Как сделать муфельную печь

Чтобы изготовить муфельную печь своими руками, необязательно привлекать команду мастеров. С помощью самодельного сооружения можно переплавлять металлические заготовки, обжигать керамику, быстро просушивать различные предметы и удалять влагу из веществ.

Что такое муфельная печь

Внутри системы можно проводить нагрев разных материалов до нужного уровня. При этом в отличие от других печей в муфельной конструкции есть специальный изолятор. Он защищает материал от негативного влияния продуктов сгорания топлива.

Наличие муфеля способствует равномерному разогреванию заготовок без контакта с горячими газами. Из-за того, что обрабатываемое изделие находится в изолированной камере, процесс нагрева занимает больше времени. При этом качество обработки повышается.

Отвод вредных компонентов, которые появляются во время сгорания топлива, осуществляется вентиляционной системой. В печной установке есть регулятор температуры, позволяющий задать требуемый режим работы.

Назначение

С помощью самодельных нагревательных конструкций можно:

1. Обжигать керамику.
2. Закаливать режущие стальные предметы.
3. Плавить металлы.

В качестве источника энергии используется либо газ, либо электричество. При этом можно переделать систему под твердое топливо или другие горючие вещества.

С учетом технических характеристик оборудования печь можно разогреть от 100 до 2000°C.

Разновидности

Агрегаты для нагрева металлов разделены на несколько групп. Они различаются используемым топливом, мощностью и линейными свойствами, размещением камеры и прочими характеристиками.

По конструкции

Доступные в продаже печи подразделяются на:

1. Трубчатые, или цилиндрические.
2. Горизонтальные и вертикальные.

По типу топлива

Наибольшим спросом пользуются электрические модели. Они разогреваются до нужной температуры за короткий промежуток времени, а еще выделяются безопасностью при соблюдении правил эксплуатации.

Такой тип печей поддерживает гибкую регулировку работы и имеет продвинутую автоматику. Электрические агрегаты достаточно компактные и подходят для использования в домашней мастерской или квартире. Они могут работать от сети с напряжением в 220 В. Главное, чтобы она была заземлена.

Газовые модификации отличаются эффективным нагревом заготовок, но уступают предыдущему типу по безопасности.

При этом для сборки оборудования в домашних условиях нужно получить разрешения от соответствующих служб.

Модели, работающие от угля, менее эффективные, поскольку для достижения нужного уровня нагрева требуется много времени. Также у владельцев угольных печей возникает необходимость обустройства отдельного помещения под монтаж агрегата и хранение топлива. Преимуществом устройств считается длительное поддержание нужной температуры и экономичность.

По виду термообработки

С учетом особенностей термообрабатывающего вещества печи бывают:

1. Воздушными.
2. Вакуумными.
3. Работающими на инертном газе.

По месту расположения камеры

Топочный резервуар имеет вертикальное или горизонтальное размещение. Второй вариант считается более удобным и простым в изготовлении. При этом он подходит для обжига различных материалов, включая керамику, металлические сплавы и стекло. Вертикальные устройства обладают большим КПД и равномерно прогревают конструкцию, но соорудить их своими руками сложно.

Какую печь можно изготовить в домашних условиях

Своими руками проще всего собрать воздушную печь. Ее можно выполнить в любой удобной форме, учитывая особенности интерьера и планировку дома.

Плюсы самоделки

С помощью самодельной печи удается обрабатывать детали из различных материалов, используя воздействие азота, хрома или углерода. Наличие муфельной изоляции исключает контакт заготовок с выделяемыми во время работы компонентами. Это позволяет проводить обработку только температурой.

Кроме того, самодельные варианты намного дешевле магазинных моделей, а их сборкой можно заняться самостоятельно без помощи специалистов.

Конструкция и принцип работы

Под термином «муфельная печь» подразумевается закрытый резервуар, внутри которого поддерживается нужная температура для термообработки металлов без взаимодействия с внешними факторами, такими как продукты горения топлива.

Оборудование различается внутренним строением. При создании электрических устройств применяются те компоненты, которые будут обеспечивать заявленную интенсивность нагрева.

Для сборки камеры используется шамотный огнеупорный кирпич либо плиты ШПГТ-450, которые выдерживают пиковые температуры и обладают стойкостью к кислотам или щелочным средам.

Внешние поверхности покрыты жаростойким полотном. В большинстве случаев применяется минеральная вата с базальтовыми компонентами, поскольку ей свойственна устойчивость к спеканию. В результате снижения теплопотерь КПД устройства возрастает. Печь быстрее разогревается до нужной температуры, дольше сохраняет тепло и расходует меньше энергии от наружного источника.

Для корректировки температурного режима в конструкции установлены специальные регуляторы. Они бывают:

1. Цифровыми.
2. Аналоговыми.

Недостатки муфельной печи, изготовленной своими руками

Из отрицательных сторон конструкций, собранных собственноручно, можно выделить:

1. Достаточно медленный нагрев. Это приводит к возникновению сложностей в регулировке режимов работы.
2. Повышенный расход энергии. По экономичности агрегаты уступают классическим печным системам без муфеля.

