Как сделать муфельную печь своими руками

Муфельная печь своими руками: секреты изготовления

Как это ни удивительно, но есть в наше прагматичное время люди, которым интересно заниматься обжигом любительской керамики, ювелирными самоделками или проводить физические опыты. Для этого энтузиастам необходима высокотемпературная газовая или электрическая муфельная печь. Но готовая печь в магазине стоит совсем недёшево. Поэтому может быть изготовлена муфельная печь своими руками. Тем домашним мастерам, которые сами привыкли делать ремонт и монтировать оборудование, выполнение этой работы своими руками не окажется слишком сложным.

Принцип работы муфельной печи

В домашних условиях может быть изготовлена муфельная печь своими руками, работающая на электричестве или на газу. Но монтаж газового оборудования своими руками прямо запрещен действующим в России законодательством, поэтому оптимальный вариант – сделать электрическую муфельную печь.

Загрузка этих печей бывает:

• вертикальная, она же горшковая;
• колпаковая;
• горизонтальная, самая простая.

Наша самодельная муфельная печь будет иметь горизонтальную загрузку. Хотя очень неплохая идея — сделать печь муфельную своими руками с вертикальной загрузкой, примерно по такому принципу, как на фото внизу.

Гексагональная рабочая камера с канавками под спираль

Сначала необходимо определиться с материалом огнеупора, который сможет выдерживать воздействие тепла. Самым оптимальным по цене представляется шамотный огнеупорный кирпич. Можно также использовать асбестовые плиты и асбестовое волокно. Но идут очень настойчивые публикации о вреде асбеста. Поэтому вторым слоем изоляции от тепла мы поставим перлит или базальтовое волокно.

Следующий вопрос – это корпус, который будет иметь муфельная печь. Если вы недавно делали ремонт в квартире и меняли бытовую технику, то муфельная печь своими руками может быть изготовлена из старого холодильника или газовой плиты. Если дома нет «запасов» старой бытовой техники, можно очень дешево купить нерабочий агрегат, ремонт которого невозможен (или ремонт стоит столько, что проще купить новую вещь).

Но можно обойтись и без старых вещей, а просто сварить или склепать корпус из листовой стали. Конструкция будет достаточно тяжёлая, поэтому корпус от бытового холодильника надо укрепить, особенно его донышко. Например, обварить стальным уголком или стальной трубой прямоугольного сечения. Корпус изнутри облицовывается слоем базальтовой ваты, плотностью не менее 200 кг/куб.м. Эта вата используется в качестве верхнего слоя в утеплении плоских кровель, то есть материал достаточно жёсткий. Даже называется минеральная вата жёсткая или базальтовая плита. Толщина слоя минеральной ваты- 10 или 20 миллиметров. Базальтовую вату можно приклеить изнутри к металлическому корпусу на специальный клей, используемый при фасадных работах, а можно и просто на силикон. В данном случае можно и на простой силикон, поскольку у нас задача — просто зафиксировать утеплитель на металле, а потом этот утеплитель будет дополнительно прижат шамотным кирпичом.

Кладка огнеупора

На строительном рынке покупаем шамотный кирпич. Этот кирпич предназначен для кладки топок печей и каминов. Данный кирпич способен выдерживать длительное воздействие тепла при температуре 1000 градусов и многократные циклы остывания и нагрева, обладает высокой теплоёмкостью и тепловой инерцией. В качестве связующего лучше всего купить специальную огнеупорную сухую смесь для кладки шамота.

Подгонка и разметка

• Раскладываем на ровном полу боковые и заднюю стенки будущей камеры таким образом, чтобы задняя стенка оказалась между боковыми, как бы получилась «развёртка».
• Толщину будущих швов имитируем проволокой диаметром 3-5 мм.
• Подгоняем кирпичи друг к другу. При необходимости кирпичи подрезаем на камнерезном станке или болгаркой
• Затем размечаем на стенках трассу будущей нагревательной спирали.
• На кирпичах прорезаем канавки под спираль.

Вид рабочей камеры изнутри. Верх выполнен в виде свода.

Кладка кирпичей должна быть очень плотная. Толщина швов — не более 5 миллиметров.

• Кладочная смесь разводится водой в соответствии с инструкцией завода-производителя.
• Каждый кирпич перед кладкой погружаем в ёмкость с водой на 15-30 секунд, для того чтобы вода заполнила поры кирпича.
• Выкладываем донышко будущей печки.
• Затем выкладываем стенки.
• Вертикальные швы кладки не должны совпадать между собой.
• Верх выкладываем в виде свода с замковым камнем.

На дверке тоже надо закрепить шамотный кирпич.

