Муфельная печь — это нагревательное устройство, внутри которого расположен специальный кожух — муфель. Он отделяет внутреннее рабочее пространство от топки (нагревателей). Таким образом, внутренняя камера защищает рабочую зону от угарных газов, а нагреваемые детали — от взаимодействия с этими газами. Как устроен муфель и изготавливается ли муфельная ?

Муфель защищает зону нагрева от газов или продуктов испарений нагревательных элементов. Это создаёт условия для термической обработки деталей, для насыщения их поверхности определёнными элементами (углеродом, азотом, хромом). Также муфель используют для переплавки золота, обжига изделий из глины.

Кроме защитных свойств, внутренняя камера обеспечивает равномерное распределение температуры по всей рабочей зоне. Это создаёт одинаковые условия для термической обработки деталей на поддоне.

Из недостатков муфелей стоит отметить низкую скорость нагрева до высоких температур, а значит, сложность скоростных режимов термической обработки в таких печах. Кроме того, разогрев самого муфеля требует дополнительного расхода энергии, а значит муфельные печи — более затратны в эксплуатации, чем печи без муфеля.

Муфельные печи: сфера применения

Перечислим сферу применения муфельных печей:

1. Металлургическое производство и исследования в металлургических лабораториях. В муфельных печах разного размера проводят термическую обработку деталей из различных сплавов — закалку и отжиг, отпуск и состаривание. Также в муфелях проводят насыщение поверхности углеродом, азотом, алюминием, кремнием, другими элементами (цементирование, азотирование, цианирование, диффузная металлизация — хромирование, алитирование).

2. Переплавка золота и цветных сплавов, при которых недопустимо насыщение сплава посторонними примесями. В такой переплавке необходимо ограничить контакт сплава с продуктами горения или с продуктами окисления нагревательных элементов.

3. Обжиг керамики — используется в процессе производства керамических изделий (посуды, скульптурных украшений из глины). Высокотемпературный обжиг обеспечивает прочность керамической поверхности и её водостойкость.

4. Сушка электропроводящих материалов и элементов.

5. Стерилизация инструмента (в медицине).

6. Сжигание (кремация).

Особенности муфельной печи для плавки металлов

Как устроены муфельные печи: конструкция

Главный конструктивный элемент печи — муфель. В его камеру загружают детали для термической обработки (или золото для переплавки, медицинский инструмент для температурной обработки, керамику для обжига). Муфель делают из химически инертного материала.

Камеру муфеля располагают внутри печи. При этом пространство между наружным кожухом и внутренней камерой заполняют теплоизолятором. Качественная теплоизоляция определяет КПД работы устройства, а также его безопасность (ограничивает сильный нагрев кожуха и не допускает возможности обжечься об него).

Нагревательные элементы располагают снаружи муфеля или в его стенках. Они нагревают внутреннюю камеру, которая в свою очередь передают тепло рабочему пространству. Работой нагревательных элементов управляет регулятор. Он контролирует температуру и время нагрева, весь процесс термической обработки. Уровень автоматического регулирования влияет на цену нагревательного устройства. Чем больше регулирующих функций, тем дороже печь.

Муфель: конструкция и материалы

Для изготовления внутренней камеры используются следующие материалы:

• керамика;
• керамическое волокно;
• корунд;
• огнеупорный (шамотный) кирпич.

Выбор материала для изготовления муфеля определяется условиями работы и предназначением печи. Например, муфель из огнеупорных волокон используется для нагрева в нейтральной среде. Корундовые камеры — можно использовать в химических средах. А вот керамический муфель — универсален. Благодаря инертности его используют для различных задач (переплавки, термической обработки, обжига).

В один и тот же корпус можно загружать муфели из разных материалов (для разных целей нагрева и обработки). Таким образом, внутренняя камера является сменным элементом, который может иметь вид горшка или колпака, загружаться с боку или сверху. Конструктивно муфели делят на следующие группы:

1. Колпаковые (они загружаются сверху в виде колпака, после нагрева отделяются от пода).
2. Горшковые (также загружаются сверху, но имеют вид ёмкости, от пода не отделяются).
3. Простые (садку загружают с боку печи).

Нагревательные элементы

Для нагрева стенок внутренней камеры устанавливают нагревательные элементы. В качестве них используется проволока из термостойкого металла или сплава. При прохождении тока по проволокам они разогреваются и выделяют тепло. Для увеличения площади отдачи проволоку наматывают в виде спирали.

Также различают открытые и закрытые нагреватели. Открытые нагреватели имеют более высокую скорость нагрева, при поломке — легко заменяются новыми. Но при этом — быстрее окисляются (из-за нагрева) и чаще выходят из строя.

Закрытые нагреватели располагают внутри стенок муфеля. Они защищены от окисления, поэтому более долговечны. Недостатки: более длительный нагрев и большая стоимость ремонта (в случае поломки необходима замена всего муфеля).

Виды муфельных печей

Муфельные печи классифицируют по нескольким признакам. По способу нагрева их делят:

• электрические;

• газовые.

По виду защитной атмосферы:

1. Воздушные (муфель ограничивает смешивание воздуха между рабочим пространством и нагревателями).
2. Вакуумные (внутри муфеля создают разреженное пространство — вакуум).
3. Печи со специальной атмосферой — пространство внутри муфеля заполняют специальным газом (инертным, азотирующим, восстанавливающим и др.).

Рабочая температура внутри печи может варьироваться от +400ºC до 2500ºC. По этому признаку муфельные печи классифицируют на типы:

1. Для умеренного нагрева — до 500ºC.
2. Для средних температур — до 900ºC.
3. Для высоких температур — до 1400ºC.
4. Для сверх высоких температур — до 2000-2500ºC.

Примечание: Температура нагрева определяет цену печи. Чем сильнее нагревает печь, тем выше её стоимость. Кроме того, цены муфелей зависят от размеров и функциональной оснастки (наличия термопар, вида нагревателей, автоматики).

