Как своими руками изготовить плавильную печь?

Один из самых известных и распространенных на земле металлов – алюминий. Его технические характеристики позволяют его использовать в машиностроении и производить летательные аппараты, витринное остекление и детали для газового, тепло- и электрооборудования. Из него делают амальгаму для зеркал и составы для пиротехники.

Назначение оборудования

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.

Классификация

Камеры могут работать на:

Но газовый агрегат в домашних условиях собрать не получится, поскольку это опасно и запрещено законом. Вариант на угле может работать только с наддувом. Но если есть подобный горн, то проще поместить в него муфель, а не сооружать специальную печь. Электрический вариант позволит контролировать температуру нагрева и применять компактный агрегат даже в квартире (мощность таких устройств около 2,5 – 4 кВт, так что подойдёт обычная розетка с заземлением и надёжным проводом).

Существуют различные формы печей:

  1. Горизонтальные.
  2. Вертикальные (горшковая).
  3. Трубчатые.
  4. Колпаковые.

Первый вариант наиболее простой для самостоятельного воспроизведения.

Изготовление самодельной печи для плавки алюминия

На куске картона размечаем проекцию будущей печи. В сечении это будет полый цилиндр с толщиной стенок, равной толщине кирпича.

Разбиваем окружность цилиндра на шесть равных частей по количеству элементов. В очертание окружности вписываем грани кирпичей, чтобы затем сделать единый шаблон для деталей этих стенок.

Кирпичи выставляем в вертикальном положении на так называемый тычок (торец). На него выставляем шаблон подрезки и очерчиваем его по контуру карандашом. Из шести прямоугольных кирпичей (параллелепипедов) должна получиться окружность цилиндра. Стыки остаются прямыми без четвертей, однако опытные мастера подтверждают, что значительная часть теплопотерь образуется именно ввиду расширения этих зон во время нагрева внутренности печи.

Для подрезки рекомендуется использовать крупную болгарку с диском по камню. При отсутствии охлаждения водой необходимо взять диск для сухого реза по камню. На быструю руку можно сделать приспособление в виде небольшого станка с закрепленной болгаркой и подвижной кареткой для более удобной резки.

Изготавливаем спираль из нити накала (фехраль Х23Ю5Т, сечение – 1мм). Она более доступна по цене чем нихром, продается в виде проволоки. Наматываем на сердечник с помощью дрели или токарного станка. В нашем случае получился нагреватель мощностью 1,7КВт. Размещаем его внутри печки в готовых бороздах, а сами кирпичи стягиваем между собой.

Для корпуса печки была выбрана нержавеющая емкость подходящего размера. На небольшой высоте от днища закрепляем два небольших квадрата (15х15 или 20х20), а на них располагаем пару шамотных кирпичей в виде днища печи.

Корпус изнутри прокладываем теплоизолятором, для которого была выбрана минеральная вата. Такой теплоизолятор не очень долговечен, однако его при случае легко заменить.

Кирпичный цилиндр печи помещаем на его место, контакты вводим снаружи корпуса, защищая их от нагрева керамическими предохранителями.

Электронная схема данной печи не очень сложна. Все детали продаются как в местных магазинах электроники, так и на Алиэкспресс. За регулировку температуры отвечает контроллер с электронным циферблатом настройки температуры. Датчиком служит термопара, реле твердотельное с охлаждающим радиатором.

Корпус блока питания взят от стационарного компьютера, и размещен на двух угловых кронштейнах на расстоянии от корпуса. Подключаем печь к сети и пробуем прогреть ее до нужной температуры. По всем расчетам на это понадобится не менее 2-х часов.

В итоге у нас получилась отличная модель высокотемпературной печи, в которой можно не только плавить алюминий, но и производить закалку, отпуск металлов, и даже обжиг керамики.

Видео по изготовлению муфельной печи для плавки алюминия

Самодельная печь для плавки алюминия в домашних условиях3.7/5 — Оценок: 3

Процесс изготовления самодельной плавильной печи

Можно изготовить плавильную печь своими руками. Ее размеры составят 100х65х50 мм. В такой конструкции можно расплавить 70-80 г серебра или другого металла. Такие возможности для самодельного плавильного устройства являются очень хорошими.

Материалы и инструменты:

  • щетки от электрического мотора высокой мощности;
  • графит;
  • электродные стержни, используемые в дугоплавильных печах;
  • провод из меди;
  • гвозди;
  • слюда;
  • цементная плитка;
  • кирпич;
  • металлический поддон;
  • углеграфитовый порошок;
  • тонкопроводящий провод;
  • трансформатор;
  • напильник.

