Муфельная печь для обжига керамики обработка глины в высокотемпературном устройстве, сделанном своими руками

Принцип работы

Печи для обжига керамических изделий, независимо от вида топлива работают по определенной схеме:

• подсушенные на воздухе глиняные изделия помещаются в полость для их укладки. Крупные изделия располагаем внизу и как пирамиду размещаем остальные игрушки или тарелки,
• дверца печи плотно закрывается и постепенно повышается температура в печи. Сначала доводим ее до 1500-2000,
• после предварительного 2 часового подогрева деталей температура повышается до 3500-4000,
• спустя 2 часа увеличиваем температуру еще на 2000 и так доводим нагрев до 9000,
• выключаем нагревательные приборы или тушим пламя в печи и оставляем изделия постепенно остывать. Дверца должна быть всегда закрыта, вплоть до извлечения готовой керамики.

Равномерное и постепенное остывание делает керамику прочной и долговечной. После всего этапа обжига можно приступать к нанесению слоя глазури или другой декоративной отделки.

Важно! Используя печь для запекания полимерной глины, мы добиваемся объемности изделий и придания им дополнительной привлекательности. Цветочный букет, прошедший закаливание будет выглядеть как настоящий

Туннельная печь

Печами такого типа оборудовано большинство кирпичных заводов, выпускающих одинарный полнотелый кирпич и керамические камни. Они представляют собой тоннель, по которому передвигаются вагонетки или конвейерная лента с сырцом. Их рабочее пространство может иметь один или два канала, расположенных на прямой линии или имеющих замкнутую, кольцеобразную форму.

Принцип работы

В отличие от кольцевых установок, здесь все происходит наоборот : материал продвигается сквозь остающиеся неподвижными, четко разграниченные зоны подогрева, отжига и охлаждения. Материал последовательно передвигается из зоны в зону. В такой печи лишь один вход и одна зона выгрузки. Они размещаются в противоположных торцах туннеля и оснащены механизмами, герметически закрывающими внутреннее пространство печи во время загрузки и выгрузки материала. Герметизация происходит автоматически, что позволяет избежать перерасхода теплоносителя. Пространство над полом, под конвейером или дном вагонеток, также не прогревается, так как отгорожено песчаным затвором.

В качестве теплоносителя используется природный газ. Иногда их модифицируют для работы на мазуте, солярке, печном топливе, электрической энергии. Возможно совмещение вариантов.

Печь работает круглосуточно. Газовые горелки направляют факелы горящего газа на массив кирпича напрямую (в печах открытой конструкции) или через защитные экраны (в муфельных). Вдоль всего канала установлены вентиляторы и уловители дыма, направляющие необходимое количество разогретого воздуха и дымовые газы в нужные зоны печи по специальным циркуляционным каналам. Эти устройства работают независимо друг от друга и управляются оператором дистанционно. Загрузка печи осуществляется рабочими вручную, а выгрузка механизирована.

Технология обжига максимально автоматизирована. Специальные компьютерные программы с помощью многочисленных датчиков следят за технологическим процессом и дают команды по регулированию:

• температурного режима во всех зонах .
• давления воздуха .
• скорости движения вагонеток.

Выбор режима работы печи осуществляется автоматически и зависит от исходных параметров кирпича — сырца (вид, форма, размер, уровень влажности, вид садки). Контроллер хранит в памяти все возможные режимы и выбирает наиболее оптимальный . Контроль качества готовой продукции также автоматизирован. Длительность технологического цикла для полнотелых изделий от 36 до 40 часов, пустотелые камни готовы уже через сутки.

Достоинства и недостатки

Важнейшее преимущество туннельных установок — возможность минимизировать ручной труд и автоматизировать процесс управления. Все рабочие, загружающие печь и разгружающие продукцию находятся в удалении от максимально раскаленной зоны обжига. Они трудятся в хороших санитарно- гигиеничных условиях (приемлемая температура воздуха, хорошее освещение). Автоматизированная система управления позволяет отрегулировать установку под выпуск продукции максимально высокого качества.

