Электроника для муфельной печи

Уроки гончарного дела

Добро пожаловать в мир керамики!

Блок управления муфельной печью своими руками

Очень часто обладатели самодельной печи для обжига сталкиваются с вопросом, как автоматизировать обжиг. Как вариант, можно приобрести готовый блок управления, или же можо сделать его своими руками. Об этом сегодняшний пост.

Самый главный компонент нашего блока — терморегулятор. В нашем случае — это Варта ТП703-10. Это отечественный прибор с довольно широким функционалом — в нем можно установить любое количество программ для обжига в пределах 100 шагов. Программы разделяются шагом со значением «0». (Подробнее о программировании терморегулятора можно посмотреть здесь.)

Второй компонент блока управления — это симистор с радиатором охлаждения. В нашем случае это ТС142-80. Он позволяет работать с током до 29 ампер без принудительного охлаждения. На корпус симистора подается напряжение, поэтому, нам потребуется еще текстолитовая пластина-изолятор.

Также нам потребуется резистор на 150 Ом, 0,5 Вт, тонкий и толстый провод, винтики, гаечки для закрепления контактов. И корпус, в котором все это будет размещаться. Корпус можно взять любой, подходящий по размеру. Нам подошел обычный корпус от компьютерного блока питания.

Ниже представлена наглядная схема подключения терморегулятора Варта ТП703-10 к нагревателям печи.

Так как наша печь потребляет около 3 кВт, то сечение толстого провода достаточно взять 2,5 мм2. Если же делать этот блок универсальным — для подключения печей до 29А, то тогда нужен провод сечением 4 мм2. Резистор желательно разместить на текстолитовой пластине, к которой будет крепиться радиатор симистора.

Пластина сначала крепится к радиатору с помощью саморезов, а затем закрепляется на корпусе винтами с гайками, при этом между корпусом и пластиной нужно разместить шайбы-проставки. Таким образом, мы изолируем симистор с радиатором от корпуса.

Симистор вкручивается в отверстие на радиаторе охлаждения, поверхность прилегания при этом желательно смазать термопастой.

С помощью гравера или дрели с насадкой вырезаем отверстие для размещения терморегулятора.

Закрепляем терморегулятор с помощью штатных креплений. По габаритам прибор вписывается хорошо в корпус. Единственный момент — он довольно плотно подходит к корпусу своей задней частью, где подключаются провода — это может привести к короткому замыканию. Чтобы немного увеличить зазор, нужно добавить несколько шайбочек под гайки крепления прибора.

Для подключения термопары можно использовать специальные разъемы или же взять обычную электроклемму и закрепить ее винтом с гайкой на корпусе. Провода от прибора до клеммы можно использовать обычные медные, т.к. здесь нет перепада температуры.

Собираем корпус и проверяем работу нашего блока управления. Можно подключить, например, лампочку и полюбоваться на ее мигание) Если все нормально, то остается только соединить блок с печью — напрямую или с помощью силовых штепселя и розетки, и все, можно обжигать!

На этом я прощаюсь с вами, удачных вам обжигов и успехов в гончарном деле!

Простая мощная муфельная печь

В этой инструкции мы разберем, как своими руками сделать простую муфельную печь для плавки металлов. За 3 часа печь способна разогреваться до температуры около 800°C и это не предел. В ней легко можно плавить алюминий. Собирается печь довольно легко, все материалы можно достать и стоят они недорого. В качестве изолятора используется печной кирпич и стекловата, а корпусом выступает кастрюля из нержавеющей стали. Для контроля температуры печь оборудована специальной электроникой, которую автор заказал из Китая, стоит она недорого. Рассмотрим более подробно, как такая печь работает и как ее собрать!

Материалы и инструменты, которые использовал автор:

Список материалов:
— печной кирпич (шамотный);
— стекловата (или другой изолятор);
— кастрюля из нержавеющей стали (подходящих размеров);
— нагревательный элемент – проволока х23ю5т длиной 18 метров и сечением 1 мм;
— контроллер температуры REX C-100 ;
— реле FOTEK SSR-40 DA ;
— термопара для высоких температур ;
— корпус блока питания от компьютера.

