Шамотный огнеупорный кирпич для кладки печи:
Как уже было замечено, в создании печи применяется шамотный кирпич. Его нужно семь штук. Их следует состыковать. Рекомендуется укладывать изделия в форме трубы. Она затем станет функциональной камерой печи и будет выступать.
Шамотный огнеупорный кирпич
Укладка кирпичей в камере проходит на состав, включающий в себя глину. Заранее все используемые кирпичи укладываете в ряд. На каждом делайте отметку для резки. Наличие отметок позволит затем (после самой резки) устроить из них трубу. Резка проводится болгаркой. Также, для удобства кладки, кирпичи можно пронумеровать. На их внутренней основе устройте канавки, в которые затем просунете проволоку. Но заранее из проволоки создайте спираль. Её параметр – 6 мм. Для соблюдения данного показателя проволоку намотайте на специальный электрод или карандаш. Сформированную спираль прикладывайте к кирпичу и рассчитывайте разметки для будущих канавок. Канавки вырезаются тем же инструментом.
Монтаж проволоки должен получиться строго по спирали. Спиральная форма должна быть по всей длине, от днища до верха. Исключены всякие контакты витков. Иначе случится замыкание.
Если вы сооружаете печь и задействуйте кирпич, то готовьте состав, необходимый для его кладки, с включением глины высочайшего качества. Обязательное требование к ней – однородность. Её лучше покупать в надёжных магазинах.
При строительстве печи по обозначенной технологии выводите проволоку для подключения к автомату. Поэтому между стыкующимися кирпичами устройте специальный канал. Для него нужны заранее подготовленные отрезанные элементы плитки.
Как бы вы не сооружали печь, по методике с кирпичами или стального корпуса, все применяемые материалы должны обладать высочайшим качеством. Ведь печь ожидают серьёзные термические испытания.
Какой должна быть вентиляция
В реальности изготовление, точнее сам процесс обжига керамики — не так полезен для здоровья. И тут далее многие могут сделать вывод, что печи не место в доме вообще. Для неё должна быть особая каморка. Многие думают ещё дольше, что они очень загрязняют воздух и прочее и прочее. Только вот по сравнению с другими показателями загрязнения выброс такой печки просто ничто для воздуха.
Но для тех, кто отважился и пронес печь в дом. Какая должна быть вентиляция, чтобы не причинять вреда. Итак, помещение должно быть хорошо вентилируемым, так как время для обжига составляет много часов и за это время постоянно идет выброс веществ, которые вредны для здоровья. Варианты вентиляции для помещения с печкой под обжиг керамики:
несколько открытых окон помогут сделать движение воздуха и выносить все запахи и вредные частички сразу из окна;
специальная конструкция из вентиляционной системы (дыра с вентилятором в самой стене, через которую будет забираться воздух с улицы в помещение и выводиться выбросы от печи);
Downdraft system и Updraft — это специальные вентиляционные системы, которые мастера продумали специально для помещений, где осуществляется обжиг в печи.
Вот сколько способов помогут рукам не отказываться от любимого занятия, а здоровью не страдать от вредного выброса веществ при обжиге.
Строим печь для обжига керамики своими руками
Вид печи выбирается исходя из количества изделий, который предстоит обжечь. Если объем небольшой, делаем печь в 250–300 литров. Для более масштабной работы потребуется большая печь-горн, размером с небольшую комнату.
Инструменты
Чтобы построить небольшую печь для обжига, потребуются следующие инструменты:
- Слесарный инструмент — для работы с металлом. Сварочный аппарат, набор гаечных ключей, напильники, углошлифовальная машинка (УШМ), дрель, молотки.
- Для работы с шамотными кирпичами и керамикой — молоток каменщика, кельма, алмазный диск для УШМ.
- Средства индивидуальной защиты. Респиратор, очки, перчатки и хлопчатобумажная плотная одежда — обязательный набор при работе с УШМ и минеральными ватами.
Порядок работ
Печь состоит из корпуса, горелки, перекрыши, утеплённой камеры, крышки.
Последовательность постройки:
Корпус. Выбираем прямоугольный металлический ящик, если в роли футеровки выступают шамотные кирпичи или металлическую бочку, если утепляем минеральной огнеупорной ватой.
В цилиндрической конструкции распределение тепла происходит равномернее. К корпусу привариваем ножки.
- Укладываем на дно каркаса футеровку, ставим четыре керамических изолятора от линий электропередач или шамотные кирпичи на ребро — они послужат столбиками для перекрыши.
