Муфельная печь для обжига керамики своими руками

Печь для обжига керамики своими руками. Расчёт камерной печи.

Автор: Юрий Горний 01.11.2010

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. Или же сделать печь для керамики самому. Мы рассмотрим, как своими руками сделать печь для обжига керамики объёмом около 30 литров и работающую от сети 220В.

Муфельная печь. Нагревательный элемент расположен снаружи вокруг камеры.

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.

Изготовление печи для обжига керамики.

Первым делом нужно найти корпус для 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 таком месте, где старые стиральные машинки и холодильники не выбрасывают, то можно прикупить лист оцинковки и собрать корпус из него. Размеры корпуса: около полуметра ширина и длина, высота — немного меньше метра.

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 камера.

Вариант 1. Очень хороший вариант — волокнистые огнеупорные плиты. Их можно заказать нужного размера, или разрезать на месте. Понадобится всего шесть таких плит.

Вариант 2 — шамотный огнеупорный кирпич. Обычно везде продается тяжелый шамотный кирпич. Из него кладут камины и другие печи. Для нашей же печки лучше использовать легковесы — марки ША или ШЛ. В наших окрестностях таких кирпичей почему-то никто не продает, в итоге кирпичи нашлись у друзей. Кирпичи оказались б/у, на зато достались совершенно бесплатно.

Для связки кирпичей лучше всего использовать мертель, соответствующий марке кирпича. Но есть варианты попроще. Например огнеупорная 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%.

Камера печи для обжига керамики.

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.

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

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 1мм. Диаметр витка проволоки где-то 6-7 мм. Такой же толщины и глубины и делаем канавки.

Спирали можно найти уже готовые, (например на рынке) или свить самим из нихромовой или фехралевой проволоки. Важно, чтобы витки спирали не соприкосались друг с другом.

Сделаем два контура спиралей, так чтобы можно было регулировать температуру переключателем как в электрической плитке. Концы проволоки выводим наверх. Наверху, снаружи устанавливаем керамическую пластину от электроплитки и закрепляем болтами концы проволоки.

Переключатель спиралей. 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.

В итоге должно получиться так:

В третьем — 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 престанит 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 привесть 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.

Существенное техническое дополнение от www.makuha.ru

Расчёт нагревателей печи для обжига керамики.

Формулы и принцип расчёта подходит, как для камерных, так и для муфельных печей. Хоть представленный расчёт упрощенный, но тем не менее, его более чем достаточно для изготовления самодельной муфельной, камерной печи, электротигеля и т.п.

Коротко, вся суть расчёта заключается в том, что исходя из заданной мощности оборудования подобрать нагреватель такого сопротивления, чтобы проходящий через него ток был необходимой плотности, и был способен разогреть нагреватель до заданной температуры.

Температура до которой раскалиться нагреватель зависит от удельного сопротивления материала нагревателя (физическое свойство), его сечения и тока который через него проходит.

Существуют профессиональные, сложные методы расчёта, учитывающие много различных нюансов, но все они, в итоге, базируется на описаном выше принципе.

Пример расчёта нагревателя для печи.

Требуется: печь для обжига керамики мощностью 3 кВт., напряжение сети U = 220 В; температура нагревателя 950°C.

Расчётную температуру следует брать с некоторым запасом. Заданная исходная мощность определяется эмпирически исходя из 100 Вт. мощности на 1 литр объёма камеры печи. 3 кВт мощности — достаточно для камеры объёмом в . 30 литров. Это уже крупная печь .

Для работы при таких температурах можно использовать как нихром, так и фехраль.

Недостатки нихрома: 1200°C — это практически предельная температура работы, а значит такой нагреватель будет не очень долговечен. Из достоинств: широко доступен, дёшев, хорошие механические свойства как при низких, так и при высоких температурах.

Недостатки фехрали: при высоких температурах очень хрупок и очень сильно удлиняется, отчего спираль может выпадать из пазов. Дешевые марки могут вступать в реакцию с шамотной камерой и окислами железа. Из достоинств: выдерживает более высокие температуры, до 1400°C.

В качестве нагревателя в нашем варианте лучше выбрать нихром.

