Изготавление муфельной печи своими руками

В этой статье расскажу о таком важном и интересном агрегате как муфельная печь.

Классификация печей

Люди давно заметили, что при сильном нагревании глина из мягкого материала превращается в непробиваемый камень. Никто сейчас и не вспомнит, когда появилась первая печь для обжига глиняных изделий. За тысячелетия человеческой деятельности постоянно развивалось и совершенствовалось не только гончарное дело, но и необходимые для него печи.

Такая печь поможет изготовить керамику ручной работы

Существует несколько основных категорий обжиговых печей:

Большинство народных умельцев пользуется промышленными образцами печей для обжига керамики, но есть и те, кто решается сделать это сложное сооружение своими руками.

Обзор печей для обжига керамики:

Критерии подбора качественной глины

Начинать нужно с определения места «добычи» или покупки основного материала для производства кирпича — глины. Самое главное — найти именно «правильный» материал! Отлично, если вы обладатель землевладения или карьера, и на них есть залежи ценного материала, а если нет? Отправляемся на строительную базу и тщательно изучаем характеристики глины, ее показатели жирности, ведь от этого зависит качество полученного кирпича.

Проверить самому, правильной ли жирности найденная вами глина, довольно просто. Лучше всего взять пробы материала с нескольких участков или мест продажи, достаточно будет приблизительно по полкилограмма.

Для чего нам нужно небольшое количество? Доливаем в каждый образец немного воды и тщательно размешиваем. Глина должна вобрать в себя воду и начать приставать к рукам — на этом можно процесс завершить. Из подготовленной массы сделайте шарики диаметром около 50 мм и лепешки диаметром 100 мм. Оставляем их в хорошо проветриваемом помещении или на улице под навесом и высушиваем в течение 2–3 дней. Понятно, что такие действия необходимо произвести с каждым образцом глины.

Теперь можно приступать к оценке наших образцов:

  • если на шариках и лепешках появились трещины, то придется в процессе производства кирпича добавлять песок, у вашей глины — повышенная жирность,
  • при отсутствии трещин необходимо шарик бросить без усилий с высоты 1 м. Если он не разрушится, значит, глина оптимальной жирности,
  • при рассыпании шарика можно сделать вывод, что для образца была использована тощая глина, в этом случае придется добавлять жирную.

Дополнительные компоненты (песок или жирную глину), в зависимости от характеристик вашего материала, следует добавлять порциями, постоянно проверяя качество готовой массы. Вообще, чем больше пластичность глины, тем легче изготовить кирпич.

Совет: пробы и испытания необходимо продолжать до нахождения оптимального состава массы.

Для достижения хорошей пластичности сухой материал засыпают в емкости водой и оставляют в таком состоянии на некоторое время, периодически добавляя новые порции материала и перемешивая состав. Также способствует повышению пластичности вымораживание глины в зимние холодные месяцы.

Читайте также:  Изготовление и установка печки для бани своими руками

После замачивания раствор обязательно должен вылежаться около трех дней.

Важно: в процессе нельзя использовать глины с примесями камней, гальки, грунта и карбонатов (белые составляющие размером более 1 мм).

Сферы применения

На сегодня создание муфельной печи позволяет выполнять несколько технологических процессов даже в домашних условиях, с учетом правильно спроектированной конструкции и верно выбранных температурных режимов.

Используемая схема должна позволять разместить необходимое количество материала для обработки.

Стоит разделить все печи на виды применения по работе с материалом:

  • закалка металлических и кремлёвских изделий;
  • обжиг и доведение до определенной структуры материала, придание прочности;
  • отпуск, придание материалу пластичности для выполнения соответствующих изделий;
  • кузнечное дело, для раскалывания металла для последующей обработки и создания более приемлемых размеров и заготовок;
  • лабораторные исследования, для изучения влияния температурной обработки, на различные по формуле металлы и сплавы.

Данное разделение позволяет определиться с видами температурных режимов и общим объёмом печи, создавая все необходимые конструктивные решения и формулы для самостоятельного проектирования муфельной печи.

Обжиг

Печь начинают топить соломой, хворостом и затем дровами.

Первая стадия — сушка. Это самая ответственная стадия.

Топить следует неинтенсивно, используя низкокалорийное топливо (отходы древесины), до тех пор, пока кирпич не избавится от внутренней влаги. Наличие влаги в кирпиче определяется наличием конденсата в верхних рядах.

