Муфельные печи, принцип работы муфельных печей, применение муфельных печей. Муфельная печь: принципы работы, конструкция

Муфельная печь своими руками

Что такое муфельная печь? Муфельная печь представляет собой устройство для нагрева, которое предназначено для равномерного нагрева различных предметов до определенной температуры. Данная печь — необходимое устройство в ювелирном производстве и не только. Её главной особенностью является наличие муфеля, который защищает обрабатываемый предмет и является основным рабочим пространством.Также муфель предохраняет нагреваемый предмет или изделие от контакта с продуктами сгорания топлива, в том числе и различными газами.

Для различных видов художественного и технического творчества очень часто возникает потребность в тепловой обработки используемых материалов, пайка, плавка металлов, закалка или отпуск, эмальерные работы ну и конечно работы с керамикой.

Покупка печи для развития своих талантов и пробы своих способностей в различных творческих направлениях является не рациональной тратой денежных средств, ведь цены на данный вид оборудования очень большие, тем более если Вы только в начале своего творческого пути и не имеете профессиональных навыков.

Чтобы избежать подобных не рациональных вложений, предлагаю Вам смастерить муфельную печь своими руками и вот краткое описание совсем простенькой, но не хуже других выполняющей свою функцию муфельной печи . Для начала её вместительность примерно около 0,5 литра, такой объём как в обычной бутылке. Почему такой маленький объём, спросите Вы? Я предлагаю такую маленькую по объёму муфельную печь, так как для её изготовления Вам потребуется гораздо меньше расходного материала и весьма доступного. Данная маленькая печь имеет мощность не более одного киловатта, а нагревается до 1200 градусов при использовании простой нихромовой спирали, такой, которая используется на обычной электроплитке.

Необходимые материалы для изготовления муфельной печи своими руками

Чтобы максимально упростить технологию создания муфельной печи своими руками , я лично сам сделал их штуки 4-5 с разными литражами и соответственно с различной мощностью. Последняя 6 литровая печь, была мощностью 500ватт и потребляла 4 квт. Для нашей маленькой первой печи следует приготовить следующие материалы:

Асбест листовой примерно около 1 кв. метра, даже можно меньше. Затем асбестовую крошку, желательно, но можно просто настрогать лист или просто найти трубу, которая сделана из циркониевой керамики. Можно просто купить или кусочек выпросить, они бывают в энергосетях, нам требуется кусок длиной 15 сантиметров и диаметром внутри 5см. Будет ещё лучше, если найдете 6 или 7 сантиметров.

В обычной котельной, которые есть во дворах многоэтажных домов, попросите килограмм, а лучше два каолиновой глины и у них же пару стаканов мелкого шамота. Также у них бывает готовая масса, если получится добыть её, то будет очень хорошо, она не является дефицитом. Также спросите у работника котельной, может у них и асбест есть, не обязательно нужен новый.

Теперь необходимо найти подходящую жестяную банку, объёмом литров на 5-6, она будет играть роль корпуса печи. На данном этапе пожалуй всё. Затем готовим обмазку для муфеля. Разводим глину до состояния густоты, как у жидкого творога и добавляем в неё асбестовую крошку, примерно 4-5 частей от массы. Имеется в виду шамотной крошки или подсыпаете готовый шамот, чтобы получилась масса наподобие шпатлевки.

Данной массой в дальнейшем необходимо будет обмазать аккуратно нихромовую проволоку слоем 1-1,5 см. намотанную на муфель. Проволоку наматывать следует с натягом, предварительно отступив от края 1.5 — 2 см. Внимательно, не забудьте оставить выводы начала и конца обмотки сложенным вдвойне этим же проводом примерно сантиметров по 15. Витки не должны замыкаться между собой, используйте провод из меди такого же диаметра, наматывайте обмотку как бы в два провода, затем медный провод аккуратно уберёте, и получится обмотка с одинаковыми расстояниями между каждым витком.

Следующим этапом обмазываем всю обмотку каолиново-шамотно-асбестовой массой. Работу выполняйте аккуратно, не спешите, старайтесь выдерживать по возможности равную толщину слоя. Закончив обмазку, можно считать, что 70% работы уже сделано. Теперь оставьте на 3-5 дней всё это дело сушиться, где – нибудь в помещении.

После сушки, для полной уверенности, можно нашу печку просушить в обычной духовке. Конечно, можно высушить и другим способом, установим печь на любую теплоизолирующую подставку и подсоединим выводы нашей обмотки к ЛАТРу. Затем постепенно увеличиваем напряжение и вскоре будет хорошо видно, как от обмазки пойдет белый пар и муфель постепенно начнет разогреваться. Примерно через 2 часа он при определенном напряжении, в тёмном помещении должен начать понемногу светиться, таким темно вишневым цветом.

Когда мы поместим наш муфель в корпус с хорошей теплоизоляцией и включим печь на полную мощность, вот тогда внутри муфеля, от нагрева, цвет будет почти желтый. Да, кстати, чуть не забыл, не забудьте сделать дно муфеля из такой же массы.

Теперь необходимо установить готовый муфель, в специальный корпус, который состоит из железной банки, а также нужно подготовить специальные отверстия, для выводов с фарфоровыми трубчатыми изоляторами.

На дно корпуса муфельной печи , укладываем не большую стопку листов асбеста по форме дна, затем засыпаем их асбестовой крошкой. Толщина стопки, должна быть не менее 5 см., а слой крошки около 3см. Теперь точно по центру устанавливаем муфель, пропускаем выводы и продолжаем дальше засыпать асбестовую крошку и аккуратно утрамбовывать её между корпусом и муфелем. Старайтесь не повредить электрические выводы. Так набиваем до самого верха муфеля.

Следующим этапом, вырезаем вставку с отверстием под наружный диаметр нашего муфеля из листа асбеста и осторожно плотно закрываем засыпку из асбестовой крошки. Крышку ставим на место, а сверху прокладываем стопку асбестовых листов, толщина которых 3-4 см. и придавливаем любым предметом весом 3-5 кг., можно использовать чугунный утюг.

Теперь еще раз проверяем обмотку на замыкание с корпусом и подключаем к ЛАТРу или регулятору напряжения. Начинаем подавать напряжение с 60-80 вольт, ждём около одного часа, если ничего страшного не происходит, то каждые пол часа повышаем напряжение примерно на 30-40 вольт. Через 1 час 30 минут нужно заглянуть в печь и оценить обстановку. Таким образом, за 2-3 часа муфельная печь должна набрать температуру примерно 1000-1110 градусов. Больше давать не стоит, так как может перегореть спираль, при этом цвет в муфеле должен быть ярко желтый.

