Муллитовый vs шамотный что лучше для муфеля

Статьи

Муфельные печи – отнюдь не современные устройства. Идея создания печей для обжига керамики и термической обработки металла или стекла зародилась достаточно давно.

Основная особенность муфельной печи заключается в возможности нагрева материала опосредованным путем, то есть без прямого контакта с пламенем или иным источником тепла.

Основу конструкции составляет муфель – керамическая емкость, выполняющая сразу несколько функций.

1. Во-первых, она изолирует материал от продуктов сгорания топлива (газов, золы, смол).
2. Во-вторых, керамика обеспечивает равномерный подвод тепла внутрь камеры.

Таким образом, муфельные печи могут служить устройствами для осуществления производственных процессов и лабораторных исследований.

Огнеупорные материалы для муфельных печей

Посмотреть эту публикацию в Instagram

Современные печи работают от электричества. На первый взгляд может показаться, что при наличии электронагревателей необходимость керамической капсулы отпадает, но это ошибочное мнение. Обжиг керамики или термообработка металлов являются сложными процессами, и необходимые условия их реализации можно создать только в муфельных печах.

Из истории возникновения

История знает один очень интересный факт, связанный с появлением муфельных печей. Их родиной считается Франция, однако здесь не обошлось без российских умельцев. Известный каретный мастер Жанто, занимающийся изготовлением экипажей для знати и королевского двора, в конце 17 века изобрел рулевую трапецию. Слабым звеном в конструкции являлась ось поворотного шкворня, которая постоянно ломалась.

Однажды к мастеру обратился российский дворянин с заказом роскошного экипажа от имени Петра I. Этот экипаж должен был достаться в подарок одному азиатскому хану. Первым делом заказчик обратил внимание на прочность оси и, не получив удовлетворения, подсказал мастеру способ изготовления прочных материалов.

Задача мастера заключается в том, что поверхность оси необходимо цементировать. Заготовка по всей толщине обладает разными показателями прочности. Снаружи она покрывается твердой каленой коркой, а внутри остается достаточно вязкой. Подобное цементирование возможно произвести только в специальной печи, где достигается высокая температура.

Первая муфельная печь (muffla — муфта, глиняный ящик) изготавливалась из глины. В состав материала для цементирования добавлялись измельченные в порошок рога крупного скота. Поначалу такая печь имела определенную область применения, поэтому называлась системой сооружения осей.

Область применения муфельных печей

Сегодня муфельная печь – достаточно востребованное устройство. Она применяется в различных производственных сферах. Важной особенностью муфельной печи является возможность регулировать температуру, достигать высоких значений температуры, изолировать материал от воздействия внешних факторов. В печи производят не только термическую обработку материалов. Они пригодны для хранения образцов, если заданы определенные температурные условия.

Можно выделить основные области применения муфельных печей:

• Закалка, отпуск, отжиг, нормализация металла, а также другие способы его термообработки.
• Обжиг изделий из керамики.
• Озоление органических образцов.
• Кремация.
• Купелирование руд для определения наличия в них благородных металлов.
• Синтез и выращивание монокристаллов.
• Проведение лабораторных исследований.
• Плавление драгоценных металлов в ювелирном производстве.
• Сушка.

Также муфельные печи нашли применение в стоматологии. Качественные металлокерамические конструкции, используемые в протезировании, получаются только в подобных печах, где каждое изделие равномерно прогревается до высоких температур.

Виды муфельных печей

Существует несколько классификаций печей, так как в определенных областях одни факторы являются решающими, а другие – нет. К таким факторам относят следующие характеристики:

• Тип нагрева.
• Назначение.
• Вид конструкции.
• Защитная среда.
• Масса материала.
• Объем муфельной камеры.
• Температура нагрева.

По типу нагрева муфельные печи подразделяются на газовые и электрические. Электрические варианты практически вытеснили газовые устройства, так как считаются более практичными. Кроме того, удельная теплота сгорания газа ограничена, а при помощи электроприборов можно добиться высоких температур.

