Муфельная печь для обжига керамики своими руками

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

Фото 1 Муфельная печь для обжига

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

Разновидности муфельных печей

По конструктивным особенностям устройства подразделяются на:

трубчатые или цилиндрические;
горизонтальные или вертикальные.

По виду термообрабатывающего состава:

воздушные;
вакуумные;
на основе инертного газа.

Изготовить в домашних условиях можно только лишь воздушную муфельную печь, поэтому именно о ней и пойдет речь в статье.

По особенностям термоэлектрического нагревателя:

газовые;
электрические.

Безусловно, газовая печь обойдет в эксплуатации в 3-4 раза дешевле электрической, за счет экономии топлива, но такую печь, во-первых, запрещено по закону изготавливать и использовать, во-вторых, сделать муфельную печь своими руками на газу технически крайне сложно.

За счет простых материалов печь можно изготовить в любой удобной форме, в том числе и такой, которая идеально подойдет к интерьеру помещения.

Фото 2 Схема промышленной муфельной печи

Изготовление устройства

В данном случае мы расскажем, как сделать вертикальную муфельную печь для обжига керамики своими руками.

Для этого вам понадобятся следующие инструменты:

углошлифовальная машина (болгарка) и 1-2 круга;
электро-дуговая сварка и электроды;
слесарный инструмент, в том числе кусачки;
2-миллиметровая нихромовая проволока.

2,5 мм стальной лист или корпус б/у духовки;
уголок;
арматура;
базальтовая вата;
огнеупорный шамотный кирпич;
огнеупорный раствор;
герметик силиконовый.

Основные элементы

Корпус

Идеально в качестве основы самодельной муфельной печи для фьюзинга или купелирования подойдет корпус электрической духовки или чудо-печки, поскольку в ней уже предусмотрена вся необходимая изоляция. Понадобится только снять или удалить все пластиковые элементы.

Фото 3 Старая духовка в виде корпуса муфельной печи

Если не получилось найти такую духовку, корпус можно сварить из листа, предварительно нарезанного на заготовки. Свариваете все боковины, зачищаете металлической щеткой или болгаркой швы и покрываете грунтовкой.

Изготовление корпуса из листов, хотя и чуть более сложное, но позволяет сделать ту конструкцию, которая подходит по размерам под конкретное помещение.

Нагревательный элемент

Ключевой компонент устройства, поскольку именно от него зависит температура в печи и скорость нагрева. Также нужно будет сделать и терморегулятор для муфельной печи своими руками, либо приобрести уже готовый. В качестве нагревательного элемента будет выступать нихромовая проволока, диаметр которой подбирается в зависимости от максимальной температуры. Минимальный и самый расходный диаметр – 1,5-2 мм.

Нихром на стандартной спирали выдерживает 1100 градусов, но необходимо исключить попадание воздуха, иначе он сгорит. Лучше всего в муфельную печь подойдет фехраль — его рабочая температура 1300 градусов, да и с воздухом он «дружит».

Фото 4 Нагревательный элемент

Любая электрическая муфельная печь, даже самая маленькая, изготовленная своими руками, при разогреве до 1000 градусов затрачивает около 4 кВт. Перед использованием проверьте всю проводку и установите автомат-стабилизатор на 25 А.

Термоизоляция

Важнейший аспект работы, который отвечает за целостность и эффективность всей конструкции. Внутри муфельной печи устанавливается на огнестойкий клей шамотный кирпич. По размеру печи его обрезают болгаркой. Сверху используется базальтовая вата.

Фото 5 Огнестойкий клей Терракот

На некоторых форумах по изготовлению муфельных печей рекомендуют использовать для кладки асбест. Это действительно огнестойкий материал, но уже при температуре 650 градусов+ он начинает выделять канцерогены.

Изготовление самодельной муфельной печи

Первый пункт можно пропустить тем, кто в качестве корпуса использует старую духовку.

Как сделать корпус

Вырезаете из листа прямоугольник нужного размера, загибается в цилиндр и заваривается шов. Далее из этого же листа вырезаете круг соответствующего диаметра и привариваете его к цилиндру. У вас получается подобие металлической бочки, стороны и дно которой стоит усилить арматурой и уголками.

Объем бочки рассчитывается таким образом, чтобы достаточно места было и для изоляции (ваты и кирпичей) и для обжигаемых материалов.

Фото 6 Корпус печи из бочки

Корпус может быть и прямоугольным – форма никак не влияет на качество печи и эффективность разогрева. На видео вы посмотрите, как сделать прямоугольную муфельную печь своими руками из аналогичных материалов.

Видео 1 Муфельная печь своими руками с описанием

Термоизоляция печи

По периметру конструкции выкладывается базальтовая (каменная) вата.

Фото 7 Высокотемпературные маты

Почему именно такая разновидность минеральной ваты выбрана? По нескольким причинам:

негорючесть – ее используют даже в качестве преграды открытому огню. Вата выдерживает температуру до 1114 градусов, после которой начинает оплавляться, но не гореть;
природные составляющие – базальт, из которого изготовлена вата, абсолютно натуральный материал, поэтому даже при нагревании не выделяет никаких вредные веществ, в отличие, например, от ваты, изготовленной из шлаков;
минимальная теплопроводность, которая составляет всего 0,032-0,048 Вт/м/К, что даже меньше чем у пенополистирола.

К корпусу вата крепится специальными керамическими пуговицами

Фото 8 Крепим вату к корпусу печи

Далее следует термоизоляция шамотным кирпичом. Требуется именно такой материал, поскольку он на 75% состоит из огнеупорной глины и не лопнет в процессе эксплуатации печи.

Берете 7 кирпичей, нумеруете их для удобства, составляете в подобие трубы. Далее обрезаете торцы болгаркой так, что труба получилась максимально круглой.