Вот и всё, муфельная печь своими руками готова. В конце хочу дать совет и за одно предупредить, лучше пусть печь дает предельную максимальную мощность при сетевом напряжении ниже 220вольт, а в наших розетках она почти всегда ниже. Желательно около 180-200вольт, тогда не возникнут проблемы с нагревом при пониженном напряжении в сети. Однако, если напряжение нормальное, то есть 220 вольт, то в этом случае у Вас есть плавная температурная регулировка.

Российские и зарубежные производители предлагают десятки моделей муфельных печей, различающихся мощностью, размерами рабочей камеры, способами обогрева муфеля, требованиями к напряжению в сети, дизайном и стоимостью.

Фото 1. Схема устройства главного элемента высокотемпературной печи — муфеля. Указаны основные части конструкции.

Электрическая печка

В электрических муфельных печах нагрев происходит с помощью элементов, работающих от электросети . Устройства состоят из следующих частей :

• из корпуса с дверцей;
• из внешнего слоя облицовки из негорючего пористого материала;
• из внутреннего слоя облицовки из твердого огнеупорного материала;
• из нагревательных элементов и системы подключения к сети.

Корпус сваривают из листовой стали или используют готовый кожух от старого оборудования (от электрической, газовой духовки, холодильника, стальной бочки). Чем больше корпус, тем больше рабочая камера.

Облицовывают корпус базальтовой ватой (минеральной ватой) или асбестовым волокном, перлитом, вермикулитом. Эти жаропрочные материалы хорошо сохраняют тепло.

Огнеупорный слой из шамотного кирпича выдерживает температуру 1300—1850 градусов. Для крепления кирпичей используется паста из шамотной (каолиновой) глины и шамотного песка. Твердый огнеупорный слой иногда делают из толстого слоя шамотной глины без использования кирпичей.

Нагревательные элементы, терморегулятор, прочее электрическое оборудование можно приобрести в отделах электротоваров. В продаже есть спирали, проволока и ленты из нихрома, фехрали, инфракрасные излучатели (керамические и кварцевые).

На дверце устанавливают замок , препятствующий ее случайному открыванию. На внутренней части дверцы закрепляют жаропрочную футеровку.

Газовое устройство

Газовых муфельных печей в продаже нет , так как не существует технического регламента по подключению к ним горелки. Использование газа из баллонов возможно только в заводских газовых плитах и отопительных колонках.

Мастера используют стандартное оборудование от газовой плиты или самодельные горелки. В конструкцию газового прибора для обжига входят :

• корпус из стали;
• слой пористого термоизолирующего материала;
• огнеупорный твердый слой;
• керамическая емкость для обжига изделий, вставляемая внутрь печи (муфель);
• газовая горелка;
• трубки для подачи газа;
• крышка печи, армированная огнеупорным материалом.

Корпус делают из бочки или старой духовки. Его укрепляют на стойках (не на полу). Сечение корпуса может быть круглым, прямоугольным, квадратным. Крышку выполняют из стали и футеруют базальтовой ватой, слоем мертеля.

Пористый термоизолирующий уплотнитель создают из вермикулита вспученного, асбестового волокна, минеральной (базальтовой) ваты или перлита.

В качестве огнеупора чаще выбирают шамотный кирпич. Его скрепляют мертелем или глиняно-шамотным раствором.

Справка. Отверстие для горелки вырезают в стенке или днище корпуса.

Для небольшой печи подойдет горелка от бытового газового оборудования , в которой есть арматура регулирования подачи газа. Для больших приборов мастера используют горелки собственного изготовления, которые не являются безопасными.

Совет. Для выхода газов из печи в краях крышки или в краях бака создают небольшие отверстия . Их размер регулируют, закрывая кусками базальтовой ваты.

В качестве внутренней емкости , в которую помещают обжигаемые изделия, используют заводской керамический сосуд (в совсем маленьких печах — цветочный горшок). Если готовой емкости нет, ее можно заказать у гончара.

Вам также будет интересно:

Как сделать муфельную печку на газу

Самостоятельное изготовление прибора включает следующие шаги:

• создание (покупка) стального корпуса и установка его на опоры;
• вырез отверстий для монтажа горелки и выхода газов;
• укладка и закрепление пористого теплоизолятора на стенах и дне печи;
• облицовка печи шамотным кирпичом;
• сушка прибора;
• монтаж газового оборудования;
• изготовление или покупка муфеля ;
• изготовление крышки из стального листа и шамота.

При запуске сооружения горелку включают на малую мощность, постепенно пламя увеличивают. Время разогрева в среднем составляет 40 минут , время обжига на сильном пламени — 1—1,5 часа .

Печь для фьюзинга

Муфельные печки для фьюзинга, предназначенные для спекания кусочков стекла, создают рабочую температуру до 600—1100 градусов . При более низких температурах стекло просто размягчается, что позволяет его гнуть.

Главное отличие печек для фьюзинга от обычных муфельных электрических устройств заключается в использовании в качестве огнеупора только минеральной ваты и других пористых материалов.

Муфель нагревается не открытой спиралью, а специальными элементами в кварцевых трубочках , что исключает попадание окалины на изделия. Нагреватели располагаются в боковых стенках или в верхней части камеры.

Температура фьюзинга задается термоконтроллером. Разогретое стекло — вязкий и текучий материал, поэтому печи для фьюзинга устанавливают строго горизонтально (по строительному уровню).

При самостоятельном изготовлении печки для фьюзинга обязательно используют терморегулятор и закрытые нагревательные элементы . В качестве огнеупора выбирают минеральную вату. В остальном прибор не отличается от электрической печи с кирпичным муфелем.

Индукционная муфельная печь

В таких устройствах металл плавится под воздействием высокой температуры, которая создается при прохождении электрического тока по соленоиду или сердцевине (индуктору).

Нагреваемое тело играет роль вторичной обмотки. Муфельные индукционные устройства разогреваются через несколько секунд.

Существуют разные варианты создания индукционной печи в домашних условиях. В самом простом случае используют медный пруток для спирали, сварочный инвертор (электрогенератор), контрольно-измерительную аппаратуру, провода, клеммы для их соединения.

Изготовление электрической муфельной печи своими руками

Рассмотрим строительство небольшой муфельной печи. Прибор будет подключаться к сети с напряжением 220 В .

Выбор материалов

Материалы для изготовления устройства доступны в строительных магазинах и отделах электротоваров. Для создания муфельной печи понадобятся:

• листовая сталь толщиной 2—3 мм (2 кв. м);
• стальной прокат с сечением «уголок» (3 м);
• теплоизолирующий материал (базальтовая вата );
• шамотный кирпич, 12 штук;
• мертель (5—7 кг);
• термопара хромель-алюмель;
• керамическая трубка для термопары;
• спираль нихромовая;
• трубки стекловолоконные для изоляции выводов спирали и термопары.

При выборе материалов руководствуются их качеством : жаропрочностью, способностью выдержать быстрый нагрев и остывание. Чтобы муфель служил долго, не стоит брать кирпич, бывший в употреблении несколько лет.

