Как сделать муфельную печь

Сегодня мы расскажем, как сделать печь для лаборатории, которая занимается исследованием материалов при их нагреве. Муфельная печка используется для создания нужных температурных условий и позволяет проводить обжиг, закалку, старение, укрепление образцов. Чаще всего ее используют в работе со стеклянными изделиями и керамикой, а также для плавления металлов.

Муфельную печь применяют как для воздействия на материалы, так и для проверки их свойств в разных условиях 

Модели муфельных печей представлены в достаточно широком разнообразии. В зависимости от размеров и возможностей нагрева они применяются в разных отраслях:

• Научно-исследовательской деятельности.
• Медицине и фармацевтике.
• Оборонной промышленности.
• Производстве продуктов питания.
• Сельском хозяйстве.
• Косметологии.
• Нефтехимии.
• Изготовлении пластмасс.
• Электротехнике и многих других.

При таком выборе моделей, зачем поднимать вопрос о том, как сделать печь для обжига самостоятельно? Дело в том, что заводское оборудование стоит недешево, а сконструировать оборудование своими руками не так уж и сложно. Тем более что вполне возможно купить оригинальные детали для него по умеренной цене.

В этой статье мы опишем конструкцию плавильной печи, а также расскажем, как правильно произвести расчеты и подобрать подходящие материалы для изготовления прибора.

Конструкция муфельной печи

Прежде чем рассказать, из чего состоит муфельная печь, разъясним значение термина. Итак, муфель – это камера, в которой повышается температура до нужных пределов. При этом материал, который обрабатывается, не контактирует с топливом, а также с газами, испарениями и другими продуктами сгорания.

Большинство муфельных печей работают на электричестве, то есть в этом случае продуктов горения не бывает. Но термин «муфельная печь» все же продолжает использоваться

Проще всего собрать печь, работающую с использованием электроэнергии, поэтому давайте разберем ее устройство. Конструкция муфельной печи включает:

• Нагревательную камеру. Для ее создания применяется шамотный огнеупорный кирпич или плиты ШПГТ-450.
• Теплоизоляцию. Располагается по наружной стороне камеры. Для уменьшения теплопотерь чаще всего берется базальтовая минеральная вата.

Если основным материалом выступает кирпич, то изоляционный слой делается толще, чтобы компенсировать потери тепла через стыковочные швы

• Греющий элемент. В качестве источника нагрева выступает спираль, которая устанавливается на внутренних стенках камеры. Ее можно изготовить из проволоки самостоятельно.
• Каркас. Сваривается из стального уголка и обшивается листовым металлом после установки камеры.
• Дверцу. Имеет одинаковую толщину со стенками, на ней также прокладывается теплоизоляция. Снабжается запором для плотного прижатия к корпусу печки.
• Систему управления. Для контроля нагрева необходимо выбрать терморегулятор. Подключение проводится по составленной схеме или приобретается готовый блок управления.

Инструменты и материалы для изготовления печи

Рассмотрим, как изготовить плавильную печь своими руками для керамики, старения материалов или для обжига готовых изделий. Приведем перечень инструментов, которые понадобятся для работы:

• Электродрель, сверла по металлу.
• Болгарка и шлифовальные круги.
• Сварочный аппарат, набор электродов.
• Саморезы.
• Ножовка по дереву.
• Шуруповерт.
• Рулетка.
• Линейка и угольник.

Сверло по дереву (16 мм) тоже пригодится – для выбивания ниш для греющей спирали

Перечислим также материалы, необходимые для того, чтобы самому сделать печь:

• Огнеупорные плиты ШПГТ-450.
• Стальной уголок и листовой металл.
• Базальтовая вата с фольгой (в рулонах или блоках).
• Термостойкий герметик.
• Текстолит.
• Наждачная бумага и круги.
• Проволока и стальная труба (для самостоятельного изготовления спирали).
• Элементы управления.

Что влияет на расчет электрического нагревателя для муфельной печи

Если Вы намерены сконструировать плавильное устройство полностью самостоятельно, то расчет муфельной печи будет включать также изготовление нагревательного элемента. Для того чтобы все правильно просчитать, понадобятся такие данные:

• Габариты печки и внутренние размеры камеры.
• Желательная мощность прибора.
• Материал для создания спирали.
• Максимально возможная температура нагрева.
• Способ размещения нагревателя.