В домашних условиях своими руками можно собрать простую конструкцию печи. При этом муфельная печь «своими руками» будет работать на электричестве. Главный элемент — муфель — можно изготовить из глины или сложить из .

Для глиняного муфеля делают заготовку из картона или фанеры. Полученный короб покрывают слоем глины толщиной от 1 см, сушат до затвердевания (3-5 дней) и обжигают в угольной печи. Температура обжига составляет 700-800ºC. Этого достаточно для остекловывания глиняной структуры и получения прочной внутренней камеры.

Полученный керамический муфель обматывают проволокой (нихромовой или фехралевой, диаметром 1 мм) — она будет работать в качестве нагревательного элемента. Для того чтобы закрепить проволоку на кожухе, её покрывают вторым слоем глины (который также сушат и обжигают в угольной печи). Концы проволоки для дальнейшего подключения к электросети отставляют открытыми.

Для складывания шамотного муфеля в каждом кирпичике проделывают канавки (для расположения нагревательных спиралей). После складывания кирпичей в канавках располагают спиральную проволоку. Для закрепления в канавках спираль обмазывают глиной или укрепляют проволокой.

Готовую внутреннюю камеру размещают в металлическом корпусе. Его сваривают из листов стали толщиной 2 мм и более. В корпусе оставляют отверстия для подсоединения к нагревательной проволоке.

Внутрь кожуха помещают готовый муфель, подсоединяют контакты и делают теплоизоляцию. В качестве изолирующего материала используют базальтовую вату или асбестовую крошку (асбест — более вредный вариант, при его нагреве выделяются канцерогены).

Примечание: Такая муфельная печь своими руками позволяет обжигать изделия из керамики. Для металлургического отжига или переплавки цветных сплавов необходима печь промышленного производства.

Самостоятельное изготовление муфельной печи

Печи СНОЛ: цены и модели

Производитель электропечей СНОЛ (SNOL) предлагает различные нагревательные печи и камеры. Муфельные варианты СНОЛ — это лабораторные электропечи для термической обработки деталей в воздушной среде. Они обустроены электрическими спиральными нагревателями и прямоугольной внутренней камерой. Сфера применения печей СНОЛ: термическая и химико-термическая обработка, нагрев образцов, прокаливание.

Модельный ряд СНОЛ предоставляет печи с разными рабочими температурами и разным объёмом рабочего пространства. Рабочие температуры СНОЛ составляют 100-1300ºC. В моделях под заказ рабочие температуры могут быть выше — до 1600ºC. Объём рабочих камер — 3, 6 или 10 л. Используются полузакрытые и закрытые нагреватели. В модификациях с объёмом рабочей камеры 3 и 6 л нагреватели расположены с трёх сторон. В модификациях с камерой 10 л — нагреватели с 4-х сторон внутренней камеры.

Материал муфеля — керамика или волокно. Есть модели СНОЛ, в которых внутренняя камера выполнена из нержавеющей стали, из кирпича. Модульная конструкция печи позволяет при необходимости быстро и несложно заменить любой элемент.

Качество и надёжность работы нагревательных устройств СНОЛ обеспечивают японские программируемые терморегуляторы, фехралевые нагреватели.

Цены на печи СНОЛ — демократичны.

Муфельная печь — устройство, необходимое для работы металлургической лаборатории. Оно также востребовано в ювелирном деле и керамическом производстве, используется в медицине (для обработки инструмента). Конструкция отличается простотой. Для отжига керамических изделий муфель можно изготовить своими руками. Для более ответственных видов химико-термической обработки лучше приобрести печь заводского изготовления. Это будет гарантировать её качество и безопасность.

Описание работы муфельной печи Snol-7.2/1100

Муфельная печь представляет собой приспособление для нагревания различных деталей и материалов до необходимой температуры. Муфелем называют закрытую камеру для размещения материала. Муфель защищает материал от воздействия продуктов горения топлива. Он может быть изготовлен из различных материалов – керамики, МКРВ, стали, кирпича.

Какие виды печей существуют?

Можно выделить несколько основных параметров, по которым различаются муфельные печи:

• способ нагрева;
• конструкция печи;
• диапазон температур;
• защитная среда.

По способу нагрева различают:

• газовая муфельная печь;
• электрическая муфельная печь.

Способ загрузки материала определяет конструкцию устройства. Выпускаются печи:

• с вертикальной загрузкой;
• с горизонтальной загрузкой;
• колпаковые (с отрывом от пола);
• трубчатые (для нагрева термопар).

По диапазону нагрева существуют печи с нагревом:

• до умеренных температур (от 100 до 500°С);
• до средних температур: (от 400 до 900°С);
• до высоких температур (от 900 до 1400°С);
• до сверхвысоких температур (до 2000°С).

Нагрев материала в муфеле может происходить в различной среде:

• воздух;
• вакуум;
• различные газы.

Нагревательный элемент в печах бывает открытым и закрытым. Количество нагревательных элементов зависит от габаритов устройства.

Преимущества открытых элементов – большая скорость нагрева, отсутствие проблем с заменой в случае выхода из строя. Но они сильнее коррозируют и на них оказывают влияние вредные вещества, вырабатываемые при разогреве.
Закрытые встроены в муфель. В них разогрев происходит медленнее. При поломке необходимо менять всю камеру. Но зато на них не оказывают влияния вредные вещества и они дольше служат.

Как осуществляется регулировка температуры?

Для регулировки температуры устанавливаются специальные терморегуляторы для муфельной печи. Они могут быть двух видов:

• аналоговые;
• цифровые.

Аналоговые в последнее время практически не применяются из-за высоких погрешностей. Они представляют собой поворотный переключатель с нанесенными рисками и температурную шкалу. Поворотом ручки задается необходимая температура нагрева.

