Печь для закалки металла своими руками: индукционный муфельный прибор для плавки алюминия и золота

Как изготовить камеру для закаливания металла

Понятно, что изготавливая такую камеру, к процессу лучше подойти серьезно, так как делать вы ее будете не на один день или раз. Попробуем кратко описать процесс изготовления такой камеры, также называют ее – муфельная печь.

Главное, правильно изготовить «тело» такой камеры, здесь прибегают к простому процессу. Будущая горловина изготавливается из любого бумажного твердого материала (типа картон), обмазывается огнеупорной глиной толстым слоем. Не забываем сделать тонкую прослойку парафина, между формообразующим бумажным материалом и глиной.
Вторым этапом, минимум сутки высушивается будущая камера, а затем помещается в духовой шкаф и прокаливается на невысокой температуре около 90-110 градусов по Цельсию. После этого этапа бумажную составляющую уже можно извлекать.
Окончательный обжиг конструкции происходит на открытом огне при температуре около 900 градусов, затем производится остужение при естественных условиях. Нужно дождаться полного охлаждения камеры.
После того как заготовка будет остужена, она приобретает свойства камня, становится очень жесткой как кирпич. К ней приделывают дверцы, открывающиеся по горизонтали.
Заключительным этапом можно назвать обматывание будущей печи проволокой из нихрома, диаметром сечения около 0,75 мм. На всю конструкцию потребуется около 18 метров. Для исключения короткого замыкания при обмотке обмазывать сразу лучше сырой глиной. В корпусе проделываем два отверстия, одно для термопары (измерять температуру), а второе для визуального контроля.

Изготовленная своими руками камера для закалки ножа.

На этом, можно сказать, что печь для каления металла готова. Как видите, нет ничего сложного в изготовлении муфельной печи для дома.

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

Процесс изготовления в данном случае мало чем отличается от описанного выше, однако свои нюансы здесь определенно имеются. Начнем с того, что рабочий объем приведенной ниже конструкции составит порядка 13-литров. Спираль, как уже упоминалось выше, сможет прогреваться до тысячи градусов всего за 1,5 часа, при этом температура наружных стенок устройства не превысит 100 градусов. Алгоритм действий должен быть следующим.

Шаг 1. Вначале, используя профильную трубу 4х2 сантиметра (с квадратным сечением) сооружаем подставку для прибора. После этого окрашиваем готовую подставку эмалью.

Шаг 2. Поверх подставки крепим лист оцинкованной стали (его толщина должна составлять примерно 0,1 сантиметра), используя для этого саморезы «по металлу».

Шаг 3. Стены изготавливаем из шамотного кирпича и специального каминного состава (все так же, как в предыдущем варианте). По застывании раствора проделываем канавки под спираль.

Шаг 4. Дно собираем из кирпича отдельно, для крепления используем все тот же раствор. Перед тем, как продолжить работу, дожидаемся полного высыхания конструкции. Не забываем смачивать каждый кирпич непосредственно перед укладкой.

Шаг 5. Поверх металлического основания укладываем термоизоляционный слой (можем использовать для этого все ту же базальтовую вату). В целях максимального уплотнения данного слоя его необходимо увлажить перед тем, как фиксировать кирпичное днище.

Шаг 6. Продолжаем традиционную кладку печи, но стараемся, чтобы все пустоты и швы были тщательно заполнены.

Шаг 7. Крышку для камеры традиционно делаем из шамотных кирпичей, но при этом скрепляем их между собой посредством металлической стяжки.

Шаг 8. Укладываем спираль в подготовленные канавки, утепляем конструкцию снаружи термоизоляционным материалом. Далее закрываем все листами цинкованной стали, которые вырезаны в соответствии с размерами полученной камеры.

Как видим, для этого требуются познания не только в печном деле, но и в области электричества. С еще одним возможным способом изготовления можете ознакомиться из приведенного ниже видеоматериала.

