элемент. Его можно сделать из спиралей нихромовой или фехралевой проволоки. Диаметр проволоки — 1 миллиметр, диаметр спирали — 6 миллиметров. Можно приобрести уже готовые спирали, а можно и сделать их самостоятельно. Два электрических контура спиралей позволят ступенчато регулировать тепловую мощность печи. Спирали в канавках закрепляем скобками из этой же проволоки, которые заделываем в шов.

Электрическую часть коммутируем таким образом, чтобы получились три ступени мощности:

  • Первая ступень мощности: два контура спиралей включаются последовательно.
  • Вторая ступень мощности: нижняя спираль подключается отдельно. Нижняя ступень предпочтительнее, для того чтобы происходил более равномерный прогрев по высоте камеры.
  • Третья ступень мощности: оба контура включаются параллельно.

Важно! Не включайте спирали до полного высыхания кладочного раствора, иначе спирали сгорят и потребуется ремонт печи еще до начала ее эксплуатации. Подключение прибора должно быть через автомат. Обязательно заземление!

Сушка печи

Сушить печку надо в сухом тёплом месте с вентиляцией.

  • Продолжительность процесса сушки может быть до нескольких недель.
  • Не нужно стремиться быстрее высушить печку путем воздействия тепла, если сушить интенсивно и принудительно, то может потрескаться шамотная глина и потребуется ремонт с повторным выполнением кладки.
  • Перед работой включите самую слабую ступень, и если нет пара, значит, печь просохла.

Итак, мы с вами обсудили как сделать муфельную печь, работающую на электричестве, в кустарных условиях. Не забывайте, что обязательно соблюдение правил техники безопасности выполняя монтаж и ремонт данного высокотемпературного отопительного устройства.

sdelaikamin.ru

Муфельная печь своими руками - чертеж и инструкция по сборке

Иногда в домашних условиях требуется произвести закалку стального инструмента или расплавить куски цветного металла. Для этого нужна температура около 660 градусов, достичь которой можно только в специальных муфельных печах.

Муфель — это пространство (камера) в печи, куда помещается исходный материал, требующий нагрева. Их можно изготовить в домашних условиях. При этом, чтобы печь получилась эффективной, нужно учесть ее теплопотери.

Видео о тестировании и работе самодельной муфельной печи

Основное назначение

  • Для термической обработки металлов;
  • Получения восковых предметов, с использованием литейных форм;
  • Обжига различных изделий из керамики;
  • Плавки различных цветных металлов и т.д.

Можно также такую печь применять для обогрева небольших помещений и сушки древесных материалов.

Необходимые материалы

1. В качестве материала для муфеля, используются разные огнеупорные вещества: кирпич из шамотной глины, керамические плиты или волокно, электроизоляция и огнеупорные засыпки в виде пены.

2. Кожух муфельной печи чаще изготавливается из листов конструкционной стали. Пустоты, образующиеся при сборке конструкции, заливаются огнеупорным и теплоизолирующим материалом.

3. В качестве электронагревательных элементов рекомендуется использовать спирали из проволоки, стержни или ленту из молибдена, вольфрама, фехрали, тантала или нихрома, а также мощные тэны. Источником энергии служит домашняя электрическая сеть, с напряжением 220 В.

В этом уроке мы пошагово разберем процесс создания муфельной печи своими руками. Итак поехали…

Подготовка огнеупорного кирпича

Основным и самым первым шагом на пути создания муфельной печи является подготовка огнеупорного кирпича с фасками в нужном месте, для лучшего прилегания стыков при сборке. Для этого возьмем раствор шамотной глины и зальем его в специальные формы.

Важно заметить что:

  • Форма для заливки раствора, в нижней части изготавливается не с прямыми углами, а со скосами под нужным углом. В противном случае, придется срезать углы с заготовки болгаркой или ручным инструментом.
  • Шесть или семь (по выбору) заготовок из огнеупорного кирпича необходимо очень тщательно подогнать в стыках, чтобы муфель получился без щелей. Далее требуется все кирпичи прижать друг к другу фасками и зафиксировать в таком положении специальной стяжкой. Ее можно изготовить из металлической ленты шириной 2-3 см. На концах стяжки необходимо предусмотреть приспособления, натягивающие ленту. После сборки получится шести или семигранная конструкция муфеля.
  • Затем, надо выполнить нескольких поперечных пропилов в каждом огнеупорном кирпиче заготовок. В них будет укладываться нагревательный элемент в виде спирали. Канавки выполняются абразивной пилой. В одной заготовке канавки делают с наклоном, а в остальных — горизонтальными. Расстояние между канавками — не менее 2 см, а конфигурация должна совпадать с диаметром укладываемой в них электроспирали.

Сборка и заливка каркаса

Собрав муфель в одно целое, нужно приступать к изготовлению каркаса (кожуха). Для этого можно подобрать металлическую трубу нужного диаметра. При этом между кирпичами и каркасом должно быть зазор, не менее 150 мм, для лучшей изоляции и снижения теплопотерь электропечи. При отсутствии готовой трубы, кожух можно изготовить самостоятельно из листовой оцинкованной стали.

Сборку муфеля и кожуха печи нужно выполнить в следующем порядке:

  1. Установить огнеупорную конструкцию на ровную площадку.
  2. В двух щитах из теса, толстой фанеры или ДСП вырезать отверстия, соответствующие диаметру кожуха печи.
  3. В один щит вдеть нижнюю часть кожуха, а во второй — верхний торец трубы.
  4. Щиты требуется скрепить так, чтобы они не сползали по гладкой поверхности металла. Это предотвратит деформирование листового металла и случайный сдвиг с места при дальнейших работах.
  5. Затем в пространство между муфельным кирпичом и кожухом аккуратно заливается раствор из жаропрочного и теплоизолирующего материала.

Сборка и проверка печи

Сборка печи начинается с изготовления дна муфельной печи своими руками, которое можно сделать в виде отдельной конструкции. Это облегчит переноску печи по частям к месту ее использования.

  • Из оцинкованного листа изготавливается цилиндр с диаметром равным размерам кожуха и высотой 25-30 см. К нему приделываются ножки из трубы или профильного металла сечением 2 см, для исключения пожароопасных ситуаций.

  • На нижнем торце заготовки нужно сделать отверстия и сплести через них проволочную сетку. Она будет удерживающим элементом для залитого и затвердевшего раствора из жаропрочного материала. Аналогично изготавливается и крышка муфельной печи, в которой нужно предусмотреть технологическое отверстие для вентиляции.

  • В канавках муфеля уложить спираль нужного диаметра, длины и сечения провода так, чтобы витки не соприкасались. Вывод концов проволоки выполнить через керамические трубки. Остается подвести электропровода и испытать получившуюся конструкцию.

На этом у нас все, встретимся в следующем уроке.

Краткий видео обзор

boldproject.ru

Муфельная печь своими руками - устройство, расчеты, примеры изготовления

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

Муфельная печь своими руками

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

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

Обо всем этом и пойдет речь в данной публикации.

Содержание статьи

Что такое муфельная печь?

Разновидности муфельных печей

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

Один из многочисленных примеров самостоятельно изготовленной муфельной печи

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

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

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

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

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

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

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

Конструкция муфельной печи

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

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

Пример распространённой конструкции муфельной печи.

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

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

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

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

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

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

Проведение расчетов электрического нагревателя для самодельной муфельной печи

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

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

Нагреватели для муфельной электрической печи чаще всего делаются спиральными – навиваются из проволоки с высокими показателями сопротивления и термостойкости.

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

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

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

Объем муфельной камеры печи (литры)Рекомендуемая удельная мощность печи (Вт/л)
1÷5300÷500
6÷10120÷300
11÷5080÷120
51÷10060÷80
101÷50050÷60
  • Чтобы определить объем камеры в литрах, просто перемножают ее линейные размеры (ширину, высоту и глубину), естественно, с учетом используемых единиц измерения. Не забываем, что 1 литр равен 0,001 м³, или 1 дм³, или 1000 см³, или 1000000 мм³.
  • По найденному объему камеры определяем оптимальное значение удельной мощности, умножаем его на объем – и получаем искомую величину мощности печи в ваттах.

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

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

I = P / U.

I – сила тока, проходящего через нагреватель.

