Из чего состоит муфельная печь?

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:

  1. Создание мощной и эффективной печи, способной решать поставленные задачи.
  2. 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:

  1. 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.
  2. 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:

  1. Измеряют боковые стороны, верхнюю часть и заднюю сторону печи. Вырезают листы металла с помощью болгарки и отрезного круга.
  2. 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.
  3. 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

Что такое муфельная печь и как с ней работать

Многие сферы производства сталкиваются с необходимостью нагрева сырья/заготовок до высоких температур. Нагрев востребован и в ремонтных мастерских. Подавляющее большинство материалов не рассчитано на нагрев открытым пламенем. Применение открытого огня считается признаком дурного тона и показателем низкой культуры производства. Для нагрева материалов принято использовать муфельные печи.

Впервые муфельная печь использовалась на рубеже XVII-IIXX веков. Ее изобрел известный французский инженер Жанто, специализирующийся на изготовлении карет и конных повозок. Первая муфельная печь использовалась для закалки осей и элементов подвески элитных карет.

Муфельная печь – изолированная нагревательная камера, которая применяется для плавки и закалки металлов, обжига керамики, стерилизации инструментов/посуды, подготовки лабораторных образцов и пр. Главной особенностью данного типа печей является нагрев материала в изолированной среде. Сама камера защищена со всех сторон, кроме переда, муфельной оболочкой. Содержимое камеры не контактирует ни с открытой атмосферой, ни нагревательным элементом.

Нагрев в изолированном муфеле дает возможность проводить высококачественную термообработку материалов. Нагреваемые предметы сохраняют свой изначальный состав, при условии существенного улучшения структуры. Повышение качественных характеристик структуры достигается путем медленного нагрева, длительной выдержки и охлаждения с регулируемой скоростью.

Нижэе будет рассказано, как выбрать муфельную печь.

Разновидности муфельных печей

Современные нагревательные печи с муфельной конструкцией представлены широким видовым разнообразием. Можно насчитать сотни модификаций муфельных печей. При этом муфельные нагреватели имеют достаточно узкую специализацию. Печи данного типа приобретаются в основном под конкретно взятые технологические операции.

Хотя встречаются и «универсальные» модели, но их возможности не уходят далеко от потенциала узкоспециализированных аналогов.

В первую очередь муфельные печи можно классифицировать по методу нагрева:

  1. Газовые
  2. Электрические

Существует мнение, что газовые печи обеспечивают возможность нагрева муфеля до более высокой температуры. Есть газовые муфели с нагревом до 2000 ˚С. Классические же электрические нагреватели позволяют добиваться в среднем температуры 1300 ˚С.

Но в электрические печи все чаще и чаще внедряются современные технологии, дающие возможность выходить на аналогичный с газовыми моделями температурный режим. При использовании специального волокнистого нагревательного материала, который доходит до поверхностного слоя муфельной изоляции, температуру печи можно повысить до 1700 ˚С и даже более того.

Разумеется, в некоторых мастерских и производственных площадках находится место старым твердотопливным печам. Муфели данного типа нагреваются обыкновенной дровяной/угольной топкой. Главным преимуществом твердотопливных муфелей является существенное снижение финансовых затрат на энергоноситель.

В прошлом муфельные печи для нужд производства топились отходами деревообрабатывающей промышленности. В данном случае стоимость самого процесса термообработки можно считать нулевой.

Но в твердотопливных муфелях есть один существенный минус. Такие печи не позволяют регулировать на тонком уровне температурный режим. То есть обыкновенной дровяной топкой сложно добиться стабильности нагрева. Этот момент крайне важен, так как современные технологии термообработки предполагают соблюдение температурного режима с точностью до ±1 ˚С.

Какие еще виды муфельных печей существуют.

Классификация по типу рабочей среды

Муфельные печи могут обеспечивать нагрев заготовок в различных средах:

  1. Воздух
  2. Инертный газ
  3. Вакуум

Простейшим видом муфельных печей являются нагреватели с традиционной воздушной камерой. Камера нагрева в таких печах представлена просто полым пространством, в которое помещается заготовка.

