Муфельная печь для стекла своими руками

Муфельная печь для обжига керамики своими руками

Сам термин «муфельная печь» для большинства людей ни о чем не говорит. Нет, это не очередная разновидность отопительных приборов, позволяющих сэкономить на топливе. Это прибор, предназначенный для обжига керамических изделий, выплавки металлов, купелирования, создания монокристаллов и т.д. В медицине используются для обеззараживания инструментов.

Фото 1 Муфельная печь для обжига

Несмотря на компактные размеры, бытовой агрегат обойдется в 35-48 тысяч рублей, что довольно дорого для изготовления hand-made и керамики. Поэтому многие и занимаются поисками, как сделать муфельную печь своими руками. Предлагаем вооружиться рядом инструментов, вспомнить школьный курс физики по термодинамике и приступить к изготовлению.

Разновидности муфельных печей

По конструктивным особенностям устройства подразделяются на:

• трубчатые или цилиндрические;
• горизонтальные или вертикальные.

По виду термообрабатывающего состава:

• воздушные;
• вакуумные;
• на основе инертного газа.

Изготовить в домашних условиях можно только лишь воздушную муфельную печь, поэтому именно о ней и пойдет речь в статье.

По особенностям термоэлектрического нагревателя:

Безусловно, газовая печь обойдет в эксплуатации в 3-4 раза дешевле электрической, за счет экономии топлива, но такую печь, во-первых, запрещено по закону изготавливать и использовать, во-вторых, сделать муфельную печь своими руками на газу технически крайне сложно.

За счет простых материалов печь можно изготовить в любой удобной форме, в том числе и такой, которая идеально подойдет к интерьеру помещения.

Фото 2 Схема промышленной муфельной печи

Изготовление устройства

В данном случае мы расскажем, как сделать вертикальную муфельную печь для обжига керамики своими руками.

Для этого вам понадобятся следующие инструменты:

• углошлифовальная машина (болгарка) и 1-2 круга;
• электро-дуговая сварка и электроды;
• слесарный инструмент, в том числе кусачки;
• 2-миллиметровая нихромовая проволока.

• 2,5 мм стальной лист или корпус б/у духовки;
• уголок;
• арматура;
• базальтовая вата;
• огнеупорный шамотный кирпич;
• огнеупорный раствор;
• герметик силиконовый.

Основные элементы

Корпус

Идеально в качестве основы самодельной муфельной печи для фьюзинга или купелирования подойдет корпус электрической духовки или чудо-печки, поскольку в ней уже предусмотрена вся необходимая изоляция. Понадобится только снять или удалить все пластиковые элементы.

Фото 3 Старая духовка в виде корпуса муфельной печи

Если не получилось найти такую духовку, корпус можно сварить из листа, предварительно нарезанного на заготовки. Свариваете все боковины, зачищаете металлической щеткой или болгаркой швы и покрываете грунтовкой.

Изготовление корпуса из листов, хотя и чуть более сложное, но позволяет сделать ту конструкцию, которая подходит по размерам под конкретное помещение.

Нагревательный элемент

Ключевой компонент устройства, поскольку именно от него зависит температура в печи и скорость нагрева. Также нужно будет сделать и терморегулятор для муфельной печи своими руками, либо приобрести уже готовый. В качестве нагревательного элемента будет выступать нихромовая проволока, диаметр которой подбирается в зависимости от максимальной температуры. Минимальный и самый расходный диаметр – 1,5-2 мм.

Нихром на стандартной спирали выдерживает 1100 градусов, но необходимо исключить попадание воздуха, иначе он сгорит. Лучше всего в муфельную печь подойдет фехраль — его рабочая температура 1300 градусов, да и с воздухом он «дружит».

Фото 4 Нагревательный элемент

Любая электрическая муфельная печь, даже самая маленькая, изготовленная своими руками, при разогреве до 1000 градусов затрачивает около 4 кВт. Перед использованием проверьте всю проводку и установите автомат-стабилизатор на 25 А.

Термоизоляция

Важнейший аспект работы, который отвечает за целостность и эффективность всей конструкции. Внутри муфельной печи устанавливается на огнестойкий клей шамотный кирпич. По размеру печи его обрезают болгаркой. Сверху используется базальтовая вата.

Фото 5 Огнестойкий клей Терракот

На некоторых форумах по изготовлению муфельных печей рекомендуют использовать для кладки асбест. Это действительно огнестойкий материал, но уже при температуре 650 градусов+ он начинает выделять канцерогены.

Изготовление самодельной муфельной печи

Первый пункт можно пропустить тем, кто в качестве корпуса использует старую духовку.

Как сделать корпус

Вырезаете из листа прямоугольник нужного размера, загибается в цилиндр и заваривается шов. Далее из этого же листа вырезаете круг соответствующего диаметра и привариваете его к цилиндру. У вас получается подобие металлической бочки, стороны и дно которой стоит усилить арматурой и уголками.