Фото 9 Разметка огнеупора муфельной печи

Когда кирпичи нарезаны и собраны, стягиваете их проволокой и проверяете, насколько симметричной получилась конструкция.

Делаете 6 мм спираль из нихромовой проволоки, для чего накручиваете ее на любой, подходящий по диаметру круглый предмет, можно даже использовать карандаш.

Имейте в виду, что эксплуатация печи возможна только при условии непрерывного контроля температуры. Иначе это просто дорогая, но очень опасная игрушка. Единственный реальный вариант датчика таких высоких температур (более 1000 градусов) – термопара. Платину для этого не надо искать, вполне подойдет такой вариант:

железо-константан, 53 мВ/град, термо ЭДС;
никель-железо, 34 мВ/град., термо ЭДС.

Фото 10 Прокладка нагревательной спирали

Раскручиваете кирпичи и нарезаете на внутренней стороне под небольшим углом болгаркой борозды под спираль. Ровность их проверяете уровнем и располагаете так, чтобы витки шли от самого дна до верха. Категорически запрещено допускать соприкосновения витков – будет замыкание цепи. После нарезки борозд вставляете спираль и собираете всю конструкцию снова.

Фото 11 МП сделана своими руками

Выводите концы спирали и подключаете их к автомату 25 А.
Теперь берете подготовленный ранее стальной цилиндр, на дно его кладете шамотные кирпичи, нарезанные так, чтобы полностью закрыть все днище, заливаете их огнеупорным клеем. Далее помещаете собранную термоконструкцию и также заливаете пространство между бочкой и конструкцией огнеупорным составом.

Фото 12 Готовая конструкция помещается в стальной корпус

Включать можно только тогда, когда полностью высохнет вся конструкция. Через 3-5 дней после изготовления включите прибор на полную мощность, но не закрывайте крышкой – если где-то начинается испарение, отключите и оставьте еще на сутки.

Изготовление крышки

Вырезаете из стали круг, идентичный по диаметру уже полностью собранной конструкции.
Сверху на клей «садите» шамотный кирпич – он обеспечит достаточную герметизацию.

Привариваете по бокам ручки, чтобы было удобно поднимать и снимать крышку, и щеколда для закрывания.

По краю покрываете огнеупорным силиконом, перед этим обязательно обезжиривается поверхность (подойдет даже «Уайт-Спирит»).

Напомним, когда печь работает, она должна быть закрыта. Излишнее попадание воздуха внутрь приведет к быстрому износу нихрома.

Самая простая муфельная печь для керамики

Для изготовления такого простейшего прибора понадобится только обычная электрическая плитка, глиняный горшок и кусок шамотного кирпича.

Ставите на печку кусок кирпича так, чтобы обжигаемая керамика не касалась спирали на плитке и закрываете ее горшком. Мощность регулируете терморегулятором.
Теперь наблюдаете за горшком – как только сквозь его стенки начинает словно просвечиваться красный свет, засекаете время на обжиг. Как правило, это 10-12 часов.

Муфельная печь из горшка

Техника безопасности

Работать с печкой можно только при условии, что есть заземление.
Запрещено приступать к работе, если есть сколы или трещины на корпусе.
Запрещено прикасаться к прибору во время работы.
Категорически запрещено трогать работающую спираль.
Во время работы за печью необходим постоянный присмотр.

Несмотря на относительную простоту изготовления, среди домашних мастеров такой прибор не сильно распространен. «Виной» этому высокие расходы на электричество. Кто-то считает, что можно сделать муфельную печь и на дровах – ну если получится найти полено, у которого теплотворная способность 14000 ккал/кг, тогда да, получится. Хотя все же лучше в качестве таких «дров» использовать кузнечный горн – именно в таких условиях и была изобретена первая в истории подобная печь.

Если у вас еще остались вопросы, как сделать муфельную печь своими руками, посмотрите видео инструкцию.

Уроки гончарного дела

Добро пожаловать в мир керамики!

Делаем печь для обжига керамики своими руками

Самый главный вопрос для начинающего керамиста это не «где взять глину», т.к. ее можно найти где угодно, и не «как сделать гончарный круг из стиральной машинки», т.к. можно лепить и без круга. Самый главный вопрос — «где обжигать?» Для обжига керамики нужна специальная печь, нагревающая изделия до температуры в 1000°С.

Можно, конечно, купить готовую печь, если позволяют средства (цены на печи начинаются от 30 тысяч рублей). Или же делать печь самому. В этом уроке мы рассмотрим, как сделать печь для обжига керамики своими руками объемом около 30 литров и работающую от сети 220В.

Есть два типа электрических печей для обжига: муфельные и камерные. У муфельной печи нагревательные элементы располагаются вокруг муфеля — цельной емкости из огнеупорного материала. Такими печками оборудованы наши отечественные школы.

У камерной печи — нагревательные элементы — внутри. Этот тип для нас предпочтительнее, т. к. мы хотим сделать печку не очень маленькую, а слепить большой и прочный муфель довольно сложно. К тому же в муфельной печи потери тепла значительно больше, чем в камерной.

Итак, приступим. Печь для обжига керамики своими руками сделать несложно — главное желание, немного терпения и небольшой «стартовый капитал». Основные детали печи для обжига — это металлический корпус, камера из огнеупорного материала и спирали-нагреватели.

Первым делом нужно подобрать корпус для нашей будущей печки. Для этого достаточно немного оглядеться по сторонам. У нас нашлась вот такая стиральная машинка, а точнее то, что от нее осталось.

Если же вы оказались в безлюдном месте, и у вас старые стиральные машинки и холодильники не выбрасывают, то можно сделать его своими руками из листа оцинковки, например. Размеры корпуса: около полуметра ширина и длина, высота — немного меньше метра.

