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.
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.
Материалы и элементы для работы
Муфельная печь для плавки алюминия своими руками или закаливания стальных деталей – для производства подготавливаем полный набор материалов. Нам потребуется:
- шамотный кирпич;
- теплоизоляция;
- листовой металл или любой подручный материал. Если есть старый сейф с внутренним слоем песка, значит вам повезло. Такая печь прослужит долгий срок и позволит сэкономить на наружном слое теплоизоляции;
- огнеупорная глина, песок или готовая смесь для кладки кирпича. Для заделывания щелей и пустот можно приобрести огнестойкий герметик или использовать раствор;
- электрический кабель, керамические изоляторы, автомат для подключения в щитке.
Подготовка огнеупорного кирпича
Основным и самым первым шагом на пути создания муфельной печи является подготовка огнеупорного кирпича с фасками в нужном месте, для лучшего прилегания стыков при сборке. Для этого возьмем раствор шамотной глины и зальем его в специальные формы.
Важно заметить что:
- Шесть или семь (по выбору) заготовок из огнеупорного кирпича необходимо очень тщательно подогнать в стыках, чтобы муфель получился без щелей. Далее требуется все кирпичи прижать друг к другу фасками и зафиксировать в таком положении специальной стяжкой. Ее можно изготовить из металлической ленты шириной 2-3 см. На концах стяжки необходимо предусмотреть приспособления, натягивающие ленту. После сборки получится шести или семигранная конструкция муфеля.
- Затем, надо выполнить нескольких поперечных пропилов в каждом огнеупорном кирпиче заготовок. В них будет укладываться нагревательный элемент в виде спирали. Канавки выполняются абразивной пилой. В одной заготовке канавки делают с наклоном, а в остальных — горизонтальными. Расстояние между канавками — не менее 2 см, а конфигурация должна совпадать с диаметром укладываемой в них электроспирали.
Сборка и заливка каркаса
Собрав муфель в одно целое, можно приступать к изготовлению каркаса (кожуха). Для этого необходимо подобрать металлическую трубу нужного диаметра. При этом между кирпичами и каркасом должен быть зазор не менее 150 мм, для лучшей изоляции и снижения теплопотерь электропечи. При отсутствии готовой трубы, кожух можно изготовить самостоятельно из листовой оцинкованной стали.
Сборку муфеля и кожуха печи нужно выполнить в следующем порядке:
- Установить огнеупорную конструкцию на ровную площадку.
- В двух щитах из теса, толстой фанеры или ДСП вырезать отверстия, соответствующие диаметру кожуха печи.
- В один щит вдеть нижнюю часть кожуха, а во второй — верхний торец трубы.
- Щиты требуется скрепить так, чтобы они не сползали по гладкой поверхности металла. Это предотвратит деформирование листового металла и случайный сдвиг с места при дальнейших работах.
- Затем в пространство между муфельным кирпичом и кожухом аккуратно заливается раствор из жаропрочного и теплоизолирующего материала.
Сборка и проверка печи
Сборка начинается с изготовления дна муфельной печи, которое можно сделать в виде отдельной конструкции. Это облегчит переноску печи по частям к месту ее использования.
-
-
Из оцинкованного листа изготавливается цилиндр с диаметром равным размерам кожуха и высотой 25-30 см. К нему приделываются ножки из трубы или профильного металла сечением 2 см, для исключения пожароопасных ситуаций.
-
На нижнем торце заготовки нужно сделать отверстия и сплести через них проволочную сетку. Она будет удерживающим элементом для залитого и затвердевшего раствора из жаропрочного материала. Аналогично изготавливается и крышка муфельной печи, в которой нужно предусмотреть технологическое отверстие для вентиляции.
-
В канавках муфеля уложить спираль нужного диаметра, длины и сечения провода, так, чтобы витки не соприкасались. Вывод концов проволоки выполнить через керамические трубки. Остается подвести электропровода и испытать получившуюся конструкцию.
