Что такое муфельная печь: виды, принцип работы, изготовление

Если в вашей мастерской появилась муфельная печь, то можно и подумать об освоении такого навыка, как термическая обработка металлов. Она пригодится при изготовлении ножей, легких инструментов или отдельных механизмов.

Также муфельную печь можно увидеть у мастеров ювелирного дела или любителей гончарного дела. Стоит такое удовольствие немалых денег. Чтобы не тратиться и попробовать сэкономить часть средств, предлагаем рассмотреть вариант для изготовления своими руками. 

Так может выглядеть муфельная печь, предлагаемая магазинами. С первого взгляда видны все плюсы. Однако, выбрав нелегкий путь самостоятельного производства, можно сэкономить значительную часть денег и получить много удовольствия от полученного результата.

Что такое муфельная печь?

Муфельная печь — это устройство, предназначенное для нагрева до высоких температур. Своим названием обязана позднелатинскому диалекту, в переводе с которого звучит как муфта или глиняный ящик.

Оно же определяет основную деталь конструкции — муфель. Это камера, выполненная из огнеупорного материала, обеспечивающая защиту обрабатываемого материала от контакта с топливом и продуктами сгорания. 

Конструкция муфельной печи

По сути муфельной печью может называться любой прибор (или закрытая камера), где могут задаваться определенные температурные значения для реализации того или иного технологического процесса. При этом камера должна быть устроена таким образом, чтобы исключить контакт рабочего материала с топливом и продуктами сгорания. 

Известно несколько разновидностей муфельных печей, но всех их объединяет примерно одинаковый тип конструкции, который определяется в зависимости от особенностей камеры.

Так, для устройств, эксплуатируемых в домашних условиях, это модели, работающие в температурном диапазоне от +200оС до +1000оС. Этого достаточно для обжига керамики и плавки некоторых видов металлов. На производствах ставятся иные задачи, а потому требования к начальным температурам повышаются до 1500оС. 

Муфельная печь состоит из основных элементов, которые не изменяются независимо от типа конструкции: 

1. Внешней обшивки. Для самодельной модели, могут использоваться различные подручные материалы: металлические бочки, корпус от старого духового шкафа и прочее. Должна иметь достаточную толщину, чтобы сопротивляться внешним механическим повреждениям. Рекомендованная толщина листовой пластины — 1,5-3 мм. 
2. Нагревательного элемента (электрическая печь) или транспортировочной магистрали (для газовых моделей). Если печь работает на электричестве, то нагрев производится с помощью спирали. Если имеется определенный навык, то собрать нагревательный элемент можно самостоятельно из вольфрамовой проволоки. Она может проводиться под или над огнеупорным материалом. К примеру, для печей, требующих более сильного нагрева рабочего материала, спираль располагают внутри камеры, поверх шамотного кирпича. Трубки, подходящие к газовой горелки, запускаются исключительно между корпусом и огнеупорным материалом.
   

   Как можно видеть на примере производственной модели муфельной печи, нагревательные элементы смонтированы не только внутри камеры, но и на топочной дверце, что повышает общий градус.

3. Муфеля. Представляет основную часть рабочего пространства муфельной печи. Он же определяет название устройства. Для муфеля используют шамотный кирпич или огнеупорные плиты. Для сдерживания кирпичной основы внутри камеры рекомендуется монтировать каркас из металлического уголка. 
4. Дверца. Чтобы исключить ожоги во время открытия, внутренняя часть изолируется огнеупорным материалом. Как правило, это базальтовая вата. 

Если попробовать вспомнить, какой материал использовался раньше в качестве огнеупорного, то перед глазами всплывает асбест. Для прошлого столетия это самый популярный предмет изоляции.

Сейчас от асбеста практически полностью отказались, и тому есть две весомые причины: выделение вредных веществ при нагревании и потеря целостности материала при контакте асбеста с температурами, превышающими значения +1000оС. Следовательно, для производства муфельной печи такой вариант изоляции не пригоден. 

Учитывая характер работ, каждый сам вправе выбирать конструкцию дверцы. Она может быть распашной, откидной или же съемной. Первый вариант самый распространенный, тогда как последний используется преимущественно для вертикальных моделей. 

