Муфельная печь применение, виды, принцип работы, устройство

Из истории возникновения

История знает очень интересный факт, связанный с появлением муфельных печей. Их родиной считается Франция, но здесь были и русские ремесленники. Знаменитый кузовостроитель Жанто, занимавшийся изготовлением экипажей для знати и королевского двора, в конце 17 века изобрел рулевую тягу. Слабым звеном конструкции был шарнирный вал, который постоянно ломался.

Однажды русский дворянин обратился к своему господину с заказом на роскошный экипаж от имени Петра I. Этот экипаж должен был быть подарен азиатскому хану. В первую очередь заказчик обратил внимание на прочность оси и, не получив удовлетворения, предложил мастеру способ изготовления прочных материалов.

Задача мастера — поверхность доски необходимо зацементировать. Изделие имеет разные значения сопротивления по всей толщине. Снаружи он покрыт теплой твердой коркой, но внутри остается довольно вязким. Такое цементирование можно производить только в специальной печи, где достигается высокая температура.

Первая муфельная печь (muffla — муфель, глиняный ящик) была изготовлена ​​из глины. В состав цементирующего материала добавляли измельченные рога крупного рогатого скота. Изначально такая печь имела специфическую область применения, поэтому получила название осевой конструкции.

Как правильно выбрать?

В этом вопросе обязательно обратите внимание на несколько факторов, указанных в таблице.

Характерная черта	Краткое описание
Цена	Собираясь купить муфельную конструкцию, обязательно помните о ее высокой цене. Не рекомендуем смотреть на дешевую распродажу, даже на акционную. Стоит разобраться, в чем заключается высокая цена таких устройств: объем отсека для хранения глиняных изделий в зависимости от их размеров; требуемая мощность; толщина металла. Этот фактор особенно важен при частом использовании духовки. Тонкий металл быстро разрушается. Если сделать самоделку из старой бочки, ее хватит на несколько приготовлений. Но цена старой бочки, купленной при покупке металла, позволит закупить несколько десятков таких «заготовок» и сделать новые печи.
Власть	Не рекомендуем приобретать мощный аппарат с большим отделением для заготовок, если вы планируете делать свистульки из глины. Для таких работ лучше изготовить или приобрести небольшую маломощную конструкцию. Формула расчета необходимой производительности устройства приведена выше.
Тип загрузки продукта	Верхняя загрузка в духовку снижает конечную стоимость прибора, но качество приготовления остается на том же уровне. И контролировать съемочный процесс становится проще. Но при укладке глиняных изделий придется быть очень осторожными. Боковая загрузка позволяет легко складывать детали и размещать их на оптимальном расстоянии, но эта печь тяжелая и большая по размеру. Самая дорогая и производительная — колокольня.

Важно! Цена на печи для обжига керамики — главный критерий выбора и определения возможной подделки: за такую ​​конструкцию профессионалы платят 100000 рублей, за кустарное производство и верхнюю загрузку стоимость до 35000 рублей обратно в содержание

Обзор моделей

Шаблон	Характеристики. Размеры в мм (Д, Ш, В)	Цена в рублях
Духовой шкаф «Боссерт ПМ-1700 р техника»	Размер камеры для глиняных изделий — 230/495/150. Внешний размер — 550/625/360. Модель оснащена многоступенчатым термостатом. Температура эксплуатации — 11500, мощность 2,4 кВт, работает от сети переменного тока 220В. Вес — 26 кг.	48000
«ROSmuffel 18/1100 / 3кВт / 220Вт»	Габариты — 410/390/500. Работает от сети 220В переменного тока. Объем рабочей камеры 80 литров. Рабочая температура — до 11000. 3 программное обеспечение для дистанционного или фиксированного управления. Мощность — 6 кВт. Нагревательные элементы открытого типа.	105000
Духовка «Маэстро 45»	Объем камеры 216 литров. Нагревательные элементы из сплавов Superfechral и Eurofechral 3-х программная система управления с многоканальным термостатом. Корпус из нержавеющей стали. Рабочая температура — до 13000. Интерьер выполнен из легкого негорючего материала.	Цена договорная, зависит от уровня автоматизации, отделочного материала внутреннего слоя
«ОВЕН.11.M.00»	Автоматика поддерживает 10 рабочих циклов с 4 режимами нагрева керамики. Мощность 24 кВт. Вес 30кг. Размер духовки — 410/560/650. Рабочая температура — 11000.	123000
«Маэстро 45 АГНИ»	Вертикальная загрузка. Рабочая температура — 12500. Объем камеры — 45 литров. Мощность 3,2кВт. Вес — 85 кг.	С 109000

Правила эксплуатации

Электродуховку можно подключать только к усиленной розетке. Также можно проложить большой провод прямо от щита. Также было бы полезно установить автоматический выключатель.