- Футеруем стенки и крышу. Шамотный кирпич лучше уложить на мертельную глину. Используем каолиновую или базальтовую вату высокой плотности. Из листа ваты скручиваем цилиндр в несколько слоёв, чтобы избежать швов — мостиков теплопотери. Крепить к стенкам асбестовым шнуром и керамическими пуговицами. Края верха утеплителя заворачиваются наружу, это уплотнит и теплоизолирует стыки крышки и корпуса.
- На столбики укладываем перекрышу.
Важно! Перекрыша подгоняется к стенкам неплотно — через щели должен проникать горячий воздух. Пламя не соприкасается с обжигаемыми изделиями
При большом весе изделий применяем для перекрыши сухую кладку из шамотных кирпичей, при небольшом — керамогранитную плитку соответствующих размеров.
- Устанавливаем горелку. Её можно приобрести в магазинах газового оборудования. Мощность лучше подобрать не меньше 2 киловатт (зависит от теплопотерь и объёма сооружения).
- Сверлим внизу корпуса и футеровки отверстие для горелки. Пламя не должно прикасаться с изделиями, это главный принцип размещения сопла. При горизонтальной установке сопла облегчается регулировка и обслуживание.
- Утепляем крышку конструкции. Для минимальных теплопотерь утепляем всю конструкцию снаружи.
- В крышке оставляем отверстие для выхода продуктов сгорания и контроля процесса. Предусматриваем задвижку для регулирования температуры.
- Для снятия данных о температуре внутри печи устанавливаем термопару электронного термометра.
Печь готова. Проводят пробный запуск. Если использовалась кладка шамотными кирпичами, то сначала печь просушивается в щадящем режиме.
Материалы и инструменты для изготовления
Для изготовления самодельной муфельной печи необходимо собрать ряд инструментов и материалов:
- электросварка и электроды;
- болгарка с кругами по металлу и кирпичу;
- ножницы по металлу;
- средства индивидуальной защиты – механический респиратор, очки, перчатки, закрытая одежда;
- листовая сталь для сборки корпуса (подойдет корпус от старой духовки);
- металлические уголки;
- сетка из нержавейки с ячейкой 20х20 мм;
- дверца для печи;
- шамотный кирпич (или любой огнеупорный);
- огнеупорная смесь;
- термоустойчивый силикон;
- кровельный утеплитель (перлит или базальт не менее 15-20 мм толщиной);
- нихромовая проволока толщиной 1 мм.
Самодельная муфельная печь Если муфельная печь будет иметь самодельный корпус, то листовая сталь должна быть толщиной не менее 2 мм, т.к. ей необходимо выдержать внушительный вес готового изделия. Если для корпуса используется старая духовка, то ее края усиливаются стальными уголками.
Изготовление муфеля
Идеальным материалом для создания самодельного муфеля будет шамотный кирпич. При этом шамотная глина не подходит, потому что она не обладает достаточной теплопроводностью. Для доведения материала до необходимого состояния глину необходимо обжечь при температуре не менее 2000°C, что в домашних условиях сделать нереально.
При использовании шамотного кирпича необходимо учитывать, что нихромовая проволока имеет свойство испаряться, поэтому в самодельных печах лучше не выполнять плавку металлов, имеющих высокую ценность. Для подгонки кирпичных блоков используется болгарка. Для укладки нагревательной проволоки необходимо проделать бороздки. Из кирпичей выкладывается сама печь необходимого размера. При укладке используется огнеупорная смесь, а кирпич на 20 секунд помещается в ведро с водой для лучшего схватывания с раствором.
Сначала выкладывается низ (он собирается сразу на утеплителе, который предварительно обработан термостойким клеем, и на листе стали, который будет низом корпуса), затем стены, потолок укладывается сводом, используя замковый кирпич. Кирпич можно выложить в виде маленького дымохода, когда получится вертикальная печь с муфелем. Затем на внешнюю поверхность собранной печи наклеивается утеплитель в несколько слоев. По размеру изделия варится стальной корпус. Если используется готовый корпус от духовки, то процедура сборки муфеля выполняется в обратном порядке – сначала на внутренние стенки клеится утеплитель, а после этого уже внутри выкладываются кирпичи со швом не более 5 мм.