Р – определённая выше мощность муфельной печи;

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

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

Калькулятор расчета мощности электрической муфельной печи и силы тока на ее нагревательном элементе

  • Итак, эти два параметра найдены. Но вопрос – а зачем они нужны далее?

— Во-первых, по этим исходным значениям несложно определить требуемое сопротивление нагревательного элемента.

R = U : I

R – общее сопротивление нагревательного элемента.

Имея значение общего сопротивления и зная удельное сопротивление проволоки, которая используется для изготовления нагревательных спиралей, можно найти длину проводника, из которого эта спираль будет навиваться.

— Во-вторых, есть еще один важный момент – сила тока напрямую влияет на выбор сечения проволоки. Дело в том, что если применить материал с заниженными возможностями, то слишком большой ток вызовет его быстрый перегрев, плавление или перегорание.

Можно воспользоваться таблицей, приведенной ниже.

Таблица допустимого соответствия сечения нихромовой проволоки силе тока в цепи и температуре нагрева.

D (мм)S (мм ²)Температура разогрева проволочной спирали, °C
2004006007008009001000
Максимальная допустимая сила тока, А
519.65283105124146173206
412.637608093110129151
37.0722.337.554.5647788102
2.54.9116.627.54046.657.566.573
23.1411.719.628.733.839.54751
1.82.541016.924.92933.13943.2
1.62.018.614.42124.52832.936
1.51.777.913.219.222.425.73033
1.41.547.251217.42023.32730
1.31.336.610.915.617.82124.427
1.21.1369.81415.818.721.624.3
1.10.955.48.712.413.916.519.121.5
10.7854.857.710.812.114.316.819.2
0.90.6364.256.79.3510.4512.314.516.5
0.80.5033.75.78.159.1510.812.314
0.750.4423.45.37.558.49.9511.2512.85
0.70.3853.14.86.957.89.110.311.8
0.650.3422.824.46.37.158.259.310.75
0.60.2832.5245.76.57.58.59.7
0.550.2382.253.555.15.86.757.68.7
0.50.19623.154.55.25.96.757.7
0.450.1591.742.753.94.455.25.856.75
0.40.1261.52.343.33.854.455.7
0.350.0961.271.952.763.33.754.154.75
0.30.0851.051.632.272.73.053.43.85
0.250.0490.841.331.832.152.42.73.1
0.20.03140.651.031.41.651.8222.3
0.150.01770.460.740.991.151.281.41.62
0.10.007850.10.470.630.720.80.91
D - диаметр нихромовой проволоки, мм
S - площадь поперечного сечения нихромовой проволоки, мм²

Обратите внимание – допустимая сила тока для нихромовых проводников различного сечения зависит еще и от температуры нагрева. Таким образом, в таблице необходимо выбрать то значение сечения нихромовой проволоки, которое будет соответствовать и температурному режиму, в котором планируется эксплуатация муфельной печи, и рассчитанной величине силы тока.

При этом оба исходных параметра должны приводиться к табличным в большую сторону. То есть, если температурный режим предполагается, скажем, в 640 градусов, используем столбец для 700 градусов. И если рассчитанная сила тока, например, 13,1 А, то ближайшее большее значение в таблице – 13.9 А. Продолжая приведенный пример, в левой части таблицы находим, что потребуется нихромовая проволока диаметром не менее 1.1 мм, и, соответственно, с площадью поперечного сечения 0,95 мм².

Такое приведение к ближайшим табличным значениям не особо скажется на точности результата. Но зато тем самым будет задан и определенный эксплуатационный запас возможностей нагревательного элемента.

Важный нюанс. В таблице указан и диаметр проволоки (первый столбец), и площадь ее поперечного сечения (второй столбец). Почему важно знать еще и площадь сечения проводника? Потому что расчет дальше будет вестись с опорой на величину удельного сопротивления, которое выражается в Ом×мм²/м, то есть учитывающее именно площадь и длину проводника (которую нам как раз и требуется найти).

  • Итак, сопротивление нагревателя выражается формулами:

— через силу тока и напряжение:

R = U / I

— через характеристики проводника

R = ρ × L / S

ρ — удельное сопротивление нихромового проводника, Ом×мм²/м;

L — длина проводника, м;

S  — площадь поперечного сечения проводника, мм².

Отсюда недолго получить и интересующую нас в конечном счёте формулу:

L = (U / I) × S / ρ

  • Итак, почти все величины известны, за исключением удельного сопротивления нихромовой проволоки. А это – табличная величина, которая зависит от марки применяемого сплава, и, в незначительное мере, еще и от диаметра проволоки.

Оговоримся сразу, что просто для упрощения изложения ранее и далеее упоминается нихромовая проволока. Но на практике для изготовления нагревательной спирали может быть использована как  нихромовая (чаще всего используются сплавы Х20Н80-Н, Х15Н60 или Х15Н60-Н), так и фехралевая (самая распространенная – из сплава Х23Ю5Т).

— Нихромовая проволока (из названия понятно, что доминирующими компонентами сплава являются никель и хром) — более прочная, долговечная, не меняет существенно своих качеств при сильном нагреве, пластичная, хорошо поддаётся обработке. Недостаток – высокая цена. Кроме того, по показателям жаропрочности проигрывает фехралю.

— Фехралевая проволока (фехраль – от сокращений феррум, то есть железо, хром и алюминий) обладает более высоким сопротивлением, то есть при других равных показателях обеспечивает большее выделение тепла. Жаропрочность тоже выше, чем у нихрома. Явным достоинством такой проволоки является ее куда более доступная цена. Но по многим другим параметрам, и главным образом – по своей долговечности, материал серьезно проигрывает. Так, при высоких температурах (свыше 1000 градусов) теряется пластичность – проволока становится ломкой. Наличие в составе железа предопределяет коррозионную неустойчивость спирали во влажной среде. Может вступать в химические реакции с шамотной футеровкой муфельной камеры. Чрезмерно большое линейное расширение при нагреве. Тем не менее, довольно популярный материал, видимо, в силу высокой теплоотдачи и доступной стоимости.

Фехралевая проволока значительно дешевле и обладает более высокими показателями теплоотдачи. Но по большинству важных критериев все же серьезно проигрывает нихромовой.

Ниже в таблице приведены значения удельного сопротивления для проволоки различных марок и диаметров:

Марка нихромового сплава, из которого изготовлена проволокаДиаметр проволоки, ммВеличина удельного сопротивления, Ом×мм²/м
Х23Ю5Тнезависимо от диаметра1.39
Х20Н80-Н0,1÷0,5 включительно1.08
0,51÷3,0 включительно1.11
более 31.13
Х15Н60 или Х15Н60-Н0,1÷3,0 включительно1.11
более 31.12

Как видно, для проволоки из наиболее распространённых нихромовых сплавов и в диапазоне самых употребляемых диаметров, этот показатель равен 1,11 Ом×мм²/м. то есть можно без особого риска потерять в точности вычислений остановиться именно на этом значении. Впрочем, если есть необходимость и желание, можно оперировать и более точными цифрами, взяв их из таблицы.

 И вновь, чтобы не утруждать нашего читателя расчетами «на бумажке» предложим воспользоваться онлайн-калькулятором:

Калькулятор расчета длины нихромовой или фехралевой проволоки для изготовления нагревателя муфельной печи

  • Итак, длина проводника для навивки спирали определена. Можно выполнить еще одно действие. Дело в том, что очень часто нихромовую проволоку реализуют не метражом, а катушками или бухтами определённого веса. Стало быть, может понадобиться перевод линейной величины в весовой эквивалент. В этом поможет следующая таблица:

Таблица для перевода длины нихромовой проволоки в ее вес

Диаметр проволоки, ммВес погонного метра, гДлина 1 кг, м
Х20Н80Х15Н60ХН70ЮХ20Н80Х15Н60ХН70Ю
0.62.3742.3172.233421.26431.53447.92
0.73.2313.1543.039309.5317.04329.08
0.84.224.123.969236.96242.74251.96
0.95.3415.2145.023187.23191.79199.08
16.5946.4376.202151.65155.35161.25
1.29.4959.2698.93105.31107.88111.98
1.311.14410.87910.48189.7491.9295.41
1.412.92412.61712.15577.3779.2682.27
1.514.83714.48313.95367.469.0571.67
1.616.88116.47915.87659.2460.6862.99
1.821.36520.85620.09346.8147.9549.77
226.37625.74824.80637.9138.8440.31
2.231.91531.15530.01531.3332.133.32
2.541.21340.23138.75924.2624.8625.8
2.851.69750.46648.6219.3419.8220.57
359.34657.93355.81416.8517.2617.92
3.267.52365.91563.50314.8115.1715.75
3.580.77778.85375.96812.3812.6813.16
3.685.45883.42480.37111.711.9912.44
4105.504102.99299.2249.489.7110.08
4.5133.529130.349125.587.497.677.96
5164.85160.925155.0386.076.216.45
5.5199.469194.719187.5955.015.145.33
5.6206.788201.684194.4794.844.955.14
6237.384231.732223.2544.214.324.48
6.3261.716255.485246.1383.823.914.06
6.5278.597271.963262.0133.593.683.82
7323.106315.413303.8743.093.173.29
8422.016411.968396.8962.372.432.52
9534.114521.397502.3221.871.921.99
10659.4643.7620.151.521.551.61

Подробнее на этом расчете останавливаться не будет – чтобы перемножить длину проволоки на удельный вес ее погонного метра, наверное, дополнительного калькулятора не требуется.