1. Сначала необходимо определить силу тока, которая будет проходить через нагревательный элемент. формула «Закон Ома», где U — напряжение сети; P — мощность в Ватах; А — сила тока в Амперах.
I = P / U = 3000 / 220 = 13,64 А.

2. Теперь нужно найти необходимое сопротивление R нагревателя:
R = U / I = 220 / 13,64 = 16,13 Ом;

В нихромовой проволоке нужно создать такую плотность тока при вычисленной его силе (А), чтобы она смогла разогреться до нужной температуры. Если взять кусок нихромовой проволоки, пусть даже подходящей по сопротивлению, но маленького сечения, то плотность тока будет такой, что проволока сгорит. Если сечение окажется слишком большим, то проволока не выдаст нужной температуры, даже при полном потреблении расчётной мощности.

3. Диаметр проволоки следует подбирать по таблице, приведённой в ГОСТ 12766.1-90 «Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.»

Согласно этого ГОСТа для наших условий подходит нихромовая проволока диаметром 0,9 мм., сечение такой проволоки составит (площадь круга, геометрия 7 класс) = 0,636 мм 2 . Удельное сопротивление нихрома такого диаметра составит ρ = 1,11 Ом · мм 2 / м.

4. Определим необходимую длину нихромовой проволоки.
R = ρ · l / S,
где R — сопротивление нагревателя; Ом, ρ — удельное электрическое сопротивление материала нагревателя [Ом · мм2 / м]; l — длина нагревателя, м; S — площадь поперечного сечения, мм 2 .

Таким образом, получим длину нагревателя:
l = R · S / ρ = 16,13 · 0,636 / 1,11 = 9,24 м.

Скорость разогревания печи.

Для того чтобы, убедиться, что изначальная мощность выбрана правильно, можно очень просто подсчитать скорость разогревания печи до максимальной температуры, как на холостом ходу, так и в рабочем.

Для подсчёта необходимо знать такую физическую величину, как удельная теплоёмкость материалов. Это физические данные, их получают эксперементальным путём и они есть в таблицах свойств материалов. Удельная теплоёмкость шамотно-глиняных материалов, в среднем = 0,88 кДж/кг °С.

Для расчёта необходимо будет узнать общий вес (в килограммах) футеровки печи, т.е. того самого шамотного кирпича, из которого сложена камера печи, т.к. он тоже забирает тепло от нагревателя. И общий вес загруженных в печь керамических изделий. Допустим он составит 10 кг.

Базовая формула: Q=cm(t2 -t1), где t1 — начальная температура (температура окружающей среды); t2 — максимальная температура разогрева; m — масса в кг.; c — удельная теплоёмкость; Q — колличество теплоты в джоулях для разогрева массы m до температуры t2.

Отсюда, необходимое колличество теплоты: Q=cm(t2 -t1) = 0,88х10(950-20)=8184 кДж.

КПД камерной печи, с учётом теплопотерь через минеральную вату, дверцу и т.п. = 70%, т.е. коэффициент 0,7. Отсюда, для разогрева печи необходимо Q итог = 8184/0,7 = 11690 кДж.

Далее, применим закон Джоуля-Ленца: Q итог = I 2 х Rt, где I 2 — ток в нагревателях, А; R — сопротивление нагревателя; t — искомое время нагрева. Отсюда t = Q / I 2 R = 11690/ 13,64 2 х 16,13 = 3,9 часа.

Для такой самодельной печи, мощностью 3 кВт, время нагрева до максимальной температуры вполне нормально. Плавный продолжительный нагрев идёт на пользу при обжиге керамики, когда все процессы преобразования в глине происходят равномерно.

Если нужно, чтобы печь разогревалась быстрее, то достаточно увеличить мощность нагревателей или уменьшить толщину футеровки. В последнем случае надо всего навсего распилить шамотные кирпичи пополам по толщине и улучшить теплоизоляцию минеральной ватой.

Как сделать печь для обжига керамики своими руками

Классификация

Специальные печи для обжига производятся промышленно. Среди них есть и профессиональное оборудование, которое стоит довольно дорого (от 35 тыс. рублей). Однако покупать такие устройства необязательно. Их можно сделать и своими руками.
Существует несколько классификаций печей для обжига. Одним из наиболее важных критериев является рабочая температура.