Из чего может быть изготовлена

Помимо огнеупорных плит, кирпичей и металлических сплавов, печь с муфелем можно изготовить из старых, неиспользуемых предметов. Среди них:

1. Глиняный горшок для бытовых нужд.
2. Стальное ведро.
3. Духовка.
4. Электроплита.

Чтобы создать эффективную муфельную систему из перечисленных подручных средств, нужно проявить немного фантазии и следовать инструкции.

Как рассчитать мощность для электрической печи

От силы тока зависит допустимая толщина проволоки. Если выбрать материал с недостаточным сечением, в процессе работы печи он может расплавиться, перегреться или перегореть.

В случае с нихромовыми проводниками допустимая сила тока зависит от температуры их нагрева. Для удобного расчета мощности предусмотрены специальные калькуляторы и таблицы с рекомендованными параметрами для разных материалов.

Как высчитать поверхностную мощность нагревательного элемента

Для получения точных параметров нужно учесть диаметр и расчетную длину проволоки. Если результаты превышают допустимый уровень поверхностной мощности, потребуется внести некоторые изменения в расчеты. С помощью калькуляторов этот процесс можно максимально упростить.

Расчет длины проволоки для нагревательного элемента

Нужно уточнить общее сопротивление нагревателя. После получения точных данных об удельном сопротивлении необходимой для сборки спиралей проволоки можно грамотно рассчитать ее длину.

Создание чертежа будущей печи

Пошаговое руководство по сборке муфельной печи начинается с подготовки чертежей. Спроектировать схему будущего сооружения самостоятельно достаточно сложно. Поэтому можно найти типовые чертежи заводских моделей.

При этом рекомендуется сделать наброски конструкции для удобства в укладке слоев и соединении нагревательных деталей.

Система управления

В комплекс средств, отвечающих за контроль работы оборудования, входит несколько устройств. Они объединены в общую схему и дополняют друг друга.

Какие элементы потребуются

Система управления муфельной печью состоит из:

1. Терморегулятора. Разрешается устанавливать любые совместимые модификации, например REX-C100 или Ш-4501.
2. Термопары. Отвечает за быстрое изменение температуры внутри изолятора и отправляет зарегистрированные сведения на терморегулятор. В большинстве случаев термопара находится на задней стенке муфельной камеры. Под нее отводится специальное сквозное отверстие. Для печей подойдет термопара с обозначением ХА, ХК или ПП.
3. Радиатора. Прибор должен иметь твердотельное реле.
4. Выключателей. Один элемент имеет 2 клавиши, а второй – 1.

Сборка конструкции

При изготовлении блока управления нужно подключить к нему терморегулятор с оптимальным уровнем нагрева. Можно взять как электронную, так и механическую модель. Дальше следует подсоединить термопару, твердотельное реле и выключатель.

Сигнальные провода от термопары нужно подключить к терморегулятору. Если температура нагрева будет ниже заданной, он запустит электропитание нагревателя. При превышении показателей произойдет отключение системы.

В большинстве случаев коммутационные детали прокладывают на задней стенке, обустроив для их фиксации специальную площадку (полку, кронштейн).

При отсутствии навыков работы с электронными компонентами лучше купить в магазине готовый блок. Если муфельная печь выйдет из строя, он сможет использоваться для другой техники.

Требования к размещению

Систему не следует устанавливать в маленьких, изолированных помещениях без вентиляции, например в шкафах или кладовках. Нельзя размещать печь в комнатах, где спят, едят или проводят свой досуг люди. Лучше отвести под технику отдельное помещение с открытым окном, где можно обустроить небольшую станцию для обжига.

Важно учитывать допустимое расстояние от печи до любых предметов или стен. Оно составляет не меньше 30 см.

Нельзя хранить возле муфельной установки легковоспламеняющиеся предметы. Это касается и материала стен, окружающих печь. Лучше использовать бетон или кафель.

К напольному покрытию предъявляются идентичные требования. На нем не должны находиться ковры, текстильные изделия или паркет.

Изготовление печи

Для долгой и бесперебойной работы муфельного прибора нужно правильно его сконструировать. Стоит учитывать общие рекомендации и чертежи.

Выбор материала для изготовления

Из материалов для сборки нужно подготовить:

1. Стальной лист толщиной 2,5 мм или корпус от старой, вышедшей из строя бытовой техники (газовой плиты, стиральной машины, холодильника).
2. Металлическую трубу или уголки.
3. Огнеупорный шамотный кирпич.
4. Связующее вещество с устойчивостью к высоким температурам.
5. Силикон или термостойкие прокладки.
6. Автомат-стабилизатор и терморегулятор.
7. Нихромовую проволоку толщиной 1-2 мм для сборки спирали.
8. Базальтовую вату.
9. Коммутацию.

Необходимые расходники и инструменты

Для обработки материалов нужно подготовить болгарку, набор слесарных инструментов и электродуговую сварку. Из расходников понадобятся комплект электродов, термостойкий силикон, нихромовая проволока, металлические уголки.