В результате этих расчетов спирали для муфельной печи определяется диаметр греющего элемента и длина проволоки для его создания.

Нагреватели чаще всего имеют спиральную форму и изготавливаются из термоустойчивой проволоки с высоким сопротивлением 

При составлении расчетов нагревателя муфельной печи одним из важнейших компонентов является выбор материала для спирали. Чаще всего применяется проволока:

• Нихромовая. Название образовано от сочетания компонентов сплава – никеля и хрома. Основные достоинства – пластичность, прочность и долговечность. При нагреве качественные характеристики не меняются. Недостатком можно считать высокую стоимость.
• Фехралевая. Называется по сокращениям феррум-хром-алюминий. Отличается доступной ценой, высоким сопротивлением, выделяет большое количество тепла. Жаропрочность выше, чем у идентичной спирали из нихрома. Нельзя превышать температуру нагрева в 1000ºС, поскольку материал становится хрупким. Может подвергаться коррозии в условиях повышенной влажности.

Как собрать систему управления муфельной печью

Сконструировать управление муфельной печью своими руками, как говорится, сложно, но можно. Расскажем, как сделать электрическую часть. Схема включает несколько элементов, соединенных в один блок. Его основные составные части:

• Терморегулятор с нужным диапазоном нагрева. Бывает механическим или электронным.
• Термопара. Предназначена для текущего измерения температуры внутри камеры и передачи данных на регулятор тепла. Устанавливается на заднюю стенку муфеля в специальное сквозное отверстие.
• Твердотельное реле. Используется для стабилизации подачи электричества. Чаще всего крепится на радиатор охлаждения.
• Выключатель. Устанавливается один прибор с двумя клавишами или два одноклавишных устройства.

Если есть возможность, то проще всего купить готовый блок питания со всем встроенным оборудованием, описанным выше, чем собрать блок управления муфельной печью самостоятельно.

Еще одна выгода от приобретения готового устройства в том, что при необходимости его можно использовать для других целей, отключив от муфельной печки

Пошаговая сборка муфельной печи

Прежде чем начать изготовление муфельной печи, стоит уделить внимание составлению проекта. На этом этапе определяются основные параметры устройства и проводятся все необходимые расчеты. По их результатам выясняется количество материалов, нужных для сборки прибора.

Приведем пошаговую инструкцию по изготовлению муфельной печи своими руками:

• Разметка плит ШПГТ-450 согласно чертежа и их распил ножовкой по дереву.
• Черновая сборка камеры, подгонка плит друг к другу.
• Определение и разметка расположения нагревающей спирали.
• Выравнивание поверхности плит методом затирки их поверхностей.
• Создание запилов под укладку греющего элемента с соблюдением расстояний между полосами.
• Высверливание сквозных отверстий для спирали вдоль разметки.
• Соединение запилов с внутренними отверстиями – открытие каналов.
• Финальная примерка подготовленных плит, при необходимости повторное притирание слишком больших зазоров между ними.
• Склеивание боковых стенок и задней части при помощи термоустойчивого герметика.
• Скручивание плит длинными саморезами.
• Зачистка внутренних и наружных швов и поверхностей наждачной бумагой.
• Обертывание печки фольгированной теплоизоляцией.
• Изготовление каркаса. Лучше всего его собирать по чертежу, составленному заранее. При этом задняя часть собирается отдельно. Вся конструкция обезжиривается и покрывается составом, защищающим от коррозии.
• Установка муфельной печи в каркас.
• Наружная обшивка листовым металлом, его фиксация при помощи саморезов.
• Укладка нагревательной спирали, выведение концов наружу через дно или заднюю стенку.
• Навешивание дверцы на петли. Как сделать дверку для муфельной печи, описывалось выше. По этому вопросу можно найти немало видео в интернете.
• Монтаж металлической пластины под дверцу для установки регулятора тепла и выключателя.
• Подключение кабелей терморегулятора, выключателя и термопары к блоку управления.
• Проведение заземления.

Конструирование муфельной печки включает множество разноплановых работ, не всем они под силу

После всех этих действия можно проводить предварительные испытания прибора. При первом включении выставляется средняя температура нагрева. Если устройство работает стабильно, ее можно повышать до максимальной.

По всем вопросам создания муфельной печи своими руками обращайтесь к консультантам  ТД «Лабор».