Виды и условия обработки сырья
Основные способы обработки материалов в самодельной камере — это:
- Обжиг керамики
- Закалка металлических изделий
- Плавка цветных металлов
Обжиг керамики
Процесс получения готовых керамических изделий связан с обжигом заготовок из сырой глины и последующим покрытием их глазурью. В домашних условиях сделанная муфельная печь своими руками может производить обжиг сразу нескольких экземпляров посуды и других поделок
В термообработке важно выдержать ровный режим нагрева камеры. Теоретически обозначить точные временные рамки обработки материала при определённой температуре невозможно — это достигается практическим путём
Материалы из глины, помещаемые в домашнюю муфельную печь для обжига, делят на 3 группы:
Материалы из глины, помещаемые в домашнюю муфельную печь для обжига, делят на 3 группы:
Фарфор
Высохшую глину подвергают термообработке в два этапа. Первичный обжиг производят в интервале от 800 0 С до 1000 0 С. Глина набирает прочность и обретает пористость. Затем её окунают в ёмкость с глазурью. Повторный обжиг осуществляют при разных температурах, в зависимости от назначения:
- натуральный фарфор — 1400 0 С
- столовый — 1350 0 С
- сантехнические детали — 1250 0 С
Фаянс
Применение тугоплавкого сырья при обжиге практически не образует жидкой фазы. Для созревания черепка изделия его обрабатывают при температуре 1200 — 1250 0 С. Повторная термическая обработка с нанесённой глазурью производится при нагреве 900 — 1000 0 С. Если требуется нанести роспись, то в третий раз возвращаются к первичному уровню температурного режима.
Майолика
Используют красные тугоплавкие глины. Термообработка требует точного соблюдения режима нагрева. При нагреве 950 0 С получаются рыхлые непрочные изделия. При нагреве 1050 0 С, сырьё спекается в непригодную, плотную стекловидную массу. Чтобы точно выдержать степень нагрева 1000 0 С, необходимо встроить в камеру термопару с подсоединением печи к цифровому дисплею.
Повторный процесс обработки глазурованных материалов производят при температуре 900 — 950 градусов.
Закалка режущих металлических изделий
Упрочнение режущих поверхностей стальных инструментов путём термообработки называют закалкой металла. Закаливание металлических изделий делали люди с древних времён. Суть процесса заключается в обжиге металла до получения изменения структуры кристаллической решётки (полиморфное преобразование).
Металл доводят в нагревательной камере до раскалённого состояния при температуре 750 −850 0 С. Следует отметить, что некоторые марки стали закаляют в условиях более высокого нагрева, в пределах от 1250 до 1300 градусов. Затем печь для закалки освобождают от раскалённых изделий, которые после подвергают резкому охлаждению в масляной среде или в воде. Таким образом добиваются повышения твёрдости металла.
Данный процесс важен для упрочнения режущих поверхностей стальных инструментов (ножей, свёрл, зубил, фрез и прочего). Закалку (отпуск) лучше производить в масляной среде. При отпуске раскалённого металла в воде, его поверхность покрывает масса пузырьков пара, что замедляет процесс.
Как правило, закалке подвергают готовые инструменты или заготовки из нержавеющей стали. Для этих изделий обычно не требуется закалочная камера большого объёма, поэтому лучше всего для этого подходит муфельная печь из предохранителя. Описание создания такой конструкции будет дано ниже.
Плавка цветных металлов
Муфельную печь удобно использовать для плавки цветных металлов, но к олову и свинцу это не относится. Температура их плавления настолько низка, что достаточно воспользоваться газовой горелкой бытовой кухонной плиты.
Для того чтобы расплавить такие металлы, как медь, бронзу и латунь, потребуется нагревательная ёмкость. Жидкую массу металла получают в тигле, которую затем заливают в специальные формы. Домашние мастера льют различные элементы декора светильников, мебели, статуэтки и многие другие поделки.
Температура плавки цветных металлов:
- медь — 1080 0
- бронза (в зависимости от марки) — от 930 0 до 1140 0
- латунь в пределах от 880 до 950 градусов
Электрооборудование
Устройства могут иметь различную конфигурацию, но обычно под электропечами понимают камерные агрегаты с фронтальной загрузкой.