Схема плавильной печи из трансформатора.

Чтобы изготовить плавильную печь своими руками, для электродов можно применить щетки от электромотора высокой мощности. В них имеется отличный токоподводящий провод.

Если вы не сможете приобрести такие щетки, то их можно выполнить своими руками из куска графита. Можно использовать стержень-электрод, который применяется в дугоплавильных печах.

По бокам в этом стержне надо сделать 2 отверстия, имеющие диаметр 5 мм, затем для придания прочности аккуратно забить туда гвоздь, подходящий по размеру. Для улучшения контакта с графитовым порошком при помощи напильника надо выполнить сетчатую насечку на внутренней поверхности этих электродов.

Читайте также:  Ремонт бензокосы: поломки и методы их устранения

Для изготовления внутренней поверхности стенок печки используют слюду. Она имеет слоистую структуру и поэтому может быть использована как хороший теплоизолирующий экран.

Снаружи поверхность конструкции надо покрыть цементной или асбестовой плиткой, которая имеет толщину в 6-8 мм. После монтажа стенок их надо обвязать медной проволокой.

В качестве изолирующей подставки для устройства нужно использовать кирпич. Снизу устанавливают металлический поддон. Он должен быть эмалированным и иметь по бокам бортики.

Затем надо изготовить углеграфитовый порошок. Его можно приготовить из ненужных стержней. Работу лучше выполнять напильником или ножовкой по металлу.

Схема муфельной печи для плавления.

При использовании печки графитовый порошок постепенно выгорает, поэтому его нужно иногда досыпать.

Для работы устройства используют понижающий трансформатор с напряжением в 25 В.

При этом сетевая обмотка трансформатора должна иметь 620 витков медного провода, который имеет диаметр 1 мм. В свою очередь, понижающая обмотка должна иметь 70 витков медного провода. Этот провод должен иметь изоляцию из стекловолокна и прямоугольное сечение размерами 4,2х2,8 мм.

Основные элементы конструкции и материалы для сборки

Основной элемент – это, конечно же, нагреватель. Лучше всего выбрать электрический. Его наибольшее преимущество заключается в том, что им очень просто управлять. Кроме этого, есть такие детали, как нагревательная камера и специальный аккумулятор тепла. Для того чтобы успешно плавить алюминий, необходимо обеспечить регулирование тепла. Это поможет сделать процесс непрерывным.

В том случае, если придется плавить несколько разных материалов, то сам алюминий стоит подвергать процессу также не один раз, а несколько. При таком режиме работы нужно сделать так, чтобы аккумулятор тепла выполнял еще и функцию регулятора. Это нужно для того, чтобы поддерживать нужную температура алюминия после плавки.

Для того чтобы изготовить печку для плавки алюминия, нужно подготовить такие материалы:

  • болгарка, проволока и металлическое ведро;
  • кирпичи в количестве семи штук;
  • защитные очки строительного типа, несколько ненужных металлических кусков;
  • молоток и другие стандартные инструменты.

Принцип работы и основные части конструкции

Чтобы легче понять принцип работы такой печи нужно понимать, что означает слово «муфельная». Муфель – это закрытая камера, позволяющая создать и поддерживать высокую температуру внутри себя для выполнения различных задач. Чаще всего ее изготовление или приобретение требуется при обжиге керамических изделий, для плавки металлов и т.д.

Диапазон температур, который можно достичь в таком оборудовании – достаточно обширен, и колеблется от 200 до 1100 градусов. В промышленных масштабах удается достичь и больших показателей, но в домашних условиях хватает и 800-900 градусов.

Принцип работы и основные части конструкции

Из чего состоит муфельная печь:

  • Металлический корпус, который может быть с горизонтальной или вертикальной ориентацией. Для его изготовления можно использовать листовую сталь, либо адаптировать ненужную духовку от газовой или электрической печи. Все лишние компоненты убираются, остается только корпус. Из газового баллона такую печь не сделать, так как его диаметр слишком мал.

Принцип работы и основные части конструкции
  • Теплоизолятор – в качестве него выступает шамотный кирпич, который способен выдержать высокие температуры и поддержать их определенное время. От качества этого материала зависит КПД печи и ее теплопотери. Кроме кирпича можно использовать плиты ШПГТ-450, которые кроме высоких температур отлично справляются и с химически нейтральными кислотами и щелочами. Кроме этого, размеры плит более выгодны при изготовлении печей своими руками из-за своих размеров, позволяющих отделать стенку печи из цельного фрагмента плиты. И еще одно преимущество материала – это его структура, позволяющая быстро нагнетать и удерживать высокую температуру внутри камеры.