Список инструментов:
— болгарка с диском по бетону;
— чертежные принадлежности и бумага;
— зажимы;
— токарный станок;
— дрель.

Процесс изготовления печи:

Шаг первый. Работаем с кирпичом
Для начала нам нужно особым образом обрезать кирпич, чтобы выложить из него печь. Автор соорудил для таких целей специальную станину для болгарки. Кирпич используется шамотный, такой продается во многих строительных магазинах. Режется кирпич очень просто при помощи болгарки и диска по бетону. Всего автор использовал для своего проекта 6 кирпичей.















Шаг третий. Сборка печи
В качестве корпуса для печи используется кастрюля из нержавеющей стали. Плюс в этом таков, что нержавейка не боится сильного нагревания. Между кирпичом и кастрюлей есть зазор в 3 см, сюда укладывается изолятор в виде минеральной ваты. Конечно, такой изолятор слабоват и печь имеет повышенную теплопотерю. В будущем автор хочет изменить конструкцию, эта была сделана в качестве эксперимента.

Не забываем также установить кирпичи на дно печи и установить изолятор. В стенках кастрюли сверлим отверстия и выводим концы спирали для подключения ее к источнику питания.
















Вот и все, печь можно тестировать, автор решил в качестве эксперимента расплавить алюминий. В качестве тигля была использована эмалированная кружка с отрезанной ручкой. Печь без труда справилась с такой задачей.

Конечно, для более эффективной работы нужно будет еще улучшить изоляцию и изготовить крышку для печи. В целом, самоделка получилась удачной, надеюсь, вам проект понравился. Удачи и творческих вдохновений, если решите повторить. Не забывайте делиться своими самоделками с нами!

Виды управления муфельной печью или какой блок управления лучше выбрать

Управление муфельной печью, используемой в лабораториях, мастерских, цехах или на производстве, происходит при помощи специальных регуляторов. Благодаря контролирующим приспособлениям можно предельно точно выполнять разнообразные виды термообработки – нагрев, сушку, купелирование, кремацию, озоление, обжиг или плавление различных материалов, прочее. Техника используется в ювелирном и гончарном деле, стоматологии, металлургии и т.д. Купить муфельную печь можно для работы с керамикой, сплавами металлов и другими образцами.

Терморегуляторы, применяемые в муфельных печах, бывают встроенными или же выносными

Разновидности блоков управления муфельными печами

Выбор блока управления муфельной печи всецело зависит от предполагаемых эксплуатационных задач. В некоторых случаях достаточно установки точной температуры, в других же требуется сложный цикл программ. Чтобы понять, какой тип оборудования подойдет наилучшим образом, прежде всего, изучите особенности муфельных печей для керамики, стекла, металла и других материалов. Чем проще будут нагрузки и количество операций, тем меньше опций вам потребуется.

Многофункциональные блоки управления дают возможность минимизировать участие оператора в рабочих процессах, поскольку весь цикл будет автоматизирован

Разделить терморегуляторы для управления муфельной печью можно на две основные группы:

1. Аналоговую

Регулятор с механическим принципом действия встречается все реже. Он представляет собой поворотную ручку, на которой предусмотрена риска. Ее достаточно установить напротив необходимой температурной отметки.

Минусом аналогового блока управления является большой процент неточностей. На установку и поддержание температуры влияет большое число субъективных условий

2. Цифровую

Такие блоки управления муфельной печи актуальны в различных сферах, они надежны и практичны. В зависимости от возможностей цифровые регуляторы делятся на:

  • Упрощенные. На мониторе может отображаться как установленная, так и текущая температура. В некоторых моделях предусмотрен таймер. В таких приспособлениях нет возможности задавать циклы функционирования.
  • Электронные. Чаще всего прибор оснащен двумя экранами, где сразу демонстрируются как необходимые, так и фактические характеристики. Многофункциональные модели позволяют устанавливать не только скорость нагрева, но и время выдержки.
  • С программатором. Благодаря встроенному микропроцессору и таймеру есть возможность задавать до тридцати программных ступеней.