Рисунок 5. Электрооборудование для обжига керамики
Усреднённые характеристики оборудования:
- металлическая база;
- футеровка (защитная внутренняя облицовка) из огнестойкого кирпича и материалов волокнистого типа;
- поддоны для загрузки тоже выполнены из огнестойких материалов;
- располагаются внутри камеры (в пазах);
- конструкция предполагает автоматическое отключение электронагревательных элементов при открывании камерной дверцы;
- предельная температура – 1200-1400 градусов; максимума хватает для керамики большинства типов;
- высокая скорость нагрева; параметр достигается благодаря хорошей термоаккумуляции футеровки;
- относительно небольшие размеры; такие устройства можно разместить даже в небольшой мастерской.
Минус электропечей – необходимость оплачивать немалые счета за электричество.
Как устроены муфельные печи: конструкция
Главный конструктивный элемент печи — муфель. В его камеру загружают детали для термической обработки (или золото для переплавки, медицинский инструмент для температурной обработки, керамику для обжига). Муфель делают из химически инертного материала.
Камеру муфеля располагают внутри печи. При этом пространство между наружным кожухом и внутренней камерой заполняют теплоизолятором. Качественная теплоизоляция определяет КПД работы устройства, а также его безопасность (ограничивает сильный нагрев кожуха и не допускает возможности обжечься об него).
Камера муфельной печи
Нагревательные элементы располагают снаружи муфеля или в его стенках. Они нагревают внутреннюю камеру, которая в свою очередь передают тепло рабочему пространству. Работой нагревательных элементов управляет регулятор. Он контролирует температуру и время нагрева, весь процесс термической обработки. Уровень автоматического регулирования влияет на цену нагревательного устройства. Чем больше регулирующих функций, тем дороже печь.
Муфель: конструкция и материалы
Для изготовления внутренней камеры используются следующие материалы:
- керамика;
- керамическое волокно;
- корунд;
- огнеупорный (шамотный) кирпич.
Выбор материала для изготовления муфеля определяется условиями работы и предназначением печи. Например, муфель из огнеупорных волокон используется для нагрева в нейтральной среде. Корундовые камеры — можно использовать в химических средах. А вот керамический муфель — универсален. Благодаря инертности его используют для различных задач (переплавки, термической обработки, обжига).
Изготовление самодельной муфельной печи
Для изготовления печи понадобится болгарка
Муфельная печь своими руками изготавливается с помощью таких инструментов:
- шуруповерт;
- рулетка;
- молоток;
- уровень;
- паяльник;
- плоскогубцы;
- болгарка;
- электродрель.
После подготовки необходимого имущества нужно сделать чертеж и уже на его основе заняться подготовкой комплектующих.
Под самодельный корпус можно использовать неисправную или старую бытовую технику, которая долго простаивает без дела — микроволновая печь, духовка, морозильная камера. Из кожуха нужно удалить все наполнители, которые могут плавиться и гореть при сильном нагревании. Если под руками нет таких объектов, корпус делается самостоятельно. Для этого берется стальной лист толщиной не менее 2 мм и сваривается в прямоугольную или круглую конструкцию. В качестве готового шаблона целесообразно использовать газовый баллон или стальную трубу с толстыми стенками. Для защиты от коррозии и придания изделию презентабельного вида его нужно покрыть огнеупорной краской.
Печь лепят из шамотной глины, смешанной с песком и асбестом
Другим способом изготовления печи является ее лепка из смеси шамотной глины, песка и распушенного асбеста. Предварительно делается форма из воска, на которой делаются выступы для ножек. Смесь консистенции пластилина равномерно распределяется по лекалу, затем сушится при комнатной температуре на протяжении двух недель. Потом воск вытапливается феном, а форма прокаливается в углях в течение 6 часов.
Если рядом есть трансформаторная подстанция, задача значительно упрощается. Там за умеренную плату или даром можно раздобыть трубки от плавких вставок. Изделия сделаны из прочной субстанции, рассчитаны на сильный жар и перепады температуры. Все, что останется мастеру — немного поработать болгаркой и шамотной глиной.
