Муфельная печь своими руками — особенности, расчеты, полезные советы

Бытовая техника

Муфельная печь позволяет поднимать температуру предметов до высоких значений, невозможных в обычных обогревателях. Это неотъемлемая часть ювелирных или керамических мастерских и других малых предприятий. Домашние мастера часто сталкиваются с необходимостью расплавить металл или обеспечить термоскрепление стекла и керамики, обжечь эмаль, закалить металл и т.д.

Содержание

  • Вещи?
  • Дизайн
  • Порядок расчета электрического нагревательного элемента
  • Пошаговая инструкция по сборке
  • Инструменты и материалы
  • Производство огнеупорных камер
  • Производство корпусов и дверей
  • Как регулировать температуру
  • Вопросы-Ответы
  • Видео советы по сборке
  • Все эти процедуры требуют участия муфельной печи, а ее нет. Иногда это становится единственной проблемой, останавливающей важный творческий или обновляющий процесс. Однако выход есть – нужно сделать муфельную печь самостоятельно. Рассмотрим особенности и специфику этого процесса.

    Что это такое?

    Муфельная печь своими руками: особенности, расчеты, полезные советы

    Муфельная печь своими руками: особенности, расчеты, полезные советы

    Назначение муфельной печи – создание высоких температур для термической обработки материалов:

  • металл (литье или закалка);
  • керамический;
  • стекло.
  • Источником тепловой энергии для муфельных печей является электричество или газ. Первый вариант более удобен с практической точки зрения, но значительно дороже с финансовой точки зрения: при работе электрические муфельные печи потребляют большое количество электроэнергии.

    Мнение эксперта. Дмитрий Константинович Левин Газовые модели дешевле, но требуют коммуникаций по топливу, соблюдения правил эксплуатации газовых приборов и других административно-технических норм. Поэтому более популярными стали промышленные и лабораторные муфельные печи, работающие на электричестве.

    Конструкция

    Муфельная печь состоит из нескольких элементов, соединенных в единую конструкцию:

  • Муфельная печь своими руками: особенности, расчеты, полезные советы

    снаружи печь представляет собой корпус (кожух). Представляет собой прочный металлический ящик, выполняющий роль контейнера для хранения внутренних элементов духовки, а также содержащий дверцу с запорным устройством;

  • теплоизоляционный слой. Это важный элемент, сравнимый по важности с источником тепловой энергии. От качества и работоспособности теплоизоляции зависит КПД печи, способность удерживать тепло и общая работоспособность всей конструкции. Теплоизоляция, как правило, состоит из двух слоев: основного (шамотная топка) и дополнительного (слой базальтовой или перлитовой ваты);
  • В муфельных печах советского производства часто использовался дополнительный слой асбестовой изоляции. Сегодня такой утеплитель не используется, так как при нагревании асбест активно выделяет крайне опасные для человека канцерогены.

  • Муфельная печь своими руками: особенности, расчеты, полезные советы

    нагревательный элемент. Используются спирали из нихромовой проволоки (хромоникелевого сплава, толщиной 1-2 мм), которые свободно передают сильный жар и долго не горят.

  • Существует несколько моделей муфельных печей:

  • горизонтальный;
  • вертикальный;
  • колоколообразный;
  • трубчатый.
  • Читайте также:   Кофемашины Bosch — выбор лучших моделей для дома

    Эти разновидности отличаются друг от друга только конфигурацией печи и способом загрузки, общий принцип работы у всех моделей одинаков.

    Порядок расчета электронагревательного элемента

    Спираль самодельной муфельной печи обычно изготавливается самостоятельно. Чтобы получить эффективное и действенное устройство, необходимо произвести предварительный расчет.

    Он преследует две цели:

    1. Реализация мощной и эффективной печи, способной решать поставленные задачи.
    2. Возможность работы в существующих электрических сетях, без перегрузок и вызванных этим проблем.

    Муфельная печь своими руками: особенности, расчеты, полезные советы

    Для выполнения расчета необходимо узнать, каков ток отключения в распределительном щите. Часто для духовки проводят отдельную линию, минуя УЗО для бытовой техники. В любом случае необходимо выяснить, какую мощность выдерживает линия, чтобы не оставить всех соседей без электричества.

