Муфельная печь своими руками: особенности, разновидности и рекомендации

Муфельная печь SNOL

Для термической обработки (нагрева, закалки, прокалки) различных материалов и проб в научно-исследовательских и промышленных лабораториях широкое распространение имеют муфельные печи SNOL. Объем их может быть различным, в зависимости от назначения, начиная от 1 литра, а рабочая температура может находиться в одном из диапазонов:

1. умеренная – 100-500°С;
2. средняя – 400-900°С;
3. высокая – 400-1400°С;
4. сверхвысокая 400-2000°С.

Они отличаются материалом, из которого изготавливаются их нагревательные элементы, это может быть высококачественный сплав, карбидокремниевый нагреватель или хромитлантан. Элемент может частично или полностью запрессован. Для изготовления муфеля – рабочей камеры используют:

1. керамику;
2. волокнистый материал КТМ;
3. муллито-кремнозем;
4. корунд.

Печи СНОЛ снабжены цифровым микропроцессорным терморегулятором, с помощью которого осуществляется регулировка и контролирование температуры, что обеспечивает точность соблюдения технологического процесса. При этом предусмотрена установка продолжительности нагрева и выдержки. Некоторые модели обладают дополнительными функциями, позволяющими выполнять более сложное программирование.

Как правильно выбрать?

В этом вопросе обязательно обратите внимание на несколько факторов, указанных в таблице

Характеристика
Краткое описание
Цена
Если планируется покупка муфельной конструкции обязательно помним о ее высокой цене. Не рекомендуем смотреть на дешевую, даже акционную распродажу. Стоит понимать, из чего складывается высокая цена таких приборов:объема отсека для укладки глиняных изделий, в зависимости от их габаритов,
требуемой мощности,
толщины металла. Этот фактор особенно влияет при частом использовании печи. Тонкий металл быстро разрушается. Если делаем самоделку из старой бочки – ее хватит на несколько обжигов. Но цена старой бочки, купленной в скупке металла, позволит приобрести несколько десятков таких «заготовок» и сделать новые печи.

Мощность
Не рекомендуем покупать мощный аппарат с большим отсеком для заготовок, если планируется производство глиняных свистулек. Для такой работы лучше сделать или купить маленькую, маломощную конструкцию. Формула расчета необходимой производительности прибора приведена выше.
Тип загрузки изделий
Верхняя загрузка на печах уменьшает окончательную стоимость прибора, но качество обжига остается на уровне. И контролировать процесс обжига становится легче

Но закладывать глиняную продукцию потребуется очень осторожно. Боковая загрузка облегчает укладывание деталей и позволит разместить их на оптимальном расстоянии, но такая печь тяжелая и больших габаритов

Самая дорогая и производительная – колпаковая печь.

Важно! Цена на печи для обжига керамики – основной критерий выбора и определения возможной подделки. Профессионалы отдают за такую конструкцию 100000 р, для кустарного производства и верхней загрузки, стоимость составит до 35000 р

Обзор моделей

Модель	Характеристики. Габариты в мм (Ш., Г, В)	Цена в рублях
Печь «Боссерт Технолоджи ПМ-1700 п»	Габариты камеры для изделий из глины – 230/495/150. Наружный размер – 550/625/360. Модель оснащена многоступенчатым терморегулятором. Рабочая температура – 11500, мощность 2,4кВта, работает от переменного тока 220 В. Масса – 26 кг.	48000
«РОСмуфель 18/1100/3кВт/220Вт»	Габариты – 410/390/500. Работает от сети переменного тока в 220 В. Объем рабочей камеры – 80 л. Рабочая температура – до 11000. 3 программный выносной или стационарный блок управления. Мощность – 6 кВт. Тэны открытого типа.	105000
Печь «Мастер 45»	Объем камеры 216 л. Нагревательные элементы из сплавов «Суперфехраль» и «Еврофехраль» 3-х программная система управления с многоканальным терморегулятором. Корпус из нержавеющей стали. Рабочая температура – до 13000. Внутренняя отделка выполнена из легкого огнеупорного материала.	Цена договорная, зависит от уровня автоматики, материала отделки внутреннего слоя
«ARIES.11.M.00»	Автоматика поддерживает 10 циклов работы с 4 режимами нагрева керамики. Мощность 24 кВта. Масса 30 кг. Габариты печи – 410/560/650. Рабочая температура – 11000.	123000
«Мастер 45 АГНИ»	Вертикальная загрузка. Рабочая температура – 12500. Объем камеры – 45 л. Мощность 3,2 кВта. Вес – 85 кг.	От 109000