Следующим пунктом будет установка нагревательного элемента и термостата (датчиков блока управления). На корпусе печи крепятся две газовых горелки или электрические элементы. Горелки устанавливаются снизу и сверху. Электронагреватели фиксируются в зависимости от их конфигурации. Проволока обматывается по спирали, ТЕНы ставятся по бокам, а если нужен жар 1500ºС и выше, то на полу и своде. В обязательном порядке предусматривается земля, чтобы исключить поражение работника током. Затем нагреватели закрываются стальным кожухом, в котором делается отверстие под воздушный клапан.
Термоизоляция накладывается на внешний кожух максимально плотно к его поверхности. Лучшим вариантом на сегодня считается базальтовая вата в рулонах. Чтобы достаточно надежно закрыть камеру, хватит слоя толщиной 20 мм. Зафиксировать теплоизоляцию можно алюминиевым скотчем или намотанной частыми витками медной проволокой. Готовая конструкция помещается в корпус, если выбрана такая модель печки.
Предпоследним этапом перед установкой электроники является изготовление крышки.
Последовательность процесса:
- Подгонка, закрепление и регулировка петель. Применяются винтовые или клиновые запирающие устройства.
- Берется шамотный кирпич и подрезается по размеру. Края стачиваются, чтобы обеспечить закрывание крышки.
- Готовится раствор из глины, песка и цемента в соотношении 1:3:1. Наносится на дверку, кирпич плотно прижимается, сверху ставится гнет.
- После высыхания крышка вешается на место и проводится уплотнение стыков. Используется термостойкий силикон, наносимый по периметру створки.
Пользоваться прибором можно через 2-3 часа.
Кружка с цветами, поэтапное декорирование полимерной глиной
Для изготовления нам потребуются:
полимерная глина разных цветов;
кружка;
жидкость для снятия лака;
паста-машина или ролик для раскатывания пластики;
стеки, зубочистки;
канцелярский нож или скальпель;
эпоксидный клей, либо другой клей не боящийся воды.
Приступаем к выполнению основы
Сделаем основу, на которую будем прикреплять цветочную композицию. Для этого берем кусок полимерной глины зеленого цвета, хорошо разминаем, придаем ему форму, как на рисунке ниже, и раскатываем толщиной примерно 2-3 мм. Либо можно сначала раскатать пласт, а потом с помощью ножа или скальпеля вырезать форму.
Прижимаем полученную основу к кружке.
Делаем розы
Следующим этапом слепим три крупных розы, которые будут центром данной цветочной композиции. Как лепить розы, вы можете посмотреть в одном из моих мастер-классов «Розы». Для кружки я их лепила точно таким же способом, только крупнее, и вместо пина использовала зубочистку, которую после сбора всех лепестков вынимала. Розы я сделала из полимерной глины сиреневого, желтого и персикового цвета. Вы для своей кружки с цветами можете использовать любые оттенки пластики.
Когда розы готовы, аккуратно, с помощью стеков, примазываем их к основе. Тонким стеком или зубочисткой можно прижать розы между лепестками. Расправляем лепестки роз.
Теперь делаем две розы меньшего размера. Я использовала пластику светло-зеленого цвета.
Аккуратно крепим их к кружке.
Изготавливаем листы
Далее берем полимерную глину различных оттенков зеленого цвета и приступаем к изготовлению листиков. Листики можно лепить вручную, а можно взять кусочек пластики, раскатать в пласт и скальпелем вырезать форму листиков различных размеров.
Полученные заготовки листиков прижимаем легонько между пальцев и придаем им более естественную форму, а зубочисткой или стеком делаем прожилки. Листики можно сделать немного изогнутыми, так наша кружка с цветами получится более изящной.
Еще можно добавить пару травинок. Травинки лепятся так же, как и в мастер-классе «Подставка под пасхальное яйцо». Прикрепляем листики по краям основы.
Далее сделаем 5 небольших бутончиков. Для изготовления бутончика из пластики лепим небольшую капельку и прикрепляем на кончик зубочистки. Далее лепим три маленьких лепестка, и прижимаем их по очереди к этой капельке, не оставляя свободных краев. Получается вот такой бутончик.
Крепим бутончики к основе, а между ними делаем травинки.