Преимущества перед другими видами плавильных печей

Индукционные печи – не единственное изобретение, используемое для плавления металлов.

Есть ещё знаменитые мартены, домны и другие виды. Однако рассматриваемая нами печь имеет перед всеми остальными ряд неоспоримых преимуществ.

Печи, работающие на принципе индукции, могут быть довольно компактными, и их размещение не доставит никаких трудностей.

Высокая скорость плавки. Если другие печи для плавки металла требуют несколько часов только на разогрев, индукционная справляется с этим в несколько раз быстрее.

Коэффициент полезного действия лишь немного не достигает отметки в 100 %.

По чистоте расплава индукционная печь уверенно занимает первое место. В других устройствах приготовленная к расплаву заготовка непосредственно соприкасается с нагревательным элементом, что зачастую приводит к загрязнению. Токи Фуко нагревают заготовку изнутри, воздействуя на молекулярную структуру металла, и побочных элементов в неё не попадает.

Последнее преимущество просто необходимо в ювелирном деле, где частота материала повышает его ценность и уникальность.

Индукционные печи используют при плавке металлов принципиально иной метод нагрева. Благодаря этому, усовершенствовалась и технология плавки, расширились возможности переплавления металлов из лома.

Работа индукционных печей построена на принципе выделения тепла металлом при прохождении через него электрического тока. Таким образом, нагрев происходит не за счет тепловых волн, достигающих металла, а за счет превращения металлической массы в самостоятельный источник выделения тепла.

Для создания электромагнитного поля в печи используется индуктор. В связи с этим применяемый принцип плавки обозначается как индукционный нагрев. Индуктор входит в конструкцию плавильного агрегата.

Обязательное условие эффективной работы печи – продуманная система охлаждения. К печи необходимо одновременно подвести и электроснабжение для нагрева металлов, и воду для охлаждения самого индуктора.

При использовании индукционных печей значительно повышается удобство и качество плавки металлов. Под воздействием электромагнитного потока в расплавленной массе металла усиливается циркуляция.

Это способствует повышению однородности полученного в результате плавки металла.

Кроме того, плавильные печи, использующие принцип индукционного нагрева, дают на выходе металл с более высокими показателями и по чистоте, и по однородности.

Повышение качества металла дополняется снижением себестоимости всего процесса плавки. Достигается это за счет экономии электроэнергии, затрачиваемой на весь процесс переплавки металлов.

Высокий коэффициент полезного действия работы печей подобного типа — еще одно дополнительное условие, приводящее к снижению производственных затрат.

В настоящий момент в промышленности чаще используются индукционные печи высокой частоты.

Однако, среднечастотные печи также имеют свои преимущества. Они позволяют снизить расходы электроэнергии почти в два раза.

Индукционные печи среднего нагрева отличаются сжатым временным циклом плавки (от 40 до 45 минут). Это достигается за счет того, что значительно повышен предел допустимой мощности в таких печах.

При использовании печей этого типа расширяются и возможности усовершенствовать технологию плавки металлов. Например, для производства чугуна можно использовать отходы других производств (кузнечного, токарно-фрезерного, прокатного).

Полученный состав чугуна близок к идеальному. Это достигается за счет того, что печи средней частоты дают возможность активнее управлять химическим составом расплавляемого металла.

В целом преимущества использования индукционной переплавки металла повышаются за счет использования разных типов агрегатов.

Индукционные печи средней частоты создают дополнительные преимущества для использования этого метода плавки.

В настоящее время на российских предприятиях используется порядка 23 % индукционных печей. Еще 76 % приходится на газовые вагранки.

Широкомасштабное внедрение на производствах оборудования для индукционной плавки позволит значительно повысить эффективность всего процесса и его производительность, отразится на качестве получаемого металла.

