Муфельная печь для закалки ножей своими руками. Муфельная печь: делаем своими руками

В современной промышленности редко используются детали, которые не прошли дополнительную термическую обработку, поскольку до неё у металла более низкая прочность. Чтобы провести термическую обработку, нужна печь для закалки металла. Если нет желания тратить деньги на промышленную модель, можно собрать самодельный аппарат для термической обработки.

Закалка представляет собой нагревание и последующее охлаждение металлической заготовки. После этих процессов перестраивается кристаллическая решётка материала. Увеличиваются его показатели прочности и твердости. Одновременно с этим снижается пластичность металла.

Когда термическая обработка закончена, готовое металлическое изделие становится твердым и хрупким, поскольку после нагревания в промышленных печах поверхностные слои металла обезуглероживаются. Детали не должны иметь малого припуска. Дополнительно защитить поверхность заготовок можно с помощью специальных газов, которые вводят в камеру печи при разогреве.

Методы закалки металла

Чтобы провести термическую обработку металла, обязательно нужна печь для закалки. В зависимости от того, какой сплав или однородный материал используется и какие конечные характеристики нужно получить, используют разные методы нагрева и охлаждения:

Ступенчатая обработка. Деталь разогревается в термической печи для закалки металла, затем опускается в охлаждающую жидкость. Выдерживается в ней до тех пор, пока не остынет вся заготовка. Далее деталь перемещают в другую охлаждающую жидкость, температура которой выше чем у первой. Так металл будет охлаждаться медленнее, а с заготовки снимется закалочное напряжение.
Изотермическая обработка. Изначально заготовка разогревается до закалочной температуры в печи. Далее мастер перемещает её в охлаждающую жидкость, разогретую до 200–300 градусов. Заготовка должна определённое время остыть в охладителе.

При разогревании металла в печи должна присутствовать защитная атмосфера. Если её нет, заготовку требуется упаковать в специальную тару, а сверху засыпать чугунной стружкой. Дополнительно тара обмазывается глиной, чтобы не допустить попадания воздуха внутрь.

Как работает муфельная печь

В продаже можно встретить различные муфельные печи для обжига, которые отличаются по конструкции, размеру и типу работы. Для термообработки металла используют промышленные модели. Их можно разогревать до 1750 градусов. Мастера металлургии не рекомендуют разогревать печи до большей температуры. В противном случае нагревательный элемент быстро выйдет из строя.

Принцип работы муфельной печи заключается в том, что заготовку помещают в муфель. Он разогревается до закалочной температуры, которая поддерживается на одном уровне определённое количество времени (в зависимости от используемого материала).

Устройство и схема

Печи для закалки металла - это простая конструкция, которая состоит из нескольких основных элементов:

Металлический корпус. Изготавливается из жаростойкого металла. Оптимальная толщина листов - 2 мм.
Теплоизоляция. Чтобы сделать теплоизоляционный слой, можно использовать шамотный кирпич. Если применяется другой материал, он должен выдерживать температуру не менее 1200 градусов.
Наружная изоляция. Для этого используется слой огнеупорного кирпича, который выкладывается за металлическим корпусом.
Нагревательный элемент. Он может работать на газу или от электричества. Для мастерской можно использовать газовую горелку. В электрических моделях используются специальные спирали, изготавливаемые из фехраля или нихрома. Нихром подходит лучше. Оптимальная толщина проволоки - 1 мм.

Чтобы управлять печью, устанавливается специальная панель, на которой расположены регуляторы температуры и термометр.

Этапы изготовления

Можно сделать муфельную печь своими руками в домашних условиях. До изготовления следует прочитать общую информацию об оборудовании для закалки, рассчитать габариты самодельного оборудование, подобрать место для его установки.

Необходимые инструменты

Перед тем как приступать к работе требуется подобрать материалы и инструменты. Расходные материалы для сборки:

Листовой металл для создания корпуса.
Шамотный кирпич для теплоизоляции.
Скрепляющая смесь, чтобы сделать кирпичную кладку. Для этого подойдёт огнеупорная глина, термостойкий клей для печей.
Провода для подключения, регуляторы температуры, термометр.

Необходимые инструменты:

шпатель, кельма.
сварочный аппарат и электроды.
болгарка для разрезания кирпича и металлических листов.
защитные очки и перчатки.
электродрель.

Дополнительно может потребоваться ручной инструмент (молоток, отвертки). Перед началом работ важно проверить работоспособность электроинструментов.

Изготовление конструкции муфеля

Нужно выбрать форму камеры для нагревания металла. Из огнеупорного материала изготовить прямоугольный или многоугольный каркас. Для подрезки используется болгарка. Если используется нихромовая проволока, для нее нужно вырезать на кирпичах канавки. Находиться они должны внутри конструкции. Вырезать канавки можно болгаркой. Кирпичи соединяются термостойким клеем.

Муфель можно целиком изготовить из огнеупорной глины. Инструкция:

Изготавливается опалубка цилиндрической формы.
Глина замачивается на трое суток. Далее её заливают в опалубку.
Требуется подождать пока состав застынет.

Перед тем как пускать глиняный корпус в дело его требуется закалить в печи.

Готовим и устанавливаем нагревательную спираль

Готовый нагревательный элемент можно купить в строительном магазине. Далее с помощью тисков её нужно намотать так, чтобы получилось большое количество витков. После создания спиральной проволоки её нужно немного растянуть, чтобы между витками появилось пространство. Установка:

Спираль располагается в подготовленных заранее канавках.
Закрепляют её с помощью скоб из нихрома или раствором для кладки шамотного кирпича.
Выходы проволоки наружу закрываются керамическими крышками.