Подготовка инструментов

Для приготовления пасты из мертеля понадобится десятилитровое ведро и мешалка. При замешивании раствора пользуются респиратором. Для монтажа потребуются следующие строительные инструменты и аппаратура :

• сварочный аппарат;
• дрель электрическая;
• болгарка;
• набор сверл победитовых и по металлу;
• инструменты печника: молоток-кирочка, мастерок, маленький шпатель, мерная лента;
• инструменты электрика: пассатижи, кусачки, круглогубцы, металлическая линейка, отвертка обычная и крестовая.

Пошаговая инструкция

Рабочий процесс включает следующие шаги .

• Размечают и разрезают стальной лист. Вырезают детали кожуха и детали дверцы.
• Сваривают кожух и дверцу.
• Приваривают к корпусу шарниры для дверцы и крепления замка.
• Из мертеля делают раствор (по инструкции на пакете).
• Из кирпичей складывают макет печи , определяя, где будет проложена спираль.
• В кирпичах дрелью делают канавки для укладки спирали. Для работы используют победитовое сверло.
• Уголковый профиль нарезают болгаркой и сваривают из него каркас для кирпичей.
• В каркасе кладут муфель из кирпичей (на раствор из мертеля).
• Кладку просушивают 3—4 дня .
• В стенках муфеля в канавки укладывают нихромовую спираль . Просверлив отверстие в кирпичах, выводят контакты наружу.
• На термопару надевают керамическую трубочку и стекловолоконную защиту.
• В муфеле победитовым сверлом делают отверстие для термопары и вставляют ее внутрь камеры.
• Места вывода контактов обмазывают раствором мертеля .
• Муфель просушивают 1—2 дня .
• На заднюю стенку кожуха укладывают слой минеральной ваты .
• В кожух устанавливают муфель . Его ставят на металлическую решетку-подставку, чтобы тяжелая печка не спрессовывала слой ваты под ней.
• Сверлом по металлу в кожухе сверлят отверстия , выводят контакты спирали и термопары наружу.
• Зазор между муфелем и кожухом плотно набивают базальтовой ватой.
• Слой базальтовой ваты укладывают в дверцу и крепят нихромовой проволокой.
• Дверцу устанавливают на кожух , ставят замок.
• Выпиливают кусок шамотного кирпича по размеру дверцы . При обжиге он ставится в муфель перед дверцей.

Важно! Чтобы спираль не выпадала из канавок, сделанных в кирпиче, ее в нескольких местах укрепляют раствором мертеля .

Как правильно подключить муфельную печь к источнику энергии

При отсутствии опыта работы с электрическими приборами лучше обратиться к электрику-профессионалу. Для подключения устройства к сети необходимо приобрести :

• терморегулятор;
• большой клеммник из термостойкой пластмассы;
• маленькие клеммники из термостойкого пластика для сращивания проводов;
• контактор (пускатель электромагнитный);
• электрический провод двужильный;
• вилку электрическую;
• стандартный кожух для электрощитка.

Для данной печи выбран терморегулятор одноканальный М-1-К , который регулирует температуру рабочей камеры до 1300 градусов . Прибор способен работать по сложному графику, с его помощью задают время и температуру нагрева.

Справка. Сечение нихромовой проволоки и ее длину, диаметр витка спирали, сечение соединительных проводов и другие параметры электрической схемы рассчитывают по справочникам и выбирают заранее .

Элемент имеет 7 разъемов для подключения (две клеммы для проводов питания, две — для подключения термопары, три — для реле) . Управление прибором осуществляется четырьмя кнопками . Когда терморегулятор включен, горит индикаторная лампочка. К устройству прилагаются два кронштейна для крепления в щитке и подробная инструкция по подключению.

Монтаж блока

Монтаж блока проводится в следующем порядке .

• Контакты термопары и спирали изолируют и клеммниками соединяют с двужильными проводами.
• К проводу питания присоединяют вилку.
• В щитке крепят терморегулятор, контактор и большой клеммник.
• К терморегулятору через контактор и клеммник подсоединяют термопару, спираль муфеля, провод питания с вилкой.

Электрическую муфельную печь обязательно заземляют.

Возможные сложности и проблемы при создании печи

При изготовлении устройства сложности возникают с подбором материала и монтажом системы контроля за температурой . Неправильно выбранные материалы приводят к быстрому разрушению муфеля. Так, некоторые мастера из экономии используют кирпич низкого качества, глиняно-песчаный раствор вместо шамотного. Это приводит к появлению трещин в муфеле и потере тепла.

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

Если печь подключают к сети без терморегулятора , температура в муфеле не контролируется. Это приводит к порче изделий, которые требуют обжига при заданной температуре. Для решения проблемы следует приобрести терморегулятор и электрическое оборудование, собрать блок управления и подключить его к нагревательным элементам муфеля.

Полезное видео

Познакомьтесь с видео, в котором показано, как приступить к изготовлению муфельной печи: какие требуются материалы и инструменты, что нужно сделать в первую очередь, а каких действий совершать не рекомендуется.

Как проверить безопасность и надежность печи, сделанной своими руками

Для проверки надежности муфельную печь испытывают. Во время пробного включения прибор тестируют на низких температурах, затем — в максимальном режиме. При работе устройства в помещении не должны срабатывать автоматические выключатели. Это говорит о неправильном подключении электрооборудования.

Сегодня муфельные печи востребованы на предприятиях различной направленности. Они незаменимы при проведении испытаний, ускорении химических процессов и прочих работ с металлом, керамикой, стеклом и т.д. Если вы хотите купить муфельную печь , обратите внимание, что применять оборудование разрешено только после изучения инструкции производителя.

Муфельные печи могут иметь различный объем загрузочной камеры и тип открывания

Муфельная электрическая печь – что это такое

Муфельная печь – это оборудование, которое позволяет создавать оптимальные условия для лабораторных исследований и производственных процессов, связанных с нагреванием материалов и изделий. Абсолютное большинство этих агрегатов работает от электричества. Чтобы Электропечи оптимально соответствовали своему назначению, их изготавливают из качественных материалов.

При работе с муфельными печами необходимо четко придерживаться правил техники безопасности

История возникновения муфельных печей

Муфельные печи впервые были применены во Франции. Их появление связано с именем известного каретного мастера Жанто, семейство которого сооружало экипажи для королевского двора и знатных вельмож. Им была изобретена рулевая трапеция в конце 17 - начале 18 вв., но испытания ее все время срывались из-за поломки опытных осей. Ситуация изменилась в лучшую сторону, когда к мастеру пожаловал русский дворянин, желавший заказать знаменитому европейскому каретнику изготовление роскошного экипажа. Он должен был стать подарком Петра Первого хану из Бухары.

