Муфельная печь – потрясающее изобретение, призванное усилить прочностные характеристики различных материалов и для других целей.
В некоторых случаях муфельную печь можно изготовить своими руками, а иногда лучше приобрести промышленный вариант.
История муфельной печи
Содержание
В XVIII веке во Франции жил талантливый каретный мастер, а затем и автомобильный механик Шарль Жанто.
Он известен как изобретатель рулевой трапеции, носящей его имя и до сих пор используемой для управления передними колесами автомобиля.
Жанто пытался усовершенствовать управление каретами, но раз за разом сталкивался с неудачами.
Кареты, передние колеса которых располагались на цельной оси, слишком часто опрокидывались.
Так продолжалось, пока он не начал цементировать изготовленную из стали деталь в муфельной печи с коровьим рогом, и лишь затем ее закалять.
Так сохранялась внутренняя пластичность металла, что препятствовало ломкости, а снаружи создавался прочный каленый слой, способный длительное время противостоять трению.
Так муфельные печи впервые начали применяться на стыке механики и металлургии.
Жаропрочный изолированный контейнер (муфель) позволяет проводить термообработку различных изделий с выполнением двух важнейших условий:
- не допустить любых внешних воздействий, включая действие открытого огня;
- равномерно прогревать, что позволяет достичь необходимой прочности.
Видео:
Во времена первых муфелей их нагревали в обычном кузнечном горне, что лишь относительно увеличивало качество термообработки.
С ростом требований к прочности обрабатываемых материалов появлялись все новые технологии, что привело к возникновению специальных печей, чья задача – нагрев камеры муфеля.
Изобретение пластика привело к появлению низкотемпературного оборудования для муфельной обработки композитных деталей.
Сегодня муфельные печи используют для:
- очищения ценных металлов от мельчайших примесей;
- различных операций с металлом – состаривания, закалки, отжига, цементирования и так далее;
- получения при обжиге керамики идеально ровного тона;
- озоления – сжигания до получения нелетучих минеральных компонентов, частным случаем которого является кремация;
- для выращивания монокристаллов;
- высокотемпературной стерилизации, например, медицинских инструментов.
В домашних условиях муфельное оборудование в основном востребовано среди гончаров-любителей.
Для них муфельная печь своими руками – способ сделать хобби чуть более экономичным.
Покупать или делать?
Изготовить печь своими руками – значит, прилично сэкономить, но есть два «но»:
- самодельная муфельная печь имеет ограничение по объему – не более 5 – 7 литров;
- изготовление муфельной печи, способной обеспечивать высокое качество обработки изделий, – процесс достаточно трудоемкий и непростой.
Целесообразнее купить муфельную печь б/у, потратив ненамного больше, чем при изготовлении, но получив несравнимо более высокое качество.
Объем камеры электрической муфельной печи ПМ-8 – 6,5 литра. Этот ветеран знаком всем, кто сталкивались в своей работе с муфельной обработкой.
Основное достоинство ПМ-ки в практически вечной камере муфеля из жаропрочной керамики, отлитой шлинкерным методом.
Цифра 8 в модели – это число температурных режимов от 100 до 900 °. Печь может работать от розетки в квартире.
Даже отдельно камера среди специалистов стоит не менее половины стоимости всей печи. Цены начинаются от 40 тысяч рублей, с рук можно брать спокойно, конструкция практически вечная, но не стоит рассчитывать, что стоимость будет намного ниже.
У ПМ-8 и ПМ-10 есть недостаток – сильный нагрев дверцы, но опасность ожогов – единственный минус.
Примерно по такой же цене можно купить СИКРОН российского производства. Пальцы она не обожжет, но муфельной эту печь можно назвать с натяжкой, поскольку устройство предполагает спираль нагрева внутри самой камеры.
Операции с металлом в ней стоит проводить с оговорками, для переплавки она не предназначена в принципе, но муфельная печь для обжига керамики подходит вполне.
О дверцу муфельной печи SNOL тоже можно обжечься, хоть боковое открывание дверцы теоретически должно было бы предотвращать подобные неприятности.
Основное преимущество оборудования от этого производителя – широкий выбор типоразмеров, начиная от весьма компактных, которые подходят для домашнего использования. Однако эти печи из более высокой ценовой категории.
Самые бюджетные варианты для бытового использования – муфельные печи МИМП и Накал.
Они более чем в два раза дешевле, чем ПМ-ки, но, в отличие от последних, их муфели значительно менее долговечны. Это вариант для тех, кто планируют заниматься обжигом лишь время от времени.