  • Внешний теплоизолятор – в его роли выступает перилит или базальтовая вата. В обязанности этих материалов входит сократить потери тепла во внешнюю среду. Это в значительной мере увеличит КПД печи: сократит время на нагнетание нужной температуры и расход энергии, а также увеличит длительность остывания. Применение асбеста для этих целей – нежелательно, ввиду того, что в процессе его нагревания происходит выделение канцерогенных веществ, опасных для здоровья человека.
Принцип работы и основные части конструкции

  • Нагревательные элементы – в их качестве выступают нихромовые или фехралевые спирали, приобретенные или изготовленные своими руками. Для этого нужно приобрести нихромовую или фехралевую проволоку, толщиной, не менее 1 мм. Но для более точного определения толщины материала, для изготовления спирали, рекомендуем воспользоваться табличными данными, где указана предполагаемая температура топочной камеры, толщина проволоки и площадь поперечного сечения.

Принцип работы и основные части конструкции

Чтобы определиться с выбором проволоки: нихромовая или фехралевая, достаточно сопоставить их характеристики:

  • Нихромовая – это сплав никеля и хрома. К ее основным качествам относят: прочность, пластичность, долговечность, износоустойчивость, устойчивость к ржавлению. В качестве недостатков можно выделить высокую стоимость и низкие показатели жаропрочности, по сравнению с фехралевой проволокой.
  • Фехралевая – это сплав железа, хрома и алюминия. К ее основным плюсам можно отнести: высокую сопротивляемость, жаропрочность, а также доступность в финансовом плане. Если говорить о недостатках, то они тоже есть, в первую очередь это короткий срок эксплуатации, при условии что регулярные температурные воздействия будут доходить до 1000 градусов. Это происходит по причине потери пластичности под воздействием высоких температур, в результате чего происходит переламывание проволоки. Кроме этого, наличие железа в сплаве может привести к реакции ржавления при повышении влажностных показателей. Несмотря на все минусы, она считается достаточно популярной, где главным определяющим фактором выступает цена и теплоотдача, а как известно, эти параметры у нее на высоте.
Читайте также:  10 лучших горных велосипедов 2017-2018 года

Более наглядно процесс сравнения обоих материалов по главным параметрам, можно увидеть на схеме:

Принцип работы и основные части конструкции

Как сделать в домашних условиях

Мы рассмотрим простейший вариант закалочной печи, также, ее иногда используют для обжига керамики. Нам понадобится бытовая электроплитка и глиняный цветочный горшок из керамики (в роли муфеля) нужного размера. Теперь нужен под. Его, как правило, собирают из кирпича на стальном листе и скрепляют рамой из уголка. Ближе к краю делают 2-3 кольцевые и укладывают или спираль, или электроплиту. Обечайку делают из оцинковки, она является съемной, и ее надевают только после того, как конструкция плотно установлена на полу и накрыта муфелем. Промежуток между муфелем и обечайкой засыпают асбестовой крошкой.

Как сделать в домашних условиях

Контроль температуры осуществляется по термопаре. Мы рассмотрели простейший вариант муфельной печи. Если вы хотите соорудить своими руками более сложный и усовершенствованный вариант, можно посмотреть видео или найти необходимые чертежи.

Расчет силы тока печи для обжига

В данном разделе мы с Вами будем рассчитывать силу тока, т.е. ток который протекает через нагревательный элемент (спираль):

I=P/U (А), где

P-мощность печи для обжига ( расчета мощности)

U-напряжение питания (В)

Напряжения питания целесообразно выбирать в зависимости от мощности печи для обжига:

  • U=220 (В), при мощности печи до 5÷7 (кВт);
  • U=380 (В), при мощности печи свыше 7 (кВт);

I= 2700/220 = 12,27 (А)

Для вашей собственной безопасности рекомендуем провести отдельную линию проводников от щитка квартиры (дома) до печи. В линию должны быть установлены собственные автоматические выключатели с необходимым номиналом. Сечение проводников выбирается исходя из мощности печи. Выбирайте сечение проводников в большую сторону.

Табл.1. Выбор сечения провода в зависимости от силы тока или мощности.

Напряжение питания U = 220 (В)
Сечение провода, (мм2) Ток,(А) Мощность, (кВт)
1,5 19 4,1
2,5 27 5,9
4 38 8,3
6 46 10,1
10 70 15,4
16 85 18,7

Недостатки самодельной конструкции

Каждое устройство не лишено определенных недостатков, а самодельное устройство их еще и преумножает. В условиях поставленной цели можно пожертвовать одними требованиями ради выполнения других. Однако перечень негативных последствий обязан знать каждый.