Попробовав ось на прочность, этот заказчик рассказал Жанто, как ее улучшить. Сначала нужно было выполнить цементирование в муфеле, изготовленном из материала, в состав которого входят истолченные в порошок рога крупного скота. И только после этого осуществлять закалку. Такая технология обработки позволяла стали оставаться внутри вязкой, а снаружи – иметь твердую каленую корку.

Муфельная печь, сконструированная французским мастером, называлась системой сооружения осей

Сферы, где применяются муфельные печи

Во многих сферах используется муфельная печь, применение ее достаточно широко. Прибор необходим для термической обработки, а также хранения разнообразных образцов и материалов в определенных температурных условиях.

Разберемся, для чего нужна муфельная печь, оборудование используется для:

• Закалки, отпуска, плавки и прочих операций с металлами.
• Термического обжига керамики.
• Озоления и кремации.
• Высушивания всевозможных веществ.
• Аналитических исследований.
• Выращивания монокристаллов.
• Производства ювелирных изделий и сувениров.

Муфельные печи применяют при работе со стоматологическими материалами, драгоценными металлами и прочими типами материалов

Основные разновидности муфельных печей

Все виды муфельной печи условно разделить по таким признакам как:

• Назначение (промышленные, лабораторные, ювелирные, учебные).
• Вид конструкции (горизонтальная и вертикальная загрузка, трубчатые печи).
• Среда обработки (воздушная, газовая, вакуумная).
• Вес (от 18 кг).
• Объем рабочей камеры (от 3 л).
• Степень нагрева (умеренная, средняя, высокотемпературная).

Если же рассматривать подробнее муфельную печь и что это такое, то модели можно разбить по типу нагрева на электрические и газовые.

Муфельные печи по назначению бывают лабораторными и учебными, промышленными, ювелирными и т.д.

Преимущества и недостатки муфельных электропечей

Что такое муфельная печь – это нагревательная техника, имеющая широкий диапазон рабочих температур и обеспечивающая точность их регулировки. Кроме удобства загрузки и выгрузки обрабатываемых материалов, среди преимуществ теплообразующих приборов можно выделить:

• Равномерность прогревания материалов без перепадов температурных показателей.
• Скорость остывания образцов после термообработки, для перехода к следующим производственным этапам.

Герметичность закрывания дверей позволяет минимизировать потери тепла и увеличить эффективность

Но муфельная печь, назначение которой заключается в воздействии высокими температурами на поверхности, имеет и ряд особенностей, которые некоторые пользователи считают недостатками. К ним относят:

• Невозможность использовать технику при температурах выше 1300° С.
• Относительно невысокая термостойкость муфеля, определяющая количество выдерживаемых теплосмен (нагрев-охлаждение).
• Необходимость дополнительной электроэнергии для разогрева самого муфеля.

Муфельные печи характеризуются значительной тепловой инерционностью, которая в разных случаях рассматривается как плюс или минус оборудования

Как устроена электрическая муфельная печь

Рабочей емкостью электрической муфельной печи является так называемый муфель. Это керамический или волоконный резервуар полуцилиндрической формы, нагреватели в котором встроены в стенки, т.е. являются внутренними или закрытыми. Существуют электропечи для керамики и фарфора со стационарными муфелями, а также такие, что оснащены стационарной нагревательной камерой и сменным муфелем. В любом случае, при закрытых нагревательных элементах обрабатываемые материалы и предметы защищены от прямого излучения нагревателей. А те, в свою очередь, – от воздействия агрессивных паров и летучих веществ, выделяемых при нагреве.

Устройство муфельной печи

Из чего состоит конструкция муфельной электропечи

Муфельная электропечь представляет собой устройство, состоящее из нескольких элементов:

• Рабочей камеры . В ней происходит нагревание разных веществ и предметов.
• Корпуса . Выполняет защитную и теплоизолирующую функции.
• Нагревательных элементов . Обеспечивают выполнение термических операций.

Проволока или ленты расположены в камере, они могут быть частично или полностью открытыми или же – абсолютно закрытыми.

Принцип работы муфельной печи

Рассматривая муфельную печь, ее устройство и принцип работы, можно сказать, что за прошедшие века оборудование прошло множество трансформаций и видоизменилось. Только суть его функционирования осталась неизменной. Детали или вещества, помещенные в муфель, изолируются от внешней среды и равномерно нагреваются со всех сторон.

Вредные вещества, которые могут выделять образцы в процессе нагрева, выводятся при помощи системы вентиляции. Кроме того, в печах предусмотрена естественная или принудительная конвекция

Нагревательные элементы муфельных электропечей

Как видно на многих фото, муфельная печь выполняет термообработку благодаря нагревателям. Они могут быть разной формы и размеров. В зависимости от этих показателей может потребоваться разное количество рабочих элементов. Располагаются они по всему периметру загрузочного блока, при этом могут отличаться:

• Конструкцией (трубчатые, ленточные, спиральные и т.д).
• Материалами изготовления (нихром, фехраль, вольфрам, хромит и т.д).
• Способом обустройства (закрытые, открытые).

Самая распространенная форма нагревателей – спираль, созданная из проволоки с отменными показателями термостойкости и сопротивления

Система управления муфельной электропечью

Современная муфельная печь – устройство, которое дает возможность обрабатывать различные материалы, удобно в обращении благодаря модулям управления. Сегодня механические, аналоговые модели используются все реже, на смену им пришли электронные и программируемые терморегуляторы . С их помощью можно быстро и четко:

• Задавать любые термические значения.
• Выставлять градиенты и время включений.
• Контролировать текущие тепловые показатели.
• Проводить термообработку с высокой точностью.
• Устанавливать время и температурные отметки нагрева.
• Определять период выдержки и время охлаждения и т.д.

Современные модули позволяют программировать даже сложные рабочие циклы оборудования

Купить муфельную печь или сделать ее самостоятельно

Разобраться, как пользоваться муфельной печью, вполне возможно самостоятельно, а вот как изготовить данный прибор – понять не совсем просто. Рассмотрев даже неполный перечень необходимых исходных материалов и схематическое описание процесса сооружения дает понять, что самостоятельное изготовление муфельных печей – дело достаточно сложное. Рынок же предлагает большой выбор самых разных их моделей, что позволяет найти лучший вариант.

Что значит муфельная печь, выполненная в строгом соответствии с технологическими требованиями, знают работники лабораторий, цехов и мастерских – оборудование не только ускоряет множество процессов, но и позволяет выполнять их с предельной точностью.

Изготовление муфельной печки в домашних условиях

Как сделать муфельную печь своими руками

Независимо от того, по какой схеме изготавливается муфельная печь, конструкция прибора будет состоять из следующих элементов:

• Муфель . Делать его самому лучше и не пытаться, т.к. нужна керамика с высокой теплопроводностью, которую могут обеспечить лишь присадки из редких металлов. Выйти из положения поможет приобретение готовой керамической посуды в магазине лабораторного оборудования.
• Огнеупор. В качестве первого слоя можно положить асбестовые плиты и волокно, а также шамотный кирпич, что по стоимости будет дешевле всего. Для связки лучше взять огнеупорную смесь для кладки.
• Корпус . Многие «самодельщики» используют старые холодильники, которые обязательно укрепляют, особенно дно. Это можно сделать с помощью обварки стальным прямоугольным уголком.
• Нагревательный элемент . Есть готовые спирали, но при желании можно намотать их самостоятельно из нихромовой или фехралевой проволоки.

