Нагрев до высокой температуры является обязательной составляющей множества технологий, которые применяются в домашнем творчестве, коммерческой деятельности и в промышленном производстве. Заводские нагревательные устройства отличаются высокой эффективностью, а соответственно и ценой, которая далеко не всем по карману. Муфельная печь своими руками для закалки металла может быть собрана с минимальными затратами при отличных эксплуатационных характеристиках. Чтобы достичь желаемого результата, следует ознакомиться с устройством, принципом работы и возможными вариантами сборки печи 1000 градусов своими руками.
Что такое муфельная печь
Муфельная печь — нагревательное устройство, предназначенное для нагрева чего-либо до заданной температуры
Муфельная печь — это термический прибор, предназначенный для нагревания материалов до заданной температуры. Состоит из нагревательной камеры и капсулы (муфеля), в которую помещается обрабатываемый предмет.
Сфера применения устройств довольно обширна:
- Лабораторный анализ. Свойства многих минералов проявляются при высокой температуре.
- Кузнечное дело. Разогрев заготовок при сохранении их формы и отсутствии окалины.
- Закаливание металла. При термической обработке меняется кристаллическая структура, повышается прочность и жесткость.
- Плавка. Выделение нужной субстанции из неоднородного сырья. Так получают слитки алюминия, золота и серебра.
- Отжиг. Способствует достижению заданной микроструктуры при создании деталей из нескольких компонентов.
- Обжиг. Придание предметам нужных свойств, таких как твердость, презентабельность, устойчивость к влаге и химическим реагентам.
- Термообработка. Удаление из вещества воды, кислоты, масел и прочих жидкостей с целью полного высушивания.
- Отпуск. Снятие внутренних напряжений после проведения плавления или закалки, достижение пластичности.
- Озоление. Удаление посторонних примесей путем их сжигания. Определение наличия минералов в исследуемом сплаве.
Использование функций устройств позволяет получать красивую керамику, сувениры, уникальные изделия из металла.
Разновидности муфельных печей
Газовая муфельная печь
Нагревательные приборы различаются по нескольким показателям, что не особо отражается на их эксплуатационных характеристиках.
В среде специалистов принята классификация по определенным категориям.
Источник энергии:
- электричество;
- природный газ;
- коксующийся уголь;
- дрова.
Тип защиты содержимого:
- в воздухе (только механическая);
- газовая среда (аргон, гелий, азот);
- вакуум.
Конструкция корпуса (способ загрузки):
- вертикальные;
- горизонтальные;
- отделяемые (колпаковые).
Степень нагрева:
- умеренный;
- средний;
- высокий;
- сверхвысокий.
Существует градация по конструкционным, огнеупорным и электропроводящим материалам, используемым в производстве печек.
Виды муфельных печей
Существует несколько классификаций печей, так как в определенных областях одни факторы являются решающими, а другие – нет. К таким факторам относят следующие характеристики:
- Тип нагрева.
- Назначение.
- Вид конструкции.
- Защитная среда.
- Масса материала.
- Объем муфельной камеры.
- Температура нагрева.
По типу нагрева муфельные печи подразделяются на газовые и электрические. Электрические варианты практически вытеснили газовые устройства, так как считаются более практичными. Кроме того, удельная теплота сгорания газа ограничена, а при помощи электроприборов можно добиться высоких температур.
По назначению муфельные печи делятся на лабораторные (мобильные устройства для проведения научных исследований), промышленные (стационарные устройства, установленные на промышленных предприятиях), ювелирные (используются для обжига керамики или плавки драгоценных металлов), учебные.
Разделение печей по виду конструкции основано на их функциональности и вариации способов загрузки материала. Выделяют печи вертикальной или горизонтальной загрузки, трубчатые печи, служащие для поверки термопар, а также колпаковые печи, предназначенные для обжига крупных деталей.
В колпаковой печи деталь помещается на отдельный под, выполненный в виде поддона. Сверху, как колпаком, она накрывается муфелем, оснащенным нагревательными элементами.