Способы бытовой закалки металла

Чтобы закалить изделие из металла в домашних условиях, в первую очередь следует определиться со способом его разогрева до необходимой температуры, а также подобрать емкости для охлаждающих жидкостей. Кроме того, необходимо выбрать домашнее помещение или место во дворе, где можно заниматься закалкой с соблюдением всех требований техники безопасности. Для нагревания можно использовать источники с открытым пламенем. Но таким способом удастся разогреть и закалить только небольшие по объему детали. К тому же открытое пламя вызывает окисление и обезуглероживание, которые негативно влияют на поверхностный слой металла. Температуру нагрева домашние мастера, как правило, определяют по цвету нагретой заготовки. На рисунке ниже приведена цветовая таблица, без которой невозможно правильно закалить изделие из углеродистой стали. Для легированных сталей температурный диапазон обычно сдвинут в сторону увеличения на 20÷50 °C.

Для того чтобы закалить изделие из стали с полным и равномерным прогревом, лучше всего воспользоваться такими источниками тепла, как кузнечные горны и закрытые печи. Это оборудование несложно изготовить самому в домашней мастерской, а эксплуатировать его можно как в помещении, так и на открытом воздухе. Для наддува в кузнечном горне обычно используют промышленный фен, а в качестве топлива подойдет древесный уголь, который продается в любом супермаркете. Небольшую закрытую печь легко изготовить из пары десятков шамотных кирпичей. При этом в зависимости от метода закалки металла в ней можно не только закалить, но и провести отпуск с прогревом всего объема изделия. Проще всего с емкостями для охлаждения и зажимным инструментом. Для закалочной жидкости подойдет любой негорючий сосуд достаточного размера, а удерживать и перемещать деталь можно щипцами или крючьями с ручками подходящей длины. На видео ниже показано, как в домашних условиях можно закалить топор с использованием самодельного горна и двух емкостей с разными охлаждающими средами.

Закалка на открытом огне

Самый простой способ закалить небольшую деталь в домашних условиях — это нагреть ее на открытом пламени до нужной температуры, руководствуясь при этом цветовыми таблицами. В качестве источника нагрева в таких случаях можно использовать газовую горелку, паяльную лампу или даже конфорку домашней газовой плиты. Главный недостаток такой закалки — это сложность равномерного прогрева изделия по всему объему, т. к. пламя создает высокую температуру на узком, ограниченном участке. Этот способ подойдет, когда необходимо закалить торец удлиненного изделия, например режущую часть сверла или лезвие стамески, или же небольшую деталь размером в несколько сантиметров. Еще одна проблема, с которой может столкнуться домашний мастер, решивший закалить углеродистую сталь открытым пламенем, — это сильное окисление и выгорание углерода в поверхностном слое железа, которые приводят к деградации его структуры.

Изготовление камеры для закаливания металла

Основным материалом для изготовления корпусов домашних печей для закалки стали являются твердые огнеупоры в виде блоков различных размеров и шамотная глина. В такой печи достигается температура свыше 1200 °C, поэтому в ней можно закалить изделия не только из углеродистой или инструментальной, но и из высоколегированной стали. При изготовлении домашних печей из шамотной глины сначала делают картонный каркас по форме и размеру рабочей камеры, который затем покрывают слоем шамота. Поверх его наматывают нагревательную спираль, а затем накладывают основной теплоизолирующий слой

При такой конструкции область нагрева изолирована от нагревательного элемента, что важно, когда необходимо закалить сталь, чувствительную к окислам и выгоранию углерода. Самой же распространенной конструкцией домашних закалочных печей являются установки, тепловые корпуса которых выполнены из шамотного кирпича или аналогичных ему огнеупоров

Рабочая температура у таких материалов более 1400 °C, поэтому в подобных печах можно закалить практически любой вид стали и многие тугоплавкие сплавы. Конструктивно такая домашняя печь похожа на обычную печь на дровах, только имеет гораздо меньшие размеры. Нагрев металла в ней осуществляется с помощью электрической спирали, уложенной в пазы по периметру внутреннего пространства. Если необходимо качественно закалить сталь, ее необходимо нагреть до точно заданной температуры, поэтому большинство таких домашних самоделок оснащено терморегуляторами (их свободно можно приобрести на «Алиэкспресс»).