Внутри печи нужно промазать все оставшиеся щели и отверстия огнеупорным составом. Самодельное оборудование заземляется.

Работы по установке в муфель газовой горелки

Лучше приобрести покупную газовую горелку, чтобы избежать возможных ошибок при самостоятельной сборке. Закрепляется она над муфелем. Для этого используются хомуты или другие крепёжные элементы. Важно, чтобы на горелке присутствовал регулятор подачи газа.

Финальные работы

Когда муфель собран и нагревательный элемент установлен, требуется сварить металлический корпус из листового металла. Далее он одевается поверх муфеля, а свободное пространство заполняется слоем теплоизолирующего материала.

Правила эксплуатации

Важно знать сферы применения и принцип работы муфельной печи, чтобы не допускать ошибок во время эксплуатации. Нужно проверить все узлы соединений оборудования. Нельзя допускать утечек. Следует убедиться в том, что корпус печи не имеет повреждений. Работать с раскалённым металлами нужно в защитных перчатках, очках и респираторе. Заготовки вытаскиваются из камеры с помощью кузнечных щипцов.

Печь для закалки металла нужна, чтобы придать металлическим заготовкам высокие показатель прочности и твердости. Для этого не нужно покупать дорогое оборудования. Печь можно сделать самостоятельно и без серьёзных сложений.

Муфельная печь является неотъемлемым оборудованием мастерских, занимающихся ювелирным искусством или изготовлением керамических изделий. Этот прибор позволяет создать необходимые температурные режимы для нагревания и плавления металла, обжига керамики или соединение эмалей со стеклом. Используется муфельная печь также при изготовлении изразцов, при закалке этих изделий и укрепления эмалевого слоя. Немало и других вариантов использования такого оборудования.

Приборы заводского изготовления имеют достаточно высокую стоимость. Но ведь вполне возможно изготовить подобное оборудование с необходимыми для работы характеристиками и самостоятельно. Муфельная печь своими руками довольно часто собирается мастерами, занимающимися одним из названных выше типов работ.

А для того чтобы прибор функционировал эффективно, необходимо не только правильно подобрать материал и изготовить саму высокотемпературную камеру, но и правильно просчитать рабочие параметры электротехнической части, приобрести требуемые комплектующие и произвести грамотный монтаж.

Обо всем этом и пойдет речь в данной публикации.

Что такое муфельная печь?

Разновидности муфельных печей

Существует довольно большое разнообразие типов муфельных печей, которые подразделяются по целому ряду критериев - по источнику используемой для нагрева энергии и мощности, по линейным параметрам и расположению рабочей камеры и другим признакам.

По роду используемого источника энергии для осуществления нагрева подобные печи можно подразделить на три варианта — это (как правило, угольные), газовые и электрические.

Безусловно, в наше время самыми эффективными моделями считаются электрические муфельные печи. Их удобство состоит в возможности достичь необходимо высокой температуры в кратчайший срок, а также в относительной безопасности при правильной сборке и соблюдений всех требований по эксплуатации. При использовании электрических печей предоставляется возможность очень точно устанавливать и контролировать температуру нагрева в рабочей камере. Такие приборы отличаются компактностью и могут применяться для работы даже в небольшой по площади мастерской (или даже в квартире) от сетевого напряжения в 220 вольт, если, конечно, позволяет мощность линии питания. Розетка, через которую планируется подключать прибор в сеть, должна в обязательном порядке должна быть заземлена. Других требований, по сути и нет, так что установка такой электрической печи не потребует никаких административных процедур, вроде получения соответствующих разрешений на эксплуатацию.

Собирать в кустарных условиях прибор, работающий на газе - настоятельно не рекомендуется. Дело в том, что самодельные газовые приборы категорически запрещены к эксплуатации из-за их повышенной опасности, и могут возникнуть очень серьезные проблемы с контролирующими организациями.

Печь, нагреваемая от сгорания угля, недостаточно эффективна, так как долго входит в рабочий режим, для нее необходимо отдельное помещение, а также появятся дополнительные хлопоты, связанные с доставкой твердого топлива и организацией его правильного хранения. Правда, справедливости ради , следует отметить, что угольные муфельные печи долго нагреваются, но зато и дольше поддерживают достигнутую температуру. И в плане экономичности эксплуатации они тоже выигрывают по сравнению с электрическими приборами.

Но преимущества электрической муфельной печи все же значительно перевешивают ее единственный существенный недостаток – высокую стоимость электроэнергии. Поэтому в дальнейшем разговор пойдет только об этом варианте.

В зависимости от предназначения муфельной печи, она может иметь вертикальное или горизонтальное расположение топки. Кроме этого приборы могут подразделяться на трубчатые, колпаковые , иметь иные специфические формы.

Печи с горизонтально расположенной камерой более просты в изготовлении и удобны в эксплуатации. Они обладают достаточной функциональностью, например, позволяют плавить многие металлы, обжигать керамику, закалять стальные изделия.

Цены на муфельную печь

муфельная печь

Конструкция муфельной печи

Сразу нужно определиться с тем, что же такое муфель, чтобы в дальнейшем не возникало вопросов по названию прибора. Итак, под этим термином понимают закрытую камеру, в которой создается необходимая для того или иного технологического процесса температура, но при этом исключается контакт обрабатываемого материала с самим топливом или с продуктами его сгорания. В случае с электричеством продуктов сгорания уже не может быть просто по определению, но все же название «муфельная печь» прижилось – их за сходности технологических операций, выполняемых с помощью такого оборудования.

