Изготовление муфельной печи для плавки и закалки металла своими руками

Муфельная печь для расплава или закалки металлических изделий – прибор, позволяющий домашнему мастеру выполнить определенную работу. Простой агрегат, способный работать на разных видах топлива, для самостоятельного изготовления достаточно обладать навыками выполнения слесарных и электросварочных работ.

Муфельная печь своими руками – инструкция по изготовлению

В муфельных печах можно достичь очень высоких температур. Такие агрегаты используют в мастерских ювелиры, мастера, создающие изразцы и другую керамику, в них плавят металлы, работают со стеклом и эмалями.

Муфельная печь своими руками – инструкция по изготовлению

Но вполне доступна для изготовления муфельная печь своими руками. Конечно по качеству она будет уступать, но можно сделать её такого размера, как нужно для работы, и обойдётся её создание значительно дешевле. Итак, рассмотрим, как сделать муфельную печь своими руками для обжига керамики и других нужд.

Конструкция

Основной конструктивной особенностью печей этого типа является наличие муфеля. Снаружи от него устанавливаются нагревательные элементы. Такая конструкция позволяет обеспечить равномерный прогрев заготовки, например, керамики, со всех сторон. Для отвода продуктов сгорания устанавливается вентиляция.

Дополнительно печь оснащается регулятором температуры. Простейшие терморегуляторы, только отображающие температурный режим в печи, устанавливаются редко. Они подходят только в том случае, если прибор используется для решения простейших задач. Для профессионального использования потребуется оборудование, способное поддерживать необходимую температуру. Так, если печь применяется для обжига керамики, на терморегуляторе устанавливается температура, которая будет автоматически поддерживаться в течение всего периода работы.

Нагреватель может быть открытым или закрытым. Открытые нагреватели ставятся на печи умеренной и средней температуры, так как при достижении значительных температурных параметров начинается выделение вредных веществ. Закрытый нагреватель помещается внутрь муфеля, поэтому они безопасны с точки зрения выделения токсичных газов, но при выходе его из строя придется полностью разбирать рабочую камеру. Еще один недостаток такой конструкции – продолжительный нагрев муфеля.

Подготовка к работе

Любая работа должна начинаться с определенного подготовительного этапа. Даже если утвержден план действий, необходимо приготовить инструменты и материалы, иначе в работе могут возникать длительные перерывы, которые негативно скажутся на работоспособности мастера и качестве построенной конструкции.

Перед тем, как начнется непосредственное строительство, придется сразу приготовить болгарку для резки листового металла и обработки шамотного кирпича. Круги для болгарки должны быть соответствующими. Перечень пополнит электросварка с расходными материалами и прочий слесарный инструмент повседневного использования.

Подготовка к работе

К материалу можно отнести нихромовую или фехралевую проволоку, базальтовую вату, кирпич шамотный и листовое железо толщиной не менее 2 мм. В зависимости от способа изготовления конструкции некоторые инструменты или материалы могут не пригодиться, а дополнительные будут приобретены в процессе.

Кустарно изготовленная печь

Муфельные печи: сфера применения

Перечислим сферу применения муфельных печей:

Муфельные печи: сфера применения

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

Муфельная печь на металлургическом производстве

Муфельные печи: сфера применения

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

Переплавка металла в муфельной печи

Муфельные печи: сфера применения

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

Обжиг керамики в муфельной печи

Муфельные печи: сфера применения

4. Сушка электропроводящих материалов и элементов.

Сушка материалов в муфельной печи

Муфельные печи: сфера применения

5. Стерилизация инструмента (в медицине).

Стерилизация инструмента в медицине

Муфельные печи: сфера применения

6. Сжигание (кремация).

Кремация в муфельной печи

Особенности муфельной печи для плавки металлов

Технология постройки муфельной печи

Порядок выполнения работ горизонтальной ли вертикальной муфельной печи аналогичен, различие состоит в расположении элементов печи.