-
На этом у нас все, встретимся в следующем уроке.
Технология постройки муфельной печи
Порядок выполнения работ горизонтальной ли вертикальной муфельной печи аналогичен, различие состоит в расположении элементов печи.
- 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.
- В случае если для корпуса используется старый холодильник, аналогично укрепляем его донышко и стенки металлическими уголками или трубками.
-
Внутреннюю часть корпуса выкладываем толстым слоем базальтовой ваты.
-
Для изготовления внутреннего термослоя (аккумулятора тепла) используем шамотный кирпич (огнеупорный). Задача состоит в состыковке кирпичей в количестве семи штук в форме трубы, которая будет в дальнейшем служить рабочей камерой печи.
- Для этого раскладываем кирпич в ряд и делаем на каждом кирпиче разметку, по которой будем производить резку. Форма кирпичей после резки должна позволять собрать все кирпичи в форме полой трубы. Обрезку производим болгаркой. Для удобства кирпичи нумеруем. После обрезки собираем их вместе и закрепляем проволокой, проверяя правильность резки. При необходимости подправляем форму, добиваясь точности.
Помещаем образовавшуюся кирпичную трубу в корпус со слоем теплоизоляции.
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
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.
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.
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.
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
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.
Во время работы печи дверцу необходимо плотно запирать.
Конструкция и принцип функционирования муфельных печек
Конструкционно эти агрегаты достаточно просты. Печи любых марок, будь то LOIP, SNOL или Nabertherm, состоят из 4-х основных элементов, изготовленных из экологичных материалов. Это:
- Корпус из конструкционной стали. Из нее изготавливают также опоры, дверцы и некоторые другие составные части.
- Рабочая камера из керамики или огнеупорного волокна.
- Нагревательные элементы (проволока или ленты) из нихрома, вольфрама, молибдена и других материалов.
- Термоизоляционная оболочка (футеровка), которую составляют волокнистые прессованные блоки.
Корпус защищает и теплоизолирует муфельную печь, принцип работы которой заключается в нагревании веществ или предметов, размещенных в муфеле. А термические операции возможны благодаря наличию нагревательных элементов.
Конструкция муфельной печи
При всей своей многофункциональности муфельные печи имеют относительно простое устройство. Особенность приборов состоит в использовании особых комплектующих, способных выдерживать температуры до 2000ºС.
Изделия состоят из таких деталей:
- Корпус. Форма и размер определяются объемом задач, которые возлагаются на приспособление. В обязательном порядке устанавливается клапан для стравливания выделяемых в процессе обработки газов. Корпус может быть металлический или из современных полимеров.
- Нагревательный элемент. Это может быть угольная или дровяная печка, ТЕН, газовая горелка.
- Внутренняя обшивка. Стенки обкладываются керамическими пластинами, а в кустарных условиях шамотным кирпичом.
- Дверка. Существуют различные модели, от самых простых с ручкой до современных, где используется система рычагов, исключающая контакт с раскаленными деталями.
- Коммуникации. В зависимости от типа изделия это силовой кабель, баллон и шланг высокого давления, механическое поддувало.
- Муфель. Капсула из химической керамики стационарного или сменного типа.
- Органы управления. Устройства могут комплектоваться светозвуковой сигнализацией, интерфейсом для связи с компьютером, регистрирующим прибором, терморегулятором-программатором.
Недостатки самодельной конструкции
Каждое устройство не лишено определенных недостатков, а самодельное устройство их еще и преумножает. В условиях поставленной цели можно пожертвовать одними требованиями ради выполнения других. Однако перечень негативных последствий обязан знать каждый.
Самодельная конструкция лишена всяческих гарантий, в том числе, гарантий безопасности.
Испарение металла со спирали нагревателя может привести к тому, что он в виде примесей будет содержаться в составе обрабатываемого драгоценного металла.