Как обжигать керамику

Чтобы правильно обжечь керамику, важно соблюдать температурный режим в печи. Обжиг проходит в три стадии:

Испарение влаги

Изделия нагреваются до 250 °C и выстаиваются при такой температуре. Накаливание до 900 °C в закрытой печи. Происходит спекание глины. Постепенное остывание.

1. Испарение влаги. Изделия нагреваются до 250 °C и выстаиваются при такой температуре.
2. Накаливание до 900 °C в закрытой печи. Происходит спекание глины.
3. Постепенное остывание.

Печи для обжига должны не только развивать необходимую температуру, но и позволять её регулировать. Конструкция должна быть максимально простой, загрузка и выгрузка изделий — лёгкими.

Электрооборудование

Устройства могут иметь различную конфигурацию, но обычно под электропечами понимают камерные агрегаты с фронтальной загрузкой.

Рисунок 5. Электрооборудование для обжига керамики

Усреднённые характеристики оборудования:

• металлическая база;
• футеровка (защитная внутренняя облицовка) из огнестойкого кирпича и материалов волокнистого типа;
• поддоны для загрузки тоже выполнены из огнестойких материалов;
• располагаются внутри камеры (в пазах);
• конструкция предполагает автоматическое отключение электронагревательных элементов при открывании камерной дверцы;
• предельная температура – 1200-1400 градусов; максимума хватает для керамики большинства типов;
• высокая скорость нагрева; параметр достигается благодаря хорошей термоаккумуляции футеровки;
• относительно небольшие размеры; такие устройства можно разместить даже в небольшой мастерской.

Минус электропечей – необходимость оплачивать немалые счета за электричество.

Муфельные печи

Для предотвращения воздействия нагреваемых предметов от контакта с топливом, продуктами сгорания их помещают в специальный отсек – муфель. Такие печи называют муфельными. Муфель изготавливают из огнеупорных материалов, воздух, находящийся внутри него нагревается до определенной температуры, которая затем поддерживается на постоянном уровне.

Так как при их использовании не требуются высокие температуры, то они обычно работают от электрической сети. Подобные агрегаты имеют обширную область использования: для обжига керамических изделий, в ювелирном, химическом, медицинском производстве, пищевой промышленности. Они снабжаются заменяемыми муфельными камерами, для работы с разными материалами.

Особенности технологического процесса

Тигель — это тугоплавкая емкость для разогрева металла. Используются изделия из таких материалов:

• Фарфор.
• Сталь.
• Чугун.
• Корунд.

В бытовых условиях применяется готовый тигель или емкость из широкой железной трубы. Чтобы изготовить ее, потребуется болгарка и сварочное оборудование. Объем тигля выбирается индивидуально, емкость прогревается равномерно, измельченный металл плавится в результате теплопередачи.

Перед термообработкой нужно уменьшить температуру плавления, чтобы состояние металла менялось быстрее. Для этого алюминий дробят на мелкие фрагменты. Воспламенение или окисление происходит часто после такого измельчения. Состояние образовавшегося оксида алюминия меняется при более высоких температурах. Это вещество удаляется вместе с другими шлаками после переплавки основного металла.

В процессе термообработки придется избегать попадания жидкости в тигель. Резкое испарение воды становится причиной взрыва. При погружении металла в емкость необходимо убедиться в том, что на нем отсутствует влага. Чаще всего плавят алюминиевую проволоку. Сначала материал делится на фрагменты ножницами, затем сдавливается пассатижами. Такой способ позволяет предотвратить воздействие кислорода на металл. Если нет необходимости в получении деталей высокого качества, измельчать сырье не нужно.

Технология постройки муфельной печи

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

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

3. Внутреннюю часть корпуса выкладываем толстым слоем базальтовой ваты.