  1. Корпус муфельной печи выполняем из листового железа. Вырезаем болгаркой прямоугольную полоску нужного размера, сгибаем ее в радиус и при помощи сварки герметично завариваем шов. Для предотвращения образования коррозии можно покрыть металл несколькими слоями огнеупорной краски. К полученному цилиндру привариваем дно. Для этого вырезаем из листа стали круг необходимого диаметра, равного диаметру цилиндра. Укрепляем стенки и донышко металлической арматурой. Корпус выполняем такого объема, чтобы внутри можно было разместить термозащитный слой и огнеупорный кирпич.
  2. В случае если для корпуса используется старый холодильник, аналогично укрепляем его донышко и стенки металлическими уголками или трубками.
  3. Внутреннюю часть корпуса выкладываем толстым слоем базальтовой ваты.
Технология постройки муфельной печи

Внутренняя часть из базальтовой ваты

Корпус муфельной печи из шамотного кирпича

Важно! Во время резки кирпичей обязательно защищать глаза и органы дыхания от пыли очками и респиратором. Работы необходимо производить на улице или в хорошо проветриваемом помещении.

Помещаем образовавшуюся кирпичную трубу в корпус со слоем теплоизоляции.

Технология постройки муфельной печи

Далее на внутренней поверхности кирпичей необходимо пропилить канавки под проволоку.

Канавки под проволоку

Но прежде из мотка нихромовой или фехралевой проволоки необходимо сделать спираль диаметром около 6 мм. Для этого наматываем проволоку на основу (карандаш, сварочный электрод или тонкий металлический пруток).Достаем кирпичи и вновь выкладываем их на ровную поверхность в ряд.

Прикладываем спираль, делаем разметку под будущие канавки, которые будем вырезать в кирпичах болгаркой. Правильность линий проверяем строительным уровнем. В конечном итоге внутри рабочего пространства проволока будет уложена по спирали от дна к вершине рабочего пространства. Важно, чтобы витки не соприкасались друг с другом, иначе будет замыкание.

Технология постройки муфельной печи

Спираль в муфельной печи

Чтобы вывести концы проволоки за пределы рабочей камеры и подключить их к автомату, между двумя соседними кирпичами вставляем три тонких длинных отрезка керамической плитки с пропиленными в них тонкими каналами под проволоку.

Каналы под проволоку из муфельной печи

Применение таких керамических выводов в дальнейшем позволит легко производить ремонтные работы муфельной печи.

Технология постройки муфельной печи

Коммутация электрической части с тремя ступенями мощности

  • для первой ступени мощностей необходимо два контура спиралей включать последовательно;
  • вторая ступень подразумевает отдельное подключение нижней спирали;
  • третья ступень мощности – параллельное включение двух контуров.

При включении спиралей обязательно заземление!

Готовую конструкцию рабочей камеры помещаем в корпус со слоем теплоизолирующего материала и одним кирпичом, уложенным на дно, обмазывая его огнеупорной (печной) глиной или огнеупорным клеем.

Технология постройки муфельной печи

Чтобы вывести керамические каналы за пределы корпуса, сверлим в нем отверстия.

Делаем корпус и обмазываем шамотной глиной

Крышку выполняем из листовой стали, вырезая ее по размеру печи и закрепляя на ней печной глиной огнеупорный кирпич. Сверху привариваем щеколду, ручки и навесы. Для герметичности по краям крышки и на примыкающие стенки муфельной печи наносим слой термостойкого силикона, предварительно тщательно обезжирив поверхности.

Муфельная печь в работе

Технология постройки муфельной печи

После полного высыхания печи подключаем проволоку к электрическому автомату со стабилизатором и проводим ряд испытаний, настраивая мощность накала спиралей и температуру в рабочем пространстве увеличивая или уменьшая напряжение сети.

Важно! Чтобы удостовериться, что печь высохла полностью, ее необходимо включить на максимальную мощность и удостовериться в отсутствии испаряемого с поверхностей печи пара.