Недостатки туннельных печей:

• работа преимущественно на дорогостоящих теплоносителях .
• большие различия температур в соседних зонах, грозящие появлением дефектов материала .
• загрязнение изделий золой при использовании угля в печах открытого типа .
• большая стоимость некоторого производственного оборудования (защитных муфт, излучающих панелей) и системы автоматизации .
• быстрый выход их строя подвижного состава.

Отлив корпуса муфельной печи

Кожух печи мы будем изготавливать из двух жестяных тазов. Первый будет служить основанием, а второй обрежется, и будет служить в качестве крышки с вентиляционным окошком. Корпус необходимо делать из огнеупорного материала. В данном случае им будет выступать раствор, приготовленный из огнеупорной глины, песка и цемента, смешанных в равных количествах.

В боковой стенке кожуха и в муфеле вырезаем отверстие для насадки горелки, которая будет проводить пламя в рабочую камеру печи, затем на основание таза выкладываем толстым слоем часть раствора, он будет служить основным упором для муфеля. Устанавливаем муфель служащий рабочей камерой (в данном случае это труба из огнеупорного материала) и насадку горелки.

Затем, пространство между муфелем и кожухом засыпаем приготовленным раствором. Таз, который обрезан под крышку также заполняется до краев огнеупорным раствором. При заливке крышки для печи, в ней необходимо предусмотреть вентиляционное отверстие.

Готовый корпус печи.

После того, как все подготовительные работы завершены и в кожух залит огнеупорный раствор, готовому корпусу необходимо дать выстоятся (высохнуть) 1-2 недели.

Когда корпус затвердел, необходимо собрать печь и прокалить ее пару раз при небольшой температуре. Для этого необходимо собрать горелку, вкрутить ее в насадку, забетонированную в корпусе печи, подсоединить к горелке газовый шланг от баллона с газом, со всеми необходимыми элементами (огнепреградительный клапан и газовый редуктор), открыть вентиляционное окошко в крышке и зажечь горелку. После того, как прокаливание будет произведено несколько раз, можно приступать к испытаниям муфельной печи собственного производства.

Необходимо чтобы в рабочей камере печи поднялась температура. Этого добиваются увеличением или уменьшением подачи газа. Когда температура становится достаточно высокой, через вентиляционное окошко можно заложить в печь первый «опытный» брусок алюминия, ну или кусок алюминиевого профиля.

Вам будет приятно наблюдать, как после стольких стараний он начнет плавиться.

Наконец, можно с уверенностью сказать, что вы добились поставленной цели – расплавить металл. Теперь у вас есть не только желание, но и возможность чинить поломанные вещи, механизмы и вообще любое оборудование у себя в гараже, ведь из расплавленного металла можно отливать не только слитки.

Вы вполне можете отливать черновые заготовки деталей, которые после соответствующей обработки будут практически неотличимы от настоящих.

Как делают известковую смесь

С помощью известкового раствора делают кладку фундамента печи и дымоходной трубы на крыше. Нужно учитывать, что при гашении известь увеличивается в 3-5 раз. Поэтому берут соответствующую ёмкость.

Известь хорошо заливают водой. Замешивают раствор и разбивают камни до тех пор, пока смесь не станет похожа на густую сметану. Постепенно засыпают песок, пока куски смеси не станут прилипать к лопате. Хранить такой раствор можно долго, по необходимости добавляя воду.

Это довольно тяжёлая процедура, готовую известковую смесь можно купить. Как правило, при кладке печи извести много не потребуется. Этот материал очень хорошо ведёт себя при работе, особых проблем с приготовлением растворов на основе извести не возникает.

Твердотопливные печи

В отличие от двух предыдущих, для этой вариации характерно кустарное производство. Дровяная печь для обжига глины – прародительница современных аппаратов. Даже сейчас, когда нет недостатка в продвинутых моделях, многие гончары не отказываются от традиционных конструкций. Для специалиста работа с огнём – не просто ремесленничество, но ещё и большое удовольствие.