   Внутренняя часть из базальтовой ваты

4. Для изготовления внутреннего термослоя (аккумулятора тепла) используем шамотный кирпич (огнеупорный).  Задача состоит в состыковке кирпичей в количестве семи штук в форме трубы, которая будет в дальнейшем служить рабочей камерой печи.

   Корпус муфельной печи из шамотного кирпича

5. Для этого раскладываем кирпич в ряд и делаем на каждом кирпиче разметку, по которой будем производить резку. Форма кирпичей после резки должна позволять собрать все кирпичи в форме полой трубы. Обрезку производим болгаркой. Для удобства кирпичи нумеруем. После обрезки собираем их вместе и закрепляем проволокой, проверяя правильность резки. При необходимости подправляем форму, добиваясь точности.

Помещаем образовавшуюся кирпичную трубу в корпус со слоем теплоизоляции.

Далее на внутренней поверхности кирпичей необходимо пропилить канавки под проволоку.

Канавки под проволоку

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

Прикладываем спираль, делаем разметку под будущие канавки, которые будем вырезать в кирпичах болгаркой. Правильность линий проверяем строительным уровнем. В конечном итоге внутри рабочего пространства проволока будет уложена по спирали от дна к вершине рабочего пространства

Важно, чтобы витки не соприкасались друг с другом, иначе будет замыкание

Спираль в муфельной печи

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

Каналы под проволоку из муфельной печи

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

Коммутация электрической части с тремя ступенями мощности

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

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

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

Делаем корпус и обмазываем шамотной глиной

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

Муфельная печь в работе

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

Во время работы печи дверцу необходимо плотно запирать.

Установка в помещении печи

Было бы не только смешно, но и очень обидно, когда после покупки она просто бы не пролезла через двери. И поэтому с размерами лучше всё обсудить сразу. Измерить размеры своих дверей и оценить насколько модели подходит по размерам и для самого помещения.

Для тех, кто приобрёл экономичную по электроэнергии печь потребуется только небольшое изучение инструкции. Установить её по правилам размещения, описанным выше. Воткнуть в розетку и изучить необходимые температурные режимы из инструкции. А вот тем, кто закупился печкой посложнее и энергозатратным механизмом необходимо будет дополнительно вызывать мастера печника и того, кто будет разбираться в электрификации. В сравнении со стоимостью таких печек деньги за то чтобы правильно установить конструкцию берут небольшие.

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.

рмнт.ру

Недостатки самодельной конструкции

Каждое устройство не лишено определенных недостатков, а самодельное устройство их еще и преумножает. В условиях поставленной цели можно пожертвовать одними требованиями ради выполнения других. Однако перечень негативных последствий обязан знать каждый.

Самодельная конструкция лишена всяческих гарантий, в том числе, гарантий безопасности.
Испарение металла со спирали нагревателя может привести к тому, что он в виде примесей будет содержаться в составе обрабатываемого драгоценного металла.
Самодельная теплоизоляция не обеспечит полную концентрацию тепла в топке, поэтому корпус самодельной печи очень горячий и требует осторожного с ним обращения. Кстати, в этом заключается недостаток и некоторых фабричных моделей.
Отсутствие должной системы контроля и регулировки температуры может стать причиной того, что печь не сможет служить для выполнения определенной задачи, связанной с термической обработкой.. Готовые печи фабричного производства разработаны для выполнения достаточно узкого спектра задач, но это является, скорее, показателем профессионализма, нежели недостатком

Основные параметры и сфера применения конкретного устройства указаны в его паспорте

Готовые печи фабричного производства разработаны для выполнения достаточно узкого спектра задач, но это является, скорее, показателем профессионализма, нежели недостатком. Основные параметры и сфера применения конкретного устройства указаны в его паспорте.

Лидерами по производству компактных и стационарных муфельных печей являются такие компании, как TSMP Ltd (Англия), СНОЛ-ТЕРМ (Россия), CZYLOK (Польша), Daihan (Южная Корея). Представленный перечень отображает топовый список компаний по оценке поставщиков высокотемпературного оборудования на российский рынок.

Процесс навивки и растяжения спирали для печи обжига керамики.