По назначению муфельные печи делятся на лабораторные (мобильные устройства для проведения научных исследований), промышленные (стационарные устройства, установленные на промышленных предприятиях), ювелирные (используются для обжига керамики или плавки драгоценных металлов), учебные.

Разделение печей по виду конструкции основано на их функциональности и вариации способов загрузки материала. Выделяют печи вертикальной или горизонтальной загрузки, трубчатые печи, служащие для поверки термопар, а также колпаковые печи, предназначенные для обжига крупных деталей.

В колпаковой печи деталь помещается на отдельный под, выполненный в виде поддона. Сверху, как колпаком, она накрывается муфелем, оснащенным нагревательными элементами.

Самый простой по конструкции вид – камерные печи. Одна из стенок камеры является дверцей, через которую загружают и выгружают материал. Нагревательные элементы расположены на остальных стенках в специальных канавках. Шахтные или горшковые печи по своей сути похожи на перевернутые колпаковые печи. Материал загружается в углубление муфеля и сверху накрывается плоской крышкой.

Наиболее сложные – тоннельные печи. Они оборудованы конвейером или интегрированы в конвейер.

Посмотреть эту публикацию в Instagram

Температурный режим в муфельной печи провоцирует нежелательные химические реакции на поверхности обрабатываемого материала. С этой целью обжиг деталей производится в защитной среде. От типа среды зависит устройство печи. Воздушные печи – самые простые по своей конструкции. В них нагревание происходит в атмосферном воздухе.

Печи с газовой защитой позволяют производить нагрев в среде аргона, водорода, гелия и других газов. Бывают и вакуумные печи. В них нагрев детали производится в вакууме.

В некоторых случаях целесообразно классифицировать печи по их характеристикам. Важнейшая характеристика – объем муфеля. Самодельные или фабричные печи отличаются объемом, который может варьироваться от 1 до 100 литров. Обычно объем выбирается при конструировании печи с учетом области ее будущего применения. Еще одна важная характеристика – мощность печи.

Она характерна как для электрических нагревателей, так и для газовых печей. При покупке или изготовлении муфельной печи важно учитывать тип электропитания, то есть в однофазную или трехфазную цепь включается устройство.

Устройство и принцип работы

Муфель является основным рабочим элементом печи. Он представляет собой резервуар, выполненный из керамики или специального волокна. Форма резервуара зависит от функционала печи, но обычно муфель изготавливают в виде полуцилиндра. Нагревательные элементы укладываются в специальные канавки, сделанные в стенках муфеля. Они не соприкасаются с обрабатываемым материалом, что служит одной из особенностей такого вида печей.

Печи для обжига керамики оснащены стационарным муфелем. Некоторые виды устройств имеют внешние нагреватели и сменный муфель. Во всех случаях материал, подлежащий нагреванию, защищен от прямого воздействия излучения. В свою очередь, нагреватели не покрываются выделяющимися в процессе нагрева агрессивными частицами и парами.

В строении муфельной печи можно выделить следующие ключевые элементы:

• рабочую камеру;
• корпус;
• нагревательные элементы.

В рабочей камере происходит термическая обработка материала. Именно она изготовлена из огнеупорной керамики и называется муфелем. Корпус выполняет эстетическую функцию и функцию изолятора. Благодаря теплоизоляционной прослойке, печь внутри муфеля сохраняет высокую температуру длительное время и обеспечивает медленное и равномерное остывание материала.

Например, при обжиге керамики материал и печь должны охлаждаться до температуры в 400 градусов медленно, в течение нескольких часов. В противном случае на изделии будут образовываться трещины, а сама печь выйдет из строя.

Строение муфельной печи не оставалось неизменным и с течением времени претерпело некоторые видоизменения. Неизменной оставалась лишь основная суть ее работы. Конструкция должна обеспечить изолирование материала от внешней среды, а также равномерное нагревание по всему объему.