Самодельная теплоизоляция не обеспечит полную концентрацию тепла в топке, поэтому корпус самодельной печи очень горячий и требует осторожного с ним обращения. Кстати, в этом заключается недостаток и некоторых фабричных моделей.
Отсутствие должной системы контроля и регулировки температуры может стать причиной того, что печь не сможет служить для выполнения определенной задачи, связанной с термической обработкой.. Готовые печи фабричного производства разработаны для выполнения достаточно узкого спектра задач, но это является, скорее, показателем профессионализма, нежели недостатком
Основные параметры и сфера применения конкретного устройства указаны в его паспорте
Готовые печи фабричного производства разработаны для выполнения достаточно узкого спектра задач, но это является, скорее, показателем профессионализма, нежели недостатком. Основные параметры и сфера применения конкретного устройства указаны в его паспорте.
Лидерами по производству компактных и стационарных муфельных печей являются такие компании, как TSMP Ltd (Англия), СНОЛ-ТЕРМ (Россия), CZYLOK (Польша), Daihan (Южная Корея). Представленный перечень отображает топовый список компаний по оценке поставщиков высокотемпературного оборудования на российский рынок.
Изготовление газовой муфельной печи своими руками
В нашей повседневной жизни часто возникают ситуации, когда ломаются какие-нибудь дорогостоящие запчасти, и первая мысль, которая приходит в голову в таких случаях: — кусок алюминия, а стоит как… В такие моменты мы жалеем о том, что не знаем как изготовить такую, казалось бы, простую деталь самостоятельно. Все есть, и алюминий, и форму при огромном желании сделать можно, но, как довести метал до жидкого состояния, чтобы отлить эту самую деталь? В этом нам поможет муфельная печь. Не стоит пугаться того, что это дорогостоящее оборудование, и вы не сможете позволить себе его приобрести, ведь в данной статье мы рассмотрим, как самостоятельно изготовить муфельную печь , ограничившись небольшими затратами.
Классификация
Камеры могут работать на:
- Электричестве.
- Газе.
- Угле.
Но газовый агрегат в домашних условиях собрать не получится, поскольку это опасно и запрещено законом. Вариант на угле может работать только с наддувом. Но если есть подобный горн, то проще поместить в него муфель, а не сооружать специальную печь. Электрический вариант позволит контролировать температуру нагрева и применять компактный агрегат даже в квартире (мощность таких устройств около 2,5 – 4 кВт, так что подойдёт обычная розетка с заземлением и надёжным проводом).
Существуют различные формы печей:
- Горизонтальные.
- Вертикальные (горшковая).
- Трубчатые.
- Колпаковые.
Первый вариант наиболее простой для самостоятельного воспроизведения.
Происхождение названия «муфельная печь», история появления агрегата
Муфельная печь – это агрегат, рабочая область которого представляет собой термостойкую полуцилиндрическую камеру из огнеупорного материала, называемую муфелем. В нее и помещают нагреваемую деталь, а название этой емкости происходит от немецкого слова Muffel, переводимого и как «ворчун», и как «кольцо».
Первое использование прародительницы подобного устройства связано с именем француза Жанто, сооружавшего экипажи для знатных вельмож. Чтобы упрочить каретную ось, мастер цементировал ее в муфеле, изготовленном из материала, в который добавляли измельченные рога крупного скота. И только потом ось закаляли. В результате такой обработки на ней образовывалась твердая корка, а внутри сталь продолжала оставаться вязкой, что делало изделие очень прочным.
Уже в начале 19 столетия муфельные печки начали использовать в промышленных масштабах. За прошедшее время эти агрегаты изменились внешне, но принцип работы их остался тем же: материал изолируют от воздействий внешней среды и нагревают.
Муфели
Применяя как газовый, так и электрический источники тепла, домашняя печь может иметь три вида муфели.