На видео ниже показано устройство такой домашней печи с торцевой загрузкой и терморегулятором, который позволяет закалить сталь с точным соблюдением температурных режимов. Ее тепловой корпус изготовлен из муллитокремнеземистых огнеупорных плит ШПТ-450.

Подробное описание конструкции и рекомендации по созданию печи с верхней загрузкой, в которой можно закалить изделия длиной до 54 см, можно посмотреть в следующем видео. Здесь тепловой корпус печи изготовлен из шамотного кирпича (типа ШБ) и также используется терморегулятор. Кроме верхней загрузки, особенностью этого устройства является спираль из кантала, который служит во много раз дольше традиционного нихрома и фехраля.

Что потребуется в работе

Наиболее удобной в эксплуатации является вертикальная конструкция. Для ее изготовления потребуется:

болгарка, круги по металлу;
кусачки;
сварочный аппарат;
нихромовая проволока, ø1 мм;
лист стали толщиной 2,5 мм;
базальтовая вата;
уголки;
кирпич шамотный;
силиконовый герметик;
огнестойкая смесь;
респиратор, пластиковые очки.

Основные элементы конструкции

Корпус. Для него подойдет старая электропечка или духовка, которые можно дешево купить по газетным объявлениям. Удаляются все пластиковые составляющие, после чего корпус покрывается антикоррозийной смесью. Если не удается отыскать что-либо подходящее, то корпус можно сварить из листов стали толщиной 2,5 мм, дополнительно укрепив стыки металлическими уголками. Второй вариант предпочтительнее, т. к. позволяет сделать печь любого размера с учетом свободного места в мастерской.
Нагревательный элемент является основным компонентом любой муфельной печи. Таким элементом должна стать спираль из нихромовой проволоки ø1 мм. Ее длина зависит от температуры, которую требуется достичь.

Термоизоляция конструкции должна состоять из двух слоев. Для внутреннего слоя используется шамотный кирпич, выдерживающий соответствующую температуру. Для кладки подбирается огнестойкий клей. Кирпич обрезается болгаркой. Наружный слой выполняется из базальтовой ваты.

Изготовление корпуса

Из стального листа вырезается прямоугольник соответствующих размеров, сгибается в радиус, а шов заваривается посредством сварочного аппарата. Полученный цилиндр покрывается огнестойкой краской и как только она высохнет, к нему приваривается дно (круг, вырезанный из того же листа). Дно и стенки дополнительно укрепляются арматурой. Объем цилиндра должен просчитываться таким образом, чтобы в нем можно было поместить термоизоляцию.

Автоматика с температурно-временными задачами

Существует три типа автоматики для закалочных печей. Стоимость организации управления печью повышается вместе с комфортом использования. Простейший вариант — простейший термостат с термопарой в качестве датчика температуры. Это устройство просто будет поддерживать заданную температуру с гистерезисом около 30–50 °С. Время выдержки контролируется вручную, как и момент достижения температурной точки.

Более продвинутая автоматика разрабатывается специально для электрических печей. Термоконтроллеры типа Autonics TCN4 обладают функцией пропорционального регулирования мощности, обеспечивая регулируемый гистерезис вплоть до 1 °С. Также прибор оснащён дополнительными функциями, такими как сигнализация о достижении заданной температуры. При желании канал сигнализации можно использовать для активации реле выдержки времени, установленного последовательно с термостатом.

Наиболее продвинуты в этом плане устройства автоматики для печей типа «Профиль-М». Они отличаются не только встроенными силовыми реле, но также возможностью более гибкой настройки. В таких контроллерах предустановлен таймер, а также есть возможность настраивать термообработку со сложным температурным профилем, последовательно задавая длительность промежутков времени, в которые должна поддерживаться определенная температура.