Муфельная печь может иметь разную конструкцию. При создании ее электрического варианта используются те или иные нагревательные элементы, в зависимости от того, какая температура должна быть достигнута в рабочей камере. Как правило, диапазон температур лежит в диапазоне от 200 до 1000 ÷1100 градусов - этого бывает достаточно для качественного обжига керамики, плавления или закалки многих металлов. Но в некоторых случаях необходимо достичь нагрева и до 1300÷1500 градусов - правда, такие печи уже обычно используются в производственных или лабораторных условиях.

Пример распространённой конструкции муфельной печи.

Нагревательная камера изготавливается из шамотного огнеупорного кирпича или же плит ШПГТ -450, устойчивых к экстремально высоким температурам и химически нейтральных к воздействию щелочей или кислот. Плиты более удобны в использовании, так как имеют достаточно большие линейные размеры. Поэтому , в отличие от кирпича, из одной плиты можно сразу изготовить одну стенку камеры. Кроме того, они обладают оптимальной для подобных условий эксплуатации толщиной, составом и структурным строением, что позволяет быстро нагнетать и поддерживать внутри печи необходимую температуру.
Для снижения теплопотерь с наружной стороны муфельная камера оборачивается теплоизоляционным жаростойким материалом. Чаще всего для этой цели используется минеральная вата на базальтовой основе, как самая устойчивая к спеканию. Сокращением теплопотерь повышается КПД прибора - печь значительно быстрее нагревается, дольше удерживает высокие температуры и расходует при этом меньше энергии из внешнего источника.

Если для формирования камеры используется шамотный кирпич, то теплоизоляционный слой делается толще. Это и понятно - плиты обладают более высокими термоизоляционными характеристиками и имеют меньшее количество стыковочных швов, которые также часто являются причиной теплопотерь.

Ранее для изоляции муфельной камеры широко использовался асбест. Сегодня же его практически не применяют по двум причинам – он при нагревании выделяет довольно значительное количество вредных веществ, и, нагреваясь до температуры в 1000 и более градусов, теряет свои внутренние связи, постепенно превращаясь в крошку.

В качестве нагревательного элемента, устанавливаемого внутри камеры, чаще всего используется спираль. При самостоятельной сборке печи и спираль обычно изготавливают своими силами из специальной проволоки, о характеристиках которой будет сказано ниже.
Для муфельной камеры с помощью сварки изготавливается металлический каркас из стального уголка, который после монтажа в него утепленной муфельной камеры обшивается металлическим листом толщиной в 1,5÷2 мм.
Дверца камеры должна иметь такую же толщину, что и стены, а также дополнительно оснащена слоем термоизоляции, например, из той же минеральной ваты. Кроме того, на дверцу устанавливается надежный запор, который будет плотно прижимать ее к передней части нагревательной камеры. В качестве запора используются задвижки, закрутки, притягивающие крюки и другие подобные приспособления.

Монтируются дверцы на навесные петли, которые фиксируются на каркасе с помощью сварки. Дверца может быть распашной, откидной или даже съемной , если, например, предполагается изготовить печь, открывающуюся сверху. Последний вариант скорее можно назвать крышкой, нежели дверце. Он довольно удобен в эксплуатации, но вот практичным его никак не назовешь - при снятии крышки камера сразу открывается по все длине, что способствует быстрой и массовой утечке выработанного тепла.

Для электрического варианта муфельной печи одним из важнейших ее узлов является система управления прибором, включающую в себя достаточно много элементов. Имеет достаточно сложную конструкцию, которая собирается согласно проведенным расчетам по заранее составленной схеме. Впрочем, нет недостатка и в готовых решениях этой проблемы.

Проведение расчетов электрического нагревателя для самодельной муфельной печи

В связи с тем, что эту часть конструкции можно назвать самой сложной, ее расчетам и сборке стоит посвятить отдельный раздел статьи.

Для проведения подобных расчетов потребуются некоторые исходные данные. К ним относятся размеры создаваемого прибора и его предполагаемая мощность, материал изготовления нагревателя, уровень необходимых температур в муфельной камере, размещение и особенности конструкции нагревательных элементов. Результатом же проведения расчетов станет диаметр используемой для нагревательного элемента проволоки и ее необходимая длина.

Мощность печи напрямую зависит от размера муфельной камеры и материала, применяемого для его изготовления. Объем камеры определяется самостоятельно , в зависимости от параметров изделий, которые в нее будут помещаться для обработки.

В связи с тем, что стенки муфеля изготавливаются чаще всего шамотного кирпича или из плит ШПВ -350, которые обладают высокими теплоизоляционными качествами, а в качестве дополнительного теплоизолятора используются такие материалы, как муллитокремнеземистый войлок (МКРВ) или минеральная вата на базальтовой основе, можно оперировать некоторыми эмпирическими рекомендациями (то есть обоснованными опытом практического применения подобных конструкций).

Итак, при определении мощности будущей печи можно отталкиваться от размеров муфельной камеры (в литрах) и следующих эмпирических значений удельной мощности (Вт/л ):

Чтобы определить объем камеры в литрах, просто перемножают ее линейные размеры (ширину, высоту и глубину), естественно, с учетом используемых единиц измерения. Не забываем, что 1 литр равен 0,001 м³, или 1 дм³, или 1000 см³, или 1000000 мм³.
По найденному объему камеры определяем оптимальное значение удельной мощности, умножаем его на объем – и получаем искомую величину мощности печи в ваттах.