Для надежной облицовки корпуса применяется базальтовая вата

Инструменты и материалы для изготовления муфельной печи

Применение муфельной печи актуально в различных сферах. В зависимости от условий эксплуатации и типа обрабатываемых образцов, для производства оборудования применяются:

• Конструкционные стали . Они используются для изготовления корпуса (кожухи), опоры, дверцы и некоторых других элементов.
• Высокоглиноземистые материалы и огнеупорное волокно . Их применяют для сооружения рабочих камер – муфелей.
• Нихром , фехраль, вольфрам, молибден, тантал . Эти и другие материалы служат основой для нагревательных элементов муфельной печи.
• Волокнистые прессованные блоки . Они составляют высокоэффективную термоизоляционную оболочку (футеровку).

Обязательное условие для используемых материалов – экологичность, жаростойкость и ударопрочность

В качестве инструментов для создания муфельной электро печи применяют:

• Дрель и набор сверл.
• Болгарку, отрезные и шлифовальные круги.
• Сварочный аппарат, электроды, струбцины и магнитные уголки.
• Ножовку.
• Шуруповерт.
• Рулетку, металлическую линейку и строительный угольник.

Для конструирования муфельной печи понадобятся приспособления по работе с металлом и деревом

Пошаговый процесс изготовления муфельной печи

Прежде чем приступить к конструированию, подготовьте чертеж муфельной печи, все данные в котором будут выведены при помощи формул и точных вычислений. Убедитесь, что у вас имеются все необходимые комплектующие и приспособления. После подготовки составных частей начинают их подгонку, среди многочисленных этапов которой:

• Укладка кирпичей на дно и стенки будущей муфельной печи.
• Уплотнение двери , которое можно осуществить с помощью силикона, а иногда создают винтовое запирающее устройство.
• Прокладка нагревательной спирали и т.д.

При выборе оптимального объема рабочей камеры учитывайте размер объектов, которые будут обрабатываться

Основные расчеты для изготовления муфельных печей

Исходя из того, для чего предназначена печь муфельная выбираются и ее оптимальные характеристики, и возможности. Чтобы работа агрегата была продуктивной и безопасной, нужно провести множество расчетов. Потребуется определить:

1. Параметры электрического нагревателя электропечи муфельной

Как выглядит муфельная печь – камера с дверью, внутри которой находится нагреватель. От того, правильно ли вы подберете составляющие, зависит, будет ли функционировать агрегат. Среди прочего стоит уделить внимание не только предполагаемой мощности нагревателя, но и его:

• Материалам изготовления.
• Размещению.
• Конструкции.

Нужно определить сечение и длину проволоки, которая будет применена для создания нагревателя. Например, минимальный диаметр для спиралей из:

• Нихрома – (7÷10) × d.
• Фехрали – (4÷6) × d.

Все расчеты нужно тщательно проверять, чтобы не допустить быстрого сгорания нагревателей и пожароопасных ситуаций

2. Мощность и силу тока муфельной печи

Чтобы муфельная печь, описание функционирования которой можно найти на разных тематических форумах, выполняла все поставленные задачи, необходимо высчитать:

• Мощность . Найти оптимальный показатель можно исходя из объема печи. В таблице ниже представлены рекомендованные соотношения показателей.

• Сила тока . Для расчета используется формула: P÷U , где P – мощность, U – напряжение.

Объем камеры измеряется в литрах, тогда как удельная мощность ваттах

3. Оптимальную длину проволоки электропечи муфельной

Учитывая, для чего используется муфельная печь, необходимо правильно подобрать размер проволоки. Имея значение её общего и удельного сопротивления, используемой в качестве нагревательных спиралей, можно найти длину проводника.

Сопротивление нагревательного элемента (R), определяется по формуле U÷I , где U – напряжение, I – сила тока.

Мощность тока влияет на выбор сечения проволоки – если используются комплектующие с недостаточными возможностями, слишком большой ток быстро их перегреет, расплавит или вызовет перегорание

4. Удельную поверхностную мощность муфельной электропечи

Некоторые модели печи муфельной могут вырабатывать разное количество тепловой мощности. Проводник образует определенное число энергии на всей своей площади. Можно определить, каким должен быть этот показатель, чтобы поверхность не утратила эксплуатационных и механических свойств. Превышать допустимое значение не рекомендуется, иначе спираль быстро выйдет из строя. Чтобы избежать этого необходимо сделать просчет с проволокой большего диаметра или увеличить длину нагревательного элемента.

Вычисляется показатель βдоп по формуле: βэф × α , где βэф – эффективная удельная поверхностная мощность, α – коэффициент эффективности теплового излучения спирали.

На пересечении столбцов и строк образуется значение βэф

Как видите, устройство, и работа муфельной печи представляют собой сложную систему. Подробнее о возможностях оборудования можно узнать у специалистов компании «Лабор». Звоните, мы подберем для вас оптимальный тип электропечей для любых целей!

Что это такое – муфельная печь? И для чего она нужна? Давайте на некоторое время обратимся к мемуарам придворного каретного мастера Франции конца XVII – начала XVIII вв. Жанто. Да, того самого, который изобрел рулевую трапецию. Ее так и называют – трапеция Жанто.

Изобрести-то он изобрел, но пустить идею в дело никак не получалось, полуоси опытных образцов все время ломались. Жанто был в отчаянии, он ожидал от изобретения огромных прибылей. Кареты с передними колесами на цельной оси со шкворнем на раскатах то и дело опрокидывались, и знать с прекрасными спутницами, вплоть до их величеств, летела вон на дорогу, залитую навозом. Тяга-то была живая, на овсе.

И тут в мастерскую наведался некий, к сожалению, не названный, русский дворянин. Петр Первый как раз готовил известное в истории посольство Бековича-Черкасского в Бухару. Звездой даров хану должна была стать роскошная карета; ее-то и прибыл заказать у лучшего европейского мастера наш соотечественник.

Так вот, он, поглядев на излом детали и попробовав ее твердость («Дворянин не погнушался взять в руки напильник!» – восклицает Жанто), дал совет: «Сначала цементируйте в муфеле с молотым скотским рогом, а затем калите. Тогда внутри сталь останется вязкая, не ломкая, а снаружи образуется крепкая каленая корка, долго не сотрется».