Единовременное отображение установленных и действующих температурных показателей выводится на дисплей при помощи цифр и других обозначений

Функции, выполняемые блоком управления муфельной печи

Цифровой блок управления муфельной печи с микропроцессорным регулятором не только прост, но и удобен в эксплуатации. С его помощью можно:

  • Выполнять высокоточную термическую обработку.
  • Задавать требуемую температуру с минимальными погрешностями.
  • Устанавливать полный цикл работы нагревательного оборудования.

Чтобы муфельная электропечь 3 1100 или другая модель, была удобна в обращении, достаточно установить терморегулятор. Подобрать его можно с учетом характеристик используемого оборудования.

Современные блоки управления муфельными печами оснащены удобной кнопочной клавиатурой и высококонтрастной светодиодной индикацией

Программируемое управление муфельной печью позволяет устанавливать период выдержки, нагрева или охлаждения. Если предусмотрено подключение к компьютеру, контроль функционирования агрегата можно выполнять дистанционно.

Как собрать блок управления муфельной печью своими руками

Изготавливая муфельную печку своими руками можно не заморачиваться и купить уже готовый блок управления электропечью, пользуясь выше написанным для выбора модели. Но многие умельцы, уверенные в своих способностях, предпочитают собирать это устройство самостоятельно. И об этом вторая часть нашей статьи. Мы расскажем, как и из каких частей самому собрать «мозг» вашей печи.

Читайте также  Микроконтроллерный вирус и антивирус

Использование электронных программаторов позволяет поддерживать работу электропечи в автоматическом режиме, при минимальном участии людей

Из каких элементов состоит блок управления муфельной печью

Перечислим, какие приборы необходимо использовать, чтобы самостоятельно собрать блок управления муфельной печью. Электрическая часть включает такие составляющие:

Терморегулятор

Как уже упоминалось, терморегулятор для муфельной печи подбирается в зависимости от направления деятельности. Существует две их основные разновидности:

  • Механические. Такой прибор знаком каждому – циферблат с делениями и ручка. Нужная температура устанавливается ее поворотом до нужной отметки. Это устройство довольно примитивное и не позволяет добиваться точных показателей.
  • Цифровые. Самым простым является электронный прибор с экраном, на котором отображается заданная и текущая температура. Может дополнительно снабжаться таймером. Большое распространение получили устройства, которые позволяют контролировать скорость нагрева и время работы. После завершения операции регулятор автоматически отключается. Модели со встроенным программатором используются для выполнения многоступенчатых задач.

Термопара

Термопара для муфельной печи предназначена для измерения температуры внутри камеры. Данные с нее поступают на терморегулятор, который контролирует рабочий процесс. Этот датчик располагается на задней стенке камеры в заранее подготовленном отверстии. Для электропечей используются термопары с наименованиями «ХК», «ХА» и «ПП». Они подключаются через специальные разъемы или при помощи электроклемм, закрепленных на корпусе винтами и гайками.

Для присоединения термопары к клемме можно использовать медные провода, поскольку перепад температур отсутствует

Реле и радиатор

Комплект состоит из радиатора охлаждения и закрепленного на нем коммуникатора. Чаще всего устанавливают твердотельное полупроводниковое реле, которое способно выдерживать достаточно сильный нагрев.

Выключатель

Применяется для запуска муфельной печи в работу. Принципиальной разницы, использовать ли устройство с двумя клавишами или монтировать рядом два одноклавишных выключателя, нет.

Все указанные приборы объединяются в общую цепь. Для облегчения работы можно приобрести готовый блок с реле и регулятором тепла. В этом случае останется подсоединить к нему термодатчик для муфельной печи и нагревательную спираль

Пошаговая сборка блока управления муфельной печью

Прежде чем говорить о монтаже блока управления муфельной электропечью, вкратце опишем общий принцип его работы.