Наивысшая категория – это оборудование, где нагрев производится до 1400-2000 °С.

Следующая группа – это печи, функционирующие при температуре 900-1400 °С. При умеренных показателях работают агрегаты третьей категории (400-900 °С). И последняя группа характеризуется низкотемпературным режимом (до 500 °С). Наиболее выгодными являются печи с возможностью регулировать температуру.

В зависимости от используемых источников энергии подобные устройства для обжига подразделяются на электрические, газовые и твердотопливные. Промышленные образцы бывают только первого и второго типов. Что касается оборудования, работающего на дровах, то это могут быть только самодельные печи. Использование твердого топлива не способно обеспечить нагрев до высоких температур.

Еще одним важным показателем работы печи является ее мощность. Для небольших агрегатов с объемом камеры до 50 л необходимо руководствоваться следующим правилом: 100 Вт на каждый литр. Если же агрегат отличается большими объемами камеры (100-500 л), соотношение будет другим: 50-70 Вт на 1 л.

По конфигурации печи разделяются на три вида:

1. Колпаковые.
2. Трубчатые с вертикальной загрузкой.
3. Камерные с горизонтальной загрузкой.

К преимуществам трубчатых устройств можно отнести равномерное распределение в них жара. Два других вида больше подходят для серийного производства и обжига крупных изделий. Недостаточно опытным мастерам подойдут печи, оборудованы смотровым окошком, позволяющим контролировать процесс обжига.

Современные агрегаты оснащаются огнеупорными элементами, изготовленными из качественных материалов, которые отличаются небольшой массой и низкой теплопроводностью. Тяжелые конструкции с использованием шамота уже ушли в прошлое.

Цена оборудования

При наличии достаточных финансовых средств можно приобрести хорошую заводскую печь стоимостью примерно 30 тыс. руб. Если же нужно настоящее профессиональное оборудование, оно обойдется в 100-200 тыс. руб. Однако можно попробовать соорудить подобное устройство для обжига глины своими руками. Далее речь пойдет о технологии изготовления 30-литровой электропечи, работающей от сети 220 В.

Изготавливаем устройство сами

Подобные агрегаты разделяются на следующие два вида: муфельные и камерные. Первые получили свое название от цельной огнеупорной камеры – муфеля, за которым, как правило, скрывается нагревательный элемент.

В камерном отопительном устройстве ТЭН проложен прямо внутри конструкции. Технология изготовления такого оборудования и будет описана далее в статье. Муфельная печь для обжига керамики отличается особой сложностью исполнения, поскольку огнеупорную камеру соорудить непросто. Кроме того, конструкция такой печи приводит к большим потерям тепла.

Начиная монтаж устройства, стоит запастись терпением и необходимыми материалами. Среди основных составляющих конструкции отмечают стальную коробку, огнеупорную камеру и нагревательный элемент.

Для создания печи подойдет корпус старой стиральной машины. Его также можно изготовить самостоятельно из оцинкованной стали. Размеры примерно таковы: длина и ширина – по 50 см, высота – около 1 метра.

Определившись с корпусом, необходимо позаботиться об установке печи. Для этого понадобится уголок или труба диаметром 15 мм, которую фиксируем ко дну. По краям сваркой прикрепляются ножки, для изготовления которых понадобится труба чуть большего диаметра.

Затем нужно укрепить верхнюю часть корпуса, дверцу и хотя бы одно ребро (то, на которое будут привариваться петли для створки).

На дно корпуса нужно разместить слой базальтовой ваты толщиной 10 мм. Чтобы защитить ее от смятия огнеупорной камерой, на материал следует уложить несколько отрезков уголка или профильной трубы. Поверх ваты укладывается лист металла.

Теперь переходим к монтажу огнеупорной камеры. Существуют разные виды материалов, которые могут быть использованы в процессе работы. Например, довольно эффективными являются огнеупорные волокнистые плиты. Их можно как приобрести определенного размера, так и разрезать самостоятельно. Для стенок и дверцы понадобится шесть штук.