Жанто винить не в чем, он был каретником, а не металлургом. И в том, что петровский офицер разбирался в обработке металлов, тоже нет ничего удивительного. Зато сразу ясно, для чего нужен муфель – жаропрочный и непроницаемый контейнер, в котором деталь проходит термообработку. Его роль – изолировать деталь от внешних влияний, в т.ч. и от пламени, во-первых. Во-вторых – обеспечить равномерный нагрев.

Мастера Жанто, скорее всего, грели муфель в обычном . Но со временем требования к качеству термообработки повышались, разрабатывались новые ее технологии. Уже в начале XIX в. в промышленности широко применялись специальные муфельные печи, разработанные исключительно для нагрева муфельной камеры. В век пластика появились низкотемпературные муфельные печи, в которых композитные детали проходят горячее отверждение.

Сейчас у муфельных печей работы хватает:

• Переплавка ценных металлов и сплавов, когда недопустимо внесение примесей или термохимическое взаимодействие в пламенем.
• Термообработка металлов: цементирование, закалка, отжиг, отпуск, нормализация (состаривание).
• Обжиг керамических изделий, особенно художественных, для получения ровного тона поверхности.
• Сушка электропроводящих материалов; микроволнами, как известно, можно сушить только диэлектрики.
• Сжигание до минеральных компонент путем возгонки летучих (озоление). В связи с этим – такая печальная обязанность, как кремация.

Кроме того, муфельные печи используются в пробирном анализе для т.наз. купелирования, для выращивания монокристаллов и во многих других областях. Напр. в медицине – для высокотемпературной стерилизации.

Делать или покупать?

Своими руками можно сделать печь с муфелем объемом до 5-7 л. Если задаться должным качеством обработки, то работа эта не из простых. Поэтому вначале посмотрим, какие из готовых печей сгодятся для домашнего применения и во что обойдется их приобретение.

Лаборантам, научным работникам, да и просто мастерам хорошо знаком заслуженный ветеран – электрическая муфельная печь ПМ-8 (см. рис.) с объемом муфельной камеры 6,5 л (на рис. справа, 190х120х300 мм). Секрет «пээмки» именно в камере, она изготовлена из жаропрочной керамики методом шликерного литься. Муфель ПМ-8 вечный, за него отдельно на аукционах запрашивают половину стоимости печи.

ПМ-8 выпускается в 2-х модификациях, ПМ-8К с ручной предустановкой температуры и релейным управлением, и ПМ-8М с цифровым управлением. Цена заводской, соответственно – около 20 тыс. руб. и от 23 тыс. руб. Цифра 8 в обозначении – количество ступеней регулировки температуры, от 100 до 900 градусов. Потребляемая мощность в режиме разогрева – до 2,4 кВт, т.е. «пээмку» можно включать в квартирную розетку. Б/у ПМ-8 можно брать безбоязненно, конструкция дубовейшая. Правда, цену намного не сбросят.

Единственный недостаток ПМ-8 и ПМ-10 из той же серии – дверца сильно раскаляется. Лаборантов, работающих с «пээмкой», можно узнать по вечно обожженным пальцам.

Ассортимент современных муфельных печей в продаже довольно широк. Напр., российские СИКРОНы (две левые поз. на след. рис.) уже не обжигают, и цена того же уровня – от 23 000 руб. Но муфельные они условно, нагревательная спираль размещена в камере. Поэтому безо всякого в них можно только обжигать керамику, а все операции с металлами нужно производить с большой осторожностью. Особенно – переплавку, СИКРОН для нее вообще не рекомендован.

Печи СНОЛ (SNOL), средние поз. на рис. – полноценные муфельные. Обжечь СНОЛ, правда, может, если неловко с ним обращаться, боковое открывание дверцы не гарантирует от ожога. Зато выпускаются обширным рядом типоразмеров, от самых маленьких. Но цены явно не русские: самый дешевый СНОЛ меньше чем за 30 000 руб. не найти.

Из отечественных моделей «квартирной» мощности хорошо расходятся МИМП и «Накал», 2 правых поз. на рис. Они дешевле ПМ, купить б/у рабочую за 8-9 тыс. руб. вполне реально. Однако камеры их, похоже, изготавливаются методом спекания керамического порошка, поэтому для регулярной эксплуатации десятилетиями эти печки не предназначены. Впрочем, для эпизодического использования в домашней мастерской вполне подходят.

Еще следует упомянуть израильскую печь специально для керамики Shenpaz. Для налаженного кустарного производства при стабильном сбыте это неплохой вариант. Хотя стоит немало, от $3000, но изделия выходят одно в одно. Shenpaz охотно берут дантисты, он стоит намного дешевле «Фокусов» и пр., а работает так же хорошо.

Если делать, то как?

Большинство описанных в источниках конструкций дадут такое качество обработки, что проще сунуть готовый муфель (см. далее) в любую печь или горн с наддувом. А чтобы «довести их до ума», затрат понадобится не меньше, чем на покупку хорошей заводской б/у. Поэтому далее мы сосредоточимся на печках для мелких тонких и ответственных работ, о которых широким массам читателей, наверное, вообще ничего не известно. Разберемся сначала в ключевых узлах, а затем перейдем к конструкциям.

Схема устройства промышленной муфельной печи показана на рис. Ее упрощение и удешевление можно сразу начать с жаровой трубы: при объемах камеры до 10-20 л и, если печь не предназначена для озоления и кремации, достаточно будет небольшого отверстия в задней стенке муфеля.

Эта печь – камерная, с горизонтальной выгрузкой, такие проще и безопаснее в эксплуатации. Но в некоторых случаях проще в изготовлении и дешевле получаются печи шахтные, с вертикально расположенным глухим муфелем. В них, кроме того, легко обеспечить нагрев без доступа воздуха, если муфель с крышкой. Но в любом случае ключевыми узлами будут система нагрева, собственно камера и термопара для контроля температуры. С теплоизоляцией и общей конструкцией разберемся по ходу дела.

Источник тепла

Говорят, что муфельную печь можно сделать хоть на дровах. Что ж, если найдутся дрова с теплотворной способностью более 14 000 ккал/кг, тогда можно. А нет – обкладывать небольшой муфель огромной поленницей бесполезно, большая часть тепла пойдет на увеличение энтропии Вселенной.

В принципе, необходимую концентрацию тепла может создать каменный или древесный уголь, но только в горне с наддувом. Тогда нет смысла городить целую печь, достаточно по мере надобности помещать муфель в горн, что и делалось в кузнице Жанто. Жидкое топливо дает тепла на единицу его объема более чем достаточно, но само от нагрева испаряется. Если эти газы не улавливать и не заставлять греть муфель, тепло также улетучится без толку.

Остается газ, то ли природный, то ли из газификатора, и электричество. Первый дешевле на единицу тепловыделения, со вторым проще обращаться и управлять им. С этими источниками тепла и будем далее работать.