    Мощность печи подбирается исходя из объема топочной камеры:

    Объем камеры (или муфеля), л Мощность катушки (Вт/л)
    1-5 300-500
    6-10 120-300
    11-50 80-120
    51-100 60-80
    101-500 50-60

    Из данных этой таблицы можно определить, какую мощность должна использовать спираль для доступного размера. Размер камеры необходимо определить самостоятельно, исходя из характера предполагаемых работ. Нужно сразу рассчитать мощность, умножив объем камеры на показатели таблицы. Если мощность оказывается слишком высокой и невозможной для существующих сетей, размер уменьшается.

    Муфельная печь своими руками: особенности, расчеты, полезные советы

    Муфельная печь своими руками: особенности, расчеты, полезные советы

    Далее необходимо рассчитать силу тока. Мы используем формулу:

    Я = П/У

  • Где I — сила тока;
  • P — мощность (расчетная);
  • U — напряжение сети (220 В).
  • По результатам можно рассчитать сопротивление нихромовой спирали:

    Р = У: Я

  • Где R — необходимое сопротивление;
  • U — напряжение (220 В);
  • I — сила тока (расчетное значение).
  • Этот расчет можно сделать для однофазной сети. Если вам нужно сделать трехфазное подключение и самостоятельный расчет кажется слишком сложным, рекомендуется воспользоваться онлайн-калькулятором, который легко найти в сети по соответствующему поисковому запросу.

    Результаты расчета на калькуляторе вполне корректны, но для дополнительной безопасности можно проверить полученные данные, продублировав расчет на другом калькуляторе.

    Мнение специалиста Левин Дмитрий Константинович Вместо нихрома можно использовать фекральную нить, которая несколько отличается по своим характеристикам. При использовании калькулятора нужно обращать внимание на тип провода, для которого производится расчет. 

    Пошаговая инструкция по сборке

    Рассмотрим порядок сборки муфельной печи. Для удобства разделим процесс на этапы:

    Инструменты и материалы

    Муфельная печь своими руками: особенности, расчеты, полезные советы

    Для изготовления печи необходимо подготовить
    следующие инструменты:

  • болгарка с режущей кромкой и шлифовальным кругом;
  • инвертор для сварки с комплектом электродов;
  • электродрель с набором сверл;
  • набор кузнечных инструментов (молот,
    плоскогубцы, долото, шило и др.).
  • Из материалов вам понадобятся:

  • листовой металл толщиной 2 мм для корпуса;
  • стальной уголок;
  • арматура 8 мм;
  • нихромовая проволока 1-2 мм;
  • огнеупорный кирпич;
  • рулон базальтовой минеральной ваты 3-5 см;
  • огнеупорный раствор (состав для печей);
  • силиконовый герметик.
  • Читайте также:   Виброплиты для уплотнения грунта: виды, характеристики, рейтинг лучших моделей

    Перечислены только самые необходимые инструменты и материалы. Другие инструменты или материалы могут пригодиться в процессе сборки.

    Изготовление огнеупорной камеры

    Так как печь самодельная, то правильнее начать сборку с изготовления камеры из огнеупорного кирпича (шамотного). Так проще, можно обойтись без лишней обрезки и обрезки.

    Процедура:

    1. Спираль обмотана нихромовой проволокой. Для намотки используется гладкий круглый сердечник диаметром не более 6 мм. Кривые должны находиться на равном расстоянии друг от друга и не касаться друг друга.
    2. Камера собрана из шамотного кирпича. Сначала его всухую собирают, укладывая детали и размечая на них линии для пазов под спирали. Затем части патронника нумеруются, чтобы не перепутать, разбираются и проходят канавки глубиной не более 7 мм.

      Муфельная печь своими руками: особенности, расчеты, полезные советы

      Муфельная печь своими руками: особенности, расчеты, полезные советы

    3. Для металлической камеры приваривается нижняя опора с ножками. Это лист металла с небольшим запасом площади (около 2-3 см со всех сторон). Он завязывается под углом, чтобы потом можно было прикрепить боковые и заднюю стенки.
    4. Соберите камеру, используя раствор для духовки. Спираль укладывается в пазы и фиксируется металлическими скобами (из того же нихрома) или глиняной мастикой. Концы ведут к клеммной колодке, расположенной снаружи огнеупора.

    После этого можно переходить ко второму этапу сборки.