Система вентиляции устроена так, что выделяемые при нагревании вредные вещества выводятся из камеры. Постоянство температуры обеспечивает естественная или принудительная конвекция. Нагреватели могут быть разных размеров и принимать различную форму. Они устанавливаются по всему периметру муфеля. Здесь важно рассчитать, какое именно количество теплоты необходимо получить для термообработки того или иного материала.

Нагреватели отличаются по конструкции, материалу изготовления и способу обустройства. Они бывают трубчатыми, ленточными или спиральными. В качестве материала используется, в основном, нихром, вольфрам, фехраль или никелин. Принято различать всего два типа устройства нагревателей – открытые и закрытые. Особую популярность получили нагревательные элементы, выполненные в виде спирали из нихрома.

Современные муфельные печи оснащаются модулями управления, позволяющими регулировать температурный режим. Первые регуляторы были механическими или аналоговыми. Со временем они стали вытесняться программируемыми электронными блоками. У электронных регуляторов температурного режима есть определенные преимущества:

• Можно с большой степенью точности задавать нужную температуру;
• Электроника позволяет задавать время включения и выключения нагревательных элементов;
• Мастер получает возможность снимать показатели температуры в любой момент времени;
• Появляется возможность программировать сложные циклы нагрева и остывания муфелей.

Как происходит обжиг керамики в муфельной печи

Можно рассмотреть пример работы с электрической муфельной печью при обжиге керамики. Загружать материал в муфель следует таким образом, чтобы было задействовано максимальное пространство рабочей камеры. Для этого производят пробную загрузку на специальном рабочем столе.

Уложив все элементы, мастер определяет требуемые габариты, следовательно, количество задействованных огнеупорных полок. Чтобы увеличить срок службы муфеля, рекомендуется перед первым применением покрыть полки (лещадки) раствором каолина. Порошок каолина разводится в воде и полученная смесь наносится на лещадки с помощью кисточки.

Важно помнить, что плотность глазурованных и неглазурованных изделий различна, поэтому внизу должны находиться более тяжелые элементы, а легкие размещаются сверху.

Можно допускать соприкосновение неглазурованных изделий. Если обжигаются толстые черепки в виде плиток, то их ставят на ребро. Расстояние между черепками или расстояние до нагревательных элементов не должно быть меньше 2-3 см. В противном случае неизбежна деформация изделий. Глазурованные элементы размещают в муфеле на специальных подставках, чтобы они не соприкасались друг с другом.

На этапе обжига изначально ведется медленное повышение температуры. Это обусловлено тем, что заготовки в течение нескольких часов досушиваются. Происходит выпаривание связанной воды. Температура в муфеле повышается до 200 градусов. Процесс досушки происходит при открытых технологических отверстиях, чтобы выходила испарившаяся влага.

Занимает данный этап около 1 часа времени.

Далее температура более высокими темпами поднимается до 300-500 градусов. Но при прохождении границы в 600 градусов следует проявлять осторожность и бдительность. Дело в том, что при этой температуре происходит диссоциация глинистого вещества, в результате которой интенсивно выделяются пары, образовавшиеся из химически связанной воды. Пары выходят под большим давлением, поэтому велика вероятность разрыва изделий, даже высохших. Вторым фактором, заставляющим снизить темп повышения температуры, является резкое расширение кварца.

Следующая температурная ступень составляет 570-600 градусов. Керамические изделия выдерживаются в данном температурном режиме около 30 минут. Скорость повышения температуры может быть высокой, тем не менее, необходимо соблюдать установленную выдержку, чтобы материал нагрелся по всему объему. При последующем обжиге соблюдается скорость нагрева 150 градусов/20 минут.

Важным этапом работы с керамикой является охлаждение печи. Считается, что печь должна остывать примерно столько же по времени, сколько длилось ее нагревание. В противном случае на заготовках будут образовываться трещины. Резкое охлаждение негативно влияет на керамику самого муфеля. Опытные мастера советуют снижать температуру до 450-400 градусов в течение нескольких часов.