Навивку проволоки необходимо осуществлять на пруток обеспечивающий необходимый диаметр спирали, т. е.

Dспирали = Dпрутка + 2*Dпроволоки

Далее происходит растяжение спирали на необходимую длину с определенным шагом между витками.

Длина спирали определяется исходя из количества пазов в стенках муфеля для обжига. Т.е. необходимо растянуть спираль так, что бы она заняла все пазы в стенах муфеля.

При этом для исключения перегревов витков относительно друг друга необходимо придерживаться правила. А именно, расстояние между витками должно быть в 1,5-2 раза больше, чем диаметр проволоки.

Спираль после навивки

Спираль после растяжения

Мы приведем самою простую типовую электрическую принципиальную схему для печи:

Схема электрическая принципиальная

Мозгом печи для обжига керамики является программируемый терморегулятор (ПТР).

ПТР предназначен для автоматизированного измерения температуры печи для обжига и ее регулирования по заданному закону (графику, программе).

Выносное исполнение ПТР позволяет исключить:

• перегревание ПТР от печи, так как его максимальная температура применения 40°С;
• влияние электромагнитных помех на точность измерения.

Что представляет собой муфельная печь

Муфельные печи — это оборудование для нагрева различных материалов — керамики, золото, серебра, платины, химических веществ. По своей особенности широкого спектра и применяются практически везде.

Электрическая муфельная печь применяется для термической обработки материалов на многих производствах в основном химических лабораториях и научных институтах. Муфель в ней используется в основном керамический.

В технически устаревших печах сфера применения муфельных печей ограничивается температурным максимумом – 1150 градусов. Это объясняется расположением нагревательных элементов за керамическим муфелем, что не позволяет применить данные агрегаты при температуре рабочего пространства свыше 1150 градусов.

Это происходит из-за необходимости увеличения температуры на нагревательных элементах, выше возможного уровня их использования.

Для снижения перехода температур между температурой внутри муфеля и нагревателя, муфель изготавливается из керамики.

Принцип работы отличается еще и большим расходом электроэнергии, поскольку массивный муфель разогревается не быстро. Этим объясняется использование некоторыми производителями муфелей из волокнистых материалов. В такой печи нагревательные элементы находятся внутри.

Принцип работы устройства – устранение прямого излучения нагревателей на материал, поддающийся термообработке.

Однако у волокнистого муфеля есть серьезный недостаток: волокно неустойчиво к газовыделению, что происходит особенно активно при обжиге керамики, обработке металлов. Выделение солей и выгорание масла разрушают волокно.

Муфельная печь с выносным блоком управления нагрева являются новой веткой в развитии электрических печей сопротивления.

Рабочая камера сделана из высокотемпературного и прочного термоизоляционного материала.

Нагреватели расположены в пазах электропечи, что облегчает их замену и препятствует их замыканию при соприкосновении с садкой.

Она может использоваться при стандартной температуре от 50 до 1250 градусов, но может быть изготовлена и до 1600 градусов.

Муфельные печи используются по своему прямому назначению для обжига, закалки металлов и стали при высоких температурах, разнообразных лабораторных исследованиях.

На сегодня существует большое разнообразие данного вида печей, но каждая из них может применяться для отдельных вариантов обработки и закаливания материала, а именно:

• получение и создания особенных ювелирных изделий из серебра и золота;
• применяя высокие температуры, для переплавки драгоценных металлов и изделий с наличием повреждений;
• создание более прочной структуры и обжига изделий на основе керамики;
• формирование необходимого изделия и выплавки на основе воска;
• закалка металлических изделий, производство форм для литья металлов.

Газовое оборудование

Газовая печь для обжига керамики хороша для регулярного изготовления небольших серий изделий из глины. Предельный температурный диапазон – 1100-1300 градусов. Способна функционировать на природном газе и пропане.

Рисунок 4. Газовый агрегат

Существуют фронтальные и вертикальные конфигурации. Горелка может размещаться как внутри, так и снаружи. В первом случае имеет место электрозажигание, а при наружном исполнении элемент располагается около камеры, а тепло «поддувается» через спецотверстие. Одной отдельностоящей горелки хватает для обслуживания нескольких печей.