Итак, металлическая коробка у нас есть, теперь нужно укрепить дно нашей будущей печки. Для этого лучше всего использовать уголок. У нас уголка под рукой не оказалось, поэтому мы приварили обычную трубу, миллиметров 15 в диаметре. По углам привариваем кусочки из трубы диаметром побольше — это будут ножки.

Также нужно будет укрепить верх корпуса, дверцу и хотя бы одно ребро, на которое будут приварены петли для дверцы.

На дно выкладываем слой базальтовой ваты толщиной около 10 мм. (Такой же слой нужно будет проложить и по стенкам.) Для того, чтобы вата не смялась под весом камеры, нужно проложить несколько кусочков квадратной трубы или уголка. После этого закрываем вату листом металла.

Теперь нужно определиться с огнеупорами, из которых будет сделана наша камера. Очень хороший вариант — волокнистые огнеупорные плиты. Их можно заказать нужного размера, или разрезать на месте. Понадобится всего шесть таких плит.

У нас в Тольятти есть фирма «Волокнистые огнеупоры». Они как раз занимаются изготовлением таких плит. К сожалению цена на них оказалась довольно высокой: вместе с четырьмя полочками и огнеупорным клеем мне насчитали около 6 тыс.руб. Пришлось искать другие варианты.

Вариант номер 2 — шамотный огнеупорный кирпич. Обычно везде продается тяжелый шамотный кирпич. Из него кладут камины и другие печи. В печи для обжига керамики же лучше использовать легковесы — марки ШЛ, например ШЛ 0,4. В окрестностях Тольятти таких кирпичей почему-то никто не продает. Ближайший пункт — Самара. В Самару ехать не хотелось: далековато, и дорого…

В итоге кирпичи нашлись у друзей на фирме. (Кстати говоря, очень хорошая фирма, «Технопарк» называется. Занимается различного рода металлоконструкциями.)

Кирпичи оказались б/у, на зато достались совершенно бесплатно) Новые же лекговесы можно купить по цене около 30 рублей за штуку.

Для связки кирпичей лучше всего использовать мертель, соответствующий марке кирпича. Но есть варианты попроще. Например, огнеупорная шамотная глина или готовая огнеупорная кладочная смесь.

Смесь можно найти там, где продаются камины, или же там, где вы найдете огнеупорный кирпич. А для того, чтобы приклеить кирпич к металлическому листу к смеси нужно добавить цемент — до 30%.

Приступаем к кладке. Кирпичи должны быть плотно подогнаны друг к другу. Швы — не больше 5 мм. Для этого некоторые кирпичи нужно подпилить до нужных размеров. Если же вам достанется б/у кирпич, как в нашем случае, то на каждом нужно будет еще и опилить края, чтобы сформировать ровные грани.

Сначала выкладываем дно печи. Огнеупорная смесь затворяется водой, размешивается. Для наружного слоя делаем отдельный раствор — с цементом. Перед кладкой каждый кирпич нужно вымочить в воде, иначе смесь будет высыхать на нем очень быстро.

Теперь поднимаем стенки. Между кирпичом и коробом прокладываем базальтовую вату и лист металла. (Если же укладывать кирпичи не торцом, а плашмя, то можно обойтись и без слоя ваты.)

С верхом придется повозиться подольше: крайние кирпичи наклонены немного вверх, между ними — в середине закладываются блоки в виде трапеции.

Дверцу также выкладываем кирпичом, по периметру вырезаем четверть, так чтобы образовался выступ, который будет заходить в окно печи.

Теперь можно приварить петли и притереть нашу дверцу. Важно сделать так, чтобы зазор между кирпичами дверцы и корпуса был как можно меньше.

Когда кладка готова и немного подсохла приступаем к следующему этапу. Теперь нужно сформировать канавки для укладки нагревательных элементов. В нашем случае это будут спирали из нихромовой проволоки диаметром 1,5 мм. Диаметр витка проволоки где-то 12 мм. Такой же ширины и глубины и делаем канавки.

При нагревании проволока нагревателей расширяется, и спирали могут выходить из ложбинок, поэтому их нужно закрепить. На рисунке ниже показаны разные варианты расположения спиралей: 1 — спираль фиксируется с помощью небольших отрезков проволоки, 2 — в пазу под углом, 3 — в пазу с выступом, 4 — на муллитокремнезёмистой (МКР) или фарфоровой трубке.

Спирали можно найти уже готовые, (например на рынке) или сделать своими руками из нихромовой или фехралевой проволоки. Важно, чтобы витки спирали не соприкасались друг с другом.

Сделаем два контура спиралей, так чтобы можно было регулировать температуру переключателем как в электроплите.

Концы проволоки выводим наверх.

Наверху, снаружи устанавливаем керамическую пластину от конфорки и закрепляем болтами концы проволоки.

Вот такой переключатель нам нужен. С одной стороны 2 контакта, с другой 3.

Устанавливаем переключатель, так чтобы его выступающий штырь выходил наружу, на переднюю панель. Подсоединяем провода. К двум контактам подходят фаза и ноль.

К трем другим — провода, идущие к нашей пластине. Один из проводов (синий на нижнем фото) замыкает два крайних контакта на пластине.

В итоге должно получиться так: на первой «скорости» контуры спиралей подключаются последовательно — это самая низкая температура.

На второй «скорости» подключается один из контуров — это более высокая температура. Здесь важно, чтобы подключался тот контур, который идет понизу, чтобы изделия, расположенные в самом низу тоже прогревались.

На третьей — подключаются оба контура параллельно, это самая высокая температура.

Вот, собственно и все. Теперь нужно хорошенько высушить нашу печку. Для этого ее нужно поставить в теплое место — к батарее отопления или на солнце и забыть про нее на месяц, а лучше на два. После этого, нужно будет окончательно просушить печку, включив ее в сеть на первой «скорости» на несколько часов. Когда из нее пристанет валить пар — печка высохла. Можно начинать обжиг.