Однако у этих плит есть недостаток – их цена. Потому воспользуемся шамотным кирпичом. Для соединения отдельных элементов кладки оптимальным вариантом станет мертель. Однако для этой цели вполне подойдет и огнеупорная глина либо специальная жаропрочная смесь. Чтобы кладка прочно держалась на стали, в состав добавляют до 30% цемента.

Кладочные работы необходимо выполнять очень аккуратно, чтобы кирпичи максимально плотно прилегали друг к другу. Толщина швов не должна превышать 5 мм. При необходимости бруски можно немного подпилить до требуемого размера.

Приступаем к кладке дна корпуса. Сначала нужно подготовить два разных раствора: один необходим для швов, второй – для укладки на металл. В последнем составе используется цемент. В смесь требуется добавить воду и размешать. Каждый кирпич нужно хорошенько смочить в жидкости, чтобы раствор не высыхал слишком быстро.

Далее процедуру необходимо повторить для стенок конструкции. Сначала размещается слой ваты, который в дальнейшем накрывается металлическим листом. Затем делается кладка. При расположении кирпича плашмя вату использовать необязательно.

Сложнее выполнять верхнюю часть конструкции. Для этого верхние бруски на стенках необходимо наклонить, и по ним уже размещать следующие кирпичи для получения формы трапеции.

В завершение выполняем кладку дверцы. По периметру нужно вырезать четверть так, чтобы полученный выступ заходил в ее проем.

Следующим шагом устанавливаем створку. Сначала привариваются петли, затем дверца плотно притирается. Нельзя допускать возникновения большого зазора между кирпичами на створке и в корпусе. Теперь понадобится некоторое время на то, чтобы печь подсохла.

Далее переходим к прокладыванию канавок, куда будет монтироваться нагревательная спираль, изготовленная из нихромовой или фехралевой проволоки. Толщина изделия должна быть 1,5 мм, а диаметр витков – 12 мм.

Канавки изготавливаем такими, чтобы спираль полностью помещалась в них.

Чтобы иметь возможность менять температурный режим, спираль прокладываем в два контура. Ее окончания выводятся наверх. Там нужно установить керамическую пластину, которую можно взять с конфорки. Концы проволоки крепятся болтами.

Для регулировки температуры устанавливается переключатель, оснащенный пятью контактами: 2 и 3 с разных сторон. К двум из них подсоединяются фаза и ноль. Провода от керамической пластины подключаются к трем контактам. Одним из кабелей замыкаются крайние поверхности соприкосновения изделия.

При правильном подсоединении печь для обжига глины будет иметь три разных температурных режима. На первом нагрев получится минимальным, что достигается подключением обоих контуров последовательно. Средний температурный режим будет при подсоединении только одного из контуров. При этом нужно подсоединять нижний элемент, чтобы хорошо прогревались и те изделия, которые будут стоять в самом низу. И максимальная температура получится при подключении обоих контуров параллельно.

Наша печь для обжига керамики практически готова к эксплуатации. Но прежде чем ее использовать, агрегат необходимо хорошо просушить. Для этого печь нужно продолжительное время держать в тепле (возле обогревателя или на солнце). На просушку уйдет месяц, а то и два. Затем для окончательного удаления влаги печь должна поработать в низкотемпературном режиме, пока из нее не перестанет идти пар. Только после этого оборудование окончательно готово к использованию.

Правила эксплуатации

Электропечь разрешается включать исключительно в усиленную розетку. Можно также пустить прямо от щитка провод большого сечения. Кроме того, нелишней будет установка автоматического выключателя.

Поскольку эта модель устройства имеет в наличии оголенные провода, с ней необходимо быть предельно осторожным. Нельзя касаться спиралей работающей печи. Чтобы избежать возникновения несчастных случаев, рекомендуется поставить на дверцу концевой выключатель, который отключит агрегат при открытии створки. Если вы не очень сильны в электрических работах, обратитесь за помощью к специалисту, который поможет сделать устройство максимально безопасным, в том числе заземлить его.

Обжиг керамики в муфельных печах

Привет всем любителям и профессионалам керамического дела и тем, кто только делает первые шаги в постижении этого ремесла!