• Для этого внизу дверки привариваем или закрепляем на клёпки тонкий уголок или квадратную трубу. Уголок будет принимать на себя вес кладки, то есть будет работать не только раствор.
• В кладочный раствор добавляем цемент, до 20%.
• На металлическую поверхность дверки прикрепляем оцинкованную сетку с ячейкой 20×20 миллиметров.
• Дверку снимаем, кладём горизонтально и на ней укладываем шамотный кирпич.

Уплотнение

Для повышения эффективности работы печи, нужно исключить потери тепла через неплотности дверцы. Герметичность можно увеличить термостойким силиконом.

• Для этого тщательно обезжириваем кромки кирпича в местах примыкания.
• Наносим разделительное средство на торцы стенок камеры в местах примыкания. Это может быть даже солидол.
• Наносим «колбаску» из термостойкого силикона на дверку.
• Закрываем дверь.
• Силикон приклеится на дверку, а на торцы стенок камеры не приклеится из-за разделительного средства. Фактически получится уплотнительная силиконовая лента на дверке.
• Разделительное средство с торцов камеры отмываем, например, спиртом.
• Силикон не сможет долгое время выдерживать воздействие тепла, поэтому периодически нужно будет делать ремонт для восстановления герметичности дверцы. Заключается ремонт в том, что прокладку из силикона изготавливают повторно так же, как описано выше.

Для исключения потерь тепла очень важно плотно и надёжно запирать дверку рабочей камеры. В полукустарных условиях возможно изготовление винтового или клинового запирающего устройства.

Винтовое запирающее устройство

Нагревательная спираль

Прокладываем нагревательную спираль

Для выработки тепла, нам понадобится нагревательный элемент. Его можно сделать из спиралей нихромовой или фехралевой проволоки. Диаметр проволоки — 1 миллиметр, диаметр спирали — 6 миллиметров. Можно приобрести уже готовые спирали, а можно и сделать их самостоятельно. Два электрических контура спиралей позволят ступенчато регулировать тепловую мощность печи. Спирали в канавках закрепляем скобками из этой же проволоки, которые заделываем в шов.

Электрическую часть коммутируем таким образом, чтобы получились три ступени мощности:

• Первая ступень мощности: два контура спиралей включаются последовательно.
• Вторая ступень мощности: нижняя спираль подключается отдельно. Нижняя ступень предпочтительнее, для того чтобы происходил более равномерный прогрев по высоте камеры.
• Третья ступень мощности: оба контура включаются параллельно.

Важно! Не включайте спирали до полного высыхания кладочного раствора, иначе спирали сгорят и потребуется ремонт печи еще до начала ее эксплуатации. Подключение прибора должно быть через автомат. Обязательно заземление!

Сушка печи

Сушить печку надо в сухом тёплом месте с вентиляцией.

• Продолжительность процесса сушки может быть до нескольких недель.
• Не нужно стремиться быстрее высушить печку путем воздействия тепла, если сушить интенсивно и принудительно, то может потрескаться шамотная глина и потребуется ремонт с повторным выполнением кладки.
• Перед работой включите самую слабую ступень, и если нет пара, значит, печь просохла.

Итак, мы с вами обсудили как сделать муфельную печь, работающую на электричестве, в кустарных условиях. Не забывайте, что обязательно соблюдение правил техники безопасности выполняя монтаж и ремонт данного высокотемпературного отопительного устройства.

Делаем печь для обжига керамики своими руками

Самый главный вопрос для начинающего керамиста это не «где взять глину», т.к. ее можно найти где угодно, и не «как сделать гончарный круг из стиральной машинки», т.к. можно лепить и без круга. Самый главный вопрос — «где обжигать?» Для обжига керамики нужна специальная печь, нагревающая изделия до температуры в 1000°С.

Можно, конечно, купить готовую печь, если позволяют средства (цены на печи начинаются от 30 тысяч рублей). Или же делать печь самому. В этом уроке мы рассмотрим, как сделать печь для обжига керамики своими руками объемом около 30 литров и работающую от сети 220В.

Есть два типа электрических печей для обжига: муфельные и камерные. У муфельной печи нагревательные элементы располагаются вокруг муфеля — цельной емкости из огнеупорного материала. Такими печками оборудованы наши отечественные школы.

У камерной печи — нагревательные элементы — внутри. Этот тип для нас предпочтительнее, т. к. мы хотим сделать печку не очень маленькую, а слепить большой и прочный муфель довольно сложно. К тому же в муфельной печи потери тепла значительно больше, чем в камерной.

Итак, приступим. Печь для обжига керамики своими руками сделать несложно — главное желание, немного терпения и небольшой «стартовый капитал». Основные детали печи для обжига — это металлический корпус, камера из огнеупорного материала и спирали-нагреватели.

Первым делом нужно подобрать корпус для нашей будущей печки. Для этого достаточно немного оглядеться по сторонам. У нас нашлась вот такая стиральная машинка, а точнее то, что от нее осталось.