Есть нюанс – диапазон указанных значений, указанный в таблице, довольно широк. Можно взять или среднее значение, или применить интерполяцию, то есть в максимальной степени привести к показателю объема .

Далее нужно найти силу тока, проходящего через нагревательный элемент, для обеспечения рассчитанной мощности. Это просто: подставляем значения в формулу закона Ома – и определяем значение силы тока в амперах:

I = P / U.

I – сила тока, проходящего через нагреватель.

Р – определённая выше мощность муфельной печи;

U – напряжение питания. Расчёты проводим в данном случае для однофазной сети, то есть напряжение равно 220 вольт.

Упростим несколько читателю задачу – ниже размещен калькулятор, который позволит быстро и точно найти мощность муфельной печи, исходя из размеров рабочей камеры, и силу тока на нагревательном элементе.

Муфельная печь преимущественно используется для плавки цветных металлов и обжига изделий из керамики. Суть работы ее такова, обрабатываемое изделие находится в закрытой от источника горения и продуктов горения камере, жар и тепло проходит в нее через стену или перегородку.

В домашних условиях вполне по силам сделать такую печь с доступом в нее воздуха, лишь в промышленном изготовлении можно найти печь где термообработка изделий будет проходить в камере без воздуха, то есть вакуумной или в газовой разогретой среде.

Промышленные печи используют такой вид топлива как газ. В кустарных условиях не рекомендовано делать такую печь на газу. В данной статье будем рассматривать муфельную печь в основе которой используется электрическая энергия.

Необходимые материалы

Непосредственно для изготовления печи понадобятся материалы:

шамотный кирпич
спираль на полтора кВт
жаропрочная глина или мертель

После ее изготовления она помещается в кожух. Его можно сварить из 2 или 3 мм листов стали. Размеры его берутся исходя из размеров печи. Также в виде кожуха можно использовать старую газовую или электрическую духовку, предварительно удалив с нее все пластиковые детали и элементы. Место между печью и кожухом заполняется изолирующим материалом, таким как минеральная вата.

Для работ по обжигу керамики лучше подходят печи с вертикальной загрузкой. В печах где преимущественно работы будут вестись с плавкой, закалкой или прочей обработкой металлов следует контролировать процесс нагрева изделия путем применения термодатчика, загрузка в такие камеры заготовок производятся горизонтально.

Рассмотрим пошагово пример выполнения муфельной печи

В данном случае для кожуха используется старый железный прямоугольный бак. Его следует немного доработать и он будет полностью пригоден для своей роли. Обрезав болгаркой край от бака, на котором круглое отверстие, шириной 5-10 см. По краям сверлим отверстия для крепежа дверцы к корпусу на завесах.

Работу следует начать с планирования: Собрать из кирпича печь на сухо, сделать на нем изнутри разметку, в тех местах, где нужно будет уложить спираль. В кирпиче по произведенной ранее разметке, с помощью дрели, используя победитовое сверло, следует сделать углубления. На иллюстрации ниже дрель поставлена под углом к пазу, именно так оптимально можно достичь требуемого результата.

Подготовленный кирпич складываем в печь, из уголка следует выполнить внешний каркас для нее. В пазы вкладываем спираль. Обмазываем всю конструкцию раствором мертеля на воде. Замазать следует все щели.

Далее следует сделать электронный блок, который будет управлять нагревом спирали. При чем нагреваться печь будет не просто, а это будет ступенчатый нагрев. Для этого используется ступенчатый терморегулятор. Под муфельную печь следует изготовить подставку во избежание потерь внизу. Рамка из уголка вырезается и сваривается по углам, по бокам на нее привариваются ножки, также из уголков. Сверху навариваются ряд из пластин.

Используем специальную стекловолоконную термоусадку. Она служит для защиты термопары, характеристики которой следующие: хромель-алюмель (ТХА) диаметр 0,5 мм, длинна 1м. Также используем керамическую трубочку с двумя отверстиями под термопару. Потребуется еще толстая термоусадка, для питания спирали. На термопару одеваем теплостойкий кембрик из стекловолокна, ее концевик вставляем в керамическую трубочку. Вверху печки, обычным сверлом делается отверстие и туда надо вставить термопару и замазать мертельным раствором. Дать просохнуть.

Для подключения потребуется специальный термостойкий провод для электрических печей. Обмазанная печь прячется в кожух, ее теплоизоляция будет обеспечиваться базальтовой ватой. Вверху корпуса кожуха нужно сделать отверстие для вывода проводов питания и термопары для управления ею. Перед окончательной упаковкой в вату следует сделать тестовое подключение печи.

Само устройство устанавливается на лист асбеста. Укладку ваты следует проводить в медицинских перчатках. Блок управления для печи. Далее приступаем к изготовлению блока управления печью.

Набор комплектующих состоит из:

корпуса (взят от маленькой электрощитовой)
контактер электромагнитный (в данном случае еще «советский»)
клемники (один керамический для соединения спирали нихромовой из муфельной печи к проводам питания, и побольше из огнестойкой пластмассы для основной коммутации)
автомат на 16А; болты, гайки, гравера; провод с толстым сечением и вилку
терморегулятор Профиль-М-1К многоступенчатый одноканальный

Терморегулятор может нагревать по сложному графику, можно задавать время и температуру нагрева в этот интервал.

Так выглядит готовое устройство.

закрыть ×

Сделанная муфельная печь своими руками позволяет в домашних условиях заниматься обжигом керамики, закалкой и плавкой металла. Для творческих и мастеровитых людей такие печи просто незаменимы в осуществлении их деятельности.