Объем бочки рассчитывается таким образом, чтобы достаточно места было и для изоляции (ваты и кирпичей) и для обжигаемых материалов.

Фото 6 Корпус печи из бочки

Корпус может быть и прямоугольным – форма никак не влияет на качество печи и эффективность разогрева. На видео вы посмотрите, как сделать прямоугольную муфельную печь своими руками из аналогичных материалов.

Видео 1 Муфельная печь своими руками с описанием

Термоизоляция печи

1. По периметру конструкции выкладывается базальтовая (каменная) вата.

Фото 7 Высокотемпературные маты

Почему именно такая разновидность минеральной ваты выбрана? По нескольким причинам:

• негорючесть – ее используют даже в качестве преграды открытому огню. Вата выдерживает температуру до 1114 градусов, после которой начинает оплавляться, но не гореть;
• природные составляющие – базальт, из которого изготовлена вата, абсолютно натуральный материал, поэтому даже при нагревании не выделяет никаких вредные веществ, в отличие, например, от ваты, изготовленной из шлаков;
• минимальная теплопроводность, которая составляет всего 0,032-0,048 Вт/м/К, что даже меньше чем у пенополистирола.

К корпусу вата крепится специальными керамическими пуговицами

Фото 8 Крепим вату к корпусу печи

1. Далее следует термоизоляция шамотным кирпичом. Требуется именно такой материал, поскольку он на 75% состоит из огнеупорной глины и не лопнет в процессе эксплуатации печи.

Берете 7 кирпичей, нумеруете их для удобства, составляете в подобие трубы. Далее обрезаете торцы болгаркой так, что труба получилась максимально круглой.

Фото 9 Разметка огнеупора муфельной печи

Когда кирпичи нарезаны и собраны, стягиваете их проволокой и проверяете, насколько симметричной получилась конструкция.

1. Делаете 6 мм спираль из нихромовой проволоки, для чего накручиваете ее на любой, подходящий по диаметру круглый предмет, можно даже использовать карандаш.

Имейте в виду, что эксплуатация печи возможна только при условии непрерывного контроля температуры. Иначе это просто дорогая, но очень опасная игрушка. Единственный реальный вариант датчика таких высоких температур (более 1000 градусов) – термопара. Платину для этого не надо искать, вполне подойдет такой вариант:

• железо-константан, 53 мВ/град, термо ЭДС;
• никель-железо, 34 мВ/град., термо ЭДС.

Фото 10 Прокладка нагревательной спирали

1. Раскручиваете кирпичи и нарезаете на внутренней стороне под небольшим углом болгаркой борозды под спираль. Ровность их проверяете уровнем и располагаете так, чтобы витки шли от самого дна до верха. Категорически запрещено допускать соприкосновения витков – будет замыкание цепи. После нарезки борозд вставляете спираль и собираете всю конструкцию снова.

Фото 11 МП сделана своими руками

1. Выводите концы спирали и подключаете их к автомату 25 А.
2. Теперь берете подготовленный ранее стальной цилиндр, на дно его кладете шамотные кирпичи, нарезанные так, чтобы полностью закрыть все днище, заливаете их огнеупорным клеем. Далее помещаете собранную термоконструкцию и также заливаете пространство между бочкой и конструкцией огнеупорным составом.

Фото 12 Готовая конструкция помещается в стальной корпус

Включать можно только тогда, когда полностью высохнет вся конструкция. Через 3-5 дней после изготовления включите прибор на полную мощность, но не закрывайте крышкой – если где-то начинается испарение, отключите и оставьте еще на сутки.

Изготовление крышки

• Вырезаете из стали круг, идентичный по диаметру уже полностью собранной конструкции.
• Сверху на клей «садите» шамотный кирпич – он обеспечит достаточную герметизацию.

• Привариваете по бокам ручки, чтобы было удобно поднимать и снимать крышку, и щеколда для закрывания.

• По краю покрываете огнеупорным силиконом, перед этим обязательно обезжиривается поверхность (подойдет даже «Уайт-Спирит»).

Напомним, когда печь работает, она должна быть закрыта. Излишнее попадание воздуха внутрь приведет к быстрому износу нихрома.

Самая простая муфельная печь для керамики

Для изготовления такого простейшего прибора понадобится только обычная электрическая плитка, глиняный горшок и кусок шамотного кирпича.

• Ставите на печку кусок кирпича так, чтобы обжигаемая керамика не касалась спирали на плитке и закрываете ее горшком. Мощность регулируете терморегулятором.
• Теперь наблюдаете за горшком – как только сквозь его стенки начинает словно просвечиваться красный свет, засекаете время на обжиг. Как правило, это 10-12 часов.

