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.

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

Работать с муфельной печью должны лишь лица, ознакомившиеся с техникой безопасности при эксплуатации электрических приборов.
Нельзя приступать к работе без средств индивидуальной защиты – перчаток, очков, специальной одежды.
Конструкцию можно включать только с заземлением.
Нельзя начинать работу при наличии сколов, трещин и других дефектов конструкции.
Печь всегда должна находиться под присмотром.
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

Муфельную печь, в первую очередь, используют для термической обработки разнообразных вещей. В ней производят плавку, закалку и обжиг металлических, стеклянных, восковых и даже керамических материалов. Благодаря многофункциональности такого агрегата обеспечивается достаточно широкий температурный диапазон до 1000º C.

В случае необходимости иметь такой агрегат в своём арсенале его вполне можно смастерить самостоятельно, так как в магазинах цены на муфельные печные устройства достаточно высокие. Самостоятельная сборка такого агрегата достаточно быстрая, особенно если подготовить нужные материалы и инструменты.

Муфельная печь – основные разновидности

По типу элементов, используемых, для нагрева муфельных печей их классифицируют по следующим типам:

работающие на электричестве;
использующие для нагрева газ.

Сразу же хочется отметить, что муфельную печь, работающую на газу, соорудить своими руками не получится. В первую очередь, потому что такие домашние эксперименты наказуемы по закону. Зато электрический аналог печи доступен для самодельного производства каждому желающему. При этом по своей конструкции такие устройства делятся по следующим типам:

горизонтальная муфельная печь как на фото;
вертикальное или горшковое устройство для обжига;
колпаковая печь, пример которой приведён на фото;
трубчатая система.

Хочется отметить, что для сооружения своими руками подойдёт конструкция муфельной печи, в которой термическая обработка материалов происходит в воздушной среде. В свою очередь, устройства, работающие в вакууме, изготавливают только в заводских условиях.

Прежде чем сооружать такое устройство необходимо разобраться с принципом его работы. Для начала, нужно определиться, на каком топливе будет функционировать муфельная печь: угле, электричестве, газе или дровах . При этом своими руками проще всего сделать электрическое устройство, состоящее из камеры для нагрева и качественной теплоизоляции.

Тепло в такой печи аккумулируется благодаря огнеупорному кирпичу, а термообработка материалов происходит в основной камере – муфеле. Для изготовления печи в домашних условиях в качестве муфеля подойдёт любая готовая огнеупорная форма или сделанная своими руками из шамотного кирпича или жаростойкой глины.

Очень важно понимать, что температура, при которой камера муфельной печи начнёт плавиться, должна быть выше, чем у обрабатываемых в агрегате материалов. При этом своими руками можно соорудить малогабаритную печь для плавки и обжига разных материалов в небольшом количестве.

Конструктивные составляющие муфельной печи

Для корпуса такого устройства подойдёт старая газовая плита, точнее сказать, её духовой шкаф или его электрический аналог. Чтобы старая духовка была пригодна для дальнейшего использования, с неё снимают все части изготовленные из пластика. Если готовой конструкции для корпуса дома не нашлось, то его сваривают из металлических листов 3 мм толщины.

Не меньшую важность имеет и теплоизоляционная часть муфельной печи, от качества которой зависит КПД и теплопотери такого устройства. В качестве внутреннего термоизоляционного слоя используют красный жаростойкий кирпич, который выдерживает высокие температуры до нескольких тысяч градусов.

Для дополнительной теплоизоляции сокращающей теплопотери по внешнему слою, прокладывают перлит или базальтовую вату. Асбестовые материалы применять не рекомендовано, так как в процессе их нагрева выделяются канцерогенные вещества.

В качестве нагревательных элементов внутри такого устройства используют спирали, для изготовления которых берут нихромовую или фехралевую проволоку толщиной в 1 мм. При этом нихромовый материал, а, точнее, проволока из никеля и хрома, достаточно пластичная и не подвержена коррозии.

Особенности и разновидности муфелей

Для изготовления муфеля могут использоваться разные материалы, при этом чаще всего применяют керамику или керамическое волокно .

Материал и инструмент для сборки

Для того чтобы собрать печь для обжига керамики своими руками потребуется наличие следующих материалов и оборудования:

электроболгарка;
шамотный красный кирпич;
электросварка;
готовый корпус из металла или листовая сталь;
металлические уголки;
теплоизоляционные не горючие материалы;
готовая нагревательная спираль или проволока из нихрома.