В настоящее время чаще применяются цифровые терморегуляторы. Они могут быть:

• с одним дисплеем, на котором отображается заданная или фактическая температура;
• с двумя дисплеями, на которых отображается как заданная, так и фактическая температура;
• с программатором для выбора различных режимов работы.

Приобретение печей с программатором необходимо при длительном процессе нагрева со сменой температурных режимов без участия человека. Но чаще всего такой необходимости нет. Поэтому печи с программаторами используются значительно реже.

Области применения и выбор печи

Сфера применения муфельных печей довольно разнообразна. Их используют для обжига керамических изделий, литейных форм, при изготовлении ювелирной продукции и изделий из воска, для плавки цветных металлов.

При выборе печи необходимо учитывать множество факторов — размеры заготовок для нагрева, температурные режимы, цели применения.

Для обучения подойдет печь с небольшими размерами муфеля (100х100х100), высокой температурой нагрева. Такие печи получили название «мини-муфельные печи».

Для ювелирных мастерских нужна профессиональная печь с программатором. Для нагрева драгоценных металлов очень важна точность регулировки и нужно несколько режимов работы. В ювелирном деле для нанесения эмалирования на драгоценные металлы применяются муфельные печи для эмали.

В стоматологии при изготовлении протезов нужна печь с малыми габаритами и высокой температурой.

В промышленности применяются печи с большими габаритами (не менее 200х200х200) и сверхвысокими температурами – до 2000 градусов. Соответственно цена на такое устройство значительно выше.

Муфельная лабораторная печь используется для проведения лабораторных анализов, нагрева проб и материалов, проведения тестов. Габариты и температура зависят от проводимых испытаний. Для таких печей важен широкий диапазон регулировки параметров.

Муфельная печь СНОЛ (SNOL) – это лабораторная печь сопротивления, камерная с прямоугольным муфелем для нагрева в воздушной среде с нормальным давлением.

Электрические камерные печи типа СНОЛ для испытаний получили название «Муфельные печи ЭКПС».

Электропечи выпускаются с камерами из керамики или термостойкого волокнистого материала. Керамика значительно надежнее, долговечнее волокна, не требует больших энергозатрат, позволяет поддерживать однородность температуры. Но керамика долго остывает и нагревается. Поэтому быстро менять режим обработки не возможно.

Волокнистые так же имеют свои преимущества. В них нагревательные элементы запрессованы в волокно и их излучение не оказывает влияние на нагреваемый материал. Но недостатков у них гораздо больше: большие затраты электроэнергии, выделение вредных газов, ломкость. Для отвода вредных веществ в печах предусматривается вентиляция.

Дополнительная комплектация

Для удобства работы с печью предусмотрен целый ряд дополнительных компонентов:

• SiC – пластина (для защиты муфеля);
• термостойкие рукавицы;
• щипцы;
• при наличии программатора необходимо приобретать программное обеспечение;
• комплект запасных частей (нагревателей).

Эти компоненты необходимо приобретать отдельно.

Для преимущественног о большинства людей муфельные печи совершенно бесполезны. В то же время печи необходимы тем, чья профессия или увлечение связаны с изготовлением ювелирных украшений, обжигом керамических изделий или выплавкой металлов. Более того, муфельные печи используются при создании монокристаллов, купелировании, а также в медицине – для высокотемператур ной стерилизации.

Самые дешевые заводские модели стоят порядка 30 000 рублей, что ощутимо бьет по карману домашних умельцев. Но если вспомнить школьные курсы физики, в частности, термодинамику, то вполне возможно соорудить такую конструкцию своими руками.

По особенностям конструкции печи могут быть:

• трубчатыми;
• цилиндрической формы;
• вертикального расположения;
• горизонтального расположения (простейший вариант).

Термическая обработка может осуществляться в воздухе, вакууме либо инертном газе, но в домашних условиях возможен лишь первый вариант.

В зависимости от типа ТЭНа муфельные устройства бывают:

• газовыми;
• электрическими.

Эксплуатация приборов на газу обходится дешевле, но их самостоятельное изготовление запрещено законом. Электрические обходятся дороже, но обладают существенным преимуществом – возможностью точной регулировки температурного режима.

Важно! Самодельной муфельной печи можно придать любую форму и габариты, выполнить ее в стиле, который бы подошел к общему интерьеру дома.

Что потребуется в работе

Наиболее удобной в эксплуатации является вертикальная конструкция. Для ее изготовления потребуется:

• болгарка, круги по металлу;
• кусачки;
• сварочный аппарат;
• нихромовая проволока, ø1 мм;
• лист стали толщиной 2,5 мм;
• базальтовая вата;
• уголки;
• кирпич шамотный;
• силиконовый герметик;
• огнестойкая смесь;
• респиратор, пластиковые очки.

Основные элементы конструкции

Важно! Муфельная печь потребляет достаточно много электроэнергии. К примеру, устройству, способному нагреваться до 1000ᵒС, необходимо порядка 4 кВт. Электропроводка, с помощью которой печь будет подключаться к сети, должна выдерживать большие нагрузки. Также понадобится автомат со стабилизатором на 25 A.

Важно! Для этого нельзя применять асбест, поскольку при нагреве он может выделять канцерогены.

Изготовление корпуса

Из стального листа вырезается прямоугольник соответствующих размеров, сгибается в радиус, а шов заваривается посредством сварочного аппарата. Полученный цилиндр покрывается огнестойкой краской и как только она высохнет, к нему приваривается дно (круг, вырезанный из того же листа). Дно и стенки дополнительно укрепляются арматурой. Объем цилиндра должен просчитываться таким образом, чтобы в нем можно было поместить термоизоляцию.

Важно! При использовании, к примеру, духовки, дно также нужно укрепить уголками.

Печь муфельная своими руками: инструкция по изготовлению

Этап первый . Изнутри цилиндр выкладывается базальтовой ватой.