  • Самодельная конструкция лишена всяческих гарантий, в том числе, гарантий безопасности.
  • Испарение металла со спирали нагревателя может привести к тому, что он в виде примесей будет содержаться в составе обрабатываемого драгоценного металла.
  • Самодельная теплоизоляция не обеспечит полную концентрацию тепла в топке, поэтому корпус самодельной печи очень горячий и требует осторожного с ним обращения. Кстати, в этом заключается недостаток и некоторых фабричных моделей.
  • Отсутствие должной системы контроля и регулировки температуры может стать причиной того, что печь не сможет служить для выполнения определенной задачи, связанной с термической обработкой.

Готовые печи фабричного производства разработаны для выполнения достаточно узкого спектра задач, но это является, скорее, показателем профессионализма, нежели недостатком. Основные параметры и сфера применения конкретного устройства указаны в его паспорте.

Лидерами по производству компактных и стационарных муфельных печей являются такие компании, как TSMP Ltd (Англия), СНОЛ-ТЕРМ (Россия), CZYLOK (Польша), Daihan (Южная Корея). Представленный перечень отображает топовый список компаний по оценке поставщиков высокотемпературного оборудования на российский рынок.

Из чего состоит муфельная печь

Схема работы муфельной печи становится понятной при рассмотрении основных деталей данной конструкции.

Рассмотрим, какие детали включает в себя муфельная печь для обжига:

  • Корпус печи. В данном случае удобнее всего будет использовать старую газовую плиту, оснащенную духовым шкафом, который и будет использован в виде основы для конструкции.

Совет! Если в качестве корпуса используется газовая плита, то необходимо предварительно произвести демонтаж всех пластиковых деталей. При отсутствии готовой конструкции корпус сваривается из листового металла, толщиной более двух миллиметров.

  • Внутренний слой, который непосредственно контактирует с поверхностью топки. Он является очень важным, поскольку именно от него зависит КПД печной конструкции. В качестве внутреннего слоя должен использоваться огнеупорный шамотный кирпич.
  • Внешний слой. Он предназначен для того, чтобы сократить потери тепла печи. Можно использовать базальтовую вату или перлит.

Совет! Применять в качестве внешнего печного слоя асбест нежелательно, поскольку нагреваясь, данный материал выделяет в атмосферу канцерогенные вещества.

  1. Элементы, участвующие в непосредственном нагреве рабочего пространства. В муфельных печах такими элементами чаще всего выступают спирали, которые скручиваются из фехралевой или нихромовой проволоки, толщиной около 1 мм. Кстати, нихромовая проволока является более желательным вариантом, ввиду своей коррозионной устойчивости и высокой пластичности. При этом фехралевая проволока имеет более низкую стоимость.

Примеры габаритов, мощности и объёма вы можете взять исходя из печей марки СНОЛ, ниже в таблице.

Модель печи Объём, л Температура, °С Мощность, кВт Число фаз Ширина x Длина x Высота, мм. Вес, кг
Рабочая камера Габариты
СНОЛ 3/10 3 1050 1,8 1 150×200×100 425×530×520 30
СНОЛ 3/11 1150
СКВ (СНОЛ) 6/10 6 1050 2,2 180×270×130 450×600×545 40
СКВ (СНОЛ) 6/11 1150
СНОЛ 10/10 10 1050 4 200×300×180 470×620×595 50
СКВ (СНОЛ) 10/11 1150
СНОЛ 3/10-В 3 1050 1,8 1 150×200×100 425×610×650 32
СНОЛ 3/11-В 1150
СКВ (СНОЛ) 6/10-В 6 1050 2,2 180×270×130 450×680×675 42
СНОЛ 6/11-В 1150
СКВ (СНОЛ) 10/10-В 10 1050 4 200×300×180 470×700×725 52
СНОЛ 10/11-В 1150

Аббревиатура вида СНОЛ используемая для обозначения типа электрических печей. С — сопротивления, относится к виду нагревательных элементов (резистивного типа). Н — камерная, с прямоугольным сечением печной камеры. О — для обработки деталей/материалов в воздушной среде при нормальном давлении. Л — лабораторная, т.е. допускающая регулировку температуры в широких пределах.

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.

Читайте также:  7 лучших точильных станков для дома или гаража

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.

Нагреватели для муфельной электрической печи чаще всего делаются спиральными – навиваются из проволоки с высокими показателями сопротивления и термостойкости.