Разновидности муфельных печей

Среди огромного разнообразия муфельных печей различают несколько основных типов конструкций. Условно их делят по источнику энергии, используемой для работы печей, мощности, линейным параметрам, расположению камеры и другим особенностям. 

Если разделить по типу используемой энергии, то эти устройства делятся на три основных разновидности:

1. Электрические. Самый распространенная модель для домашней мастерской. Простой вариант для изготовления своими руками и относительно безопасный. На разогрев камеры затрачивается меньшее время в сравнении с другими моделями. Небольшие муфельные печи могут работать даже от сети 220 вольт, а значит, теоретически возможна эксплуатация в условиях квартиры. 
2. Газовые. Дешевый вид топлива, но низкая безопасность. При работе с оборудованием необходимо быть в два раза более бдительными и аккуратными. Если у вас нет специального допуска для работ с газовым оборудованием, изготавливать самостоятельно не рекомендуется. К тому же, если надзорные органы увидят устройство, его изымут, а вам выпишут административный штраф.
   
   

   Вариант муфельной печи на газовом горении.

3. Твердотопливные. Преимущественно используется каменный уголь. Дровяные печи менее экономичные, так как затрачивают большое количество топлива для разогрева печи. Для работы твердотопливных печей необходимо выделять отдельные помещения, регулярно заказывать доставку угля, а главное — обеспечить условия для хранения топлива. Однако, можно выделить и весомый плюс конструкции — это долгое сохранение тепловой энергии. В плане экономичности они выигрывают у электрических моделей. 

Также муфельные печи можно разделить по типу расположения камеры на вертикальные и горизонтальные. Но это не единственные различия. Например, можно встретить трубчатые модели, колпаковые и другие виды. 

Цены на муфельную печь

Если печь необходима для разовых задач, то приобретать готовое изделие нецелесообразно. Стоимость полноценного электрического устройства — 30-200 тысяч рублей. Приобретать муфельную печь в магазине стоит лишь в случае, когда она необходима для постоянной работы. Для остальных случаев делается муфельная печь своими руками. 

Изготовление муфельной печи

Всякое дело, будь то строительство, сборка какого-то механизма или самостоятельное производство изделия, требует предварительного изучения чертежа. Так как в нашем случае это самодельное изделие, для начала выполните схематический набросок с указанием всех даже незначительных деталей конструкции и их размеров.

При составлении чертежа продумывайте каждую деталь: соответствуют ли ее размеры общим заданным параметрам, возможно, ей нужно сменить местоположение для повышения коэффициента полезности. 

Схематический набросок муфельной печи с описанием основных деталей конструкции.

Внимание! Чертеж с точными размерами поможет определить количество затрачиваемого материала и взвесить свои финансовые возможности. 

Для составления чертежа подойдет любой листок бумаги. Никто не вправе требовать четкости линий. Главное, чтобы сам мастер понимал, что успел нанести на свой рисунок. Размеры изделия определяются исходя из задач, возлагаемых на будущий прибор и возможностей помещения, где будут проводиться работы. 

Инструменты и материалы для изготовления печи

Для того чтобы сделать муфель и поместить его в защитный корпус, понадобятся кое-какие инструменты и материалы. Как правило, стандартный набор включает инструменты, которые можно найти в мастерской у каждого хозяина дома.

Для примера рассмотрим список: 

1. Дрель электрическая. Предпочтение лучше отдавать высокооборотистым экземплярам, чтобы работа продвигалась быстрее, а результат был более качественным. Вдобавок к этому инструменту подготовьте набор сверл по металлу и одно по дереву, длиной 600 мм с диаметром 16 мм. 
2. УШМ. Для работы с муфельной печкой выбирайте небольшие болгарки. Запаситесь несколькими отрезными дисками диаметром 125 мм. Для зачистки сварных узлов понадобится шлифовальный круг. 
3. Сварочный аппарат. Он будет необходим, если корпус будет изготавливаться самостоятельно из листового металла. В качестве расходников приобретите электроды с сечением 3-4 мм. 
4. Струбцины и монтажные уголки. Эти аксессуары незаменимы во время сварочных работ. 
5. Саморезы. Подготовьте несколько размеров крепежного материала от 50 до 120 мм. 
6. Ножовка по дереву. Пригодится для подготовки пазов в плитах. 
7. Измерительные приборы: рулетка, угольник, линейка и строительный уровень. Без этих инструментов не проводятся ни одни монтажные работы. 
8. Шуруповерт. Необходим для ввинчивания саморезов. 
9. Треугольный напильник — можно заменить металлическим уголком с размером сечения 90х90 мм. Необходим для изготовления углублений под монтаж нихромовых спиралей. 