Во время работы печи дверцу необходимо плотно запирать.

Видео — самодельная муфельная печь

Технология постройки муфельной печи

Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!

Пошаговая инструкция по изготовлению

Муфельная печь для плавки металла своими руками для такого прибора лучший вид топлива электричество. С его помощью можно разогреть металл до температуры плавления. Разберем подробно этапы проведения работ по самостоятельному изготовлению нагревательного агрегата.

Изготовление конструкции муфеля

Пошаговая инструкция по изготовлению

В зависимости от материала и конфигурации корпуса начинаем делать отсек для нагрева металла. Можно сделать печь и без стального каркаса, но тогда потребуется уложить печь в слой теплоизоляции. Используем материалы, способные выдерживать высокие температуры. Но лучше сделать коробку из листового металла или из старой бочки или даже холодильника. Этапы работ:

  1. Начинаем готовить блоки для обкладки огнеупорной камеры. Для небольшой камеры понадобится 7 шамотных больших кирпичей. С их помощью можно соорудить прямоугольную или цилиндрическую камеры нагрева и закаливания металла. Если требуется соорудить круглый отсек, понадобится болгаркой вырезать трапециевидные заготовки и предварительно укладывать их в конструкцию, намечая каждую деталь.
  2. Обеспечив плотность прилегания деталей, выкладываем их в ровный ряд и длиной линейкой размечаем пазы для укладки нагревательных элементов печи спиралей из нихромовой проволоки. В зависимости от диаметра самодельной или покупной спирали размечаем ряды так, чтобы они не соприкасались между собой. Если это произойдет – это грозит коротким замыканием и сработкой автомата и это в лучшем случае. Минимальный зазор – 20-30 мм.

    Для изготовления муфеля, небольшого по габаритам, можно использовать простую глину. Для этого выполняем несколько дополнительных операций:

    Пошаговая инструкция по изготовлению
    1. Из картона или тонкого пластика делаем опалубку для заливки жидкого раствора глины, либо можно использовать обрезанную бочку. Учитываем толщину стенок и размеры корпуса печи.

      Такая монолитная обожженная конструкция будет прочной и не уступит по характеристикам муфелю из шамотного кирпича.

      Готовим и устанавливаем нагревательную спираль

      Пошаговая инструкция по изготовлению

      Спираль можно приобрести в магазине или намотать самостоятельно (толщина проволоки нужна 1,2 мм.):

      • Понадобится запас проволоки из нихрома или другого сплава и простой пруток, подходящего сечения. Зажимаем конец прутка и проволоки в тисках и начинаем плотно наматывать спираль.

        Далее:

        Пошаговая инструкция по изготовлению
        1. Готовые спиральки укладываем в подготовленные пазы в корпусе муфеля и фиксируем скобками из нихрома. Устанавливая скобки, следим, чтобы они не перемкнули виточки между собой. Для крепления еще используют раствор для кладки кирпича из глины и песка. Этот материал не проводит электрический ток.

        Важно! Для домашней печи лучше использовать нихром. Этот материал способен выдерживать высокую температуру и длительное нахождение в агрессивной среде. Минимальное сечение витков спирали – 1 мм.

        Для нагрева деталей можно использовать газовые горелки.

        Пошаговая инструкция по изготовлению

        Работы по установке в муфель газовой горелки

        Газовый нагревательный элемент лучше приобрести в магазине, хотя народные умельцы могут выполнить эту работу своими руками. Но советуем подумать о безопасности и отправиться в специализированный магазин.