  • Казалось бы – расчет окончен. Но следует провести еще одну проверку. Дело в том, что иногда можно прийти к таким результатам, что нагреватель рассчитанной длины и сечения или просто не будет справляться с поставленной задачей, или моментально оплавится, или «век его будет крайне недолог». Необходимо оценить нагревательный элемент еще и с позиций допустимой удельной поверхностной мощности. Это, по сути, количество ватт тепловой энергии, которое способен вырабатывать нагревательный проводник на единицу своей поверхностной площади без потери своих механических и эксплуатационных качеств. Превышать это допустимое значение – нельзя, так как затраченные средства и усилия на изготовления спирали будут затрачены впустую.

Итак, откуда взять значение допустимой удельной поверхностной мощности? Оно вычисляется по формуле:

βдоп = βэф × α

βдоп – допустимая удельная поверхностная мощность, Вт/см²

βэф – эффективная удельная поверхностная мощность, зависящая от температурного режима работы муфельной печи.

α – коэффициент эффективности теплового излучения нагревателя.

βэф можно взять из таблицы. Здесь используются два исходных параметра:

— В столбцах указана температура, до которой будет разогреваться сам нагревательный элемент.

— В строках – температура воспринимающей среды. Иными словами, какой нагрев необходимо задать помещенному в печь для термической обработки материалу.

Пересечение столбца и строки даст значение βэф.

Требуемая температура тепловоспринимающего материала, °СПоверхностная мощность βэф (Вт/cм ²)  при температуре разогрева нагревательного элемента, °С
80085090095010001050110011501200125013001350
1006.17.38.710.312.514.1516.41921.824.928.436.3
2005.97.158.5510.15121416.2518.8521.6524.7528.236.1
3005.656.858.39.911.713.751618.621.3524.527.935.8
4005.26.457.859.4511.2513.315.5518.120.92427.4535.4
5004.55.77.158.810.5512.614.8517.420.223.326.834.6
6003.54.76.17.79.511.513.816.419.322.325.733.7
70023.24.66.258.051012.414.917.720.824.332.2
800-1.252.654.26.058.110.412.915.718.822.330.2
850--1.434.86.859.111.714.517.62129
900---1.553.45.457.7510.31316.219.627.6
950----1.83.856.158.6511.514.518.126
1000-----2.054.36.859.712.7516.2524.2
1050------2.34.87.6510.7514.2522.2
1100-------2.555.358.51219.8
1150--------2.855.959.417.55
1200---------3.156.5514.55
1300-----------7.95

А коэффициент зависит от особенностей расположения нагревательного элемента в камере печи. Всю таблицу приводить не будем – остановимся только на вариантах с использованием проволочной спирали.

ИллюстрацияВариант расположения спирального нагревательного элементаЗначение коэффициента α
Нагревательная спираль спрятана в ниши футеровки муфельной печи.0,16 ÷ 0,24
Нагревательная спираль заключена в кварцевые трубки и расположена на полочках по стенкам камеры0,30 ÷ 0,36

Теперь уже не составит труда по данным этих двух таблиц определить значение допустимой удельной поверхностной мощности.

Практика показывает, что для высокотемпературных печей (с нагревом более 700 градусов) требуемую долговечность наряду с необходимой эффективностью работы показывают нагревательные элементы с показателем допустимой удельной поверхностной мощностью не более 1,6 Вт/см² — для нихромовой проволоки, и порядка 2,0÷2,4 Вт/см² — для фехралевой.

Для печей же с невысокими показателями нагрева (порядка 200÷400 градусов) этот показатель не столь критичен. Здесь вполне можно исходить из допустимых значений 4 ÷ 6 Вт/см².

Если со значением допустимой удельной поверхностной мощности определились, то можно сравнить их с аналогичным показателем нагревателя, который у нас получился в ходе ранее проведенного расчета. Предлагаем опять воспользоваться возможностями онлайн-калькулятора.

Калькулятор расчета удельной поверхностной мощности проволочного нагревателя муфельной печи

Если полученное значение укладывается в допустимые рамки, то расчет можно считать окончательно законченным – останется приобрести нужное количество проволоки немеченого диаметра.

Но если показатель поверхностной удельной мощности слишком велик, то следует внести коррективы. Это означает, что или придется просчитать вариант с проволокой большего диаметра или увеличит общую длину нагревательного элемента. Впрочем, с нашими таблицами и калькуляторами процесс пересчета займет буквально минуты. В итоге необходимо прийти к конечным значениям сечения проволоки и ее длины, которые бы удовлетворяли всем перечисленным выше требованиям.

  • Спираль изготавливается из проволоки путем навивки ее на трубу или стержень. Работу нужно производить очень аккуратно, так, чтобы витки получались ровными и плотными. После навивки полученную спираль несколько растягивают, с таким расчетом, чтобы между витками образовывались просветы, шириной 1.5÷2 диаметра проволоки, чтобы не создавалось областей локального перегрева.

Навивку спирали можно производить с помощью специального электроинструмента, но в домашних условиях мастера обычно обходятся подручными приспособления, например, как показано на иллюстрации ниже.

Навивка спирали с помощью несложного приспособления

Проволока в данном примере подается через отверстие, просверленное в небольшом отрезке бруса. Подача идет с небольшим натягом, а свободно закрепленная труба прокручивается с помощью установленной в ее торец рукоятки. Как можно видеть, такой «станок» является весьма удобной самоделкой, которая значительно ускоряет работу, и изготовить ее — труда не составит.

Для изготовления спирали выбирается диаметр трубы или стержня D, который соответствует определенным требованиям – он зависит от типа проволоки и от ее диаметра d:

— для нихромовых спиралей – D = (7÷10) × d;

— для фехралевых спиралей – D = (4÷6) × d

Полученный диаметр спирали является минимальным.По готовности готовая спираль будет равномерно растягивается и раскладываться внутри муфеля в проделанных для нее нишах. Эти ниши могут быть только на стенках, но нередко для большей эффективности спираль также прокладывается и по потолочной поверхности, и даже по донной.

Нагревательные элементы, растянутые и разложенные в нишах камеры муфельной печи.

Некоторые мастера наносят на спиральные нагреватели обмазку из шамотной глины, с целью увеличить их долговечность. Другие предпочитают сверху спирали надевать изоляционные керамические элементы или кварцевые трубки. Однако, в большинстве случаев при самостоятельном изготовлении муфельных печей спирали остаются открытыми.

Система коммутации и управления муфельной печью

Пример комплекта для создания электротехнической части муфельной печи.