Слово «муфель» означает ограниченное пространство, изолированное как от внешней среды, так и от непосредственного контакта с топливом и продуктами горения. В камере может создаваться высокая температура - до 1250 0 С и более, чем добиваются нужных высокотемпературных изменений в структуре обрабатываемых материалов. В данной статье речь пойдет о том, как сделать муфельную печь своими руками в условиях домашней мастерской.

Для чего нужна самодельная нагревательная камера в бытовых условиях? Она может предназначаться для различных нужд: обжига керамических изделий, закалки режущих стальных элементов и плавки металлов. Термичка камеры может нагреваться как за счёт электроэнергии, так и работать на газу.

Внешняя форма и внутренняя конструкция печи может принимать разные конфигурации. Главная задача заключается в том, чтобы добиться в ограниченном пространстве ёмкости определённого температурного режима.

Виды и условия обработки сырья

Основные способы обработки материалов в самодельной камере - это:

Обжиг керамики
Закалка металлических изделий
Плавка цветных металлов

Обжиг керамики

Процесс получения готовых керамических изделий связан с обжигом заготовок из сырой глины и последующим покрытием их глазурью. В домашних условиях сделанная муфельная печь своими руками может производить обжиг сразу нескольких экземпляров посуды и других поделок. В термообработке важно выдержать ровный режим нагрева камеры. Теоретически обозначить точные временные рамки обработки материала при определённой температуре невозможно - это достигается практическим путём.

Материалы из глины, помещаемые в домашнюю муфельную печь для обжига, делят на 3 группы:

Фарфор
Фаянс
Майолика, терракота

Фарфор

Высохшую глину подвергают термообработке в два этапа. Первичный обжиг производят в интервале от 800 0 С до 1000 0 С. Глина набирает прочность и обретает пористость. Затем её окунают в ёмкость с глазурью. Повторный обжиг осуществляют при разных температурах, в зависимости от назначения:

натуральный фарфор - 1400 0 С
столовый - 1350 0 С
сантехнические детали - 1250 0 С

Фаянс

Применение тугоплавкого сырья при обжиге практически не образует жидкой фазы. Для созревания черепка изделия его обрабатывают при температуре 1200 - 1250 0 С. Повторная термическая обработка с нанесённой глазурью производится при нагреве 900 - 1000 0 С. Если требуется нанести роспись, то в третий раз возвращаются к первичному уровню температурного режима.

Майолика

Используют красные тугоплавкие глины. Термообработка требует точного соблюдения режима нагрева. При нагреве 950 0 С получаются рыхлые непрочные изделия. При нагреве 1050 0 С, сырьё спекается в непригодную, плотную стекловидную массу. Чтобы точно выдержать степень нагрева 1000 0 С, необходимо встроить в камеру термопару с подсоединением печи к цифровому дисплею.

Повторный процесс обработки глазурованных материалов производят при температуре 900 - 950 градусов.

Закалка режущих металлических изделий

Упрочнение режущих поверхностей стальных инструментов путём термообработки называют закалкой металла. Закаливание металлических изделий делали люди с древних времён. Суть процесса заключается в обжиге металла до получения изменения структуры кристаллической решётки (полиморфное преобразование).

Металл доводят в нагревательной камере до раскалённого состояния при температуре 750 −850 0 С. Следует отметить, что некоторые марки стали закаляют в условиях более высокого нагрева, в пределах от 1250 до 1300 градусов. Затем печь для закалки освобождают от раскалённых изделий, которые после подвергают резкому охлаждению в масляной среде или в воде. Таким образом добиваются повышения твёрдости металла.

Данный процесс важен для упрочнения режущих поверхностей стальных инструментов (ножей, свёрл, зубил, фрез и прочего). Закалку (отпуск) лучше производить в масляной среде. При отпуске раскалённого металла в воде, его поверхность покрывает масса пузырьков пара, что замедляет процесс.

Как правило, закалке подвергают готовые инструменты или заготовки из нержавеющей стали. Для этих изделий обычно не требуется закалочная камера большого объёма, поэтому лучше всего для этого подходит муфельная печь из предохранителя. Описание создания такой конструкции будет дано ниже.

Плавка цветных металлов

Муфельную печь удобно использовать для плавки цветных металлов, но к олову и свинцу это не относится. Температура их плавления настолько низка, что достаточно воспользоваться газовой горелкой бытовой кухонной плиты.

Для того чтобы расплавить такие металлы, как медь, бронзу и латунь, потребуется нагревательная ёмкость. Жидкую массу металла получают в тигле, которую затем заливают в специальные формы. Домашние мастера льют различные элементы декора светильников, мебели, статуэтки и многие другие поделки.

Температура плавки цветных металлов:

медь - 1080 0
бронза (в зависимости от марки) - от 930 0 до 1140 0
латунь в пределах от 880 до 950 градусов

Варианты самодельных муфельных печей

Наиболее популярные варианты муфельных печей - это конструкции, изготовленные из корпусов высоковольтных предохранителей, духовок, старых стиральных машин и даже глиняных горшков. В качестве теплоизоляции применяют керамический огнеупорный кирпич (шамот) и минеральную вату. Рассмотрим несколько способов, как сделать муфельную печь своими руками:

Электрические печи
Газовые нагревательные камеры
Камеры на твёрдом топливе

Электрические печи

При создании камеры применяют электрические нагревательные элементы (проволоки из фехраля, нихрома, ТЭНы, открытые и закрытые спирали). В качестве теплоизоляции используют огнеупорную керамику (шамотные кирпичи) или минеральную вату типа МКРР 130.