В своей профессиональной практике, я часто сталкивался с проблемой обжига. Зачастую не понимая принципов и значимости этой технологической операции и не придавая ей большого значения. Я «наступал на грабли» и хуже всего, что на детские))) и не один раз.

И если вы, читающие сейчас эту статью, «творители» и «виртуозы» керамического искусства не хотите совершать такие же ошибки, предлагаю дочитать эту статью до конца и поставить лайк и оставить комментарий.

Стоит отметить, что все рекомендации, которые будут приведены в этой статье относятся к обжигу в электрических муфельных печах. На сегодняшний день в России (имеются ввиду небольшие производственные мастерские и учебные центры) это самый распространенный вид печей.

1. 1. Загрузка(садка) изделий в печь.

Загрузку в печь надо производить таким образом, чтобы максимально использовать пространство камеры печи. Для этого возможно выполнить предварительное размещение изделий на специальном столе. При этом вы сможете без труда определить высоту и количество огнеупорных стоек необходимым для поддержки лещадок (огнеупорных полок).

Отмечу, что лещадки при первом применении необходимо покрыть каолином (развести сухой порошок каолина водой и кистью обмазать полки), это поможет увеличить срок службы печной фурнитуры.

Плотность расположения неглазурованных изделий больше, чем глазурованных.

Вниз следует ставить более тяжелые изделия, а выше – более легкие.

При обжиге неглазурованные изделия могут соприкасаться. Вы также можете ставить одно изделие на другое.

Плитки устанавливают на ребро или друг на друга, если они имеют толстый черепок. Большие плоские и толстостенные чаши, обжигаемые на утель, лучше обжигать вверх дном на огнеупорной полке, а тонкие небольшие чашки — тоже вверх дном, но на специальных сырых дисках (бомзах), чтобы избежать даже незначительной деформации по окружности.

Изделия в печь нужно устанавливать на расстоянии не менее 2-3 см от спиралей или стенок муфельной печи. Слишком близкое размещение может привести к их деформации. То же правило касается размещения изделий возле термопары. НЕЛЬЗЯ ЗАКРЫВАТЬ ТЕРМОПАРУ.

Глазурованные изделия располагают друг от друга на расстоянии достаточном, чтобы при обжиге они не соприкасались друг с другом, со стенками печи, спиралями и не приклеивались к лещадкам (лучше установить изделия на специальные подставки).

Вначале температуру обжига повышают медленно. В первые два-три часа идет процесс «досушки», выпаривание физически связанной воды. Температуру печи стараются не поднимать выше 150—200°С, пока не исчезнет влага. При этом технологические отверстия в печи должны быть открыты для того, чтобы через них выходила влага.

Ступень 1: 1-1,5 часа до температуры 150-200°С с выдержкой от 30 минут до 1 часа.

После предварительного нагрева можно уже быстрее повышать температуру до 300—500°С. Однако при достижении температуры 600°С следует соблюдать осторожность, так как при слишком быстром нагреве даже совершенно высохших изделий они могут разорваться из-за слишком большого давления паров воды, образующихся в результате диссоциации глинистого вещества (удаление химически связанной воды). При температуре около 600°С пары начинают выделяться интенсивно. Кроме того, примерно при этой температуре резко расширяется кварц.

Ступень 2: 2-3 часа до температуры 570-600°С с выдержкой 20-30 минут.

На последнем этапе скорость может быть максимально высокой, но при достижении заданной температуры важно сделать выдержку для того, чтобы нагрев по всему рабочему пространству камеры стал равномерным.

Ступень 3: скорость нагрева 150-200°С с выдержкой 20 минут.

Чтобы избежать образования трещин, изделия надо охлаждать по возможности медленно. К тому же, износ печи значительно уменьшается, если охлаждение («студка») длится приблизительно такое же время, что и нагрев.

Во всех случаях надо твердо придерживаться правила: охлаждение в первые часы должно быть замедленным, пока температура не снизится до 450—400°С.