Во многих случаях наличие воздуха не является критичным для термообработки. Но все же существуют некоторые технологические операции, для которых наличие воздуха в камере нагрева либо нежелательно, либо недопустимо.

При закалке многих марок стали и различных сплавов воздух вступает в реакцию с поверхностным слоем металлов, что ухудшает эксплуатационные характеристики заготовок. Специально для таких случаев разработаны печи с подачей в камеру нагрева инертных газов или углекислоты. Нейтральный газ вытесняет воздух, создавая надежную защитную прослойку.

Печи, которые приспособлены для плавки металлов нередко оснащаются камерой нагрева с вакууматором. Расплавленный в условиях вакуума металл обретает особо качественную структуру. В вакууме часто плавят алюминий.

Дополнительно муфельные печи с разнотипными камерами нагрева нередко оснащаются вытяжкой. Вентиляция отводит из камеры нагрева продукты сгорания, влагу и прочие испарения, наличие которых нежелательно при термообработке.

Как выбрать муфельную печь по температуре нагрева.

Температура нагрева муфельной печи

При выборе муфельной печи в первую очередь следует обращать внимание на температурный режим камеры нагрева. Ведь от температуры напрямую зависит область использования нагревательной установки.

Очень часто муфельные печи используются для плавки металлов и сплавов. Если мастер имеет дело с какой-то определенной группой металлов, то нет смысла переплачивать за печь с более высокой температурой нагрева.

Ювелиры чаще всего сталкиваются с необходимостью плавки:

  1. Серебра
  2. Золота
  3. Меди

Температура плавки серебра составляет 960,8 ˚С. Золото плавится при температуре 1063 ˚С. Медь является немного более тугоплавкой, для нее нужно 1083,4 ˚С. Если же ювелир использует в украшениях платину, придется брать более мощную печь, ведь этот металл плавится при температуре 1768 ˚С.

Касательно платины, этот металл редко плавят в муфельной печи. Из-за повышенного порога температурной стойкости для плавки патины чаще всего используют индукционные печи, а иногда и тигельные нагреватели.

Если мастер имеет дело с плавкой железа (сталь или чугун), то печь должна нагреваться до 1539 ˚С. Для плавки свинца и алюминия можно использовать нагреватели попроще. Свинец начинает «плыть» уже при температуре 327,5 ˚С, а алюминию нужна температура 660,1 ˚С.

Нередко муфельные печи используются просто для термообработки металлических заготовок, а не для их расплава. Термообработка по большей части предназначена для изделий из стали. В качестве термообработки могут использоваться следующие технологические операции:

  1. Отжиг
  2. Закалка
  3. Нормализация
  4. Отпуск

Непосредственная закалка стали проводится при температуре 1000-723 ˚С. Но процессу закалки обычно предшествует отжиг и нормализация, которые проводятся при температуре 1000—1130 ˚С. Благодаря отпуску сталь избавляется от внутренних напряжений, данный вид температурной обработки проводится в диапазоне нагрева 800-500 ˚С.

Стоит отдельно заметить, что для закалки стальных заготовок металл подвергается нагреву в защитной среде. Для удешевления производства вместо инертных газов могут использоваться жидкости. Закалка стали нередко производится в масле и растворе едкого натра (каустическая сода).

Что еще нужно знать про виды муфельных печей.

Конструкция муфельной печи

Основу муфельной печи составляет изолированная от источника тепла камера нагрева, то есть муфель. Сам муфель – это полая оболочка прямоугольной формы. Оболочка чаще всего является керамической, а иногда шамотной. Но могут использоваться и другие материалы.

В крупносерийном производстве используются печи со съемным муфелем. В данном случае после нагрева материала до определенной температуры муфель извлекается и отправляется охлаждаться в другое место. Вместо него в печь загружается другой муфель, с новой заготовкой внутри, цикл термообработки повторяется.

Касательно электрических печей, то муфель обмотан снаружи тепловым нагревательным элементом. Это может быть проволока или лента из вольфрама, молибдена, различных жаростойких сплавов.