Блок управления печью включает в себя несколько приборов, которые собираются в одну общую схему. К таким составляющим электронной части муфельной печи относятся:

ИллюстрацияОсновное предназначение прибора или элемента схемы
Терморегулятор. В данном случае на иллюстрации представлен регулятор температуры RЕХ-C100, но для разных моделей могут быть использованы разные варианты этого прибора.
Например, «бюджетная» модель терморегулятора, простая в управлении Ш-4501, которую можно поискать и на «вторичном рынке» по объявлениям. Прибор прошел «проверку временем», и хотя по нынешним временам считается уже морально устаревшим – вполне способен справиться с задачей поддержания нужного уровня нагрева в муфельной печи. Есть модели с разными диапазонами измерения температуры нагрева - от 200 и до 1600 градусов.
Термопара – это элемент, который «в реальном времени» измеряет температуру внутри муфеля и передает данные на терморегулятор. Термопара чаще всего устанавливается в заднюю стенку муфельной камеры, в которой для этого просверливается сквозное отверстие. Для муфельной печи подходит термопара с маркировкой ПП, ХА и ХК.
Полупроводниковое твердотельное реле на 25÷40 ампер, которое исполняет коммуникационные функции в цепи управления. Оно чаще всего устанавливается в комплексе с радиатором охлаждения.
Радиатор с закрепленным на нем твердотельном реле.
Один двухклавишный или два одноклавишных выключателя.
При возможности и желании, вместо отдельных приборов, которые потребуется соединять в единую цепь, можно использовать готовый блок питания и управления со встроенным реле и терморегулятором. К нему подключается и нагревательная спираль, установленная в муфеле, и термодатчик (термопара).

Термопара, «рабочая» передняя часть которой находится в муфельной камере, проводится через заднюю стенку.

Вариант расположения термопары внутри муфельной камеры.

Сигнальные провода, идущие от термопары, подключаются к терморегулятору. Он отслеживает температуру, созданную внутри муфеля, и при достижении требуемого верхнего порога передаёт управляющий сигнал на реле, которое размыкает цепь питания нагревательного элемента. При понижении температуры до заданного уровня, происходит обратный процесс – реле включает питание нагревателя.

Реле, установленное на задней наружной стенке муфельной печи. Играет основную коммутирующую роль в электрической схеме печи.

Как правило, все коммутационные элементы электрической схемы располагают на задней стенке, непосредственно на ней, или обустроив для их закрепления ту или иную подставку (кронштейн, полку). На фасад же печи для удобства работы выносится терморегулятор, клавиши переключателей и индикаторы, показывающие режим работы прибора.

Пример расположения органов контроля и управления на лицевой стенке муфельной печи

Таких индикаторов может быть несколько. Например, общее питание, режим нагрева спирали, режим «простоя» нагревателя.

Рекомендуемая электрическая схема при использовании терморегулятора Ш-4501. Но и с другими терморегуляторами принципиальные отличия невелики.

На иллюстрации выше показана рекомендуемая схема подключения с использованием терморегулятора Ш-4501. В полной комплектации прибора он уже может быть оснащен встроенным реле, так что в дополнительном коммутационном устройстве надобность даже отпадает – останется только правильно подсоединить кабель питания, выводы нихромового нагревателя и сигнальные провода термопары.

Компактная муфельная печь с блоком коммутации и управления на базе терморегулятора Ш-4501

Муфельную печь, как уже говорилось выше, можно запитать и от более современного готового блока питания и управления. И нужно сказать, что это более безопасный и надежный вариант, правда, довольно дорогой. Удобство состоит в том, что при возникновении необходимости использовать блок управления для других нужд, его можно отключить от муфельной печи и подключить к другому прибору.

Изготовление муфельной печи

Приступая к созданию прибора, первым шагом, безусловно, необходимо составить примерный проект печи. Это необходимо и для того, чтобы рассчитать электрические параметры будущего прибора (о чем уже рассказывалось), и чтобы определиться с нужным количеством материалов для его изготовления.

Примерно так может выглядеть «рукописный» чертеж самодельной муфельной печи.

Выполняется небольшой чертеж, на котором проставляются все размеры будущего изделия. Никто в данном случае не будет требовать от мастера строго соблюдения всех канонов исполнения чертежа – главное, чтобы схема была понятной для него самого и стала хорошим помощников при изготовлении деталей конструкции и выполнении монтажных работ.

Ну а размеры муфельной камеры, безусловно, будут зависеть от характера предстоящих задач, которые хозяин собирается решать с помощью создаваемой печи.

Инструменты и материалы для изготовления печи

Чтобы изготовить сам муфель и металлический корпус для него, потребуется подготовить для работы все необходимое — это инструменты и материалы.

Инструментальный «арсенал» готов к началу работ

Из изготовления потребуется инструмент, который, как правило, есть в мастерской у каждого хорошего хозяина дома, так как без этого трудно обойтись во время ремонта или строительства. В список инструментов входит следующее:

  • Электрическая дрель и набор сверл по металлу. Кроме того, потребуется также сверло по дереву длиной в 600 мм и диаметром 16 мм.

Такое сверло потребуется для проделки ниш для укладки нагревательной спирали

  • «Болгарка» и расходные материалы к ней – отрезные и шлифовальные круги.
  • Сварочный аппарат и электроды.
  • Монтажные работы значительно облегчатся при использовании струбцин и магнитных уголков для сварки.
  • Саморезы разной длины — от 50 до 120 мм.
  • Ножовка по дереву.
  • Рулетка, металлическая линейка и строительный угольник.
  • Шуруповерт.

Из материалов для изготовления рассматриваемой в качестве примера муфельной печи с камерой, имеющей размер 130×130×470 мм, мастер использовал следующие материалы:

Плиты ШПГТ-450 – отличный материал для создания рабочей камеры муфельной печи

  • Плиты ШПГТ-450 размером 490 × 490 толщина 100 мм. Этот материал производится из огнеупорного муллито-кремнеземистого волокна. В качестве связующего вещества, а также для придания изделиям прочности, в волокна добавляется глинистая масса. Сформованные изделия проходят прессование, а затем обжиг.

Плиты ШПГТ-450 — это легко обрабатываемый, прочный конструкционный изоляционный материал, который успешно используется для постройки печей. Плиты легко режутся обычной ножовкой, а также их можно склеить неорганическим клеем и скрепить металлическими креплениями.

Материал обладает следующими качествами, необходимыми для хорошего функционирования муфеля:

— высокая термостойкость;

— низкая теплопроводность;

— невысокая плотность;

— устойчивость к химическим веществам;

— конструктивная прочность;

— незначительная усадка в процессе эксплуатации;

— легкость обработки;

— электроизоляционные качества;

— негорючесть.

  • Металлический уголок 40×40 мм для создания каркаса печи. Для приводимой в пример модели его потребуется порядка 7 метров.
  • Металлический уголок 90×90 мм, длиной в 500÷600 мм для формирования углублений для установки нагревательных элементов. Вместо уголка можно использовать треугольный напильник. Этот пункт правильнее было бы даже отнести к перечню инструментов.
  • Стальной лист толщиной в 1,5÷2 мм для обшивки каркаса.
  • Теплоизоляционный материал – рулонная или блочная фольгированная базальтовая вата, выдерживающая нагрев до 600 градусов.
  • Термостойкий герметик для склеивания плит, способный выдержать температуру как минимум в 1500 градусов.
  • Текстолит, на который будут монтироваться крепления спирали.
  • Наждачная бумага.
  • Проволока для нагревательной спирали в данном случае мастер использовал фехраль Х23Ю5Т-д, диаметром 1,2 мм. Ее по расчетам потребуется около 25 метров. Однако, как уже говорилось выше, для изготовления спирали может быть применен и другой вид проволоки — главное, правильно рассчитать ее диаметр и длину.
  • Стальная труба диаметром 12 мм для наматывания спирали.

Расходные материалы и некоторые элементы будущей электрической схемы печи

  • Набор приборов и элементов для сборки схемы электрической части печи. Об этом уже рассказывалось выше.

Процесс изготовления муфельной печи – пошагово

В данном разделе статьи будет рассмотрен один из многочисленных вариантов изготовления муфельной печи. Этот пошагово показанный пример, надеемся, поможет яснее определиться с параметрами прибора, а также увидеть основные монтажные операции.