Дверца
Закрывающая деталь изготавливается аналогично корпусу печи. На ней укладывается кирпич, который для поддержания массы и придания дополнительной прочности приваривается стальным уголком. Петли заменяются более мощными, т.к. масса двери будет большая
Важно, чтобы при закрытии дверца как можно плотнее прилегала к корпусу печи. Для этого на предварительно обезжиренные края корпуса и дверцы наносится термостойкий силикон
Можно воспользоваться уплотнителями, которые устанавливают в духовках. Для более плотного прилегания муфельная печь должна закрываться на клиновой или винтовой замок, тогда герметичность камеры не позволит вытекать теплу.
Термопара
Контролировать такую высокую температуру может только один вид датчиков – термопара. В ней используются проволочки из разнородных токопроводящих металлов, обычно это алюминий и хромель. Для точности измерения температуры можно воспользоваться готовыми решениями.
Просушка готовой печи
Прежде чем начать термическую обработку деталей, готовое изделие должно выстояться несколько недель, чтобы из него ушла вся влага. Кирпич и швы должны быть полностью сухими, потому что при сильном нагреве есть шанс появление расколов и трещин в кирпиче и утеплителе. Печь должна постоять открытой в хорошо проветриваемом помещении. Проверить качество просушки можно включением на минимальную температуру, у готового к работе аппарата не должно быть пара.
Особенности конструкции
Муфельная электропечь для обжига керамики состоит из камеры нагрева и теплоизоляционного корпуса, сохраняющего жар и защищающего от него окружающую среду и работников. Внутри печи температура может достигать 1000°С и выше.
Самый лучший теплоизоляционный эффект получается с использованием огнеупорного кирпича, который дополнительно утепляют современными материалами. Для достижения и сохранения заданной температуры дверца печи должна герметично закрываться.
В зависимости от конструкционных особенностей существует несколько разновидностей муфельных печей. Но самостоятельно изготовить можно только воздушный агрегат с электрическим нагревом. Такой агрегат допускается сооружать любой формы, горизонтальный или вертикальный из имеющихся материалов.
Виды и условия обработки сырья
Основные способы обработки материалов в самодельной камере — это:
- Обжиг керамики
- Закалка металлических изделий
- Плавка цветных металлов
Обжиг керамики
Процесс получения готовых керамических изделий связан с обжигом заготовок из сырой глины и последующим покрытием их глазурью. В домашних условиях сделанная муфельная печь своими руками может производить обжиг сразу нескольких экземпляров посуды и других поделок
В термообработке важно выдержать ровный режим нагрева камеры. Теоретически обозначить точные временные рамки обработки материала при определённой температуре невозможно — это достигается практическим путём
Материалы из глины, помещаемые в домашнюю муфельную печь для обжига, делят на 3 группы:
Фарфор
Высохшую глину подвергают термообработке в два этапа. Первичный обжиг производят в интервале от 800 0 С до 1000 0 С. Глина набирает прочность и обретает пористость. Затем её окунают в ёмкость с глазурью. Повторный обжиг осуществляют при разных температурах, в зависимости от назначения:
- натуральный фарфор — 1400 0 С
- столовый — 1350 0 С
- сантехнические детали — 1250 0 С
Фаянс
Применение тугоплавкого сырья при обжиге практически не образует жидкой фазы. Для созревания черепка изделия его обрабатывают при температуре 1200 — 1250 0 С. Повторная термическая обработка с нанесённой глазурью производится при нагреве 900 — 1000 0 С. Если требуется нанести роспись, то в третий раз возвращаются к первичному уровню температурного режима.
Майолика
Используют красные тугоплавкие глины. Термообработка требует точного соблюдения режима нагрева. При нагреве 950 0 С получаются рыхлые непрочные изделия. При нагреве 1050 0 С, сырьё спекается в непригодную, плотную стекловидную массу. Чтобы точно выдержать степень нагрева 1000 0 С, необходимо встроить в камеру термопару с подсоединением печи к цифровому дисплею.
Повторный процесс обработки глазурованных материалов производят при температуре 900 — 950 градусов.
Закалка режущих металлических изделий
Упрочнение режущих поверхностей стальных инструментов путём термообработки называют закалкой металла. Закаливание металлических изделий делали люди с древних времён. Суть процесса заключается в обжиге металла до получения изменения структуры кристаллической решётки (полиморфное преобразование).
Металл доводят в нагревательной камере до раскалённого состояния при температуре 750 −850 0 С. Следует отметить, что некоторые марки стали закаляют в условиях более высокого нагрева, в пределах от 1250 до 1300 градусов. Затем печь для закалки освобождают от раскалённых изделий, которые после подвергают резкому охлаждению в масляной среде или в воде. Таким образом добиваются повышения твёрдости металла.