Самый простой по конструкции вид – камерные печи. Одна из стенок камеры является дверцей, через которую загружают и выгружают материал. Нагревательные элементы расположены на остальных стенках в специальных канавках. Шахтные или горшковые печи по своей сути похожи на перевернутые колпаковые печи. Материал загружается в углубление муфеля и сверху накрывается плоской крышкой. Наиболее сложные – тоннельные печи. Они оборудованы конвейером или интегрированы в конвейер.
Посмотреть эту публикацию в Instagram
Публикация от Kovaleva Natalia (@kovaleva.gallery)
Температурный режим в муфельной печи провоцирует нежелательные химические реакции на поверхности обрабатываемого материала. С этой целью обжиг деталей производится в защитной среде. От типа среды зависит устройство печи. Воздушные печи – самые простые по своей конструкции. В них нагревание происходит в атмосферном воздухе. Печи с газовой защитой позволяют производить нагрев в среде аргона, водорода, гелия и других газов. Бывают и вакуумные печи. В них нагрев детали производится в вакууме.
В некоторых случаях целесообразно классифицировать печи по их характеристикам. Важнейшая характеристика – объем муфеля. Самодельные или фабричные печи отличаются объемом, который может варьироваться от 1 до 100 литров. Обычно объем выбирается при конструировании печи с учетом области ее будущего применения. Еще одна важная характеристика – мощность печи. Она характерна как для электрических нагревателей, так и для газовых печей. При покупке или изготовлении муфельной печи важно учитывать тип электропитания, то есть в однофазную или трехфазную цепь включается устройство.
Конструкция муфельной печи
При всей своей многофункциональности муфельные печи имеют относительно простое устройство. Особенность приборов состоит в использовании особых комплектующих, способных выдерживать температуры до 2000ºС.
Изделия состоят из таких деталей:
- Корпус. Форма и размер определяются объемом задач, которые возлагаются на приспособление. В обязательном порядке устанавливается клапан для стравливания выделяемых в процессе обработки газов. Корпус может быть металлический или из современных полимеров.
- Нагревательный элемент. Это может быть угольная или дровяная печка, ТЕН, газовая горелка.
- Внутренняя обшивка. Стенки обкладываются керамическими пластинами, а в кустарных условиях шамотным кирпичом.
- Дверка. Существуют различные модели, от самых простых с ручкой до современных, где используется система рычагов, исключающая контакт с раскаленными деталями.
- Коммуникации. В зависимости от типа изделия это силовой кабель, баллон и шланг высокого давления, механическое поддувало.
- Муфель. Капсула из химической керамики стационарного или сменного типа.
- Органы управления. Устройства могут комплектоваться светозвуковой сигнализацией, интерфейсом для связи с компьютером, регистрирующим прибором, терморегулятором-программатором.
В зависимости от производственного цикла печи включаются на определенный промежуток времени или работают постоянно с периодической заменой заправленных муфелей.
Муфельная печь лабораторная
Буферный механизм применяется с целью исполнения лабораторных разборов, исследования, обжига, прокалывания и большого количества других работ. С целью деятельности при присутствии агрессивных компонентов, многочисленные изготовители готовы обеспечить печи персональной концепцией вытяжки. Перед тем как звонить и выбирать такой механизм, следует определиться с его видом (для лаборатории или с целью промышленности) и подобрать максимальную требуемую температуру нагрева в середине рабочего пространства. Помимо этого, в связи с многообразием многофункциональных способностей и мощности, на рынке презентованы лабораторные печи как российского, так и немецкого, корейского или французского производства.
Самой известной фирмой, что производит муфельные печи представляется немецкая компания Thermconcept, прямыми представителями которой представлены несколько компаний на территории РФ. Весьма масштабный подбор способен угодить потребностям какой бы то ни было лаборатории, так как многообразие нужного размера рабочей камеры является от 1 вплоть до 2000 л., рабочая температура колеблется с 900 вплоть до 1800 градусов.