Если же вы оказались в безлюдном месте, и у вас старые стиральные машинки и холодильники не выбрасывают, то можно сделать его своими руками из листа оцинковки, например. Размеры корпуса: около полуметра ширина и длина, высота — немного меньше метра.

Итак, металлическая коробка у нас есть, теперь нужно укрепить дно нашей будущей печки. Для этого лучше всего использовать уголок. У нас уголка под рукой не оказалось, поэтому мы приварили обычную трубу, миллиметров 15 в диаметре. По углам привариваем кусочки из трубы диаметром побольше — это будут ножки.

Также нужно будет укрепить верх корпуса, дверцу и хотя бы одно ребро, на которое будут приварены петли для дверцы.

На дно выкладываем слой базальтовой ваты толщиной около 10 мм. (Такой же слой нужно будет проложить и по стенкам.) Для того, чтобы вата не смялась под весом камеры, нужно проложить несколько кусочков квадратной трубы или уголка. После этого закрываем вату листом металла.

Теперь нужно определиться с огнеупорами, из которых будет сделана наша камера. Очень хороший вариант — волокнистые огнеупорные плиты. Их можно заказать нужного размера, или разрезать на месте. Понадобится всего шесть таких плит.

У нас в Тольятти есть фирма «Волокнистые огнеупоры». Они как раз занимаются изготовлением таких плит. К сожалению цена на них оказалась довольно высокой: вместе с четырьмя полочками и огнеупорным клеем мне насчитали около 6 тыс.руб. Пришлось искать другие варианты.

Вариант номер 2 — шамотный огнеупорный кирпич. Обычно везде продается тяжелый шамотный кирпич. Из него кладут камины и другие печи. В печи для обжига керамики же лучше использовать легковесы — марки ШЛ, например ШЛ 0,4. В окрестностях Тольятти таких кирпичей почему-то никто не продает. Ближайший пункт — Самара. В Самару ехать не хотелось: далековато, и дорого…

В итоге кирпичи нашлись у друзей на фирме. (Кстати говоря, очень хорошая фирма, «Технопарк» называется. Занимается различного рода металлоконструкциями.)

Кирпичи оказались б/у, на зато достались совершенно бесплатно) Новые же лекговесы можно купить по цене около 30 рублей за штуку.

Для связки кирпичей лучше всего использовать мертель, соответствующий марке кирпича. Но есть варианты попроще. Например, огнеупорная шамотная глина или готовая огнеупорная кладочная смесь.

Смесь можно найти там, где продаются камины, или же там, где вы найдете огнеупорный кирпич. А для того, чтобы приклеить кирпич к металлическому листу к смеси нужно добавить цемент — до 30%.

Приступаем к кладке. Кирпичи должны быть плотно подогнаны друг к другу. Швы — не больше 5 мм. Для этого некоторые кирпичи нужно подпилить до нужных размеров. Если же вам достанется б/у кирпич, как в нашем случае, то на каждом нужно будет еще и опилить края, чтобы сформировать ровные грани.

Сначала выкладываем дно печи. Огнеупорная смесь затворяется водой, размешивается. Для наружного слоя делаем отдельный раствор — с цементом. Перед кладкой каждый кирпич нужно вымочить в воде, иначе смесь будет высыхать на нем очень быстро.

Теперь поднимаем стенки. Между кирпичом и коробом прокладываем базальтовую вату и лист металла. (Если же укладывать кирпичи не торцом, а плашмя, то можно обойтись и без слоя ваты.)

С верхом придется повозиться подольше: крайние кирпичи наклонены немного вверх, между ними — в середине закладываются блоки в виде трапеции.

Дверцу также выкладываем кирпичом, по периметру вырезаем четверть, так чтобы образовался выступ, который будет заходить в окно печи.

Теперь можно приварить петли и притереть нашу дверцу. Важно сделать так, чтобы зазор между кирпичами дверцы и корпуса был как можно меньше.

Когда кладка готова и немного подсохла приступаем к следующему этапу. Теперь нужно сформировать канавки для укладки нагревательных элементов. В нашем случае это будут спирали из нихромовой проволоки диаметром 1,5 мм. Диаметр витка проволоки где-то 12 мм. Такой же ширины и глубины и делаем канавки.

При нагревании проволока нагревателей расширяется, и спирали могут выходить из ложбинок, поэтому их нужно закрепить. На рисунке ниже показаны разные варианты расположения спиралей: 1 — спираль фиксируется с помощью небольших отрезков проволоки, 2 — в пазу под углом, 3 — в пазу с выступом, 4 — на муллитокремнезёмистой (МКР) или фарфоровой трубке.

Спирали можно найти уже готовые, (например на рынке) или сделать своими руками из нихромовой или фехралевой проволоки. Важно, чтобы витки спирали не соприкасались друг с другом.