Дополняем композицию
Теперь украсим нашу кружку маленькими синими цветочками. Для этого раскатываем из полимерной глины жгут и делим на маленькие кусочки.
Из этих кусочков сделаем лепестки. Для этого берем каждый кусочек, скатываем в шарик, немного сплющиваем между пальцами и с помощью стека с шариком чуть продавливаем в центре, а потом сбоку прижимаем пальцами — получается лепесток.
Из этих лепестков собираем цветочки.
Из пластики желтого цвета делаем сердцевину. Для этого скатываем небольшой шарик, прикрепляем к центру цветка и тыкаем в него зубочисткой, чтобы получилась шероховатая поверхность.
Точно такие же цветочки сделаем и в нижней части композиции. Далее оставшееся пространство заполняем лепестками и травинками различных размеров и оттенков.
Завершающим этапом запекаем кружку в печи по инструкции указанной на упаковке вашей полимерной глины. После выпечки аккуратно зубочисткой открепляем нашу цветочную композицию. Часть кружки, к которой будет приклеиваться композиция, протираем жидкостью для снятия лака, чтобы обезжирить поверхность. Далее основу хорошо промазываем клеем и плотно прижимаем к кружке. Примерно через сутки кружкой можно пользоваться. Такую кружку можно мыть мягкими моющими средствами, но нельзя тереть губкой декорированную часть. При бережном отношении такая кружка с цветами прослужит вам долго и будет радовать глаз!
Футеровка и обустройство топки
Само понятие муфельная печь подразумевает наличие муфеля — внутренней жаростойкой капсулы, которая закрывает спираль нагревательного контура, защищая её от мелкого мусора и окалины. Муфель, как правило, в печах съёмный, что позволяет осуществлять ремонт и замену нагревательных элементов.
Основная трудность в том, чтобы изготовить муфель и корпус нагревательной сборки одновременно. Для этого понадобится два вида жаростойкой керамики: один для изготовления корпуса с канавками, другой — для тонкостенного муфеля. Для керамической основы лучше использовать смесь огнеупорной глины с содержанием оксида алюминия не менее 30%. Глину следует развести водой с избытком и оставить набухать на сутки, после чего снять сверху отстоявшуюся воду и оставить только набухший осадок.
Керамический корпус нагревателя массивный, поэтому из чистого связующего его не изготовить, нужен наполнитель. В качестве последнего хорошо подойдёт стеклянная фибра, сухой кварцевый песок или дроблёный шамот. Общее содержание глины в растворе не должно быть меньше 50% по объёму, в итоге смесь приобретает консистенцию вязкой пластичной пасты. Если состав получился более жидким, избыток влаги удаляется добавлением небольших порций строительного гипса непосредственно перед использованием.
Шамотный порошок
Корпус нагревателя изготавливается на объёмном шаблоне из гофрокартона, размеры которого должны быть больше планируемых габаритов топки на 15–20 мм с каждой стороны. Предварительно на шаблон нужно намотать шнур или силиконовый шланг соответствующего диаметра, формируя нужное количество канавок под спираль. После этого шаблон со шнуром нужно облепить глиной со всех сторон, избегая образования пустот и добиваясь толщины стенки не менее 40 мм. Добавление алебастра помогает изделию поддерживать форму до обжига. С высушенного керамического корпуса нужно аккуратно удалить картонный вкладыш и вытянуть шнур из канавок.
Для футеровки топки используется керамика из более качественного каолина. Оптимально подойдёт обогащённая глина марки КФН-2, в качестве наполнителя лучше использовать дроблёный шамот высокой чистоты при содержании около 20–25% по объёму сухих компонентов. Смесь затворяется описанным выше способом и используется для формирования внутренней футеровки.
Чтобы муфель затем легко отделился, в керамический корпус заранее вставляют спирали. Затем внутреннюю поверхность оклеивают лоскутами газетной бумаги по принципу папье-маше. Должно получиться не менее 8–10 слоёв, при этом внутренняя поверхность должна содержать как можно меньшее количество неровностей. После высыхания бумаги изнутри наносится огнеупорный состав для футеровки. Это лучше делать в несколько заходов, давая время на испарение лишней влаги, в итоге стенка муфеля должна достичь толщины 15–20 мм. В таком состоянии вся сборка сушится в течение нескольких суток до полной потери пластичности и появления звонкого звука при простукивании.