        Если вы обладаете опытом изготовления аналогов, такую конструкцию делаем по определенной схеме:

        Пошаговая инструкция по изготовлению
        • для изготовления корпуса горелки подготовим отрезок стальной, лучше медной трубки. Диаметр 8-10 мм. Длина заготовки – 150 мм,
        • возле одного конца сверлим сквозное отверстие для соединения с газовой трубой или шлангом,
        • на боковой стенке размечаем и сверлим несколько отверстий. Отверстие делаем только с одной стороны. Эти отверстия служат для поджигания факела,
        • на обоих концах горелки нарезаем резьбы,
        • посередине горелки сверлим не сквозное отверстие, оно будет служить для сброса газа,
        • торцевую сторону закрываем. Накручиваем заглушку. Ко 2 стороне подсоединяем шланг от газового баллона.

        Горелка устанавливается с помощью хомутов. Не забываем установить на подводящем шланге клапана, защищающего от обратного удара.

        Финальные работы

        Пошаговая инструкция по изготовлению

        Муфельная печь горн своими руками почти готова. Остается собрать все детали в единую конструкцию. Полость между муфельным устройством и корпусом заполняем свободное пространство утеплителем.

        Если нужна печь для плавления небольшого количества металлов, на верхней детали делаем небольшой вырез по габаритам тигля и ужесточаем края прутком или уголками. Теперь после включения печи в работу можно устанавливать тигель с медью или алюминием и расплавлять металл.

        Пошаговая инструкция по изготовлению

        После окончания всех работ проверяем правильность сборки и включаем прибор в сеть переменного тока. Сначала печь будет сильно дымить, не пугайтесь – это выгорает смазка, краска или грязь. После первого включения дыма станет значительно меньше.

        Пошаговая инструкция по изготовлению

Нагрев муфеля при помощи газа

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

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

Нагрев муфеля при помощи газа

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

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

Вакуумные печи

В процессе развития промышленности, постепенно повышались требования к качеству материалов. Вакуумная печь была разработана и получила распространение благодаря уникальным свойствам получаемых в ней материалов. В зависимости от технологических требований, объемов, возможностей подключения, необходимой степени автоматизации, используемому способу нагрева и многих других факторов происходит выбор необходимой печи, полностью соответствующей им. Вакуумные технологии позволяют использовать печи для закалки, отпуска, нормализации, карбонитрирования, вакуумной пайки, отжига, спекания порошков металлов и керамики, нитроцементации и выплавки сплавов. Для термообработки и расплавления металлов могут применяться различные способы нагрева, каждый из которых обладает своими достоинствами и недостатками. Наибольшее распространение в вакуумных печах получили электрические способы нагрева:

Вакуумная печь для термообработки позволяет выполнять различные виды термического воздействия на металлы, сплавы и керамические изделия без агрессивного воздействия воздушной среды. Таким образом исключается образование оксидов на поверхности металла, осуществляется дегазация поверхности. При расплавлении металлов в вакуумных печах происходит практически полное удаление водорода, нитридов, азота и кислорода. В зависимости от требований заказчика, печи могут выполняться как с вертикальной загрузкой (шахтного типа), так и с горизонтальной. Вакуумные печи для нитроцементации позволяют значительно сократить время цементации по сравнению с атмосферным оборудованием. При этом получается однородный слой и значительно повышаются эксплуатационные качества деталей, имеющих сложную геометрию, что очень важно в машиностроении, ракетостроении, станкостроении, автомобильном производстве и других сферах промышленности. Для обеспечения максимального качества, в камере с расплавом создается вакуум, который замещается чистым азотом. Для получения однородного состава также применяется вакуумная индукционная плавильная печь. Благодаря тому, что воздействующие на расплав индукционные токи заставляют перемешиваться его частицы, получается максимально однородный состав, а вакуум защищает от подмешивания вредных примесей. Вакуумная индукционная печь позволяет очень точно контролировать весь процесс плавки, а использование автоматики значительно упрощает точное соблюдение технологии.

Нагрев муфеля при помощи газа

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

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

Нагрев муфеля при помощи газа

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

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

Как сделать нагревательный элемент?

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

Муфель из керамики обматывают проволокой

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

Как сделать нагревательный элемент?

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

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

Читайте также:  Вальцовка труб как часть процесса формовки металлических изделий