Необходимо помнить, что чем больше масса заготовки, тем более количество теплоты она отдаст при остывании. Дверцу муфеля не следует открывать, пока в рабочей зоне не восстановится температура 200 градусов. Разгрузка муфельной печи производится при температуре не выше 60 градусов. Приведенная схема не является единственной, но в других алгоритмах также предусмотрено постепенное изменение температурного режима.

Источник: kovaleva.gallery

Муфельная печь — преимущества, устройство, цены и сфера применения

Муфельная печь — это нагревательное устройство, внутри которого расположен специальный кожух — муфель. Он отделяет внутреннее рабочее пространство от топки (нагревателей). Таким образом, внутренняя камера защищает рабочую зону от угарных газов, а нагреваемые детали — от взаимодействия с этими газами. Как устроен муфель и изготавливается ли муфельная печь своими руками?

Муфельные печи: преимущества и недостатки

Муфель защищает зону нагрева от газов или продуктов испарений нагревательных элементов. Это создаёт условия для термической обработки деталей, для насыщения их поверхности определёнными элементами (углеродом, азотом, хромом). Также муфель используют для переплавки золота, обжига изделий из глины.

Кроме защитных свойств, внутренняя камера обеспечивает равномерное распределение температуры по всей рабочей зоне. Это создаёт одинаковые условия для термической обработки деталей на поддоне.

Из недостатков муфелей стоит отметить низкую скорость нагрева до высоких температур, а значит, сложность скоростных режимов термической обработки в таких печах. Кроме того, разогрев самого муфеля требует дополнительного расхода энергии, а значит муфельные печи — более затратны в эксплуатации, чем печи без муфеля.

Муфельные печи: сфера применения

Перечислим сферу применения муфельных печей:

1. Металлургическое производство и исследования в металлургических лабораториях. В муфельных печах разного размера проводят термическую обработку деталей из различных сплавов — закалку и отжиг, отпуск и состаривание. Также в муфелях проводят насыщение поверхности углеродом, азотом, алюминием, кремнием, другими элементами (цементирование, азотирование, цианирование, диффузная металлизация — хромирование, алитирование).

2. Переплавка золота и цветных сплавов, при которых недопустимо насыщение сплава посторонними примесями. В такой переплавке необходимо ограничить контакт сплава с продуктами горения или с продуктами окисления нагревательных элементов.

3. Обжиг керамики — используется в процессе производства керамических изделий (посуды, скульптурных украшений из глины). Высокотемпературный обжиг обеспечивает прочность керамической поверхности и её водостойкость.

4. Сушка электропроводящих материалов и элементов.

5. Стерилизация инструмента (в медицине).

6. Сжигание (кремация).

Особенности муфельной печи для плавки металлов

Как устроены муфельные печи: конструкция

Главный конструктивный элемент печи — муфель. В его камеру загружают детали для термической обработки (или золото для переплавки, медицинский инструмент для температурной обработки, керамику для обжига). Муфель делают из химически инертного материала.

Камеру муфеля располагают внутри печи. При этом пространство между наружным кожухом и внутренней камерой заполняют теплоизолятором. Качественная теплоизоляция определяет КПД работы устройства, а также его безопасность (ограничивает сильный нагрев кожуха и не допускает возможности обжечься об него).

Нагревательные элементы располагают снаружи муфеля или в его стенках. Они нагревают внутреннюю камеру, которая в свою очередь передают тепло рабочему пространству. Работой нагревательных элементов управляет регулятор. Он контролирует температуру и время нагрева, весь процесс термической обработки.

Уровень автоматического регулирования влияет на цену нагревательного устройства. Чем больше регулирующих функций, тем дороже печь.

Муфель: конструкция и материалы

Для изготовления внутренней камеры используются следующие материалы:

• керамика;
• керамическое волокно;
• корунд;
• огнеупорный (шамотный) кирпич.

Выбор материала для изготовления муфеля определяется условиями работы и предназначением печи. Например, муфель из огнеупорных волокон используется для нагрева в нейтральной среде. Корундовые камеры — можно использовать в химических средах. А вот керамический муфель — универсален. Благодаря инертности его используют для различных задач (переплавки, термической обработки, обжига).