Муфельная печь из горшка

Техника безопасности

1. Работать с печкой можно только при условии, что есть заземление.
2. Запрещено приступать к работе, если есть сколы или трещины на корпусе.
3. Запрещено прикасаться к прибору во время работы.
4. Категорически запрещено трогать работающую спираль.
5. Во время работы за печью необходим постоянный присмотр.

Несмотря на относительную простоту изготовления, среди домашних мастеров такой прибор не сильно распространен. «Виной» этому высокие расходы на электричество. Кто-то считает, что можно сделать муфельную печь и на дровах – ну если получится найти полено, у которого теплотворная способность 14000 ккал/кг, тогда да, получится. Хотя все же лучше в качестве таких «дров» использовать кузнечный горн – именно в таких условиях и была изобретена первая в истории подобная печь.

Если у вас еще остались вопросы, как сделать муфельную печь своими руками, посмотрите видео инструкцию.

Источник

Муфельная печь своими руками — особенности, расчеты, полезные советы

Муфельная печь позволяет поднимать температуру предметов до высоких значений, невозможных в обычных нагревателях. Это неотъемлемый элемент ювелирных или гончарных мастерских, других мелких предприятий. Домашние мастера нередко оказываются перед необходимостью расплавить металл или обеспечить термическое соединение стекла и керамики, обжечь глазурь, закалить металл и т.п.

Все эти процедуры требуют участия муфельной печи, но ее нет в наличии. Иногда это становится единственной проблемой, останавливающей важный творческий или ремонтный процесс. Однако, выход из положения есть — надо изготовить муфельную печь своими руками. Рассмотрим особенности и специфику этого процесса.

Что это такое?

Назначение муфельной печи — создание высоких температур для термической обработки материалов:

• металл (плавка или закалка);

Источником тепловой энергии у муфельных печей является электричество или газ. Первый вариант удобнее с практической точки зрения, но гораздо затратнее в финансовом отношении — во время работы электрические муфельные печи расходуют большое количество электроэнергии.

Конструкция

Муфельная печь состоит из нескольких элементов, соединенных в единую конструкцию:

• внешнюю часть печи представляет корпус (кожух). Это прочный, обычно металлический короб, образующий емкость для размещения внутренних элементов печи, а также несущий дверцу с запорным устройством;
• слой теплоизоляции. Это важный элемент, по степени значимости сопоставимый с источником тепловой энергии. От качества и рабочих показателей теплоизоляции зависит КПД печи, способность сохранять тепло и общая работоспособность всей конструкции. Теплоизолятор, как правило, состоит из двух слоев — основного (топка из шамотного кирпича) и дополнительного (слой базальтовой ваты или перлита);

• нагревательный элемент. Используют спирали из нихромовой проволоки (сплав хрома и никеля, толщина 1-2 мм), свободно переносящей сильный нагрев и не перегорающей в течение длительного времени.

Существуют разные конструкции муфельных печей:

• горизонтальные;
• вертикальные;
• колпаковые;
• трубчатые.

Эти разновидности отличаются друг от друга только конфигурацией топки и способом загрузки, общий принцип работы у всех моделей одинаков.

Порядок расчета электронагревательного элемента

Спираль самодельной муфельной печи изготавливают, как правило, самостоятельно. Для того, чтобы получить эффективное и работоспособное устройство, необходимо выполнить предварительный расчет.

Он преследует две цели:

1. Создание мощной и эффективной печи, способной решать поставленные задачи.
2. Возможность работы на имеющихся электросетях, отсутствие перегрузок и вызванных этим проблем.

Для выполнения расчета необходимо выяснить, каков ток отсечки у электрощитка. Часто для печи проводят отдельную линию, минуя УЗО для домашних бытовых приборов. В любом случае, надо выяснить, какую мощность может выдержать линия, чтобы не оставить без электричества всех соседей.

Мощность печи выбирают исходя из объема нагревательной камеры:

Объем камеры (или муфеля), л	Мощность спирали (Вт/л)
1-5	300-500
6-10	120-300
11-50	80-120
51-100	60-80
101-500	50-60

По данным этой таблицы можно определить, какую мощность спирали следует использовать для имеющегося размера. Величину камеры надо определить для себя самостоятельно, исходя из характера предполагаемых работ. Необходимо сразу подсчитать мощность, умножая объем камеры на показатели таблицы. Если мощность оказывается чрезмерно высокой и невозможной для действующих сетей, размеры уменьшают.

После этого надо вычислить силу тока. Используется формула:

I = P / U

• Где I — сила тока;
• P — мощность (расчетная);
• U — напряжение сети (220 В).

По результатам можно вычислить сопротивление нихромовой спирали:

R = U : I

• Где R — искомое сопротивление;
• U — напряжение (220 В);
• I — сила тока (расчетное значение).