ИллюстрацияКраткое описание выполняемых операций
Первым шагом плиты ШПГТ-450 размечаются согласно составленному чертежу и распиливаются ножовкой по дереву. Чтобы рез получился ровным, его рекомендовано производить, уложив по намеченной линии разметки стальной уголок и крепко прижав его к плите. Для создания муфеля нужно подготовить шесть деталей – четыре боковых и одна задняя стенка, а также передняя крышка.
Следующим шагом производится примерка боковых стенок муфеля друг к другу — для этого из них «вчерне» собирается камера. При проведении такой предварительной сборки сразу будет видно, где потребуется корректировка плит, так как их поверхности должны как можно плотнее были подогнаны друг к другу. На этом же этапе определяется и размечается месторасположение нагревательных элементов.
Далее, для лучшей стыковки плит между собой, их необходимо выровнять - этот процесс производится методом затирки, который вполне возможен благодаря низкой плотности материала. Для выравнивания поверхностей плиту двигают вперед-назад по абразивной поверхности, которую можно создать, надежно закрепив на столе или прочной панели лист наждачной бумаги с крупным зерном. Таким образом, с плиты снимаются мешающие подгонке неровности.
Следующим шагом по поставленным на торцах плит отметкам определяется месторасположение участков нагревательной спирали, так как для них необходимо будет сделать своеобразные ниши. Чтобы они были ровными и аккуратными, на плитах вымеряются и прочерчиваются линии.
Следующим шагом по расчерченным линиям с помощью ножовки в плите делаются запилы на глубину в 20 мм, так как диаметр нагревательного элемента в данном варианте будет составлять примерно 14÷14,5 мм.
Расстояние между запиленными линиями будет составлять примерно 120 мм.
Далее, в плитах необходимо просверлить сквозные каналы, которые впоследствии как раз и станут нишами для размещения нагревательных спиралей. С торцевой стороны плиты нужно найти середину высоты запила - это будет точка, в которую будет установлено острие сверла. С его помощью вдоль запила внутри плиты и будут просверлены сквозные отверстия. Материал сверлится легко, но очень важно держать инструмент ровно, чтобы сверло не ушло в сторону или вниз.
Затем с помощью стального уголка 90×90 мм производится соединение запилов с внутренними отверстиями, то есть проделанные каналы необходимо «открыть». Для этого металлический уголок устанавливается своей вершиной в запил, и его перемещают вперед-назад, а при движении он снимает излишек материал двух сторон зазора, оставляя за собой ровные края. Вместо стального уголка, для открытия высверленных каналов может быть использован треугольный напильник.
Результатом проведенных работ становятся открытые ниши-каналы, в которые и будут укладываться спиральные нагреватели. В данном случае таких каналов придется сделать четыре, по две на противоположных стенках муфеля. В других моделях нагревательные элементы могут быть расположены не только в боковых стенках, но и в верхней и нижней плите камеры.
Следующим шагом производится примерка подготовленных плит, путем сборки их в единую конструкцию. При обнаружении слишком широких зазоров на их стыках, поверхности снова притираются.
На этот раз процесс притирки производится по месту их установки, например, вертикально установленную плиту торцевой стороной двигают вперед-назад по сопрягаемой поверхности именно в том месте, где будет находиться их стык. Аналогичным образом притираются как горизонтальные, так и вертикальные стыки, если они есть.
В результате оставшиеся просветы между деталями камеры должны иметь минимальную ширину. То есть плиты должны прилегать друг к другу как можно плотнее.
Далее, можно переходить к склеиванию плит между собой с помощью жаростойкого герметика, который наносится полностью на всю склеиваемую поверхность. Герметик лучше всего распределять с помощью шпателя — так слой получится равномерным и будет иметь необходимую толщину.
Когда боковые стенки муфеля будут скреплены, к ним приклеивается задняя. В результате на стыках плит должны получиться аккуратные швы. Желательно, чтобы излишки герметика как можно меньше выступали в камеру нагрева.
После склеивания, желательно плиты дополнительно скрутить между собой длинными саморезами (скажем, 120 мм). Это сделать достаточно просто, так как крепежные элементы легко входят в материал плит и довольно надёжно в нем фиксируются.
После склеивания все швы, как внутренние, так и наружные, а также поверхности плит зачищаются с помощью наждачной бумаги. В результате должна получиться аккуратная, с практически незаметными швами конструкция.
Следующим шагом смонтированный из плит муфель оборачивается фольгированной каменной ватой, которая обеспечит требуемый уровень термоизоляции камеры. Закрепление материала на плитах производится с помощью термостойкого скотча, который обматывается вокруг утеплительного материала. Задняя стенка может быть утеплена тем же материалом или же жесткой плитой каменной ваты.
Далее, идет изготовление нагревательной спирали. Для этого на трубу аккуратно накручивается проволока диметром в 1,2 мм. Процесс производится с помощью специального приспособления. Более подробно об этой операции было рассказано выше.
Результатом работы является аккуратный нагревательный элемент, который неотличим по внешнему виду от заводских изделий. Но обойдется он гораздо дешевле, нежели приобретать готовый вариант в магазине.
Следующим этапом идет изготовление из стального уголка рамы каркаса, в которую будет установлена уже «одетая» в термоизоляцию муфельная камера. Чтобы каркас был выполнен точно, и не возникло проблем с установкой в него муфеля, лучше всего заранее составить чертеж конструкции и проставить на нем все размеры, по которым затем и нарезаются отдельные детали. Каждый мастер-сварщик использует свой способ соединения уголков между собой. В данном случае на краях уголков делаются срезы под углом в 45 градусов. Швы получаются аккуратными и надежными.
Чтобы сварку каркаса было производить легче, для временного скрепления металлических деталей используются специальные магнитные уголки. Эти приспособления фиксируют взаимное расположение металлических элементов конструкции, удерживают их в заданной позиции до капитального скрепления сваркой.
Уголки помогают не только временно скрепить детали каркаса, но и идеально выставить прямые углы в узлах соединений. После того как металлические детали будут скреплены сваркой, магнитные уголки снимаются.
В тех местах, где временное скрепление элементов каркаса с помощью магнитных уголков по тем или иным причинам невозможно, применяются обычные струбцины.
Задняя часть каркаса изготавливается отдельно, так как предполагается съемной и закрепляться на основной конструкции будет с помощью саморезов. Чтобы она была установлена жестко, соединительные отрезки уголков, приваренные к ней, при сборке будут находиться с внутренней стороны уголков основной части конструкции.
Для соединения частей каркаса на участках наложения уголков просверливаются сквозные отверстия «под потай», через которые и будут вкручиваться саморезы по металлу. Когда все элементы каркаса будут готовы, поверхности конструкции рекомендуется сразу обезжирить и покрыть антикоррозийным составом.
Далее, после того как нанесенное защитное покрытие полностью высохнет, каркас «надевают» на покрытую термоизоляцией муфельную камеру. Камеру устанавливают так, чтобы ее задняя стенка оказалась с незакрытой стороны каркаса. После этого устанавливается и окончательно фиксируется саморезами задняя часть каркасной рамы.
Чтобы ножки конструкции были устойчивы, и высоту установки прибора можно было подкорректировать, с нижней их стороны привариваются «пятачки», в которых высверливаются отверстия и нарезается резьба. Сюда будут вкручиваться регулируемые ножки. В качестве ножек вполне могут быть использованы болты с шестигранной головкой.
Стенки печи обшиваются металлическим листом. Причем он прикручивается не только в области муфеля, но и на ножки конструкции. Фиксация листа производится с помощью саморезов с широкой шляпкой.
Далее, в муфель в подготовленные ранее ниши раскладывается нагревательный элемент. Его концы через донную часть или заднюю стенку камеры выводятся наружу для подключения к общей электрической цепи печи.
Следующим этапом работ идет изготовление дверцы печи. Для нее также из уголка сваривается каркас по определенным чертежом размерам, в который закладывается сначала металлическая пластина, а затем вырезанная плита.
На предыдущем фото видно, что плита дверцы обрамлена металлическими пластинами толщиной в 2 мм. Они враспор вбиваются между плитой и уголками каркаса, и в процессе дальнейшей эксплуатации надежно предохранят плиту от механических повреждений и раскрашивания.
Дверца закрепляется на основном каркасе печи с помощью воротных стальных петель, которые привариваются к уголку каркаса и дверцы. При желании можно использовать другой вариант петель. Главное — чтобы они выдержали немалый вес дверцы.
Нужно отметить, что дверцу можно сделать распашной, откидной или подъемной вверх — принципиального значения это не имеет. Главное, чтобы она плотно притягивалась к муфелю, так как от этого будет зависеть время нагрева камеры и сохранение в ней достигнутой температуры.
На этой иллюстрации показан винтовой механизм притягивания дверцы к корпусу печи.
Здесь же демонстрируется более сложный вариант открывания дверцы – с ее подъемом вверх. Однако, нужно отметить, что данный способ, хотя и имеет более сложный механизм, но менее удобен в эксплуатации.
Часть блока управления чаще всего устанавливается с фасадной стороны печи, под ее дверцей. Для установки терморегулятора и клавиш выключателя из металлического листа вырезается пластина, в которой, в свою очередь, делаются окошки под размер устанавливаемых приборов.
На пластину устанавливается выключатель и терморегулятор. Затем эта панель закрепляется с лицевой части на ножках каркаса саморезами.
Соединительные кабели от регулятора температуры и выключателя проводятся под корпусом печи к задней стенке, где располагаются остальные элементы электротехнической схемы питания и управления печью.
В задней стенке просверливается отверстие и для термопары, концы которой также подключаются к приборам управления. Принцип подключения приборов и элементов электрической схемы был описан выше. Все соединения должны быть хорошо изолированы. На иллюстрации показано, что соединение контактов произведено через изоляционную текстолитовую пластину, закрепленную на металлических деталях каркаса.
Не забываем про заземление. Можно непосредственно к корпусу (каркасу), например, на приваренный к нему болт, подсоединить провод заземляющего контура, если он имеется в мастерской. Другой вариант – контактное соединение корпуса с зеленым (зелено-желтым) проводом кабеля питания, если предусмотрены розетки с заземлением. После того как электрическая цепь будет собрана, рекомендуется еще раз дополнительно проверить правильность коммутации и качество изоляции. Затем можно переходить к испытаниям прибора. Сначала лучше всего выставить на терморегуляторе среднюю температуру нагрева. Если испытание пройдет удачно, можно ее повысить до максимальной.
Результат работы – муфельная печь компактного размера с распашной, притягиваемой с помощью винтового замка дверцей.