Пошаговые инструкции изготовления муфельных печей

Инструкция сборки печи из корпуса высоковольтного предохранителя

Фарфоровый корпус предохранителя ПКТ-103 длиной 564 мм и внешним диаметром 72 мм освобождают от контактных колпаков и внутренней плавкой вставки.
На концах керамической трубки делаются 2 отверстия специальным сверлом для керамики, диаметром 1,2 мм.
По внешней стороне колбы наматывают фехраль диаметром 1,2 мм. Между витками расстояние должно сохраняться не менее 5 мм, для чего понадобится около 2 метров проволоки.
Концы фехраля выводят через сделанные отверстия.
С тыльной стороны колбы заводят термопару, концы которой соединяют с цифровым дисплеем.
Корпус оборачивают ватой МКРР 130.
Проволоку из фехраля соединяют с электрическим проводом со штекерной вилкой для бытовой розетки. Для этого делают узкие отверстия в теплоизоляции, которые затем уплотняют ватой.
Для закрытия торцевых проёмов нагревательной камеры скручивают из ваты тампоны толщиной не менее 70 мм.
Жёсткий корпус готовят из оцинкованной жести, для чего вырезают лист металла длиной 600 мм, шириной 300 мм.
По краям металла вдоль длины делают загибы по 10 мм во внешнюю сторону корпуса.
Согнутую жесть в виде цилиндра одевают на стальную трубу. Концы трубы устанавливают на опоры.
Соединив загибы в замок, его простукивают киянкой по всей длине цилиндра.
Из жести вырезают заднюю крышку корпуса печи, в соответствии с его диаметром. В металле крышки оставляют лапки, которые загибают внутрь оцинкованной трубы.
Крышку крепят саморезами, через лапки к кожуху печки.
Из жести вырезают 4 полоски для опорных ножек корпуса. Ножки крепят саморезами.
При желании можно обойтись без изготовления фасадной крышки, достаточно использовать ватный тампон.

Нагреть такую камеру можно до 1300 градусов. В камере удобно производить закалку стальных инструментов, расплавлять в тигле небольшую отливку из цветных металлов.

Изготовление муфельной печи из электрической духовки

Духовка бытовой электрической плиты идеально подходит в качестве муфельной печи для обжига керамических изделий. Духовой шкаф оборудован двумя ТЭНами, установленными вверху внутри и внизу снаружи камеры. Камера изолирована фольгированной минеральной ватой. Мощности нагревательных элементов хватает для разогрева муфеля до 300 градусов. Чтобы достичь требуемого уровня нагрева до 1300 0 С, поступают следующим образом:

Корпус плиты разбирают. Снимают слой теплоизоляции духового шкафа.
На боковых сторонах камеры с внешней стороны закрепляют два мощных ТЭНа.
Снятую теплоизоляцию возвращают на своё место.
Новые нагреватели включают в общую систему термички.
Подключают цифровой дисплей через существующий регулятор температуры.
К регулятору уровня нагрева подсоединяют резистор, который увеличивает диапазон изменения температуры в духовке.
Корпус плиты собирают вновь.

Сборка такой печи для обжига керамики имеет ряд премуществ:

Корпус духового шкафа уже оборудован просторной камерой для обжига
Шкаф не требует никаких существенных усовершенствований, что обеспечивает значительную экономию финансов и трудозатрат
Откидная панель с панорамным стеклом даёт возможность визуально контролировать процессы обжига изделий из глины и закалки стального инструмента
Если не удаётся воспользоваться старым регулятором нагрева, к электрической цепи подключения духовки подсоединяют трансформатор

Как сделать муфельную печь из несгораемого сейфа

Внутренняя ёмкость несгораемого сейфа - это уже готовый муфель.

В качестве нагревательных элементов применяют панели электрических плиток. Их размещают на боковых стенках внутри сейфа. Также вместо керамических панелей со спиралями устанавливают ТЭНы.
Автогеном делают прорези между двойными стенками несгораемого шкафа и удаляют песчаный наполнитель. Образовавшиеся пустоты заполняют минеральной ватой МКРР.
Прорези заваривают тем же автогеном.
Внутри сейфа устанавливают термопару для контроля температурного режима.
Соединённый внешний цифровой датчик с термопарой будет показывать уровень прогрева камеры.

Получается отличная муфельная печь, в которой можно плавить цветные и драгоценные металлы. Чем больше внутренний объём несгораемого шкафа, тем больше возможностей для одновременной обработки мелких деталей или обжига объёмной керамики.

Изготовление простой мини муфельной печи

Для этого понадобится:

пластиковая труба 60 мм длиной 0,5 м
проволока фехраль и длиной около 2,5 м
смесь жидкого стекла с мертелем
бумага
минеральная вата МКРР
термопара с датчиком
отрезок водосточной трубы длиной 0,6 м
кусок жести
саморезы

Приступают к сборке, следуя пунктам инструкции:

На пластиковую трубу плотно наматывают спираль из фехраля. Спираль сжимают до такой степени, чтобы потом можно было свободно извлечь из нее пластик.
На концах трубы делают отверстия, в которых фиксируют концы спирали.
На лист бумаги наносят клеевой состав из жидкого стекла и мертеля, толщина слоя 5 мм. Консистенция клея должна быть густой.
Клей наносят на фехраль, оборачивая бумагу вокруг трубы.
После того, как клей застынет, бумагу пропитывают водой. Мокрую обёртку легко отделяют от спирали, затем удаляют пластиковую трубу.
Концы спирали соединяют с сетевым электрическим шнуром.
Мини муфель оборачивают минеральной ватой таким образом, чтобы свёрток плотно зашёл в корпус из водосточной трубы.
Внутрь, с тыльной стороны камеры, помещают термопару, концы которой подключают к датчику.
Заднюю часть мини печи закрывают жестяной крышкой.
Входное отверстие в камеру закрывают тампоном из ваты.
Чтобы труба в горизонтальном положении была зафиксирована, закрепляют саморезами небольшие упоры из жести на корпусе прибора.
Максимальная температура внутри мини муфельной печи может достигать 1200 градусов. Конструкция камеры удобна для обработки небольших порций металлического лома и закалки мелких деталей.