Этап второй. Сооружается термоизоляция, для которой, как говорилось ранее, нужно брать только шамотный кирпич. Процедура такова: в корпусе необходимо состыковать семь кирпичей, чтобы они образовали трубу. В будущем она послужит рабочей камерой.

Кирпичи раскладываются в ряд, при этом на каждом из них делаются отметки, по которым они будут обрезаться. Далее происходит непосредственно обрезка, после которой кирпичи должны быть такой формы, чтобы их можно было соединить в одну полую трубу. С целью упрощения процедуры кирпичи можно пронумеровать. По окончании резки труба собирается, стягивается проволокой, проверяется симметричность формы. В случае необходимости проводится корректировка.

Важно! Резку нужно проводить на свежем воздухе, желательно в проветриваемом месте, не забывая о средствах индивидуальной защиты (респираторе, спецодежде, очках).

Этап третий. Нихромовая проволока закручивается в спираль ø6 мм путем наматывания на основу (использованный электрод, карандаш и т. д.). Затем кирпич извлекается из корпуса и обратно укладывается в ряд.

Этап четвертый. К кирпичам прикладывается спираль и размечаются будущие канавки. Правильность линий измеряется строительным уровнем. В результате уложенная спираль должна вести от дна до верхней части трубы. Не допускается соприкосновение витков, т. к. это может стать причиной короткого замыкания.

Этап пятый. Для вывода концов спирали и их подключения к автомату со стабилизатором между парой кирпичей вставляются три полоски, вырезанные из керамической плитки, с проделанными полипропиленовым и каналами для проволоки. Эти каналы значительно упростят ремонтные работы в будущем.

Этап шестой. Готовая конструкция помещается в стальной корпус. При этом на дно корпуса кладется один кирпич, предварительно покрытый огнеупорным клеем. Для вывода керамических каналов в корпусе проделываются отверстия в соответствующих местах.

Важно! Спираль можно включать лишь после высыхания конструкции, иначе повредится проволока.

Этап седьмой. Для изготовления крышки используется все та же листовая сталь. Вырезается круг по размеру конструкции, для более надежной фиксации сверху на него крепится шамотный кирпич (1 шт.). Затем привариваются ручки, навес и металлическая щеколда. Края крышки, соприкасающиеся со стенками печи, покрываются слоем огнестойкого силикона. Силикон наносится лишь на предварительно обезжиренную поверхность.

Этап седьмой. Пробный запуск. Для полного высыхания конструкции ее устанавливают в теплое, хорошо проветриваемое место. Запрещено использование каких-либо нагревательных приборов, поскольку это может привести к растрескиванию кладки. После высыхания спирали подключаются к автомату со стабилизатором, настраивается мощность нагрева и рабочая температура.

Важно! Чтобы проверить степень сухости кладки, нужно включить устройство на полную мощность и посмотреть, не испаряется ли с рабочей поверхности пар.

При эксплуатации печи крышка должна быть плотно закрытой.

Муфельная печь для керамики

На изображении показана примитивная муфельная печь, которую можно использовать для обжига небольших керамических изделий.

Для ее изготовления требуется лишь глиняный горшок для цветов и электрическая плитка. На плитку кладется половина шамотного кирпича (чтобы спираль не соприкасалась с керамикой), на него ставится изделие и закрывается горшком. Для регулировки мощности используется тиристорный регулятор.

Даже при дневном освещении можно будет заметить, что в скором времени после включения бока горшка засветятся темно-красным светом. С этого момента начинается обратный отсчет обжига, от пяти до двенадцати часов, в зависимости от того, что обжигается. Если наблюдается перекал, мощность немного убавляется.

Печь из фаянсового бочонка

Можно сделать и более крупную печь из фаянсового бочонка.

Этап первый. Сначала на дне бочонка алмазным сверлом проделывается небольшое отверстие для выпуска расширившегося воздуха.

Этап второй. Далее необходимо сделать под. Для этого на небольшом листе стали собирается «фундамент» из шамотного кирпича и соединяется металлическими уголками. Затем в верхней части бочонка проделываются канавки для спирали (не более трех-четырех) – в них и будет уложен нагревательный элемент необходимой мощности.

Этап третий. Остается лишь сделать внешнюю оболочку из оцинкованной стали. Она делается съемной, поскольку будет надеваться лишь после накрытия изделия муфелем (бочонком). Пространство между муфелем и внешней оболочкой засыпается асбестом.

Процедура обжига ничем не отличается от предыдущего варианта, но регулировка температуры осуществляется при помощи термопары. Стенки бочонка толстые, пока они засветятся (даже без внешней оболочки), керамическое изделие будет уже пережженным.

Техника безопасности

1. Работать с муфельной печью должны лишь лица, ознакомившиеся с техникой безопасности при эксплуатации электрических приборов.
2. Нельзя приступать к работе без средств индивидуальной защиты – перчаток, очков, специальной одежды.
3. Конструкцию можно включать только с заземлением.
4. Нельзя начинать работу при наличии сколов, трещин и других дефектов конструкции.
5. Печь всегда должна находиться под присмотром.
6. После включения нельзя прикасаться к нагревательному элементу (спирали).

Несмотря на многочисленные преимущества, муфельные печи, особенно небольших размеров, пока еще мало распространены среди домашних умельцев.

Для более детального ознакомления с конструкцией посмотрите приведенный ниже видеоматериал.