В промышленных муфельных установках, которые используются в дорогостоящем производстве, нагревательным элементом может выступать платина и ее сплавы.

Сам нагревательный элемент обычно защищается отдельно. Он просто замазывается жаростойким цементным раствором, образуя с муфелем единую конструкцию. Между муфелем и наружным корпусом печи обязательно предусматривается пространство, которое заполняется негорючей минеральной ватой. Слой изоляции предотвращает нагрев печного корпуса до опасно высокой температуры.

Управляет температурным режимом электроника. На панель управления выносится регулятор температуры. В муфельных печах продвинутого класса имеется LCD-экран.

Муфельные печи – устройство и применение муфельных печей при термообработке

Муфельные печи – устройство и применение муфельных печей при термообработке

В процессе почти любого производства необходимо проводить термическую обработку детали (нагрев, закалку, отжиг). Причем нужно не только соблюдать определенный температурный режим, но и осуществлять контроль за процессом охлаждения. В этом случае лучше всего использовать муфельные печи. Они представляют собой камеру, изготовленную из термостойких материалов для поддержания определенного температурного режима, которая защищает деталь от различных воздействий окружающей среды. В печи деталь проходит термообработку благодаря тому, что муфель полностью изолирует её от внешних воздействий, обеспечивая в то же время равномерный нагрев со всех сторон. Сейчас существует даже низкотемпературная муфельная печь. В ней детали проходят процедуру горячего отверждения.

Существует печи со стационарно встроенным муфелем. Они практичны и удобны, но довольно быстро выходят из строя и подходят для маленьких производств. На больших производствах используется устройства, которые имеют сменную набивку. Такая муфельная печь работает без перерыва, а детали в нее погружают уже вместе с муфелем (причем сами муфели изготавливаются непосредственно на производстве, так как их требуется достаточно много).

Изготавливают камеры таких печей из огнеупорных материалов различного свойства:

Объем камеры данной печи может варьироваться. Минимальная загрузка – 5 литров, максимальная – более 100 литров.

Ключевыми элементами нагревания печи являются система нагрева, камера и термопара, контролирующая поддержку необходимой температуры.

Способов нагрева таких печей также очень много. Они могут работать на газу, на дровах, на солярке или другом жидком топливе, но чаще всего используют электрические ТЭНы, которые нагревают печи максимально ровно, и с помощью которых можно осуществлять контроль над температурой в процессе работы. Различают муфельные печи

К таким печам можно подсоединить специальные приборы, с помощью которых режим нагрева и остывания может производиться автоматически.

Существуют горизонтальные и вертикальные муфельные печи. Речь идет, прежде всего, о погрузке-выгрузке продукции. Горизонтальные печи намного безопаснее. Но печи с вертикальной выгрузкой шахтного типа обеспечивают более устойчивый и равномерный нагрев продукции. Различают также трубчатые, колпаковые и камерные муфельные печи. В настоящий момент есть также высокотемпературные и низкотемпературные муфельные печи.

Горизонтальная и вертикальная муфельная печь электрическая

Принцип работы муфельной печи

Муфельная печь работает при разогреве муфеля до определенной температуры. Разогрев муфеля сопровождается большим затратами электроэнергии или топлива, особенно если муфель массивный. В некоторых случаях используется муфель из волокнистых материалов. В этом случае происходит устранение прямого излучения нагревателей на материал. Но данные муфели не устойчивы к газовыделению, которое происходит при обработки керамики или металла, поэтому они очень быстро разрушаются.

В большинстве современных муфельных печей находятся современные энергосберегающие нагревательные элементы MoSi2. Они более долговечны.

На небольших предприятиях могут использовать муфели изготовленные из керамики (керамика должна быть не простой и отличаться большой теплопроводимостью), которые способствуют равномерному распределению температуры в печи.

Принцип работы муфельной печи

Применение муфельных печей

Муфельные печи используют для термообработки различных материалов, например, металлов или керамики. Универсальные муфельные печи с керамическим муфелем используют на ювелирных производствах, на производствах занимающихся изготовлением зубных протезов. Муфельную печь также можно использовать для выплавки воска или для изготовления стекла. Муфельные печи также устанавливаются на кирпичных и керамзитных заводах, на горно-обогатительных комбинатах. Используются они и в пищевой, и в легкой промышленности.