Базовая комплектация включает в себя такие элементы:

• газовые трубопроводы (для подачи/отвода);
• горелка;
• система дублирования работы теплоносителя.

Среди достоинств устройств такого типа:

• относительно невысокая стоимость;
• небольшие эксплуатационные расходы;
• равномерное распределение тепла;
• высокая скорость нагрева (при внутренней горелке нагрев происходит быстрей);
• возможность комплектации автоматикой;
• безопасность.

Определение

Лабораторная печь муфельного типа – это термонагревательная конструкция, в которой предмет, подлежащий термической обработке, не имеет контакта с нагревающим элементом, а также с веществами, которые выделяются при сгорании топлива. Взаимодействие с различными электрическими спиралями, газами и сажей полностью исключается.

Подобный эффект достигается за счет использования муфеля. Это специальная оболочка, которая может быть выполнена из:

• Огнеупорного кирпича,
• Керамоволокна,
• Особой стали с малой теплопроводностью,
• Корунда.

В лабораторных условиях такой способ позволяет проводить сложные химические анализы без влияния на чистые образцы посторонних примесей и веществ, а также обогащать драгоценные металлы.

Корпус муфельной лабораторной печи выполнятся из обычной стали, подлежащей окраске, хотя существует отдельные модели, внешняя оболочка которых сделана из нержавейки. На корпусе располагаются органы управления и индикаторы температуры внутри камеры, в некоторых моделях они могут быть вынесены в отдельный блок.

Как правильно выбрать размер камеры

Какую же печь выбрать по размеру камеры. Кто-то сразу подумал, чем больше, тем лучше и сразу мимо. На самом деле лучше немного порассуждать. Оценить сколько работ примерно выполняется и сколько будет обижаться за один раз. Если купить слишком маленькую, то время обжига заставит нервничать любого керамиста. Работа будет простаивать и портиться. Также произойдет и в случае, если выбран слишком большой размер. Потребление энергии будет огромным, а вот обжиг будет проходить небольшая деталь. Мастер начнет отставлять по несколько работ в сторону, которые будут ждать своей очереди, когда в это время могу бы уже расписывать готовые работы и покрывать какие-то глазурью.

Необходимые материалы

Непосредственно для изготовления печи понадобятся материалы:

• шамотный кирпич
• спираль на полтора кВт
• жаропрочная глина или мертель

После ее изготовления она помещается в кожух. Его можно сварить из 2 или 3 мм листов стали. Размеры его берутся исходя из размеров печи. Также в виде кожуха можно использовать старую газовую или электрическую духовку, предварительно удалив с нее все пластиковые детали и элементы. Место между печью и кожухом заполняется изолирующим материалом, таким как минеральная вата.

Для работ по обжигу керамики лучше подходят печи с вертикальной загрузкой. В печах где преимущественно работы будут вестись с плавкой, закалкой или прочей обработкой металлов следует контролировать процесс нагрева изделия путем применения термодатчика, загрузка в такие камеры заготовок производятся горизонтально.

Рассмотрим пошагово пример выполнения муфельной печи

В данном случае для кожуха используется старый железный прямоугольный бак. Его следует немного доработать и он будет полностью пригоден для своей роли. Обрезав болгаркой край от бака, на котором круглое отверстие, шириной 5-10 см. По краям сверлим отверстия для крепежа дверцы к корпусу на завесах.

Работу следует начать с планирования: Собрать из кирпича печь на сухо, сделать на нем изнутри разметку, в тех местах, где нужно будет уложить спираль. В кирпиче по произведенной ранее разметке, с помощью дрели, используя победитовое сверло, следует сделать углубления. На иллюстрации ниже дрель поставлена под углом к пазу, именно так оптимально можно достичь требуемого результата.

Подготовленный кирпич складываем в печь, из уголка следует выполнить внешний каркас для нее. В пазы вкладываем спираль. Обмазываем всю конструкцию раствором мертеля на воде. Замазать следует все щели.