Данный процесс важен для упрочнения режущих поверхностей стальных инструментов (ножей, свёрл, зубил, фрез и прочего). Закалку (отпуск) лучше производить в масляной среде. При отпуске раскалённого металла в воде, его поверхность покрывает масса пузырьков пара, что замедляет процесс.
Как правило, закалке подвергают готовые инструменты или заготовки из нержавеющей стали. Для этих изделий обычно не требуется закалочная камера большого объёма, поэтому лучше всего для этого подходит муфельная печь из предохранителя. Описание создания такой конструкции будет дано ниже.
Плавка цветных металлов
Муфельную печь удобно использовать для плавки цветных металлов, но к олову и свинцу это не относится. Температура их плавления настолько низка, что достаточно воспользоваться газовой горелкой бытовой кухонной плиты.
Для того чтобы расплавить такие металлы, как медь, бронзу и латунь, потребуется нагревательная ёмкость. Жидкую массу металла получают в тигле, которую затем заливают в специальные формы. Домашние мастера льют различные элементы декора светильников, мебели, статуэтки и многие другие поделки.
Температура плавки цветных металлов:
- медь — 1080 0
- бронза (в зависимости от марки) — от 930 0 до 1140 0
- латунь в пределах от 880 до 950 градусов
Как правильно подобрать нужное устройство?
Для максимально эффективной эксплуатации оборудования нужно обращать внимание на следующие его характеристики:
- параметры;
- максимально возможные нагрузки;
- мощность;
- предельная температура обжига;
- рабочее напряжение;
- напряжение питания;
- равномерность прогрева;
- безопасность функционирования оборудования;
- стоимость.
Прежде всего необходимо определиться с объемом рабочей камеры, а также с температурным диапазоном
Кроме того, обязательно нужно обратить внимание на сложность нагрева
Виды лабораторных печей
Не менее важными показателями при выборе оборудования служит скорость и равномерность прогрева муфельной камеры.
В зависимости от индивидуальных требований, можно подобрать горизонтальную либо вертикальную печь: первая отличается довольно большой вместительностью, а вторая нагревается за короткий промежуток времени.
Лабораторные муфельные печи оснащаются открытыми либо закрытыми нагревательными элементами. Устройства первого типа отлично подойдут для эксплуатации в условиях, когда требуется прогревать камеру до высокой температуры за небольшое время. Однако такое оборудование сильнее подвергается негативному воздействию различных агрессивных веществ, выделяющихся во время обработки предметов.
Печи, в которых используется закрытый нагревательный элемент, отличаются более продолжительным эксплуатационным сроком, равномерным нагревом рабочей камеры, но для максимального прогревания требуется гораздо больше времени. Существенным недостатком устройств данного вида является то, что при поломке нагревательного элемента придется менять полностью всю камеру.
Наиболее простой конструкцией обладает оборудование, имеющее одноступенчатый терморегулятор. Его основная особенность — с самого начала камера нагревается до определенной температуры, а затем она поддерживается на протяжении рабочего процесса. Чаще всего эти печи используются для выполнения таких простых задач, как сушка или обжиг.
Для более сложной аналитической работы предназначаются муфельные печи, которые функционируют за счет специального программного управления.
Они позволяют настраивать процесс нагрева на несколько разных уровней. Контроль происходит с помощью микропроцессора с цифровым индикатором и звуковым сигнализатором.
При необходимости программу можно запустить в автоматическом режиме.
Чтобы выбрать исправную печь, необходимо проверить оборудование на отсутствие каких-либо механических повреждений (сколов, потертостей, царапин и других) на всех составных элементах.
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.. https://www.youtube.com/watch?v=ABWK3hD9f1E
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.
Создание корпуса муфельной печи
Корпус муфельной печи можно создать самому или же воспользоваться заготовками. В качестве заготовки можно использовать старую духовку, электрическую печь или прямого нагрева, холодильник, стиральную машину. Также обязательно стоит учесть, что необходимо удалить все детали из пластика, так как они не приспособлены к высоким температурам.
Корпус можно создать своими руками. Для этого подойдет листовой металл. Следует выбирать материал, толщина которого более двух миллиметров. Из него следует сделать прямоугольную коробку при помощи сварочного аппарата.
Для создания корпуса подойдет листовой металл
Если вы хотите сконструировать цилиндрическую муфельную печь, стоит изогнуть металл в радиус и заварить шов.