Термопара проходит сквозь заднюю стенку камеры и располагается так, чтобы термодатчик находился внутри муфеля. Данные о текущей температуре передаются на терморегулятор. После достижения верхнего выставленного предела на реле подается сигнал, и цепь питания размыкается. При остывании до определенной температуры реле включает нагревательный элемент.

Выбор отдельных компонентов системы управления зависит от особенностей муфельных печей. Но процесс их установки будет приблизительно одинаковым. Распишем его подробнее.

Коммутационное реле, радиатор охлаждения, провода от термопары и нагревателя монтируются на заднюю стенку печи. Иногда их собирают в единую систему, расположенную на отдельной полке или в полой емкости.

Для размещения элементов управления подходит пустой корпус от системного блока компьютера

Всю остальную электронику для муфельной печи – терморегулятор, выключатель и лампочки индикаторов, размещают на фасадной части. Для их монтажа используют металлическую пластину с прорезанными отверстиями для приборов.

Блок управления, который можно приобрести в готовом виде, имеет один большой плюс – в случае необходимости его можно легко отсоединить и перенести на другое место

Как видим, блок управления электропечью вполне возможно собрать своими силами даже при минимальных познаниях в данной теме. Достаточно найти подходящую схему и правильно подсоединить все составляющие.

Конечно, заводской прибор, возможно, будет более аккуратно выглядеть, однако для оснащения мастерской это не будет играть существенной роли. Не стоит также забывать о финансовой составляющей – самодельная сборка обойдется намного дешевле.

Консультанты ТД «Лабор» готовы разъяснить все непонятные моменты и ответить на вопросы. Звоните и спрашивайте, мы всегда Вам рады.

Муфельная печь своими руками — особенности, расчеты, полезные советы

Муфельная печь позволяет поднимать температуру предметов до высоких значений, невозможных в обычных нагревателях. Это неотъемлемый элемент ювелирных или гончарных мастерских, других мелких предприятий. Домашние мастера нередко оказываются перед необходимостью расплавить металл или обеспечить термическое соединение стекла и керамики, обжечь глазурь, закалить металл и т.п.

Все эти процедуры требуют участия муфельной печи, но ее нет в наличии. Иногда это становится единственной проблемой, останавливающей важный творческий или ремонтный процесс. Однако, выход из положения есть — надо изготовить муфельную печь своими руками. Рассмотрим особенности и специфику этого процесса.

Что это такое?

Назначение муфельной печи — создание высоких температур для термической обработки материалов:

  • металл (плавка или закалка);

Источником тепловой энергии у муфельных печей является электричество или газ. Первый вариант удобнее с практической точки зрения, но гораздо затратнее в финансовом отношении — во время работы электрические муфельные печи расходуют большое количество электроэнергии.

Конструкция

Муфельная печь состоит из нескольких элементов, соединенных в единую конструкцию:

  • внешнюю часть печи представляет корпус (кожух). Это прочный, обычно металлический короб, образующий емкость для размещения внутренних элементов печи, а также несущий дверцу с запорным устройством;
  • слой теплоизоляции. Это важный элемент, по степени значимости сопоставимый с источником тепловой энергии. От качества и рабочих показателей теплоизоляции зависит КПД печи, способность сохранять тепло и общая работоспособность всей конструкции. Теплоизолятор, как правило, состоит из двух слоев — основного (топка из шамотного кирпича) и дополнительного (слой базальтовой ваты или перлита);

  • нагревательный элемент. Используют спирали из нихромовой проволоки (сплав хрома и никеля, толщина 1-2 мм), свободно переносящей сильный нагрев и не перегорающей в течение длительного времени.

Существуют разные конструкции муфельных печей:

  • горизонтальные;
  • вертикальные;
  • колпаковые;
  • трубчатые.

Эти разновидности отличаются друг от друга только конфигурацией топки и способом загрузки, общий принцип работы у всех моделей одинаков.