*  *  *  *  *  *  *

Если после ознакомления с публикацией вы пришли к выводу, что такая работа вам посильна – беритесь за дело. Правда, очень трезво оценивайте свои возможности – как видно, потребуется выполнение немалого количества разноплановых технологических операций различного уровня сложности. Был приведен лишь пример монтажа. А так каждая конкретная модель должна просчитываться индивидуально. Приобретение всей необходимой электротехнической «начинки» следует производить только после составления проекта и проведения необходимых расчетов.

И, наконец, в завершение публикации предлагаем посмотреть еще один пример создания муфельной печи – в это раз с футеровкой из шамотного кирпича.

Видео: Пример самостоятельного изготовления муфельной печи

stroyday.ru

Как сделать муфельную печь своими руками – подробная инструкция

Муфельная печь является нагревательным прибором, состоящим из огнеупорной камеры. Предмет помещается в муфель и видоизменяется под воздействием высоких температур. Сделать муфельную печь своими руками можно при помощи старой духовки или стиральной машины.

Что представляет собой муфельная печь?

Муфельные печи используются в самых разных целях:

  • для переплавки металлов;
  • обжига керамических изделий;
  • для выравнивания деформированных поверхностей различных материалов;
  • выпаривания влаги из вещества;
  • быстрой и эффективной сушки различных изделий.

В зависимости от типа печи, можно нагреть объект до температуры от 100 до 2000 градусов. Муфельные печи чаще всего работают от газа или электричества. Но можно сконструировать устройство, которое будет функционировать от процесса горения дров или горючих веществ.

Муфель изготавливают из жаропрочных материалов, которые не пропускают продукты горения к помещенному в них веществу. В муфеле может происходить обработка не только в воздушной среде. Существуют муфельные печи с нагревом материала в вакууме. Вместо воздуха также могут использоваться такие газы, как водород, аргон, гелий или азот.

Герметичность камеры создает равномерное воздействие тепла на объект. Нагревается муфель достаточно долго, а также это требует больших энергозатрат.

Создание корпуса муфельной печи

Корпус муфельной печи можно создать самому или же воспользоваться заготовками. В качестве заготовки можно использовать старую духовку, электрическую печь или прямого нагрева, холодильник, стиральную машину. Также обязательно стоит учесть, что необходимо удалить все детали из пластика, так как они не приспособлены к высоким температурам.

Корпус можно создать своими руками. Для этого подойдет листовой металл. Следует выбирать материал, толщина которого более двух миллиметров. Из него следует сделать прямоугольную коробку при помощи сварочного аппарата.

Для создания корпуса подойдет листовой металл

Если вы хотите сконструировать цилиндрическую муфельную печь, стоит изогнуть металл в радиус и заварить шов.

Чтобы защитить металл от коррозии, желательно покрыть печь специальной огнеупорной краской. Улучшит свойства печи специальный термоизоляционный слой. Он служит для уменьшения теплопотерь, тем самым увеличивая жар в камере. Для термоизоляционного слоя можно использовать базальтовую вату, а также перлит.

Изготовление муфеля

Чтобы самостоятельно сконструировать муфельную печь, в первую очередь стоит сделать огнеупорную камеру. Не каждый материал подойдет для этих целей.Специальную камеру можно изготовить из шамотного кирпича. Он отлично подойдет как для прямоугольной, так и для цилиндрической печи. Правда, в форме цилиндра выложить кирпичи довольно сложно. Для этого необходимо вырезать при помощи болгарки одинаковые трапеции. Для небольшой печи понадобится около 7 кирпичей.

После стоит соединить их вместе при помощи проволоки, а также проверить, чтобы они плотно состыковывались. Неровности можно также подкорректировать при помощи болгарки. Далее следует выложить кирпичи в ряд и сделать несколько канавок для проволоки, которая в будущем будет нагревательным элементом. Важно сделать канавки таким образом, чтобы проволока нигде не соприкасалась. Для этого стоит на одном из кирпичей разместить углубления под наклоном. Канавки должны быть шириной в 7-8 миллиметров, расстояние между ними – не менее 2 сантиметров.

Соединяются кирпичи при помощи термостойкого клея. Также можно использовать смесь из глины, порошка шамотного кирпича и кварцевого песка.

Для изготовления муфеля подойдет и обычная глина, так как самодельная печь не будет работать с экстремальными температурами. Глина нуждается в предварительной обработке. Из картона или листа фанеры сконструируйте небольшой прямоугольник, который по размерам будет совпадать с задуманной муфельной камерой. Обязательно подсчитайте по размерам, будет ли данная камера свободно помещаться в корпус печи.

Макет камеры стоит покрыть снаружи глиной толщиной в несколько сантиметров. Глина должна высохнуть в течение 5 дней. После обязательным действием является обжиг глиняной конструкции. Лучше всего обжигать материал в угольной печи, так как необходима температура не менее 700 градусов. Если все условия будут соблюдены, получится достаточно прочная и огнестойкая камера.

Как сделать нагревательный элемент?

В качестве нагревательного элемента используется проволока. Можно использовать нихром или фехраль. Проволока из нихрома выдерживает до 1100 градусов. Но нихром может сгореть от малейшего контакта с воздухом. Фехраль может выдерживать температуру до 1300 градусов, при этом от воздуха проволока не портится.Минимальный размер проволоки, которую нужно использовать – 1 миллиметр. В зависимости от типа муфельной камеры, различны способы прикрепления нагревательного элемента.

Муфель из керамики обматывают проволокой

Закрепляется нагревательный элемент на кожухе при помощи глины, расстояние между каждым витком должно быть около 2 миллиметров. Скрепляющий слой также следует сушить в течение нескольких дней и обжечь в угольной печи.

В шамотный муфель необходимо установить нагревательную спираль. Ее можно сделать самостоятельно из нихромной или фехральной проволоки. Для этого необходимо равномерно намотать проволоку на цилиндрический объект. Подойдет карандаш, тонкий пруток из металла или сварочный электрод. Диаметр спирали должен получиться в 6 мм.

Обязательно нужно следить за тем, чтобы витки не соприкасались друг с другом, иначе произойдет короткое замыкание. Спираль необходимо провести в специальных углублениях, проделанных в шамотном кирпиче. Обязательно нужно закрепить витки. Это можно сделать при помощи проволоки или изготовить замазку. Для замазки можно использовать глину. В корпусе сверлятся отверстия, через которые необходимо вывести концы проволоки. Для подключения спирали к сети нужно использовать кабель.