Чтобы защитить металл от коррозии, желательно покрыть печь специальной огнеупорной краской. Улучшит свойства печи специальный термоизоляционный слой. Он служит для уменьшения теплопотерь, тем самым увеличивая жар в камере. Для термоизоляционного слоя можно использовать базальтовую вату, а также перлит.
Возможные проблемы при создании печи
При изготовлении устройства сложности возникают с подбором материала и монтажом системы контроля за температурой.
Неправильно выбранные материалы приводят к быстрому разрушению муфеля.
Так, некоторые мастера из экономии используют кирпич низкого качества, глиняно-песчаный раствор вместо шамотного. Это приводит к появлению трещин в муфеле и потере тепла.
Потрескавшийся муфель на время заделывают раствором шамотной глины. Камеру нужно вынуть и заменить на новую.
Если печь подключают к сети без терморегулятора, температура в муфеле не контролируется. Это приводит к порче изделий, которые требуют обжига при заданной температуре.
Для решения проблемы следует приобрести терморегулятор и электрическое оборудование, собрать блок управления и подключить его к нагревательным элементам муфеля.
Для удобства сборки его лучше изготовить со съемными передней и задней крышками, которые крепятся на винтах. К передней крышке крепится на петле дверца, которая должна откидываться горизонтально. На дверце при помощи двух болтов через асбестовые прокладки устанавливается керамический элемент, а зазоры заделываются глиной.
Концы нихромовой проволоки выводятся к задней крышке корпуса. На оба вывода должны быть нанизаны керамические изолирующие «бусы». Проволока присоединяется к штырьковому разъему. Такие разъемы, а также изолирующие «бусы» можно взять от старых электроприборов. К разъему будет присоединен стандартный шнур с вилкой для включения в электрическую сеть.
Все свободное пространство между нагревательными элементами и корпусом следует плотно забить асбестовой крошкой. Кроме того, в конструкции печи должна быть предусмотрена клемма заземления.
Для удобства работы в нагревательной камере нужно сделать два небольших отверстия: одно на задней стенке диаметром 10 мм – для установки термопары, другое на дверце диаметром 18–20 м – для наблюдения за внутренним пространством печи во время работы. Оба отверстия должны быть снабжены закрывающими металлическими шторками.
На дно рабочей камеры следует положить пластину-подкладку из тонкой нержавеющей стали 0,5–0,8 мм.
Печь рассчитана на 220 В переменного тока. Разогревается до максимальной температуры 950 градусов в течение часа. Вес печи около 10 кг.
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
Финишные работы
Рабочая камера для печи изготавливается из кирпича или керамики. После этого она помещается в подготовленный заранее стальной корпус, который уже имеет теплоизоляцию
Здесь очень важно отметить, что должно быть расстояние минимум в 4 см между стенками камеры и стенками корпуса. В этот промежуток укладывается утеплитель
Крышка для муфельной печи должна быть изготовлена из двух слоев металла, между которыми располагается слой теплоизоляции. Естественно, нужно не забыть про обустройство ручки для открывания печи.
После этого в корпусе нужно проделать несколько отверстий, через которые можно будет вывести провода нагревательного элемента и термического датчика. Подключение происходит к отдельному кабелю, который для повышения безопасности будет крепиться к автомату на 20А. В качестве соединения вывода и кабеля можно использовать патрон из керамики. В качестве ножек для корпуса используются стальные трубы. Их можно приварить или же прикрутить. Если используется болтовое соединение, то дно камеры должно быть приподнято, чтобы болты оказались снаружи.
Особенности эксплуатации
Если используется автоматизированные газовые или электрические печи для обжига керамических изделий, все работы сводятся к установке программы или добавления температуры на термодатчике, после нескольких часов работы оборудования с низкой температурой.
Керамические предметы подсушивают на открытом воздухе или в помещении с хорошей вентиляцией.
После этого их укладывают в полость для обжига и закрывают печь крышкой. Весь процесс растягивается на долгое время. Для закаливания больших изделий из глины может понадобиться до 14 часов.
Открывать камеру во время процесса не рекомендуется, лучше предварительно сделать окошко из огнеупорного стекла и контролировать процесс. В дровяных печах поддерживать нужную температуру сложнее – это умение придет с опытом.
В остальном процесс обжига керамики в специальных печах – это несложная операция, но она требует ответственности и внимательности. Сырая глина или перекаленные изделия пойдут в мусорный ящик. Поэтому к работе относимся ответственно. В награду начинающий гончар получит красивое и крепкое глиняное блюдо или простую детскую свистульку.