Инструкция сборки газовой муфельной печи

Нагрев ёмкости можно обеспечить газовой горелкой. Горелку помещают внизу шамотного колодца и подключают к газовому баллону.

Для изготовления газовой муфельной печи потребуется:

Шамотный кирпич
Металлическая бочка
Большая газовая горелка от бытовой кухонной плиты
Заполненный газовый баллон с редуктором
Тренога из тугоплавкой арматуры
Фитиль для розжига горелки
Тигель

Приступают к сборке печи, следуя следующим пунктам инструкции:

На листе металла выкладывают из шамотного кирпича площадку, которая будет служить днищем камеры.
На площадке устанавливают газовую горелку.
Подсоединяется металлический газопровод (трубку) к горелке.
Вокруг горелки возводят стенки колодца из шамотного кирпича, оставляя внизу отверстие для газопровода. Кирпичи скрепляют огнеупорным раствором.
С внешней стороны печи, через отверстие, трубку соединяют резиновым шлангом с газовым баллоном.
У металлической бочки срезают днище и одевают её на огнеупорную кладку.
Пространство между металлическим корпусом и кладкой заполняют минеральной ватой.
Внутрь печи устанавливают треногу с подставкой под тигель.
Тигель должен располагаться на высоте не более 200 мм над горелкой.
Верх колодца должен оставаться открытым для поступления кислорода из атмосферы и удаления продуктов горения из муфеля.
Термопару устанавливают на уровне верхней опоры треноги.
Цифровой дисплей подключают к электросети и соединяют с термопарой.
Газовая горелка должна просушить кладку из шамота при температуре не более 200 0 С. При большей степени нагрева раствор в швах кладки может растрескаться, что приведёт к утечке тепла и потере несущей способности кладки.
Можно изготовить верхнюю металлическую крышку с большим отверстием или обойтись без неё.
Тигель лучше сделать своими руками из обожжённой глины. Ёмкость делают с ушками, в которых есть отверстия. Продевая в ушки крючки, тигель легко ставят на треногу и также достают из печи.

Вместо газовой горелки в стенках из шамота закрепляют колосники от газовой водонагревательной колонки. Это даёт равномерный нагрев всего объёма ёмкости.

Нагревательные камеры на твёрдом топливе

В качестве муфеля на твёрдом топливе (дровах и угле) используют духовку домашней печи частного дома. Как правило, такая духовка может использоваться для закалки металлических изделий, приведения металлов в жидкое состояние с низкой температурой плавления. Для установления точных уровней высоких температур такая печь не годится.

Изготовление шамотной плитки своими руками

Лучший вариант - приобрести бывшую в употреблении футеровку доменных печей. Если такой возможности нет, огнеупорные кирпичи можно изготовить своими руками:

Изготавливают или покупают готовые формы из полиуретана или силикона для заливки шамотного раствора.
Готовую смесь (шамотный мертель) приобретают в строительном магазине.
Смесь размешивают водой до получения тестообразной массы, которую отправляют в формы.
В поверхности раствора делают косые канавки для установки нагревательной спирали. Горизонтальные ложбинки устраивают для крепления в них газовых колосников.
При использовании готового футеровочного материала, канавки в нем выпиливают абразивным кругом.
Сушат плитку в естественных условиях летом до 20 дней. Если есть возможность воспользоваться другой действующей печью, процесс сушки сократится в несколько раз.
Раствор для кладки колодца из огнеупорных кирпичей готовят из того же шамотного мертеля.

Самодельные тигли

В продаже можно найти тигли самых различных размеров. Для муфельной печи, собранной своими руками, может понадобиться тигель индивидуальной формы. Сделать самостоятельно такой сосуд нетрудно:

Комок тугоплавкой глины замачивают в подходящей посуде.
Размякшую массу помещают на деревянную доску и вручную вылепливают сосуд нужной формы.
Если необходимо, делают ушки с отверстиями.
Деревянной лопаткой, смоченной водой, формируют ровные поверхности изделия.
В собранной муфельной печи заготовку подвергают обжигу.
Остывший тигель окунают в раствор белой глазури и снова помещают в нагревательную камеру.

Процесс обжига и глазуровки детально описан в главе данной статьи «Обжиг керамики». Самостоятельное изготовление тигля не займёт много времени и сэкономит деньги.

Многообразие возможностей для изготовления различных моделей муфельных печей позволяет выбрать наиболее эффективную конструкцию для конкретного вида работы.

Муфельная печь - специализированная конструкция, позволяющая нагревать различные металлы до необходимой температуры.

Муфель обладает свойством сохранять металл от прямого контакта с топливом или газами. Печи со стационарной нагревательной камерой и сменными муфелями работают по схожему принципу.