рмнт.ру

Муфельная печь для плавки алюминия своими руками

Что такое муфельная печь и её предназначение. Муфельная печь является незаменимым устройством для нагрева разнообразных металлов в домашних условиях.

Такая печь позволяет успешно плавить такие металлы как алюминий, медь, многие цветные металлы, а также высушивать, обжигать керамические изделия, а также кремировать.

Виды муфельных печей. Муфельные печи встречаются в разных видах, они могут быть электрические, газовые, воздушные, вакуумные, а по своей конструкции: колпаковые, горизонтальные, вертикальные и трубчатые.

Особенность муфельной печи. Уникальность муфельной печи состоит в том, что в ней содержится рабочая область под названием муфель, который позволяет защитить обрабатываемый металл.

Процесс изготовления муфельной печи

В качестве нагревательного инструмента можно остановиться на выборе электрического нагревателя, потому что таким нагревателем очень просто управлять.

Основные элементы муфельной печи. Муфельная печь имеет такие составляющие, как нагревательная камера и специального аккумулятор тепла.

Необходимо обеспечить регулирование тепла с целью бесперебойной работы в процессе обработки алюминия.

Если предстоит плавить несколько материалов, тогда целесообразно плавить алюминий не один раз. Поэтому аккумулятор тепла будет выполнять функцию регулятора тепла, чтобы печь в процессе работы не успела остыть.

Важно, не переусердствовать с выбором аккумулятора, чтобы печь не стала слишком инерционной. Для изготовления муфельной печи нам понадобится следующее:. Для изготовления муфельной печи нам понадобится следующее:

Для изготовления муфельной печи нам понадобится следующее:

7 кирпичей;
болгарка;
проволока;
металлическое ведро;
ненужный металлический кусок;
строительные защитные очки;
молоток и т.п.

1. Подготовьте 7 простых кирпичей, они понадобятся в качестве аккумулятора температуры.

2. Возьмите болгарку и соорудите отсек с каждого бока кирпича. В результате получиться рабочее пространство для электрического нагревателя.

Для прочности конструкции возьмите проволоку и обмотайте ею кирпичи.

3. Можно воспользоваться широким металлическим ведром для огнеупорной камеры. Его также можно сделать собственноручно.

При проектировании высоты ведра делаем её с определённым запасом, поскольку рабочую камеру придётся установить на слой кирпичей с теплоизоляцией.

Процесс закручивания листа в трубу достаточно проблематичный, поэтому советуем применять специальные кольца из тонкой арматуры.

Далее необходимо согнуть арматуру и соединить её концы, чтобы получить кругообразную форму возьмите молоток.

4. Берём кольца и устанавливаем их на скрученный лист. Затем соединяем их по длине окружности.

5. Дно корпуса печи можно сделать из листа, который уже есть в наличии. Необходимо приварить его к нижнему кольцу.

6. Чтобы установить поверхность рабочей зоны печи нужно в кирпиче сделать специальное отверстие для электрического нагревателя. Такое действие необходимо для прочности крепления конструкции.

7. Делаем нумерацию кирпичей и располагаем их согласно очерёдности, плотно прижав друг к другу. Проверьте устойчивость конструкции.

8. К кирпичам присоединяем нагревательную спираль печи.

10. Пропиливаем канавки с помощью болгарки. Не забывайте о личной безопасности! Рекомендуется надевать строительные защитные очки.

11. Для спирали, как правило, применяютнихром либо фехраль.

Фехраль является оптимальным вариантом, но в нашем случае мы будем использовать нихром.Нагревание нихрома зависит от силы самого тока, а ток – от напряжения.

12. Аккуратно наматываем спираль так, чтобы витки были на небольшом расстоянии друг от друга. Это необходимо для того, чтобы избежать замыкания.