Поскольку в данной модели устройства есть оголенные провода, с ним нужно быть предельно осторожным. Не касайтесь спиралей во время работы духовки. Во избежание несчастных случаев рекомендуется установить на двери концевой выключатель, который отключит агрегат при открытии двери. Если вы не очень разбираетесь в электромонтажных работах, обратитесь за помощью к специалисту, который поможет сделать прибор максимально безопасным, включая заземление.

Область применения муфельных печей

Сегодня муфельная печь — довольно популярное устройство. Используется в различных отраслях промышленности. Важная особенность муфельной печи — возможность регулировать температуру, достигать высоких температур и изолировать материал от внешних факторов. Печь используется не только для термообработки материалов. Они подходят для хранения образцов при определенных температурных условиях.

Основные области применения муфельных печей можно выделить:

• Закалка, отпуск, отжиг, нормализация металла и другие методы его термической обработки.
• Обжиг керамики.
• Сжигание органических образцов.
• Кремация.
• Купелирование минералов для определения наличия в них драгоценных металлов.
• Синтез и рост монокристаллов.
• Лабораторное исследование.
• Литье драгоценных металлов в ювелирном производстве.
• Сушка.

Муфельные печи нашли применение и в стоматологии. Качественные металлокерамические конструкции, используемые при протезировании, получают только в таких печах, где каждое изделие равномерно нагревается до высоких температур.

Способ второй. Делаем печку, не имея под рукой металлического корпуса

Процесс изготовления в этом случае не сильно отличается от описанного выше, но, безусловно, здесь есть свои нюансы. Начнем с того, что рабочий объем базовой конструкции составит примерно 13 литров. Спираль, как уже было сказано выше, сможет нагреться до тысячи градусов всего за 1,5 часа, при этом температура внешних стенок устройства не превысит 100 градусов. Алгоритм действий должен быть следующим.

Шаг 1. Сначала из профильной трубы 4х2 см (квадратного сечения) строим держатель для устройства. Затем готовую подставку красим эмалью.

 

Шаг 2. На верхнюю часть опоры закрепляем лист оцинкованной стали (его толщина должна быть около 0,1 сантиметра), используя для этого саморезы».

 

Шаг 3. Оформляем стены из огнеупорного кирпича и особого состава дымохода (все как в предыдущем варианте). После застывания раствора делаем бороздки для спирали.

 

Шаг 4. Собираем отдельно низ кирпича, для крепления используем тот же раствор. Перед тем как продолжить работу, ждем полного высыхания конструкции. Не забывайте смачивать каждый кирпич непосредственно перед кладкой.

 

Шаг 5. Поверх металлической основы укладываем слой теплоизоляции (для этого можно использовать ту же базальтовую вату). Для максимального уплотнения этого слоя перед креплением кирпичного дна его необходимо смочить.

 

Шаг 6. Продолжаем традиционную кладку печи, но стараемся полностью заполнить все щели и швы.

 

Шаг 7. Крышка для камеры традиционно изготавливается из огнеупорных кирпичей, но при этом скрепляем их металлическим хомутом.

 

Шаг 8. Вставляем спираль в подготовленные пазы, снаружи утепляем конструкцию теплоизоляционным материалом. Далее все покрываем листами из оцинкованной стали, которые нарезаются по размеру получившейся камеры.

 

Как видите, для этого нужны знания не только в печном деле, но и в области электричества.

 

Виды муфельных печей

Существуют разные классификации духовок, так как в некоторых областях одни факторы имеют решающее значение, а другие — нет. Эти факторы включают следующие характеристики:

• Тип отопления.
• Деловое свидание, встреча.
• Тип строительства.
• Защитная среда.
• Масса материала.
• Объем муфельной камеры.
• Температура нагрева.