Видео – Муфельная печь

Мастер Куделя © 2013 Копирование материалов сайта разрешено только с указанием автора и прямой ссылки на сайт-источник

Самодельная муфельная электрическая печь (малая)

Здесь я опишу конструкцию бюджетной электрической муфельной печи небольшого размера. Мощность печи 500 Вт, теоретическая температура до 800 градусов, но я не грел до туда, поскольку для этого у меня есть посерьёзней печь. Особенностью данной конструкции является предельная простота и предельно низкая стоимость комплектующих. Такую конструкцию можно изготовить из подручных материалов всего за несколько дней, из которых основное время уйдёт на сушку муфеля печи.
Верхний корпус печи с открытой дверцей. В центре корпуса размещается сам муфель. Теплоизоляция дверцы, как видно на фото, при помощи асбестового картона на шпильках. Окно закрыто двумя слоями слюды с некоторым зазором между слоями.
Муфельная печь в сборе. Она состоит из двух скреплённых между собой корпусов. В верхнем корпусе размещён сам муфель, а в нижнем блок управления.

Я сразу советую вам делать печь как у меня в разных корпусах. Это позволит вам не париться с охлаждением блока управления различными вентиляторами. Верхний корпус будет нагреваться и создавать тягу, что в сочетании с перфорацией в нижнем корпусе, будет достаточно для охлаждения регулятора температуры.

Изготовление муфеля.

Муфель можно изготовить множеством разных способов. Можно взять готовую керамическую трубу. Лучше всего муллитокремнезёмистую МКР, можно трубу от старого реостата, от плавкого большого предохранителя. Если предпочитаете прямоугольную камеру, то лучше лепить самому. Поскольку мой сайт заточен на те практические конструкции, какие мне удалось сделать самому, то вот рецепт моего муфеля.

Каолин (каолиновая глина)- 1 часть. Можно найти возле фарфорового завода. Привозят вагонами для производства фарфора, фаянса, электротехнической керамики. Если нет, пойдёт любая глина пожирней.
Песок- 3 части. Лучше карьерный песок, нежели речной.
Всё это тщательно перемешиваем, затворяем водой до состояния, когда комок ещё не растекается, а держит форму и оставляем в полиэтиленовом мешке на пару дней. Затем достаём и снова перемешиваем до однородного состояния. Затем уже лепим муфель.
Отступление.
Сейчас в продаже есть много того, чего ещё недавно не было. Сейчас я для подобных работ пользуюсь вот таким связующим. Мертель екатеринбургского ооо Печник и его характеристики. Стоит иметь в виду, что это готовый мертель, т. е. в нём уже присутствует наполнитель дабы при сушке не терял объём. Поэтому добавлять к нему крупную фракцию, такую как песок уже в меньшем объёме.

Итак, лепка муфеля. Прямоугольный муфель лепится в прямоугольном фанерном или из крагеса ящике. Муфель с ровным подом и арочным сводом лепится в таком же ящике. Размер ящика равен внешнему размеру муфеля плюс 3-6 % усадки. Лепится всегда изнутри ящика, поскольку муфель при сушке сжимается и при лепке снаружи трещины неизбежны. Чтобы смесь не прилипала к стенкам ящика, стенки изнутри прокладываются полиэтиленом. Если смесь полусухая, то можно положить бумагу. Так можно сэкономить время сушки.
После того, как муфель вылеплен, оставляют сохнуть на несколько дней. Когда стенки муфеля наберут необходимую прочность, переворачивают и снимают коробку с муфеля. Далее, если муфель недостаточно прочен для обмотки спиралью, его несколько дней сушат на батарее или в печи. Затем медленно обжигают до 900 градусов. Если у вас напряжёнка с обжигом, в крайнем случае можно оставить сухой необожжённый муфель. Но прочность будет уже не та.
Если муфель достаточно прочен, то обматывают спиралью, наносят обмазку и в сборе сушат и обжигают. В сборе это делать предпочтительней, поскольку обмазка лучше будет держаться на полусыром муфеле. Внимательно следите, чтобы внутри спирали не было пустот, всё было заполнено обмазкой. Иначе будет локальный перегрев нихрома.

Расчёт нагревателя.

Про расчёт нагревателя в сети много материалов. Все они обладают различной степенью научности сего вопроса. Например, можно не только почитать различные соображения, но и рассчитать нагреватель на встроенном калькуляторе. Входными данными являются мощность печи, материал нагревателя, температуры нагревателя и нагреваемого изделия, конструкция и размещение нагревателей. На выходе получаем диаметр и длину проволоки нагревателя. Но при ближайшем рассмотрении выясняется, что диаметр выбран из соображений экономии материала проволоки и условия эксплуатации близки к идеальным. В жизни обычно бывает всё наоборот. Обычно в закромах лежит моток старого нихрома и его владельца мучит вопрос, можно ли его использовать на благо человека. И с мощностью печи тоже сплошные вопросы.
Поэтому приведу свою методику расчёта, пусть и не такую научную, но основанную на своём опыте изготовления подобных устройств.
Итак, первое с чем надо определиться, это мощность печи. Мощность напрямую зависит от величины муфеля и применяемой футеровки. Величину (объём) муфеля определяете сами, в зависимости от величины нагреваемых изделий.
Для современных печей с применением волокнистых теплоизоляторов (МКРВ, ШПВ-350 и т. п.) примерная мощность на литр объёма будет:
Объём камеры печи (литров) Удельная мощность (Вт/ литр)
1-5 500-300
5-10 300-120
10-50 120-80
50-100 80-60
100-500 60-50
Допустим, например, у вас объём камеры 3 литра, поэтому мощность печи будет 1200 Вт. У меня объём муфеля чуть больше литра, поэтому мощность нагревателя возьмём 500 Вт.
Далее, вычисляем ток через нагреватель:
I = P/U= 500/220 = 2,27 A
И величину сопротивления нагревателя
R = U/I = 220/2,27 = 97 Ом
Далее лезем в закрома и смотрим диаметр имеющегося нихрома. У меня оказался нихром диаметром 0,65 мм. Далее по таблице прикидываем, выдержит ли наш нихром такой ток.