Просушку можно считать законченной, если опущенный на пару минут в печь железный штырь не будет запотевать. При определенном опыте, наличие влаги можно определить рукой, поместив ладонь над выходящими газами.

Процесс сушки обычно занимает до 12 часов.

После того как будет установлено, что остаточная влага удалена, огонь постепенно усиливают, доведя кирпич до темно-красного цвета (наблюдая по своду). Подогрев длится до 9 часов, затем переходят на большой огонь до выхода огня наружу.

Увеличение тепла производится только увеличением подачи топлива. Если по какой-либо причине пламя начинает выбиваться из какого-либо места, это место сразу засыпают землей.

Когда в верхней части печи появится огонь (900-950°C) — верхние ряды светло-красного цвета, а нижние — желтого, печь «ставят на остывание». Для этого топочное отверстие закладывают кирпичом и обмазывают глиной, а на верх печи насыпают сухую землю, кирпичную пыль или сухой песок слоем 10-15 см.

Температурный режим обжига характеризуется четырьмя этапами:

  • Сушка: температура 20-90°С, время 10-13 часов.
  • Подогрев: температура 90-600°С; время 8-10 часов.
  • Обжиг: температура 600-1000°С; время 10-12 часов.
  • Остывание: температура 1000-50°С; время 7-10 часов.

Контроль температуры обжига в печи производится визуально по цвету свода:

  • Темно-красный, видимый в темноте — 450-500°С.
  • Темно-красный — 600-650°С.
  • Вишнево-красный — 700°С.
  • Светло-красный — 850°С.
  • Желтый — 950-1000°С.
  • Белый — 1200°С — ПЕРЕЖОГ!

Раньше для получения качественного кирпича, печь выдерживали в закрытом состоянии до недели и лишь потом приступали к охлаждению. Это давало отличные результаты, так как снятие термических напряжений происходило очень медленно.

Практически же достаточно выдержать 7-10 часов.

Охлаждение печи начинают пробивкой в топке малого отверстия — величиной с куриное яйцо, через час отверстие увеличивают вдвое, еще через час — уже вчетверо. Таким образом, через 6 часов можно открыть топочную дверку и ждать полного остуживания печи.

Читайте также:  Солнечный коллектор своими руками

После остуживания разбирается передняя стенка печи и производится разделка садки, начиная с верхних рядов. После разборки, сортировки и выбраковки качественный кирпич складывают штабелем плотно друг к другу.

Недообожженный складывают отдельно и в будущем применяют в неответственных конструкциях для перегородок или в верхних рядах кладки.

Визуальное определение качества кирпича. Причины брака.

Правильно обожженный кирпич — однородного оранжево-красного цвета. Он имеет правильную форму с прямыми ребрами и ровными поверхностями. При ударе металлическим молотком издает чистый звук.

Недообожженный — имеет более светлый цвет, неоднороден на изломе. При ударе издает глухой звук (причина — недостаточная температура или время обжига).

Пережженный — имеет темно-серый или сине-черный цвет, часто со следами оплавления по поверхности. При ударе издает высокий звук. Образуется при чрезмерно высокой температуре обжига.

Повреждение углов и ребер изделия — результат небрежной переноски, транспортировки или неосторожной укладки изделий в печи.

Деформация изделия — недосушенность перед укладкой в печь.

Мелкие трещины образуются при слишком быстром нагревании или охлаждении печи.

Крупные трещины и сквозное растрескивание изделия — результат неправильного соотношения глины и песка, плохого качества глины, нарушения режима сушки и обжига.

Черный кирпич получается из-за недостатка воздуха или из-за плохой его циркуляции в печи.

Белые пятна на готовом изделии — следствие неправильной просушки (пересушка).

Муфельная печь своими руками

Муфельная печь – это устройство для термической обработки материалов, помещенных в него.

Целью обработки чаще всего является изменение физических свойств поверхности предметов, помещенных в печь.