Сделаем два контура спиралей, так чтобы можно было регулировать температуру переключателем как в электроплите.

Концы проволоки выводим наверх.

Наверху, снаружи устанавливаем керамическую пластину от конфорки и закрепляем болтами концы проволоки.

Вот такой переключатель нам нужен. С одной стороны 2 контакта, с другой 3.

Устанавливаем переключатель, так чтобы его выступающий штырь выходил наружу, на переднюю панель. Подсоединяем провода. К двум контактам подходят фаза и ноль.

К трем другим — провода, идущие к нашей пластине. Один из проводов (синий на нижнем фото) замыкает два крайних контакта на пластине.

В итоге должно получиться так: на первой «скорости» контуры спиралей подключаются последовательно — это самая низкая температура.

На второй «скорости» подключается один из контуров — это более высокая температура. Здесь важно, чтобы подключался тот контур, который идет понизу, чтобы изделия, расположенные в самом низу тоже прогревались.

На третьей — подключаются оба контура параллельно, это самая высокая температура.

Вот, собственно и все. Теперь нужно хорошенько высушить нашу печку. Для этого ее нужно поставить в теплое место — к батарее отопления или на солнце и забыть про нее на месяц, а лучше на два. После этого, нужно будет окончательно просушить печку, включив ее в сеть на первой «скорости» на несколько часов. Когда из нее пристанет валить пар — печка высохла. Можно начинать обжиг.

Подключать такую печь желательно к усиленной розетке — той, к которой подключается электроплита. Или провести толстый провод от щитка. Также хорошо бы поставить еще дополнительный автоматический выключатель (автомат защиты).

Да, и последнее: не забывайте — с такой электрической печью для обжига, тем более с открытыми спиралями, нужно быть очень осторожным. Любая оплошность может привести к очень печальным последствиям. Если вы слабо разбираетесь в электрике, обязательно посоветуйтесь со специалистом. Ни в коем случае не прикасайтесь к спиралям под напряжением. Чтобы обезопасить себя и своих близких, можно поставить концевой выключатель, — так, чтобы при открывании дверцы печь выключалась. И заземление — тоже одно из условий безопасности.

Итак, наша самодельная печка готова работает, — можно ехать за глиной.

Муфельная печь: делаем своими руками

В муфельной печи подвергают термической обработке различные материалы. В ней можно делать обжиг, выжиг, закаливание, выплавку металлов, стекла, керамики, воска. Многофункциональность агрегата обеспечивается большим диапазоном нагрева: 20-1000ºC. Необходимость иметь устройство приводит к решению сделать его самостоятельно, так как в торговой сети цены на такие агрегаты высокие. Собирается муфельная печь своими руками достаточно быстро, если подготовлены все материалы. Несколько дней займет просушка, так как потребуется делать кладку из шамотного кирпича.

Как работает муфельная печь?

Для того, чтобы сделать муфельную печь, надо представлять принцип ее работы. Топливом можно использовать газ, уголь, электричество и даже дрова. При этом самостоятельно лучше сделать электрический агрегат. Он состоит из нагревательной камеры и теплоизоляции, сберегающей тепло. Аккумулятором этого тепла является огнеупорный кирпич. Термообработку осуществляют в рабочей камере — муфеле, именно поэтому печь получила такое название.

В домашних условиях для муфеля используют любую огнеупорную форму, например, фарфоровую, из керамических плит. Также ее можно сделать из шамотной глины или кирпича. Следует учитывать, что температура плавления формы должна быть выше температуры плавления используемого для термообработки материала. В домашних условиях самодельная муфельная печь применяется для плавки небольшого количества металла или для закаливания инструмента. Именно поэтому достаточно сделать ее небольших размеров.

Материалы для сборки муфельной печи

Для сборки агрегата понадобятся следующие материалы и оборудование:

• болгарка,
• огнеупорный кирпич,
• сварочный аппарат,
• металлический корпус, например, ведро; листовая сталь, если корпус придется делать своими руками,
• стальные уголки в качестве ребер жесткости для днища корпуса (привариваются снаружи),
• теплоизоляция, например, асбестовые листы, крошка, веревка или базальтовая вата,
• проволока сечением 1 мм для спирали ТЭНа, например, нихромовая; лучше купить готовую спираль.

В первую очередь определяются с корпусом. От его размеров зависят габариты рабочей камеры. Это относится к готовой конструкции, например, если используют стальное ведро или старую газовую духовку. Корпус можно сварить самостоятельно из листовой стали, тогда сначала делают муфель, затем определяют, какие габариты должны быть у корпуса.

Также муфельная печь своими руками может изготавливаться другим способом. Рабочую камеру можно слепить из шамотной глины или раздобыть керамическую трубу среднего диаметра. В зависимости от этого технология работ будет отличаться.

