Муфельная печь своими руками: виды и этапы работ + 30 фото

Для большинства из нас понятие «муфельная печь» ни о чем не говорит. Это не отопительный агрегат, а узкоспециализированный, используемый при обжиге керамики, изготовлении ювелирных украшений, обеззараживании инструментов или при  выполнении других функций в домашних условиях. Занимаясь таким ремеслом сложно обойтись без этой печи, а приобрести агрегаты промышленного производства – удовольствие не из дешевых, поэтому многие мастера задумываются над тем, как изготовить муфельную печь своими руками. Рассмотрим принцип работы оборудования, разновидности и способ изготовления в домашних условиях.

Разновидности конструкций

В зависимости от потребляемого топлива муфельные печи бывают трех типов:

• Работающие от электропитания – они наиболее распространенные и популярные среди небольших мастерских. За короткий промежуток времени удается достичь максимальной температуры внутри печи для выполнения поставленной задачи. По сути, такую печь можно установить даже в квартире, если позволяет разводка и заземление, но лучше, если это будет отдельная мастерская. Единственный недостаток такой модели – высокое энергопотребление, что существенно отражается на сумме оплаты за электроэнергию.
• Работающие на газу – такие модели более выгодны в финансовом плане, так как оплата за потребление газа будет в разы меньше, чем платежка за электроэнергию. Но и здесь есть минус, изготовить оборудование, работающее на газу в домашних условиях – достаточно проблемно. В большинстве случае такие приборы не допускаются к эксплуатации контролирующими службами из-за большого риска взрыва газа, поэтому единственный выход – это приобретение готового прибора, но, как было сказано выше, это достаточно дорого.
• Работающие на твердом топливе – этот вариант не так практичен в плане разогрева, так как для достижения нужной температуры нужно затратить больше времени, чем для печи на электропитании. Но зато, при достижении нужной температуры ее проще поддерживать на этом уровне продолжительное время. Это как котел длительного горения. Кроме того, затраты на приобретение твердого топлива будут существенно ниже, чем за электроэнергию. Но вам нужно продумать и организовать место для его хранения, как впрочем, и для самой печи. В городской квартире оборудовать такую мастерскую не удастся.

В зависимости от расположения топочной камеры печи бывают:

• Горизонтальными
• Вертикальными

По способу термообработки агрегаты различаются на:

• Вакуумные
• Воздушные
• Печи, работающие на основе инертного газа.

Описывать все виды нет необходимости, так как в домашних условиях можно изготовить только один вариант – воздушную муфельную печь с возможностью выбора горизонтальной или вертикальной топки.

С точки зрения простоты изготовления – предпочтение нужно отдать печам, с горизонтальным расположением топки. Их же можно считать и универсальными, так как объем работ, позволяющих выполнить с их помощью, очень обширен.

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.

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.

• 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.

• 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.

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.

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

Что нужно для работы?

В принципе, все материалы, которые пригодятся вам в процессе создания муфельной печи, мы перечислили:

• Листовая сталь
• Уголок для изготовления каркаса (если это печь, с горизонтальной топкой)
• Теплоизолятор внутренний (шамотный кирпич или плиты ШПГТ-450)
• Теплоизолятор внешний (базальтовая вата)
• Герметик, для работ с высокими температурами, для стыковки плит или кирпичей
• Спираль (Нихромовая или фехралевая проволока)
• Труба, для формирования спирали, диаметром 12 мм

Кроме необходимых материалов, вам нужно приготовить все инструменты:

• Дрель и сверла
• Болгарку
• Сварочный аппарат
• Ножницы по металлу
• Рулетку и карандаш
• Строительный уголок
• Ножовка по дереву, для распиливания плит ШПГТ-450

Процесс изготовления по шагам

Любой процесс изготовления или строительства начинается с подготовки проекта. В нашем случае нужен чертеж будущей печи, с указанием всех размеров и параметров. Это необходимо как для облегчения сборки, так и для определения количества материала.

Чертеж можно нарисовать самостоятельно, или взять уже готовый, немного адаптировав его под свои нужды.

Рассмотрим процесс изготовления муфельной печи с вертикальной топочной камерой. Все работы разобьем на несколько этапов:

• Изготовление корпуса – на этом этапе у вас есть вариант адаптировать старую духовку в горизонтальный шкаф печи или сварить цилиндр для вертикальной модели. Все зависит от ваших возможностей и пожеланий. Для изготовления цилиндрического корпуса необходимо взять прямоугольный лист стали и сварить из него цилиндр. Из такого же листа нужно вырезать днище для будущей печи и приварить его аналогичным способом. Чтобы исключить возможность ржавления конструкции, ее нужно покрыть термостойкой краской. Для большей прочности стенки и донышко укрепляем арматурой. При определении диаметра корпуса учтите, что внутри цилиндра должен поместиться ряд внутреннего теплоизолятора (кирпич) и слой базальтовой ваты.