Термопара

Без непрерывного контроля температуры муфельная печь – просто дорогая и опасная игрушка, за степенью нагрева зачастую нужно следить в закрытом объеме, тут и опыт кузнеца не всегда поможет. Единственный вариант датчика температур до 1000-1300 градусов – термопара. Но думать, где бы «раздобыть» платину, не нужно. Вот два варианта вполне доступных термопар, работоспособных до 1100 градусов:

• Железо-константан, термо Э.Д.С. 53 мВ/град.
• Никель-железо, термо Э.Д.С. 34 мВ/град.

Почти без потери точности железо можно заменить низкоуглеродистой конструкционной сталью, т.е. обычной мягкой стальной проволокой. Никелевая проволока есть в продаже, а константан идет на обмотку школьных реостатов.

Концы проволок сваривать не нужно, достаточно туго-натуго скрутить пассатижами. Они все равно быстро обгорают, не платина же. Тогда конец откусывают с делают новую скрутку. Разумеется, проволоки не должны соприкасаться между собой кроме как в скрутке.

Контроль температуры – обычным бытовым цифровым тестером. Э.Д.С. на концах пары будет меняться в пределах 0,53 (0,34) – 5,3 (3,4) В, «цифровик» такие напряжения ловит надежно. В маленькой камере достаточно одной термопары.

Муфель

Керамика для муфеля нужна не обычная, а с хорошей теплопроводностью. Ее дают присадки редких металлов. Поэтому сделать муфель самому лучше и не пытаться. Где найти готовый посмотрим чуть ниже, а пока покажем, чем плохи самоделки.

Слева на рис. – печь с самодельным муфелем из огнеупорной глины. Во-первых, глина, пусть и шамотная, проводит тепло слишком плохо для равномерного прогрева муфеля. Во-вторых, для обжига заготовки нужна температура не ниже, но много выше рабочей. А где взять на хозяйстве 1400-1500 градусов, а для шамота и все 1900? К чему приводит незнание этих условий или пренебрежение ими, там же и видно.

Граненая камера из фасонных шамотных кирпичей (справа на рис) уже долговечнее, но греть ее снаружи любым способом бесполезно. Шамот проводит тепло хоть и лучше, чем красный кирпич, но для муфеля слабовато. Остается расположить открытую электроспираль внутри, но, во-первых, для бытовых приборов это категорически запрещено.

Во-вторых, и главное, муфель будет уже не муфелем. Раскаленные металлы заметно испаряются, кто бывал в литейке, помнит характерный запах. А парам сплава спирали деваться некуда, кроме как в деталь или изделие. В результате – ценный сплав может полностью потерять ценность, состаренный или цементированный металл не набрать прочности или оказаться хрупким, а статуэтка пойти полосами или пятнами.

Так где же взять муфель?

Лучший вариант – керамическая химическая посуда, она продается в магазинах лабораторного оборудования. Форма, размер – на выбор, снабжается крышками. Можно подобрать под печь и с горизонтальной, и с вертикальной нагрузкой. Высокая теплопроводность, отменная химическая стойкость.

Для печей с открытой в двух концов горизонтальной камерой (печей-труб) отлично подойдут куски трубок от разбитых мощных плавких вставок. Они изготавливаются из электрофарфора. Другое его название – циркониевая керамика. Точно такая же, как идет на муфели ПМ. И тоже литая.

Применяются такие большие предохранители на транформаторных подстанциях (ТП) электросетей или распределительных участках (РУ) ЛЭП. Внутренний диаметр – от 5 до 30-40 см. Строгому учету не подлежат, так что можно прикупить или выпросить, не опасаясь тюрьмы.

Проще художникам-керамистам: для обжига керамики достаточно 800 градусов. Поэтому на муфель печи для обжига керамики пойдет любая фаянсовая или фарфоровая посудина подходящего размера и конфигурации. Даже смывной бачок от старого унитаза.

О школьных реостатах

Пытаться превратить в муфель школьный реостат бесполезно: его каркас хрупкий, пористый, а обмотка, раскалившись, замыкает накоротко. Но реостат как он есть держит температуру в 250-300 градусов. Это делает его пригодным для изготовления самодельных карбоновых деталей из углеткани сатинового переплетения и смол горячего отверждения. Маститые авиамоделисты, к примеру, таким способом формуют фюзеляжи, кромки крыльев, лонжероны, нервюры и стрингеры своих летательных аппаратов чемпионатных классов.

Об электрической мощности

Чтобы далее не погрязать в расчетах, определимся сразу с потребляемой печью мощностью. Будем надеяться, что рассчитать сопротивление спирали, диаметр и длину нихромовой проволоки читатель сможет и сам, либо обратится к руководствам по этой теме. Итак:

1. Печи с закрытым муфелем типа ПМ, горизонтальные или вертикальные – 450 Вт/л.
2. Обжиговые печи-колпаки для мелкой керамики – 650-700 Вт/л.
3. Печи-трубы, только горизонтальные – от 1,5 кВт/л.

Во всех случаях предполагается, что теплоизоляция выполнена надлежащим образом, а рабочая температура 1000 градусов. И учтите, потребная для печи мощность пропорциональна ЧЕТВЕРТОЙ степени температуры! Длина печи-трубы должна быть не менее 3-5 ее внутренних диаметров.

Некоторые самоделки

Шахтная печь на газе

Схема газовой вертикальной муфельной печи показана на рис. В ее основе – готовый муфель-химпосуда 1. Размеры горелки 3 показаны условно; большая от кухонной плиты обеспечит нагрев 3-л муфеля до 800 градусов. Общие пропорции примерно такие, как на рис. Некоторое отклонение не критично.

Для нагрева печи покупаем отдельно газовую горелку для бытовой варочной плиты с жиклером и арматурой к ней. Горелку устанавливаем на стальном листе, запитываем от баллона с редуктором. Мощность нагрева регулируется, как и в плите, поворотом ручки жиклера.

Требования к корпусу 3 в стальной обечайке и на ножках не столь высоки, как к муфелю, поэтому его можно сделать самому. Понадобится огнеупорная глина (шамотная, каолин или голубая кембрийская) и распушенный асбест, на наполнение глиняного раствора и теплоизоляцию. При желании асбест можно заменить лучшим по качеству, но более дорогим вспученным вермикулитом.

Глину для формовки корпуса вначале замачивают («квасят»): глиняный порошок в посуде заливают водой до верха засыпки и оставляют «киснуть» на сутки. Далее раствор замешивают до густоты пластилина и добавляют в него 25% по объему шамотного песка (для шамотной глины) или глиняного песка соответствующего сорта.

Примечание: глиняный песок – это перемолотый бой керамики из данной глины. Есть в широкой продаже.

Затем добавляют 1-2 объемных части пушоного асбеста, и раствор тщательно вымешивают. К этому времени нужно подготовить восковую модель (болван) для внутренней конической части корпуса. Внешние части (щеки, выступы под венчик муфеля) формуют или вручную, или на гончарном круге. Под стальные ножки печи сразу делаем отверстия. Или формуем ножки из той же массы, только потом придется болгаркой подгонять, чтобы печь ровно стояла.