Подключать такую печь желательно к усиленной розетке — той, к которой подключается электроплита. Или провести толстый провод от щитка. Также хорошо бы поставить еще дополнительный автоматический выключатель (автомат защиты).

Да, и последнее: не забывайте — с такой электрической печью для обжига, тем более с открытыми спиралями, нужно быть очень осторожным. Любая оплошность может привести к очень печальным последствиям. Если вы слабо разбираетесь в электрике, обязательно посоветуйтесь со специалистом. Ни в коем случае не прикасайтесь к спиралям под напряжением. Чтобы обезопасить себя и своих близких, можно поставить концевой выключатель, — так, чтобы при открывании дверцы печь выключалась. И заземление — тоже одно из условий безопасности.

Итак, наша самодельная печка готова работает, — можно ехать за глиной.

P.S. Если же у вас нет возможности сделать печь для обжига своими руками, но есть небольшой стартовый капитал, присмотритесь к печам в нашем интернет-магазине:

Печь для обжига
27 литров
1100°С

Легко изготовить, удобно пользоваться. Муфельная печь для обжига керамики – мечта мастера!

Обжиг — процесс воздействия высоких температур на изделия, который меняет физические и химические свойства материалов.

При обжиге происходит испарение воды, химические реакции, растворение, раскристаллизация аморфных минералов. Технология применяется для повышения плотности, прочности изделий и изменения их внешнего вида.

Что необходимо учитывать при выборе готовой муфельной печи?

При выборе заводской муфельной печи учитывают вид и состав обжигаемых изделий. Заводские печи позволяют устанавливать большой диапазон температур и задавать время обжига.

На выбор влияют:

вид материалов, подлежащих обжигу;
объем изделий для обжига.

Обрабатываемые материалы: глина, фарфор, фаянс, камень

Материалы для обжига в своей основе содержат глины. В муфельных печах обжигают:

красную глину (гончарные и декоративные изделия);
терракоту (декоративные элементы интерьера, скульптуру, черепицу);
шамот (гончарные изделия, декоративные поделки для интерьера);
фарфоровые статуэтки, посуду;
изделия из каменных масс;
фаянсовые изделия.

Обжиг проводится в один, два или в три этапа. Количество этапов увеличивается, если на поверхность изделий наносятся глазурь и роспись.

Красную глину и терракоту обжигают при температуре 900—1100 градусов. Первый (утильный) обжиг ведут при 900—960 градусах. Температура второго (политого) и третьего обжига зависит от характеристик эмали и краски.

Фарфор и каменные массы при первом обжиге нагревают до 800—1000 градусов. Температура второго и третьего обжига в пределах 1250—1420 градусов и зависит от технических параметров красок и глазурей.

Фаянс сначала обрабатывают при температуре 1200—1250 градусов. Температура второго-третьего обжигов — 900—1250 градусов.

Шамотную керамику и гончарные изделия обжигают при температуре 1350—1400 градусов (утильный обжиг). Поливной и декорирующий проводят при температуре от 900 градусов.

Объем изделий

Объем изделий оказывает решающее влияние на выбор готового устройства. В продаже есть модели с фронтальной и верхней загрузкой, объемы их рабочих камер сильно различаются.

Для обжига небольших изделий, выпускаемых малыми сериями, подойдет компактная муфельная электропечь ПМ-8 (производитель ЗАО «Электроприбор», Россия). Размер рабочей камеры — 19х12х30 см, максимальный объем изделий для обжига — 0,0068 куб. м.

Для обжига крупных керамических изделий подойдет муфельная электропечь российского производителя ЗАО «Накал», модель ПК-1000/14. Внутренние размеры муфеля — 160х78х78 см. Камера позволяет обжигать продукцию общим объемом 0,97 куб. м.

Для обжига изделий объемом до 0,064 куб. метра, подойдет муфельная электропечь немецкого производителя Welte, модель WF-35 (внутренний размер муфеля 40х40х40 см).

Фото 1. Муфельная печь WF-35 от производителя Welte (Германия). Видна рабочая камера с нагревательными элементами.

В камеру обычно загружают максимальное количество изделий, чтобы использовать весь рабочий объем муфеля. Если продукция производятся непостоянно, небольшими сериями, сувениры имеют малые размеры, достаточно приобрести печь с компактной рабочей камерой. Если изделия большого объема (или мастер создает малые изделия крупными сериями), следует выбрать агрегат с просторной обжиговой камерой.

Справка. При загрузке учитывают коэффициенты линейного расширения каждого вида керамики.

Как сделать муфельную печь для обжига керамики своими руками

Муфельная печь представляет собой нагревательный прибор, предназначенный для выполнения работ при очень высоких температурах. Агрегат используют ювелиры и керамисты для плавки в нем металлов, проведения работ со стеклом или обжига глиняных изделий. Цена готового устройства очень высока, потому многие считают, что муфельная печь для обжига керамики и глины своими руками – весьма выгодное изделие, особенно для маленьких мастерских.

Особенности конструкции
Материалы и элементы
Инструменты
Схема и чертеж
Пошаговая инструкция по изготовлению
Эксплуатация
Правила безопасности
Правила обжига глины
Вывод

Особенности конструкции

Муфельная электропечь для обжига керамики состоит из камеры нагрева и теплоизоляционного корпуса, сохраняющего жар и защищающего от него окружающую среду и работников. Внутри печи температура может достигать 1000°С и выше.

В зависимости от конструкционных особенностей существует несколько разновидностей муфельных печей. Но самостоятельно изготовить можно только воздушный агрегат с электрическим нагревом. Такой агрегат допускается сооружать любой формы, горизонтальный или вертикальный из имеющихся материалов.