С давних времен возникло определение, что муфельной печью именуется тот механизм, которым раскаливает источник изолировано от горючего и абсолютно всех продуктов сгорания. Вследствие развития пирогенных теплоэлектронагревательных частей и быстрому формированию электрификации, аналогичные установки повсюду стали производить электрическими, за счет наиболее комфортного и экономически доходного применения.
На сегодняшний день данная терминология обозначает устройство, коробочного вида с фронтальным способом загрузки либо пирогенную печь для исполнения высокотемпературных процессов, связанных с агломерацией стекла, формированием эмали, обжига керамики и прочего. Внутренняя рабочая камера данного агрегата полностью герметична со всех сторон, что дает возможность выдерживать долгое время повышенные температурные режимы. Внутренний объем может изготавливаться из жаропрочной некорродирующей стали, некоторых видов керамики либо особого волокна МКРВ. Разогревательные компоненты, что могут быть раскрытого либо закрытого типа, осуществляют нагрев образцов вещества, которое помещено в середину камеры.
Вдобавок, муфельные лабораторные печи применяются во множества учебно-экспериментальных организациях, к примеру, с целью установления огнестойкости части исследуемого элемента. Электронные термические контроллеры дают возможность работать печки вплоть до 100 ступеней от изменения температуры линейным способом, до внезапных перепадов температур, что применяются в процессе спекания. Помимо этого, успехи в сфере изучения высокотермических веществ, наподобие компоновок молибдена и кремния, дают возможность повышаться температуре до 1800 градусов, что хорошо влияет на осуществление трудоемких и сложных процессов.
Формулировка «муфельная печь», кроме того, может являться инструментом для охарактеризации иной машины – трубчатой печи. Эта печь создана на основе тех же принципов, как и муфельная, но она обладает формой в виде удлиненной трубочки с полой серединой, где, собственно, и выполняется нагревание образцов для проведения анализов.
Обе разновидности вышеописанных печек разогреваются благодаря применению нагревательных компонентов, а в виде дополнительной опции применяется термо-конвекция. Следовательно, все продукты сгорания не принимают участия в поддержании требуемой температуры, а термический контроль осуществляется только благодаря изоляционным материалам.
Виды и условия обработки сырья
Муфельная печь для закалки металла
В процессе обработки заготовок могут использоваться различные способы обработки по времени и степени нагрева, длительности и способам охлаждения. Также могут применяться те или иные способы защиты заготовок.
Технология обработки материалов применяется следующая:
- Керамика. Открыто, 600ºС.
- Фарфор. Открыто, 800ºС.
- Фаянс. Открыто, 1000ºС.
- Майолика. Открыто, 1200ºС.
- Закалка режущих металлических изделий. Аргон 800ºС.
- Плавка цветных металлов. Аргон 800-1200ºС.
Отклонение от инструкции приводит к ухудшению качества готовой продукции или порче загруженного вещества.
Подготовка к работе
Любая работа должна начинаться с определенного подготовительного этапа. Даже если утвержден план действий, необходимо приготовить инструменты и материалы, иначе в работе могут возникать длительные перерывы, которые негативно скажутся на работоспособности мастера и качестве построенной конструкции.
Перед тем, как начнется непосредственное строительство, придется сразу приготовить болгарку для резки листового металла и обработки шамотного кирпича. Круги для болгарки должны быть соответствующими. Перечень пополнит электросварка с расходными материалами и прочий слесарный инструмент повседневного использования.
Полезно знать: Как используется конвекторная печь для обогрева дома, какой она бывает
К материалу можно отнести нихромовую или фехралевую проволоку, базальтовую вату, кирпич шамотный и листовое железо толщиной не менее 2 мм. В зависимости от способа изготовления конструкции некоторые инструменты или материалы могут не пригодиться, а дополнительные будут приобретены в процессе.
Кустарно изготовленная печь
Изготовление самодельной муфельной печи
Для изготовления печи понадобится болгарка
Муфельная печь своими руками изготавливается с помощью таких инструментов:
- шуруповерт;
- рулетка;
- молоток;
- уровень;
- паяльник;
- плоскогубцы;
- болгарка;
- электродрель.