Особенно важно медленно охлаждать большие изделия и скульптурные произведения. При этом лучше совсем не открывать дверь печи до тех пор, пока температура не снизится по крайней мере до 220—200°С, а затем не открывать ее полностью; выгрузку не рекомендуется производить, пока температура не снизится до 120—100°С. Лучше всего разгружать печь при температуре изделий 50—60°С. Эта предосторожность имеет еще большее значение для глазурованных изделий.

Стоит отметить что существуют частные случаи, когда обжиг может осуществляться совершенно по другой схеме.

Вдохновляйтесь, экспериментируйте, творите.

Муфельная печь своими руками: пошаговая фото инструкция по изготовлению печи для плавки

Муфельная печь является неотъемлемым оборудованием мастерских, занимающихся ювелирным искусством или изготовлением керамических изделий. Этот прибор позволяет создать необходимые температурные режимы для нагревания и плавления металла, обжига керамики или соединение эмалей со стеклом. Используется муфельная печь также при изготовлении изразцов, при закалке этих изделий и укрепления эмалевого слоя. Немало и других вариантов использования такого оборудования.

Муфельная печь своими руками

Приборы заводского изготовления имеют достаточно высокую стоимость. Но ведь вполне возможно изготовить подобное оборудование с необходимыми для работы характеристиками и самостоятельно. Муфельная печь своими руками довольно часто собирается мастерами, занимающимися одним из названных выше типов работ.

А для того чтобы прибор функционировал эффективно, необходимо не только правильно подобрать материал и изготовить саму высокотемпературную камеру, но и правильно просчитать рабочие параметры электротехнической части, приобрести требуемые комплектующие и произвести грамотный монтаж.

Обо всем этом и пойдет речь в данной публикации.

Что такое муфельная печь?

Разновидности муфельных печей

Существует довольно большое разнообразие типов муфельных печей, которые подразделяются по целому ряду критериев — по источнику используемой для нагрева энергии и мощности, по линейным параметрам и расположению рабочей камеры и другим признакам.

Один из многочисленных примеров самостоятельно изготовленной муфельной печи

• По роду используемого источника энергии для осуществления нагрева подобные печи можно подразделить на три варианта — это твердотопливные (как правило, угольные), газовые и электрические.

— Безусловно, в наше время самыми эффективными моделями считаются электрические муфельные печи. Их удобство состоит в возможности достичь необходимо высокой температуры в кратчайший срок, а также в относительной безопасности при правильной сборке и соблюдений всех требований по эксплуатации. При использовании электрических печей предоставляется возможность очень точно устанавливать и контролировать температуру нагрева в рабочей камере. Такие приборы отличаются компактностью и могут применяться для работы даже в небольшой по площади мастерской (или даже в квартире) от сетевого напряжения в 220 вольт, если, конечно, позволяет мощность линии питания. Розетка, через которую планируется подключать прибор в сеть, должна в обязательном порядке должна быть заземлена. Других требований, по сути и нет, так что установка такой электрической печи не потребует никаких административных процедур, вроде получения соответствующих разрешений на эксплуатацию.

— Собирать в кустарных условиях прибор, работающий на газе — настоятельно не рекомендуется. Дело в том, что самодельные газовые приборы категорически запрещены к эксплуатации из-за их повышенной опасности, и могут возникнуть очень серьезные проблемы с контролирующими организациями.

— Печь, нагреваемая от сгорания угля, недостаточно эффективна, так как долго входит в рабочий режим, для нее необходимо отдельное помещение, а также появятся дополнительные хлопоты, связанные с доставкой твердого топлива и организацией его правильного хранения. Правда, справедливости ради , следует отметить, что угольные муфельные печи долго нагреваются, но зато и дольше поддерживают достигнутую температуру. И в плане экономичности эксплуатации они тоже выигрывают по сравнению с электрическими приборами.

Но преимущества электрической муфельной печи все же значительно перевешивают ее единственный существенный недостаток – высокую стоимость электроэнергии. Поэтому в дальнейшем разговор пойдет только об этом варианте.

• В зависимости от предназначения муфельной печи, она может иметь вертикальное или горизонтальное расположение топки. Кроме этого приборы могут подразделяться на трубчатые, колпаковые , иметь иные специфические формы.