Материалы и элементы

Для самостоятельного изготовления муфельной печи потребуются следующие материалы:

стальной лист толщиной 2,5 мм или корпус от газовой плиты, стиральной машины или небольшого холодильника;
металлические уголки или труба;
шамот – огнеупорный кирпич;
связующий раствор с огнеупорными свойствами;
силикон или термостойкие прокладки;
терморегулятор и автомат-стабилизатор (25 А)
нихромовая проволока с сечением 1-2 мм, из которой делают спираль;
базальтовая вата;
петли, розетка, электрические провода.

к содержанию ↑

Инструменты

Чтобы собрать из подготовленных материалов полноценный прибор понадобятся некоторые инструменты:

болгарка и несколько дисков для нее;
слесарные инструменты;
сварка электро-дуговая и электроды.

Кроме инструментов и материалов понадобятся знания термодинамики, навыки сварочных работ и кладки кирпича. Если опыта в проведении таких работ нет, лучше обратиться за помощью к специалисту.

Схема и чертеж

Рисунок 1. Схема муфельной печи для обжига керамики

Особенностью муфельной печи является расположение нагревательных элементов внутри камеры (муфеля).

Перед началом работы желательно набросать чертеж устройства, чтобы понимать укладку слоев и схемы соединения нагревательных элементов. Чертеж устройства может выглядеть так:

Рисунок 2. Примерный чертеж муфельной печи для обжига керамики.

Главное, чтобы человеку было понятно строение будущего прибора до мелочей. Далее подбирают необходимые материалы, комплектующие и инструменты.

Пошаговая инструкция по изготовлению

Лучше всего для корпуса подойдут металлические коробки бытовых приборов (например, старой стиральной машины), если таковых не оказалось, придется сделать корпус из оцинкованной стали.
На дно корпуса приваривают уголки для укрепления основания. Вместо них можно использовать металлические трубы 1,5 см в диаметре. К углам основания приваривают ножки из тех же материалов. Так же укрепляют верхнюю часть корпуса, дверь и стенку, на которую эта дверь будет крепиться.
Дно и внутренние стенки конструкции обкладывают слоем базальтовой ваты в 1 см и закрепляют его с помощью металлических уголков. Закрывают слой металлическими листами.
Укладывают на дно будущего агрегата легкие огнеупорные кирпичи марки «ШЛ» или волокнистые шамотными плитами, которые нарезают по размеру. Для связывания кирпичей используют мертель, шамотную глину или кладочную смесь. Для качественной фиксации кирпичей на металлической поверхности в смесь добавляют 30% цемента.
Кладку кирпичей осуществляют максимально близко друг к другу, на расстоянии не более 0,5 см. Огнеупорную смесь растворяют в воде, перед установкой каждый кирпич увлажняют. Вначале закладывают дно корпуса. Затем поднимают стены и заканчивают верхнюю часть, укладывая кирпичи с небольшим уклоном вверх. Дверку тоже выкладывают кирпичом таким образом, чтобы заложенный слой входил в отверстие в корпусе.
Приваривают петли к корпусу и подгоняют дверь так, чтобы зазор между кирпичной кладкой двери и стен был минимальным. Чтобы достичь герметичности при закрывании двери, слой кирпича необходимо уплотнить. Лучше всего для этого подойдет термостабильный уплотнитель или обычный силикон.
После того, как кладка высохнет, в кирпичах делают канавки для укладывания в них нихромовой спирали с диаметром витка от 0,5 до 0,7 см. Канавки делают такой же глубины. Спирали фиксируют любым удобным способом: с помощью укрепления проволокой или МКР-трубки, сделав углубление в кирпиче под углом. Витки спирали не должны соединяться друг с другом.
Прокладывают 2 контура для возможности регулировки температуры. Концы спиралей выводят на верхнюю часть корпуса через сквозные отверстия в верхних кирпичах и фиксируют их на керамической пластине болтами.
На переднюю сторону печи устанавливают переключатель с тремя контактами с одной стороны и двумя – с другой. Провода питания (ноль и фазу) подключают к стороне с двумя контактами. Оставшиеся 3 контакта соединяют проводом с керамической пластиной. Такое подключение необходимо для регулировки включения спиралей поочередно или вместе.
Для безопасного использования печи устанавливают усиленную розетку с заземлением. Можно подвести питание к прибору из щитка через отдельный автоматический выключатель.
Готовый аппарат просушивают на солнце или возле радиатора в течение 1-2-х месяцев. Завершают работу над печью прогрев ее несколько часов при минимальной температуре до тех пор, пока не перестанет клубиться дым. Мини-муфельная печь своими руками готова к использованию.

к содержанию ↑

Эксплуатация

Правила безопасности

Прежде чем начать применение муфельной печи, нужно удостовериться в исправности ее элементов. Это правило безопасности следует выполнять каждый, когда планируется обжиг.

С прибором, имеющим открытые спирали следует обращаться очень осторожно. Ни в коем случае нельзя прикасаться к спиралям работающей или остывающей печи.

Правила обжига глины

До начала работ керамист должен знать, как обжигать глину в муфельной печи, подходит ли изготовленная печь для обжига керамики, эмали и других веществ.

Прежде чем приступить к обжигу, необходимо провести пробную процедуру. Если просушенный кусок глины размером с кулак при обжиге растрескался, значит надо увеличить температуру внутри камеры. Если его не разорвало, значит, режим подобран правильно.

Обжиг глины производят при увеличении температуры. Вначале просушенные глиняные изделия выдерживают при 200°С. Затем постепенно увеличивают жар в течение 6-7 часов до температуры 900-1000°С. После этого печь отключают, а изделия оставляют остыть в приборе.

Обжиг керамики (фарфора и фаянса) требует более высоких температур. Самодельные конструкции не всегда могут выдержать жар в 1200-1400°С. Вместо изготовления такого прибора лучше найти заводскую муфельную печь, бывшую в употреблении.