Порядок расчета электронагревательного элемента

Спираль самодельной муфельной печи изготавливают, как правило, самостоятельно. Для того, чтобы получить эффективное и работоспособное устройство, необходимо выполнить предварительный расчет.

Он преследует две цели:

  1. Создание мощной и эффективной печи, способной решать поставленные задачи.
  2. Возможность работы на имеющихся электросетях, отсутствие перегрузок и вызванных этим проблем.

Для выполнения расчета необходимо выяснить, каков ток отсечки у электрощитка. Часто для печи проводят отдельную линию, минуя УЗО для домашних бытовых приборов. В любом случае, надо выяснить, какую мощность может выдержать линия, чтобы не оставить без электричества всех соседей.

Мощность печи выбирают исходя из объема нагревательной камеры:

Объем камеры (или муфеля), л Мощность спирали (Вт/л)
1-5 300-500
6-10 120-300
11-50 80-120
51-100 60-80
101-500 50-60

По данным этой таблицы можно определить, какую мощность спирали следует использовать для имеющегося размера. Величину камеры надо определить для себя самостоятельно, исходя из характера предполагаемых работ. Необходимо сразу подсчитать мощность, умножая объем камеры на показатели таблицы. Если мощность оказывается чрезмерно высокой и невозможной для действующих сетей, размеры уменьшают.

После этого надо вычислить силу тока. Используется формула:

I = P / U

  • Где I — сила тока;
  • P — мощность (расчетная);
  • U — напряжение сети (220 В).

По результатам можно вычислить сопротивление нихромовой спирали:

R = U : I

  • Где R — искомое сопротивление;
  • U — напряжение (220 В);
  • I — сила тока (расчетное значение).

Этот расчет можно выполнять для однофазной сети. Если нужно выполнить трехфазное подключение, и самостоятельный расчет кажется слишком сложным, рекомендуется воспользоваться онлайн-калькулятором, который несложно найти в сети по соответствующему поисковому запросу.

Результаты расчета с помощью калькулятора вполне корректны, но, для большей уверенности, можно проверить полученные данные, продублировав расчет на другом калькуляторе.

Пошаговая инструкция по сборке

Рассмотрим порядок сборки муфельной печи. Для удобства разделим процесс на этапы:

Инструменты и материалы

Для изготовления печи необходимо приготовить
следующие инструменты:

  • болгарка с отрезным и шлифовальным кругом;
  • сварочный инвертер с набором электродов;
  • электродрель с набором сверл;
  • набор слесарного инструмента (молоток,
    пассатижи, зубило, шило и т.п.).

Из материалов понадобятся:

  • листовой металл 2 мм для корпуса;
  • уголок стальной;
  • арматура 8 мм;
  • 1-2 мм нихромовая проволока;
  • шамотный кирпич;
  • базальтовая минвата рулонная 3-5 см;
  • огнеупорный раствор (состав для печей);
  • силиконовый герметик.

Изготовление огнеупорной камеры

Поскольку печь самодельная, правильнее начинать сборку с изготовления камеры из огнеупорного (шамотного) кирпича. Так проще, можно обойтись без лишней подгонки и подрезки.

Порядок действий:

  1. Наматывается спираль из нихромовой проволоки. Для намотки используют гладкий круглый сердечник диаметром не более 6 мм. Витки должны находиться на равном расстоянии друг от друга и не соприкасаться.
  2. Производится сборка камеры из шамотного кирпича. Сначала ее собирают насухо, укладывая части и отмечая на них линии для канавок под спирали. Затем детали камеры нумеруют, чтобы не перепутать, разбирают и проходят канавки глубиной не более 7мм.

После этого можно переходить ко второму этапу сборки.

Изготовление корпуса и дверцы

Корпус печи сваривают из листовой стали. Многие источники рекомендуют использовать старые корпуса от духовок или другие металлические коробки. Это вполне допустимый вариант, но его недостаток заключается в размерах — мастер оказывается привязан к величине имеющегося корпуса, что вынудит его изменять все расчетные параметры. Сборка корпуса по готовой нагревательной камере удобнее и не требует изменения характеристик печи.