Печи с горизонтально расположенной камерой более просты в изготовлении и удобны в эксплуатации. Они обладают достаточной функциональностью , например, позволяют плавить многие металлы, обжигать керамику, закалять стальные изделия.

Цены на муфельную печь

Конструкция муфельной печи

Сразу нужно определиться с тем, что же такое муфель, чтобы в дальнейшем не возникало вопросов по названию прибора. Итак, под этим термином понимают закрытую камеру, в которой создается необходимая для того или иного технологического процесса температура, но при этом исключается контакт обрабатываемого материала с самим топливом или с продуктами его сгорания. В случае с электричеством продуктов сгорания уже не может быть просто по определению, но все же название «муфельная печь» прижилось – их за сходности технологических операций, выполняемых с помощью такого оборудования.

Муфельная печь может иметь разную конструкцию. При создании ее электрического варианта используются те или иные нагревательные элементы, в зависимости от того, какая температура должна быть достигнута в рабочей камере. Как правило, диапазон температур лежит в диапазоне от 200 до 1000 ÷1100 градусов — этого бывает достаточно для качественного обжига керамики, плавления или закалки многих металлов. Но в некоторых случаях необходимо достичь нагрева и до 1300÷1500 градусов — правда, такие печи уже обычно используются в производственных или лабораторных условиях.

Пример распространённой конструкции муфельной печи.

• Нагревательная камера изготавливается из шамотного огнеупорного кирпича или же плит ШПГТ -450, устойчивых к экстремально высоким температурам и химически нейтральных к воздействию щелочей или кислот. Плиты более удобны в использовании, так как имеют достаточно большие линейные размеры. Поэтому , в отличие от кирпича, из одной плиты можно сразу изготовить одну стенку камеры. Кроме того, они обладают оптимальной для подобных условий эксплуатации толщиной, составом и структурным строением, что позволяет быстро нагнетать и поддерживать внутри печи необходимую температуру.
• Для снижения теплопотерь с наружной стороны муфельная камера оборачивается теплоизоляционным жаростойким материалом. Чаще всего для этой цели используется минеральная вата на базальтовой основе, как самая устойчивая к спеканию. Сокращением теплопотерь повышается КПД прибора — печь значительно быстрее нагревается, дольше удерживает высокие температуры и расходует при этом меньше энергии из внешнего источника.

Если для формирования камеры используется шамотный кирпич, то теплоизоляционный слой делается толще. Это и понятно — плиты обладают более высокими термоизоляционными характеристиками и имеют меньшее количество стыковочных швов, которые также часто являются причиной теплопотерь.

Ранее для изоляции муфельной камеры широко использовался асбест. Сегодня же его практически не применяют по двум причинам – он при нагревании выделяет довольно значительное количество вредных веществ, и, нагреваясь до температуры в 1000 и более градусов, теряет свои внутренние связи, постепенно превращаясь в крошку.

• В качестве нагревательного элемента, устанавливаемого внутри камеры, чаще всего используется спираль. При самостоятельной сборке печи и спираль обычно изготавливают своими силами из специальной проволоки, о характеристиках которой будет сказано ниже.
• Для муфельной камеры с помощью сварки изготавливается металлический каркас из стального уголка, который после монтажа в него утепленной муфельной камеры обшивается металлическим листом толщиной в 1,5÷2 мм.
• Дверца камеры должна иметь такую же толщину, что и стены, а также дополнительно оснащена слоем термоизоляции, например, из той же минеральной ваты. Кроме того, на дверцу устанавливается надежный запор, который будет плотно прижимать ее к передней части нагревательной камеры. В качестве запора используются задвижки, закрутки, притягивающие крюки и другие подобные приспособления.

Монтируются дверцы на навесные петли, которые фиксируются на каркасе с помощью сварки. Дверца может быть распашной, откидной или даже съемной , если, например, предполагается изготовить печь, открывающуюся сверху. Последний вариант скорее можно назвать крышкой, нежели дверце. Он довольно удобен в эксплуатации, но вот практичным его никак не назовешь — при снятии крышки камера сразу открывается по все длине, что способствует быстрой и массовой утечке выработанного тепла.