Электрические муфельные печи или минимуфельные печи устанавливаются в лабораториях различных научных институтов, например, для исследования композитных материалов. Для работы с агрессивными химическим веществами муфельные печи оснащают дополнительной вытяжкой.

С помощью муфельной печи можно быстро удалить влагу любого типа из материалов. Небольшие печи используют при проведении купелирования, для выделения драгоценных металлов в чистом виде.

В целом муфельные печи используют для

При выборе печи, лучше отдать предпочтение известным производителям. Они гарантируют качество товара, высокие показатели обжига.

Ассортимент муфельных печей достаточно разнообразен, можно купить муфельную печь любой модификации. Цены муфельных печей не высоки, так что можно существенно сэкономить. Хотя существуют очень качественный муфельные печи израильского производства, которые чаще всего устанавливают на промышленных предприятиях. Они стоят достаточно дорого.

Лидерами продаж сейчас являются муфельная печь модели ПМ-8 и ПМ-10 с камерами объемом 6,5 л. Подобную муфельную печь для обжига керамики или для закалки небольших металлических изделий можно изготовить дома, самостоятельно, из подручных материалов, взяв за образец ту модификацию известного производителя, которая будет соответствовать целям применения, назначению конструкции.

  1. Промышленная муфельная печь

Промышленные муфельные печи используются для обработки различного материала при температуре от+1250 градусов. Все промышленные печи сконструированы таким образом, чтобы было удобно осуществлять загрузку и разгрузку материалов. Максимальный объем промышленной муфельной печи 1000 литров. Термоизоляция в промышленных печах всегда содержит несколько слоев, а нагреватели сделаны из фехраля.

Промышленные печи всегда оснащены дополнительной электроникой, которая позволяет задавать нужный температурный режим.

  1. Лабораторная муфельная печь

Лабораторные муфельные печи — это оборудование, которое предназначено для разогрева различных материалов, для закалки, отжига, отпуска, нормализации. Разогрев лабораторной муфельной печи проходит с помощью муфеля, который может располагаться в печи как стационарно, так и быть сменным. Лабораторные муфельные печи могут разогревать материал до 1100 градусов. Цены на них формируются как раз исходя из возможной температуры нагрева.

Муфельные печи и их применение

Муфельные печи, что это

Муфельная печь – это один из самых распространенных лабораторных нагревателей. Этот прибор используется как в лабораторных условиях, так и за пределами лаборатории. Конструкция муфельной печи обеспечивает полную изоляцию нагреваемого материала. Газ, сажа и копоть, которые выделяются во время сгорания топлива, не соприкасаются с изделиями. Печь имеет особое строение, внутри находится специальный муфель. Это огнеупорная камера, которая изолирует нагреваемые изделия, она изготавливается из кирпича или другого жаропрочного материала. Благодаря изоляции объекта нагревания, он не подвергается загрязнению.

Муфельные печи используют для проведения аналитических исследований в лабораториях, кроме того, их применяют в любом процессе, где необходимо провести обжиг или термическую высокотемпературную обработку материалов. Температура внутри муфельной печи доходит до 2500°C. При работе с муфельной печью необходимо выполнять определенные правила безопасности. Материалы нагреваются в муфельной печи до необходимой указанной температуры.

Устройство муфельной печи

Лаборатории в своей работе, преимущественно, пользуются профессиональными фабричными приборами, но для бытового использования часто применяют и самодельные муфельные печи. Важнейшей частью муфельной печи считается муфель – рабочая емкость электрического аппарата. Муфель имеет полуцилиндрическую форму, он выполнен из керамики. В стенки муфеля встроены нагреватели. Нагреватели полностью закрыты и не соприкасаются с нагреваемым объектом. Исключено воздействие прямого излучения нагревателя, агрессивного пара, продуктов горения и других веществ, которые могут привести к порче нагреваемого объекта.