В один и тот же корпус можно загружать муфели из разных материалов (для разных целей нагрева и обработки). Таким образом, внутренняя камера является сменным элементом, который может иметь вид горшка или колпака, загружаться с боку или сверху. Конструктивно муфели делят на следующие группы:

1. Колпаковые (они загружаются сверху в виде колпака, после нагрева отделяются от пода).
2. Горшковые (также загружаются сверху, но имеют вид ёмкости, от пода не отделяются).
3. Простые (садку загружают с боку печи).

Нагревательные элементы

Для нагрева стенок внутренней камеры устанавливают нагревательные элементы. В качестве них используется проволока из термостойкого металла или сплава. При прохождении тока по проволокам они разогреваются и выделяют тепло. Для увеличения площади отдачи проволоку наматывают в виде спирали.

Также различают открытые и закрытые нагреватели. Открытые нагреватели имеют более высокую скорость нагрева, при поломке — легко заменяются новыми. Но при этом — быстрее окисляются (из-за нагрева) и чаще выходят из строя.

Закрытые нагреватели располагают внутри стенок муфеля. Они защищены от окисления, поэтому более долговечны. Недостатки: более длительный нагрев и большая стоимость ремонта (в случае поломки необходима замена всего муфеля).

Виды муфельных печей

Муфельные печи классифицируют по нескольким признакам. По способу нагрева их делят:

• электрические;

• газовые.

По виду защитной атмосферы:

1. Воздушные (муфель ограничивает смешивание воздуха между рабочим пространством и нагревателями).
2. Вакуумные (внутри муфеля создают разреженное пространство — вакуум).
3. Печи со специальной атмосферой — пространство внутри муфеля заполняют специальным газом (инертным, азотирующим, восстанавливающим и др.).

Рабочая температура внутри печи может варьироваться от +400ºC до 2500ºC. По этому признаку муфельные печи классифицируют на типы:

1. Для умеренного нагрева — до 500ºC.
2. Для средних температур — до 900ºC.
3. Для высоких температур — до 1400ºC.
4. Для сверх высоких температур — до 2000-2500ºC.

Примечание: Температура нагрева определяет цену печи. Чем сильнее нагревает печь, тем выше её стоимость. Кроме того, цены муфелей зависят от размеров и функциональной оснастки (наличия термопар, вида нагревателей, автоматики).

Муфельная печь своими руками

В домашних условиях своими руками можно собрать простую конструкцию печи. При этом муфельная печь «своими руками» будет работать на электричестве. Главный элемент — муфель — можно изготовить из глины или сложить из шамотного кирпича.

Для глиняного муфеля делают заготовку из картона или фанеры. Полученный короб покрывают слоем глины толщиной от 1 см, сушат до затвердевания (3-5 дней) и обжигают в угольной печи. Температура обжига составляет 700-800ºC. Этого достаточно для остекловывания глиняной структуры и получения прочной внутренней камеры.

Полученный керамический муфель обматывают проволокой (нихромовой или фехралевой, диаметром 1 мм) — она будет работать в качестве нагревательного элемента. Для того чтобы закрепить проволоку на кожухе, её покрывают вторым слоем глины (который также сушат и обжигают в угольной печи). Концы проволоки для дальнейшего подключения к электросети отставляют открытыми.

Для складывания шамотного муфеля в каждом кирпичике проделывают канавки (для расположения нагревательных спиралей). После складывания кирпичей в канавках располагают спиральную проволоку. Для закрепления в канавках спираль обмазывают глиной или укрепляют проволокой.

Готовую внутреннюю камеру размещают в металлическом корпусе. Его сваривают из листов стали толщиной 2 мм и более. В корпусе оставляют отверстия для подсоединения к нагревательной проволоке.

Внутрь кожуха помещают готовый муфель, подсоединяют контакты и делают теплоизоляцию. В качестве изолирующего материала используют базальтовую вату или асбестовую крошку (асбест — более вредный вариант, при его нагреве выделяются канцерогены).