Порядок действий:

  1. Измеряют боковые стороны, верхнюю часть и заднюю сторону печи. Вырезают листы металла с помощью болгарки и отрезного круга.
  2. Прихватывают боковые листы к уголкам подставки, затем так же крепят заднюю часть. Все детали поправляют, добиваясь прямоугольного стыкования по всем осям. Закрепляют листы прочнее и обвязывают поверх уголком.
  3. Спереди устанавливают лист с отверстием под дверцу. Его высверливают электродрелью (или сверлильным станком, если есть) по периметру, затем аккуратно подрезают болгаркой и вынимают внутреннюю часть. Зачищают периметр отверстия, удаляя следы подготовки. Затем крепят и обвязывают свободные кромки уголком.

Как регулировать температуру

Регулировку температуры можно осуществлять двумя способами:

  • подключать спирали по очереди, с увеличением их мощности;
  • установит внешнее устройство, регулирующее подачу напряжения на спирали.

Оба варианта имеют свои плюсы и минусы. Первый вариант проще, но нужен пакетный переключатель или отдельные автоматы на каждую спираль. Кроме этого, изменения нагрева производятся скачками.

Второй вариант сложнее — необходим регулятор, способный выдерживать рабочую нагрузку печи. Выбор подходящего варианта — прерогатива пользователя. Как правило, используют регуляторы — они компактнее и позволяют плавно изменять степень нагрева.

Частые вопросы

Многие вопросы, возникающие по ходу сборки печи, одинаковы у большинства пользователей. Это позволяет не ждать их, а сразу внести ясность:

В данном случае запас мощности действует наоборот — если дать запас длины, сопротивление увеличится и степень нагрева уменьшится. Рекомендуется действовать в точном соответствии с расчетными показателями.

Обычный кирпич не выдерживает высокую температуру и начинает крошиться. Кроме этого, у него высокая теплопроводность, из-за которой корпус печи будет сильно греться.

Корпус необходим для того, чтобы печь можно было переносить с места на место. Если в этом нет необходимости и печь стационарная, можно обойтись и без корпуса.

Нет, использовать ТЭНы для подобных установок не следует. Необходимую температуру получить не удастся, нагревательные элементы займут слишком много места и быстро перегорят.

Печь можно подключить минуя домашнюю проводку — провести отдельный кабель до общего щитка. Однако, если сама линия в плохом состоянии, лучше не рисковать. Можно оставить без электроэнергии всех соседей.

Видео-советы по сборке

ТЭНы для муфельной печи – классификация и виды

Муфельная печь имеет специальную конструкцию и с помощью ТЭНов воздействует на различные металлы для достижения ими определенных температур. Муфельную печь можно приобрести в магазинах либо соорудить самостоятельно.

Муфель является основной составляющей печь, в него выкладывают обрабатываемые металлы. В основном муфельные печи используются для производства ювелирных изделий, для плавки цветных металлов, обжига керамических предметов, выплавки разнообразных восковых моделек, обжига литейных форм разных размеров.

По способу нагрева муфельные печи могут работать от газового топлива и от электричества за счет ТЭНов. Чаще всего используются печи, работающие за счет трубчатых электронагревателей.

Существуют разные виды муфельных печей, отличающиеся по следующим особенностям:

По конструктивному типу;

По типу нагрева;

По функциям защиты;

По температурным режимам.

Температурная подача ТЭНов для муфельных печей может иметь разную интенсивность: умеренную, среднюю, высокую и сверхвысокую.

В установках подающих умеренную температуру режим тепловой подачи колеблется от 100 до 500 0 С. Среднетемпературные печи работают в режиме от 400 до 800 0 С. Печи высокотемпературной категории имеют показатели от 400 до 1200 градусов Цельсия, а сверхвысокие вырабатывают до 2000 градусов.

Тип температурной подачи печной установки напрямую зависит от количества и мощности элементов нагрева. Численность нагревателей обуславливается габаритами и конструкцией печи.