По типу нагрева муфельные печи делятся на газовые и электрические. Электрические варианты практически вытеснили газовые, так как считаются более практичными. Кроме того, удельная теплота сгорания газа ограничена, и высокие температуры могут быть достигнуты с помощью электрических приборов.

По конструкции муфельные печи делятся на лабораторные (мобильные устройства для научных исследований), промышленные (стационарные устройства, устанавливаемые на промышленных предприятиях), ювелирные (используются для обжига керамики или плавки драгоценных металлов), учебные.

Разделение печей по типу конструкции основано на их функциональности и различиях в способах загрузки материала. Существуют вертикальные или горизонтальные печи, трубчатые печи для управления термопарами и колпаковые печи для обжига крупных изделий.

В колпаковой печи деталь размещается на отдельном дне, выполненном в виде поддона. Сверху, как колпак, он прикрыт муфелем, снабженным ТЭНами.

Самая простая конструкция — камерные печи. Одна из стен камеры представляет собой дверь, через которую загружается и выгружается материал. На остальных стенках нагревательные элементы размещаются в специальных пазах. Шахтные или горшковые печи по своей сути похожи на печи с перевернутым колпаком. Материал загружается в полость муфеля и сверху закрывается плоской крышкой. Самыми сложными являются туннельные печи. Они оснащены конвейером или интегрированы в конвейер.

Температурный режим в муфельной печи вызывает нежелательные химические реакции на поверхности обрабатываемого материала. Для этого детали готовятся в защищенной среде. Конструкция духового шкафа зависит от типа опоры. Воздушные духовые шкафы — самые простые по конструкции. В них нагрев происходит в атмосферном воздухе. Газовые печи позволяют нагревать в аргоне, водороде, гелии и других газах. Есть еще и вакуумные печи. В них деталь нагревается в вакууме.

В некоторых случаях рекомендуется классифицировать духовки по их характеристикам. Самая важная особенность — это объем муфеля. Самодельные или заводские духовые шкафы различаются объемом, который может варьироваться от 1 до 100 литров. Обычно объем выбирается при проектировании духовки с учетом области ее будущего применения. Еще одна важная особенность — мощность духовки. Это характерно как для электронагревателей, так и для газовых духовок. При покупке или изготовлении муфельной печи важно учитывать тип источника питания, то есть подключается устройство по однофазной или трехфазной цепи.

Дровяная печь для обжига керамики своими руками

Дровяная печь для обжига керамики своими руками — дело несложное. Такие конструкции могут быть выполнены из кирпича или из старой трубы. Рассмотрите возможность использования 200-литровой стальной бочки. Весь процесс разбит на несколько этапов.

Материалы и инструменты

Предварительно поставляем необходимый материал и инструменты:

• огнеупорный кирпич или другой теплоизоляционный материал для внутренней облицовки духовки;
• старая бочка на 200 литров;
• кусочки арматуры для изготовления решетки, на которую кладем керамику;
• шамотная глина и песок для перемешивания раствора;
• строительный уровень;
• мастерок, кирка и другие каменщики;
• болгарка с кругами по камню и стали;
• сварочный аппарат и защитные устройства;
• старый огнеупорный кирпич для изготовления фундамента.

Только после того, как вы подготовили материал и подготовили весь набор инструментов, можно приступать к изготовлению глиняной печи своими руками из стальной бочки.

Инструкция по изготовлению

Предлагаем вам посмотреть видеоинструкцию и подробное описание процесса ниже:

Перед началом работ выбираем место для установки печи и ее эксплуатации:

1. лучше работать на улице, поэтому засыпаем выбранный участок слоем щебня и песка.
2. Выкладываем огнеупорный кирпич ровным слоем. Слой стараемся укладывать ровно, это важно для нормальной работы оборудования.
3. Надеваем на болгарку металлический диск и аккуратно вырезаем дно бочки. Эта деталь будет использована нами для изготовления крышки керамического отсека. При резке детали обязательно наденьте очки и держите болгарку, чтобы она не врезалась в диск.
4. Зачищаем заусенцы. Лучше всего для этого использовать диск или файл-скребок.
5. Размечаем полость для кладки дров. Его размеры выбраны произвольно. В нашем случае размечаем и аккуратно вырезаем полость 300/400 мм. Начинайте резать с края ствола.
6. Выстраиваем ряд кирпичей для подставки по размеру нашей детали.
7. Устанавливаем печь на основание и начинаем обшивать кирпичом внутреннюю полость. Лучше использовать половину кирпича. Укладываем блоки ровно, заполняем все пустоты раствором шамотной глины и песка.
8. Закрываем изнутри половиной кирпича на расстоянии 150-200 мм над краем полости для кладки дров.
9. Выше начинаем закреплять кирпичи стоя, получается кладка на четверть блока. Теперь используем ровный кирпич, заполняем все промежутки. Малейшая свободная полость вызывает потерю тепла.
10. После укладки 1 слоя отмеряем арматуру, разрезаем и кладем на кирпичную полку нижней части. Расстояние между планками 40-50 мм.
    

    

11. Накладываем на решетку лист ДСП или другого прочного огнестойкого материала (чтобы потом туда можно было положить рабочий материал).
12. Укладываем кирпич на верх бочки. Если есть небольшое расстояние от верха, залейте его раствором глины и песка.
13. Закрываем духовку чистым куском заусенцев снизу. Чтобы избежать потерь тепла, в процессе эксплуатации его можно обмазывать глиной.
    
14. Вверху духовки приварите кусок стальной трубы, чтобы присоединиться к дымоходу. Для этого можно использовать многослойные трубы или простые стальные трубы.
    
15. Простая печь для обжига керамики своими руками готова.

Дальнейшие действия

Теперь печь нужно просушить. Кладем в очаг небольшое количество дров, зажигаем и даем гореть.

Не бойтесь дымовой завесы печи — она ​​сожжет остатки масла, краски и грязи со стенок бочки и кирпичей. После того, как поверхности духовки остынут, повторяем операцию несколько раз. Только после высыхания можно приступать к основной работе.

сделать капитальную конструкцию из кирпича можно, но эта работа потребует много времени и сил по перемешиванию раствора и кладочных блоков.

Газовое оборудование

Газовая печь для обжига керамики подходит для регулярного производства небольших серий глиняных изделий. Предельный температурный диапазон — 1100-1300 градусов. Может работать на природном газе и пропане.

Есть передняя и вертикальная конфигурации. Горелку можно размещать как в помещении, так и на улице. В первом случае происходит электрическое зажигание, а в случае внешнего варианта элемент располагается рядом с камерой и тепло «выдувается» через подходящее отверстие. Независимой горелки достаточно для обслуживания нескольких духовок.

В базовую комплектацию входят следующие предметы:

• газопроводы (на подачу / отвод);
• горелка;
• система дублирования работы теплоносителя.

Среди преимуществ такого типа устройств:

• относительно невысокая стоимость;
• низкие эксплуатационные расходы;
• равномерное распределение тепла;
• высокая скорость нагрева (с внутренней горелкой нагрев быстрее);
• возможность комплектации автоматикой;
• безопасность.

Устройство и принцип работы

Муфель — это основной рабочий элемент печи. Это резервуар из керамики или специального волокна. Форма бака зависит от функциональности печи, но обычно муфель выполняется в форме полуцилиндра. Нагревательные элементы входят в специальные пазы, сделанные в стенках муфеля. Они не соприкасаются с обрабатываемым материалом, что является одной из характеристик печи такого типа.

Сушилки для керамики оснащены неподвижным муфелем. Некоторые типы устройств имеют внешние нагреватели и сменный муфель. В любом случае нагреваемый материал защищен от прямого воздействия радиации. В свою очередь, нагреватели не покрываются агрессивными частицами и парами, выделяющимися при нагреве.

В конструкции муфельной печи можно выделить следующие ключевые элементы:

• рабочая комната;
• рамка;
• нагревательные элементы.

Термическая обработка материала происходит в рабочей камере. Именно она сделана из тугоплавкой керамики и называется муфельной. Кузов выполняет как эстетическую, так и изолирующую функцию. Благодаря слою теплоизоляции печь внутри муфеля длительное время поддерживает высокую температуру и гарантирует медленное и равномерное охлаждение материала. Например, при обжиге керамики материал и печь нужно медленно охладить до 400 градусов в течение нескольких часов. В противном случае на изделии образуются трещины, а сама духовка выйдет из строя.