Диаметр (мм) 0,17 0,3 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85
Допустимый ток (А) 1 2 3 4 5 6 7

Как видим, при диаметре 0,65 допустимый ток 5 А, так что наши 2,27 А он выдержит с большим запасом. Вообще, при изготовлении нагревателя, нужно брать проволоку потолще, потому что чем толще проволока, тем больше выдерживаемая ей температура и срок службы.
Максимальные рабочие температуры нагревательных элементов. Здесь:
GS 40 Нихром
GS 23-5 Еврофехраль
GS SY Суперфехраль
GS T Еврофехраль

НО! Это палка о двух концах. Сильно утолщать диаметр проволоки мы не можем, потому что чтобы получить расчётное сопротивление 97 Ом, придётся очень сильно увеличивать длину проволоки, что может быть не приемлемо из конструктивных соображений.
По таблице определяем номинальное сопротивление 1 погонного метра проволоки. Здесь:
GS 40 Нихром
GS 23-5 Еврофехраль
GS SY Суперфехраль
GS T Еврофехраль

Итак, из таблицы для диаметра 0,65 мм берём (и последующим измерением прибором подтверждаем), номинальное сопротивление 3,2 ОМ/метр. Следовательно, длина проволоки будет:
L = R/3,2 = 97/3,2 = 30 Метров
Вот и расплата за излишний диаметр провода излишним метражём. Но это не беда, потому что мотать как есть этот провод не буду, да и есть опасность не уследить и допустить межвитковое замыкание на нашем муфеле. Этот провод нужно навить на стержень. Кончик проволоки вместе со стержнем зажимается в патрон сверлильного станка, на худой конец, патрон ручной дрели. Проволока подаётся под небольшим натягом.

При навивке необходимо соблюсти следующие рекомендации. Диаметр стержня для навивки проволоки диаметром до 4,5 мм должен быть не меньше:
- для нихромов четырёхкратному диаметру проволоки;
- для фехралей пятикратному диаметру проволоки.
Для всех сплавов при диаметре больше 4,5 мм, не менее шестикратному диаметру проволоки.
Есть ещё одна засада при работе с фехралем. Фехраль, в отличие от нихрома, после прокалки становится хрупким, поэтому его уже кантовать не стоит.
Готовую спираль равномерно растягиваем до длины, комфортной для обмотки муфеля. Но не больше, потому что сжать равномерно будет уже значительно трудней. Обматываем муфель по канавкам и наносим обмазку, как на рис.4.
Далее наш муфель размещаем в металлическом корпусе.

Основная футеровка выполнена блоками из кирпичей шамотного легковеса ШЛ-0,4. Кирпич легко обрабатывается инструментом, ранее описанным . Обратите внимание на отверстие в заднем блоке легковеса для термопары и два отверстия для выводов нихрома.
При установке повредилась боковая стенка муфеля, но это не страшно, она будет восстановлена этим же составом после установки.

Хочется предостеречь вас от некоторых засад, которые могут подстерегать вас при изготовлении футеровки.
Прежде всего хочу предупредить при соблазне применить асбест. Да, плавится он при 1500 градусов, но при 800 градусах он теряет химически связанную воду превращается в порошок. Поэтому такие изделия из него, как картон или шнур могут работать до этой температуры. Кроме того, фехраль не должен контактировать с асбестом. Я его применил, так как эта печь заточена до этой температуры и у меня нихром.
Далее, по поводу применения в качестве связующего жидкого стекла. Его можно применять для лепки муфелей, работающих до 1088 градусов, при превышении этой температуры муфель поплывёт.Кроме того, фехраль тоже не любит контакта с жидким стеклом.
По поводу применения волокнистых материалов на минеральной (базальтовой) основе, повторю что писал на одном из форумов. Это почти одно и то же. Производят выдуванием из расплава. Хорошо держат температуру. Но они имеют связующее, которое не выдержит и 250 градусов. Но в инетах хитрые продавцы приводят огнеупорность самого волокна. Формально они правы. Но то, что после первой прокалки связующее выгорит и они осыпятся кучкой, это не пишут. Есть сорта и с огнеупорным связующим, но информации очень мало. Только косвенные признаки- допустим, предназначенные для бань и каминов. И опять проводят огнеупорность самого волокна. И стоит ли повторять, что фехраль их тоже не любит. Так что если есть возможность пролететь, лучше использовать уже проверенные. А из проверенных мной подойдут более всего муллитокремнезёмные войлоки, например, МКРВХ-250 (1300 гр).
Кстати, в Сухом Логе наладили производство керамических одеял Cerablanket, Cerachem Blanket, Cerachrom Blanket. Я с первым из них имел дело, выдерживает прямое пламя горелки. Два последних ещё более огнеупорны. Но сам их не пробовал.
По сети гуляют описания печей, которые все передирают друг у друга, в которых фигурирует в качестве материала муфеля шамотная глина. Обычная глина обладает большой усадкой и используется как связующее. Шамот же не что иное, как обожжённая глина. Шамот не лепится, используется как наполнитель и требует связующего, например, обычную необожжённую глину. Поэтому что подразумевают под выражением шамотная глина, совершенно не понятно.

Блок управления.

Поскольку я обещал описание наибюджетнейшей, наипростейшей печи, то и регулятор температуры будет соответствующий. Хороший недорогой регулятор Ш-4501, который можно купить по цене от 1 до 2 тысяч рублей. Самый дешёвый и сердитый регулятор. Выпускается с диапазонами измерения и регулирования температур от 0- 200 до 0-1600 градусов. В качестве измерительного элемента термопары ХК, ХА и ПП.
Техническое описание и инструкция по эксплуатации милливольтметра регулирующего типа Ш4501 . Почитаете на досуге.
Передняя панель блока управления. Данное исполнение регулятора на диапазон от0 до 800 градусов, термопара ХА.
Внизу справа налево включатель блока управления, неоновая лампа ТЛО (оранжевая) индикации подачи напряжения на нагрузку, лампа ТЛЗ (зелёная) индикации отключения нагрузки и красная лампа индикации обрыва термопары.