13. Делаем раствор и аккуратно заливаем его, как показано на фото:

Придать муфельной печи ещё больше особенностей можно с помощью установки в ней двух нагревательных электрических нагревателя.

Их можно включать одновременно и по очерёдности.

Например, нижний нагреватель целесообразно включать, когда обрабатывается материал в домашних условиях в малых количествах, а два нагревателя позволят значительно увеличить масштаб плавки.

Однако помните о максимальной мощности!

Виды и условия обработки сырья

Муфельная печь для закалки металла

В процессе обработки заготовок могут использоваться различные способы обработки по времени и степени нагрева, длительности и способам охлаждения. Также могут применяться те или иные способы защиты заготовок.

Технология обработки материалов применяется следующая:

Керамика. Открыто, 600ºС.
Фарфор. Открыто, 800ºС.
Фаянс. Открыто, 1000ºС.
Майолика. Открыто, 1200ºС.
Закалка режущих металлических изделий. Аргон 800ºС.
Плавка цветных металлов. Аргон 800-1200ºС.

Отклонение от инструкции приводит к ухудшению качества готовой продукции или порче загруженного вещества.

Правила эксплуатации

Важно знать сферы применения и принцип работы муфельной печи, чтобы не допускать ошибок во время эксплуатации. Нужно проверить все узлы соединений оборудования

Нельзя допускать утечек. Следует убедиться в том, что корпус печи не имеет повреждений. Работать с раскалённым металлами нужно в защитных перчатках, очках и респираторе. Заготовки вытаскиваются из камеры с помощью кузнечных щипцов.

Печь для закалки металла нужна, чтобы придать металлическим заготовкам высокие показатель прочности и твердости. Для этого не нужно покупать дорогое оборудования. Печь можно сделать самостоятельно и без серьёзных сложений.

Нюансы изготовления

При монтаже следует опираться на строгие рекомендации:

Изначально труба ставится вертикально и делится она две ровные части, используя горизонтальный блин. Его следует приварить герметичным сплошным швом (желательно с обеих сторон). Нижняя часть будет выступать в качестве топки. В нее затем установится решетка и будет сделана дверца для загрузки расходных материалов (преимущественно дров), а внизу необходимо вырезать поддувало.
Сделать в горизонтальном блине отверстие, куда «зайдет» дымоходная труба. Вставить ее и приварить.
В образовавшемся верхнем пространстве расположить камни. Они будут выполнять функцию каменки. Затем к основной трубе требуется приварить несколько отрезком арматуры из металла. Делается все по периметру. На них будет располагаться бак, в который вставят вертикальную трубу. Она выступает в качестве продолжения дымохода. Бак может быть съемным или сделан цельным, имеющим нагревательный прибор.
После этого следует собрать печь и посмотреть ее в действие. Для этого в топку положить дрова, разжечь их. В каменку заложить камни, а в бак – залить воду. Примерно через два часа парилка и вода начнет нагреваться и достигнет необходимой температуры. Если вам все нравится, то можно устанавливать самодельную печь. Помните, что устройство из металла требует облицовки с использованием кирпича. Только так вы сможете уберечь себя от ожогов, обеспечить необходимую безопасность в бане, а тепло будет равномерно распределяться по всей комнате.

Помимо этого, взамен трубы могут быть использованы листы из металла. В этом случае печь будет обладать прямоугольным сечением. Вне зависимости от того, какой вариант вы выберете, внешние характеристики самодельной печи существенно уступают вариантам из магазина. Поэтому к этому факту следует быть готовым заранее.

Следует помнить, что у печки должен быть регулятор интенсивности горения. Самым простым вариантом выступает шибер, который устанавливают на дымовую трубу и выдвижной зольник. За счет такого регулятора можно увеличить или уменьшить подачу воздуха в топку, тем самым активизировать или сократить степени горения. Конечно, подобный регулятор не отличается удобством использования, но пользуется большим спросом среди производителей самодельный печей для личных нужд.