Муфельная печь состоит из таких составных частей:

  • рабочая камера
  • корпус
  • нагреватели

Классификация муфельных печей

Изобретено множество вариаций печей, в соответствии с разными показателями.

Типы муфельных печей по разновидностям нагревателя:

  • газовая
  • электрическая

Виды печей по типу обработки:

  • стандартная камера с воздухом
  • камера, наполненная газом (заполняется водородом, аргоном, азотом или другими газами)
  • вакуумная среда внутри камеры

Разновидности муфельных печей по конструктивным особенностям и способу загрузки:

  • с горизонтальной загрузкой
  • с вертикальной загрузкой
  • трубчатая печь
  • печь колпаковая (колпак печи можно переместить к большой тяжелой детали)

Типы печей по назначению:

  • для учебных нужд
  • стоматологическая
  • ювелирная
  • лабораторная
  • промышленная (с объемом рабочей камеры не меньше 500 л)

Разновидности печей по тепловым показателям:

  • с умеренным нагревом (температурный режим в пределах 100-500 °С)
  • со средним нагревом (температурный режим в пределах 400-800 °С)
  • высокотемпературный режим (температура в пределах 400-1400 °С)
  • сверхвысокотемпературный нагрев (температура в пределах 2000 °С)

Применение муфелей

Муфельные печи применяют, в основном для проведения термической обработки изделий и веществ. Термообработка изделий улучшает их устойчивые качества, структура материала становится более однородной. В печах часто обжигают керамические и ювелирные изделия. Мягкая масса превращается в ходе физико-химических процессов в камнеподобный прочный стойкий материал, который не размывается водой.

Муфельные печи используются для проведения следующих процедур:

  • закаливание
  • обжиг
  • отжиг
  • гомогенизация
  • нормализация
  • ступенчатое старение
  • упрочнение
  • закалка изделий
  • отпуск материалов
  • нагрев
  • высушивание
  • озоление
  • высокотемпературная стерилизация
  • выращивание монокристаллов
  • купелирование в лабораторной практике
  • окислительное плавление и другие

Сфера использования муфельных печей

Муфельные печи востребованы в совершенно разных сферах, они используются как крупными организациями, так и в бытовых условиях.

Муфельные печи применяют для проведения различных процедур в таких сферах:

  • ювелирное производство
  • геофизика
  • химия
  • аналитические лаборатории
  • изготовление фарфоровых изделий
  • изготовление изделий из воска
  • стоматология
  • пищевая промышленность

Особенности муфельных печей

Чтобы правильно определиться с выбором муфельной печи, необходимо понять, какой режим температуры и величина камеры лучше всего подойдет для вашей работы. Также важно учесть скорость нагрева. Как правило, нагрев печей с открытым нагревателем происходит быстрее, однако они больше подвергаются воздействию ядовитых веществ от нагревания разных материалов. Печи с закрытым нагревателем обычно долговечней, они прогреваются равномерно, но медленнее.

Важно учитывать конструкцию муфельной печи и способ загрузки в нее материалов. Для бытового использования достаточно приобрести печь с ручным управлением, для аналитических же сложных работ лучше подойдет муфельную печь с программным управлением, работающая на микропроцессоре.

Преимущества муфельных печей

Муфельная печь отличается огромным количеством преимуществ перед другими нагревательными приборами. Однако есть и недостатки. Нагрев в печах происходит довольно медленно, режим ускоренного нагрева отсутствует. Медленный прогрев муфеля тянет за собой дополнительные энергозатраты.

Среди преимуществ муфельных печей выделяют такие:

  • широкий выбор объемов камеры печи
  • широкий диапазон температур
  • регулируемая температура нагрева
  • равномерный нагрев
  • удобство загрузки и выгрузки изделий
  • отсутствие перепадов температуры
  • герметичное закрытие камеры
  • нагреваемые изделия и материалы изолированы от вредных продуктов сгорания
  • возможность задать любую температуру
  • высокоточная термообработка
  • возможность программировать прибор для сложных рабочих циклов

Принцип работы с муфельными печами

Главной составляющей частью муфельной печи является муфель, вокруг которого располагается нагревательный элемент, накрытый сверху теплоизоляционным материалом. Вся конструкция располагается в металлическом корпусе. Нагрев печи осуществляется вокруг муфеля, поэтому изделия внутри камеры нагреваются медленно. Быстрее нагреваются печи, работающие от газового топлива, также они показывают более высокие температуры нагрева. Нагрев печи и время выдержки контролируется с помощью терморегулятора.