Нагрев муфеля при помощи газа

Самодельная муфельная печь может работать не только от электричества, но и под воздействием газовой горелки. Такой нагревательный элемент можно приобрести или же сделать самому.

Для создания газовой горелки необходима металлическая труба длиной в 10-15 сантиметров. Диаметр трубы не должен превышать несколько сантиметров. Сначала следует сделать возле края сквозное отверстие для подвода газовой трубки. Также перпендикулярно ему необходимо сделать несколько односторонних отверстий. Они необходимы для поджигания устройства.

Для газовой горелки вам понадобится металлическая труба длиной в 10-15 сантиметров

Газовая трубка изготавливается из меди, ее диаметр не превышает 0,8 сантиметра. На обоих концах трубки необходима резьба. Посередине устройства нужно сделать небольшое несквозное отверстие для выхода газа. Одно отверстие необходимо закрыть при помощи заглушки, к другому подвести газовый баллон. При совмещении элементов устройства обязательно следует установить клапан между шлангом и горелкой, так как он будет защищать конструкцию от возгорания.

Особенности сборки муфельной печи

Муфельную печь необходимо правильно собрать, чтобы она долго прослужила. Стоит воспользоваться несколькими основными рекомендациями:

  1. Обязательно стоит укрепить наружную часть конструкции при помощи металлических вставок, так как муфельная камера является достаточно тяжелой.
  2. Камера должна плотно прилегать к утеплителю основного корпуса.
  3. Если вы изготавливали корпус самостоятельно, необходимо сделать дверцу из двойного листа металла, а также обязательно расположить на ней слой утеплителя.
  4. При использовании в качестве основы старого духового шкафа, можно пренебречь слоем утеплителя, так как он уже предусмотрен конструкцией духовки.
  5. Для безопасной работы муфельной печи необходимо подключать нагревательный элемент к автомату на 20-25 А.

Муфельная печь, сделанная своими руками, по температуре нагрева значительно уступает промышленным аппаратам. В ней нельзя переплавить металл, а также сложно работать со стеклом. Но агрегата, сделанного самостоятельно, будет вполне достаточно, чтобы совершить обжиг керамического изделия в домашних условиях. Главное не пренебрегать установкой защитных элементов от перепадов напряжения или утечки газа.

pechiexpert.ru

Муфельная печь своими руками: снол, виды, цены, модели

Муфельная печь — это нагревательное устройство, внутри которого расположен специальный кожух — муфель. Он отделяет внутреннее рабочее пространство от топки (нагревателей). Таким образом, внутренняя камера защищает рабочую зону от угарных газов, а нагреваемые детали — от взаимодействия с этими газами. Как устроен муфель и изготавливается ли муфельная печь своими руками?

Муфельные печи: преимущества и недостатки

Муфель защищает зону нагрева от газов или продуктов испарений нагревательных элементов. Это создаёт условия для термической обработки деталей, для насыщения их поверхности определёнными элементами (углеродом, азотом, хромом). Также муфель используют для переплавки золота, обжига изделий из глины.

Камера муфельной печи

Кроме защитных свойств, внутренняя камера обеспечивает равномерное распределение температуры по всей рабочей зоне. Это создаёт одинаковые условия для термической обработки деталей на поддоне.

Муфельная печь серийного производства

Из недостатков муфелей стоит отметить низкую скорость нагрева до высоких температур, а значит, сложность скоростных режимов термической обработки в таких печах. Кроме того, разогрев самого муфеля требует дополнительного расхода энергии, а значит муфельные печи — более затратны в эксплуатации, чем печи без муфеля.

Муфельные печи: сфера применения

Перечислим сферу применения муфельных печей:

1. Металлургическое производство и исследования в металлургических лабораториях. В муфельных печах разного размера проводят термическую обработку деталей из различных сплавов — закалку и отжиг, отпуск и состаривание. Также в муфелях проводят насыщение поверхности углеродом, азотом, алюминием, кремнием, другими элементами (цементирование, азотирование, цианирование, диффузная металлизация — хромирование, алитирование).

Муфельная печь на металлургическом производстве

2. Переплавка золота и цветных сплавов, при которых недопустимо насыщение сплава посторонними примесями. В такой переплавке необходимо ограничить контакт сплава с продуктами горения или с продуктами окисления нагревательных элементов.

Переплавка металла в муфельной печи

3. Обжиг керамики — используется в процессе производства керамических изделий (посуды, скульптурных украшений из глины). Высокотемпературный обжиг обеспечивает прочность керамической поверхности и её водостойкость.

Обжиг керамики в муфельной печи

4. Сушка электропроводящих материалов и элементов.

Сушка материалов в муфельной печи

5. Стерилизация инструмента (в медицине).

Стерилизация инструмента в медицине

6. Сжигание (кремация).

Кремация в муфельной печи

Особенности муфельной печи для плавки металлов

Как устроены муфельные печи: конструкция

Главный конструктивный элемент печи — муфель. В его камеру загружают детали для термической обработки (или золото для переплавки, медицинский инструмент для температурной обработки, керамику для обжига). Муфель делают из химически инертного материала.

Камеру муфеля располагают внутри печи. При этом пространство между наружным кожухом и внутренней камерой заполняют теплоизолятором. Качественная теплоизоляция определяет КПД работы устройства, а также его безопасность (ограничивает сильный нагрев кожуха и не допускает возможности обжечься об него).

Камера муфельной печи

Нагревательные элементы располагают снаружи муфеля или в его стенках. Они нагревают внутреннюю камеру, которая в свою очередь передают тепло рабочему пространству. Работой нагревательных элементов управляет регулятор. Он контролирует температуру и время нагрева, весь процесс термической обработки. Уровень автоматического регулирования влияет на цену нагревательного устройства. Чем больше регулирующих функций, тем дороже печь.

Муфель: конструкция и материалы

Для изготовления внутренней камеры используются следующие материалы:

  • керамика;
  • керамическое волокно;
  • корунд;
  • огнеупорный (шамотный) кирпич.

Выбор материала для изготовления муфеля определяется условиями работы и предназначением печи. Например, муфель из огнеупорных волокон используется для нагрева в нейтральной среде. Корундовые камеры — можно использовать в химических средах. А вот керамический муфель — универсален. Благодаря инертности его используют для различных задач (переплавки, термической обработки, обжига).

Самодельная конструкция муфельной печи

В один и тот же корпус можно загружать муфели из разных материалов (для разных целей нагрева и обработки). Таким образом, внутренняя камера является сменным элементом, который может иметь вид горшка или колпака, загружаться с боку или сверху. Конструктивно муфели делят на следующие группы:

  1. Колпаковые (они загружаются сверху в виде колпака, после нагрева отделяются от пода).
  2. Горшковые (также загружаются сверху, но имеют вид ёмкости, от пода не отделяются).
  3. Простые (садку загружают с боку печи).

Нагревательные элементы

Для нагрева стенок внутренней камеры устанавливают нагревательные элементы. В качестве них используется проволока из термостойкого металла или сплава. При прохождении тока по проволокам они разогреваются и выделяют тепло. Для увеличения площади отдачи проволоку наматывают в виде спирали.

Нагревательный элемент муфельной печи

Также различают открытые и закрытые нагреватели. Открытые нагреватели имеют более высокую скорость нагрева, при поломке — легко заменяются новыми. Но при этом — быстрее окисляются (из-за нагрева) и чаще выходят из строя.

Закрытые нагреватели располагают внутри стенок муфеля. Они защищены от окисления, поэтому более долговечны. Недостатки: более длительный нагрев и большая стоимость ремонта (в случае поломки необходима замена всего муфеля).

Виды муфельных печей

Муфельные печи классифицируют по нескольким признакам. По способу нагрева их делят:

  • электрические;
Электрическая муфельная печьГазовая муфельная печь

По виду защитной атмосферы:

  1. Воздушные (муфель ограничивает смешивание воздуха между рабочим пространством и нагревателями).
  2. Вакуумные (внутри муфеля создают разреженное пространство — вакуум).
  3. Печи со специальной атмосферой — пространство внутри муфеля заполняют специальным газом (инертным, азотирующим, восстанавливающим и др.).

Рабочая температура внутри печи может варьироваться от +400ºC до 2500ºC. По этому признаку муфельные печи классифицируют на типы:

  1. Для умеренного нагрева — до 500ºC.
  2. Для средних температур — до 900ºC.
  3. Для высоких температур — до 1400ºC.
  4. Для сверх высоких температур — до 2000-2500ºC.