• Укладка теплоизолятора – внутрь цилиндрического корпуса нужно уложить слой теплоизолятора, в нашем случае это базальтовая вата.

• Формирование внутреннего теплоизолятора – под этим понятием подразумевается формирование топочной камеры из шамотного кирпича. Так как форма печи цилиндрическая ваша задача разместить внутри него 7 кирпичей с максимальной плотностью установки, чтобы между ними не оставалось никаких зазоров.
• Обрезка кирпичей – в готовом виде топочная камера должна быть круглой, поэтому вам нужно срезать угловые части кирпичей и составить из них малый цилиндр. Удобнее всего это делать на полу. Установите все кирпичи в вертикальное положение, и сформируйте из них цилиндр. При помощи рулетки и карандаша выполните разметку, что нужно отрезать и при помощи болгарки выполните эти манипуляции. После обрезки угловых частей конструкция будет выглядеть таким образом:

• Подготовка бороздок для установки спиралей – на этом этапе вам нужно разложить кирпичи на ровную поверхность, и с внутренней стороны сделать разметку для расположения спиралей. По намеченным линиям нужно выполнить бороздки, при помощи болгарки.

• Изготовление спирали – при помощи отрезка трубы или другого подходящего предмета, нужно изготовить спираль. Для этого берете саму проволоку, (нихромовую или фехралевую)и виток за витком накручиваете ее на трубу. Длина спирали определяется индивидуально, в зависимости от размеров топочной камеры.

• Установка спирали – после того, как бороздки на кирпичах пропилены, и спираль готова, ее нужно установить в кирпичный цилиндр. Для этого собираем топочную камеру из кирпичей, а внутрь прокладываем спираль, одновременно отслеживая, чтобы витки не пересекались между собой для предупреждения замыкания. Укладка спирали начинается с нижней части камеры, и доходит до самого верха.

• Вывод для подключения – чтобы спираль можно было подключить к автомату, ее концы необходимо вывести за пределы топочной камеры. Это можно сделать без особых усилий, если заранее установить между двумя кирпичами три канала, изготовленных из керамической плитки.

• Подключение к сети электропитания – существует три ступени мощности, которые требуют особого подключения. Для первой ступени нужно последовательное подключение двух контуров спирали; для второй ступени мощности – подключение нижней спирали; для третьей ступени необходимо параллельное подключение двух контуров. Обратите внимание, что использование такого оборудования предполагает обязательное заземление.
• Установка кирпичей в корпус – после того, как спирали установлены и сделаны выводы на подключение, кирпичный конус можно установить в каркас с базальтовым утеплителем. Но перед этим, на дно корпуса укладывается один кирпич, обмазанный огнеупорной глиной или клеем.
• Подготовка отверстий в корпусе для подключения – чтобы концы спирали вывести наружу, через корпус, в нем нужно просверлить специальные отверстия.

• Подключение – осталось установить контроллер для контроля за температурными показателями. К нему же устанавливается специальный термометр, который выдерживает высокие нагрузки, до 1000 градусов. Подключение этого оборудования невозможно без силового реле, поэтому блок для управления комплектуем еще и им. Для удобства, все элементы электроники нужно собрать в единый блок. В качестве такого корпуса может выступать компьютерный блок питания, вышедший из строя. В него устанавливаются все элементы. Концы проволоки, выходящие их цилиндрического корпуса, комплектуются керамическими изоляторами. Если вы уже занимались проведением электричества в частный дом или квартиру, то подключение этого агрегата не вызовет у вас затруднений.

Печь можно считать готовой, но для большей эффективности необходимо еще изготовить крышку, из того же листа стали, вырезав по диаметру цилиндра нужную заготовку. Внутренняя часть крышки выполняется по тому же принципу что и сама печь. Поэтому с нижней части вам нужно уложить слой теплоизолятора, а на верхней части приварить ручки и навесы для удобного пользования печью.

Как видите, изготовить муфельную печь своими руками не так и сложно, если понять принцип ее работы, и приобрести все необходимые материалы. Пошаговый процесс изготовления, представленный в нашей статье, поможет вам справиться с этой задачей.

Видео, как изготовить муфельную печь своими руками

Фото муфельной печи своими руками