После подготовки необходимого имущества нужно сделать чертеж и уже на его основе заняться подготовкой комплектующих.
Под самодельный корпус можно использовать неисправную или старую бытовую технику, которая долго простаивает без дела — микроволновая печь, духовка, морозильная камера. Из кожуха нужно удалить все наполнители, которые могут плавиться и гореть при сильном нагревании. Если под руками нет таких объектов, корпус делается самостоятельно. Для этого берется стальной лист толщиной не менее 2 мм и сваривается в прямоугольную или круглую конструкцию. В качестве готового шаблона целесообразно использовать газовый баллон или стальную трубу с толстыми стенками. Для защиты от коррозии и придания изделию презентабельного вида его нужно покрыть огнеупорной краской.
Печь лепят из шамотной глины, смешанной с песком и асбестом
Другим способом изготовления печи является ее лепка из смеси шамотной глины, песка и распушенного асбеста. Предварительно делается форма из воска, на которой делаются выступы для ножек. Смесь консистенции пластилина равномерно распределяется по лекалу, затем сушится при комнатной температуре на протяжении двух недель. Потом воск вытапливается феном, а форма прокаливается в углях в течение 6 часов.
Если рядом есть трансформаторная подстанция, задача значительно упрощается. Там за умеренную плату или даром можно раздобыть трубки от плавких вставок. Изделия сделаны из прочной субстанции, рассчитаны на сильный жар и перепады температуры. Все, что останется мастеру — немного поработать болгаркой и шамотной глиной.
Следующим пунктом будет установка нагревательного элемента и термостата (датчиков блока управления). На корпусе печи крепятся две газовых горелки или электрические элементы. Горелки устанавливаются снизу и сверху. Электронагреватели фиксируются в зависимости от их конфигурации. Проволока обматывается по спирали, ТЕНы ставятся по бокам, а если нужен жар 1500ºС и выше, то на полу и своде. В обязательном порядке предусматривается земля, чтобы исключить поражение работника током. Затем нагреватели закрываются стальным кожухом, в котором делается отверстие под воздушный клапан.
Термоизоляция накладывается на внешний кожух максимально плотно к его поверхности. Лучшим вариантом на сегодня считается базальтовая вата в рулонах. Чтобы достаточно надежно закрыть камеру, хватит слоя толщиной 20 мм. Зафиксировать теплоизоляцию можно алюминиевым скотчем или намотанной частыми витками медной проволокой. Готовая конструкция помещается в корпус, если выбрана такая модель печки.
Предпоследним этапом перед установкой электроники является изготовление крышки.
Последовательность процесса:
- Подгонка, закрепление и регулировка петель. Применяются винтовые или клиновые запирающие устройства.
- Берется шамотный кирпич и подрезается по размеру. Края стачиваются, чтобы обеспечить закрывание крышки.
- Готовится раствор из глины, песка и цемента в соотношении 1:3:1. Наносится на дверку, кирпич плотно прижимается, сверху ставится гнет.
- После высыхания крышка вешается на место и проводится уплотнение стыков. Используется термостойкий силикон, наносимый по периметру створки.
Пользоваться прибором можно через 2-3 часа.
Самый простой вариант обустройства муфельной печи для обжига керамики представляет собой комбинацию из мощной электроплитки и медицинской керамики. Под сосуд надо положить шамот, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрева. Мощность регулируется штатным устройством плитки.
Маленькая муфельная печь из доступных материалов
Всем привет, в этой инструкции мы рассмотрим, как сделать простую миниатюрную муфельную печь из подручных материалов. В ней можно плавить алюминий, а также закалять или отпускать сталь, скажем, для изготовления ножа. Автор использует печь для разогревания автомобильных свечей зажигания. Из полученной керамики получается изготовить отличные сопла для пескоструйного аппарата.
Несмотря на маленькие размеры, печь получилась довольно мощной, тут используется нагревательный элемент в 3 кВт, который разогревает печь до 900 градусов Цельсия. Если проект вас заинтересовал, предлагаю изучить его более детально.