А муфельная печь для эмали ничем не отличается от прибора для обжига глины. Эмали запекают при температуре 600-800°С в печах с открытой спиралью. Каждый предмет помещают на подставку из никеля и его сплавов или других подходящих материалов.

При отсутствии термометра температуру можно определить по цвету каления:

500-600°С – слабое красное свечение;
600-700°С – темно-красный цвет;
800-900°С – светло-красный оттенок;
900-1000°С – оранжевое свечение.

к содержанию ↑

Вывод

Для удешевления процесса обжига глиняных изделий муфельную печь можно собрать самостоятельно. Грамотно сконструированный прибор по функциональности мало чем будет отличаться от промышленного оборудования.

Муфельная печь своими руками — особенности, расчеты, полезные советы

Муфельная печь позволяет поднимать температуру предметов до высоких значений, невозможных в обычных нагревателях. Это неотъемлемый элемент ювелирных или гончарных мастерских, других мелких предприятий. Домашние мастера нередко оказываются перед необходимостью расплавить металл или обеспечить термическое соединение стекла и керамики, обжечь глазурь, закалить металл и т.п.

Все эти процедуры требуют участия муфельной печи, но ее нет в наличии. Иногда это становится единственной проблемой, останавливающей важный творческий или ремонтный процесс. Однако, выход из положения есть — надо изготовить муфельную печь своими руками. Рассмотрим особенности и специфику этого процесса.

Что это такое?

Назначение муфельной печи — создание высоких температур для термической обработки материалов:

металл (плавка или закалка);

Источником тепловой энергии у муфельных печей является электричество или газ. Первый вариант удобнее с практической точки зрения, но гораздо затратнее в финансовом отношении — во время работы электрические муфельные печи расходуют большое количество электроэнергии.

Конструкция

Муфельная печь состоит из нескольких элементов, соединенных в единую конструкцию:

внешнюю часть печи представляет корпус (кожух). Это прочный, обычно металлический короб, образующий емкость для размещения внутренних элементов печи, а также несущий дверцу с запорным устройством;
слой теплоизоляции. Это важный элемент, по степени значимости сопоставимый с источником тепловой энергии. От качества и рабочих показателей теплоизоляции зависит КПД печи, способность сохранять тепло и общая работоспособность всей конструкции. Теплоизолятор, как правило, состоит из двух слоев — основного (топка из шамотного кирпича) и дополнительного (слой базальтовой ваты или перлита);

нагревательный элемент. Используют спирали из нихромовой проволоки (сплав хрома и никеля, толщина 1-2 мм), свободно переносящей сильный нагрев и не перегорающей в течение длительного времени.

Существуют разные конструкции муфельных печей:

горизонтальные;
вертикальные;
колпаковые;
трубчатые.

Эти разновидности отличаются друг от друга только конфигурацией топки и способом загрузки, общий принцип работы у всех моделей одинаков.

Порядок расчета электронагревательного элемента

Спираль самодельной муфельной печи изготавливают, как правило, самостоятельно. Для того, чтобы получить эффективное и работоспособное устройство, необходимо выполнить предварительный расчет.

Он преследует две цели:

Создание мощной и эффективной печи, способной решать поставленные задачи.
Возможность работы на имеющихся электросетях, отсутствие перегрузок и вызванных этим проблем.

Для выполнения расчета необходимо выяснить, каков ток отсечки у электрощитка. Часто для печи проводят отдельную линию, минуя УЗО для домашних бытовых приборов. В любом случае, надо выяснить, какую мощность может выдержать линия, чтобы не оставить без электричества всех соседей.

Мощность печи выбирают исходя из объема нагревательной камеры:

Объем камеры (или муфеля), л	Мощность спирали (Вт/л)
1-5	300-500
6-10	120-300
11-50	80-120
51-100	60-80
101-500	50-60

По данным этой таблицы можно определить, какую мощность спирали следует использовать для имеющегося размера. Величину камеры надо определить для себя самостоятельно, исходя из характера предполагаемых работ. Необходимо сразу подсчитать мощность, умножая объем камеры на показатели таблицы. Если мощность оказывается чрезмерно высокой и невозможной для действующих сетей, размеры уменьшают.

После этого надо вычислить силу тока. Используется формула:

I = P / U

Где I — сила тока;
P — мощность (расчетная);
U — напряжение сети (220 В).

По результатам можно вычислить сопротивление нихромовой спирали:

R = U : I

Где R — искомое сопротивление;
U — напряжение (220 В);
I — сила тока (расчетное значение).

Этот расчет можно выполнять для однофазной сети. Если нужно выполнить трехфазное подключение, и самостоятельный расчет кажется слишком сложным, рекомендуется воспользоваться онлайн-калькулятором, который несложно найти в сети по соответствующему поисковому запросу.

Результаты расчета с помощью калькулятора вполне корректны, но, для большей уверенности, можно проверить полученные данные, продублировав расчет на другом калькуляторе.

Пошаговая инструкция по сборке

Рассмотрим порядок сборки муфельной печи. Для удобства разделим процесс на этапы:

Инструменты и материалы

Для изготовления печи необходимо приготовить
следующие инструменты:

болгарка с отрезным и шлифовальным кругом;
сварочный инвертер с набором электродов;
электродрель с набором сверл;
набор слесарного инструмента (молоток,
пассатижи, зубило, шило и т.п.).

Из материалов понадобятся:

листовой металл 2 мм для корпуса;
уголок стальной;
арматура 8 мм;
1-2 мм нихромовая проволока;
шамотный кирпич;
базальтовая минвата рулонная 3-5 см;
огнеупорный раствор (состав для печей);
силиконовый герметик.

Изготовление огнеупорной камеры

Поскольку печь самодельная, правильнее начинать сборку с изготовления камеры из огнеупорного (шамотного) кирпича. Так проще, можно обойтись без лишней подгонки и подрезки.