Методы для закалки металла

Существует несколько способов обработки металлов с помощью данного устройства:

Термообработка: отжиг, закалка, отпуск, состаривание.
Работа с ценными материалами , переплавка металлов, когда использование открытого огня недопустимо.
Для получения ровного тона поверхности , особенно при обработке керамики(высокохудожественной) используется муфельная печь.
Сушка диэлектриков.
Кремация , сжигание до минеральных компонентов.

Как работает муфельная печь?

Для того, чтобы понять, как работает устройство для закалки металла, происходит процесс взаимодействия различных элементов, рассмотрим внимательно ее строение:

Корпус печи . Если осталась старая газовая плита, с встроенным духовым шкафом, то она прекрасно подойдет для основы устройства. Лучший размер для такого духового шкафа: 70см-50см-60см. Такие габариты удобны для работы с термообработкой.

Внимание! Если вы решились использовать как основную конструкцию бывшую газовую плиту, то произведите демонтаж пластиковых составляющих . Иначе произойдет расплавление всех материалов.

Внутренний слой . Непосредственный контакт с поверхностью топки. Коэффициент полезных действий зависит от этой части конструкции, поэтому использовать следует огнеупорный шамотный кирпич.

Фото 1. Огнеупорный шамотный кирпич - обязательный элемент для внутреннего слоя при изготовлении печи своими руками.

Внешний слой . Его цель - сокращение потерь передачи тепла. Широко используются перелит и базальтовая вата для достижения эффекта.

Совет! Не используйте асбест как внешний слой. Нагреваясь, этот материал выделяет канцерогены.

Нагрев рабочего пространства. Спирали, созданные из нихромовой или фехралевой проволоки, отвечают за процесс нагревания всей газовой плиты. Лучше использовать фехралевые, так как они более пластичны, но нихромовые - дешевле.

Устройство для плавки алюминия и меди

Легкоплавкие металлы отличаются хрупкостью. Важно соблюдать схемы работы с данным типом металлов.

Так, например, для плавления меди или алюминия, муфельная печь должна разогреться до 1083 , а для плавления бронзы - 930 по Цельсию.

Эти материалы среди остальных легкоплавких имеют самые высокие показатели температуры плавления.

Значит, напрашивается вывод: для работы с легкоплавкими металлами необходима печь, разогревающаяся максимум до 1100 градусов.

Нюанс! Для крупного литья при работе с легкоплавкими металлами устанавливается горн. А плавить металл можно в емкости с «носиком» (тигель). Так легче всего предать ему в последующем форму.

Этапы работы с легкоплавкими материалами

Прокалка печи для заливки на температуре 600 градусов .
Погружение формы .
Нагревание температуры до 900 градусов.
Засекаем время пребывания формы в печи - 120 минут.
Вынимаем форму и остужаем до 500 градусов.
Легкоплавкий материал помещается в форму.

Плавка золота

Тугоплавкие металлы, например, золото, в работе отличаются высокой температурой плавления. Так, для успешного решения задачи, необходимо будет разогреть печь до 1300 градусов , при условии того, что мы работаем со сталью (по другим материалами надо смотреть коэффициент тугоплавкости).

Необходимо учитывать фактор материалов растопки . Так, протопить печь можно всеми бытовыми ненужными материалами, исключая токсичные, то есть выделяющие ядовитые вещества в процессе горения.

Вам также будет интересно:

Этапы работы с тугоплавкими материалами

Индукционная муфельная печь своими руками

Муфельные печи - это конструкция, необходимая для творчества ювелиров, кузнецов , других мастеров, работающих с керамикой, с закалкой стали. Обычно индукционная муфельная печь для плавки дорогостоящая, но есть возможность сделать ее своими руками.

Необходимые материалы и инструменты

Изготовление конструкции

Монтаж основной части. На внутренних сторонах шамотных кирпичей выпиливаем поперечные отверстия. Они служат для установки нагревательной спирали. Такие пазы увеличивают объем печи, то есть внутреннего пространства, с которым работать эффективнее. Кирпичи складываем и закрепляем в форме призмы. Ликвидируем щели.
Изготовление стенок. Используемые материалы: кантал, фехраль, нихром. Устанавливать материалы можно совершенно любым способом, но лучше сложить их кругом. Так, не будет перепада температур, так негативно влияющих на процесс термической обработки.

Фото 2. Основная часть муфельной печи собирается из шамотных кирпичей, в которых выпиливаются отверстия.

Установление теплоизоляции. Эффективность зависит от степени удерживания температуры внутри конструкции. Сама теплоизоляция - это смесь, состоящая из 0,8 частей цемента и 0,2 частей перлита . Смесь между призмой и стенками должна настояться около 48 часов .
Изготовление дна. Создаем изогнутую заготовку для нижней части изделия, прикрепляем четыре маленьких кусочка стальной трубы - это ножки, на которые будет опираться печь. Внутрь изделия наливаем цементную смесь, после застывания прикладываем проволоку в виде сетки, для создания ровного и одномерного слоя. В конце наносим тальк.
Изготовление крышки. Одного размера с дном создаем заготовку, прикрепляем к нему ручки. Крышку заполняем раствором с цементом и перелитом.
Изготовление спирали. Нихромовую проволоку с сечением 0,1 см и прут из железа радиусом 3 мм . После снятия с прута проволоки получаем спираль. Витки не должны соприкасаться. Готовая спираль помещается в прорези, сделанные на первых этапах производства.

Фото 3. Спираль из нихромовой проволоки помещается в специальные прорези в огнеупорных кирпичах таким образом, чтобы витки не соприкасались.