Этот расчет можно выполнять для однофазной сети. Если нужно выполнить трехфазное подключение, и самостоятельный расчет кажется слишком сложным, рекомендуется воспользоваться онлайн-калькулятором, который несложно найти в сети по соответствующему поисковому запросу.

Результаты расчета с помощью калькулятора вполне корректны, но, для большей уверенности, можно проверить полученные данные, продублировав расчет на другом калькуляторе.

Пошаговая инструкция по сборке

Рассмотрим порядок сборки муфельной печи. Для удобства разделим процесс на этапы:

Инструменты и материалы

Для изготовления печи необходимо приготовить
следующие инструменты:

• болгарка с отрезным и шлифовальным кругом;
• сварочный инвертер с набором электродов;
• электродрель с набором сверл;
• набор слесарного инструмента (молоток,
  пассатижи, зубило, шило и т.п.).

Из материалов понадобятся:

• листовой металл 2 мм для корпуса;
• уголок стальной;
• арматура 8 мм;
• 1-2 мм нихромовая проволока;
• шамотный кирпич;
• базальтовая минвата рулонная 3-5 см;
• огнеупорный раствор (состав для печей);
• силиконовый герметик.

Изготовление огнеупорной камеры

Поскольку печь самодельная, правильнее начинать сборку с изготовления камеры из огнеупорного (шамотного) кирпича. Так проще, можно обойтись без лишней подгонки и подрезки.

Порядок действий:

1. Наматывается спираль из нихромовой проволоки. Для намотки используют гладкий круглый сердечник диаметром не более 6 мм. Витки должны находиться на равном расстоянии друг от друга и не соприкасаться.
2. Производится сборка камеры из шамотного кирпича. Сначала ее собирают насухо, укладывая части и отмечая на них линии для канавок под спирали. Затем детали камеры нумеруют, чтобы не перепутать, разбирают и проходят канавки глубиной не более 7мм.

После этого можно переходить ко второму этапу сборки.

Изготовление корпуса и дверцы

Корпус печи сваривают из листовой стали. Многие источники рекомендуют использовать старые корпуса от духовок или другие металлические коробки. Это вполне допустимый вариант, но его недостаток заключается в размерах — мастер оказывается привязан к величине имеющегося корпуса, что вынудит его изменять все расчетные параметры. Сборка корпуса по готовой нагревательной камере удобнее и не требует изменения характеристик печи.

Порядок действий:

1. Измеряют боковые стороны, верхнюю часть и заднюю сторону печи. Вырезают листы металла с помощью болгарки и отрезного круга.
2. Прихватывают боковые листы к уголкам подставки, затем так же крепят заднюю часть. Все детали поправляют, добиваясь прямоугольного стыкования по всем осям. Закрепляют листы прочнее и обвязывают поверх уголком.
3. Спереди устанавливают лист с отверстием под дверцу. Его высверливают электродрелью (или сверлильным станком, если есть) по периметру, затем аккуратно подрезают болгаркой и вынимают внутреннюю часть. Зачищают периметр отверстия, удаляя следы подготовки. Затем крепят и обвязывают свободные кромки уголком.

Как регулировать температуру

Регулировку температуры можно осуществлять двумя способами:

• подключать спирали по очереди, с увеличением их мощности;
• установит внешнее устройство, регулирующее подачу напряжения на спирали.

Оба варианта имеют свои плюсы и минусы. Первый вариант проще, но нужен пакетный переключатель или отдельные автоматы на каждую спираль. Кроме этого, изменения нагрева производятся скачками.

Второй вариант сложнее — необходим регулятор, способный выдерживать рабочую нагрузку печи. Выбор подходящего варианта — прерогатива пользователя. Как правило, используют регуляторы — они компактнее и позволяют плавно изменять степень нагрева.

Частые вопросы

Многие вопросы, возникающие по ходу сборки печи, одинаковы у большинства пользователей. Это позволяет не ждать их, а сразу внести ясность:

В данном случае запас мощности действует наоборот — если дать запас длины, сопротивление увеличится и степень нагрева уменьшится. Рекомендуется действовать в точном соответствии с расчетными показателями.

Обычный кирпич не выдерживает высокую температуру и начинает крошиться. Кроме этого, у него высокая теплопроводность, из-за которой корпус печи будет сильно греться.

Корпус необходим для того, чтобы печь можно было переносить с места на место. Если в этом нет необходимости и печь стационарная, можно обойтись и без корпуса.

Нет, использовать ТЭНы для подобных установок не следует. Необходимую температуру получить не удастся, нагревательные элементы займут слишком много места и быстро перегорят.

Печь можно подключить минуя домашнюю проводку — провести отдельный кабель до общего щитка. Однако, если сама линия в плохом состоянии, лучше не рисковать. Можно оставить без электроэнергии всех соседей.

Видео-советы по сборке

Источник