1. Для муфеля из огнеупорного кирпича: надо соединить кирпичи в круг. Для этого их боковые грани обрабатывают болгаркой до получения скосов. Далее на каждом кирпиче делают канавки такой ширины, чтобы в них поместилась спираль. На всех кирпичах, кроме одного, они располагаются горизонтально, а на одном — под уклоном. Он обеспечивает переход спирали на 1 уровень ниже.
2. Если в качестве корпуса используется духовка, ее надо обложить внутри шамотным кирпичом. Кладку делают глиняным раствором, смешивая огнеупорную глину, кварцевый песок и шамотный порошок. Также можно купить специальную кладочную смесь для печей, каминов. Во всех вариантах изготовления муфеля кирпич кладут с толщиной шва не более 5 мм. После высыхания кладки в ней делают канавки для спирали шириной 6-7 мм. Между ними соблюдают расстояние 2 см.

Изготовление спирали для муфельной печи

Проволоку из нихрома сечением 1 мм наматывают на стальной прут с гладкой поверхностью. Достаточный диаметр витков 6 мм. Надо следить, чтобы они не соприкасались во время намотки. Спираль укладывают в подготовленные в кирпичах канавки. Далее следует предотвратить их выпадение из этих канавок при нагреве. Для этого можно сделать тонкую замазку из шамотной глины или использовать проволоку. Если для муфеля применяется керамическая труба, проволока наматывается с ее наружной стороны. Следует соблюдать расстояние между витками 2 мм.

Окончание сборки муфельной печи

Кирпичную или керамическую рабочую камеру помещают в стальной или чугунный корпус, на дно которого предварительно уложен теплоизолятор. С наружной стороны дно укрепляют стальными уголками, так как шамотный кирпич утяжелит конструкцию. Между стенками камеры и корпуса должно быть пространство от 4 см. Именно в него закладывается утеплитель. Крышку изготавливают из 2-х слоев металла и утеплителя между ними. Следует предусмотреть ручку для открывания.

Далее в корпусе печи сверлят отверстия и протаскивают наружу выводы спирали. Кроме этого надо сделать отверстия для термодатчика. Подключение проводов осуществляется к отдельному кабелю. Он для безопасности электросети подключается к автомату на 20А. Соединение выводов и кабеля можно сделать при помощи керамического патрона. Таким способом удастся избежать скрутки проводов. Ножки для корпуса делают из стальных труб. Их приваривают или прикручивают болтами с гайками, но тогда дно печки должно быть приподнятым, чтобы саморезы оказались снаружи.

Если для изготовления муфельной печи использовали старую газовую или электрическую духовку, то утеплять ее не требуется. В ее конструкции теплоизоляция предусмотрена производителем. Следует отметить, что такой агрегат выгодно изготавливать, если нужна печь средних размеров. Пазы для спирали делают в боковых и задней стенках. Выводы подключают к выключателю, расположенному с наружной стороны герметичной дверцы.

Как сделать муфельную печь своими руками – материалы, устройство и порядок сборки

Для большинства людей муфельная печь – абсолютно бесполезная вещь. Но для тех, чье хобби или профессия связаны с плавкой металлов, моделированием, обжигом керамики, авторскими ювелирными украшениями, небольшая муфельная печь дома – предмет мечтаний. Цены на печи заводского производства стартуют от 30 тыс. рублей на отечественные модели, что для домашних умельцев весьма ощутимая сумма. Впрочем, затратив некоторое время и освежив знания электротехники и термодинамики, муфельную печь можно собрать своими руками.

Комплектующие и материалы

Наиболее удобна в работе муфельная печь с горизонтальной загрузкой. Для ее изготовления следует запастись целым рядом материалов и инструментов.

1. Корпус. Хороший вариант – использовать духовку от старой плиты или корпус от небольшой электрической печки, их можно купить за копейки по объявлениям в газете. Всю пластмассовую фурнитуру и прежние нагревательные элементы предварительно необходимо удалить, а металл покрыть антикоррозийным раствором. Если ничего приемлемого подобрать не удалось, придется сварить камеру из листовой стали толщиной не менее 2мм, укрепив стыки стальным же уголком. Преимуществом этого способа можно считать то, что печь можно сделать любого размера согласно задачам и свободному месту в мастерской.

2. Термоизоляция должна состоять из двух слоев. Внутренний – огнеупорный кирпич, который используется при кладке каминов и печей и выдерживает неоднократный нагрев до тысячи градусов. К нему подбирается огнеупорная смесь для кладки и термостойкий силикон. Сверху, ближе к стенкам корпуса, укладывается базальтовая вата плотностью 200 кг/м3 или перлит. Асбест использовать для этих целей нельзя, так как при нагревании он выделяет канцерогенные вещества. Для обработки кирпича потребуется болгарка с алмазным кругом, так как при резке образуется много разлетающейся в стороны пыли, то стоит воспользоваться респиратором и очками.