Рассмотрим, какой материал будет затрачиваться для сборки муфельной печи на примере изделия с размерами 130х130х470мм: 

1. Огнеупорные плиты — маркировка ШПГТ-450. Для представленного варианта необходимо подготовить плиты с размером 490х490 мм и толщиной 100 мм. Материал изготовлен из муллитокремнеземистого волокна. Для связки и добавления огнеупорных особенностей в смесь вносится глина. Состав заливается в формы, сушится и прессуется. В заключении проводится процесс обжига.
   
   

   Плиты для изготовления муфельных печей имеют структуру, легко поддающуюся механической обработке.

2. Уголок металлический — размер сечения 40х40 мм. Для сборки каркаса понадобится 7 метров материала. 
3. Лист металлический — толщина 1,5-3 мм. Пригодится, если сборка каркаса производится самостоятельно. 
4. Теплоизоляция. Для этого используют базальтовую вату. 
5. Герметик, устойчивый к высокотемпературному воздействию. Обратите внимание, на упаковке должно быть указано, что герметик может выдержать температуру не меньше +1500оС. 
6. Проволока для изготовления спирали. Это может быть фехраль или другие материалы. Главное, чтобы расчет длины и диаметра готового изделия был выполнен верно. 

Детали корпуса

Для изготовления корпуса муфельной печи в домашних условиях можно выбрать какую-либо металлическую емкость. Это может быть оцинкованное ведро или каркас от электрического духового шкафа.

В последнем варианте нужно вынуть все внутренности и поместить внутрь муфельную начинку. Главное для корпуса — он должен быть изготовлен из жаропрочного материала и терпеть температуру в районе 100 градусов. 

Самодельный корпус муфельной печи выполнен из жаропрочного металла толщиной не менее 3 мм.

Планируя сборку муфельной печи, нужно заранее продумать на чем она будет стоять. То есть конструкция обязательно оснащается ножками, чтобы обеспечить достаточный просвет между аппаратом и поверхностью рабочего стола.

Если корпус самодельного производства, то в качестве ножек можно закрепить резьбовые шпильки. Такой вариант имеет одно преимущество — ножки можно отрегулировать по высоте. 

На задней стенке, как правило, устанавливают электрику или блок управления. Для этого вырезается окно нужного размера и после вывода проводки монтируется готовый корпус панели управления. 

Нагревательные элементы

Для начала выберите тип проволоки, который будет использоваться для изготовления спирали:

1. Нихромовая. Обладает прекрасными характеристиками: прочная, долговечная, хорошо держит продолжительный нагрев. Стоимость проволоки высока по отношению к другому варианту. 
2. Фехралевая. Производится из сплава железа, хрома и алюминия. Обладает высоким сопротивлением, жаропрочностью, приемлемой ценой. Не рассчитана на работу с высокими температурами более 1000 градусов. Содержание железа делает проволоку не устойчивой к влажной среде. 

Для изготовления спирали понадобится металлический стержень или трубка. Во время работы проявляйте аккуратность, чтобы получить плотные витки. По окончании спираль немного растягивают, чтобы исключить область перегрева. 

Так размещается спираль внутри вертикальной муфельной печи.

Внимание! Чтобы защитить спираль после укладки в монтажные каналы, некоторые мастера предпочитают закрывать их шамотной глиной, кварцевой или керамической панелью. 

Футеровка и обустройство топки

Далее разберем пошаговую инструкцию по тому, как сделать своими руками муфельную печь с распашной дверцей и винтовой притяжкой: 

1. Разложите на одном из рабочих столов чертеж. Пробегитесь взглядом и вспомните основные детали. Приступайте к сборке корпуса. 
2. Проведите разметку плит ШПГТ-450 согласно размерам, внесенным на схематическое изображение. Распилите. Для этого можно воспользоваться обычной ножовкой по дереву. Всего нужно подготовить 6 деталей разного размера. Четыре из них пойдут на формирование стенок, одна на заднюю часть и одна для дверцы.
   