Материалы и инструменты, которые использовал автор:
Список материалов:
— две банки из под краски или консервов подходящих размеров; — спираль на 3 кВт от электроплитки; — алебастр (строительный гипс); — два болта с гайками (для контактов); — стальная проволока (для ножек); — провода; — жаростойкая краска; — радиодетали для изготовления регулятора мощности; — распределительная коробка или другой корпус для регулятора мощности.
Список инструментов:
— ножовка по металлу; — точильный станок; — емкость для размешивания гипса; — паяльник; — тиски; — плоскогубцы.
Процесс изготовления печи:
Шаг первый. Отливаем внутреннюю часть
Печь изготавливается постепенно, сперва отливается внутренняя часть, а потом наружная. Для изготовления этих частей нам понадобятся две банки из под краски или подобные. Одна банка будет меньшего размера, а другая большего.
После установки трубы заливаем гипс в банку и ждем, когда он высохнет. Ну а далее нужно снять банку, для этого ее можно легко разрезать болгаркой или другим инструментом. А вот вытащить внутреннюю трубу может оказаться сложнее, автору пришлось ее разрезать вдоль изнутри ножовкой по металлу. У автора труба держалась настолько прочно, что он даже случайно отломал кусок гипса, но это не повлияло на конструкцию печи.
Шаг второй. Спираль
В изготовленной ранее детали по кругу нужно проточить канавку, сюда мы будем укладывать спираль. Сперва все размечаем, а потом проходимся напильником или другим доступным инструментом.
Берем банку большего диаметра и отливаем из гипса дно. Затем сверлим отверстия под контакты, в качестве которых будут выступать два винта с гайками. Металл вокруг отверстий срезаем, чтобы не происходило короткого замыкания.
Устанавливаем контакты и центральную часть со спиралью в банку и заливаем гипсом. Оставляем все это дело сохнуть. Вместо гипса можно использовать специальные жаростойкие составы.
Шаг четвертый. Регулятор мощности
Делаем для печи регулятор мощности, он позволит настраивать нужную температуру, а также плавно выключать печь, что продлит ее срок службы. Собираем регулятор в соответствии со схемой. А чтобы спрятать все элементы, автор использовал электрическую распределительную коробку. Получилось все аккуратно и безопасно. Регулятор отводим от печи на безопасное расстояние, чтобы не перегревался.
Шаг пятый. Завершающие штрихи
В завершении делаем для печи ножки, для этого можно использовать стальную проволочку. Автор спаял ножки, а закрепил их путем сверления в корпусе небольшой глубины отверстий. Получилось все аккуратно и красиво.
Сделайте также для печи пробку, ее можно отлить из гипса. В итоге красим корпус жаростойкой краской, чтобы все выглядело отлично.
Шаг шестой. Испытания
Запускаем печь, сначала устанавливаем невысокую температуру, чтобы печь прогревалась плавно. Первое время с нее может идти пар или даже дым, это нормально, все, что должно сгореть, то сгорит, далее печь будет работать нормально. Ну а потом постепенно выводим печь на полную мощность, уже спустя 30 минут все внутри светится красным цветом.
Отправляем внутрь свечу и раскаляем, у автора она разгорелась до красного свечения, и вылез центральный шток. Теперь, зажав свечу в тиски, можно плоскогубцами вытащить центральный шток.
На этом все, проект окончен, печь себя неплохо показала, надеюсь, вам самоделка понравилась, и вы найдете для нее применение. Удачи и творческих вдохновений, если решите повторить подобное. Не забывайте делиться с нами своими идеями и самоделками.
Источник (Source)Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Техника безопасности
Ручки делают из диэлектрического пластика
Муфельная печь потенциальное опасное устройство, требующее соблюдения таких мер безопасности:
- витки не должны соприкасаться друг с другом, иначе произойдет короткое замыкание;
- для замазки можно использовать глину или термостойкий силикон;
- ручки нужно делать из диэлектрического пластика.
При работе с печкой нужно пользоваться эффективной вентиляцией.