  • В муфельных печах производят закалку и упрочнение строительных и режущих инструментов или производят конечные операции изготовления керамических изделий – обжиг.
  • Особенность процесса – бесконтактное взаимодействие нагревательного элемента и обрабатываемого материала, обеспечивается за счет муфеля – съемной внутренней полости печи, куда и загружают изделие.
  • При этом нагревательные элементы (спираль или тэны) закреплены на стенках печи стационарно.
  • Муфель должен обладать следующими свойствами:
  • Огнеупорность.
  • Теплопроводность.
  • Химическая нейтральность.
  1. Муфельная печь своими руками – хороший выход для тех специалистов, кто не желает покупать громоздкие промышленные конструкции и имея опыт в изготовлении печи или сборке электронагревательных механизмов, сможет выполнить все этапы работ самостоятельно.
  2. Цена, например, плавильных печей промышленного производства, подразумевает, что купленная печь будет приносить своему владельцу доход.
  3. Но не всегда хобби или ремонтные вспомогательные операции, для которых бывает нужна такая печь действительно стоят финансовых затрат на покупку.

Процесс изготовления муфельной плавильной печи описан ниже. Он прост.

Аналогичные конструкции могут использоваться не только для плавления, но и для обжига, и для отпуска или закалки стали.

Хорошим материалом для муфеля служит шамотный кирпич. Шамот в порошкообразном состоянии купить на рынке затруднительно.

Главный его недостаток состоит в том, что сделать из кирпича съемный компактный муфель затруднительно, хотя и вполне возможно.

Читайте также:  Электрокамин для сауны: особенности, функционал, выбор модели

Пошаговая инструкция по изготовлению

Этапы работы по изготовлению печи следующие:

Представленный выше вариант изготовления муфельной печи подходит для плавильных работ, проводимых в домашних условиях.

Работает такая печь от домашней сети. Материалы, использованные при её изготовлении легкодоступны и дешевы.

Прогревается печь до рабочей температуры в течение часа. Компактна и проста в применении. Долговечна, благодаря использованному цементу.

  • Можно пользоваться несколькими муфелями, устанавливающимися поочередно.
  • К недостаткам можно отнести необходимость периодически менять чашу муфеля, поскольку она выходит из строя прогорая.
  • Но при работе с качественной огнеупорной глиной смена муфеля происходит реже.

Особенности огнеупорной глины

Приготовление раствора из шамотной глины для кладки печей ведется по аналогии со штукатурными смесями, способы нанесения также аналогичны, что дает большой плюс материалу.

Шамотная смесь подходит для скульптурных работ и декоративного оформления, для строительства печей и каминов. Изделия становятся прочными благодаря испарению влаги в процессе высыхания глиняного состава. В результате получается высокопрочный материал, устойчивый к высокой температуре.

Особенностью шамота можно назвать следующее:

  • Он не крошится под воздействием высокой температуры.
  • Материал устойчив к воздействию внешней среды.
  • Первоначальная форма остается в неизменном виде на протяжении долгого времени.

Для работы с глиной не нужно приобретать специальные инструменты, рабочий процесс осуществляется при помощи длинного и короткого шпателя. Одним инструментом укладывают раствор, с помощью другого шпателя убирают подтеки.

Что это за процесс и особенности технологии

Тепловую обработку стройматериала из глины под действием высоких температур называют обжигом. Это завершающий этап производства кирпичных блоков. Технология обжига включает 3 этапа:

На первом этапе кирпич нагревают до температуры 120 градусов, с целью выпаривания из него воды. Затем, для выгорания примесей органического происхождения и окончательного вывода жидкости, его прогревают до 600 гр. На следующем этапе температура обжига кирпича составляет 920—980 градусов. При этом начинается усадка глины, приобретается прочность. В условиях постоянной максимальной температуры кирпичный блок некоторое время закаливается и томится. На завершающем этапе полученный строительный материал из глины охлаждают. Если во время термической обработки не было нарушения технологии, цвет блока будет оранжево-красный, а структура однородной. Для получения глазурованного кирпича потребуется повторный обжиг.

Чтобы в итоге получить прочный и качественный обожженный кирпич без трещин, в процессе термообработки требуется строгий контроль температурного режима

Материалы и элементы для работы

Муфельная печь для плавки алюминия своими руками или закаливания стальных деталей – для производства подготавливаем полный набор материалов. Нам потребуется:

  • шамотный кирпич,
  • теплоизоляция,
  • листовой металл или любой подручный материал. Если есть старый сейф с внутренним слоем песка, значит вам повезло. Такая печь прослужит долгий срок и позволит сэкономить на наружном слое теплоизоляции,
  • огнеупорная глина, песок или готовая смесь для кладки кирпича. Для заделывания щелей и пустот можно приобрести огнестойкий герметик или использовать раствор,
  • электрический кабель, керамические изоляторы, автомат для подключения в щитке.