Примечание: Температура нагрева определяет цену печи. Чем сильнее нагревает печь, тем выше её стоимость. Кроме того, цены муфелей зависят от размеров и функциональной оснастки (наличия термопар, вида нагревателей, автоматики).

Муфельная печь своими руками

В домашних условиях своими руками можно собрать простую конструкцию печи. При этом муфельная печь «своими руками» будет работать на электричестве. Главный элемент — муфель — можно изготовить из глины или сложить из шамотного кирпича.

Для глиняного муфеля делают заготовку из картона или фанеры. Полученный короб покрывают слоем глины толщиной от 1 см, сушат до затвердевания (3-5 дней) и обжигают в угольной печи. Температура обжига составляет 700-800ºC. Этого достаточно для остекловывания глиняной структуры и получения прочной внутренней камеры.

Муфельная печь, изготовленная своими руками

Полученный керамический муфель обматывают проволокой (нихромовой или фехралевой, диаметром 1 мм) — она будет работать в качестве нагревательного элемента. Для того чтобы закрепить проволоку на кожухе, её покрывают вторым слоем глины (который также сушат и обжигают в угольной печи). Концы проволоки для дальнейшего подключения к электросети отставляют открытыми.

Для складывания шамотного муфеля в каждом кирпичике проделывают канавки (для расположения нагревательных спиралей). После складывания кирпичей в канавках располагают спиральную проволоку. Для закрепления в канавках спираль обмазывают глиной или укрепляют проволокой.

Готовую внутреннюю камеру размещают в металлическом корпусе. Его сваривают из листов стали толщиной 2 мм и более. В корпусе оставляют отверстия для подсоединения к нагревательной проволоке.

Внутрь кожуха помещают готовый муфель, подсоединяют контакты и делают теплоизоляцию. В качестве изолирующего материала используют базальтовую вату или асбестовую крошку (асбест — более вредный вариант, при его нагреве выделяются канцерогены).

Примечание: Такая муфельная печь своими руками позволяет обжигать изделия из керамики. Для металлургического отжига или переплавки цветных сплавов необходима печь промышленного производства.

Самостоятельное изготовление муфельной печи

Печи СНОЛ: цены и модели

Производитель электропечей СНОЛ (SNOL) предлагает различные нагревательные печи и камеры. Муфельные варианты СНОЛ — это лабораторные электропечи для термической обработки деталей в воздушной среде. Они обустроены электрическими спиральными нагревателями и прямоугольной внутренней камерой. Сфера применения печей СНОЛ: термическая и химико-термическая обработка, нагрев образцов, прокаливание.

Модельный ряд СНОЛ предоставляет печи с разными рабочими температурами и разным объёмом рабочего пространства. Рабочие температуры СНОЛ составляют 100-1300ºC. В моделях под заказ рабочие температуры могут быть выше — до 1600ºC. Объём рабочих камер — 3, 6 или 10 л. Используются полузакрытые и закрытые нагреватели. В модификациях с объёмом рабочей камеры 3 и 6 л нагреватели расположены с трёх сторон. В модификациях с камерой 10 л — нагреватели с 4-х сторон внутренней камеры.

Муфельная печь SNOL

Материал муфеля — керамика или волокно. Есть модели СНОЛ, в которых внутренняя камера выполнена из нержавеющей стали, из кирпича. Модульная конструкция печи позволяет при необходимости быстро и несложно заменить любой элемент.

Качество и надёжность работы нагревательных устройств СНОЛ обеспечивают японские программируемые терморегуляторы, фехралевые нагреватели.

Цены на печи СНОЛ — демократичны.

Муфельная печь — устройство, необходимое для работы металлургической лаборатории. Оно также востребовано в ювелирном деле и керамическом производстве, используется в медицине (для обработки инструмента). Конструкция отличается простотой. Для отжига керамических изделий муфель можно изготовить своими руками. Для более ответственных видов химико-термической обработки лучше приобрести печь заводского изготовления. Это будет гарантировать её качество и безопасность.

Описание работы муфельной печи Snol-7.2/1100

opechi.com

Самодельная муфельная печь

Муфельная печь предназначена для плавки алюминия, меди. Так же в ней можно обжигать керамические изделия и закалять сталь. Конструкция печи, представленная в данной статье подогнана для работы с алюминием.

Алюминий плавится при температуре выше 660 градусов, и для правильной работы печи ее нагревательные элементы должны выдавать намного большую температуру, так как даже при хорошей термоизоляции часть тепла будет рассеиваться в окружающею среду.

Существуют разные способы нагрева печей: это розжиг газом, углем, дровами. Так же используются электрические нагреватели. Нагрев печи горением (газ, дрова, угли) значительно экономичнее по сравнению электрическим, но он так же имеет и свои минусы, главный из которых это сложность в регулировке температуры плавления, что ограничивает возможности использования самой печи, такие как литье полимеров и искусственное старения металлов. Именно поэтому автор статьи выбрал для своей печи электрический способ нагрева.

Конструкция муфельной печи.

В центре печи располагается нагревательная камера, в которую и производится засыпка и плавление метала. Ее окружает так называемый «аккумулятор тепла» имеющий с наружи защитный тепловой экран, который увеличивает время его остывания.

Аккумулятор тепла нужен для сохранения нужной температуры камеры в тех случаях, когда заливку метала необходимо производить несколько раз подряд. Здесь важно не перестараться, и не сделать его слишком большим, поскольку для его разогрева при первом включении печи нужно определенное время и чем больше его размер, тем дольше печь будет выходить на нужный режим.

В качестве материала для изготовления аккумулятора был использован огнеупорный кирпич. Из него выкладывается, что-то наподобие небольшого колодца. Для того чтобы края кирпичей плотно прилегали к друг другу они подрезаются под нужным углом. Это можно сделать с помощью болгарки с алмазным кругом. Режется он довольно легко.

Корпус

Для создания корпуса печи необходим лист метала толщиной 1 – 1,5 мм. По высоте делается запас, так как на дно печи будет еще один слой кирпичей.Затем из прута арматуры выгибается кольцо и его стык заваривается. Диаметр его делается с запасом под теплоизоляционный слой. Вокруг него по мере приваривания огибается лист метала. Стык обваривается.

Далее изготавливается дно печи. Из листа метала (той же толщины что и корпус) вырезается квадрат под диаметр корпуса. Затем четыре выпирающих угла срезаются болгаркой. Следующим этапом будет резка канавок под электрический тэн. Перед этим кирпичи в собранном виде пронумеровывается, затем укладываются в одну линию и выравниваются уровнем.

Спираль

В качестве материала для намотки спирали использовался нихром. Толщина проволоки 1.2 мм. Ее нагрев до 1000 градусов будет происходить при прохождении тока 20 ампер. Печь подключаться к сети 220 вольт, следовательно, мощность ее будет около 4,4 киловатта. Длина проволоки составила 1230 мм.

Для намотки спирали можно использовать металлический прут 3 – 4 мм. Проволока обматывается вокруг него, затем снимается. Спираль готова.

Провод , по которому на печь будет подаваться напряжение должен иметь сечение не меньше 2,5 мм. Это касается ВСЕГО провода, идущего до щитка и от него.

Так же не помешает поставить под печь отдельный автомат на 25 ампер.

При укладке спирали важно проследить чтобы ее витки не касались друг друга, это может повлечь за собой снижение сопротивления и перегрев спирали.

Теплоизоляция

На дно ранее заготовленного корпуса ложится листовой асбест. Поверх него льется слой огнеупорной заливки (шамотной глины). Далее ложится слой огнеупорных кирпичей, на котором будет стоять камера.

Кирпичи выкладываются на свое место в порядке нумерации и выравниваются по середине. Стыки между кирпичами промазываются шамотной глиной. По внутренней металлического корпуса укладывается слой асбеста .

В корпусе сверлятся отверстия под керамические изоляторы к проводам тэна.

Далее пространство между металлом заливается шамотной глиной перемешанной с водой. Для ускорения застывания можно немного подогреть печь, но рекомендуется делать это на свежем воздухе, так как пары асбеста опасны для здоровья. После застывания печь готова к использованию.

Источник Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

usamodelkina.ru


Смотрите также