После сушки производится первичный обжиг — на спирали подают напряжение и выдерживают раскалённое изделие в течение 4–6 часов. В ходе процесса обжига фехраль проходит кристаллизационный порог и, становясь более хрупкой, принимает форму каналов. Глина в керамическом вкладыше и муфеле запекается и стеклуется, обретая стойкость к циклическим перепадам температуры. Ну а бумага и остатки клея попросту выгорают, образуя при этом минимальный технологический зазор для лёгкого снятия и установки муфеля.
При таком способе изготовления можно использовать некоторые хитрости. Например — формировать керамический корпус на шаблоне конусной формы, чтобы облегчить извлечение муфеля. Также не будет лишним удлинить переднюю часть сборки, где нет нагревателей, или разместить небольшую спираль на дне камеры. Самих же муфелей для одной печи можно сразу изготовить несколько экземпляров.
Устройство
Независимо от того, делаете ли вы печь для керамики из бочки или используете промышленный вариант, каждая конструкция выполняется из нескольких, основных частей:
- Наружный корпус агрегата может изготавливаться из нержавеющей стали или старого холодильника. Его главная задача – создание силового каркаса вокруг внутренней топки и жарочного шкафа. Стальные конструкции не конкуренты кирпичным корпусам, которые прослужат долгое время. Для изготовления стального наружного корпуса используем сталь, толщина листа от 2 мм.
- Внутреннего слоя теплоизоляции. Для этого используют шамотный кирпич или другой теплоизоляционный материал, способный выдержать температуру нагрева свыше 2000. От теплоизоляционных качеств этого слоя зависит производительность аппарата и потери тепла.
- Слой теплоизоляции между внутренним слоем и корпусом печи. Используют минеральную, базальтовую вату, перлит. Не рекомендуется использовать листовой асбест. При высокой температуре материал выделяет вредные для человека вещества.
- Камеры для закладки глиняных изделий и нагревательных элементов. Для электропечей используются спирали из нихрома или воздушные Тэны. Эти устройства устанавливаются в пазы, которые выбраны в шамотном кирпиче. Нихромовая проволока – это оптимальный вариант для электропечей. Для газа устанавливаются газовые горелки.
Дровяная печь для обжига керамики своими руками
Дровяная печь для обжига керамики своими руками – несложная работа. Такие конструкции можно выложить из кирпича или изготовить из старой трубы. Рассмотрим вариант использования стальной 200 литровой бочки. Весь процесс разбит на несколько этапов.
Материалы и инструменты
Предварительно заготавливаем необходимый материал и инструменты:
- шамотный кирпич или другой теплоизоляционный материал для обкладывания внутренней части печи,
- старая 200 л бочка,
- отрезки арматуры для изготовления решетки, на которую укладываем керамику,
- шамотная глина и песок для замешивания раствора,
- строительный уровень,
- мастерок, кирочка и другой инструмент каменщика,
- болгарка с кругами по камню и стали,
- сварочный аппарат и средства защиты,
- огнеупорный старый кирпич для изготовления фундамента.
Только заготовив материал и приготовив весь набор инструмента можно начинать делать печь для обжига глины своими руками из стальной бочки.
Инструкция по изготовлению
Предлагаем посмотреть видео-инструкцию, а ниже пошаговое описание процесса:
До начала работы выбираем место для установки печи и ее эксплуатации:
Лучше работать на улице, поэтому отсыпаем на выбранном участке слой щебня и песка.
Выкладываем ровным слоем огнеупорный кирпич
Стараемся положить слой ровно, это важно для нормальной работы оборудования.
Ставим на болгарку диск по металлу и аккуратно отрезаем донышко бочки. Эта часть будет использоваться нами для изготовления крышки отсека с гончарными изделиями
Отрезая деталь, обязательно надеваем очки и держим болгарку так, чтобы не закусило диск.
Зачищаем заусеницы. Для этого лучше использовать зачистной диск или напильник.
Размечаем полость для закладки дров. Ее размеры выбираются произвольно. В нашем случае, размечаем и аккуратно вырезаем полость 300/400 мм. Рез начинаем от кромки бочки.