В сегменте профессиональных моделей наиболее доступны печи израильского производителя Shenpaz.
Видео:
Они специально предназначены для керамики, пользуются спросом у зубных техников. Однако цена начинается от трех тысяч долларов.
Самостоятельно собираем оборудование
Муфельная печь своими руками в большинстве случаев не позволяет добиться высокого качества обработки изделий.
На доработку оборудования необходимо потратить много сил и средств, которых может оказаться вполне достаточно для покупки приличной б/у печи заводского производства.
Специалисты утверждают, что проще поместить готовый муфель в любую печь – результат будет не хуже.
Однако если подойти к делу с толком, свой вариант печи может получиться вполне приличным. Чтобы печь была попроще и обошлась дешевле, можно воспользоваться жаровой трубой.
При объеме муфеля до 20 литров хватит маленького отверстия в задней стенке камеры.
Проще и дешевле изготовить (по сравнению с шахтным вариантом) оборудование с вертикально ориентированной глухой камерой.
При таком расположении легче приладить крышку, которая ограничит доступ кислорода в процессе нагревания.
Вопреки распространенному мнению, муфельное оборудование на дровах – это утопия, поскольку дрова не способны нагнетать достаточно высокую температуру.
Даже если обложить ими весь муфель, то большая часть тепла уйдет на обогрев окружающей среды, а не камеры.
Уголь (древесный или каменный) может дать нужное количество тепла, но лишь в горне с наддувом.
Видео:
Жидкое топливо слишком быстро испаряется, а улавливать его чересчур сложно и затратно. Идеальные источники тепла – это газ и электричество.
Термопара – обязательный элемент муфельного оборудования, без которой дорогая игрушка становится еще и опасной.
Даже опытный кузнец не сможет безошибочно определить температуру в закрытой камере.
Существуют недорогие и достаточно простые варианты изготовления термопар из стальной и никелевой проволоки. Для компактной камеры одной термопары достаточно.
Один вопрос – как сделать муфельную печь своими руками, и совсем другой – самостоятельно сделанный муфель, потому что не стоит и пытаться.
Керамика промышленных муфелей содержит частицы редких металлов, обеспечивающих высокую теплопроводность, а изготовленный дома вариант не обеспечит должного нагрева.
Сэкономить можно, используя в качестве муфеля химическую керамику из магазина лабораторного оборудования, где можно подобрать любые форму и размер.
Несколько простейших печей
При изготовлении газовой муфельной печи своими руками нужно учитывать, что большая комфорка бытовой газовой плиты позволит разогреть трехлитровую камеру до 800 °.
Для разогрева камеры на газу бытовые плиты использовать нецелесообразно, лучше купить горелку с арматурой, запитать ее от баллона и закрепить конструкцию на металлическом листе.
Для регулировки огня используется жиклер, аналогичный как у плит.
Простейшая печь для обжига керамики своими руками представляет собой обычную электроплитку и цветочный вазон из натуральной глины.
Обжигаемое изделие нужно поставить на шамотный кирпич, чтобы прогрев был более равномерным.
Для такой муфельной печи не нужна даже термопара – как только стенки камеры (вазона) начнут светиться насыщенным красным цветом, можно засекать время – от 4 до 12 часов, в зависимости от размера керамики для обжига.
Перекал можно заметить по изменению свечения стенок, в этом случае нужно убавить мощность.
Если то, что нужно обжечь, не поместится в глиняный горшок, то для печи сойдет фаянсовый бочонок с отверстием для термопары.
Наружные стенки изготавливаются из шамотного кирпича, скрепленного стальной рамой. Внутри в 2-3 кольца укладывают электрическую спираль или ТЭН.
Видео:
Снаружи монтируется стенка из оцинкованного железа. Обечайка имеет съемную конструкцию, которая надевается после того, как изделие для обжига устанавливается на полу и накрывается муфелем.
Между обечайкой и камерой неизбежны промежутки, которые нужно засыпать асбестом или вермикулитом.
В отличие от предыдущего варианта муфельной печи, без термопары тут не обойтись. В большом бочонке с толстыми стенками изделие пережжется, пока они засветятся, даже без использования обечайки с засыпкой.
Оборудование для собственной гончарной мастерской своими руками – возможность доказать себе, что вы крутой мастер.
Но для этого важно продумать процесс, рассчитать стоимость и, возможно, остановиться на бюджетном варианте б/у муфельной печи.