    Изготовление корпуса и дверцы

    Корпус печи сварен из листовой стали. Многие источники рекомендуют использовать старые корпуса духовки или другие металлические ящики. Это вполне приемлемый вариант, но его недостаток заключается в размерах – мастер привязан к размерам имеющегося корпуса, что заставит его изменить все параметры конструкции. Сборка корпуса по готовой топочной камере более удобна и не требует изменения характеристик печи.

    Муфельная печь своими руками: особенности, расчеты, полезные советы

    Муфельная печь своими руками: особенности, расчеты, полезные советы

    Процедура:

    1. Измерьте боковые, верхнюю и заднюю части духовки. Листы режут с помощью болгарки и отрезного круга.
    2. Прихватывают боковые листы по углам носителя, затем таким же образом прикрепляют задние. Все детали корректируются, в результате получается прямоугольный стык по всем осям. Листы фиксируются крепче и связываются под углом.
    3. Перед ним устанавливается лист с отверстием под дверь. Его просверливают электродрелью (или дрелью, если есть) по периметру, затем аккуратно обрезают болгаркой и вытаскивают внутреннюю часть. Периметр отверстия очищают, устраняя следы подготовки. Затем зафиксируйте и завяжите свободные края под углом.
      Какую муфельную печь вы используете
    4. Сбоку приварены два кронштейна дверной петли. Она состоит из двойного слоя металла, а изнутри закреплен огнеупорный слой, чтобы дверь не перегревалась во время работы.
    5. Установите запирающее устройство. Проще всего использовать эксцентриковый зажим с длинной ручкой, чтобы не обжечь руки при открытии и закрытии двери. По периметру нанесен слой силикона, уплотняющий дверь и исключающий потери тепла. Его нужно будет часто менять, так как силикон не может долго выдерживать высокие температуры.
    Читайте также:   Электрические накопительные водонагреватели: конструкция, особенности и советы по выбору

    После этого можно приступать к запуску печи. Печь предварительно выдерживают не менее 5 дней, чтобы раствор окончательно высох. Держите дверь открытой и обеспечьте обильный приток воздуха. Не рекомендуется интенсивная сушка с подогревом, так как глина растрескается и начнет крошиться.

    Как регулировать температуру

    Муфельная печь своими руками: особенности, расчеты, полезные советы

    Температурный контроль может осуществляться двумя способами:

  • соединять спирали по очереди, с увеличением их мощности;
  • установим внешнее устройство, регулирующее напряжение питания спиралей.
  • Оба варианта имеют свои плюсы и минусы. Первый вариант проще, но для каждой спирали требуется пакетная смена или отдельные машины. Кроме того, изменения нагрева осуществляются постепенно.

    Второй вариант сложнее – нужен регулятор, выдерживающий загруженность печи. Выбор подходящего варианта является прерогативой пользователя. Как правило, используются регуляторы – они более компактны и позволяют легко менять степень нагрева.

    Частые вопросы

    Многие вопросы, возникающие при сборке печи, одинаковы у большинства пользователей. Это позволяет не ждать их, а уточнить сразу:

    Нужен ли запас по мощности для спиралей, или надо спираль наматывать точно по расчету?

    В этом случае запас хода действует наоборот: если дать запас по длине, сопротивление увеличится, а степень нагрева уменьшится. Рекомендуется действовать в строгом соответствии с рассчитанными показателями.

    можно ли использовать обычный строительный кирпич вместо огнеупорного?

    Обычный кирпич не выдерживает высоких температур и начинает крошиться. Кроме того, он обладает высокой теплопроводностью, из-за чего корпус печи будет сильно нагреваться.

    требуется ли металлический корпус или можно ли шамотные кирпичи соединять металлическими скобами и штукатурку печным составом?

    Корпус необходим для того, чтобы печь можно было перевозить с одного места на другое. Если в этом нет необходимости и духовка стационарная, можно обойтись и без чехла.

    Если использовать готовые ТЭНы, получится ли обычная муфельная печь?

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

    Если электросистема дома и вообще прилегающей территории ветхая, можно ли к ней подключить муфельную печь?

    Печь можно подключить в обход бытовой электропроводки, отдельным кабелем подключить к общему щитку. Однако, если сама линия в плохом состоянии, лучше не рисковать. Можно оставить всех соседей без электричества.

    Видео-советы по сборке

    Оцените статью