3. Нагревательный элемент – важнейшая часть муфельной печи. Для небольшого объема работ подходят спирали диаметром 6 мм из нихромовой или фехралевой проволоки сечением 1 мм. Длина спирали зависит от материала и температуры, которую нужно достичь. Существуют таблицы, позволяющие рассчитать длину проволоки и температуру нагрева от напряжения (стандартно – 220 В) и ее толщины. Потребляемая мощность муфельной печи довольно высока, к примеру, аппарат с нагревательным элементом толщиной 1 мм, способный разогреваться до тысячи градусов, будет потреблять около 4 кВт. Проводка, к которой будет подключаться такая печь, должна быть в состоянии выдержать перегрузки, потребуется и дополнительный автомат на 25 А.

Сборка корпуса печи

Базальтовая вата или подобный материал слоем в несколько сантиметров приклеивается изнутри к корпусу будущей печи на силикон или термостойкий клей.

Из плотной бумаги делается развертка внутренней поверхности корпуса муфельной печи с точностью до миллиметра. На ней раскладывают кирпичи так, чтобы количество швов внутри было минимально, и располагались они не друг под другом. Затем намечают контур, в который укладывается нагревательная спираль, и шторбят канавки глубиной 6 мм. Кирпич легко режется и обрабатывается болгаркой. После этого стоит собрать кирпичи вне камеры и убедиться, что «трасса» для спирали непрерывна и не имеет углов и изломов.

Дверка печи

Дверку будущей печи также необходимо термоизолировать. Для этого она снимается и укладывается горизонтально, при необходимости ее нужно укрепить, приварив по краю металлический уголок. Затем размечается контур, внутри которого будет уложен огнеупорный кирпич на ту же смесь. До укладки по периметру этого контура также приваривается уголок, чтобы создать дополнительную опору для кирпича. Имеет смысл заменить петли на более мощные.

В целях предотвращения утечек тепла, нужно закрыть все щели в местах примыкания дверки. Это можно сделать при помощи специального уплотнителя из термостойкой резины, который используется в духовках. При его отсутствии можно сделать силиконовый бортик самостоятельно. Для этого обезжиренный кирпич в торцах стенок, где примыкает дверка, смазывают солидолом. Толстый жгут термостойкого силикона выдавливается на дверку вдоль кирпичей на ней.

После закрытия дверки, силикон останется только на ней, так как к солидолу он не клеится. Силикону дают высохнуть, а солидол удаляют спиртом. Периодически такую импровизированную уплотнительную ленту обновляют.

Так как температура внутри печи крайне высока, дверца должна надежно запираться, для этого можно предусмотреть винтовой запорный механизм, одна часть которого приваривается к ней, а другая – к корпусу.

Установка спирали и электроники

Спираль укладывается в размеченные заранее канавки и закрепляется в них скобами из такой ж проволоки. Нужно следить за тем, чтобы витки спирали не пересекались во избежание короткого замыкания. Если уложить ее в два независимых контура, то мощность муфельной печи можно будет регулировать. Включая их параллельно, получают повышенную мощность печи, последовательное подключение даст меньшую температуру при большей площади нагрева.

В корпусе необходимо просверлить отверстия под выходы провода. Чтобы избежать его соприкосновения с металлом, в отверстия вставляются керамические изоляторы и надежно фиксируются. Снаружи крепится изолированный электрический провод с вилкой.

Спирали можно включать лишь после высыхания кладки, так как высокая влажность при нагреве может привести к порче проволоки.

Муфельная печь должна подключаться через отдельный автомат, а лучше и стабилизатор. Предпочтение стоит отдать трехфазному способу, в любом случае, заземлить ее необходимо.

Подготовка к работе

Перед первым запуском печь необходимо полностью просушить в теплом хорошо вентилируемом месте. Использование нагревательных приборов для этого недопустимо, так как кладка может потрескаться. Чтобы убедиться в том, что печь полностью просохла, нужно включить ее на минимальную мощность и удостовериться, что не идет пар при нагреве.

При работе с муфельной печью следует соблюдать правила техники безопасности и следить, чтобы во время работы дверца была надежно закрыта.

Муфельная печь своими руками

Детали корпуса

Электрическую закалочную печь можно достаточно легко соорудить на базе тонкостенной ёмкости объёмом от 15 литров. Для самых компактных вариантов подойдёт обычное оцинкованное ведро, для более крупных можно задействовать бак от стиральной машины, технические ёмкости или, например, свернуть в цилиндр лист кровельного железа и одинарной складкой завальцевать дно. Оболочка не обязательно должна быть несгораемой, ей достаточно выдерживать температуру в 80–100 °С.