Порядок действий:

Наматывается спираль из нихромовой проволоки. Для намотки используют гладкий круглый сердечник диаметром не более 6 мм. Витки должны находиться на равном расстоянии друг от друга и не соприкасаться.
Производится сборка камеры из шамотного кирпича. Сначала ее собирают насухо, укладывая части и отмечая на них линии для канавок под спирали. Затем детали камеры нумеруют, чтобы не перепутать, разбирают и проходят канавки глубиной не более 7мм.

После этого можно переходить ко второму этапу сборки.

Изготовление корпуса и дверцы

Корпус печи сваривают из листовой стали. Многие источники рекомендуют использовать старые корпуса от духовок или другие металлические коробки. Это вполне допустимый вариант, но его недостаток заключается в размерах — мастер оказывается привязан к величине имеющегося корпуса, что вынудит его изменять все расчетные параметры. Сборка корпуса по готовой нагревательной камере удобнее и не требует изменения характеристик печи.

Порядок действий:

Измеряют боковые стороны, верхнюю часть и заднюю сторону печи. Вырезают листы металла с помощью болгарки и отрезного круга.
Прихватывают боковые листы к уголкам подставки, затем так же крепят заднюю часть. Все детали поправляют, добиваясь прямоугольного стыкования по всем осям. Закрепляют листы прочнее и обвязывают поверх уголком.
Спереди устанавливают лист с отверстием под дверцу. Его высверливают электродрелью (или сверлильным станком, если есть) по периметру, затем аккуратно подрезают болгаркой и вынимают внутреннюю часть. Зачищают периметр отверстия, удаляя следы подготовки. Затем крепят и обвязывают свободные кромки уголком.

Как регулировать температуру

Регулировку температуры можно осуществлять двумя способами:

подключать спирали по очереди, с увеличением их мощности;
установит внешнее устройство, регулирующее подачу напряжения на спирали.

Оба варианта имеют свои плюсы и минусы. Первый вариант проще, но нужен пакетный переключатель или отдельные автоматы на каждую спираль. Кроме этого, изменения нагрева производятся скачками.

Второй вариант сложнее — необходим регулятор, способный выдерживать рабочую нагрузку печи. Выбор подходящего варианта — прерогатива пользователя. Как правило, используют регуляторы — они компактнее и позволяют плавно изменять степень нагрева.

Частые вопросы

Многие вопросы, возникающие по ходу сборки печи, одинаковы у большинства пользователей. Это позволяет не ждать их, а сразу внести ясность:

В данном случае запас мощности действует наоборот — если дать запас длины, сопротивление увеличится и степень нагрева уменьшится. Рекомендуется действовать в точном соответствии с расчетными показателями.

Обычный кирпич не выдерживает высокую температуру и начинает крошиться. Кроме этого, у него высокая теплопроводность, из-за которой корпус печи будет сильно греться.

Корпус необходим для того, чтобы печь можно было переносить с места на место. Если в этом нет необходимости и печь стационарная, можно обойтись и без корпуса.

Нет, использовать ТЭНы для подобных установок не следует. Необходимую температуру получить не удастся, нагревательные элементы займут слишком много места и быстро перегорят.

Печь можно подключить минуя домашнюю проводку — провести отдельный кабель до общего щитка. Однако, если сама линия в плохом состоянии, лучше не рисковать. Можно оставить без электроэнергии всех соседей.

Видео-советы по сборке

Как сделать печь для обжига керамики своими руками

Классификация

Специальные печи для обжига производятся промышленно. Среди них есть и профессиональное оборудование, которое стоит довольно дорого (от 35 тыс. рублей). Однако покупать такие устройства необязательно. Их можно сделать и своими руками.
Существует несколько классификаций печей для обжига. Одним из наиболее важных критериев является рабочая температура.

Наивысшая категория – это оборудование, где нагрев производится до 1400-2000 °С.

Следующая группа – это печи, функционирующие при температуре 900-1400 °С. При умеренных показателях работают агрегаты третьей категории (400-900 °С). И последняя группа характеризуется низкотемпературным режимом (до 500 °С). Наиболее выгодными являются печи с возможностью регулировать температуру.

В зависимости от используемых источников энергии подобные устройства для обжига подразделяются на электрические, газовые и твердотопливные. Промышленные образцы бывают только первого и второго типов. Что касается оборудования, работающего на дровах, то это могут быть только самодельные печи. Использование твердого топлива не способно обеспечить нагрев до высоких температур.

Еще одним важным показателем работы печи является ее мощность. Для небольших агрегатов с объемом камеры до 50 л необходимо руководствоваться следующим правилом: 100 Вт на каждый литр. Если же агрегат отличается большими объемами камеры (100-500 л), соотношение будет другим: 50-70 Вт на 1 л.

По конфигурации печи разделяются на три вида:

Колпаковые.
Трубчатые с вертикальной загрузкой.
Камерные с горизонтальной загрузкой.

К преимуществам трубчатых устройств можно отнести равномерное распределение в них жара. Два других вида больше подходят для серийного производства и обжига крупных изделий. Недостаточно опытным мастерам подойдут печи, оборудованы смотровым окошком, позволяющим контролировать процесс обжига.

Современные агрегаты оснащаются огнеупорными элементами, изготовленными из качественных материалов, которые отличаются небольшой массой и низкой теплопроводностью. Тяжелые конструкции с использованием шамота уже ушли в прошлое.

Цена оборудования

При наличии достаточных финансовых средств можно приобрести хорошую заводскую печь стоимостью примерно 30 тыс. руб. Если же нужно настоящее профессиональное оборудование, оно обойдется в 100-200 тыс. руб. Однако можно попробовать соорудить подобное устройство для обжига глины своими руками. Далее речь пойдет о технологии изготовления 30-литровой электропечи, работающей от сети 220 В.

