Муфельная печь для обжига кирпича

Муфельная печь для обжига керамики своими руками

Сам термин «муфельная печь» для большинства людей ни о чем не говорит. Нет, это не очередная разновидность отопительных приборов, позволяющих сэкономить на топливе. Это прибор, предназначенный для обжига керамических изделий, выплавки металлов, купелирования, создания монокристаллов и т.д. В медицине используются для обеззараживания инструментов.

Фото 1 Муфельная печь для обжига

Несмотря на компактные размеры, бытовой агрегат обойдется в 35-48 тысяч рублей, что довольно дорого для изготовления hand-made и керамики. Поэтому многие и занимаются поисками, как сделать муфельную печь своими руками. Предлагаем вооружиться рядом инструментов, вспомнить школьный курс физики по термодинамике и приступить к изготовлению.

Муфельные печи классифицируются по:

Типу нагрева

Электрические муфельные печи — являются разновидностью камерных электрических печей сопротивления.
Газовые муфельные печи.

Способу защиты содержимого

Воздушные: нагрев в воздушной среде (общее назначение).
С защитной газовой атмосферой: нагрев производится в специальной газовой среде, например в среде водорода, аргона, гелия, азота, защитных атмосферах, азотирующих газов и др.
Вакуумные: нагрев производится в вакууме.

По конструкции

Вертикальной загрузки (горшковые).
Колпаковые (с отделением от пода).
Горизонтальной загрузки (простые).
Трубчатые, обычное использование — поверка термопар).

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:

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.
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:

Измеряют боковые стороны, верхнюю часть и заднюю сторону печи. Вырезают листы металла с помощью болгарки и отрезного круга.
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.
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.

Виды муфельных печей

Существует несколько классификаций печей, так как в определенных областях одни факторы являются решающими, а другие – нет. К таким факторам относят следующие характеристики:

Тип нагрева.
Назначение.
Вид конструкции.
Защитная среда.
Масса материала.
Объем муфельной камеры.
Температура нагрева.

По типу нагрева муфельные печи подразделяются на газовые и электрические. Электрические варианты практически вытеснили газовые устройства, так как считаются более практичными. Кроме того, удельная теплота сгорания газа ограничена, а при помощи электроприборов можно добиться высоких температур.

По назначению муфельные печи делятся на лабораторные (мобильные устройства для проведения научных исследований), промышленные (стационарные устройства, установленные на промышленных предприятиях), ювелирные (используются для обжига керамики или плавки драгоценных металлов), учебные.

Разделение печей по виду конструкции основано на их функциональности и вариации способов загрузки материала. Выделяют печи вертикальной или горизонтальной загрузки, трубчатые печи, служащие для поверки термопар, а также колпаковые печи, предназначенные для обжига крупных деталей.

В колпаковой печи деталь помещается на отдельный под, выполненный в виде поддона. Сверху, как колпаком, она накрывается муфелем, оснащенным нагревательными элементами.

Самый простой по конструкции вид – камерные печи. Одна из стенок камеры является дверцей, через которую загружают и выгружают материал. Нагревательные элементы расположены на остальных стенках в специальных канавках. Шахтные или горшковые печи по своей сути похожи на перевернутые колпаковые печи. Материал загружается в углубление муфеля и сверху накрывается плоской крышкой. Наиболее сложные – тоннельные печи. Они оборудованы конвейером или интегрированы в конвейер.

Температурный режим в муфельной печи провоцирует нежелательные химические реакции на поверхности обрабатываемого материала. С этой целью обжиг деталей производится в защитной среде. От типа среды зависит устройство печи. Воздушные печи – самые простые по своей конструкции. В них нагревание происходит в атмосферном воздухе. Печи с газовой защитой позволяют производить нагрев в среде аргона, водорода, гелия и других газов. Бывают и вакуумные печи. В них нагрев детали производится в вакууме.

В некоторых случаях целесообразно классифицировать печи по их характеристикам. Важнейшая характеристика – объем муфеля. Самодельные или фабричные печи отличаются объемом, который может варьироваться от 1 до 100 литров. Обычно объем выбирается при конструировании печи с учетом области ее будущего применения. Еще одна важная характеристика – мощность печи. Она характерна как для электрических нагревателей, так и для газовых печей. При покупке или изготовлении муфельной печи важно учитывать тип электропитания, то есть в однофазную или трехфазную цепь включается устройство.

Принцип работы муфельной печи

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

Загрузка этих печей бывает:

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

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

Гексагональная рабочая камера с канавками под спираль

Огнеупор

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

Корпус

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

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

Устройство

Независимо от того, делаете ли вы печь для керамики из бочки или используете промышленный вариант, каждая конструкция выполняется из нескольких, основных частей:

Наружный корпус агрегата может изготавливаться из нержавеющей стали или старого холодильника. Его главная задача – создание силового каркаса вокруг внутренней топки и жарочного шкафа. Стальные конструкции не конкуренты кирпичным корпусам, которые прослужат долгое время. Для изготовления стального наружного корпуса используем сталь, толщина листа от 2 мм.
Внутреннего слоя теплоизоляции. Для этого используют шамотный кирпич или другой теплоизоляционный материал, способный выдержать температуру нагрева свыше 2000. От теплоизоляционных качеств этого слоя зависит производительность аппарата и потери тепла.
Слой теплоизоляции между внутренним слоем и корпусом печи. Используют минеральную, базальтовую вату, перлит. Не рекомендуется использовать листовой асбест. При высокой температуре материал выделяет вредные для человека вещества.
Камеры для закладки глиняных изделий и нагревательных элементов. Для электропечей используются спирали из нихрома или воздушные Тэны. Эти устройства устанавливаются в пазы, которые выбраны в шамотном кирпиче. Нихромовая проволока – это оптимальный вариант для электропечей. Для газа устанавливаются газовые горелки.

к содержанию ↑

Особенности сборки муфельной печи

Муфельную печь необходимо правильно собрать, чтобы она долго прослужила. Стоит воспользоваться несколькими основными рекомендациями:

Обязательно стоит укрепить наружную часть конструкции при помощи металлических вставок, так как муфельная камера является достаточно тяжелой.
Камера должна плотно прилегать к утеплителю основного корпуса.
Если вы изготавливали корпус самостоятельно, необходимо сделать дверцу из двойного листа металла, а также обязательно расположить на ней слой утеплителя.
При использовании в качестве основы старого духового шкафа, можно пренебречь слоем утеплителя, так как он уже предусмотрен конструкцией духовки.
Для безопасной работы муфельной печи необходимо подключать нагревательный элемент к автомату на 20-25 А.

Муфельная печь, сделанная своими руками, по температуре нагрева значительно уступает промышленным аппаратам. В ней нельзя переплавить металл, а также сложно работать со стеклом. Но агрегата, сделанного самостоятельно, будет вполне достаточно, чтобы совершить обжиг керамического изделия в домашних условиях. Главное не пренебрегать установкой защитных элементов от перепадов напряжения или утечки газа.