Примечание: Такая муфельная печь своими руками позволяет обжигать изделия из керамики. Для металлургического отжига или переплавки цветных сплавов необходима печь промышленного производства.

Самостоятельное изготовление муфельной печи

Печи СНОЛ: цены и модели

Производитель электропечей СНОЛ (SNOL) предлагает различные нагревательные печи и камеры. Муфельные варианты СНОЛ — это лабораторные электропечи для термической обработки деталей в воздушной среде. Они обустроены электрическими спиральными нагревателями и прямоугольной внутренней камерой. Сфера применения печей СНОЛ: термическая и химико-термическая обработка, нагрев образцов, прокаливание.

Модельный ряд СНОЛ предоставляет печи с разными рабочими температурами и разным объёмом рабочего пространства. Рабочие температуры СНОЛ составляют 100-1300ºC. В моделях под заказ рабочие температуры могут быть выше — до 1600ºC. Объём рабочих камер — 3, 6 или 10 л. Используются полузакрытые и закрытые нагреватели.

В модификациях с объёмом рабочей камеры 3 и 6 л нагреватели расположены с трёх сторон. В модификациях с камерой 10 л — нагреватели с 4-х сторон внутренней камеры.

Материал муфеля — керамика или волокно. Есть модели СНОЛ, в которых внутренняя камера выполнена из нержавеющей стали, из кирпича. Модульная конструкция печи позволяет при необходимости быстро и несложно заменить любой элемент.

Качество и надёжность работы нагревательных устройств СНОЛ обеспечивают японские программируемые терморегуляторы, фехралевые нагреватели.

Цены на печи СНОЛ — демократичны.

Муфельная печь — устройство, необходимое для работы металлургической лаборатории. Оно также востребовано в ювелирном деле и керамическом производстве, используется в медицине (для обработки инструмента). Конструкция отличается простотой. Для отжига керамических изделий муфель можно изготовить своими руками.

Для более ответственных видов химико-термической обработки лучше приобрести печь заводского изготовления. Это будет гарантировать её качество и безопасность.

Описание работы муфельной печи Snol-7.2/1100

Источник: opechi.com

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.

Мнение эксперта
Левин Дмитрий Константинович

Газовые модели обходятся дешевле, но требуют подведения топливных коммуникаций, соблюдения правил эксплуатации газовых приборов и прочих административно-технических норм. Поэтому, большее распространение получили промышленные и лабораторные муфельные печи, работающие на электрической энергии.

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);

В муфельных печах советского производства часто использовался дополнительный слой изоляции из асбестового полотна. Сегодня такая изоляция не используется, так как при нагревании асбест активно выделяет канцерогены, крайне опасные для людей.

• 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.

Мнение эксперта
Левин Дмитрий Константинович

Вместо нихрома может быть использована фехралевая проволока, которая несколько отличается по своим показателям. Во время использования калькулятора необходимо обратить внимание, для какого типа проволоки производится расчет.

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.

Перечислены только самые необходимые инструменты и материалы. В процессе сборки печи могут пригодиться и другие инструменты или материалы.

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.

Какой муфельной печью пользуетесь Вы?
Покупной Самодельной

После этого можно приступать к запуску печи. Предварительно печь выдерживают не менее 5 суток, чтобы окончательно высох раствор. Дверцу держать открытой, обеспечить обильный приток воздуха. Интенсивную сушку с нагревом производить не рекомендуется, так как глина растрескается и начнет осыпаться.

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:

Нужен ли запас мощности для спиралей, или необходимо навивать спираль в точности по расчету?

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.

Можно ли использовать вместо шамотного кирпича обычный строительный?

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

Обязателен ли металлический корпус, или можно стянуть шамотные кирпичи металлическими хомутами и оштукатурить их составом для печей?

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.

Если использовать готовые ТЭНы, получится ли нормальная муфельная печь?

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

Если электропроводка в доме и вообще в округе ветхая, можно ли подключать к ней муфельную печь?