   Внимание! Чтобы получить аккуратный и ровный рез, рекомендуется к намеченной линии приложить уголок или металлическую линейку. Крепко прижмите струбцинами и сделайте рез. 

3. Проведите черновую примерку плит. Соберите камеру и посмотрите, насколько плотно плиты прилегают друг к другу. Оцените, какие участки нуждаются в притирке. Если это необходимо, проведите разметку. На этом этапе определяются места для расположения нагревательных элементов. 
4. Далее проводится притирка плит. Делается это путем движения плиты по поверхности крупнозернистой наждачной бумаги. Благодаря низкой плотности материала сделать это очень легко и быстро. Для начала закрепите наждачную бумагу на столе. Сделать это можно при помощи степлера. Определите проблемный участок плиты и начинайте притирку. Как только все плиты будут затерты, проведите повторную примерку и убедитесь, что зазоры между стенками минимальные.
   
   

   Так вырезаются каналы под нагревательные спирали для муфельной печи.

5. Следующий этап — подготовка выемок под нагревательные элементы. Проведите разметку каналов с расстоянием 120 мм по отношению друг к другу. Пользуясь ножовкой, сделайте пропилы глубиной 20 мм. Такая глубина выбрана не случайно — диаметр спирали будет 14 мм. 
6. С торца плиты, в местах разметки монтажных каналов, сверлятся отверстия на всю длину плиты. Они необходимы для размещения нагревательных элементов. Чтобы не получить перекос во время сверления, рекомендуется пользоваться вспомогательными инструментами. Например, кондуктором. Приложив немного усилий, собрать такое приспособление можно самостоятельно. 
7. Для лучшего теплообеспечения каналы не должны быть закрытыми. Вооружившись металлическим уголком, приложите вершину к основанию пропила, легкими движениями взад-вперед, снимаем лишний материал. Если у вас имеется большой треугольный напильник, то выполнить эти действия можно им. Не нужно слишком сильно раскрывать ниши для нагревательных элементов. Они должны быть слегка приоткрытыми. Чтобы спираль, установленная внутрь, не выпадала. Для этой модели муфельной печи предусмотрено по два раскрытых канала на каждой стороне камеры. 
8. Следующий шаг — повторная примерка стыкующихся частей. Если образовались зазоры, проводится повторная притирка. Сейчас она делается по месту. То есть нужно двигать одну из плит. Прилегание должно быть плотным.
   
   

   В вертикальной конструкции отдельные части муфельной печи стягиваются жаростойкой проволокой.

9. Используя жаростойкий герметик, склейте отдельные части муфеля между собой. Наносить нужно на всю склеиваемую поверхность, помогая шпателем. Так можно получить равномерное распределение и ровный слой герметика. Оставьте на время до полного схватывания. 
10. Когда боковые части будут готовы, переходите к монтажу задней стенки. Следите, чтобы излишки герметика не проступали сквозь швы. Удаляйте их шпателем. 
11. Для надежности зафиксируйте стенки саморезами. Материал позволяет загонять крепеж, не прилагая при этом дополнительных усилий. Лучше, если размер саморезов будет достаточным, чтобы стянуть стенки между собой. Выберите длину 120 мм. 
12. Проведите зачистку швов наждачной бумагой. Они должны получится ровными и аккуратными. При беглом взгляде не заметными. 
13. Заключительный этап — теплоизоляция. Используйте фольгированную базальтовую вату, блестящей стороной внутрь. Чтобы удерживать базальт на поверхности камеры, необходимо его закрепить. Для этого приготовьте термостойкий скотч. Оберните его вокруг утеплителя. Не забудьте про заднюю стенку.
    
    

    Теплоизоляция муфеля.

В заключении

Ознакомившись с материалом до конца, уже можно решить, нужно ли начинать самостоятельную сборку муфельной печи или оставить эту задачу специалистам, купив в магазине готовую модель. Трезвая оценка своих сил поможет принять решение. 

Приходилось ли вам пробовать собирать муфельную печь? Поделитесь своим опытом. Уважаемые гости и постоянные подписчики, поделитесь материалом у себя в социальных сетях и сохраните его в закладки.