Далее следует сделать электронный блок, который будет управлять нагревом спирали. При чем нагреваться печь будет не просто, а это будет ступенчатый нагрев. Для этого используется ступенчатый терморегулятор. Под муфельную печь следует изготовить подставку во избежание потерь внизу. Рамка из уголка вырезается и сваривается по углам, по бокам на нее привариваются ножки, также из уголков. Сверху навариваются ряд из пластин.

Используем специальную стекловолоконную термоусадку. Она служит для защиты термопары, характеристики которой следующие: хромель-алюмель (ТХА) диаметр 0,5 мм, длинна 1м. Также используем керамическую трубочку с двумя отверстиями под термопару. Потребуется еще толстая термоусадка, для питания спирали. На термопару одеваем теплостойкий кембрик из стекловолокна, ее концевик вставляем в керамическую трубочку. Вверху печки, обычным сверлом делается отверстие и туда надо вставить термопару и замазать мертельным раствором. Дать просохнуть.

Для подключения потребуется специальный термостойкий провод для электрических печей. Обмазанная печь прячется в кожух, ее теплоизоляция будет обеспечиваться базальтовой ватой. Вверху корпуса кожуха нужно сделать отверстие для вывода проводов питания и термопары для управления ею. Перед окончательной упаковкой в вату следует сделать тестовое подключение печи.

Само устройство устанавливается на лист асбеста. Укладку ваты следует проводить в медицинских перчатках. Блок управления для печи. Далее приступаем к изготовлению блока управления печью.

Набор комплектующих состоит из:

• корпуса (взят от маленькой электрощитовой)
• контактер электромагнитный (в данном случае еще «советский»)
• клемники (один керамический для соединения спирали нихромовой из муфельной печи к проводам питания, и побольше из огнестойкой пластмассы для основной коммутации)
• автомат на 16А; болты, гайки, гравера; провод с толстым сечением и вилку
• терморегулятор Профиль-М-1К многоступенчатый одноканальный

Терморегулятор может нагревать по сложному графику, можно задавать время и температуру нагрева в этот интервал.

Так выглядит готовое устройство:

Конструкция и принцип функционирования муфельных печек

Конструкционно эти агрегаты достаточно просты. Печи любых марок, будь то LOIP, SNOL или Nabertherm, состоят из 4-х основных элементов, изготовленных из экологичных материалов. Это:

• Корпус из конструкционной стали. Из нее изготавливают также опоры, дверцы и некоторые другие составные части.
• Рабочая камера из керамики или огнеупорного волокна.
• Нагревательные элементы (проволока или ленты) из нихрома, вольфрама, молибдена и других материалов.
• Термоизоляционная оболочка (футеровка), которую составляют волокнистые прессованные блоки.

Корпус защищает и теплоизолирует муфельную печь, принцип работы которой заключается в нагревании веществ или предметов, размещенных в муфеле. А термические операции возможны благодаря наличию нагревательных элементов.

На что обращать внимание при выборе печи?

Муфельные агрегаты больше подойдут для керамистов-любителей. Для профи, занятых более-менее масштабной деятельностью, оптимальный вариант – камерное оборудование. Выбирая аппарат, нужно опираться:

• на объём суточного обжига;
• габариты изделий;
• требования к электропроводке (некоторые агрегаты рассчитаны на три фазы).

Важен и формат загрузки керамики. Отталкиваться нужно от собственных предпочтений и финансовых возможностей. Вертикальнозагрузочное оборудование оценят специалисты с ограниченным бюджетом. При этом результат в «дешёвом» случае не хуже, чем в ином. Степень комфорта обзора изделий – сверху – зависит от индивидуальных особенностей.

Рисунок 7. Дровяное оборудование с вертикальной загрузкой

При горизонтальной загрузке не так просто оценивать дистанцию между изделиями, но зато имеет место отличный обзор ярусов. Чтобы получить возможность 360-градусного обзора обрабатываемой керамики, следует приобретать печи колпакового типа. Оно же и наиболее дорогое.

Стоимость бюджетных, «домашних», моделей стартует с 30 000 р. Нижняя ценовая планка профессиональных вариантов – около 100 000 р. Цена мощных, производительных печей доходит до полумиллиона рублей.

Рисунок 8. Печная камера с раскалённой керамикой

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.

Камера

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.

Дверца

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.

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.