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

Источник: tehno-gid.net

Футеровка муфельной печи

Футеровка печи – это обязательный процесс, проводимый при ее конструировании. Футер (от нем. «futter» – прокладка) – это своеобразная отделка, выполняющая не эстетическую, а защитную функцию. Футерование выполняется для разных устройств бытового и промышленного назначения, которые могут подвергаться риску постороннего воздействия: физического, химического, теплового.

Дополнительная защита монтируется со стороны вероятного разрушения. К примеру, трубы на теплоцентрали облицовываются снаружи, чтобы избежать повреждений от давления почвы, находящихся в ней камней и других острых предметов.

Лабораторная электропечь предназначается для проведения высокотемпературных процессов, поэтому футеровка может составлять всю конструкцию или большую ее часть.

Так как нагреватель электропечи расположен внутри нее, то и защитная облицовка устанавливается там же

Для чего нужна футеровка печи? Ведь, казалось бы, стены муфельных камер и так сооружаются из огнеупорных материалов. Однако разрушающее воздействие тепловой энергии, выделяемой при обжиге или плавлении металлов, заставляет искать способы усиления прочности печки и увеличения срока ее пользования.

Футеровка нагревательных печей также проводится с целью повышения теплоизоляционных функций. Правильно выполненная облицовка значительно снизит потери тепла сквозь стенки прибора. Тут главное – соблюсти меру, поскольку чрезмерное увеличение толщины футера может уменьшить КПД печки.

Сегодня мы поговорим о том, как сделать футеровку печи, перечислим разновидности футеров и расскажем, какие материалы для их создания лучше использовать. Эта информация будет полезной тем, кто не хочет покупать готовую муфельную печь, а задумал сконструировать нагревательное устройство сам.

Виды футеровки муфельных печей

Видео футеровки печи, представленное ниже, дает ясное представление о способах создания дополнительной защиты.

Технологии образования футера различаются в зависимости от разновидности материалов, используемых для постройки муфельной камеры. Перечислим самые распространенные виды футеровок:

• Накладная. Стенки облицовываются огнеупорными материалами – штучными или листовыми. В первом случае это может быть формовочный шамотный кирпич, во втором – плиты ШПГТ-450.
• Набивная. Кладка промазывается огнестойкой смесью с вязкой текстурой. Эта работа проводится вручную.
• Методом торкретирования. Поверхность покрывается текучим жаропрочным составом, который разбрызгивается под большим давлением из специального устройства.

Футеровка муфельных печей практически всегда проводится внакладку. Способ набивки применяется во время небольших ремонтных работ

Футеровочные работы выполняются непосредственно в процессе постройки электропечи. Однако, некоторые их разновидности, например, набивка, проводятся после завершения строительства.

Далее рассмотрим, как выполнить расчет футеровки печи в зависимости от использованных материалов.

Из каких материалов лучше делать футеровку для муфельной печи

Материалы для футеровки печей делятся на несколько классов. Основное их отличие – особенности ингредиентов, входящих в состав:

• «А» – футер создается из компонентов природного происхождения. Сюда также входят синтетические материалы со связующим кремнеорганическим веществом.
• «В» – главным ингредиентом облицовки выступает специально обработанная глина – шамот. Из нее создают блоки и кирпичи, которые используются при постройке печки.
• «С» – к этому классу относятся материалы, созданные на основании других компонентов.

Самым популярным для футеровки муфельных печей считается сырье В-класса, поскольку оно находится в постоянном доступе и стоит относительно недорого.

Чтобы повысить жаропрочные качества шамота, в него добавляется кварцевый песок, измельченный песчаник другие породы, которые не видоизменяются при значительном нагреве

Футеровка печи шамотным кирпичом или керамикой иногда проводится в сочетании с другими материалами, содержащими белую глину. Они выпускаются в форме рулонов, листов или пластин и прокладываются между слоями кладки из керамики или жаропрочных составляющих. Чаще всего используется:

• Базальтовая вата.
• Каолин.
• Маты из муллито-кремнезема.
• Вермикулит.