Рисунок 6. Дровяная печь для керамического обжига

Обычно подобное оборудование делают из кирпича. Иногда роль обжиговой печи играет железная бочка. Кирпичный вариант предпочтительней по многим причинам, среди которых высокая мощность, безопасность, надёжность, большой срок службы.

В любом случае для дровяной печи необходим фундамент. Основу делают не ранее чем через день после устройства ямы и тщательной трамбовки дна.

Кирпичные печи обычно делают двурядными. Наружный ряд кирпичей способствует более комфортной работе – о него не обжечься. В качестве дымоотвода – труба. Чем шире и выше последняя, тем эффективней отвод отработки и безопасней обжиг.

Гончарная печь на дровах не отличается высоким КПД. Поэтому те, кто стремится не только к соблюдению традиций, но и к большей продуктивности, выбирают другие варианты. Но для владельца частного дома это неплохое решение. Особенно, если учитывать стоимость современного оборудования. Хотя и более технологичные устройства можно изготовить своими силами.

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

Как изготовить керамику в домашних условиях

Как работать с керамикой в ​​таком ограниченном пространстве? На самом деле это довольно просто, и мы поговорим о том, как вы можете использовать различные техники в зависимости от среды, в которой вы работаете.

Сначала поговорим о создании глиняной формы, для этого начнем со следующего:

• Возьмите глину и раскатайте ее.
• Отрежьте желаемую длину и ширину.
• Если используете лепку, скатайте глину в форме шара.
• Выберите технику для дальнейшей работы.

Если вы создаете керамику без гончарного круга, то это ручная лепка. Ручная лепка, на наш взгляд, является лучшим способом изготовления керамики, поскольку она проста и требует меньше материалов.

Рассмотрим три техники ручной лепки:

• Лепка из глиняных пластин
• Спиральная лепка
• Лепка из целого куска глины

Вы можете начать с лепки из глиняных пластин. Для этого:

• Раскатайте глину.
• Вырежьте ее до желаемой длины / ширины / высоты.
• Отложите в сторону и повторите.
• Когда все детали вырезаны, проработайте соединения, смазав их жидкой глиной, а затем соединив детали вместе.
• Сгладьте соединения.
• Повторите эти шаги с каждой стороны.

Для спиральной лепки из жгутов вы делаете что-то похожее в начале, но процесс включает в себя гораздо больше деталей:

• Раскатайте цилиндр глины так, чтобы он имел желаемую толщину и консистенцию.
• Уложите его вокруг пластины для дна.
• Когда вы дойдете до конца, отрежьте лишнее, а затем сдавите концы вместе.
• Сгладьте каждое кольцо по мере необходимости, чтобы сравнять стенки.
• Убедитесь, что все ровно и нет двух стыков, заканчивающихся в одной точке, потому что это создаст отверстия.

Когда дело доходит до глиняной посуды, удобно использовать кольцевую лепку для изготовления мисок, чашек и тому подобного и, если вы работаете с обжигаемой глиной, это отличный вариант, поскольку с ней легко работать и вы сможете сделать очень многое.

И наконец, лепка из целого куска глины, которая, возможно, самая простая для новичка, но изделия могут получаться более неровными в сравнении с другими видами лепки.

• Сделаете шар из глины.
• Надавливая от центра, дойдите до дна шара.
• Продолжайте выдавливать снизу до нужной ширины и высоты изготавливаемой чаши.
• Сделайте все стенки как можно более ровными.

Всё это можно сделать дома с помощью собственных простых материалов, так что в конечном итоге вы получите потрясающее изделие, которым уже можно пользоваться.

Возможные проблемы при создании печи

При изготовлении устройства сложности возникают с подбором материала и монтажом системы контроля за температурой.

Неправильно выбранные материалы приводят к быстрому разрушению муфеля.