Изготавливаем устройство сами

Подобные агрегаты разделяются на следующие два вида: муфельные и камерные. Первые получили свое название от цельной огнеупорной камеры – муфеля, за которым, как правило, скрывается нагревательный элемент.

В камерном отопительном устройстве ТЭН проложен прямо внутри конструкции. Технология изготовления такого оборудования и будет описана далее в статье. Муфельная печь для обжига керамики отличается особой сложностью исполнения, поскольку огнеупорную камеру соорудить непросто. Кроме того, конструкция такой печи приводит к большим потерям тепла.

Начиная монтаж устройства, стоит запастись терпением и необходимыми материалами. Среди основных составляющих конструкции отмечают стальную коробку, огнеупорную камеру и нагревательный элемент.

Для создания печи подойдет корпус старой стиральной машины. Его также можно изготовить самостоятельно из оцинкованной стали. Размеры примерно таковы: длина и ширина – по 50 см, высота – около 1 метра.

Определившись с корпусом, необходимо позаботиться об установке печи. Для этого понадобится уголок или труба диаметром 15 мм, которую фиксируем ко дну. По краям сваркой прикрепляются ножки, для изготовления которых понадобится труба чуть большего диаметра.

Затем нужно укрепить верхнюю часть корпуса, дверцу и хотя бы одно ребро (то, на которое будут привариваться петли для створки).

На дно корпуса нужно разместить слой базальтовой ваты толщиной 10 мм. Чтобы защитить ее от смятия огнеупорной камерой, на материал следует уложить несколько отрезков уголка или профильной трубы. Поверх ваты укладывается лист металла.

Теперь переходим к монтажу огнеупорной камеры. Существуют разные виды материалов, которые могут быть использованы в процессе работы. Например, довольно эффективными являются огнеупорные волокнистые плиты. Их можно как приобрести определенного размера, так и разрезать самостоятельно. Для стенок и дверцы понадобится шесть штук.

Однако у этих плит есть недостаток – их цена. Потому воспользуемся шамотным кирпичом. Для соединения отдельных элементов кладки оптимальным вариантом станет мертель. Однако для этой цели вполне подойдет и огнеупорная глина либо специальная жаропрочная смесь. Чтобы кладка прочно держалась на стали, в состав добавляют до 30% цемента.

Кладочные работы необходимо выполнять очень аккуратно, чтобы кирпичи максимально плотно прилегали друг к другу. Толщина швов не должна превышать 5 мм. При необходимости бруски можно немного подпилить до требуемого размера.

Приступаем к кладке дна корпуса. Сначала нужно подготовить два разных раствора: один необходим для швов, второй – для укладки на металл. В последнем составе используется цемент. В смесь требуется добавить воду и размешать. Каждый кирпич нужно хорошенько смочить в жидкости, чтобы раствор не высыхал слишком быстро.

Далее процедуру необходимо повторить для стенок конструкции. Сначала размещается слой ваты, который в дальнейшем накрывается металлическим листом. Затем делается кладка. При расположении кирпича плашмя вату использовать необязательно.

Сложнее выполнять верхнюю часть конструкции. Для этого верхние бруски на стенках необходимо наклонить, и по ним уже размещать следующие кирпичи для получения формы трапеции.

В завершение выполняем кладку дверцы. По периметру нужно вырезать четверть так, чтобы полученный выступ заходил в ее проем.

Следующим шагом устанавливаем створку. Сначала привариваются петли, затем дверца плотно притирается. Нельзя допускать возникновения большого зазора между кирпичами на створке и в корпусе. Теперь понадобится некоторое время на то, чтобы печь подсохла.

Далее переходим к прокладыванию канавок, куда будет монтироваться нагревательная спираль, изготовленная из нихромовой или фехралевой проволоки. Толщина изделия должна быть 1,5 мм, а диаметр витков – 12 мм.

Канавки изготавливаем такими, чтобы спираль полностью помещалась в них.

Чтобы иметь возможность менять температурный режим, спираль прокладываем в два контура. Ее окончания выводятся наверх. Там нужно установить керамическую пластину, которую можно взять с конфорки. Концы проволоки крепятся болтами.

Для регулировки температуры устанавливается переключатель, оснащенный пятью контактами: 2 и 3 с разных сторон. К двум из них подсоединяются фаза и ноль. Провода от керамической пластины подключаются к трем контактам. Одним из кабелей замыкаются крайние поверхности соприкосновения изделия.

При правильном подсоединении печь для обжига глины будет иметь три разных температурных режима. На первом нагрев получится минимальным, что достигается подключением обоих контуров последовательно. Средний температурный режим будет при подсоединении только одного из контуров. При этом нужно подсоединять нижний элемент, чтобы хорошо прогревались и те изделия, которые будут стоять в самом низу. И максимальная температура получится при подключении обоих контуров параллельно.

Наша печь для обжига керамики практически готова к эксплуатации. Но прежде чем ее использовать, агрегат необходимо хорошо просушить. Для этого печь нужно продолжительное время держать в тепле (возле обогревателя или на солнце). На просушку уйдет месяц, а то и два. Затем для окончательного удаления влаги печь должна поработать в низкотемпературном режиме, пока из нее не перестанет идти пар. Только после этого оборудование окончательно готово к использованию.

Правила эксплуатации

Электропечь разрешается включать исключительно в усиленную розетку. Можно также пустить прямо от щитка провод большого сечения. Кроме того, нелишней будет установка автоматического выключателя.

Поскольку эта модель устройства имеет в наличии оголенные провода, с ней необходимо быть предельно осторожным. Нельзя касаться спиралей работающей печи. Чтобы избежать возникновения несчастных случаев, рекомендуется поставить на дверцу концевой выключатель, который отключит агрегат при открытии створки. Если вы не очень сильны в электрических работах, обратитесь за помощью к специалисту, который поможет сделать устройство максимально безопасным, в том числе заземлить его.

Муфельная печь для обжига керамики своими руками