Если выполняется футеровка печи кирпичом, то практически всегда применяются и сухие смеси. Их используют для приготовления раствора, стойкого к воздействию высоких температур. Этим составом обмазывают кладку и заполняют полости и щели, образующиеся при постройке муфеля.

Полужидкие составы способствуют созданию целостной конструкции и предотвращают утечку тепла

Клеевое соединение

Насколько рационально использовать клей для футеровочных работ? Для конструирования небольших по размеру бытовых и лабораторных печей зачастую применяют специальный печной клеевой состав. Его текучая текстура позволяет сгладить неровности и получить тонкий и ровный шов, не выступающий над поверхностью блоков.

При использовании базальтового картона, горизонтальные участки можно промазывать клеем, разведенным с водой за 12 часов до начала работ. Ее количество не должно превышать 15% от общей массы состава

Правила нанесения клея на кирпич или плиты для футеровки печей:

• Поверхность предварительно увлажняется.
• Клеевой раствор наносится слоем до 3 мм в толщину.
• На 1 квадратный метр расходуется приблизительно 1-4 кг клея. Все зависит от исходного материала.
• Время застывания: 24 часа при температуре 25 и больше градусов, 6 часов – от 90°С и выше.

Если требуется обмазка в несколько слоев, то раствор наносится с промежутком в 15 минут

Плюсы и минусы различных материалов для футеровки

В небольших лабораторных конструкциях огнеупорные материалы для футеровки печей занимают все пространство рабочей камеры. Рассмотрим каждую разновидность подробнее и перечислим их достоинства и недостатки.

Корунд или керамика

Плотный и твердый материал, устойчивый к агрессивным химическим веществам. Очень прочный и долговечный. Из минусов муфельных печей с керамической камерой отметим:

• Значительные временные затраты на достижение нужной температуры нагрева.
• Увеличенная мощность.
• Стоимость, вполовину выше, чем муфеля из волокна.

Керамическая печка будет служить много лет без ущерба целостности камеры

Волокно

Изготавливается из оксида алюминия, обеспечивает очень быстрый прогрев. Недостатками считается невозможность работать с образцами, содержащими жидкости. Выделяемые пары и газы могут привести камеру в негодность. Кроме того, алюминиевые волокна считаются очень хрупкими и требуют бережного обращения. После повреждений или износа поверхности внутри муфеля дальнейшая его эксплуатация невозможна.

Цена волоконной конструкции самая низкая

Керамическое волокно

Сочетает в себе лучшие качества двух вышеописанных материалов. При меньших затратах мощности нагрев происходит намного быстрее. Материал также характеризуется средней устойчивостью к разным химическим реактивам.

При использовании муфеля из керамического волокна следует строго соблюдать температурный режим, не превышая его

Муллито-кремнеземистые материалы

Их прочность схожа с шамотом, однако, по сравнению с кирпичами, вес муллито-кремнезема намного легче. Внешние физические воздействия не нарушат целостности поверхности камеры. С химическими веществами взаимодействуют наравне с керамическим волокном – возможные разрушения происходят не сразу, позволяя исправить ситуацию.

Плюсы данного материала:

• Ускоренный нагрев.
• Длительность эксплуатации оборудования.
• Доступная цена.

Муллито-кремнезем продается в рулонах, так что легко приобрести нужное его количество, не переплачивая

Как видим, ни одна печь без футеровки не строится, поскольку защитная облицовка предназначается как для сбережения теплоэнергии, так и для предотвращения повреждений внутренней камеры. Несмотря на разнообразие материалов, использующихся для создания печей, для каждого из них можно подобрать подходящий футер.

Футеровка печи обжига небольшого размера не является отдельно стоящей задачей, поскольку весь муфель выполняет защитную функцию. При соблюдении всех правил создания лабораторных и бытовых приборов нагрева, их функциональность будет на уровне магазинных электропечей.

По всем вопросам обращайтесь к консультантам компании «Лабор». Мы разъясним все непонятные моменты.

Источник: labor-snol.ru