Готовое изделие или материал помещают в муфельную камеру, герметично закрывают, задают необходимую температуру и время выдержки и нажимают старт. Внутри камеры воздух прогревается до определенной температуры и остается на этом уровне в течение всего заданного времени. Муфельные печи невероятно востребованы в производственных и лабораторных процессах.

Юридический и фактический адрес: 61052, г. Харьков, ул. Конева 2, офис 31

Р/С 26004052339755, Банк «ПРИВАТБАНК», г. Харьков, МФО 351533

ЕГРПОУ 39826696, ИНН 398266920350, Выписка НДС 1520354500270

Муфельная печь своими руками

Муфельные печи представляют собой конструкцию, нагревательные элементы которой позволяют добиться температуры, необходимой для обжига керамики, плавки металлов, закалки стали в личной мастерской. Ювелиры и другие мастера, чья мастерская находится дома, понимают всю ценность такой конструкции. А учитывая высокую стоимость муфельных печей, производимых заводским путем, подобная печь, выполненная самостоятельно, приобретает особое значение.

Устройство муфельной электрической печи

Классификация муфельных печей

По типу нагревательных элементов муфельные печи подразделяют на:

  • электрические;
  • газовые.

По предназначению они делятся на:

  1. для плавки металла;
  2. для обжига керамики;
  3. для плавки стекла;
  4. для закалки металла;

Бывают также промышленные и самодельные муфельные печи.

Промышленная муфельная печь с автоматикой

Но печи, работающие на газу сделать в домашних условиях невозможно, хотя газ и дешевле электричества, так как подобные эксперименты запрещены законодательством. Электрическое управление печью обеспечивает удобство регулирования температурного режима.

По конструктивному типу муфельные печи делят на:

  • горизонтальные (наиболее простые);
  • вертикальные или горшкового типа;
  • колпаковые;
  • трубчатые.

Нагрев может производиться в воздушной среде, в вакууме или в газовой среде. В домашних условиях есть возможность только для конструирования печи с термической обработкой изделий в воздушной среде.

При самостоятельном выполнении муфельной печи ей можно придать желаемую форму и объем, оформить ее в подходящем для интерьера стиле.

Основные части конструкции

  1. Внешняя часть печи, оболочка (корпус).В качестве корпуса для будущей муфельной печи удобно использовать вышедшую из употребления газовую плиту, точнее духовку от нее или электрическую печку. Для их использования демонтируют все пластиковые детали. В случае, когда нет возможности использовать такие варианты корпуса, его сваривают из листового металла (толщина не менее двух миллиметров).
  2. Теплоизоляционный слой. Эта часть конструкции крайне важна. От ее качества зависит КПД печи и теплопотери, которые она понесет. Внутренний слой термоизоляции – это огнеупорный (шамотный) кирпич, способный выдержать температуру до одной тысячи градусов.

Огнеупорный шамотный кирпич для внутренней отделки муфельной печи

Спирали скрученные из нихромовой или фехралевой проволоки

Список материалов и инструментов для сборки конструкции

  1. болгарка (машинка для шлифовки и резки материалов) с отрезными кругами для металла;
  2. сварочный аппарат;
  3. листовая сталь толщиной >2мм;
  4. металлические уголки;
  5. шамотный огнестойкий кирпич;
  6. огнеупорная смесь;
  7. силикон термостойкий;
  8. базальтовый термоизолятор (вата, плотностью 200 кг/м 3 ) или перлит;
  9. защитные очки и респиратор;
  10. нихромовая (фехралевая) проволока сечением 1 мм;
  11. кусачки или ножницы по металлу.