Так, некоторые мастера из экономии используют кирпич низкого качества, глиняно-песчаный раствор вместо шамотного. Это приводит к появлению трещин в муфеле и потере тепла.

Потрескавшийся муфель на время заделывают раствором шамотной глины. Камеру нужно вынуть и заменить на новую.

Если печь подключают к сети без терморегулятора, температура в муфеле не контролируется. Это приводит к порче изделий, которые требуют обжига при заданной температуре.

Для решения проблемы следует приобрести терморегулятор и электрическое оборудование, собрать блок управления и подключить его к нагревательным элементам муфеля.

Для удобства сборки его лучше изготовить со съемными передней и задней крышками, которые крепятся на винтах. К передней крышке крепится на петле дверца, которая должна откидываться горизонтально. На дверце при помощи двух болтов через асбестовые прокладки устанавливается керамический элемент, а зазоры заделываются глиной.

Концы нихромовой проволоки выводятся к задней крышке корпуса. На оба вывода должны быть нанизаны керамические изолирующие «бусы». Проволока присоединяется к штырьковому разъему. Такие разъемы, а также изолирующие «бусы» можно взять от старых электроприборов. К разъему будет присоединен стандартный шнур с вилкой для включения в электрическую сеть.

Все свободное пространство между нагревательными элементами и корпусом следует плотно забить асбестовой крошкой. Кроме того, в конструкции печи должна быть предусмотрена клемма заземления.

Для удобства работы в нагревательной камере нужно сделать два небольших отверстия: одно на задней стенке диаметром 10 мм – для установки термопары, другое на дверце диаметром 18–20 м – для наблюдения за внутренним пространством печи во время работы. Оба отверстия должны быть снабжены закрывающими металлическими шторками.

На дно рабочей камеры следует положить пластину-подкладку из тонкой нержавеющей стали 0,5–0,8 мм.

Печь рассчитана на 220 В переменного тока. Разогревается до максимальной температуры 950 градусов в течение часа. Вес печи около 10 кг.

Что собой представляет муфельная печь для закалки металла

Внедрение особенных решений по выплавке и закалке металлических конструкций, элементов и изделий требует наличия очень высоких температур

Для внедрения этих замыслов в жизнь важно иметь у себя в наличии печь для обжига

Сегодня существует возможность как купить готовые изделия, так и создать такую печь для закалки и выплавки самостоятельно из подручных элементов. Если применять как обычный газовый, так и быстрый электрический источники тепла, такая домашняя печь может быть разных видов. Кроме того, муфельная печь может быть и дровяная.

Виды муфельных печей:

• Керамическая;
• Волокнистая;
• Керамо-волокнистая.

Использование такого приспособления, как керамический муфель дает преимущество для тех процессов, у которых необходимо более продолжительное воздействие жара, а также сохранение стабильного температурного режима долгий период времени.

Каменная глина

Цвет такой керамики варьируется от темно-коричневого до баффового. Разница в цвете возникает из-за наличия примесей и содержания железа в глине. Каменная глина имеет крупнозернистые частицы, которые обжигаются при 1200°C. В результате получается более плотный, долговечный материал, который по своей природе является водонепроницаемым. Такая глина не требует нанесения глазури. Хотя это лучшие керамические глины, которые используются для гончарных работ, если вы новичок и только присматриваетесь к гончарному делу, то можно начать с самозастывающей глины. Она очень пластична, что позволяет создавать самые разнообразные гончарные изделия. Дополнительно про материалы для керамики вы можете прочитать в нашей отдельной статье.

Классификация гончарных печей

Печи для обжига глины и керамики, прежде всего, подразделяют по температурному режиму. Самые мощные из них работают в диапазоне от 1400 до 2000 градусов. Ко второй категории относят модели, рабочая температура которых составляет 900-1400 градусов. Оборудование, работающее в среднем температурном режиме, обеспечивает нагрев от 400 до 900 градусов. Низкотемпературные модели могут разогреваться не выше 500 градусов. Максимально функциональной, безусловно, окажется печь с возможностью регулировки температуры.