Примечание: делать тест на жирность, как для , не нужно. Для небольшой цельной и механически почти не нагруженной детали естественной жирности хорошей глины довольно.

Высохший корпус сначала обжигают способом Робинзона Крузо: делают под из выложенных хоть прямо на землю на сухую кирпичей. Под окружают загородкой высотой 0,7-1 м из стальной сетки или перфорированного листа, чтобы потом угли не расползались и доступ воздуха был. Ставят заготовку на под, накрывают любой керамической посудой и заваливают, только осторожно, топливом (углем, дровами) до верха загородки.

Топливо поджигают снизу. Когда прогорит до углей, добавляют еще и еще, пока заготовка не скроется полностью под массой раскаленных углей. Тогда, еще добавляя топлива понемногу, поддерживают процесс 4-6 часов. Далее ждем, когда все угли прогорят до золы, а зола остынет. Только теперь заготовку можно вынимать.

Примечание: обжиг нужно производить под навесом. Ни капли воды на огнище!

Окончательный обжиг корпуса делаем в собранной печи, с уложенной между щеками теплоизоляцией и надетой обечайкой. Муфель ставим на его место, только пустой. Горелку включаем на самый малый огонь, и постепенно, в течение 30-40 мин, доводим пламя до самого сильного. Так греем печку час-полтора, после этого она готова к работе.

Печи для керамики

Простейшая печь для обжига мелкой керамики показана на рис. Бытовая электроплитка, глиняный цветочный горшок подходящего размера – только и всего. Нужно лишь под изделие подставить обломок шамотного кирпича, чтобы спираль не грела его непосредственно из-под низу. Мощность регулируется ЛАТРом или тиристорным регулятором.

Вставлять в отверстие горшка термопару не обязательно, процесс с такой маленькой печи легко регулируется визуально: в сумерки или пасмурный день в комнате бока горшка должны светиться темно-красным. Когда это свечение появится, начинаем отсчет времени обжига, 4-12 час, смотря что обжигается. Виден перекал – убавляем мощность.

Для печи покрупнее (след. рис.) понадобится и муфель побольше. Лучший вариант – фаянсовый бочонок (см. рис. справа ниже), соления в них все равно выходят неважными. В днище бочонка алмазным сверлом сверлят отверстие для термопары и выхода расширившегося воздуха.

Теперь нужен под. Его собирают на сухую из шамотного кирпича на стальном листе и скрепляют рамой из уголка. Внутри, ближе к краю горла бочонка, делают 2-3 кольцевые с переходами канавки и укладывают в них спираль или ТЭН нужной мощности.

Последний этап – внешняя обечайка из оцинковки. Она съемная, ее надевают после того, как изделие установлено на полу и накрыто муфелем. Промежуток между обечайкой и муфелем засыпают асбестом или вермикулитом.

Процедура обжига такая же, как в предыдущем случае, но контроль температуры уже только по термопаре. Бочонок большой, стенки его толстые. Даже если не делать обечайки с засыпкой, пока он засветится, изделие пережжется.

Печи-трубы

Для электропечи-трубы достаточно большого диаметра (скажем, из корпуса плавкой вставки) дадим прежде всего рецепт обмазки нагревателя. Состав – тот же, что и для корпуса газовой печи, но, во-первых, глину замешивают до густоты хорошей сметаны или жидкого творога. Во-вторых, наполнителя-теплоизолятора (асбест, вермикулит) дают 4-5 объемных относительно глины частей.

Следующий момент – намотка спирали. На коренной (начальный по ходу обмотки) конец трубы туго, вплотную друг к другу, мотаем 5-10 витков нихрома и туго-натуго схватываем их металлическим хомутом и винтом с гайкой и пружинной шайбой (гровером). «Уши» хомута должны быть удлиненными и с отверстиями для подвода тока и теплоотвода; об этом см. подробнее ниже, в разделе о мини-печи.

Примечание: первые/последние витки играют роль токосъема. Нихром обладает свойством частичной самоизоляции, потому его и пускают на нагреватели. Просто прижатый хомутом конец провода может дать плохой контакт, а для устранения неисправности придется ломать печь и делать заново.

Далее мотаем в 2 провода: рядом с нихромовым укладываем медный того же диаметра. На конце обмотки делаем токосъем и закрепляем хомутом, как описано выше. Теперь снимаем медь и приступаем к обмазке. Обмазку наносим слоем в 4-12 мм, как раствор ляжет. Затем – неделя сушки, часовой прогон на половинной мощности (напряжение – в 1,4 раза меньше номинального!), и окончательная сборка печи, аналогично описанной ниже.

Примечание : если вы умеете мотать обмотки с переменным шагом, то витки нихрома лучше сгонять к середине трубы и разгонять к краям. Так печь окажется намного экономнее и долговечнее.

Мини-муфель

Для мелких работ в качестве готового муфеля с нагревателем можно взять проволочный резистор ПЭ или ПЭВ на 50, 100 или 150 Вт (см. рис.).. Мощность его указывается на корпусе после типа, напр. ПЭВ-150. Внутренний диаметр резисторов ПЭВ соответственно около 20, 30 и 38 мм. Около – потому что трубки из электрофарфора разные заводы в разные времена применяли несколько различные.

Величина сопротивления на напряжение 220 В для 50 Вт 910-1000 Ом, для 100 Вт – 430-470 Ом, для 150 Вт – 330-360 Ом. Форсировать нагрев уменьшением сопротивления не нужно, все равно свыше 900 градусов такая печка не даст, а резистор быстро сгорит.

Слабое место ПЭВ как муфеля – контактные хомуты, они сделаны из латуни, поэтому для них необходим теплоотвод. Его делают из медных полосок толщиной не менее 2 мм, как показано на след. рис.. Очень хорошо подойдет эмалированная медная шина для обмоток мощных трансформаторов; эмаль даст дополнительную изоляцию.

После установки теплоотводов (они же ножки), к клеммам резистора подключают провода питания, а ножки-теплоотводы изолируют 2-мя слоями стеклоленты с перехлестом витков на 50%. Изоляцию пропитывают термостойким (не ниже 130 градусов) лаком.

Последние этапы сборки – на печку надевают обечайку из тонкой стали и набивают ее теплоизоляцией. Края обечайки нужно заранее выколотить или загнуть внутрь на прямой угол, чтобы не прорезали изоляцию ножек. Делать полную отбортовку внутрь не нужно, так в обечайке лучше будет держаться изоляция. Все, печка из резистора готова к работе сразу после сборки.

В заключение

Муфельные печи, особенно маленькие, пока мало распространены среди самодельщиков и мастеров-ИП. А зря, эти печки могут очень многое.

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.

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 .

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.