Расключения на задней стороне Ш4501. Для непонятливых на пластмассовой крышечке ещё раз приведена схема расключений. Прошу обратить внимание- компенсационный провод должен идти до самого клеммника с компенсационной катушкой.
Такая арматура для индикаторных ламп уже не выпускается, поэтому рекомендую применить современные типа XB2-EV161 . Они бывают красного, жёлтого, зелёного, белого и синего цветов. Схема электрическая блока управления. Если не найдёте достаточно мощный тумблер включения блока управления, то поместите его после контактов реле ПЭ23. Реле идёт в комплекте с прибором Ш4501. Мощность контактов реле 500 ВА в цепи переменного тока. На схеме не показано- 3 группы контактов у меня в параллель, поэтому коммутируемая мощность до 1500 ВА. На схеме исправлено- лампа ТЛЗ подходит к нормальнозамкнутым контактам, ТЛО к нормальноразомкнутым.

Реализация монтажа блока управления в этой коробке. Регулятор засовывается спереди по лыжам. Подсоединяется разъём (справа). Реле крепится на задней крышке изнутри.

Печь в сборе. Вид сзади. Как видите, провода термопары и выводы нагревателя охлаждаются просто на воздухе, без излишеств. Провода нагревателя подключаются через клеммник, желательно с керамическим основанием. Рекомендую использовать керамическое нутро от розетки или керамического патрона лампы.
Выводы термопары тоже через клеммник. К этим же контактам клеммника подключается отрезок соответствующего градуировке компенсационного провода. Если это будет обычный провод, то прибор будет врать на величину разности температур между этим клеммником и задней панелью Ш4501 с измерительной катушкой. Снаружи на задней крышке смонтирована накладная розетка для подключения нагрузки, а на задней крышке коробки муфеля клеммник для подключения термопары. Это позволяет использовать этот блок управления не только с этим муфелем, но и для регулирования температуры в других ваших устройствах. Достаточно прикрутить термопару такой градуировки к клеммнику и всунуть вилку в розетку.

Немного о самодельной термопаре. Для окончательной бюджетности нашей печи я применил самодельную термопару градуировки ХА. Я предпочитаю самодельные термопары не из-за жадности, а просто потому, что они обладают меньшей инерционностью по сравнению с заводскими. Хотя есть риск сжечь входные цепи регулятора. Подробно на изготовлении такой термопары я останавливаться не буду, потому что этот процесс хорошо освещён в литературе (Бастанов. 300 практических советов) и в интернете.

Материалом послужили жилы из компенсационного провода градуировки ХА. Концы сварены вольфрамовым электродом в атмосфере аргона. Если так сварить вам слабо, тогда как это описано в книгах в графите с бурой с помощью мощного трансформатора.Затем термопара засовывается в керамическуюдвухканальную МКР трубку. Тут уж вам, пардон, придётся раскошелиться.

Нагревательная камера в сборе. Стенка долеплена, замазаны щели. Затем вокруг устья муфеля наносится замазка с некоторым излишком. Затем накрывается полиэтиленом и крышка закрывается. На замазке отпечатывается рельеф крышки. Полиэтилен снимается и всё это хозяйство сушится. Зазоры между крышкой и камерой минимальны.

Муфель в сборе. После укладки спирали, она обмазывается тем же составом, из чего состоит муфель. Концы спирали крепить петлёй из стеклоленты со слюдой. Не забудьте под спираль положить закладной стержень. Когда муфель высохнет, стержень вынимается и остаётся отверстие под термопару.

Муфель без обвязки. Обратите внимание на пазы на углах муфеля. Они для того, чтобы спираль при обмазке не смещалась. Внизу канавка для термопары. Термопара должна находиться в непосредственной близости от спирали.

Исходя из типа используемого топлива, муфельная печь может быть двух видов:

• газовая;
• электрическая.

Важно! Самостоятельно изготовить газовую печь не представляется возможным, поскольку это запрещает действующее законодательство.

Относительно конструкции различают следующие виды печей:

• Горизонтальные, которые являются самыми простыми;
• Горшкового типа или вертикальные;
• Трубчатые;
• Колпаковые.

Нагрев таких печей может быть выполнен в вакууме, воздушной или газовой среде. Муфельная печь, которую вы будете возводить своими руками, может предусматривать только воздушную среду для обработки изделий.

Важно! Помимо экономии денег, самостоятельное изготовление такой печи выгодно тем, что мастер может создать конструкцию наиболее удобного для себя объема и формы.

Из чего состоит муфельная печь

Схема работы муфельной печи становится понятной при рассмотрении основных деталей данной конструкции.

Рассмотрим, какие детали включает в себя муфельная печь для обжига:

• Корпус печи . В данном случае удобнее всего будет использовать старую газовую плиту, оснащенную духовым шкафом, который и будет использован в виде основы для конструкции.

Совет! Если в качестве корпуса используется газовая плита, то необходимо предварительно произвести демонтаж всех пластиковых деталей. При отсутствии готовой конструкции корпус сваривается из листового металла, толщиной более двух миллиметров.

• Внутренний слой , который непосредственно контактирует с поверхностью топки. Он является очень важным, поскольку именно от него зависит КПД печной конструкции. В качестве внутреннего слоя должен использоваться огнеупорный шамотный кирпич.
• Внешний слой . Он предназначен для того, чтобы сократить потери тепла печи. Можно использовать базальтовую вату или перлит.

Совет! Применять в качестве внешнего печного слоя асбест нежелательно, поскольку нагреваясь, данный материал выделяет в атмосферу канцерогенные вещества.

1. Элементы, участвующие в непосредственном нагреве рабочего пространства . В муфельных печах такими элементами чаще всего выступают спирали, которые скручиваются из фехралевой или нихромовой проволоки, толщиной около 1 мм. Кстати, нихромовая проволока является более желательным вариантом, ввиду своей коррозионной устойчивости и высокой пластичности. При этом фехралевая проволока имеет более низкую стоимость.