По габаритам нашей заготовки выкладываем ряд кирпичей для подставки.
Устанавливаем печь на основание и начинаем обкладывать внутреннюю полость кирпичами. Лучше использовать половинки кирпича. Кладем блоки плашмя, все пустоты заполняем раствором из шамотной глины и песка.
Заканчиваем обкладывать внутреннюю часть в полкирпича на расстоянии 150-200 мм выше края полости для закладки дров.
Выше начинаем крепить кирпичи стоя, получается кладка в четверть блока. Теперь используем ровный кирпич, заделываем все пустоты. Малейшая свободная полость приводит к потере тепла.
Уложив 1 слой, отмеряем арматуру, отрезаем и укладываем ее на полочку из кирпича нижней части. Расстояние между прутками 40-50 мм.
На решетку укладываем лист ЦСП или другого прочного огнестойкого материала (чтобы потом туда можно было ставить рабочий материал).
Кладем кирпич до верха бочки. Если остается небольшое расстояние до верха, заполняем его раствором глины и песка.
Закрываем печь очищенной от заусениц деталью от донышка. Для предотвращения потерь тепла, в процессе эксплуатации ее можно будет обмазывать глиной.
В верхней части печи ввариваем отрезок стальной трубы для соединения с дымоходом. Для него можно использовать сэндвич – трубы или простые стальные.
Простая печь для обжига керамики своими руками готова.
Дальнейшие действия
Теперь печку обязательно нужно высушить. Закладываем в топку небольшое количество дров, запаливаем и даем им прогореть.
Не стоит пугаться дымовой завесе от каменки – это выгорает остаток масла, краски и грязи со стенок бочки и кирпичей. После остывания поверхностей печи повторяем операцию еще несколько раз. Только после просушивания можно приступать к выполнению основной работы.
Можно сделать капитальную конструкцию из кирпича, но эта работа потребует много времени и сил для замешивания раствора и кладки блоков.
Как правильно выбрать?
В этом вопросе обязательно обратите внимание на несколько факторов, указанных в таблице
Характеристика
Краткое описание
Цена
Если планируется покупка муфельной конструкции обязательно помним о ее высокой цене. Не рекомендуем смотреть на дешевую, даже акционную распродажу. Стоит понимать, из чего складывается высокая цена таких приборов:
объема отсека для укладки глиняных изделий, в зависимости от их габаритов,
требуемой мощности,
толщины металла. Этот фактор особенно влияет при частом использовании печи. Тонкий металл быстро разрушается. Если делаем самоделку из старой бочки – ее хватит на несколько обжигов. Но цена старой бочки, купленной в скупке металла, позволит приобрести несколько десятков таких «заготовок» и сделать новые печи.
Мощность
Не рекомендуем покупать мощный аппарат с большим отсеком для заготовок, если планируется производство глиняных свистулек.
Для такой работы лучше сделать или купить маленькую, маломощную конструкцию. Формула расчета необходимой производительности прибора приведена выше.
Тип загрузки изделий
Верхняя загрузка на печах уменьшает окончательную стоимость прибора, но качество обжига остается на уровне. И контролировать процесс обжига становится легче
Но закладывать глиняную продукцию потребуется очень осторожно. Боковая загрузка облегчает укладывание деталей и позволит разместить их на оптимальном расстоянии, но такая печь тяжелая и больших габаритов
Самая дорогая и производительная – колпаковая печь.
Важно! Цена на печи для обжига керамики – основной критерий выбора и определения возможной подделки. Профессионалы отдают за такую конструкцию 100000 р, для кустарного производства и верхней загрузки, стоимость составит до 35000 р
Обзор моделей
| Модель | Характеристики. Габариты в мм (Ш., Г, В) | Цена в рублях |
Печь «Боссерт Технолоджи ПМ-1700 п» |
| 48000 |
| «РОСмуфель 18/1100/3кВт/220Вт»
|
| 105000 |
Печь «Мастер 45» |
| Цена договорная, зависит от уровня автоматики, материала отделки внутреннего слоя |
«ARIES.11.M.00» |
| 123000 |
«Мастер 45 АГНИ» |
| От 109000 |