В зависимости от используемого топлива, гончарные очаги могут быть дровяными, газовыми и электрическими. Современная промышленность выпускает приборы, работающие на газе и от электросети, варианты на дровах можно встретить редко и только кустарного производства. Температура горения дерева не позволяет получить мощное высокотемпературное оборудование.

Мощность печного оборудования – один из главных критериев выбора. Для небольшого домашнего очага объемом до 50 литров необходимо 100 Вт на каждый литр. Если камера имеет размер от 100 до 500 литров, достаточно мощности 50-70 Вт на литр.

По форме печи для обжига могут быть колпаковыми, трубчатыми с вертикальной загрузкой или камерными с горизонтальной загрузкой. Круглые печи равномерно распределяют жар, а колпаковые и камерные более удобны для серийного обжига и работы с крупными изделиями

Начинающим мастерам рекомендуется обратить внимание на модели со смотровым окошком, позволяющим визуально контролировать процесс

В качестве материла для изготовления гончарного оборудования используют огнеупорное сырье нового поколения, имеющее легкий вес и низкую теплопроводность. Тяжелое и массивное оборудование из шамота практически не выпускают.

Какими бывают кладочные растворы

Состав смесей не сложный: один-два компонента и вода. Вяжущие элементы — глина, цемент, известь. Заполнителем выступает песок, который может быть силикатным или шамотным

Важно брать воду, в которой нет примесей или какой-либо технической добавки. Подходит вода из водопровода, колодца или открытого водоёма

Но идеальной жидкостью для раствора считают дождевую либо талую воду.

Пористость, газопроводимость теплопроводные качества растворов различаются. Объединяет их простота в нанесении, хорошая пластичность и высокая прочность после того, как раствор затвердеет. Каждый вид раствора должен отвечать своим заявленным свойствам.

Мастера печного дела классифицируют растворы на следующие категории:

• Жирные, с хорошей пластичностью, но подверженные растрескиванию после отвердевания.
• Нормальные — имеющие среднюю пластичность и крепость, с их помощью создают надёжную кладку. Такую глину и следует искать для строительных работ.
• Тощие — хрупкие и малопластичные, не прочные, рассыпаются после высыхания. Такая глина не подходит для печки, она сразу выведет её из строя при первой же растопке. Её можно использовать только доведя до нужной кондиции в паре с другими пластичными компонентами.

Когда в состав смеси входит один вяжущий компонент (цемент, глина), то раствор относят к категории простых. Соотношение компонентов обозначают так: 1:1, 1:2, 1:3. Эти обозначения помогают понять, какие пропорции используют в растворах. Первая цифра указывает на вяжущий компонент, вторая на заполнитель. Когда раствор сложный, из двух вяжущих составных частей (цементно-известковая смесь), обозначение следующее:1:2:8. Первая цифра — наиболее эффективный вяжущий элемент. Печники используют смеси нормальные по пластичности и прочности. Жирные растворы доводятся до нужной кондиции прибавлением песка, к тощим подмешивают известь либо глину.

Если исключить железобетонный раствор, используемый в фундаменте, при возведении печи используют следующие виды растворов:

Это самый дешёвый раствор, им кладут основную часть конструкции. Кажущаяся невысокая стоимость готовой глиняной смеси фабричного производства на самом деле выльется в немалую сумму, так как смеси понадобится много. А ведь составляющие компоненты есть возможность добыть бесплатно. Они находятся под ногами. Поэтому есть смысл выяснить, как своими руками сделать глиняный раствор для кладки печи, усилий для этого не нужно много. Глина понадобится и тогда, когда нужно сделать смесь для кладки топки.