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 ):

Самодельная электропечь для плавки металлов

Если у вас есть необходимость в отжиге металлов, создании керамики, плавке цветных и том числе драгоценных металлов, можете соорудить себе вот такую простую печь. Большинство подобных печей стоит кучу денег, по словам автора, в его регионе цены находятся в районе 600-12000 $ за печь. В нашем же случае печь обошлась всего в 120 $, не считая регулятора температуры. Эта небольшая печь может выдавать температуру в районе 1100oC. Собирается самоделка просто, все детали стоят не дорого, а еще их можно быстро заменить при неисправности печи.

Некоторые умельцы умудряются изготавливать в таких печах обручальные кольца, серьги, различные талисманы, кастеты и многое другое.

Материалы и инструменты для самоделки:

Материалы:

Самодельная электропечь для плавки металлов

Из инструментов:

— ручной бур с подходящей насадкой для вырезки канавок в кирпиче; — гаечный ключ; — плоскогубцы; — ножовка; — дрель; — кусачки и другое.

Процесс изготовления самодельной печи:

Шаг первый. Делаем канавки

Шаг второй. Установка нагревательного элемента Перед установкой нагревательного элемента нужно собрать кирпичи, определившись с размерами печи. Скорее всего, кирпичи, которые идут на пол печи, придется резать, так как два таких кирпича будет образовывать слишком большое дно. Отрезать их можно болгаркой с диском по бетону, ну или даже обычным отрезным диском. Ну а далее можно устанавливать спираль. Скорее всего, ее предварительно нужно растянуть до нужной длины. Если спираль вы будете наматывать сами, то нужно рассчитать, какой длины и толщины должна быть проволока, в интернете для этого есть масса информации.

Ну а далее можно укладывать печь в канавку. Особое внимание нужно уделить подключению спирали к проводу. Здесь должны использоваться специальные винты с керамическими шайбами, причем винты нужно брать подлиннее. В противном случае будет либо постоянно гореть и вонять изоляция провода, или он вовсе будет постоянно гореть из-за высокой температуры.

Наш народ научился делать такие контакты из старых автомобильных свечей, когда использовались древние электрические плитки с открытой спиралью.

Самодельная электропечь для плавки металлов

Особое внимание следует уделить выбору материала, из которой делается спираль. От этого будет зависеть максимальная температура, которую может выдать печь. Спираль должна выдерживать большие температурные нагрузки. Большая часть таких проводов рассчитана на температуру порядка 1340оС. Если вам требуются более высокие температуры, то можно выбрать и другие виды провода, которые для этого подходят.

Шаг третий. Делаем раму печки

Для создания рамы понадобится уголок, можно использовать сталь или алюминий. Четыре куска алюминия образуют ножки, а еще два идут в нижнюю часть и поддерживают вес всех кирпичей. Можно использовать для создания нижней опоры не два уголка, а четыре. Впрочем, это не обязательно, в итоге конструкция все равно стягивается болтами с гайками, эти болты и удерживают кирпичи внизу.

В качестве огнеупорного материала авто использовал плиту Kaowool. Ее нужно отрезать по размеру нарисованного ранее квадрата. Ну а далее плита укладывается на лист, а оставшиеся края листа загибаются, тем самым они удерживают плиту.

Вот и все, теперь дверь нужно шарнирно прикрепить винтами с гайками к печи, просверлив пару отверстий. В качестве изоляционного материала можно использовать и другие комплектующие. Защелку для двери можно делать, а можно нет.

Шаг пятый. Подаем электричество

Самодельная электропечь для плавки металлов

Для подключения спирали нужно использовать хороший провод с толстой жилой, который может выдержать как минимум 10А. Помимо всего прочего, печь подключается через регулятор, он позволит поддерживать температуру в заданном состоянии. Также нужен будет печной градусник, по которому можно будет более точно следить за температурой в печи. Важно помнить, что такая печь потребляет много энергии, поэтому вся проводка должна быть исправна, а автомат должен выдерживать нагрузку, которую создает шестой. Тестируем печку

Перед запуском печь нужно установить подальше от веществ и материалов, которые могут легко загореться. Ее не следует включать на деревянном полу или полу с линолеумом. Это должен быть кирпич, бетон и так далее. Теперь печь можно включать и тестировать. Важно запомнить, на какую температуру рассчитан выбранный провод, чтобы не перегреть спираль. По словам автора, его печь смогла выдать температуру в 1260 градусов Цельсия и отлично себя показала в работе. Источник Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.