Она то и подразделяется по своим функциональным особенностям и характеристикам материала, а именно:
- керамическая;
- керамическо-волокнистая;
- волокнистая.
Использование варианта керамической муфели дает преимущество для процессов, где необходимо более долгое воздействие тепла и сохранение температурного режима на более продолжительный период времени. Но при этом такого рода решение требует и более длительное нагревание с применением большего количества энергии.
Этот вариант подходит, чтобы можно было сделать требуемые решения для постоянной обработки металла и обработки глины, применив компенсирование температуры, при непрерывном использовании печи.
Система на основе керамическо-волокнистого материала на сегодня считается максимально удобной и применимой для изготовления ювелирных изделий.
При этом ее особенные конструктивные решения позволяют более практично применять электропрогрев, не затрачивая большое количество мощности и подаваемого тепла. При этом система позволяет быстро набирать рабочую температуру, исключив продолжительное влияние.
А вот вариант волокнистой муфельной печи, это мобильность и минимальные размеры. Но у нее есть и весомый недостаток — при использовании такого вида конструкции есть большой риск испарения вредных веществ, и она постоянно требует ремонта, за счет быстрого выхода из строя основных защитных форм.
Для чего предназначена муфельная лабораторная печь?
20.05.2016 02:14
Муфельная лабораторная печь – устройство особого типа, позволяющее обрабатывать термически компоненты и материалы разной структуры. Особенность оборудования заключается в его оснащении отсеком, обеспечивающем качественную защиту подверженному обработке предмету от прямого контакта с продуктами горения или топливом.
Применение функций муфельной печи позволяет закалить готовую керамическую или металлическую продукцию, а также обеспечить впеканиекрасящего вещества или глазури глубоко в поверхность изделия. Технологические особенности обработки продукции в печах такого типа отличаются простотой. Подготовив изделие к термической обработке, его следует поместить внутрь муфельной лабораторной печи, поверхность которой создана из надёжных материалов с огнеупорными свойствами. Воздух во внутренней части муфеля постепенно нагревается до высоких температурных показателей, впоследствии поддерживаемых на одном уровне до полного завершения процесса обжига.
Нагревательные элементы обеспечивают подачу тепловой энергии в необходимых количествах к муфелю. Муфельные печи для обжига керамикичаще всего функционируют от электросети, поскольку необходимости в нагреве их до максимальных температур нет. Для закалки керамических изделий не требуется большой температуры, как при обжиге металла.
После завершения обжига поверхность керамики становится более твёрдой и прочной, а нанесённый на её поверхность цветной рисунок или глазурь сохраняют яркость красок на протяжении нескольких лет после изготовления изделия.
Использование технологического функционаламуфельной печи осуществляется в сфере ювелирного производства, медицинских и пищевых лабораториях. Главной особенностью печей такого типа является их высокое и современное техническое оснащение, наличие возможности быстрой замены муфеля, высокая степень точности устанавливаемых параметров работы оборудования.
Проведение на лабораторном оборудовании опытов, помогающих выявить пути увеличения качества товаров определённого типа, обуславливает необходимость получения наиболее точных показаний на дисплее прибора.Для прогревания печи муфельного типа необходимо совсем немного времени. Такое оборудование оснащено специальным таймером времени и способствует равномерному нагреву муфеля внутреннего воздушного пространства печи. Из-за того, что в муфельную печь загружают разные виды сырья, её рабочие камеры часто выходят из строя и требуют полноценной замены или хотя бы применения муфелей из разных материалов, соответствующих типу обжигаемого изделия.
Дверца
Я сначала планировал прямоугольную дверцу. Но при вырезании проёма в передней стенке образовался кусок листового железа, который жаба не позволила выкинуть. Поэтому и дверь получилась под пирамидку.
Вставка из ШВП садилась на эту же мастику. Обработка плиты такая же лёгкая. На втором фото видно приточное отверстие с нержавеющей вставкой.