Для начала нужно определиться с корпусом устройства, от габаритов которого будет зависеть размер основной камеры печи. Это актуально для старой духовки или ведра. Если же корпус сваривается из листового металла, то его размеры подгоняются после сооружения муфеля.

Также рабочая камера для обжига изготавливается из шамотной глины или керамической трубы со средним диаметром. Поэтому сам процесс сборки муфельной печки своими руками имеет определённые нюансы.

Муфель из шамотного кирпича как на фото соединяется в круг. Для этого кирпич обрезают с помощью болгарки до образования необходимых скосов. После этого в каждом кирпиче прорезается канавка для размещения спирали. При этом на всех кирпичах, её прорезают по горизонтали, а на одном с уклоном, который обеспечивает смещение спирали уровнем ниже.
Если корпус изготовляется из духовки, которая обкладывается огнеупорным кирпичом, кладка выполняется раствором на основе глины, шамотного порошка и песка. При этом швы кладки не должны превышать 5 мм. После того как кладка просохнет, в ней проделываются канавки для укладки спирали. Хочется отметить, что ширина канавки должна соответствовать толщине спирали, а расстояние между соседними элементами 20 мм.

Изготовление нагревательной спирали и сборка

Нихромовая проволока толщиной в 1 мм наматывается на стержень из стали с гладкой основой. При этом диаметр спирали не должен превышать 6 мм . Также важно следить, чтобы не происходило соприкосновения соседних витков во время намотки. Готовую спираль укладывают в канавки, прорезанные в шамотном кирпиче.

Хочется отметить для того, чтобы не происходило выпадания спирали во время нагрева, производят её замазку тонким слоем жаростойкой глины или прикрепляют в нескольких местах проволокой. Если в качестве муфеля используют керамическую трубу, то спираль наматывают по наружной стороне.

Чтобы завершить сборку муфельной печи для обжига своими руками, остаётся проделать ряд несложных работ , которые под силу каждому.

Кирпичная или керамическая рабочая камера помещается в корпус из стали на дне, которого уложен теплоизоляционный материал.
По наружи днище печи укрепляется при помощи стальных уголков. Это обусловлено тем, что вес кирпича достаточно большой. Между стенками муфеля и основного корпуса должен оставаться промежуток до 40 мм, в который укладывается утеплительный материал.
Крышка печи изготавливается из 2-х слоёв стали и теплоизоляционного материала внутри.

Для удобства желательно закрепить ручку для открывания основной камеры муфельной печи.

Как правильно сушить готовую муфельную печь

Сушить готовую муфельную печь своими руками нужно постепенно в хорошо вентилируемом месте.

Время высыхания конструкции от 5 дней до нескольких недель.
В случае интенсивной принудительной сушки глина, используемая при изготовлении печи, растрескается, и такое устройство будет нельзя использовать.
Для проверки качества сушки муфельная печь включается на минимум и если отсутствует испарение влаги, то устройство полностью высохло.

Важно помнить, что обязательно соблюдать все правила техники безопасности при изготовлении и использовании такого высокотемпературного устройства.

Мини-муфельная печь

Для миниатюрных работ в качестве готовой муфельной печи как на фото используют резистор небольшой мощности до 150 Вт . Диаметр сопротивления мощностью 150 Вт составляет приблизительно 3,8 см. Размер приблизительный, так как диметр электрофарфоровой трубки каждым заводом определяется индивидуально.

Величина сопротивления проволочного резистора в 150 Вт при напряжении 220 вольт составляет 350 Ом. При этом слабыми местами использования сопротивления в качестве муфеля считаются контактные хомуты из латуни, которые требуют дополнительного теплоотвода, для которого используют медные полосы 2 мм толщины.

После крепления теплоотвода, который служит в качестве ножек, к клеммам проволочного резистора подсоединяют провода , подающие, питание, а теплоотводы изолируют несколькими слоями, негорючего, изолирующего материала, который в дальнейшем пропитывают жаростойким лаком.

На последнем этапе на муфель надевают обечайку из тончайшей листовой стали. По краям обечайка загибается внутрь под прямым углом, чтобы не повредить изоляцию на ножках. При этом полная отбортовка внутрь не нужна, так в обечайке качественно будет удерживаться изоляционный материал. На этом мини-муфельная печка готова.

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.