Процесс сооружения своими руками

Следуя гончарным традициям, мастера продолжают собственноручно изготавливать печи для обжига. Так, Купольная печь своими руками нередко встречается на территории мастерских и прочие другие варианты. В первую очередь, необходимо подготовить корпус будущего устройства. В его качестве может выступить даже стиральная машинка, будет лучше сказать, ее корпус. Также можно сделать корпус самостоятельно из листа оцинковки. В этом случае следует придерживаться следующих размеров: ширина – 50 см, длина – 50 см, высота – чуть меньше 100 см.

Далее необходимо укрепить дно коробки при помощи уголка или же труб, которые привариваются по периметру основания и через центр. Этими же трубами рекомендуется сделать ножки. Помимо этого, не помешает укрепить и ребро с петлями для дверцы и непосредственно саму дверцу.

Дно и стенки покрываются 10 мм толщиной базальтовой ваты, для ее сохранности необходимо выложить несколько отрезков квадратной трубы и закрыть все металлическим листом. Не стоит пугаться, что внешне гончарная печь не напоминает красавицу печь камин Дуэт, ведь у них совершенно разные функции. В качестве огнеупоров могут выступать волокнистые плиты и шамотный кирпич. Герметик для каминов и печей в случае с шамотным кирпичом будет представлен специальной смесью.

В качестве кладки выступают плотно пристыкованные кирпичи, они могут быть подрезаны до необходимого размера. В первую очередь выкладывается дно корпуса, огнеупорная смесь разводится водой, при этом для наружного слоя добавляется еще и цемент. Кирпичи необходимо вымочить в воде, прежде чем начать кладку. Далее кладка перекидывается на стенки и потолок. Переходя к верху необходимо середину оснастить блоками, выложенными в трапециевидной форме. Не стоит забывать о том, что дверца должна быть также выложена кирпичом. После этого дверца приваривается, подогнанная под размер.

Далее следует трудоемкий процесс проведения электронагревательных спиралей. Формируются канавки под спирали по всему периметру, при этом глубина канавок должна соответствовать диаметру проволоки. Здесь может быть выбрана нихромовая проволока или готовые спирали из нее. Ни в коем случае не допускайте соприкосновения витков спиралей.

После укладки спиралей, ее концы необходимо вывести наверх, после чего установить керамическую пластину от электроплитки и закрепить концы болтами. Далее устанавливается переключатель спиралей с двумя контактами с одной стороны и тремя – с другой, и подсоединяются провода. Гончарная печь готова, ее необходимо просушить и выложить кафель для печей и каминов

Важно помнить, что эта печь опасна, и с ней надо быть всегда настороже

Материал муфеля и несколько вопросов по расчетам.

Материал муфеля и несколько вопросов по расчетам.

1150 градусов с нихромом нереально. Максимум 900. Для повышения инерционности надо увеличивать массу муфеля, для повышения КПД — увеличивать толщину и уменьшать теплопроводность изоляции. Но на мой взгляд, чем меньше инерционность тем лучше. Возможностей больше, быстрое охлаждение иногда тоже нужно. А плавное охлаждение легко реализуется терморегулятором.

Вопрос зависимости мощности-температуры-объема поставлен несколько некорректно. Важен не объем как таковой, а площадь поверхности и свойства теплоизоляции. А мощность влияет на время нагрева и на достигаемую температуру, через площадь поверхности и свойства теплоизоляции. Если умудрится сделать почти идеальную теплоизоляцию, можно и 100 ваттами разогреть до высоких температур, правда, медленно.

Как материал муфеля можно попробовать огнеупорную глину, но здесь актуален вопрос механической прочности. Если глина будет слишком жирная или слишком тощая, результат получится отрицательный. И еще обжигать надо. В принципе можно обжечь при первом включении печки, но как намотать нихром не развалив муфель я себе не очень представляю.

Похожие записи:

Интерьер виллы: особенности, выбор материала и стиля Инвертор 12 220 повышенной мощности своими руками Сварка инвертором тонкостенного профиля Как работает чайник: инструкция для «чайников» Чудо лопата своими руками: размеры, чертежи, видео инструкция, как сделать чудо-лопату для копки земли Забор из профлиста своими руками без сварки