Корпус следует установить таким образом, чтобы просвет от поверхности составлял около 100 мм, для чего нужно приделать простейшие ножки. В качестве оных сгодятся резьбовые шпильки, согнутые скобой, края которых вставлены в отверстия в корпусе и затянуты гайками с двух сторон. Высоту ножек нужно сразу отрегулировать и надёжно законтрить гайки.

В задней части корпуса необходимо проделать отверстие для подключения электрики. Лучше всего вырезать окно размерами 50х70 мм, а затем установить на это место панель из стеклотекстолита размерами около 100х120 мм. Подключение нагревательных элементов выполняется на шпильках, при этом можно вывести две или более пар для организации нескольких ступеней или работы от трёхфазной сети.

Нагревательные элементы

Первым этапом изготовления самой закалочной печи будет расчёт и поиск нагревательных элементов с последующей их сборкой в единый тепловыделяющий контур. Сделать это можно двумя путями: подбором готовых нагревательных спиралей или их самостоятельным изготовлением.

Выбрать спирали не очень сложно, нужно только гарантировать, что они изготовлены из соответствующего материала и имеют достаточное сечение. Для закалочных печей не рекомендуется использовать проволочные нагревательные элементы с толщиной проволоки менее 0,4 мм. Оптимальный вариант материала спирали — фехраль Х27Ю5Т или Х23Ю5-Н-ВИ. Важнейшее правило при работе с такими сплавами — не нагревать их до окончательного формирования и сборки тепловыделяющего контура.

Расчёт нагревательных элементов нужно проводить индивидуально с учётом размеров топки и соответствующей мощности нагрева. В качестве примера можно взять печь с размерами нагревательной камеры 150х100х300 мм. Чтобы нагреть такое пространство до температуры 1 100 °С, потребуется общая мощность нагревательных элементов около 4 кВт, однако наиболее экономичным нагрев будет при совокупной мощности спиралей в 5,5–6 кВт. При подключении к сети 220 В ток составит 28 А, а общее сопротивление нагревателя — 7,86 Ом.

Используя эти данные, мы легко найдём необходимую длину проволоки с известной электропроводностью. Среднее удельное сопротивление фехраля составляет 1,25 Ом·мм2/м. Если использовать проволоку диаметром 0,9 мм, её сечение составит 0,64 мм2, а значит, сопротивление одного метра будет равным 0,8 Ом. Таким образом, требуется создать нагревательный элемент с общей длиной проволоки 9,83 м. Чтобы скрутить спираль, нужно воспользоваться прутком-оправкой, предварительно рассчитав длину одного витка. Если спираль имеет наружный диаметр 8 мм, длина витка получится чуть более 25 мм, то есть всего нагревательный элемент будет состоять из 393 витков.

В поперечном срезе периметр камеры составляет 500 мм, при нормальной плотности укладки в топке глубиной 300 мм спираль размещается в 5 рядов с отступом от переднего края в 40 мм. Таким образом, общая длина спирали составляет 2,5 метра, навивку нужно равномерно растянуть до этой длины. Если грубо подсчитать, то после растягивания расстояние между витками спирали получится чуть более 5 мм, что обеспечит достаточную плотность нагрева. Если бы шаг оказался выше 8 мм, диаметр проволоки пришлось бы уменьшить, при шаге витков менее 3 мм — увеличить.

Футеровка и обустройство топки

Само понятие муфельная печь подразумевает наличие муфеля — внутренней жаростойкой капсулы, которая закрывает спираль нагревательного контура, защищая её от мелкого мусора и окалины. Муфель, как правило, в печах съёмный, что позволяет осуществлять ремонт и замену нагревательных элементов.

Основная трудность в том, чтобы изготовить муфель и корпус нагревательной сборки одновременно. Для этого понадобится два вида жаростойкой керамики: один для изготовления корпуса с канавками, другой — для тонкостенного муфеля. Для керамической основы лучше использовать смесь огнеупорной глины с содержанием оксида алюминия не менее 30%. Глину следует развести водой с избытком и оставить набухать на сутки, после чего снять сверху отстоявшуюся воду и оставить только набухший осадок.

Керамический корпус нагревателя массивный, поэтому из чистого связующего его не изготовить, нужен наполнитель. В качестве последнего хорошо подойдёт стеклянная фибра, сухой кварцевый песок или дроблёный шамот. Общее содержание глины в растворе не должно быть меньше 50% по объёму, в итоге смесь приобретает консистенцию вязкой пластичной пасты. Если состав получился более жидким, избыток влаги удаляется добавлением небольших порций строительного гипса непосредственно перед использованием.