Чертёж печи с прямоугольным муфелем: 1 — регулирующий мил-ливольтметр; 2 — сигнальная лампа; 3-предохрапитель; 4 — выключатель; 5-блок управления; 6- камера нагрева; 7-корпус; 8- керамич. муфель; 9-нагре-ват. элемент; 10-теплоизоляция; 11 — противовес; 12-дверца; 13 — отверстие для контрольной термопары; 14-отверстие для регулирующего термометра.

Примеры габаритов, мощности и объёма вы можете взять исходя из печей марки СНОЛ, ниже в таблице.

Аббревиатура вида СНОЛ используемая для обозначения типа электрических печей. С — сопротивления, относится к виду нагревательных элементов (резистивного типа). Н — камерная, с прямоугольным сечением печной камеры. О — для обработки деталей/материалов в воздушной среде при нормальном давлении. Л — лабораторная, т.е. допускающая регулировку температуры в широких пределах.

Как самостоятельно изготовить муфельную печь

Муфельная печь для керамики имеет аналогичный порядок изготовления вне зависимости от горизонтальной или вертикальной компоновки. Разница заключается лишь в расположении элементов. Рассмотрим процесс изготовления муфельной печи для обжига керамики более подробно:

1. Как уже говорилось выше, лучшим вариантом для корпуса является готовая газовая духовка или конструкция, изготовленная из листового металла . Для этого, используя болгарку, необходимо вырезать прямоугольную полосу размером, который предполагает чертеж. Далее она сгибается в радиус, после чего шов герметично заваривается. Таким образом, получается цилиндр.

Видео о самостоятельном изготовлении муфельных печей от профессионального мастера

Совет! Чтобы предотвратить коррозию, металл можно вскрыть несколькими слоями огнеупорной краски.

• Привариваем дно к полученной конструкции, для чего нужно вырезать из листа стали круг необходимого диаметра.
• Чтобы укрепить дно и стенки корпуса, необходимо использовать арматуру. Корпус должен иметь такой размер, чтобы в нем можно было без проблем разместить теплоизоляцию и конструкцию из шамотного кирпича.

Важно! В качестве корпуса конструкции может быть использован также старый холодильник. В этом случае его также необходимо укрепить посредством металлических трубок и уголков.

• Изнутри корпус выкладывается толстым слоем базальтовой ваты.
• Теперь изготавливаем аккумулятор тепла. Для этого необходимо состыковать 6-7 кирпичей, как на фото ниже. Это будет рабочая камера будущей конструкции. Чтобы ее изготовить, необходимо срезать кирпичи под углом таким образом, чтобы из них можно было собрать конструкцию в виде трубы. Обрезка должна производиться посредством болгарки.

Совет! Для удобства работы кирпичи можно пронумеровать. После проведения резки собираем конструкцию. Осуществляя резку кирпичей, очень важным является обеспечение надежной защиты для глаз и дыхательных путей. Работы должны обязательно проводиться в помещении с хорошей вентиляцией, а еще лучше — на улице.

• Изготавливаем из мотка проволоки спираль, диаметр которой должен составлять порядка 6 мм . Для этих целей отлично подходит нихромовая или фехралевая проволока, которую можно намотать на тонкий металлический прут или карандаш.
• Кирпичи, используемые для изготовления рабочей камеры, выкладываются на ровной поверхности. В них необходимо проделать специальные канавки для расположения спирали. Для этого используется болгарка.

Важно! Проволока должна укладываться в кирпичной конструкции по спирали. Очень важно, чтобы витки не соприкасались друг с другом. В противном случае может возникнуть замыкание.

• Для выведения концов проволоки за пределы камеры, необходимо подготовить три длинных и тонких отрезка керамической плитки. В них предварительно пропиливаются тонкие каналы под проволоку, после чего данные отрезки вставляются между соседними кирпичами. Такие керамические выводы в дальнейшем смогут существенно облегчить эксплуатацию оборудования, позволив просто и быстро производить ремонтные работы.

Три отрезка плитки позволяют использовать печь в режиме трех уровней мощности. Для этого понадобится включение разных контуров спирали:

• Чтобы включить первую ступень мощности необходимо последовательное включение двух контуров спиралей.
• Для работы устройства во втором режиме требуется отдельно подключить нижнюю спираль.
• Третья ступень предполагает параллельное подключение двух контуров.

Совет! Включение спиралей должно в обязательном порядке предусматривать заземление!

• Теперь, когда конструкция рабочей камеры полностью готова, ее необходимо обернуть слоем теплоизоляции и поместить в корпус печи. Камера устанавливается на кирпич, который будет играть роль ее днища. Его предварительно обмазывают огнеупорным клеем или глиной.
• Для выведения керамических каналов за пределы корпуса необходимо просверлить в нем отверстия в соответствующих местах.

• Для изготовления крышки также применяется листовая сталь. Необходимо вырезать круг по размеру печи. На крышку приваривается щеколда, навесы и ручки. Чтобы загерметизировать конструкцию, необходимо нанести слой силикона по краям крышки и на примыкающие стенки конструкции. Для этого поверхности предварительно обезжириваются.

После того, как конструкция полностью высохнет, можно подключить проволоку к электричеству через стабилизатор. На данном этапе печь проходит испытания, в ходе которых настраивается мощность муфельной печи, чтобы получить необходимую рабочую температуру на каждой из ступеней.

Совет! Чтобы убедиться в том, что печная конструкция полностью высохла, ее включают на максимальную мощность и проверяют на наличие испарений. Если с поверхности печи не идет пар — это значит, что она полностью высохла.

Заключение

Аналог печи ПМ 8 можно без труда сделать в домашних условиях. При этом самодельная конструкция обладает отличными техническими характеристиками и способна конкурировать с аналогами заводского изготовления.