На первом фото дверная петля. У вас может не оказаться такой, как у меня. Ничего, пойдёт простая с рынка. Главное, сначала делается дверца, потом печь укладывается на спину, накладывается дверь, центруется, делается шаблон из бумаги или картона, по шаблону
делается тяга, а уже потом приваривается к дверце.
На втором фото традиционный запор. Веса шарика достаточно, чтобы поджимать дверь. Главное, без фанатизма.
Материалы для изготовления муфеля и крышки печи
Для изготовления печей мы используем самые современные материалы. Для рабочего слоя футеровки (муфель и крышка печи) мы используем легковесный огнеупорный кирпич, который привозим из Германии. Данный кирпич обладает отличными термо-характеристиками, а именно имеет низкую теплопроводность, высокую термо- и жаростойкость. Классификационная температура применения данного кирпича 1430°С. При всем этом кирпич достаточно легкий за счет малой плотности и хорошо обрабатывается механически. Это позволяет фрезеровать пазы в кирпичах под установку нагревательных элементов. Фрезерование обеспечивает наивысшую точность пазов под спираль.
Легковесный огнеупорный кирпич
Легковесный огнеупорный кирпич
Легковесный огнеупорный кирпич
Крышка печи
Крышка печи изготавливается из двух слоев огнеупорного кирпича. При этом, второй слой перекрывает швы первого слоя, что позволяет увеличить прочность крышки. На большинстве печей западного и Российского производства идет только один слой кирпичей.
Так же в кирпичах выполнены фаски, что предотвращает сколы кирпичей при расширении (нагреве) материала.
Во внешних слоях муфеля и крышки печи мы применяем дополнительные изоляционные огнеупорные слои, которые имеют еще меньшую теплопроводность при значительно меньшем весе.
В качестве таких материалов могут выступать огнеупорные маты из керамического волокна, муллитокремнеземистый картон (МКРКГ) и т.д.
Таким образом, чем меньше теплопроводность материалов, тем лучше тепловые показатели печи.
Материал | Максимальная температура
применения,°C |
Теплопроводность, Вт/м*К | Плотность материала, кг/м3 |
Легковесный кирпич | 1430 | 0,28 при 600°C | 770 |
Керамическое волокно | 1260 | 0,27 при 1000°C | 128 |
Картон МКРКГ-400 | 1150 | 0,11 при 600°C | 400 |
Комплексное применение данных материалов существенно экономит энергоресурсы, а так же экономит время на разогрев и охлаждение печей. К сожалению многие современные, как западные, так и Российские производители изготавливают печи для обжига из керамики только с применением огнеупорных кирпичей, делая печи менее эффективными.
Итого
Получаем муфель ёмкостью 27 литров, мощностью 2,2 кВА, температура свыше 900 (больше мне не надо). Управление общее на две печи. На фото под левой печью. Описание регулятора
здесь. Достаточно воткнуть вилку нужной печи в розетку сзади блока управления. И термопару с соблюдением полярности
к клеммам тоже сзади блока управления. Главное не забыть, какая печь кочегарит в данное время :O)
-
Оборудование
- Плавильная тигельная электрическая печь
- Вакууматор (малый)
- Вакууматор (большой)
- Восковой инжектор
- Восковой инжектор малый
- Компрессор- вакуумный насос
- Печь муфельная электрическая (малая)
- Печь муфельная из ШВП
- Регулятор температуры печи
- Газовая муфельная печь
- Газовая тигельная печь
-
Инструмент
- Сверлильный станок- минитокарка
- Горелки самодельные. Часть 1
- Горелки самодельные. Часть 2
-
Приспособления
- «Третья рука»
- Третья рука с шарниром
- Вальцы ручные
-
Блоки питания
- Нестабилизированный для бормашин
- Регулятор мощности, не создающий помех
- Блок питания 0-40 В 160 мА
- Блок питания 0-36 В 4 А
- Блок питания 0-30 В 10 А