Пошаговая инструкция по изготовлению

Корпус будущего агрегата несложно соорудить из подручных средств. Можно подготовить металлические коробы от бытовых приборов. Если они отсутствуют, лучше сделать конструкцию из оцинкованной стали.

На дне нужно установить уголки, которые будут укреплять основание, повышая запас прочности всей системы. Можно заменить их металлическими трубами сечением 1,5 см. К углам днища нужно присоединить укрепленные ножки.

Кроме того, потребуется усилить дверцу и стенку, а еще верхнюю часть корпуса.

Дно и внутренние элементы необходимо обложить базальтовой ватой слоем в 1 см. Материал можно закрепить металлическими уголками и прикрыть листами.

На дно агрегата следует уложить огнеупорные кирпичи марки ШЛ или волокнистые плиты. Заготовки можно соединить посредством шамотной глины, кладочного раствора или мертеля. Для более надежной фиксации в консистенцию следует внести 30% цемента.

Кладку кирпичей потребуется выполнить максимально близко друг к другу с соблюдением расстояния в 0,5 см между каждым элементом. Огнеупорную смесь нужно предварительно смочить в воде. Каждый элемент перед кладкой можно дополнительно увлажнять.

На первом этапе потребуется смонтировать днище. Дальше следует перейти к обустройству стен и верхней части с учетом небольшого уклона вверх. Дверцу можно выложить кирпичом, чтобы заложенный слой помещался в отверстии корпуса.

После к нему необходимо приварить петли, а дверцу подогнать под размеры зазора между кладкой.

После просыхания цементной смеси в материале стен следует проделать канавки для монтажа нихромовой спирали.

Дальше нужно проложить 2 контура для регулировки температурных значений. На лицевой части печи потребуется закрепить переключатель с 3 контактами на одной стороне и с 2 на обратной.

Для безопасной эксплуатации оборудования необходимо установить усиленную розетку с заземлением. Еще можно подвести к прибору питание от щитка, используя автоматический выключатель.

Останется просушить готовую печь на солнце или возле отопительного прибора в течение 1-2 месяцев.

Проверка работоспособности

Оценить готовность печи к первой обработке достаточно просто. Ее нужно подсоединить к электроснабжению и настроить минимальный режим мощности на спирали. Если агрегат исправный, он не будет выделять пар.

Муфельная печь из стального ведра

Мощный прибор для плавления металла или обжига керамических предметов можно сделать из старой емкости. Главное, чтобы ведро было герметичным и обладало достаточными размерами для работы с заготовками.

Какие материалы понадобятся

Для монтажа печи из ведра нужны:

• огнеупорные кирпичи;
• сварочная установка;
• болгарка;
• стальные уголки для получения ребер жесткости.

Кроме того, необходимо закупить теплоизоляционные материалы, например асбестовые листы или базальтовую вату.

Процесс изготовления

Корпус будущей печи следует обрезать с помощью шлифовальной машины. Высота ведра должна составлять 45 см. Дальше в боковой стенке емкости нужно высверлить отверстие на расстоянии 10 см от днища. Для этого можно использовать дрель с прикрепленной кольцевой пилой диаметром 2,5 см. Через боковые отверстия будет поступать воздух или газ.

Затем внутреннюю поверхность следует утеплить минеральной ватой из волокна толщиной 5 см.

Материал следует вырезать в том месте, где он закрывает отверстие в ведре. Затем на него нужно распылить отвердитель и выждать сутки до завершения химической реакции.

Через отверстие в стенке необходимо продеть стальную трубу или форсунку.

Остается разогреть печь выбранным типом топлива и приступить к расплавлению металла.

Муфельная печь из глиняного горшка для мелких нужд

Самый простой вариант печи подразумевает использование электрической плиты, глиняных горшков и куска огнеупорного кирпича. Это позволит быстро расплавить материал для дальнейшей обработки.

Сначала следует поставить на печку кусок шамотного материала таким образом, чтобы керамическая заготовка не соприкасалась со спиралями на плите. Для теплоизоляции конструкции можно применить минеральную вату.

На дно первой емкости нужно уложить асбестовые круги с отверстием в центре диаметром 20 мм. Маленький горшок, который является муфелем, следует обмотать асбестом в несколько слоев и приклеить каждый из них силикатным клеем.

После закрепления боковых слоев нужно подождать, чтобы клей просох в течение 30 минут, а затем приступить к сборке конструкции. Чтобы края горшков были ровными, рекомендуется осторожно перевернуть изделие и уложить на ровной поверхности, а затем придавить тяжелым предметом сверху. В подобном состоянии сборка должна находиться не меньше 30-60 минут.

Техника безопасности при работе с муфельной печью

Перед применением печной установки необходимо убедиться, что ее элементы исправные и соответствуют нормативам. Работа с прибором, имеющим открытые нагревательные детали, требует особой ответственности. Перед обжигом глины следует выполнить пробную процедуру. Если отрезок рассыпался, температуру нагрева нужно повысить.

Запрещено работать с оборудованием, которое не подключено к заземлению. Нельзя приступать к эксплуатации устройства при наличии сколов или трещин на корпусе. Запрещено прикасаться к прибору во время работы или трогать движущуюся спираль.