Структура муфельной печи не осталась неизменной и претерпела некоторые изменения с течением времени. Неизменной осталась только основная суть его творчества. В проекте необходимо обеспечить изоляцию материала от внешней среды, а также равномерный нагрев по всему объему. Система вентиляции устроена таким образом, что вредные вещества, выделяющиеся при нагреве, удаляются из камеры. Постоянная температура обеспечивается естественной или принудительной конвекцией. Обогреватели бывают разных размеров и форм. Их устанавливают по всему периметру муфеля. Здесь важно точно рассчитать, сколько тепла необходимо получить для термообработки того или иного материала.

Обогреватели различаются по конструкции, материалу изготовления и способу расположения. Они бывают трубчатыми, ленточными или спиралевидными. В качестве материалов используются в основном нихром, вольфрам, фехраль или никель. Принято различать только два типа обогревателей: открытые и закрытые. Особой популярностью пользуются нагревательные элементы, выполненные в виде нихромовой спирали.

Современные муфельные печи оснащены модулями управления, позволяющими регулировать температурный режим. Первые регуляторы были механическими или аналоговыми. Со временем их начали вытеснять программируемые электронные блоки. Электронные регуляторы температуры имеют ряд преимуществ:

• вы можете установить желаемую температуру с высокой степенью точности;
• Электроника позволяет устанавливать время включения и выключения ТЭНов;
• У мастера есть возможность снимать показания температуры в любой момент;
• Появляется возможность программировать сложные циклы нагрева и охлаждения муфелей.

Твердотопливные печи

В отличие от двух предыдущих, этот вариант отличается кустарным производством. Глиняная печь на дровах — прародитель современной бытовой техники. Даже сейчас, когда нет недостатка в передовых моделях, многие гончары не отказываются от традиционных узоров. Для специалиста работа с огнем — это не только профессия, но и огромное удовольствие.

Обычно такое оборудование изготавливают из кирпича. Иногда роль духовки играет железная бочка. Кирпичный вариант предпочтительнее по многим причинам, включая большую мощность, безопасность, надежность, долгий срок службы.

В любом случае под дровяную печь потребуется фундамент. Основание делается не ранее, чем через сутки после строительства котлована, а дно тщательно забуферивается.

Обжиговые печи для кирпича обычно делают в два ряда. Внешний ряд кирпичей способствует более комфортной работе — вы не обожжетесь. Камин используется как камин. Чем шире и выше последний, тем эффективнее устранение мин и тем безопаснее огонь.

Керамическая печь на дровах не очень эффективна. Поэтому те, кто стремится не только уважать традиции, но и быть более продуктивным, выбирают другие варианты. Но для владельца частного дома это хорошее решение. Особенно если учесть стоимость современного оборудования. Хотя самые технологичные устройства можно сделать своими руками.

Виды и типы

Такие печи делятся на несколько групп.

Характерная черта	Описание
Вид топлива	Работает на газе, электричестве или твердом топливе
Рабочая температура прибора	Продукт: при высоком уровне нагрева деталей — рабочая температура 20 000; при среднем уровне нагрева — детали нагреваются до 14000; слабая духовка нагревается до 9000; агрегаты для домашнего использования или для приготовления мелких деталей. В них продукты нагреваются до 5000.
Мощность прибора	В этой категории на выбор влияет размер будущих изделий. Средняя мощность духовок 5-10 кВт. Для расчета воспользуйтесь формулой: на 1 литр объема потребуется обеспечить мощность 0,7-1 кВт.
Тип конфигурации	Эти устройства выпускаются: форма колпачка — используется в промышленном производстве для массового изготовления изделий и упрочнения сыпучих керамических деталей; трубчатые — обеспечивают равномерный нагрев всей камеры закалки керамики; камерные — подходят для промышленности, но для изготовления керамики ручной работы лучше использовать муфельную конструкцию.

Промышленные печи должны изготавливаться только из качественных огнеупорных и жаропрочных материалов, с низким значением теплопроводности и способных длительное время выдерживать агрессивную среду.

Газовая печь для обжига керамики с огнеупорным кирпичом — такая конструкция не пользуется популярностью. Шамот заменен на современные материалы.

Все качества важно учитывать при выборе промышленной духовки и разработке самодельного дизайна.