Технология постройки муфельной печи

Порядок выполнения работ горизонтальной ли вертикальной муфельной печи аналогичен, различие состоит в расположении элементов печи.

  1. Корпус муфельной печи выполняем из листового железа. Вырезаем болгаркой прямоугольную полоску нужного размера, сгибаем ее в радиус и при помощи сварки герметично завариваем шов. Для предотвращения образования коррозии можно покрыть металл несколькими слоями огнеупорной краски. К полученному цилиндру привариваем дно. Для этого вырезаем из листа стали круг необходимого диаметра, равного диаметру цилиндра. Укрепляем стенки и донышко металлической арматурой. Корпус выполняем такого объема, чтобы внутри можно было разместить термозащитный слой и огнеупорный кирпич.
  2. В случае если для корпуса используется старый холодильник, аналогично укрепляем его донышко и стенки металлическими уголками или трубками.
  3. Внутреннюю часть корпуса выкладываем толстым слоем базальтовой ваты.

Внутренняя часть из базальтовой ваты

Корпус муфельной печи из шамотного кирпича

Важно! Во время резки кирпичей обязательно защищать глаза и органы дыхания от пыли очками и респиратором. Работы необходимо производить на улице или в хорошо проветриваемом помещении.

Помещаем образовавшуюся кирпичную трубу в корпус со слоем теплоизоляции.

Далее на внутренней поверхности кирпичей необходимо пропилить канавки под проволоку.

Канавки под проволоку

Но прежде из мотка нихромовой или фехралевой проволоки необходимо сделать спираль диаметром около 6 мм. Для этого наматываем проволоку на основу (карандаш, сварочный электрод или тонкий металлический пруток).Достаем кирпичи и вновь выкладываем их на ровную поверхность в ряд.

Прикладываем спираль, делаем разметку под будущие канавки, которые будем вырезать в кирпичах болгаркой. Правильность линий проверяем строительным уровнем. В конечном итоге внутри рабочего пространства проволока будет уложена по спирали от дна к вершине рабочего пространства. Важно, чтобы витки не соприкасались друг с другом, иначе будет замыкание.

Спираль в муфельной печи

Чтобы вывести концы проволоки за пределы рабочей камеры и подключить их к автомату, между двумя соседними кирпичами вставляем три тонких длинных отрезка керамической плитки с пропиленными в них тонкими каналами под проволоку.

Каналы под проволоку из муфельной печи

Применение таких керамических выводов в дальнейшем позволит легко производить ремонтные работы муфельной печи.

Коммутация электрической части с тремя ступенями мощности

  • для первой ступени мощностей необходимо два контура спиралей включать последовательно;
  • вторая ступень подразумевает отдельное подключение нижней спирали;
  • третья ступень мощности – параллельное включение двух контуров.

При включении спиралей обязательно заземление!

Готовую конструкцию рабочей камеры помещаем в корпус со слоем теплоизолирующего материала и одним кирпичом, уложенным на дно, обмазывая его огнеупорной (печной) глиной или огнеупорным клеем.

Чтобы вывести керамические каналы за пределы корпуса, сверлим в нем отверстия.

Делаем корпус и обмазываем шамотной глиной

Крышку выполняем из листовой стали, вырезая ее по размеру печи и закрепляя на ней печной глиной огнеупорный кирпич. Сверху привариваем щеколду, ручки и навесы. Для герметичности по краям крышки и на примыкающие стенки муфельной печи наносим слой термостойкого силикона, предварительно тщательно обезжирив поверхности.

Муфельная печь в работе

После полного высыхания печи подключаем проволоку к электрическому автомату со стабилизатором и проводим ряд испытаний, настраивая мощность накала спиралей и температуру в рабочем пространстве увеличивая или уменьшая напряжение сети.

Важно! Чтобы удостовериться, что печь высохла полностью, ее необходимо включить на максимальную мощность и удостовериться в отсутствии испаряемого с поверхностей печи пара.

Во время работы печи дверцу необходимо плотно запирать.

Видео — самодельная муфельная печь

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!