ТЭНы для муфельной печи могут быть закрытыми или открытыми. Открытого типа элементы способны за очень короткий период разогреть печную установку до максимальных термических показателей, они легко поддаются демонтажу и замене в случае выхода из строя. Основным недостатком таких приборов обогрева есть их низкая защита от коррозийных процессов и выработка вредных веществ во время процесса температурного накала. Закрытые ТЭНы устанавливаются в муфель, поэтому выделение вредных веществ не наносит никакого вреда человеку. Недостатки этих устройств в том, что нагревание муфельной печи происходит медленно и при выходе нагревателя из строя придется заменить всю камеру нагрева.

В печных установках используются муфели из разных материалов: керамики, керамического волокна и волокнистые. Керамические муфельные печки широко применяются практически во всех производственных отраслях. Причиной этому является высокая тепловая проводимость и плотность керамики, которая предотвращает повреждения муфеля при различных механических воздействиях.

Керамический муфель не применяется в производстве, которое требует скоростного нагревания. Керамика прогревается и остывает очень долго. Для быстрого нагрева целесообразно использовать муфель из керамического волокна, где сохранены все положительные свойства керамики, но из-за волокон все процессы значительно ускоряются, не требуя при этом увеличения мощности. Волокнистый нагреватель производит работу еще в более быстром режиме, но он чувствителен к негативным воздействиям окружающей среды.

ТЕНы с волокнистым муфелем для печи используются очень редко по ряду причин:

На его работу требуются большие затраты электричества;

Выделяет большое количество вредных газов;

Обладает высокой ломкостью.

Для каких целей используют муфельные печи

Для отжига с целью получения однородной структуры материала;

Для закалки металлов;

Для отпуска, чтобы предать обработанному материалу пластичность, утраченную во время закалки.

Очень часто с помощью ТЭНов установленных в муфельную печь производят обжиг керамики. При необходимости проведения исследований материала на наличие различных примесей прибегают к методу сжигания либо озоления. Муфельное оборудование очень широко применяется в кузнечном деле, в лабораторных условиях для выявления в рудной массе, сплаве или слитках благородных металлов.

Как создать муфельную печь самостоятельно

На муфельные печи на сегодняшний день большой спрос, но их высокая стоимость вызывает желание произвести данную конструкцию своими руками. Печь газового типа изготовить в домашних условиях просто невозможно. А муфельную печь электрического типа, работающую от ТЭНов вполне можно собрать самому.

Пошаговая сборка печи с температурной обработкой материалов в воздушной среде

Чтобы изготовить корпус печи можно использовать старую духовку или электропечь, у которой придется убрать все детали из пластика. Также при возможности можно с помощью сварки создать корпус из листа металла плотностью 0,2 сантиметра.

2. Теплоизоляция

КПД устройства напрямую зависит от изоляционного слоя. В роли изолятора лучше всего использовать огнеупорный кирпич. Внешним изолятором отлично служит картон из базальта. Асбест применять нежелательно, он при высоких температурах выделяет ядовитые испарения.

3. В качестве нагревателя для муфельной печи лучше всего использовать спираль, смотанную из нихрома или фехрали. Плотность проволоки должна быть не ниже 1 миллиметра.

Инструменты и материалы для сборки муфельной печи на ТЭНах

Муфельная печь своими руками

Имея муфельную печь в домашней мастерской, уже можно всерьёз осваивать термическую обработку металлов, что незаменимо при изготовлении ножей, деталей механизмов и инструментальной техники. Предлагаем простую и недорогую конструкцию закалочной печи с автоматическим управлением.

  • Детали корпуса
  • Нагревательные элементы
  • Футеровка и обустройство топки
  • Теплоизоляция печи
  • Автоматика с температурно-временными задачами
  • Видео по теме

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·мм 2 /м. Если использовать проволоку диаметром 0,9 мм, её сечение составит 0,64 мм 2 , 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/м 3 . 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.

Видео по теме