• Для электрического варианта муфельной печи одним из важнейших ее узлов является система управления прибором, включающую в себя достаточно много элементов. Имеет достаточно сложную конструкцию, которая собирается согласно проведенным расчетам по заранее составленной схеме. Впрочем, нет недостатка и в готовых решениях этой проблемы.

Проведение расчетов электрического нагревателя для самодельной муфельной печи

В связи с тем, что эту часть конструкции можно назвать самой сложной, ее расчетам и сборке стоит посвятить отдельный раздел статьи.

Для проведения подобных расчетов потребуются некоторые исходные данные. К ним относятся размеры создаваемого прибора и его предполагаемая мощность, материал изготовления нагревателя, уровень необходимых температур в муфельной камере, размещение и особенности конструкции нагревательных элементов. Результатом же проведения расчетов станет диаметр используемой для нагревательного элемента проволоки и ее необходимая длина.

Нагреватели для муфельной электрической печи чаще всего делаются спиральными – навиваются из проволоки с высокими показателями сопротивления и термостойкости.

Мощность печи напрямую зависит от размера муфельной камеры и материала, применяемого для его изготовления. Объем камеры определяется самостоятельно , в зависимости от параметров изделий, которые в нее будут помещаться для обработки.

В связи с тем, что стенки муфеля изготавливаются чаще всего шамотного кирпича или из плит ШПВ -350, которые обладают высокими теплоизоляционными качествами, а в качестве дополнительного теплоизолятора используются такие материалы, как муллитокремнеземистый войлок (МКРВ) или минеральная вата на базальтовой основе, можно оперировать некоторыми эмпирическими рекомендациями (то есть обоснованными опытом практического применения подобных конструкций).

Итак, при определении мощности будущей печи можно отталкиваться от размеров муфельной камеры (в литрах) и следующих эмпирических значений удельной мощности (Вт/ л ):

Печь для обжига керамики своими руками

Люди интересующиеся гончарным делом рано или поздно приходят к вопросу покупки собственной муфельной печи для обжига керамики.

Изучив рынок мы с Вами сталкиваемся с необоснованно высокими ценами на муфельные печи. Наша компания занимается изготовлением и продажей муфельных печей для обжига керамики по доступным ценам.

В данной статье мы изложим основные аспекты изготовления муфельных печей.

Расчет габаритных и электрических параметров печи

Данный этап является основополагающим, так как на нем определяются основные параметры муфельной печи для обжига керамики.

Отправным параметром является внутренний объем муфельной печи. При большом объеме обжигаемых изделий выбираются печи с большим объемом, при малом объеме обжигаемых изделий (гончары-любители)-соответственно печи с меньшим объемом.

Как показывает наша практика изготовления печей для обжига керамики, чаще всего заказывают печь GRIFON-60 на 60 литров. Так как она сочетает в себе оптимальный объем и цену!

Параллельно теоретическим выкладкам будет вестись расчет печи для обжига керамики на 33 литра.

Расчет объема муфельной печи

На рисунке ниже представлен муфель печи для обжига керамики, т.е. рабочий слой печи или по другому внутренний изоляционный слой. В основном он имеет плотную структуру, так как чаще всего используется для крепления нагревательных элементов (спиралей), а так же для придания рабочему слою механической прочности.

Так как периметр нашей муфельной печи представляет собой восьмиугольник, то ее объем ( V ) рассчитывается следующим образом:

муфель печи

V=S*H (дм3=литры),

где S=2*K*(F) 2 — площадь дна муфеля; K=2,41 — коэффициент; F— длина внутренней грани муфеля (дм ) (см.рис.1); H-высота внутренней части муфеля (дм ) ( см.рис.1 ).

Так как объем печи принято выражать в литрах, то все величины должны быть выражены в дециметрах.

V = 13,76*2,39 = 32,8 ≈ 33 ( дм 3 ) = 33 (литра), где

S= 2*2,41* (1,69) 2 = 13,76 ( дм 2 ); K=2,41; F= 169 (мм) = 16,9 (см) = 1,69 ( дм) ; H= 239 (мм) = 23,9 (см) = 2,39 ( дм) ;

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.