Шамотный порошок

Корпус нагревателя изготавливается на объёмном шаблоне из гофрокартона, размеры которого должны быть больше планируемых габаритов топки на 15–20 мм с каждой стороны. Предварительно на шаблон нужно намотать шнур или силиконовый шланг соответствующего диаметра, формируя нужное количество канавок под спираль. После этого шаблон со шнуром нужно облепить глиной со всех сторон, избегая образования пустот и добиваясь толщины стенки не менее 40 мм. Добавление алебастра помогает изделию поддерживать форму до обжига. С высушенного керамического корпуса нужно аккуратно удалить картонный вкладыш и вытянуть шнур из канавок.

Для футеровки топки используется керамика из более качественного каолина. Оптимально подойдёт обогащённая глина марки КФН-2, в качестве наполнителя лучше использовать дроблёный шамот высокой чистоты при содержании около 20–25% по объёму сухих компонентов. Смесь затворяется описанным выше способом и используется для формирования внутренней футеровки.

Чтобы муфель затем легко отделился, в керамический корпус заранее вставляют спирали. Затем внутреннюю поверхность оклеивают лоскутами газетной бумаги по принципу папье-маше. Должно получиться не менее 8–10 слоёв, при этом внутренняя поверхность должна содержать как можно меньшее количество неровностей. После высыхания бумаги изнутри наносится огнеупорный состав для футеровки. Это лучше делать в несколько заходов, давая время на испарение лишней влаги, в итоге стенка муфеля должна достичь толщины 15–20 мм. В таком состоянии вся сборка сушится в течение нескольких суток до полной потери пластичности и появления звонкого звука при простукивании.

После сушки производится первичный обжиг — на спирали подают напряжение и выдерживают раскалённое изделие в течение 4–6 часов. В ходе процесса обжига фехраль проходит кристаллизационный порог и, становясь более хрупкой, принимает форму каналов. Глина в керамическом вкладыше и муфеле запекается и стеклуется, обретая стойкость к циклическим перепадам температуры. Ну а бумага и остатки клея попросту выгорают, образуя при этом минимальный технологический зазор для лёгкого снятия и установки муфеля.

При таком способе изготовления можно использовать некоторые хитрости. Например — формировать керамический корпус на шаблоне конусной формы, чтобы облегчить извлечение муфеля. Также не будет лишним удлинить переднюю часть сборки, где нет нагревателей, или разместить небольшую спираль на дне камеры. Самих же муфелей для одной печи можно сразу изготовить несколько экземпляров.

Теплоизоляция печи

В результате описанных действий получается практически готовая топка закалочной печи, её необходимо только поместить в корпус, надёжно закрепить и минимизировать теплопотери. Для этого и пригодится изготовленная заранее ёмкость на ножках.

Внутренний объём ёмкости нужно заполнить минеральной ватой плотностью 45–50 кг/м3. Вату нужно свернуть спиралью, сначала укладывая её под наружные стенки и постепенно продвигаясь к центру. Плотность укладки должна быть максимальной, но при этом саму вату нельзя повредить. В итоге в центральную складку нужно поместить топку в сборе. Если плотности ваты достаточно, нагревательная часть не будет проминать утеплитель своим весом. Все выводы спиралей нужно тщательно замотать стеклотканью, вставить между ними дистанционные проставки из обрезков минеральной ваты, а затем вывести через заднюю стенку, подключить на обратную сторону шпилек и установить панель на место.

Чтобы надёжно закрепить топку и установить дверцу, вату нужно примять и утопить на 6–8 см глубже бортов. Поверхность утеплителя нужно несколько раз сбрызнуть алебастровым молоком, чтобы вата отвердилась и перестала интенсивно впитывать влагу. После этого лицевая часть печи заливается смесью алебастра, песка и минеральной фибры. Пока состав не застыл, в него вмуровывают топочную дверцу или закладные для её крепления.

Автоматика с температурно-временными задачами

Существует три типа автоматики для закалочных печей. Стоимость организации управления печью повышается вместе с комфортом использования. Простейший вариант — простейший термостат с термопарой в качестве датчика температуры. Это устройство просто будет поддерживать заданную температуру с гистерезисом около 30–50 °С. Время выдержки контролируется вручную, как и момент достижения температурной точки.

Более продвинутая автоматика разрабатывается специально для электрических печей. Термоконтроллеры типа Autonics TCN4 обладают функцией пропорционального регулирования мощности, обеспечивая регулируемый гистерезис вплоть до 1 °С. Также прибор оснащён дополнительными функциями, такими как сигнализация о достижении заданной температуры. При желании канал сигнализации можно использовать для активации реле выдержки времени, установленного последовательно с термостатом.

Наиболее продвинуты в этом плане устройства автоматики для печей типа «Профиль-М». Они отличаются не только встроенными силовыми реле, но также возможностью более гибкой настройки. В таких контроллерах предустановлен таймер, а также есть возможность настраивать термообработку со сложным температурным профилем, последовательно задавая длительность промежутков времени, в которые должна поддерживаться определенная температура.